DE3103751A1 - Verfahren zur herstellung von poroesem glas, poroeser glaskeramik und poroesen keramischen sintermassen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von poroesem glas, poroeser glaskeramik und poroesen keramischen sintermassen

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DE3103751A1 DE19813103751 DE3103751A DE3103751A1 DE 3103751 A1 DE3103751 A1 DE 3103751A1 DE 19813103751 DE19813103751 DE 19813103751 DE 3103751 A DE3103751 A DE 3103751A DE 3103751 A1 DE3103751 A1 DE 3103751A1
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Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösem Glas, poröser Glaskeramik und porösen keramischen Sintermassen mit offenen Poren und geringer Dichte.
  • Es ist eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von porösen Körpern bekannt. Eine Gruppe von Verfahren befaßt sich mit der Herstellung von Schaumkörpern, wie z.B. Schaumglas und Schaumglaskeramik. Bei diesen Verfahren werden die Poren bei einem Aufschäumprozeß meist bei hohen Temperaturen erzeugt.
  • Je nach dem angewandten Verfahren ist dabei immer ein mehr oder weniger großer Anteil der Poren geschlossen.
  • Eine weitere Gruppe von Verfahren befaßt sich mit der Herstellung von Filterplatten, die offene Poren unterschiedlicher Größe besitzen. Bei diesen Verfahren werden die unterschiedlichen Porengrößen durch Sinterung von Glas oder Keramikpulver verschiedener Korngröße erzielt. Hierbei können jedoch keine sehr niedrigen Dichten erreicht werden.
  • Poröse Gläser lassen sich auch durch Auslaugen entmischter Gläser erzeugen, jedoch können auch hier mit vertretbaren Kosten keine niedrigen Dichten erzielt werden.
  • Für bestimmte Produkte ist es jedoch nötig, daß die Poren der porösen Körper offen sind, d.h., daß sie mit der Außenluft und untereinander in Verbindung stehen, und daß die porösen Körper gleichzeitig eine geringe Dichte besitzen. Zum Beispiel wird für einen Spiegelträger für den Weltraum eine poröse Glaskeramik benötigt, die offene Poren und eine möglichst geringe Dichte, vorzugsweise # 0,3 g/cm3 besitzt. Zusätzlich soll diese poröse Glaskeramik noch eine möglichst geringe Wärmeausdehnung, vorzugsweise um Null, und eine über den gesamten Körper vollständig gleichmäßige Porenverteilung bei ausreichender mechanischer Festigkeit besitzen.
  • Die Offenporigkeit wird benötigt, da die in den Poren eingeschlossene Luft im Vakuum eine Längenänderung hervorrufen würde.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfahren, welches es ermöglicht, die gleichzeitigen Forderungen nach Offenporigkeit, gleichmäßiger Porenverteilung und sehr geringer Dichte erfüllen zu können. Dieses Ziel wird mit einem Verfahren gemäß den Patentansprüchen erreicht.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird feingemahlenes sinterfähiges Pulver mit organischen Substanzen unter Zugabe einer Flüssigkeit gemischt, in eine Form eingebracht, vorgetrocknet und getempert.
  • Das Vortrocknen erfolgt bei Raumtemperatur. Nach dem Vortrocknen kann die Form wieder entfernt werden. Der vorgeformte Körper wird in mindestens zwei Stufen aufgeheizt. In der ersten Temperstufe erfolgt die Verbrennung der organischen Substanz und die Bildung der offenen Poren. Bei der zweiten Temperstufe sintert das Pulver zusammen. Die Sintertemperatur wird dabei so gewählt, daß die Poren bei dem Sintervorgang offen bleiben. Das sinterfähige Pulver kann aus Glas, leicht kristallisierendem Glas, leicht kristallisierendem Glas mit Keimbildner, kristallisierter Glaskeramik, kristallinen sinterfähigen Produkten oder Mischungen dieser Substanzen bestehen.
  • Am einfachsten läßt sich nach diesem Verfahren poröses Glas herstellen, da Glas bereits bei relativ niedrigen Temperaturen zusammensintert, ohne daß die entstehenden Poren sich schließen.
