DE102016208300B3 - Crystallizable lithium aluminum silicate glass and transparent glass ceramic produced therefrom, and also methods for producing the glass and the glass ceramic and use of the glass ceramic - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein kristallisierbares Lithiumaluminiumsilikat-Glas für die Herstellung transparenter Glaskeramiken, das folgende Komponenten (in Gew.-% auf Oxidbasis) enthält: Li2O 3,4–4,1 Al2O3 20–22,5 SiO2 64–68 Na2O + K2O 0,4–1,2 MgO 0,05–< 0,4 CaO 0–1 CaO + BaO 0,7–1,8 CaO + SrO + BaO 0,8–2 ZnO 0,3–2,2 TiO2 1,8–< 2,5 ZrO2 1,6–< 2,1 SnO2 0,2–0,35 TiO2 + ZrO2 + SnO2 3,8–4,8 P2O5 0–3 Fe2O3 > 0,01–0,02. Die Erfindung betrifft auch die aus diesem Glas hergestellte Glaskeramik und deren Verwendungen.The invention relates to a crystallisable lithium aluminum silicate glass for the production of transparent glass-ceramics containing the following components (in% by weight based on oxide): Li 2 O 3.4-4.1 Al 2 O 3 20-22.5 SiO 2 64-68 Na 2 O + K 2 O 0 , 4-1.2 MgO 0.05- <0.4 CaO 0-1 CaO + BaO 0.7-1.8 CaO + SrO + BaO 0.8-2 ZnO 0.3-2.2 TiO 2 1, 8- <2.5 ZrO2 1.6- <2.1 SnO2 0.2-0.35 TiO2 + ZrO2 + SnO2 3.8-4.8 P2O5 0-3 Fe2O3> 0.01-0.02. The invention also relates to the glass ceramic produced from this glass and their uses.
Description
Die Erfindung betrifft ein kristallisierbares Lithiumaluminiumsilikat-Glas, das in transparente LAS-Glaskeramiken umwandelbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf die daraus hergestellte Glaskeramik, ein Verfahren zu deren Herstellung und die Verwendung einer solchen LAS-Glaskeramik. The invention relates to a crystallizable lithium aluminum silicate glass, which is convertible into transparent LAS glass ceramics, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to the glass ceramic produced therefrom, a process for their preparation and the use of such a LAS glass ceramic.
Es ist generell bekannt, dass sich Gläser aus dem System Li2O-Al2O3-SiO2 in Glaskeramiken mit Hochquarz-Mischkristallen oder Keatit-Mischkristallen als Hauptkristallphasen umwandeln lassen. Für den ersten Typ von Glaskeramiken finden sich in der Literatur auch die Synonyme „β-Quarz“ oder „β-Eukryptit“ und für den zweiten Typ „β-Spodumen“ als Bezeichnung für die Kristallphasen.It is generally known that glasses of the system Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 can be converted into glass ceramics with high quartz mixed crystals or keatite mixed crystals as main crystal phases. For the first type of glass-ceramics, the synonyms "β-quartz" or "β-eukryptite" are also found in the literature, and for the second type "β-spodumene" as the term for the crystal phases.
Schlüsseleigenschaften dieser LAS-Glaskeramiken sind ihre Transparenz, gute chemische Beständigkeit gegen Säuren und Laugen, hohe mechanische Festigkeit und ihr niedriger thermischer Ausdehnungskoeffizient in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis Anwendungstemperatur von α20/700 < 1,5·10–6/K. In der Regel wird das thermische Ausdehnungsverhalten so eingestellt, dass die Werkstoffe im Bereich ihrer Anwendungstemperaturen über sehr niedrige Ausdehnung, meist 0 ± 0,3·10–6/K verfügen. So wird z. B. bei Anwendung als Substratmaterial, wie für Farbfilter, Displayanzeigen, Sensor, Halbleiterscheiben-Präzisionstische, auch als wafer stages bezeichnet, oder Spiegelträger für Teleskope die thermische Ausdehnung im Bereich der Raumtemperatur minimiert. Key features of these LAS glass ceramics are their transparency, good chemical resistance to acids and alkalis, high mechanical strength and their low thermal expansion coefficient in a temperature range from room temperature to application temperature of α 20/700 <1.5 · 10 -6 / K. As a rule, the thermal expansion behavior is set so that the materials have a very low expansion in the range of their application temperatures, usually 0 ± 0.3 · 10 -6 / K. So z. B. when used as a substrate material, such as color filters, displays, sensor, precision wafers, also referred to as wafer stages, or mirror support for telescopes, the thermal expansion in the range of room temperature minimized.
Für Anwendungen als Brandschutzverglasung, transparente Kaminsichtscheiben, als Ofensichtscheibe außen oder im Ofeninneren sowie als Kochfläche mit farbiger Unterseitenbeschichtung wird die thermische Nullausdehnung in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und ca. 700 °C auf möglichst niedrige Werte von < 1,5·10–6/K, bevorzugt 0 ± 0,3·10–6/K eingestellt. Aufgrund der niedrigen thermischen Ausdehnung bei ihren Anwendungstemperaturen, kombiniert mit hoher mechanischer Festigkeit besitzen diese Glaskeramiken eine ausgezeichnete Temperaturunterschiedsfestigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit. Anforderungen für den Einsatz bei hohen Temperaturen beinhalten, dass die die Glaskeramiken die geforderten Eigenschaften (wie z.B. thermische Ausdehnung, Transmission, Aufbau von Spannungen) während ihrer Lebensdauer beibehalten. Hinsichtlich Temperaturbelastbarkeit ist die wenn auch geringe Schrumpfung der Glaskeramik (compaction) bei hohen Temperaturen die kritische Größe. Da die Glaskeramikartikel im Einsatz meist ungleichmäßig durchwärmt werden, bauen sich mit der Zeit durch die unterschiedlich starke Schrumpfung Spannungen im Artikel auf. For applications as fire-resistant glazing, transparent chimney panes, as a furnace window outside or inside the oven and as a cooking surface with colored underside coating, the thermal zero expansion in a temperature range between room temperature and about 700 ° C to as low as possible values of <1.5 · 10 -6 / K , preferably 0 ± 0.3 × 10 -6 / K. Due to the low thermal expansion at their application temperatures, combined with high mechanical strength, these glass ceramics have excellent temperature differential resistance and thermal shock resistance. Requirements for use at high temperatures include that the glass-ceramics retain the required properties (such as thermal expansion, transmission, stress build-up) during their lifetime. In terms of temperature resistance, the low shrinkage of the glass ceramic (compaction) at high temperatures is the critical factor. Since the glass-ceramic articles are usually heated unevenly during use, stresses build up in the article over time due to the different degrees of shrinkage.
Transparenz in Verbindung mit geringer Streuung ist das wesentliche Merkmal, das die transparenten Glaskeramiken von den eingefärbten transparenten Glaskeramiken unterscheidet. Bei letzteren wird, typisch für Kochflächen, zur Einfärbung im Volumen insbesondere V2O5 zugesetzt, um die Lichttransmission zu verringern und ein schwarzes Erscheinungsbild zu erreichen. Bei den eingefärbten transparenten Glaskeramiken beträgt die Lichttransmission üblicherweise weniger als 30 und meist weniger als 10 % gegenüber mehr als 80 % bei denen des transparenten Typs (bei 4 mm Dicke). Transparency associated with low scattering is the essential feature that distinguishes the transparent glass-ceramics from the colored transparent glass-ceramics. In the case of the latter, V 2 O 5 is added, in particular for cooking surfaces, for coloring in the volume in order to reduce the light transmission and to achieve a black appearance. In the colored transparent glass-ceramics, the light transmittance is usually less than 30, and usually less than 10%, compared to more than 80% of those of the transparent type (at 4 mm thickness).
Bei der Anwendung als Kochfläche werden die transparenten Glaskeramikplatten auf der Unterseite meist mit einer blickdichten farbigen Beschichtung versehen, um die Durchsicht auf die technischen Einbauten zu verhindern und die farbliche Anmutung bereitzustellen. Aussparungen in der Unterseitenbeschichtung ermöglichen das Anbringen von farbigen und weißen Displayanzeigen, meist Leuchtdioden. Hohe Transparenz verbunden mit geringer Streuung ist auch bei dieser Anwendung wesentlich, damit die Farben der Unterseitenbeschichtung und der Anzeigen nicht verfälscht werden und die Anzeigen klar und deutlich sichtbar sind. When used as a cooking surface, the transparent glass ceramic plates are usually provided on the underside with an opaque colored coating to prevent the review of the technical installations and to provide the color appearance. Recesses in the underside coating allow the attachment of colored and white displays, mostly light emitting diodes. High transparency combined with low scattering is also essential in this application, so that the colors of the bottom coating and the ads are not distorted and the displays are clearly visible.
Hohe Transparenz bedeutet hohe Lichttransmission und geringe Farbe und damit auch geringe Absorption, da die Absorptionsbanden je nach Lage im visuell sichtbaren Spektrum sowohl die Lichttransmission erniedrigen als auch die Farbe erhöhen. Die Lichttransmission wird beschrieben durch den Y-Wert (brightness) gemäß dem CIE-Normfarbsystem. Die deutsche Umsetzung der internationalen CIE-Norm ist in der DIN 5033 festgelegt. Die dafür erforderlichen spektralphotometrischen Messungen erfolgen im Rahmen der Erfindung für 4 mm dicke polierte Proben in einem Spektralbereich zwischen 380 und 780 nm. Aus den gemessenen spektralen Werten in dem Bereich, der das sichtbare Lichtspektrum repräsentiert, wird die Lichttransmission mit Wahl von Normlichtart und Beobachterwinkel berechnet. Es hat sich bei Glaskeramiken eingebürgert als Maß für die Farbe die Größe c* (Buntheit) aus dem CIELAB Farbsystem mit den Koordinaten L*, a*, b* heranzuziehen, gemäß der Berechnung: High transparency means high light transmission and low color and thus low absorption, since the absorption bands, depending on the location in the visually visible spectrum, both reduce the light transmission and increase the color. The light transmission is described by the Y-value (brightness) according to the CIE standard color system. The German implementation of the international CIE standard is specified in DIN 5033. The required spectrophotometric measurements are carried out in the context of the invention for 4 mm thick polished samples in a spectral range between 380 and 780 nm. From the measured spectral values in the range representing the visible light spectrum, the light transmission is selected with choice of Normlichtart and observer angle , For glass ceramics it is natural to use as a measure of the color the size c * (chroma) from the CIELAB color system with the coordinates L *, a *, b *, according to the calculation:
Das Farbmodell ist in der DIN EN ISO 11664-4 „Colorimetry – Part 4: CIE 1976 L*a*b* Colour space“ genormt. Die Koordinaten des CIELAB Farbsystems lassen sich in bekannter Weise aus den Farbkoordinaten und der Lichttransmission Y des CIE Farbsystems berechnen. Die Bestimmung des c*-Wertes der Proben erfolgt aus den durchgeführten spektralphotometrischen Messungen der Transmission mit den gewählten Parametern für Normlichtart und Beobachterwinkel. The color model is standardized in DIN EN ISO 11664-4 "Colorimetry - Part 4: CIE 1976 L * a * b * Color space". The coordinates of the CIELAB color system can be calculated in a known manner from the color coordinates and the light transmission Y of the CIE color system. The c * value of the samples is determined from the spectrophotometric measurements of the transmission with the selected parameters for standard illuminant and observer angle.
Die Streuung der Glaskeramiken wird durch Messung der Trübung (engl. haze) bestimmt. Trübung ist nach ASTM D1003-13 der prozentuale Anteil durchgelassenen Lichts, der vom eingestrahlten Lichtbündel im Mittel um mehr als 2,5° abweicht. The scattering of the glass ceramics is determined by measuring the haze. Haze is according to ASTM D1003-13 the percentage of transmitted light, which deviates from the incident light beam on average by more than 2.5 °.
Die großtechnische Herstellung transparenter Glaskeramiken erfolgt in mehreren Stufen. Zunächst wird das kristallisierbare Ausgangsglas aus einem Gemisch aus Scherben und pulverförmigen Gemengerohstoffen geschmolzen und geläutert. Die Glasschmelze erreicht dabei Temperaturen von 1550 °C bis maximal 1750 °C, meist bis zu 1700 °C. Fallweise wird auch eine Hochtemperaturläuterung oberhalb 1700°C, üblicherweise bei Temperaturen um 1900°C eingesetzt. Für transparente Glaskeramiken sind Arsen- und Antimonoxid bei konventionellen Läutertemperaturen unter 1700 °C hinsichtlich guter Blasenqualitäten technisch und wirtschaftlich bewährte Läutermittel. Arsenoxid ist für die Transparenz (hohe Lichttransmission und geringe Farbe) der Glaskeramik besonders vorteilhaft. Auch wenn diese Läutermittel fest im Glasgerüst eingebunden sind, so sind sie doch unter Sicherheits- und Umweltschutzaspekten nachteilig. So müssen bei der Rohstoffgewinnung, der Rohstoffaufbereitung und wegen des Verdampfens aus der Schmelze bei der Glasherstellung besondere Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden. Es gibt deswegen zahlreiche Entwicklungsanstrengungen, diese Stoffe zu ersetzen, die aber auf technische und wirtschaftliche Nachteile stoßen. The large-scale production of transparent glass ceramics takes place in several stages. First, the crystallizable starting glass is melted and refined from a mixture of shards and powdery batch raw materials. The molten glass reaches temperatures of 1550 ° C to a maximum of 1750 ° C, usually up to 1700 ° C. Occasionally, a high-temperature refining above 1700 ° C, usually used at temperatures around 1900 ° C. For transparent glass-ceramics, arsenic and antimony oxide are technically and economically proven refining agents at conventional refining temperatures below 1700 ° C. with regard to good blistering qualities. Arsenic oxide is particularly advantageous for the transparency (high light transmission and low color) of the glass ceramic. Even though these refining agents are firmly bound in the glass framework, they are disadvantageous in terms of safety and environmental protection. For example, special precautionary measures have to be taken in the production of raw materials, the preparation of raw materials and the evaporation from the melt during glass production. There are therefore numerous development efforts to replace these substances, but come across technical and economic disadvantages.