  • Bei Verwendung von Pulver aus leicht kristallisierendem Glas oder leicht kristallisierendem Glas mit Keimbildner steht der Sinterprozeß in Konkurrenz zum Kristallisationsprozeß. Bei sonst gleicher Zusammensetzung und gleicher Aufheizgeschwindigkeit kristallisieren Gläser mit Keimbildner früher als Gläser ohne Keimbildner. Der Unterschied wird jedoch umso geringe je langsamer die Aufheizung erfolgt. Beide Glasarten sintern umso besser zusammen, je rascher der Aufheizprozeß abläuft.
  • Der Aufheizgeschwindigkeit sind jedoch Grenzen gesetzt, da zum einen die organische Substanz ausbrennen muß und zum anderen bei der Kristallisation eine Schrumpfung stattfindet, die sich umso stärker bemerkbar macht, je rascher die Aufheizung erfolgt und je größer die Dimensionen des Schaumkörpers sind.
  • Die Schwierigkeiten der Schrumpfung treten bei dem Pulver aus kristallisierter Glaskeramik oder den kristallinen Produkten nicht auf, wenn beim Aufheizen und Sintern keine Strukturumwandlungen, wie Umkristallisation und Abgabe von Kristallwasser erfolgen.
  • Die Sintertemperaturen der kristallinen Produkte liegen dafür im allgemeinen recht hoch, meist über 9000C.
  • Für die Herstellung von poröser Glaskeramik mit geringer Wärmeausdehnung, vorzugsweise um Null, muß von einer Glaskeramik mit Hochquarzmischkristallen ausgegangen werden. Da die Umwandlung von Hochquarzmischkristall in Spodumen bereits oberhalb 8000C beginnt, muß in diesem Falle die Sintertemperatur unterhalb 8500C, vorzugsweise unterhalb 8000C,liegen. Versuche haben gezeigt, daß bei kristallisierter Glaskeramik mit einer Wärmeausdehnung um Null bei einer Temperung kaum eine Sinterung stattfindet und daher unterhalb 8500C keine guten mechanischen Festigkeiten bei geringen Dichten zu erhalten sind.
  • Diese Schwierigkeiten können erfindungsgemäß umgangen werden, wenn dem kristallinen Pulver ein gewisser Anteil an Glaspulver beigegeben wird. Das zugemischte Glaspulver hat die Aufgabe, die Verbindung zwischen den kristallinen Körpern herzustellen.
  • Die mechanische Festigkeit der porösen Körper ist abhängig vom Anteil an Glaspulver, von der Körnung des Glaspulvers und der Anpassung des Glaspulvers an das kristalline Pulver bezüglich der Wärmedehnung.
  • Für eine poröse Glaskeramik mit niedriger Wärme ausdehnung muß der Anteil an Glaspulver möglichst niedrig gehalten werden, da die Wärmeausdehnung des Glaspulvers in diesem Fall höher liegt als die Wärmeausdehnung des kristallinen Pulvers. Die Wärmeausdehnung der porösen GLaskeramik setzt sich in etwa additiv aus den Einzelkomponenten zusammen. Zur Kompensation der positiven Wärmeausdehnung des Glaspulvers muß daher ein Teil des kristallinen Pulvers eine negative Wäremausdehnung aufweisen. Das kristalline Pulver mit negativer Wärmeausdehnung kann sowohl eine Glaskeramik als auch ein Mineral, wie z.B.
  • Eukryptit, sein.
  • Anstelle von Glaspulver bzw. Glaslot kann auch kristallisierendes Glaslot eingesetzt werden. Das kristallisierende Glaslot hat den Vorteil, daß es bei relativ niedriger:Temperatur eine Verbindung zwischen den kristallinen Teilchen herstellt und, nachdem es selbst kristallisiert ist, eine niedrige Wäremausdehnung aufweist. Aufgrund der niedrigen Wäremausdehnung kann der Anteil an Glaspulver und damit die mechanische Festigkeit der porösen Glaskeramik erhöht werden.
  • Ein Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß die Größe der Poren und deren Verteilung sehr exakt vorgegeben werden können.