Zunehmend wird als Ersatz das umweltfreundliche Läutermittel SnO2 allein oder in Kombination mit einem oder mehreren Läuterzusätzen wie Halogeniden (F, Cl, Br), CeO2, Schwefelverbindungen propagiert. Die Verwendung von SnO2 ist jedoch mit Nachteilen verbunden. SnO2 selbst ist als Läutermittel technisch weniger effektiv und benötigt höhere Temperaturen zur Abgabe des läuteraktiven Sauerstoffs. Höhere Konzentrationen an SnO2 in der Größenordnung des eingesetzten As2O3 um ca. 0,6 bis 1 Gew.-% sind jedoch wegen der Entglasung von Sn-haltigen Kristallen bei der Heißformgebung nachteilig. Der für transparente Glaskeramiken zweite wesentliche Nachteil bei der Substitution von Arsen- durch Zinnoxid als Läutermittel besteht darin, dass SnO2 zu einer zusätzlichen Absorption führt und die Farbe erhöht. Bei höheren Läutertemperaturen verstärkt sich die Absorption, da diese mit dem höheren Anteil an Sn2+ zunimmt. Increasingly, as an alternative, the environmentally friendly refining agent SnO 2 is propagated alone or in combination with one or more refining additives such as halides (F, Cl, Br), CeO 2 , sulfur compounds. However, the use of SnO 2 has disadvantages. SnO 2 itself is technically less effective as a refining agent and requires higher temperatures to deliver the purifying oxygen. However, higher concentrations of SnO 2 on the order of the As 2 O 3 used by about 0.6 to 1 wt .-% are disadvantageous because of the devitrification of Sn-containing crystals in the hot forming. The second significant disadvantage for transparent glass ceramics in the substitution of arsenic by tin oxide as refining agent is that SnO 2 leads to an additional absorption and increases the color. At higher refining temperatures, the absorption increases, as this increases with the higher proportion of Sn 2+ .
In den Schriften
Die Kombinationsläuterung von SnO2 in Verbindung mit Fluor- bzw. Brom-Verbindungen wird in den Schriften
Nach dem Einschmelzen und Läutern erfährt das Glas üblicherweise eine Heißformgebung durch Walzen, Gießen, Pressen oder Floaten. Für die meisten Anwendungen transparenter Glaskeramiken werden diese in flacher Form benötigt, beispielsweise in Form von Scheiben. Das Walzen und neuerdings auch Floaten wird zur Herstellung der Platten eingesetzt. Für die wirtschaftliche Herstellung dieser LAS-Gläser sind zum einen eine niedrige Schmelztemperatur und eine niedrige Verarbeitungstemperatur VA bei der Heißformgebung gewünscht. Zum anderen darf das Glas bei der Formgebung keine Entglasung zeigen, das heißt, es dürfen sich keine störenden Kristalle bilden, die in den Glaskeramik-Artikeln die Festigkeit erniedrigen oder visuell störend sind. Der bei der Formgebung über Walzen kritische kälteste Bereich ist der Kontakt der Glasschmelze mit der Ziehdüse aus Edelmetall (üblicherweise aus einer Pt/Rh Legierung), bevor das Glas durch die Walzen geformt und abgekühlt wird.After melting and refining, the glass usually undergoes hot forming by rolling, casting, pressing or floating. For most applications of transparent glass ceramics, these are required in a flat form, for example in the form of disks. The rolling and more recently also floating is used for the production of the plates. For the economic production of these LAS glasses, on the one hand, a low melting temperature and a low processing temperature V A are desired in the hot forming. On the other hand, the glass must not show any devitrification during the shaping, that is to say that it can not form any disturbing crystals which reduce the strength in the glass-ceramic articles or are visually disturbing. The coldest range critical in roll forming is the contact of the molten glass with the noble metal die (typically a Pt / Rh alloy) before the glass is shaped and cooled by the rolls.
Das kristallisierbare LAS-Glas wird in einem anschließenden Temperaturprozess durch gesteuerte Kristallisation (Keramisierung) in die Glaskeramik umgewandelt. Diese Keramisierung erfolgt in einem zweistufigen Temperaturprozess, bei dem zunächst durch Keimbildung bei einer Temperatur zwischen 680 und 800°C Keime, üblicherweise aus ZrO2/TiO2-Mischkristallen, erzeugt werden. Auch SnO2 ist an der Keimbildung beteiligt. Die Hochquarz-Mischkristalle wachsen bei erhöhter Temperatur auf diesen Keimen auf. Bei der maximalen Herstelltemperatur um etwa 900°C wird das Gefüge der Glaskeramik homogenisiert und die optischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften eingestellt. Für eine wirtschaftliche Herstellung sind kurze Keramisierungszeiten vorteilhaft. The crystallizable LAS glass is converted into the glass ceramic in a subsequent temperature process by controlled crystallization (ceramization). This ceramization takes place in one Two-stage temperature process, in which first by nucleation at a temperature between 680 and 800 ° C germs, usually from ZrO 2 / TiO 2 mixed crystals, are generated. SnO 2 is also involved in nucleation. The high quartz mixed crystals grow at elevated temperature on these germs. At the maximum production temperature of about 900 ° C, the microstructure of the glass ceramic is homogenized and adjusted the optical, physical and chemical properties. For an economical production short ceramization times are advantageous.
Die weitere Umwandlung in Keatit-Mischkristalle erfolgt bei Temperaturerhöhung in einem Temperaturbereich von ca. 950 °C bis 1250 °C. Mit der Umwandlung erhöht sich der thermische Ausdehnungskoeffizient der Glaskeramik, und durch weiteres Kristallwachstum und damit einhergehende Lichtstreuung wandelt sich das transparente in transluzentes bis opakes Aussehen um.The further conversion into keatite mixed crystals takes place at elevated temperature in a temperature range of about 950 ° C to 1250 ° C. With the conversion, the thermal expansion coefficient of the glass-ceramic increases, and by further crystal growth and associated light scattering, the transparent transforms into translucent to opaque appearance.
Eine wesentliche Hürde für den Einsatz von SnO2 als umweltfreundliches Läutermittel besteht in der zusätzlichen Absorption durch die entstehenden Sn/Ti-Komplexe. Die Sn/Ti-Farbkomplexe färben stärker als die bekannten Fe/Ti-Farbkomplexe und dieser Nachteil hat bei transparenten Glaskeramiken bisher die Substitution des Läutermittels Arsenoxid durch SnO2 erschwert. Die Sn/Ti-Farbkomplexe haben sich besonders durch erhöhte Farbe c* als nachteilig erwiesen. Die Fe/Ti-Farbkomplexe führen zu einer rotbraunen, die Sn/Ti-Farbkomplexe zu einer gelbbraunen Farbe. Der Absorptionsmechanismus beider Farbkomplexe beruht mutmaßlich auf elektronischen Übergängen (charge transfer) zwischen den beiden benachbarten polyvalenten Kationen. Die Bildung der genannten charge-transfer-Farbkomplexe findet maßgeblich bei der Kristallisation statt. Um die Konzentrationen der Farbkomplexe zu verringern, ist es vorteilhaft, die Keimbildungs- und Kristallisationszeiten zu verkürzen. Dem steht entgegen, dass die Verkürzung der Keimbildungszeit zu verstärkter Lichtstreuung und die Verkürzung der Kristallisationszeit zu Unebenheiten des Artikels führen.A major hurdle for the use of SnO 2 as an environmentally friendly refining agent is the additional absorption by the resulting Sn / Ti complexes. The Sn / Ti color complexes stain more strongly than the known Fe / Ti color complexes and this disadvantage has hitherto made it difficult for transparent glass ceramics to replace the refining agent arsenic oxide by SnO 2 . The Sn / Ti color complexes have been found to be disadvantageous, especially by increased color c *. The Fe / Ti color complexes lead to a red-brown, the Sn / Ti color complexes to a yellow-brown color. The absorption mechanism of both color complexes is believed to be due to electronic transfer (charge transfer) between the two adjacent polyvalent cations. The formation of said charge-transfer color complexes takes place significantly in the crystallization. In order to reduce the concentrations of the color complexes, it is advantageous to shorten the nucleation and crystallization times. This is contradicted by the fact that the shortening of the nucleation time lead to increased light scattering and the shortening of the crystallization time to unevenness of the article.
In den technischen Gemengerohstoffen für die Schmelzen sind weitere färbende Elemente wie Cr, Mn, Ni, V und besonders Fe als Verunreinigungen enthalten. Das Fe färbt außer über die Fe/Ti-Farbkomplexe auch ionisch als Fe2+ oder Fe3+. Wegen der hohen Kosten eisenarmer Rohstoffe ist es unwirtschaftlich, den Fe2O3-Gehalt auf Werte unter 100 ppm zu verringern. The technical batch raw materials for the melts contain further coloring elements such as Cr, Mn, Ni, V and especially Fe as impurities. The Fe also dyes ionically as Fe 2+ or Fe 3+ beyond the Fe / Ti color complexes . Because of the high cost of low-iron raw materials, it is uneconomical to reduce the Fe 2 O 3 content to values below 100 ppm.
Ebenso hat der Ansatz, den für die Farbkomplexe verantwortlichen wirksamen Keimbildner TiO2 zu vermeiden (
Die Schrift
Die Schrift
Es besteht daher Bedarf, ein ganzes Bündel von gegenläufigen Forderungen an Glas und Glaskeramik, wie Umweltfreundlichkeit sowie wirtschaftliche Herstellung des Glases ohne Nachteile bei der Produktqualität der Glaskeramik, wie Lichttransmission, Farbe sowie Streuung bei kurzen Keramisierungszeiten zu vereinbaren. There is therefore a need to agree a whole bundle of contradictory demands on glass and glass ceramic, such as environmental friendliness and economical production of the glass without disadvantages in the product quality of the glass ceramic, such as light transmission, color and scattering with short ceramization times.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kristallisierbares Lithiumaluminiumsilikat-Glas zu finden,
- – das über eine umweltfreundliche Zusammensetzung verfügt,
- – das günstige Fertigungseigenschaften für eine wirtschaftliche Herstellung besitzt,
- – das sich mit Keramisierungszeiten von unter 300 Minuten in eine transparente LAS-Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschende Kristallphase umwandeln lässt,
- – wobei die Glaskeramik geringe Farbe, hohe Lichttransmission und eine geringe Streuung aufweist,
- - has an eco-friendly composition,
- - Has the favorable manufacturing properties for economical production,
- Which, with ceramization times of less than 300 minutes, can be converted into a transparent LAS glass ceramic with high-quartz mixed crystals as the predominant crystal phase,
- Wherein the glass ceramic has low color, high light transmission and a low dispersion,
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beschriebene kristallisierbare Lithiumaluminiumsilikat-Glas und die daraus hergestellte Glaskeramik gelöst.This object is achieved by the crystallizable lithium aluminum silicate glass described in claim 1 and the glass ceramic produced therefrom.
Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung des Glases und der Glaskeramik und deren Verwendung zu finden. Diese Aufgaben werden durch die weiteren unabhängigen Ansprüche gelöst.It is also an object of the invention to find a method for producing the glass and the glass ceramic and their use. These objects are achieved by the further independent claims.
Hierbei genügt die Glaskeramik den Anforderungen der Anwendungen wie z. B. chemische Beständigkeit, mechanische Festigkeit, Transparenz (geringe Farbe, hohe Lichttransmission), geringe Streuung, Temperaturbelastbarkeit und Langzeitstabilität hinsichtlich Änderungen ihrer Eigenschaften (wie z.B. thermische Ausdehnung, Transmission, Aufbau von Spannungen). Unter umweltfreundlicher Zusammensetzung wird verstanden, dass das kristallisierbare Glas bis auf unvermeidliche Rohstoffverunreinigungen technisch frei ist von Arsen- und Antimonoxid als übliche Läutermittel. Als Verunreinigung liegen beide Komponenten in Gehalten von weniger als 1000 ppm, bevorzugt in Gehalten von weniger als 500 ppm, besonders bevorzugt weniger als 200 ppm vor. Außer beim Ausnahmefall, wenn bei der Schmelze Fremdscherben einer transparenten Glaskeramik mit Arsenoxid als Läutermittel zugesetzt werden, wird auf den Zusatz verzichtet. Here, the glass ceramic meets the requirements of applications such. As chemical resistance, mechanical strength, transparency (low color, high light transmission), low scattering, temperature resistance and long-term stability in terms of changes in their properties (such as thermal expansion, transmission, build-up of stresses). Under environmentally friendly composition is understood that the crystallizable glass is technically free of arsenic and antimony oxide as usual refining agent to unavoidable raw material impurities. As an impurity, both components are present at levels of less than 1000 ppm, preferably at levels of less than 500 ppm, more preferably less than 200 ppm. Except in the exceptional case when added in the melt Fremdscherben a transparent glass ceramic with arsenic oxide as refining agent, is dispensed with the addition.
In aufwändigen Versuchsreihen wurde ein eng eingegrenzter Zusammensetzungsbereich gefunden, der günstige Fertigungseigenschaften mit geringer Farbe, hoher Lichttransmission und geringer Streuung der LAS-Glaskeramik verknüpft. In elaborate test series, a narrowly defined composition range was found, which combines favorable production properties with low color, high light transmission and low scattering of the LAS glass ceramic.
Die günstigen Fertigungseigenschaften für eine wirtschaftliche Herstellung beinhalten kostengünstige Gemengerohstoffe, niedrige Schmelz- und Formgebungstemperaturen, eine für konventionelle Läuterung ausreichende Menge an dem Läutermittel SnO2, Entglasungsfestigkeit und kurze Keramisierungszeiten. Bei den kurzen Keramisierungszeiten wird eine hohe Lichttransmission ohne visuell störende Lichtstreuung (Trübung) oder Farbe erreicht.The favorable manufacturing properties for economical production include low cost batch raw materials, low melting and forming temperatures, a sufficient amount of refining agent SnO 2 for conventional refining, resistance to devitrification, and short ceramization times. With the short ceramization times, a high light transmission without visually disturbing light scattering (turbidity) or color is achieved.
Für eine wirtschaftliche Herstellung ist eine niedrige Schmelztemperatur vorteilhaft und wird durch eine niedrigere Viskosität der Glasschmelze bei hohen Temperaturen sichergestellt. Hierfür ist die Temperatur, bei der die Viskosität der Glasschmelze 102 dPas beträgt, eine charakteristische Größe. Diese sogenannte 102-Temperatur liegt für die erfindungsgemäßen Gläser vorzugsweise bei weniger als 1770 °C, bevorzugt weniger als 1765 °C und besonders bevorzugt weniger als 1760 °C. Die niedrige Viskosität der Glasschmelze bei hohen Temperaturen erlaubt es, die Temperatur in der Schmelzwanne niedriger einzustellen und verlängert damit die Lebensdauer der Schmelzwanne. Der Energieverbrauch bezogen auf die Menge der hergestellten Glaskeramik wird vermindert. Da eine niedrige Glasviskosität auch den Aufstieg von Blasen und damit die Läuterung begünstigt, ist eine niedrige Glasviskosität auch vorteilhaft für die Blasenqualität. For an economical production, a low melting temperature is advantageous and is ensured by a lower viscosity of the molten glass at high temperatures. For this purpose, the temperature at which the viscosity of the glass melt 10 2 dPas is a characteristic size. This so-called 10 2 temperature for the glasses according to the invention is preferably less than 1770 ° C., preferably less than 1765 ° C. and particularly preferably less than 1760 ° C. The low viscosity of the glass melt at high temperatures makes it possible to lower the temperature in the melting bath and thus extends the life of the melting furnace. The energy consumption based on the amount of produced Glass ceramic is reduced. Since a low glass viscosity also promotes the rise of bubbles and thus the refining, a low glass viscosity is also advantageous for the blister quality.
Es ist wirtschaftlich vorteilhaft, die Temperatur bei der Formgebung abzusenken. Die Standzeiten der Formgebungswerkzeuge werden erhöht, und es fällt weniger abzuführende Verlustwärme an. Die Formgebung, meist durch Walzen oder Floaten, findet bei einer Viskosität der Glasschmelze von 104 dPas statt. Diese Temperatur wird auch als Verarbeitungstemperatur VA bezeichnet und liegt für die erfindungsgemäßen Gläser vorzugsweise bei höchstens 1330 °C, bevorzugt bei höchstens 1325 °C.It is economically advantageous to lower the temperature during shaping. The service lives of the forming tools are increased, and there is less dissipated loss of heat. The shaping, usually by rolling or floating, takes place at a viscosity of the glass melt of 10 4 dPas. This temperature is also referred to as processing temperature V A and is for the glasses according to the invention preferably at most 1330 ° C, preferably at most 1325 ° C.
Das kristallisierbare Glas verfügt bei der Formgebung aus der Schmelze über eine ausreichende Entglasungsfestigkeit. Bei der Formgebung im Kontakt mit dem Formgebungsmaterial (z. B. Edelmetall bei der Ziehdüse im Walzprozess) bilden sich im Glas keine für die Festigkeit der Glaskeramik kritischen und visuell auffälligen Kristalle. Die Grenztemperatur, unterhalb der es zu kritischen Entglasungen kommt, d.h. die obere Entglasungsgrenze (OEG), liegt vorzugsweise mindestens 10 °C unter der Verarbeitungstemperatur VA. Bei dieser Mindestdifferenz wird für den Formgebungsprozess ein ausreichendes Prozessfenster definiert. Besonders vorteilhaft ist ein Prozessfenster VA-OEG, das mindestens 20 °C beträgt. VA-OEG ist also ein Maß für die Entglasungsfestigkeit.The crystallizable glass has sufficient resistance to devitrification when molded from the melt. During shaping in contact with the shaping material (eg precious metal in the die in the rolling process), crystals which are not critical for the strength of the glass-ceramic and form visually conspicuous crystals do not form in the glass. The limit temperature below which critical devitrification occurs, ie the upper devitrification limit (OEG), is preferably at least 10 ° C. below the processing temperature V A. With this minimum difference, a sufficient process window is defined for the forming process. Particularly advantageous is a process window V A -OEG, which is at least 20 ° C. V A -OEG is therefore a measure of the devitrification resistance.
Darüber hinaus erfüllt die aus dem kristallisierbaren Glas hergestellte transparente LAS-Glaskeramik bestimmte Eigenschaften. Die Lichttransmission Y soll hoch sein, und die Farbe c* soll gering sein, damit die Durchsicht auf Gegenstände oder auf eine Unterseitenbeschichtung sowie die Ansicht von Anzeigen nicht verdunkelt oder im Farbton verfälscht wird. Die transparente Glaskeramik soll ohne visuell störende Lichtstreuung sein, damit Durchsicht und die Anzeigen klar sind und nicht gestört werden. Dies soll auch bei den angestrebten kurzen Keramisierungszeiten gewährleistet sein. In addition, the transparent LAS glass-ceramic produced from the crystallizable glass fulfills certain properties. The light transmission Y should be high, and the color c * should be low, so that the viewing of objects or on a bottom coating and the view of ads is not darkened or falsified in the color. The transparent glass ceramic should be without visually disturbing light scattering, so that transparency and the displays are clear and are not disturbed. This should also be ensured in the desired short Keramisierungszeiten.
Die Gehalte der für die Bildung von Kristallphasen und Restglas verantwortlichen Komponenten sind so optimiert, dass die Werte der Lichttransmission, Farbe und Streuung bei kurzen Keramisierungszeiten erreicht werden. Unter kurzer Keramisierungszeit wird verstanden, dass die Glaskeramik in einer Zeit von weniger als 300 Minuten, bevorzugt weniger als 200 Minuten und besonders bevorzugt weniger als 150 Minuten aus dem kristallisierbaren LAS-Glas hergestellt ist. The contents of the components responsible for the formation of crystal phases and residual glass are optimized so that the values of light transmission, color and scattering are achieved with short ceramization times. A short ceramization time is understood to mean that the glass ceramic is produced from the crystallisable LAS glass in a time of less than 300 minutes, preferably less than 200 minutes and particularly preferably less than 150 minutes.
Um all diese Eigenschaften zu realisieren, enthält sowohl das erfindungsgemäße kristallisierbare Lithiumaluminiumsilikat-Glas, als auch die aus dem Glas herstellbare bzw. hergestellte erfindungsgemäße Glaskeramik folgende Komponenten (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Li2O 3,4–4,1
Al2O3 20–22,5
SiO2 64–68
Na2O + K2O 0,4–1,2
MgO 0,05–< 0,4
CaO 0–1
CaO + BaO 0,7–1,8
CaO + SrO + BaO 0,8–2
ZnO 0,3–2,2
TiO2 1,8–< 2,5
ZrO2 1,6–< 2,1
SnO2 0,2–0,35
TiO2 + ZrO2 + SnO2 3,8–4,8
P2O5 0–3
Fe2O3 > 0,01–0,02,
mit der Bedingung (dabei beide in Gew.-%) B1:
0,15 < MgO/SnO2 < 1,7 In order to realize all these properties, both the crystallisable lithium aluminum silicate glass according to the invention and the glass ceramic according to the invention which can be produced or produced from the glass contain the following components (in% by weight based on oxide):
Li 2 O 3,4-4,1
Al 2 O 3 20-22.5
SiO 2 64-68
Na 2 O + K 2 O 0.4-1.2
MgO 0.05- <0.4
CaO 0-1
CaO + BaO 0.7-1.8
CaO + SrO + BaO 0.8-2
ZnO 0.3-2.2
TiO 2 1.8- <2.5
ZrO 2 1.6- <2.1
SnO 2 0.2-0.35
TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 3.8-4.8
P 2 O 5 0-3
Fe 2 O 3 > 0.01-0.02,
with the condition (both in% by weight) B1:
0.15 <MgO / SnO 2 <1.7
Bevorzugt gilt die Bedingung (ebenfalls beide in Gew.-%) B2:
0,4 < MgO/SnO2 < 1,7. Preferably, the condition applies (also both in wt .-%) B2:
0.4 <MgO / SnO 2 <1.7.
Die Oxide Li2O, Al2O3 und SiO2 sind bzw. werden in den angegebenen Grenzen notwendige Bestandteile der Hochquarz- und/oder Keatit-Mischkristallphasen. The oxides Li 2 O, Al 2 O 3 and SiO 2 are or will be within the specified limits necessary components of the high quartz and / or keatite mixed crystal phases.
Der Gehalt an Li2O soll 3,4 bis 4,1 Gew.-% betragen. Der Mindestgehalt ist erforderlich, um die gewünschte niedrige Verarbeitungstemperatur zu erreichen. Es hat sich gezeigt, dass es bei höheren Gehalten als 4,1 Gew.-% schwierig ist, die gewünschte niedrige Farbe c* der Glaskeramik bei kurzen Keramisierungszeiten zu erreichen. Bevorzugt beträgt der Li2O Gehalt weniger als 4 Gew.-%. The content of Li 2 O should be 3.4 to 4.1 wt .-%. The minimum content is required to achieve the desired low processing temperature. It has been shown that it is at higher levels when 4.1% by weight is difficult to achieve the desired low color c * of the glass-ceramic with short ceramization times. Preferably, the Li 2 O content is less than 4 wt .-%.
Der ausgewählte Gehalt an Al2O3 beträgt 20–22,5 Gew.-%. Höhere Gehalte sind nachteilig wegen der Neigung zu Entglasung von Mullit bei der Formgebung. Weiter hat sich gezeigt, dass mit höheren Gehalten die Streuung bei kurzen Keramisierungszeiten zunimmt. Der Mindestgehalt beträgt 20 Gew.-%, weil dies für die Bildung ausreichender Mengen der Mischkristalle und die geringe Farbe c* der Glaskeramik von Vorteil ist. Der Al2O3-Mindestgehalt beträgt bevorzugt mindestens 20,5 Gew.-%.The selected content of Al 2 O 3 is 20-22.5 wt .-%. Higher levels are disadvantageous because of the tendency for devitrification of mullite in molding. It has also been shown that with higher contents, the scatter increases with short ceramization times. The minimum content is 20% by weight, because this is advantageous for the formation of sufficient quantities of the mixed crystals and the low color c * of the glass-ceramic. The Al 2 O 3 minimum content is preferably at least 20.5 wt .-%.
Der Gehalt an SiO2 soll mindestens 64 Gew.-% betragen, weil dies für die geforderten Eigenschaften der Glaskeramik, wie z.B. niedrige thermische Ausdehnung und chemische Beständigkeit vorteilhaft ist. Darüber hinaus wird die Streuung bei kurzen Keramisierungszeiten verringert. Besonders vorteilhaft ist ein Mindestgehalt von 65 Gew.-%. Der SiO2-Gehalt soll maximal 68 Gew.-% betragen, weil diese Komponente die Verarbeitungstemperatur des Glases und die Schmelztemperatur erhöht. Bevorzugt beträgt der SiO2-Gehalt maximal 67,5 Gew.-%. The content of SiO 2 should be at least 64 wt .-%, because this is advantageous for the required properties of the glass-ceramic, such as low thermal expansion and chemical resistance. In addition, the scattering is reduced with short Keramisierungszeiten. Particularly advantageous is a minimum content of 65 wt .-%. The SiO 2 content should be at most 68 wt .-%, because this component increases the processing temperature of the glass and the melting temperature. The SiO 2 content is preferably at most 67.5% by weight.
Die Alkalien Na2O und K2O sind bzw. werden Bestandteile der Restglasphase der Glaskeramik und verbessern die Schmelzbarkeit und die Entglasungsfestigkeit bei der Formgebung. Darüber hinaus sind sie für die Erniedrigung der Verarbeitungstemperatur vorteilhaft. Die Summe der Alkalien Na2O + K2O soll mindestens 0,4 Gew.-% betragen. Zu hohe Gehalte beeinträchtigen das Kristallisationsverhalten bei der Umwandlung des kristallisierbaren Ausgangsglases in die Glaskeramik und führen zu Streuung bei kurzen Keramisierungszeiten. Außerdem wirken sich höhere Gehalte ungünstig auf die Farbe der transparenten Glaskeramiken aus. Die Summe der Alkalien Na2O + K2O beträgt vorzugsweise maximal 1,2 Gew.-% und besonders bevorzugt maximal 1,0 Gew.-%. The alkalis Na 2 O and K 2 O are components of the residual glass phase of the glass-ceramic and improve the meltability and the devitrification resistance during shaping. In addition, they are advantageous for lowering the processing temperature. The sum of the alkalis Na 2 O + K 2 O should be at least 0.4 wt .-%. Too high contents impair the crystallization behavior during the conversion of the crystallizable starting glass into the glass ceramic and lead to scattering with short ceramization times. In addition, higher contents have an unfavorable effect on the color of the transparent glass-ceramics. The sum of the alkalis Na 2 O + K 2 O is preferably at most 1.2 wt .-% and particularly preferably at most 1.0 wt .-%.
Es hat sich gezeigt, dass die Komponente Na2O für geringe Werte der Farbe c* bei kurzen Keramisierungszeiten günstiger ist. Deshalb beträgt der Gehalt an K2O bevorzugt weniger als 0,2 Gew.-%. Es ist also bevorzugt, dass der Na2O-Gehalt höher ist als der K2O-Gehalt (beide in Gew.-%). Besonders vorteilhaft ist, wenn (für beide in Gew.-%) eine Bedingung gilt: Na2O/K2O > 2. Besonders bevorzugt beträgt (für beide in Gew.-%) die Bedingung > 3. It has been shown that the component Na 2 O is more favorable for low values of the color c * with short ceramization times. Therefore, the content of K 2 O is preferably less than 0.2% by weight. It is thus preferred that the Na 2 O content is higher than the K 2 O content (both in% by weight). It is particularly advantageous if (for both in wt .-%) a condition applies: Na 2 O / K 2 O> 2. Particularly preferred is (for both in wt .-%), the condition> 3.
Um die aufgeführten gewünschten Eigenschaften der Glaskeramik zu erreichen, kommt der Auswahl des MgO-Gehaltes besondere Bedeutung zu. MgO ist sowohl Bestandteil der Mischkristalle als auch der Restglasphase und hat daher starken Einfluss auf viele Eigenschaften. Die Komponente erniedrigt die Schmelz- und Verarbeitungstemperatur des Glases und begünstigt daher die wirtschaftliche Herstellung. In der Glaskeramik erhöht die Komponente die thermische Ausdehnung und führt zu einer nachteiligen Verstärkung der Farbe. Dies wird der Begünstigung der Ausbildung von Fe/Ti- und Sn/Ti-Farbspezies zugeschrieben. Der MgO-Gehalt beträgt 0,05–< 0,4 Gew.-%. Bevorzugt ist der Mindestgehalt größer als 0,1 Gew.-%. Besonders bevorzugt beträgt der Mindestgehalt an MgO 0,15 Gew.-%. In einem MgO-Wertebereich von 0,2 Gew.-% bis 0,35 Gew.-% lassen sich die Anforderungen an Farbe der Glaskeramik und Verarbeitungstemperatur besonders gut miteinander verbinden. In order to achieve the listed desired properties of the glass ceramic, the selection of the MgO content is of particular importance. MgO is both part of the mixed crystals and the residual glass phase and therefore has a strong influence on many properties. The component lowers the melting and processing temperature of the glass and therefore favors economical production. In the glass-ceramic, the component increases the thermal expansion and leads to an adverse increase in color. This is attributed to favoring the formation of Fe / Ti and Sn / Ti color species. The MgO content is 0.05-0.4 wt%. Preferably, the minimum content is greater than 0.1 wt .-%. The minimum content of MgO is particularly preferably 0.15% by weight. In an MgO value range from 0.2 wt.% To 0.35 wt.%, The requirements for color of the glass ceramic and processing temperature can be combined particularly well with one another.