  • Die Größe der organischen Körper, vorzugsweise aufgeschäumte Kunststoffkugeln, bestimmt die Porengröße. Es ist somit möglich, gleich große Poren oder Poren unterschiedlicher Größe in vorgegebenem Verhältnis zu erzeugen.
  • Erfindungsgemäß können Dichten von # 0,5 g/cm3 durch das Verhältnis des Gewichts des sinterfähigen Pulvers zum Volumen des aufgeschäumten Kunststoffes recht genau eingestellt werden.
  • Der Vorteil des aufgeblähten Kunststoffes besteht darin, daß zur Erzeugung der Poren eine relativ kleine Menge an organischer Substanz benötigt wird. Für die Erzeugung einer hohen mechanischen Festigkeit ist es wichtig, daß die orcJuniscllen Bestandteile während des Aufheizprozesses und Sinterprozesses möglichst vollständig verbrannt werden. Die Verbrennungsgase der organischen Substanz erzeugen die offenen Poren. Der Sinterprozeß darf daher nicht bei Temperaturen stattfinden, bei denen die Poren während des Sinterns wieder geschlossen werden.
  • Die Flüssigkeit, die erfindungsgemäß zugegeben wird, hat im wesentlichen zwei Aufgaben: Zum einen soll sie für eine gleichmäßige Verteilung zwischen dem sinterfähigen Pulver und der organischen Substanz sorgen, und zum anderen soll sie die vollständige Verbrennung der organischen Substanz beschleunigen. Reines Wasser hat sich als Flüssigkeit nicht bewährt, da sich das sinterfähige Pulver zu leicht absetzt.Dagegen hat sich die Zugabe von solchen Flüssigkeiten als vorteilhaft erwiesen, die sowohl eine hydrophile als auch eine hydrophobe Gruppe besitzen, wie z.B. Glycerin. Durch diese Flüssigkeiten wird nicht nur die Haftung des Pulvers an der organischen Substanz, z.B. am aufgeschäumten Kunststoff, verbessert, sondern auch das Gleitvermögen beim Mischen und Kneten wesentlich erhöht. Günstig auf die Haftung und das Gleitvermögen wirken auch kleine Mengen an Schwefelsäure und Ammoniumsulfat (NH4)2S04.
  • Versuche haben ergeben, daß durch Zugabe von H202 zur Flüssigkeit die Verbrennung der organischen Substanz rascher und vollständiger abläuft. Hierbei wirken Katalysatoren, die den Sauerstoff des H202 freisetzen, beschleunigend. Als Katalysator hat sich z.B. MnOæ in Mengen von 4 0,l Gew.-% bewährt.
  • Die Dichte und die Festigkeit der porösen Körper ist auch abhängig von der Korngröße des sinterfähigen Pulvers. Die Korngröße sollte < 200 ßm sein. Für Dichten unter 0,5 g/cm3 sollte die Korngröße vorzugsweise<20 am betragen. Wird dem kristallinen Pulver zur besseren Versinterung bzw. zur Verlötung Glaslot oder kirstallisierendes Glaslot zugegeben, dann sollte die Körnung dieses Glaslotes 4 20 Am, vorzugsweise < 5 Am, betragen.
  • Um eine möglichst homogene Mischung zu erhalten, wird zuerst das sinterfähige Pulver mit eventuellen Zusätzen, wie Glaslot und (NH4)2SO4 gut durchmischt. Anschließend wird das sinterfähige Pulver mit der organischen Substanz, z.B. dem aufgeschäumten Kunststoff, unter langsamer Zugabe der Flüssigkeit gemischt. Die homogene Masse wird danach in eine Form z.B. aus Keramik, gegeben. Um die Bildung von kleinen Zwischenräumen zu vermeiden, wird die Masse fest eingestampft.
  • Je nach Größe des Sinterkörpers muß die Masse längere Zeit bei Raumtemperatur gehalten werden, damit das zugegebene Wasser langsam verdunsten kann. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Oberfläche mit einem glyceringetränkten Tuch abzudecken. Nach dem Vortrocknen bei Raumtemperatur kann die äußere Form bereits entfernt werden.
  • Die Aufheizung erfolgt in mindestens 2 Stufen.