Die Erdalkalien CaO, SrO und BaO werden nicht in die Mischkristallphasen eingebaut, sondern verbleiben in der Restglasphase der Glaskeramik. Sie sind vorteilhaft, um die Schmelz- und Verarbeitungstemperaturen abzusenken. Zu hohe Gehalte beeinträchtigen das Keimbildungs- und Kristallisationsverhalten bei der Umwandlung des kristallisierbaren Glases in die Glaskeramik. Außerdem wirken sich höhere Gehalte ungünstig auf die Zeit-/Temperaturbelastbarkeit der Glaskeramik aus. The alkaline earths CaO, SrO and BaO are not incorporated into the mixed crystal phases, but remain in the residual glass phase of the glass ceramic. They are advantageous for lowering the melting and processing temperatures. Excessively high contents impair the nucleation and crystallization behavior during the conversion of the crystallizable glass into the glass ceramic. In addition, higher contents have an unfavorable effect on the time / temperature resistance of the glass ceramic.
Die Komponente CaO hat sich als vorteilhaft erwiesen, um die Entglasungsfestigkeit zu verbessern und um den Brechungsindex der Restglasphase einzustellen. Sie ist in Gehalten von 0 bis 1 Gew.-% enthalten. Bevorzugt beträgt der Gehalt mehr als 0,01 Gew.-% und ebenfalls bevorzugt bis zu 0,8 Gew.-%. The component CaO has proved to be advantageous in order to improve the devitrification resistance and to adjust the refractive index of the residual glass phase. It is contained in contents of 0 to 1 wt .-%. The content is preferably more than 0.01% by weight and also preferably up to 0.8% by weight.
Insbesondere um besonders gute Werte der Entglasungsfestigkeit und geringe Farbe der Glaskeramik zu vereinbaren, ist es vorteilhaft, wenn der Gehalt an CaO mindestens 0,28 Gew.-% beträgt. Besonders bevorzugt ist die Obergrenze für den CaO-Gehalt weniger als 0,5 Gew.-%, insbesondere wenn bei kurzen Keramisierungszeiten besonders geringe Streuung gewünscht ist. In particular, in order to agree particularly good values of devitrification resistance and low color of the glass-ceramic, it is advantageous if the content of CaO is at least 0.28% by weight. Particularly preferably, the upper limit for the CaO content is less than 0.5 wt .-%, especially when short ceramization particularly low scattering is desired.
Um die Streuung bei kurzen Keramisierungszeiten zu vermindern, ist es wichtig, die Brechungsindices von Restglasphase und Mischkristallphase anzugleichen. Dies wird durch die Wahl der Erdalkalien und durch besondere Komponentenbeziehungen untereinander erreicht. Die Summe der Erdalkalien CaO + SrO + BaO beträgt 0,8 bis 2 Gew.-%.In order to reduce the scattering with short ceramization times, it is important to match the refractive indices of residual glass phase and mixed crystal phase. This is determined by the choice of alkaline earths and by achieved special component relationships with each other. The sum of alkaline earths CaO + SrO + BaO is 0.8 to 2 wt .-%.
Um bei kurzen Keramisierungszeiten neben der Streuung auch die Farbe zu minimieren, ist es vorteilhaft, wenn die Komponenten CaO und BaO mit eher höheren und die Komponente SrO mit eher niedrigen Gehalten gewählt werden. Es gilt daher die Beziehung, dass die Summe der CaO + BaO Gehalte 0,7–1,8 Gew.-% beträgt. Höhere Gehalte sind nachteilig für die Entglasungsfestigkeit. Das Verhältnis der Erdalkalien ist bevorzugt so gewählt, dass eine Beziehung gilt (dabei alle in Gew.-%): (CaO + BaO)/SrO > 3. Bevorzugt wird der SrO-Gehalt unter 0,5 Gew.-% gewählt. In order to minimize the color in addition to the scattering in the case of short ceramization times, it is advantageous if the components CaO and BaO are selected to have a rather higher content and the component SrO to have a rather low content. Therefore, the relationship that the sum of the CaO + BaO contents is 0.7-1.8 wt% is applicable. Higher levels are detrimental to devitrification resistance. The ratio of alkaline earths is preferably chosen to have a relationship (all in wt .-%): (CaO + BaO) / SrO> 3. Preferably, the SrO content is chosen below 0.5 wt .-%.
Der BaO-Gehalt beträgt bevorzugt 0 bis 1,5 Gew.-% und der SrO-Gehalt bevorzugt 0 bis 0,5 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist ein BaO-Gehalt von wenigstens 0,3 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist ein BaO-Gehalt von höchstens 1,2 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist ein SrO-Gehalt von wenigstens 0,005 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist ein SrO-Gehalt von höchstens 0,3 Gew.-%. The BaO content is preferably 0 to 1.5% by weight and the SrO content is preferably 0 to 0.5% by weight. Particularly preferred is a BaO content of at least 0.3 wt .-%. Particularly preferred is a BaO content of at most 1.2 wt .-%. Particularly preferred is a SrO content of at least 0.005 wt .-%. Particularly preferred is a SrO content of at most 0.3 wt .-%.
Die gewählten Bereiche und Beziehungen für die Alkalien Na2O, K2O und die Erdalkalien CaO, SrO, BaO, die in die Restglasphase der Glaskeramik eingebaut werden, sind wesentlich, um die gewünschten günstige Fertigungseigenschaften des Glases mit geringer Farbe, hoher Lichttransmission und geringer Streuung der Glaskeramik zu vereinbaren, insbesondere wenn mit kurzen Keramisierungszeiten gearbeitet wird. The selected ranges and relationships for the alkalis Na 2 O, K 2 O and the alkaline earths CaO, SrO, BaO, which are incorporated into the residual glass phase of the glass-ceramic, are essential to the desired low production properties of the glass with low color, high light transmission and to agree low scattering of the glass ceramic, especially when working with short Keramisierungszeiten.
Die Alkalien Na2O, K2O und die Erdalkalien CaO, SrO, BaO reichern sich außer in der Restglasphase zwischen den Kristallen auch an der Oberfläche der Glaskeramik an. Beim Keramisieren bildet sich eine ca. 100 bis 1000 nm dicke glasige Oberflächenschicht, die nahezu frei ist von Kristallen und die mit diesen Elementen angereichert ist, wobei Li2O abgereichert ist. Diese glasige Oberflächenschicht wirkt sich günstig auf die Säurebeständigkeit der Glaskeramikoberfläche aus. Dafür sind die Summengehalte der Alkalien und Erdalkalien mit ihren Grenzen wichtig. Für ausreichende Dicke der glasigen Schicht von mindestens 50 nm sind die Mindestgehalte beider Klassen von Komponenten erforderlich. Höhere Summengehalte als die Obergrenzen bei einer oder beiden Klassen führen zu höheren Dicken der glasigen Schicht, die für die Festigkeit der Glaskeramik nachteilig sind.The alkalis Na 2 O, K 2 O and the alkaline earths CaO, SrO, BaO also accumulate on the surface of the glass ceramic, except in the residual glass phase between the crystals. When ceramizing forms an approximately 100 to 1000 nm thick glassy surface layer, which is almost free of crystals and which is enriched with these elements, wherein Li 2 O is depleted. This glassy surface layer has a favorable effect on the acid resistance of the glass ceramic surface. For this, the sum of alkalis and alkaline earths with their limits are important. For a sufficient thickness of the glassy layer of at least 50 nm, the minimum levels of both classes of components are required. Higher total contents than the upper limits in one or both classes lead to higher thicknesses of the glassy layer, which are detrimental to the strength of the glass ceramic.
Die Komponente ZnO wird in die Mischkristallphasen eingebaut, und ein Teil verbleibt auch in der Restglasphase. Die Komponente ist vorteilhaft für die Erniedrigung der Verarbeitungstemperatur des Glases und für verminderte Streuung bei kurzen Keramisierungszeiten. Der ZnO-Gehalt soll mindestens 0,3 Gew.-% betragen. Der ZnO-Gehalt ist wegen der Verdampfungsneigung aus der Glasschmelze und wegen der Problematik der Bildung unerwünschter Kristallphasen wie Zn-Spinell (Gahnit) bei der Keramisierung auf Werte von höchstens 2,2 Gew.-% begrenzt. Bevorzugt ist ein Gehalt von wenigstens 1,1 Gew.-% und von maximal 2,1 Gew.-%. The component ZnO is incorporated into the mixed crystal phases, and a part also remains in the residual glass phase. The component is advantageous for lowering the processing temperature of the glass and for reduced scattering with short ceramification times. The ZnO content should be at least 0.3 wt .-%. The ZnO content is limited to values of at most 2.2% by weight during the ceramization because of the tendency to evaporate from the glass melt and because of the problem of the formation of undesired crystal phases such as Zn spinel (Gahnit). Preferred is a content of at least 1.1 wt .-% and a maximum of 2.1 wt .-%.
Die Komponente TiO2 ist als wirksamer Keimbildner unverzichtbar für die Transparenz der Glaskeramik. Sie führt zu hohen Keimbildungsraten und damit auch bei kurzen Keramisierungszeiten zu ausreichender Bildung von Keimen und damit kleiner mittlerer Kristallitgröße. Damit ist es möglich, auch bei kurzen Keramisierungszeiten Glaskeramiken ohne visuell störende Streuung zu erhalten. Höhere TiO2-Gehalte sind aber aufgrund der Bildung von Fe/Ti-Farbkomplexen und Sn/Ti-Farbkomplexen kritisch. Daher sollte der TiO2-Anteil 1,8 bis < 2,5 Gew.-% betragen. Bevorzugt ist ein minimaler TiO2-Gehalt von > 1,9 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist ein TiO2-Gehalt von mindestens 2 Gew.-%.The component TiO 2 is indispensable as an effective nucleating agent for the transparency of the glass ceramic. It leads to high nucleation rates and thus even with short Keramisierungszeiten to sufficient formation of germs and thus small average crystallite size. This makes it possible to obtain glass ceramics without visually disturbing scattering even with short ceramization times. However, higher TiO 2 contents are critical due to the formation of Fe / Ti color complexes and Sn / Ti color complexes. Therefore, the TiO 2 content should be 1.8 to <2.5 wt .-%. A minimum TiO 2 content of> 1.9% by weight is preferred. Particularly preferred is a TiO 2 content of at least 2 wt .-%.
Als weitere Keimbildner sind ZrO2 und SnO2 vorgesehen. Der ZrO2-Gehalt ist auf weniger als 2,1 Gew.-%, vorzugsweise auf weniger als 2 Gew.-% begrenzt, da höhere Gehalte das Einschmelzverhalten des Gemenges bei der Glasherstellung verschlechtern und bei wirtschaftlichen Wannendurchsätzen zu Relikten im Glas führen können. Weiter kann es bei der Formgebung zur Entglasung durch Bildung von Zr-haltigen Kristallen kommen. Da die Komponente hilft, höhere Gehalte des alternativen Keimbildner TiO2 zu vermeiden, ist sie für die Bereitstellung einer Glaskeramik mit niedriger Farbe c* von Vorteil. Ihr Mindestgehalt beträgt 1,6 Gew.-%. Der Auswahl des SnO2-Gehaltes kommt im Rahmen der Erfindung besondere Bedeutung zu. SnO2 ist sowohl Keimbildner als auch Läutermittel und hat daher starken Einfluss auf viele Eigenschaften, insbesondere ist es kritisch für die Farbe der Glaskeramik wegen der Bildung der Sn/Ti-Farbspezies bei der Kristallisation. Um der Forderung sowohl nach ausreichender Läuterwirkung als auch geringer Farbe Rechnung zu tragen, beträgt der SnO2-Gehalt in einem eng begrenzten Bereich 0,2 bis 0,35 Gew.-%. Bevorzugt beträgt der SnO2-Gehalt höchstens 0,33 Gew.-% und besonders bevorzugt höchstens 0,31 Gew.-%, um die Gefahr einer Entglasung Sn-haltiger Kristalle weiter zu verringern. Für gute Läuterung ist ein Mindestgehalt von mehr als 0,25 Gew.-% besonders vorteilhaft. Nach der Läuterung gelten als gute Blasenqualitäten insbesondere solche mit Blasenzahlen von unter 5, bevorzugt unter 2 Blasen/kg im kristallisierbaren Ausgangsglas bzw. in der Glaskeramik (gemessen ab Blasengrößen größer als 0,1 mm in einer Dimension). As further nucleating ZrO 2 and SnO 2 are provided. The ZrO 2 content is limited to less than 2.1% by weight, preferably to less than 2% by weight, since higher contents may worsen the melting behavior of the mixture during glass production and may lead to relicts in the glass at economical throughput rates. Further, devitrification may occur during formation by formation of Zr-containing crystals. As the component helps to avoid higher levels of the alternative nucleating agent TiO 2 , it is advantageous for providing a low c c * glass ceramics. Their minimum content is 1.6% by weight. The selection of the SnO 2 content is of particular importance in the context of the invention. SnO 2 is both a nucleating agent and a refining agent and therefore has a strong influence on many properties, in particular it is critical for the color of the glass-ceramic because of the formation of the Sn / Ti color species in the crystallization. In order to meet the demand for both sufficient refining effect and low color, the SnO 2 content in a narrow range is 0.2 to 0.35 wt%. Preferably, the SnO 2 content is at most 0.33 wt .-% and particularly preferably at most 0.31 wt .-%, in order to further reduce the risk of devitrification of Sn-containing crystals. For a good refining, a minimum content of more than 0.25% by weight is particularly advantageous. After the refining are considered as good bladder qualities in particular those with bubble numbers of less than 5, preferably less than 2 bubbles / kg in the crystallizable starting glass or in the glass ceramic (measured from bubble sizes greater than 0.1 mm in one dimension).
Die Summe der Keimbildner TiO2 + ZrO2 + SnO2 soll 3,8 bis 4,8 Gew.-% betragen. Der Mindestgehalt ist für eine ausreichend schnelle Keimbildung erforderlich. Bevorzugt beträgt der Mindestgehalt 3,9 Gew.-% um die Streuung bei schneller Keramisierung weiter zu vermindern. Die Obergrenze von 4,8 Gew.-% ergibt sich aus der Forderung nach Entglasungsfestigkeit. The sum of the nucleating agents TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 should be 3.8 to 4.8% by weight. The minimum content is required for a sufficiently rapid nucleation. The minimum content is preferably 3.9% by weight in order to further reduce the scattering with rapid ceramization. The upper limit of 4.8% by weight results from the requirement for devitrification resistance.