  • In der ersten Stufe erfolgt das Ausbrennen der organischen Substanz und die Bildung der offenen Poren.
  • In der zweiten Stufe kann eine Keimbildung bei glasigen Glaskeramiken oder krisallisierenden Glasloten erfolgen.
  • Die dritte Aufheizstufe dient zur Sinterung unter Beibehaltung der offenen Poren und der äußeren Form.
  • Die Kristallisation einer glasigen Glaskeramik oder eines kristallisierenden Glaslots sollte während der Sinterung oder im Anschluß daran stattfinden.
  • Die Aufheizgeschwindigkeit hängt sowohl von der Größe des porösen Körpers als auch von der Art des verwendeten sinterfähigen Pulvers ab. Während des Aufheizprozesses darf: innerhalb des porösen Körpers keine allzu große Temperaturdifferenz entstehen. Diese Temperaturdifferenz sollte besonders im Temperaturgebiet der Sinterung möglich sein.
  • Bei der Verwendung von Glaspulver oder bei Zusatz von Glaspulver bzw. Glas lot zu kristallinem Pulver kann die Aufheizung sehr langsam erfolgen. Dagegen erfordert die Verwendung von leicht kristallisierendem Glaspulver oder von leicht kristallisierendem Glaspulver mit Keimbildner eine bestimmte Aufheizgeschwindigkeit, die nicht unterschritten werden darf. Durch diese Cufheizgeschwindigkeit wird indirekt auch die Größe des porösen Körpers vorgegeben und zwar wegen der auftretenden tolerierbaren Temperaturdifferenz im porösen Körper während des Aufheizens. Bei Einsatz von kristallisierendem Glaslot muß das Temperprogramm (Keimbildung und Kristallisation) für dieses kristallisierende Glaslot eingehalten werden.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von porösem Glas, poröser Glaskeramik und porösen, keramischen Sintermasssen bestehen darin, daß gleichzeitig geringe Dichte und Offenporigkeit erzielt werden. Darüber hinaus wird eine gleichmäßige Porenverteilung mit genau festlegbaren Porendurchmessern erreicht. Das Verfahren ist sehr flexibel hinsichtlich der zu erzielenden Eigenschaften und der Gestalt der porösen Körper. So lassen sich beim Einsatz eines geeigneten sinterfähigen Pulvers poröse Glaskeramiken herstellen mit linearer Wäremausdehnung um Null.
  • Die folgenden Beispiele sollen dazu dienen, das erfindungsgemäße Verfahren näher zu erläutern.
  • Beispiel 1: In einem Mischer werden 135 g Zerodurpulver der Körnung < 60 m, 15 g Duranpulver der Körnung < 20 ßm und 10 g Ammoniumsulfat gemischt. (Zerodur ist eine im Handel erhältlicheGlaskeramik mit einer linearen Wärmeausdehnung um Null; Duran ist das bekannte Borosilikatglas für Laborgläser).Dieses sinterfähige Pulver wird mit 10 g Styropor P 401 (Polystyrol) als organischer Substanz unter Zugabe von 44 ml Flüssigkeit gemischt und geknetet. Die Flüssigkeit besteht aus 12 ml Perhydrol (30 %), 12 ml Glycerin (87 %) und 20 ml Wasser. Die geknetete Masse wird in eine Form gegeben und 20h bei 750 C getrocknet.
  • Nach dem Trocknen wird die Form entfernt und der Körper mit 2 K/min auf 8500 C aufgeheizt und 2h bei dieser Temperatur belassen, bevor-er wieder abgekühlt wird.
  • Bei vollkommen gleichmäßiger Porenverteilung besitzt der poröse Glaskeramikörper eine Dichte von 0,32 g/cm3, einen E-Modul von 340 N/mm2 und eine Druckfestigkeit von 0,24 N/mm2.
  • Eine zweite Probe mit 540 g Zerodur <20 jim, 60 g Duran < 20 Wm, 40 g (NH4)2SO4, 60 ml H202 (30 %), 75 ml Glycerin (87 %), 150 ml H2O und 50 g Styropor P 401 wurde wie die erste Probe gemischt, getrocknet und getempert.