Zur Verbesserung der Schmelzbarkeit und Entglasungsfestigkeit bei der Formgebung können bis zu 3 Gew.-% P2O5 enthalten sein. Höhere Gehalte sind nachteilig für die chemische Beständigkeit und bewirken Streuung der Glaskeramik bei kurzen Keramisierungszeiten. Eine bevorzugte Untergrenze liegt bei 0,01 Gew.-%, eine bevorzugte Obergrenze bei 1,5 Gew.-% P2O5. Besonders bevorzugt ist eine Obergrenze des P2O5-Gehaltes von 0,8 Gew.-%. Eine besonders bevorzugte Untergrenze liegt bei 0,02 Gew.-%. To improve the meltability and devitrification resistance during shaping, up to 3% by weight of P 2 O 5 may be present. Higher levels are detrimental to chemical resistance and cause scattering of the glass-ceramic with short ceramification times. A preferred lower limit is 0.01 weight percent, a preferred upper limit is 1.5 weight percent P 2 O 5 . Particularly preferred is an upper limit of P 2 O 5 content of 0.8 wt .-%. A particularly preferred lower limit is 0.02 wt .-%.
Auch der Zusatz von bis zu 1 Gew.-% B2O3 verbessert Schmelzbarkeit und Entglasungsfestigkeit, ist aber nachteilig für die Zeit-/Temperaturbelastbarkeit der Glaskeramik. Bevorzugt ist die Glaskeramik technisch frei von B2O3, das heißt die Gehalte liegen unter 500 ppm. The addition of up to 1 wt .-% B 2 O 3 improves the meltability and devitrification, but is disadvantageous for the time / temperature resistance of the glass-ceramic. Preferably, the glass ceramic is technically free of B 2 O 3 , that is, the contents are below 500 ppm.
Wegen der hohen Kosten eisenarmer Gemengerohstoffe ist es unwirtschaftlich, den Fe2O3-Gehalt des kristallisierbaren Glases auf Werte unter 0,01 Gew.-%, also auf weniger als 100 ppm zu begrenzen. Da auch beim Recycling von Scherben ein Eintrag von Eisen über die Zerkleinerung stattfindet, beträgt der Fe2O3-Gehalt mehr als 0,01 Gew.-%. Andererseits erhöht sich mit dem Fe2O3-Gehalt auch die Konzentration der Fe/Ti-Farbkomplexe in der Glaskeramik. Die Farbe (Buntheit) c* wird erhöht und durch Absorption wird die Lichttransmission Y (brightness) vermindert. Das kristallisierbare Glas und die daraus hergestellte Glaskeramik sollen deswegen höchstens 0,02 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,018 Gew.-% an Fe2O3 enthalten. Aus demselben Grunde wegen der Verschlechterung von Lichttransmission und Farbe enthält das Glas bis auf unvermeidliche Verunreinigungen vorzugsweise keine weiteren färbenden Verbindungen wie solche des Cr, Ni, Cu, V, Mo, S. Die Gehalte betragen üblicherweise zwischen 2 bis weniger als 20 ppm.Because of the high cost of low-iron batch raw materials, it is uneconomical to limit the Fe 2 O 3 content of the crystallizable glass to values below 0.01 wt .-%, ie less than 100 ppm. Since an entry of iron takes place via the comminution in the recycling of shards, the Fe 2 O 3 content is more than 0.01 wt .-%. On the other hand, the Fe 2 O 3 content also increases the concentration of the Fe / Ti color complexes in the glass ceramic. The color (chroma) c * is increased and absorption reduces the light transmission Y (brightness). The crystallizable glass and the glass ceramic produced therefrom should therefore contain at most 0.02 wt .-%, preferably up to 0.018 wt .-% of Fe 2 O 3 . For the same reason, because of the deterioration of light transmission and color, the glass preferably contains no further coloring compounds such as those of Cr, Ni, Cu, V, Mo, S, except for unavoidable impurities. The contents are usually between 2 to less than 20 ppm.
Dem Komponentenverhältnis MgO/SnO2 kommt eine entscheidende Bedeutung zu um Läuterbarkeit, Transparenz und günstige Fertigungseigenschaften zu vereinbaren. Für die Angleichung der Brechungsindizes von Kristallphase und Restglasphase zur Vermeidung von Streuung bei kurzen Keramisierungszeiten werden bei der vorliegenden Erfindung neue Lösungen gefunden. So können Farbe c* und Lichttransmission Y ohne Nachteile bei der wirtschaftlichen Herstellung weiter verbessert werden, beziehungsweise werden die Eigenschaften bei höheren SnO2-Gehalten nicht unzulässig verschlechtert. Das erfindungsgemäße Glas besitzt ein Verhältnis der Komponenten MgO zu SnO2 (beide in Gew.-%) von größer als 0,15 bis kleiner als 1,7 (Bedingung B1). Dies ist eine wesentliche Bedingung, um die gewünschten günstigen Fertigungseigenschaften des Glases mit geringer Farbe, hoher Lichttransmission und geringer Streuung der Glaskeramik auch bei kurzen Keramisierungszeiten zu vereinbaren. Vorteilhafterweise ist das Verhältnis der Komponenten MgO zu SnO2 größer als 0,4 und kleiner als 1,7 (Bedingung B2), besonders bevorzugt wenigstens 0,7. Vorteilhafterweise beträgt das Verhältnis weniger als 1,5, insbesondere von 0,7 bis kleiner als 1,3. In diesen bevorzugten Bereichen in Verbindung mit den spezifizierten Zusammensetzungen stellt sich der gewünschte Effekt einer Minimierung der Farbe und Lichtstreuung bei schneller Keramisierung verknüpft mit niedrigen Verarbeitungstemperaturen VA besonders vorteilhaft ein.The component ratio MgO / SnO 2 is of decisive importance in order to reconcile purifiability, transparency and favorable production properties. For the alignment of the refractive indices of crystal phase and residual glass phase to avoid scattering with short ceramification times new solutions are found in the present invention. Thus, color c * and light transmission Y can be further improved without disadvantages in economic production, or the properties are not unduly deteriorated at higher SnO 2 contents. The glass according to the invention has a ratio of the components MgO to SnO 2 (both in% by weight) of greater than 0.15 to less than 1.7 (condition B1). This is an essential condition to agree the desired favorable production properties of the glass with low color, high light transmission and low scattering of the glass ceramic even with short Keramisierungszeiten. Advantageously, the ratio of the components MgO to SnO 2 is greater than 0.4 and less than 1.7 (condition B2), more preferably at least 0.7. Advantageously, the ratio is less than 1.5, in particular from 0.7 to less than 1.3. In these preferred ranges in combination with the specified compositions, the desired effect of minimizing color and light scattering with rapid ceramification associated with low processing temperatures V A is particularly advantageous.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält sowohl das erfindungsgemäße kristallisierbare Lithiumaluminiumsilikat-Glas, als auch die aus dem Glas herstellbare bzw. hergestellte erfindungsgemäße Glaskeramik folgende Komponenten als Hauptbestandteile (in Gew.-% auf Oxidbasis):
Li2O 3,4–< 4
Al2O3 20,5–22,5
SiO2 65–67,5
Na2O + K2O 0,4–1,0
MgO > 0,1–< 0,4,
CaO > 0,01–0,8
CaO + BaO 0,7–1,8
SrO 0–0,5
BaO 0–1,5
CaO + SrO + BaO 0,8–2
ZnO 1,1–2,1
TiO2 > 1,9–< 2,5
ZrO2 1,6–< 2,0
SnO2 0,2–0,33
TiO2 + ZrO2 + SnO2 3,9–4,8
P2O5 0–3, bevorzugt 0,01–1,5
Fe2O3 > 0,01–0,018
mit der Bedingung B2:
0,4 < MgO/SnO2 < 1,7 In a preferred embodiment, both the crystallizable lithium aluminum silicate glass according to the invention and the glass ceramic according to the invention that can be produced or produced from the glass contain the following components as main constituents (in% by weight based on oxide):
Li 2 O 3.4- <4
Al 2 O 3 20.5-22.5
SiO 2 65-67.5
Na 2 O + K 2 O 0.4-1.0
MgO> 0.1- <0.4,
CaO> 0.01-0.8
CaO + BaO 0.7-1.8
SrO 0-0.5
BaO 0-1.5
CaO + SrO + BaO 0.8-2
ZnO 1,1-2,1
TiO 2 > 1.9- <2.5
ZrO 2 1.6- <2.0
SnO 2 0.2-0.33
TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 3.9-4.8
P 2 O 5 0-3, preferably 0.01-1.5
Fe 2 O 3 > 0.01-0.018
with condition B2:
0.4 <MgO / SnO 2 <1.7
Bei den aus den erfindungsgemäßen Lithiumaluminiumsilikat-Gläsern hergestellten transparenten Glaskeramiken wird die störende auf Fe/Ti- und/oder Sn/Ti-Farbkomplexen beruhende Farbe in einer bevorzugten Ausführungsform durch Zusätze von Nd2O3 in Gehalten von 0,005 Gew.-% (50 ppm) bis 0,2 Gew.-% (2000 ppm) verringert. Unterhalb von 50 ppm Nd2O3 ist die entfärbende Wirkung gering, und oberhalb von 2000 ppm wird die Lichttransmission durch die Absorption der Nd-Banden im Bereich des sichtbaren Lichtes unerwünscht verschlechtert. Um diese beiden gegenläufigen Effekte zu optimieren, beträgt der Gehalt an Nd2O3 bevorzugt mehr als 100 ppm und bevorzugt bis zu 1500 ppm. Weitere bevorzugte Untergrenzen für Nd2O3 sind 0,03 Gew.-%, insbesondere 0,05 Gew.-%. In the case of the transparent glass ceramics produced from the lithium aluminum silicate glasses according to the invention, in a preferred embodiment the interfering color based on Fe / Ti and / or Sn / Ti color complexes is obtained by additions of Nd 2 O 3 in amounts of 0.005% by weight (50 ppm) to 0.2% by weight (2000 ppm). Below 50 ppm of Nd 2 O 3 , the decolorizing effect is low, and above 2000 ppm, the light transmission is undesirably deteriorated by the absorption of Nd bands in the visible light range. In order to optimize these two opposing effects, the content of Nd 2 O 3 is preferably more than 100 ppm and preferably up to 1500 ppm. Further preferred lower limits for Nd 2 O 3 are 0.03% by weight, in particular 0.05% by weight.
Für die Optimierung hinsichtlich geringer Farbe der Glaskeramik hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn für die Gehalte der Komponenten Nd2O3 und Fe2O3 (beide in Gew.-%) die Bedingung Nd2O3/Fe2O3 > 2 erfüllt wird. Um die Lichttransmission nicht zu sehr zu beeinträchtigen, wird weiter bevorzugt, wenn die Gehalte Nd2O3/Fe2O3 < 9 betragen. For the optimization with regard to low color of the glass ceramic, it has proved to be advantageous for the contents of the components Nd 2 O 3 and Fe 2 O 3 (both in% by weight) to satisfy the condition Nd 2 O 3 / Fe 2 O 3 2 is met. In order not to impair the light transmission too much, it is further preferred if the contents Nd 2 O 3 / Fe 2 O 3 <9.
Zusätze von CoO in Mengen bis zu 30 ppm können die Entfärbung unterstützen. Bevorzugt ist ein CoO-Gehalt von 0,1 ppm bis 20 ppm CoO. Die Obergrenzen für das CoO beruhen darauf, dass es nur teilweise entfärbende Wirkung hat und in transparenten Glaskeramiken bei höheren Gehalten auch einen rötlichen Farbstich verursacht. Additions of CoO in amounts up to 30 ppm can aid in decolorization. A CoO content of 0.1 ppm to 20 ppm CoO is preferred. The upper limits for the CoO are based on the fact that it has only partial decolorizing effect and also causes a reddish color cast in transparent glass ceramics at higher levels.
Bevorzugt wird auf den Zusatz von Halogenidverbindungen als Läuterhilfsmittel verzichtet. Diese verdampfen bei der Schmelze und gelangen in die Schmelzwannenatmosphäre. Dabei bilden sich korrosive Verbindungen wie HF, HCl und HBr. Diese sind nachteilig wegen der Korrosion der Feuerfeststeine in der Schmelzwanne und im Abgasstrang. Die Gläser und Glaskeramiken sind daher bis auf unvermeidliche Spuren frei von F, Cl, Br, und deren einzelne Gehalte betragen weniger als 500 ppm. Preferably, the addition of halide compounds is omitted as Läuterhilfsmittel. These evaporate in the melt and enter the melting tank atmosphere. This forms corrosive compounds such as HF, HCl and HBr. These are disadvantageous because of the corrosion of the refractory bricks in the melting tank and in the exhaust system. The glasses and glass ceramics are therefore free from the inevitable traces of F, Cl, Br, and their individual contents are less than 500 ppm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform besitzt das kristallisierbare Lithiumaluminiumsilikat-Glas bzw. der daraus hergestellte Artikel aus Grünglas oder nach Umwandlung aus Glaskeramik bevorzugt eine Zusammensetzung, die in Gew.-% auf Oxidbasis enthält:
Li2O 3,4–< 4
Al2O3 20,5–22,5
SiO2 65–67,5
Na2O + K2O 0,4–1,0
MgO > 0,1–< 0,4
CaO > 0,1–0,8
CaO + BaO 0,7–1,8
SrO 0–0,5
BaO 0–1,5
CaO + SrO + BaO 0,8–2
ZnO 1,1–2,1
B2O3 0–1
TiO2 > 1,9–< 2,5
ZrO2 1,6–< 2,0
SnO2 0,2–0,33
TiO2 + ZrO2 + SnO2 3,9–4,8
P2O5 0,01–0,8
Fe2O3 > 0,01–0,018
Nd2O3 0,005–0,2
mit der Bedingung B2:
0,4 < MgO/SnO2 < 1,7 According to a further embodiment, the crystallizable lithium aluminum silicate Glass or article made therefrom of green glass or after conversion from glass-ceramic preferably prefers a composition which contains in wt .-% based on oxide:
Li 2 O 3.4- <4
Al 2 O 3 20.5-22.5
SiO 2 65-67.5
Na 2 O + K 2 O 0.4-1.0
MgO> 0.1- <0.4
CaO> 0.1-0.8
CaO + BaO 0.7-1.8
SrO 0-0.5
BaO 0-1.5
CaO + SrO + BaO 0.8-2
ZnO 1,1-2,1
B 2 O 3 0-1
TiO 2 > 1.9- <2.5
ZrO 2 1.6- <2.0
SnO 2 0.2-0.33
TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 3.9-4.8
P 2 O 5 0.01-0.8
Fe 2 O 3 > 0.01-0.018
Nd 2 O 3 0.005-0.2
with condition B2:
0.4 <MgO / SnO 2 <1.7
Um die wirtschaftliche Herstellung mit hoher Lichttransmission, geringer Farbe und geringer Streuung bei kurzen Keramisierungszeiten weiter zu verbessern, besitzt das kristallisierbare Lithiumaluminiumsilikat-Glas bzw. der daraus hergestellte Artikel eine besonders bevorzugte Zusammensetzung, die in Gew.% auf Oxidbasis enthält:
Li2O 3,4–< 4
Al2O3 20,5–22,5
SiO2 65–67,5
Na2O + K2O 0,4–1,0
MgO > 0,1–< 0,4,
CaO 0,28–0,8
CaO + BaO 0,7–1,8
SrO 0–0,5
BaO 0–1,5
CaO + SrO + BaO 0,8–2
ZnO 1,1–2,1
B2O3 0–1
TiO2 > 1,9–< 2,5
ZrO2 1,6–< 2,0
SnO2 0,2–0,33
TiO2 + ZrO2 + SnO2 3,9–4,8
P2O5 0,01–0,8
Fe2O3 > 0,01–0,018
Nd2O3 > 0,01–0,15
mit der Bedingung B2:
0,4 < MgO/SnO2 < 1,7 In order to further improve economical production with high light transmission, low color and low scattering with short ceramification times, the crystallisable lithium aluminum silicate glass or the article produced therefrom has a particularly preferred composition, which contains in% by weight on an oxide basis:
Li 2 O 3.4- <4
Al 2 O 3 20.5-22.5
SiO 2 65-67.5
Na 2 O + K 2 O 0.4-1.0
MgO> 0.1- <0.4,
CaO 0.28-0.8
CaO + BaO 0.7-1.8
SrO 0-0.5
BaO 0-1.5
CaO + SrO + BaO 0.8-2
ZnO 1,1-2,1
B 2 O 3 0-1
TiO 2 > 1.9- <2.5
ZrO 2 1.6- <2.0
SnO 2 0.2-0.33
TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 3.9-4.8
P 2 O 5 0.01-0.8
Fe 2 O 3 > 0.01-0.018
Nd 2 O 3 > 0.01-0.15
with condition B2:
0.4 <MgO / SnO 2 <1.7
Die zuvor genannten Zusammensetzungen sind so zu verstehen, dass die aufgeführten Komponenten wenigstens 98 Gew.-%, in der Regel 99 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung betragen. Verbindungen einer Vielzahl von Elementen wie z. B. F, Cl, den Alkalien Rb, Cs oder Elementen wie Mn, Hf sind bei den großtechnisch verwendeten Gemengerohstoffen übliche Verunreinigungen. Andere Verbindungen wie z.B. solche der Elemente W, Nb, Ta, Y, Mo, Seltene Erden, Bi, V, Cr, Ni können in geringen Anteilen, typischerweise im ppm-Bereich, enthalten sein.The abovementioned compositions are to be understood such that the listed components amount to at least 98% by weight, generally 99% by weight, of the total composition. Compounds of a variety of elements such. As F, Cl, the alkalis Rb, Cs or elements such as Mn, Hf are common impurities in the bulk used raw materials. Other compounds, e.g. those of the elements W, Nb, Ta, Y, Mo, rare earths, Bi, V, Cr, Ni may be present in minor proportions, typically in the ppm range.
Der Wassergehalt der kristallisierbaren Gläser zur Herstellung der Glaskeramiken liegt abhängig von der Wahl der Gemengerohstoffe und den Prozessbedingungen bei der Schmelze vorzugsweise zwischen 0,015 und 0,06 mol/l. Dies entspricht β-OH-Werten von 0,16 bis 0,64 mm–1. Bei der Umwandlung in die Glaskeramik ändert sich die IR-Bande, die zur Bestimmung des Wassergehaltes herangezogen wird. Dadurch ändert sich der β-OH-Werten für die Glaskeramik, ohne dass sich dabei der Wassergehalt ändert. Dies und die Methode zur Bestimmung der β-OH-Werte ist z. B. in der
Die kristallisierbaren Gläser werden durch den weiter unten beschriebenen mehrstufigen Temperaturprozess in die Glaskeramik umgewandelt. The crystallizable glasses are converted into the glass-ceramic by the multistage temperature process described below.
In einer ersten Ausführungsform ist die Glaskeramik transparent und enthält Hochquarz-Mischkristalle als Hauptkristallphase. In a first embodiment, the glass-ceramic is transparent and contains high-quartz mixed crystals as the main crystal phase.
Für die Minimierung der Streuung ist es vorteilhaft, die Kristallitgrößen zu minimieren. Allerdings waren dafür bisher wirtschaftlich nachteilige längere Keimbildungs- und Keramisierungszeiten erforderlich. Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung werden Glaskeramiken erhalten, bei denen die Brechungsindizes von Restglas und Kristallphase angeglichen sind. Es sind daher höhere mittlere Kristallitgrößen für die Hochquarz-Mischkristalle möglich als mit bekannten Zusammensetzungen. Bevorzugt besitzen die Hochquarz-Mischkristalle der Glaskeramik nach Keramisierung eine mittlere Kristallitgröße von mindestens 30 nm. Besonders bevorzugt ist die mittlere Kristallitgröße größer als 35 nm. Die wegen zunehmender Streuung bevorzugte Obergrenze ist eine mittlere Kristallitgröße kleiner als 50 nm. In order to minimize scattering, it is advantageous to minimize the crystallite sizes. However, hitherto economically disadvantageous longer nucleation and ceramization times have been required. With the composition according to the invention glass ceramics are obtained in which the refractive indices of residual glass and crystal phase are aligned. Therefore, higher average crystallite sizes for the high quartz mixed crystals are possible than with known compositions. After ceramization, the high-quartz mixed crystals of the glass-ceramic preferably have an average crystallite size of at least 30 nm. The average crystallite size is more preferably greater than 35 nm. The upper limit preferred because of increasing scattering is an average crystallite size of less than 50 nm.
Der Kristallphasenanteil der Hochquarz-Mischkristalle der Glaskeramik beträgt vorzugsweise wenigstens 65 Gew.-% und vorzugsweise höchstens 80 Gew.-%. Dieser Bereich ist vorteilhaft, um die gewünschten mechanischen und thermischen Eigenschaften der Glaskeramik zu erhalten. The crystal phase content of the high-quartz mixed crystals of the glass-ceramic is preferably at least 65% by weight and preferably at most 80% by weight. This range is advantageous in order to obtain the desired mechanical and thermal properties of the glass-ceramic.
Für eine 4 mm dicke transparente Glaskeramik ist die Lichttransmission (brightness) Y größer als 82 %, bevorzugt größer als 83 % und besonders bevorzugt größer als 84 %. Die Farbe c* beträgt höchstens 5,5, bevorzugt weniger als 4,5 und besonders bevorzugt weniger als 4. For a transparent glass ceramic 4 mm thick, the light transmission (brightness) Y is greater than 82%, preferably greater than 83% and particularly preferably greater than 84%. The color c * is at most 5.5, preferably less than 4.5, and more preferably less than 4.
Die Messung der Streuung (engl. haze) nach ASTM D1003-13 ergibt für 4 mm dicke polierte Proben der LAS-Glaskeramik Haze-Werte bevorzugt weniger als 2,5, bevorzugt weniger als 2 % und besonders bevorzugt weniger als 1,5 %. Die erfindungsgemäße transparente Glaskeramik weist damit keine visuell störende Lichtstreuung auf; dadurch wird die Durchsicht auf Gegenstände und leuchtende Anzeigen nicht verfälscht. Die Anzeigen von Displays unter der Glaskeramikplatte können dadurch klar und die Konturen scharf und ohne Trübung sichtbar sein. The measurement of the haze according to ASTM D1003-13 gives Haze values for 4 mm thick polished samples of the LAS glass ceramic preferably less than 2.5, preferably less than 2% and particularly preferably less than 1.5%. The transparent glass ceramic according to the invention thus has no visually disturbing light scattering; This will not falsify your view of items and glowing ads. The displays of displays under the glass ceramic plate can thus be clear and the contours sharp and without turbidity visible.
Die Merkmale der erfindungsgemäßen Glaskeramik beruhen vorzugsweise auf der Kombination einer definierten Zusammensetzung, die der des Grünglases entspricht, aus dem sie entstanden ist, mit einer angepassten schnellen Keramisierung mit einer Gesamtdauer von weniger als 300 Minuten, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und in den Beispielen beschrieben wird. The features of the glass-ceramic according to the invention are preferably based on the combination of a defined composition, which corresponds to that of the green glass from which it originated, with an adapted fast ceramization with a total duration of less than 300 minutes, as with the method according to the invention and in the examples is described.
Die thermische Ausdehnung der Glaskeramik wird üblicherweise in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und ca. 700 °C auf Werte um 0 ± 0,3·10–6/K eingestellt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass negative Werte für die Optimierung der Farbe vorteilhaft sind, weil sie einen erweiterten Zusammensetzungsbereich mit niedrigen MgO-Gehalten und der Bedingung B1 erlauben. Bevorzugt beträgt die thermische Ausdehnung α20/700 < –0,25·10–6/K und besonders bevorzugt < –0,32·10–6/K. Die thermische Ausdehnung α20/700 ist größer als –0,6, bevorzugt größer als –0,5·10–6/K, da sonst die thermisch induzierten Spannungen zwischen kalten und heißen Bereichen beim Erhitzen des Glaskeramik-Artikels zu hoch werden. Durch die negative Ausdehnung erschließen sich zusätzliche Anwendungen bei der Athermalisierung optischer Bauteile, ohne dass der Einsatz bei den üblichen Anwendungen gefährdet wird, weil die Abweichung von der Nullausdehnung klein ist. The thermal expansion of the glass ceramic is usually adjusted to values around 0 ± 0.3 · 10 -6 / K in a temperature range between room temperature and about 700 ° C. However, it has been found that negative values are beneficial for color optimization because they allow for an extended composition range with low MgO levels and condition B1. The thermal expansion is preferably α 20/700 <-0.25 × 10 -6 / K and particularly preferably <-0.32 × 10 -6 / K. The thermal expansion α 20/700 is greater than -0.6, preferably greater than -0.5 · 10 -6 / K, since otherwise the thermally induced stresses between cold and hot areas become too high when the glass-ceramic article is heated. The negative expansion opens up additional applications in the athermalization of optical components, without endangering the use in the usual applications, because the deviation from zero expansion is small.
In einer anderen Ausführungsform enthält die Glaskeramik Keatit-Mischkristalle als Hauptkristallphase. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es vorteilhaft, wenn aus der gleichen Zusammensetzung des kristallisierbaren Lithiumaluminiumsilikat-Glases sowohl transparente Glaskeramiken mit Hochquarz-Mischkristallen als Hauptkristallphase als auch Glaskeramiken mit Keatit-Mischkristallen als Hauptkristallphase hergestellt werden können. Durch die Ausgestaltung des Keramisierungsprogramms, insbesondere durch die Wahl von Maximaltemperatur und Haltezeit, lässt sich bei letzteren das Aussehen von transparent über transluzent bis opak einstellen. Die mittlere Kristallitgröße ist bevorzugt größer als 60 nm. Der Kristallphasenanteil beträgt mehr als 60 Gew.-% und bevorzugt mehr als 80 Gew.-%. Durch die unterschiedlichen Eigenschaftskombinationen der beiden Glaskeramik-Ausführungen wird eine Vielzahl von Anwendungen wirtschaftlich vorteilhaft bedient. In another embodiment, the glass-ceramic contains keatite mixed crystals as the main crystal phase. For economic reasons, it is advantageous if both transparent glass ceramics with high quartz mixed crystals as the main crystal phase and glass ceramics with keatite mixed crystals as the main crystal phase can be produced from the same composition of the crystallizable lithium aluminum silicate glass. Due to the configuration of the ceramizing program, in particular by the choice of maximum temperature and holding time, the appearance of the latter can be adjusted from transparent to translucent to opaque in the latter case. The average crystallite size is preferably greater than 60 nm. The crystal phase fraction is more than 60% by weight and preferably more than 80% by weight. Due to the different combinations of properties of the two glass ceramic versions, a variety of applications is economically advantageous.
Die bevorzugte Geometrie für die erfindungsgemäßen Glaskeramiken bzw. die daraus hergestellten Artikel ist in Form von Platten. Die Platte weist vorzugsweise eine Dicke von 2 mm bis 20 mm auf, weil sich damit wichtige Anwendungen erschließen. Bei geringeren Dicken wird die Festigkeit beeinträchtigt, höhere Dicken sind aufgrund des höheren Materialbedarfs weniger wirtschaftlich. Bis auf die Anwendung als Sicherheitsglas, bei der es auf hohe Festigkeiten ankommt, wird die Dicke daher bevorzugt unter 6 mm gewählt. The preferred geometry for the glass ceramics according to the invention or the articles produced therefrom is in the form of plates. The plate preferably has a thickness of 2 mm to 20 mm, because it opens up important applications. With lower thicknesses, the strength is impaired, higher thicknesses are less economical due to the higher material requirements. Apart from the use as safety glass, which depends on high strength, the thickness is therefore preferably chosen below 6 mm.
Geeignete Formgebungsverfahren für die plattenförmige Geometrie sind insbesondere Walzen und Floaten. Bevorzugtes Formgebungsverfahren aus der Glasschmelze ist das über zwei Walzen, da dieses Verfahren wegen der schnelleren Abkühlung Vorteile hat, wenn die Zusammensetzungen zu Oberflächenkristallisation neigen. Der bevorzugte erfindungsgemäße Artikel ist eine gewalzte Glaskeramikplatte. Suitable shaping methods for the plate-shaped geometry are in particular rollers and floats. The preferred method of forming glass melt is via two rolls, since this process has advantages because of the faster cooling when the compositions tend to surface crystallize. The preferred article of the invention is a rolled glass ceramic plate.
Die Glaskeramikplatte und die vorzugsweise daraus hergestellten Artikel können dabei nicht nur eben ausgeformt sein, sondern auch dreidimensional verformt sein. Beispielsweise können abgekantete, gewinkelte oder gewölbte Platten verwendet werden. Die Platten können rechtwinklig oder in anderen Formen vorliegen sowie neben ebenen Bereichen dreidimensional verformte Bereiche wie z.B. Woks oder eingewalzte Stege oder Flächen als Erhebungen bzw. Vertiefungen enthalten. Die geometrischen Verformungen der Platten werden bei der Heißformgebung, z. B. durch strukturierte Formgebungswalzen, oder durch nachgelagerte Heißformgebung an den Ausgangsgläsern, zum Beispiel durch Brenner, Infrarotstrahler oder durch Schwerkraftsenken, vorgenommen. Beim Keramisieren wird mit unterstützenden keramischen Formen, z. B. ebenen Unterlagen gearbeitet, um unkontrollierte Änderungen der geometrischen Form zu vermeiden. Eine nachträgliche Politur einer oder beider Seiten ist optional möglich wenn es die Anwendung erfordert. The glass-ceramic plate and the articles preferably produced therefrom can not only be formed flat, but also be deformed three-dimensionally. For example, beveled, angled or curved plates can be used. The plates may be rectangular or in other shapes, and in addition to planar regions, three-dimensionally deformed regions such as e.g. Woks or rolled webs or surfaces as surveys or depressions included. The geometric deformations of the plates are in the hot forming, z. B. by structured shaping rolls, or by subsequent hot forming of the starting glasses, for example by burners, infrared radiators or by gravity sinks made. When ceramifying is supported with supporting ceramic forms, eg. B. flat documents worked to avoid uncontrolled changes in the geometric shape. A subsequent polish of one or both sides is optionally possible if the application requires it.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des kristallisierbaren Lithiumaluminiumsilikat-Glases ist gekennzeichnet durch die Schritte:
- a) Bereitstellen eine Gemengesatzes aus technischen Rohstoffen enthaltend 20 bis 80 Gew.-% Scherben;
- b) Schmelze des Gemengesatzes und Läutern in konventionellem Aggregat bei Temperaturen unter 1750 °C;
- c) Abkühlen der Glasschmelze und Formgebung bei Temperaturen in der Nähe der Verarbeitungstemperatur VA, wobei die gewünschte Form des Artikels erzeugt wird;
- d) Kühlen in einem Entspannungsofen auf Raumtemperatur, wobei unerwünschte Spannungen im Glas entfernt werden.