  • Die Dichte der Probe war 0,25 g/cm3, der E-Modul 230 N/mm2 und die Druckfestigkeit 0,23 N/mm2.
  • Durch die feinere körnung von Zerodur war es möglich, die Dichte von 0,32 auf 0,25 g/cm3 zu reduzieren ohne wesentliche Verminderung der Druckfestigkeit.
  • Beispiel 2: In der Tabelle 1 sind Beispiele für verschiedene sinterfähige Pulver zusammengestellt. Die Zusammensetzung von Gleitmittel Oxidationsmittel, organischer Substanz und Flüssigkeit ist unverändert. Unter Nr. 1 wird ein poröses offenporiges Glas aus dem Glaspulver Duran mit Körnung < 60 ßm hergestellt. Die Nummern 2, 3, 4 und 5 führen zu porösen Glaskeramiken.Pulver aus kristallisierter Glaskeramik läßt sich bei Temperaturen unterhalb 8500 C nicht sintern. Ihm muß daher als Additiv Glaspulver (Nr. 2), Glaslot oder kristallisierendes Glaslot beigegeben werden.
  • Mit sinterfähigem Pulver aus Glaskeramik (Zerodur), die noch nicht keramisiert ist (Nr. 3), können durch rasches Aufheizen kleine poröse Glaskeramikkörper hergestellt werden. Das gleiche gilt für leicht zur Oberflächenkristallisation neigendes sinterfähiges Pulver. Ein solches Pulver ist z.B. ein Glaspulver mit der Zusammensetzung von Zerodur, aber ohne die Keimbildner TiO2 und ZrO2 (Nr. 4).
  • Zur Einstellung der Wärmeausdehnung kann dem sinterfähigen Pulver auch eine Glaskeramik oder ein Mineral (Eukryptit) mit negativer Wärmeausdehnung zugegeben werden (Nr. 5). Eukryptit läßt sich wie keramisierte Glaskeramik bei Temperaturen ( 8500C nicht zusammensintern (Nr. 6). Durch Zusatz von Glaspulver, Glaslot oder kristallisierendem Glaslot lassen sich auch aus Mineralien poröse Sintermassen herstellen (Nr. 7).
  • Beispiel 3: Der Einfluß der verschiedenen Gleit- und Oxidationsmittelzusätze geht aus Tabelle 2 hervor. Die Mischung, Trocknung und Temperung erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Bei Abwesenheit der Oxidationsmittel verbrennt die organische Substanz (Styropor P 401) nur unvollständig. Die Schichten mit Resten anorganischer Substanz krümeln leicht.
  • Beispiel 4: Der Einfluß der organischen Substanzen (Styropor) geht aus Tabelle 3 hervor. Die Größe der Kunststoffkugeln hat nur einen geringen Einfluß auf die Dichte (Nr. 1, 2 und 3). Die geringste Dichte wurde mit der Größe P 401 (Nr. 2) erzielt. Durch Mischen verschiedener Kugelgrößen (Nr. 4, 5 und 8) läßt sich die Dichte etwas verringern.
  • Sehr stark abhängig ist jedoch die Dichte von der zugegebenen Menge an Kunststoff (Nr. 2, 6 und 7).
  • Tabelle 1 Zusammenstellung von sinterfähigem Pulver (Körnung # 60 um)
    Lfd. Zusammensetzung Temperprogramm Eigenschaften
    Nr. Sinterfähiges Gleit-, Oxidationsm. Dichte Druckfestigk. E-Modul α100 x 107
    Pulver org. porenbild. Subst. [g/cm3] [N/mm2] [N/mm2] [K-1]
    1 100 % Duran 50 7 g Ammoniumsulfat 0,5-10 °C/' 0,33 n.b. n.b. n.b.
    100°C # -770 °C,
    8 g Glycerin (87 %) 1h
    100 g Perhydrol (30 %)
    0,01g Mangandioxid
    20 - 30 g Wasser
    4,8 g Styropor P 401
    (BASF), doppelt
    geschäumt
    2 90 % Zerodur " 0,5-10°C/' 0,26 0,24 ~250 ~3 - 5
    100°C # 850 °C,
    10 % Duran 2h (Zugfest. n.