- a) providing a batch of technical raw materials containing 20 to 80 wt .-% shards;
- b) Melting of the batch and refining in conventional aggregate at temperatures below 1750 ° C;
- c) cooling the molten glass and molding at temperatures near the processing temperature V A , thereby producing the desired shape of the article;
- d) cooling to room temperature in a flash oven, removing unwanted stresses in the glass.
Der Gemengesatz ist so ausgebildet, dass nach der Schmelze ein Glas mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und Eigenschaften entsteht. Durch den Scherbenzusatz wird das Einschmelzen begünstigt, und es lassen sich höhere Wannendurchsätze erhalten. Es wird auf ein zusätzliches Hochtemperatur-Läuteraggregat verzichtet und die maximale Temperatur der Glasschmelze in der Schmelzwanne beträgt weniger als 1750°C, bevorzugt weniger als 1700 °C, wie es mit konventioneller Technologie verträglich ist. Bei der Formgebung wird bevorzugt eine Glasband mit plattenförmiger Geometrie über Walzen hergestellt und zur Vermeidung von Spannungen in einem Kühlofen auf Raumtemperatur abgekühlt. Aus diesem Glasband werden nach Sicherstellung der Qualität hinsichtlich von Volumen- und Oberflächendefekten Platten der gewünschten Größe hergestellt. The batch composition is designed so that, after the melt, a glass having the composition and properties according to the invention is formed. The addition of the shard favors melting, and higher throughputs can be obtained. It is dispensed with an additional high-temperature refining unit and the maximum temperature of the glass melt in the melting tank is less than 1750 ° C, preferably less than 1700 ° C, as is compatible with conventional technology. During shaping, a glass sheet with a plate-shaped geometry is preferably produced by means of rolls and cooled to room temperature to avoid stresses in a cooling furnace. After ensuring the quality, volume sheets and surface defects are used to produce plates of the desired size from this glass ribbon.
Der nächste Prozessschritt ist die Keramisierung auf ebenen oder dreidimensionalen, meist keramischen Unterlagen, die bevorzugt in einem Rollenofen durchgeführt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Keramisierung wird das thermisch entspannte kristallisierbare Ausgangsglas innerhalb von 3 min bis 60 min auf den Temperaturbereich von etwa 680 °C erhitzt. Die erforderlichen hohen Heizraten können großtechnisch in Rollenöfen realisiert werden. Dieser Temperaturbereich von etwa 680 °C entspricht in etwa der Transformationstemperatur des Glases. Oberhalb dieser Temperatur bis etwa 800 °C ist der Bereich mit hohen Keimbildungsraten. Der Temperaturbereich der Keimbildung wird über einen Zeitraum von 10 Minuten bis 100 Minuten durchfahren. Danach wird die Temperatur des Kristallisationskeime enthaltenden Glases innerhalb von 5 Minuten bis 80 Minuten auf eine Temperatur von 850 °C bis 950 °C, die sich durch hohe Kristallwachstumsgeschwindigkeiten der Hochquarz-Mischkristallphase auszeichnet, erhöht. Diese maximale Temperatur wird bis zu 60 Minuten gehalten. Dabei wird das Gefüge der Glaskeramik homogenisiert und die optischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften eingestellt. Die erhaltene Glaskeramik wird in insgesamt weniger als 150 Minuten auf Raumtemperatur abgekühlt. Bevorzugt wird die Abkühlung bis ca. 700 °C mit langsamerer Rate durchgeführt. Insgesamt beträgt die Keramisierungszeit weniger als 300 Minuten, bevorzugt weniger als 200 Minuten und besonders bevorzugt weniger als 150 Minuten.The next process step is the ceramization on flat or three-dimensional, mostly ceramic substrates, which is preferably carried out in a roller furnace. In the method according to the invention for ceramization, the thermally relaxed crystallizable starting glass is heated to the temperature range of about 680 ° C. within 3 minutes to 60 minutes. The required high heating rates can be realized on an industrial scale in roller kilns. This temperature range of about 680 ° C corresponds approximately to the transformation temperature of the glass. Above this temperature to about 800 ° C is the range with high nucleation rates. The temperature range of nucleation is traversed over a period of 10 minutes to 100 minutes. Thereafter, the temperature of the crystallization nuclei-containing glass is increased within 5 minutes to 80 minutes to a temperature of 850 ° C to 950 ° C, which is characterized by high crystal growth rates of the high-quartz solid solution phase. This maximum temperature is maintained for up to 60 minutes. The structure of the glass-ceramic is homogenized and the optical, physical and chemical properties are adjusted. The resulting glass-ceramic is cooled to room temperature in less than 150 minutes. Preferably, the cooling is carried out to about 700 ° C at a slower rate. Overall, the ceramization time is less than 300 minutes, preferably less than 200 minutes, and more preferably less than 150 minutes.
Vorzugsweise findet die transparente Lithiumaluminiumsilikat-Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als Hauptkristallphase Verwendung als Kaminsichtscheibe, Brandschutzglas, Backofensichtscheibe (insbesondere für Pyrolyseherde), Kochfläche ggf. mit Unterseitenbeschichtung, Abdeckung im Beleuchtungssektor, als Sicherheitsglas optional im Laminatverbund, als Trägerplatte oder Ofenauskleidung in thermischen Prozessen. Preferably, the transparent lithium aluminum silicate glass ceramic with high quartz mixed crystals as the main crystal phase is used as Kaminsichtscheibe, fire glass, oven vision (especially for pyrolysis), cooking surface possibly with underside coating, coverage in the lighting sector, as safety glass optionally in the laminate composite, as a support plate or furnace lining in thermal processes.
Bei Kaminsichtscheiben wird eine gute Durchsicht auf den Brennraum und die Flammen gewünscht. Bei Kochflächen mit farbiger Unterseitenbeschichtung soll die Farbe der Unterseitenbeschichtung nicht durch die Farbe der Glaskeramik verfälscht werden. Für die genannten Verwendungen sind die erfindungsgemäßen hohe Werte der Lichttransmission (brightness) Y und die geringe Farbe c* in Verbindung mit der geringen unauffälligen Lichtstreuung bevorzugt. For fireplace viewing windows, a good view of the combustion chamber and the flames is desired. For cooking surfaces with colored underside coating, the color of the underside coating should not be distorted by the color of the glass ceramic. For the uses mentioned above, the high levels of light transmission (brightness) Y according to the invention and the low color c * in combination with the low inconspicuous light scattering are preferred.
Diese Verwendungen werden alternativ auch durch eine transparente Lithiumaluminiumsilikat-Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als Hauptkristallphase bedient. These uses are alternatively also served by a transparent lithium aluminum silicate glass ceramic with keatite mixed crystals as the main crystal phase.
Durch Aufbringen einer blickdichten Beschichtung auf Ober- und/oder Unterseite lässt sich aus der transparenten Glaskeramik eine farbige Kochfläche mit der geforderten Abdeckung herstellen, um den Einblick in die technischen Einbauten unter der Kochfläche zu verhindern. Die Beheizung der Kochfläche erfolgt wie üblich mit Gasbrennern, Strahlungsbeheizungen oder induktiv.By applying an opaque coating on the top and / or bottom can be made of the transparent glass ceramic, a colored cooking surface with the required coverage to prevent the insight into the technical installations under the cooking surface. The cooking surface is heated as usual with gas burners, radiant heaters or inductive.
Aussparungen in der Beschichtung erlauben das Anbringen von Sensorbereichen, farbigen und weißen Anzeigenvorrichtungen sowie Displays. Recesses in the coating allow the mounting of sensor areas, colored and white display devices and displays.
Es ist möglich, Beschichtungen auf Ober- und Unterseite der transparenten Glaskeramikplatte zu kombinieren und dabei auch teiltransparente Schichten einzubeziehen. Ebenso können Markierungen, z. B. für Kochzonen, aufgebracht werden. Dabei sind die bekannten verschiedenen Arten von Beschichtungen wie z. B. mit organischen oder anorganischen Dekorfarben, Lüsterfarben, Silikonund Sol-Gel-basierten Farben, gesputterten Schichten, metallischen, Oxinitrid-, Oxicarbid-Schichten und so weiter kombinierbar. Schichten können dabei auch übereinander aufgebracht werden. Auch bei Kamin- oder Ofensichtscheiben können Beschichtungen, wie z. B. zur blickdichten Abdeckung am Rand der Scheiben, gewünscht sein. Die Anordnung der Beschichtungen auf Ober- bzw. Unterseite der Glaskeramikplatte wird nach den ästhetischen und den spezifischen Anforderungen an chemische und physikalische Eigenschaften vorgenommen. It is possible to combine coatings on top and bottom of the transparent glass ceramic plate and thereby also include partially transparent layers. Likewise, marks, z. B. for cooking zones, are applied. Here are the known different types of coatings such as z. B. with organic or inorganic decorative paints, chandelier colors, silicone and sol-gel-based paints, sputtered layers, metallic, oxynitride, oxicarbide layers and so on combined. Layers can also be applied one above the other. Even with fireplace or furnace windows coatings such. B. to opaque cover on the edge of the discs may be desired. The arrangement of the coatings on top or bottom of the glass ceramic plate is made according to the aesthetic and the specific requirements for chemical and physical properties.
Die Anzeigenvorrichtungen bestehen aus Licht emittierenden elektronischen Bauteilen, wie z. B. aus Leuchtdioden, OLEDs, LCDs, Fluoreszenzanzeigen. Es sind alle Formen von Anzeigen, punktuelle wie flächige, einschließlich 7-Segment Displays, möglich. Die Emissionsspektren der strahlenden Anzeigen können ein oder mehrere Maxima und breite Bereiche haben, so dass die Anzeigen farbig (wie z. B. blau, purpur, rot, grün, gelb, orange) oder weiß erscheinen. Aufgrund der geringen Farbe c* der Glaskeramik können auch schwarzweiße und farbige Displays oder Bildschirme ohne störende Farbverfälschung hergestellt werden. Die Farbe der Displays wird optional durch auf der Unterseite aufgebrachte Farbfilter oder Farbschichten verändert. Der Farbton der Anzeigen kann dadurch beeinflusst und ggf. auch korrigiert werden, wenn er durch die Glaskeramik verändert wird. Ebenso können Kontroll-, Sensor- und Steuerungs-/Bedienungselemente, wie z. B. solche des kapazitiven oder induktiven Typs, an der Glaskeramikplatte angebracht werden.The display devices consist of light-emitting electronic components, such. B. from light emitting diodes, OLEDs, LCDs, fluorescence displays. All forms of displays, both point-to-point and area, including 7-segment displays, are possible. The emission spectra of the radiating displays may have one or more maxima and wide areas such that the displays appear colored (such as blue, purple, red, green, yellow, orange) or white. Due to the low color c * of the glass ceramic also black and white and colored displays or screens can be produced without disturbing color distortion. The color of the displays is optionally changed by color filters or layers applied to the underside. The color of the displays can be influenced and possibly also corrected if it is changed by the glass ceramic. Likewise, control, sensor and control / operating elements, such. As those of the capacitive or inductive type, are attached to the glass ceramic plate.
Die Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als Hauptkristallphase findet in transluzenter oder opaker Form bevorzugt Verwendung als Kochfläche, Trägerplatte für thermische Prozesse (setterplate), Abdeckplatte in Mikrowellenherden oder Auskleidung von Brennräumen. Dabei beträgt die Lichttransmission bevorzugt weniger als 15%. The glass ceramic with keatite mixed crystals as main crystal phase finds in translucent or opaque form preferably used as a cooking surface, support plate for thermal processes (setterplate), cover plate in microwave ovens or lining of combustion chambers. The light transmission is preferably less than 15%.
Weitere bevorzugte Verwendungen für beide Glaskeramiken, seien sie mit Hochquarz- oder mit Keatit-Mischkristallen als Hauptkristallphase, sind die als Trägerplatte oder Ofenauskleidung. In der Keramik-, Solar- oder Pharmaindustrie oder der Medizintechnik eignen sie sich insbesondere für Produktionsprozesse unter hochreinen Bedingungen, als Auskleidung von Öfen, in denen chemische oder physikalische Beschichtungsverfahren durchgeführt werden oder als chemisch resistente Laborausstattung. Weiter finden sie Verwendung als glaskeramischer Gegenstand für Hoch- oder extreme Niedrigtemperaturanwendungen, als Ofenfenster für Verbrennungsöfen, als Hitzeschild zur Abschirmung heißer Umgebungen, als Abdeckung für Reflektoren, Flutlichter, Projektoren, Beamer, Fotokopierer, für Anwendungen mit thermo-mechanischer Belastung, beispielsweise in Nachtsichtgeräten oder als Abdeckung für Heizelemente, insbesondere als Koch-, Grill- oder Bratfläche, als weiße Ware, als Heizkörperabdeckung, als Wafersubstrat, als Gegenstand mit UV-Schutz, als Fassadenplatte oder als Material für Gehäusekomponenten beispielsweise von elektronischen Geräten und/oder Abdeckgläser für IT wie Mobiltelefone, Laptops, Scannergläser oder als Komponente für ballistischen Schutz.Further preferred uses for both glass-ceramics, be they with high-quartz or with keatite mixed crystals as the main crystal phase, are as a carrier plate or furnace lining. In the ceramic, solar or pharmaceutical industry or medical technology, they are particularly suitable for production processes under high-purity conditions, as a lining of furnaces in which chemical or physical coating processes are carried out or as chemically resistant laboratory equipment. They are also used as a glass-ceramic article for high or extreme low temperature applications, as furnace windows for incinerators, as a heat shield for shielding hot environments, as a cover for reflectors, floodlights, projectors, projectors, photocopiers, for applications with thermo-mechanical stress, for example in night vision devices or as a cover for heating elements, in particular as a cooking, grilling or roasting surface, as white goods, as a radiator cover, as a wafer substrate, as an object with UV protection, as a facade panel or as a material for housing components, for example, of electronic devices and / or covers for IT such as mobile phones, laptops, scanner glasses or as a component for ballistic protection.