    PE-Methode)
    0,58
    3 100 % Zerodur " 10-20 °C/' 0,35 0,5 n.b. n.b.
    100°C # 850 °C,
    nicht kerami- 2h
    siert
    4 100 % Zerodur " 10-20 °C/' 0,34 ~2 - 8 ~700 n.b.
    100°C # 850 °C,
    o. Kei-bildner 2h
    nicht Keram.
    5 88 % Zerodur " 0,5-10 °C/' 0,27 ~0,30 n.b. n.b.
    100°C # 850 °C,
    2 % Eukryptit 2h
    10 % Duran 50
    6 100 % Eukryptit " 10-20 °C/' 0,25 sehr schw. n.b. n.b.
    100°C # 990°C,
    2h n. meßbar
    7 80 % Eukryptit " 0,5-10 °C/' 0,23 ~0,1 n.b. n.b.
    100°C # 850 °C,
    20 % Duran 50 2h
    Tabelle 2 Einfluß verschiedener Gleit- und Oxidationsmittelzusätze
    Gleitmttel, Oxidationsmittel organische Eigenschaften
    Lfd. sinterfähiges Glycerin Zucker Ammonium- Mangandi- Perhydrol Wasser Substanz Dichte Druck-
    Nr. Pulver (87 %) sulfat oxid (30 %) Festigk.
    Gew. % ml/100g P. g/100g P. g/100g P. g/100g P. ml/100g P. ml/100g P. g/100 g P. [g/cm3] [N/mm2]
    1 80 % Zerodur - - 7 0,01 10 ~30 8 0,25 0,33
    20 % Duran
    2 80 % Zerodur 10 - 7 0,01 10 ~30 8 0,27 0,30
    20 % Duran
    3 80 % Zerodur - 5 7 0,01 10 ~30 8 0,23 0,21 neigt zu Rißbil-
    20 % Duran dung
    4 80 % Zerodur 10 - - 0,01 10 ~30 8 0,25 0,10 neigt zu Schichten
    20 % Duran bildg. u. krümelt
    5 80 % Zerodur 10 - 7 - 10 ~30 8 0,27 0,10 neigt zu Schichta,
    20 % Duran bildg.,nicht alle
    Poren geöffnet .
    6 80 % Zerodur 10 - 7 - - ~30 8 0,28 x neigt zu Schichter
    20 % Duran bildg., nicht alle
    Poren geöffnet:
    7 80 % Zerodur 10 - 7 0,01 - ~30 8 0,28 x Porenverbindg. be-
    20 % Duran steht, org. Subst:
    n. völlig verhrann
    8 80 % Zerodur - - - - - 40 8 0,37 x Pulver setzt sich
    20 % Duran in ca. 1 cm dicker
    Schicht ab, viele
    Poren geschlossen
    x = keine einheitliche Festigkeit, Schichten mit Resten organischer Substanz krümeln leicht Tabelle 3 Einfluß der organischen Substanzen (Styropor)
    Lfd. sinterfähiges Pulver Gleitmittel Oxidationsmittel organische Substanz (Kugelgrößex) Eigenschaften
    Nr. Gew. % g/100 g Pulver g/100 g Pulver- Kugelgröße
    1 90 % Zerodur 7 g Ammoniumsulfat 5 g P 501 Dichte: 0,31 g/cm3
    10 % Duran 8 g Glycerin (87 %) Druckfestigkeit: 0,30 N/mm2
    10 g Perhydrol (30 %)
    0,01 g Mangandioxid
    20-30 g Wasser
    2 90 % Zerodur " 5 g P 401 Dichte: 0,28 g/cm3
    10 % Duran Druckfestigkeit: 0,30 N/mm2
    3 90 % Zerodur " 5 g P 301 Dichte: 0,30 g/cm3
    10 % Duran
    4 90 % Zerodur " 2,5 g P 501 Dichte: 0,28 g/cm3
    10 % Duran 2,5 g P 301
    5 90 % Zerodur " 4 g P 401 Dichte: 0,26 g/cm3
    10 % Duran 1 g P 301 Druckfestigkeit: 0,24 N/mm2
    6 90 % Zerodur " 7 g P 401 Dichte: 0,24 g/cm3
    10 % Duran
    7 90 % Zerodur " 3 g P 401 Dichte: 0,42 g/cm3
    10 % Duran
    8 90 % Zerodur " 6 g P 401 Dichte: 0,22 g/cm3
    10 % Duran 1 g P 301
    x) = P 501 - Kugelgröße nach dem Aufschäumen # 0,4 - 1,5 mm = P 401 - Kugelgröße nach dem Aufschäumen # 1,5 - 2,0 mm = P 301 - Kugelgröße nach dem Aufschäumen # 2,0 - 3,0 mm

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung von porösem Glas, poröser Glaskeramik und porösen keramischen Sintermassen Patentansprüche: Verfahren zur Herstellung von porösem Glas, poröser Glaskeramik und porösen keramischen Sintermassen mit offenen Poren und geringer Dichte, dadurch gekennzeichnet, daß feingemahlenei sinterfähiges Pulver und organische Substanzen vermischt, unt.cL Zugabe von Flüssigkeit bei Raumtemperatur geknetet, in eine vorgegebene Form eingepreßt, unterhalb 1000C vorgetrocknet, die organische Substanz in einer ersten Aufheizstufe zur Bildung offener Poren vollständig verbrannt und das sinterfähige Pulver unter Beibehaltung der ursprünglichen Form und der offenen Poren in einer zweiten Temperstufe zusammengesintert werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als das sinterfähige Pulver gemahlenes Glas, leicht kristallisierendes Glas, leicht kristallisierendes Glas mit Ximbildner, keramisierte Glaskeramik, kristalline sinterfähige Produkte und Mischungen dieser Stoffe verwendet werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem sinterfähigen Pulver zur Erniedrigung der Sintertemperatur niedrig schmelzendes Glaslot und/oder niedrig schmelzendes kristallisierendes Glaslot beigemischt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von poröser Glaskeramik und porösen keramischen Sintermassen mit niedriger linearer Wärmeausdehnung, vorzugsweise um Null, ein sinterfähiges Pulver aus leicht kristallisierendem Glas, leicht kristallisierendem Glas mit Keimbildner, kristallisierter Glaskeramik, kristallinen sinterfähigen Produkten oder Mischungen dieser Stoffe verwendet wird, dessen Zusammensetzung so gewählt ist, daß es Kristalle der Hochquarzmischkristall-Familie vor oder während des Sinterprozesses bildet, bereits enthält oder vollständig daraus aufgebaut ist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glaslot, welches eine niedrige Wärmeausdehnung besitzt, bzw.
    ein kristallisierendes Glaslot, welches beim Sintern eine niedrige Wärmeausdehnung annimmt, verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein sinterfähiges Pulver mit einer Körnung von $ 200 ßm, vorzugsweise g 60 Am verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Substan-z aufgeschäumte Kunststoffkugeln, z.B. aus Polystyrol verwendet werden, deren Durchmesser dem angestrebtem Porendurchmesser entspricht.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als diese Flüssigkeit Wasser oder wässrige Lösungen verwendet werden.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Substanzen zur Verbesserung der Gleit- und Knetfähigkeit, wie z.B. Glycerin und/oder Schwefelsäure und/oder (NH4)2S04 zugegeben werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Oxidationsmittel, wie z.B. H202 zugegeben werden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem sinterfähigen Pulver ein Katalysator, vorzugsweise 4 0,1 % MnO2 zu gegeben wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der folgenden Schritte: Trocknung, Aufheizung und Sinterung so langsam durchgeführt werden, daß keine Schrumpfrisse entstehen.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den porösen Körpern an bestimmten Stellen größere Hohlräume vorbestimmter Größe dadurch erzeugt werden, daß beim Einpressen in die Form an den gewünschten Stellen nur der organische Stoff ohne das sinterfähige Pulver eingepreßt wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung von porösen körper mit Dichten # 0,50 g/cm3, vorzugsweise # 0,3 g/cm3 das Verhältnis des Gewichts des sinterfähigen Pulvers zum Volumen des organischen Stoffes # 0,5, vorzugsweise # 0,3 g/cm3 gewählt wird.
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