Weitere bevorzugte Verwendungen für Gegenstände, die Glaskeramiken mit Keatit-Mischkristallen als Hauptkristallphase umfassen und deren thermische Ausdehnung von 25 °C bis 50 °C weniger als 0 ± 0,5·10–6/K beträgt, sind solche als Präzisionsbauteil bei Raumtemperatur, wie z. B. als Abstandsnormale oder als Wafer Stages, als Spiegelträgermaterial für reflektierende optische Bauteile wie in der Astronomie und in der LCD- oder EUV-Lithografie, oder als Lasergyroskop. Durch die Wahl der Keramisierungsbedingungen lassen sich aus den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Glaskeramiken mit niedriger thermischer Ausdehnung bei Raumtemperatur herstellen. Further preferred uses for articles comprising glass ceramics with keatite mixed crystals as the main crystal phase and whose thermal expansion from 25 ° C to 50 ° C is less than 0 ± 0.5 x 10 -6 / K are those as precision components at room temperature, such as z. B. as distance standards or wafer stages, as a mirror substrate for reflective optical components such as in astronomy and in LCD or EUV lithography, or as a laser gyroscope. By choosing the ceramizing conditions, it is possible to produce glass ceramics with low thermal expansion at room temperature from the compositions according to the invention.
Die transparenten Glaskeramiken der vorliegenden Erfindung erfüllen die Anforderungen an die Transparenz, was sowohl geringe Farbe als auch hohe Lichttransmission beinhaltet, an eine geringe Streuung, an eine hohe chemische Beständigkeit, mechanische Festigkeit, Temperaturbelastbarkeit und Langzeitstabilität hinsichtlich Änderungen ihrer Eigenschaften (wie z.B. thermische Ausdehnung, Transmission, Aufbau von Spannungen) ausreichend gut.The transparent glass ceramics of the present invention meet the requirements of transparency, which includes both low color and high light transmission, low scattering, high chemical resistance, mechanical strength, temperature resistance and long-term stability with respect to changes in their properties (such as thermal expansion, Transmission, build-up of stresses) sufficiently good.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter verdeutlicht. The present invention will be further clarified by the following examples.
In der einzigen Figur ist die Transmissionskurve der Glaskeramik von Beispiel 10 dargestellt.In the single figure, the transmission curve of the glass-ceramic of Example 10 is shown.
Die kristallisierbaren Gläser wurden aus in der Glasindustrie üblichen Gemengerohstoffen bei Temperaturen von 1620 °C, 4 Stunden eingeschmolzen. Als Gemengerohstoffe wurden Lithiumkarbonat, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiummetaphosphat, Sand, Natron- und Kalisalpeter, Magnesiumoxid, Kalk, Strontiumkarbonat, Bariumkarbonat, Zinkoxid, Zinnoxid, Titanoxid, Zirkonsilikat und Neodymoxid eingesetzt, Mit dieser Wahl lassen sich die Forderungen nach wirtschaftlichen Rohstoffen und einem geringen Verunreinigungsgehalt an färbenden Verbindungen von Fe, Ni, Cr, V, Cu, Mo, S vereinbaren. Nach dem Einschmelzen des Gemenges in Tiegeln aus gesintertem Kieselglas wurden die Schmelzen in Pt/Rh-Tiegel mit Innentiegel aus Kieselglas umgegossen und bei Temperaturen von 1600 °C, 60 Minuten durch Rühren homogenisiert. Nach dieser Homogenisierung wurden die Gläser für 2 Stunden bei 1640 °C geläutert. Anschließend wurden Stücke von ca. 120 × 140 × 30 mm3 Größe gegossen und in einem Kühlofen beginnend ab 660 °C auf Raumtemperatur abgekühlt, um Spannungen abzubauen. Die Gussstücke wurden in die für die Untersuchungen und für die Keramisierung benötigten Größen unterteilt.The crystallizable glasses were melted from common in the glass industry vegetable raw materials at temperatures of 1620 ° C, 4 hours. The basic raw materials used were: lithium carbonate, aluminum oxide, aluminum hydroxide, aluminum metaphosphate, sand, soda and potassium nitrate, magnesium oxide, lime, strontium carbonate, barium carbonate, zinc oxide, tin oxide, titanium oxide, zirconium silicate and neodymium oxide Pollution content of coloring compounds of Fe, Ni, Cr, V, Cu, Mo, S agree. After melting of the mixture in crucibles made of sintered silica glass, the melts were recast in Pt / Rh crucible with inner crucible made of silica glass and homogenized by stirring at temperatures of 1600 ° C, 60 minutes. After this homogenization, the glasses were refined for 2 hours at 1640 ° C. Then pieces of about 120 × 140 × 30 mm 3 size were poured and cooled in a cooling oven starting from 660 ° C to room temperature to reduce stresses. The castings were subdivided into the sizes required for the investigations and for the ceramization.
Für einige Beispiele sind in Tabelle 1 Zusammensetzungen und Eigenschaften der kristallisierbaren Gläser aufgeführt. Neben den Gehalten der Komponenten sind auch die relevanten Komponentenbeziehungen dargestellt. Dabei handelt es sich bei den Gläsern 1 bis 11 um erfindungsgemäße Gläser, also Ausführungsbeispiele, und bei den Gläsern 12 bis 14 um Vergleichsgläser außerhalb der vorliegenden Erfindung, also Vergleichsbeispiele. Die Zusammensetzungen der Vergleichsgläser sind außerhalb der Erfindung und zeigen die beschriebenen Nachteile bei den Fertigungseigenschaften (Schmelz-, Verarbeitungstemperatur, Entglasungsfestigkeit) und/oder der Farbe nach Umwandlung in die Glaskeramik. Aufgrund von typischen Verunreinigungen in den verwendeten großtechnischen Gemengerohstoffen addieren sich die Zusammensetzungen nicht genau zu 100 Gew.-%. Typische Verunreinigungen, auch wenn nicht absichtlich in die Zusammensetzung eingeführt, sind F, Cl, B, Mn, Rb, Cs, Hf, die üblicherweise weniger als 0,2 Gew.-% betragen. Sie werden oft über die Rohstoffe für die verwandten Komponenten eingeschleppt, so z.B. Rb und Cs über die Na-, bzw. K-Rohstoffe, oder Hf über den Zr-Rohstoff. For some examples, Table 1 shows compositions and properties of the crystallizable glasses. In addition to the contents of the components, the relevant component relationships are also shown. Glasses 1 to 11 are glasses according to the invention, that is to say exemplary embodiments, and glasses 12 to 14 are comparison glasses outside the scope of the present invention, that is to say comparative examples. The compositions of the comparative glasses are outside the invention and show the disadvantages described in terms of manufacturing properties (melting, processing temperature, devitrification resistance) and / or color after conversion into the glass ceramic. Due to typical impurities in the large-scale batch raw materials used, the compositions do not exactly add up to 100% by weight. Typical impurities, although not intentionally introduced into the composition, are F, Cl, B, Mn, Rb, Cs, Hf, which are usually less than 0.2% by weight. They are often introduced via the raw materials for the related components, e.g. Rb and Cs via the Na or K raw materials, or Hf over the Zr raw material.
Der mit IR-Spektroskopie gemessene Wassergehalt der Gläser ist in Tabelle 1 angegeben. The water content of the glasses measured by IR spectroscopy is shown in Table 1.
In Tabelle 1 sind auch die Eigenschaften im glasigen Zustand Transformationstemperatur Tg [°C], Verarbeitungstemperatur VA [°C], 102-Temperatur [°C], obere Entglasungsgrenze OEG [°C], Entglasungsfestigkeit VA-OEG und die Dichte [g/cm3] aufgeführt. Zur Messung der OEG werden die Gläser in Pt/Rh10-Tiegeln geschmolzen. Anschließend werden die Tiegel für 5 Stunden bei verschieden Temperaturen im Bereich der Verarbeitungstemperatur gehalten. Die oberste Temperatur, bei der die ersten Kristalle an der Kontaktfläche der Glasschmelze zur Tiegelwand auftreten, bestimmt die OEG. In Table 1, the properties are also in the glassy state transformation temperature Tg [° C], processing temperature V A [° C], 10 2 temperature [° C], upper devitrification limit OEG [° C], devitrification strength V A -OEG and the density [g / cm 3 ]. To measure the OEG, the glasses are melted in Pt / Rh10 crucibles. Subsequently, the crucibles are kept at different temperatures within the range of the processing temperature for 5 hours. The uppermost temperature, at which the first crystals appear at the contact surface of the molten glass to the crucible wall, determines the OEG.
Die Tabelle 2 betrifft die aus den Gläsern der Tabelle 1 hergestellten Glaskeramiken mit Hochquarz-Mischkristallen als Hauptkristallphase. Dabei handelt es sich bei den Beispielen 1 bis 14 um Ausführungsbeispiele und bei den Beispielen 15 bis 18 um Vergleichsbeispiele. In Tabelle 2 sind für die jeweils angegebenen Keramisierungsprogramme, also Programm 1 oder Programm 2, Eigenschaften der Glaskeramiken, nämlich spektrale Transmission (Normlicht C, 2°, 4 mm Dicke) [%] bei 400 nm, Infrarottransmission(Normlicht C, 2°, 4 mm Dicke) [%] bei 1600 nm, thermische Ausdehnung zwischen 20 °C und 700°C [10–6/K], und der mittels Röntgenbeugung gemessener Phasengehalt [Gew.-%] der Hauptkristallphase, bestehend aus Hochquarz-Mischkristallen, sowie die mittlere Kristallitgröße [nm] aufgezeigt. In der Tabelle 2 sind auch die Lichttransmission Y und die Farbkoordinaten L*, a*, b* aus dem CIELAB-System und die Größe c* als Maß für die Farbe (Buntheit) sowie der Haze-Wert als Maß für die Streuung angegeben.Table 2 relates to the glass ceramics produced from the glasses of Table 1 with high quartz mixed crystals as the main crystal phase. Examples 1 to 14 are exemplary embodiments and examples 15 to 18 are comparative examples. Table 2 shows the properties of the glass ceramics for the respective ceramization programs specified, ie program 1 or program 2, namely spectral transmission (standard light C, 2 °, 4 mm thickness) [%] at 400 nm, infrared transmission (standard light C, 2 °, 4 mm thickness) [%] at 1600 nm, thermal expansion between 20 ° C. and 700 ° C. [10 -6 / K], and the phase content [wt%] of the main crystal phase, which is determined by X-ray diffraction, consisting of high quartz mixed crystals, and the average crystallite size [nm] shown. Table 2 also shows the light transmission Y and the color coordinates L *, a *, b * from the CIELAB system and the size c * as a measure of the color (chroma) and the Haze value as a measure of the scattering.
Tabelle 3 zeigt die Beispiele 19 bis 21 für die aus dem Glas 8 der Tabelle 1 hergestellten Glaskeramiken mit Keatit-Mischkristallen als Hauptkristallphase. Neben den Größen aus Tabelle 2 sind zusätzlich auch die Farbwerte für die Messung in Remission dargestellt. Weiter ist qualitativ das Aussehen der Bespiele beschrieben. Table 3 shows Examples 19 to 21 for the glass ceramics with keatite mixed crystals produced from the glass 8 of Table 1 as the main crystal phase. In addition to the quantities from Table 2, the color values for the measurement in remission are additionally shown. Next is qualitatively the appearance of the examples described.
Bei dem Keramisierungsprogramm 1 wird bis zu einer Temperatur von 600 °C im Keramisierungsofen in 20 min aufgeheizt. Es wird weiter aufgeheizt. Die Gesamtzeit ab Raumtemperatur bis 680 °C beträgt 36 min. Der Temperaturbereich von 680 °C bis 800 °C ist für die Keimbildung wichtig. Daher wird weiter aufgeheizt. Die Gesamtzeit zwischen 680 °C bis 800 °C beträgt 64 min. Bei diesem Keramisierungsprogramm wird im Bereich der Keimbildung bei der Temperatur 750 °C wird eine Haltezeit von 30 min eingeführt. Oberhalb von ca. 800 °C erfolgt die Kristallisation der gewünschten Hochquarz-Mischkristallphase. In diesem Bereich ist auch die Bildung der störenden Fe/Ti- und Sn/Ti-Farbkomplexe verstärkt. Die Gesamtzeit von 800 °C bis Erreichen der Maximaltemperatur 903 °C beträgt 41 min. Bei der Maximaltemperatur von 903 °C, Haltezeit 10 min, wird die Zusammensetzung von Kristallen und Restglas eingestellt und die Mikrostruktur homogenisiert. Dabei werden die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Glaskeramik eingestellt. Das Abkühlen erfolgt bis 700 °C gesteuert, dann wird die Probe auf Raumtemperatur durch Öffnen der Ofentür abgeschreckt; also zusammengefasst:In the Keramisierungsprogramm 1 is heated to a temperature of 600 ° C in the ceramizing oven in 20 min. It will continue to heat up. The total time from room temperature to 680 ° C is 36 min. The temperature range of 680 ° C to 800 ° C is important for nucleation. Therefore, it will continue to heat up. The total time between 680 ° C to 800 ° C is 64 min. In the case of this ceramization program, a retention time of 30 minutes is introduced at the temperature of 750 ° C. in the area of nucleation. Above about 800 ° C, the crystallization of the desired high quartz mixed crystal phase takes place. In this area, the formation of the interfering Fe / Ti and Sn / Ti color complexes is also enhanced. The total time from 800 ° C to reach the maximum temperature 903 ° C is 41 min. At the maximum temperature of 903 ° C, holding time 10 min, the composition of crystals and residual glass is adjusted and homogenized the microstructure. The chemical and physical properties of the glass ceramic are adjusted. The cooling is controlled to 700 ° C, then the sample is quenched to room temperature by opening the oven door; So summarized:
Keramisierungsprogramm 1 (Keramisierungszeit 185 min): Ceramisation program 1 (ceramization time 185 min):
- a) schnelles Aufheizen von Raumtemperatur auf 600 °C in 20 min,a) rapid heating from room temperature to 600 ° C in 20 minutes,
-
b) Temperaturerhöhung von 600 °C auf Keimbildungstemperatur 750 °C innerhalb von 30 min (Heizrate 5 °C/min), Haltezeit 30 min,b) temperature increase from 600 ° C to
nucleation temperature 750 ° C within 30 min (heating rate 5 ° C / min), holding time 30 min, - c) Temperaturerhöhung von 750 °C auf Maximaltemperatur 903 °C innerhalb von 61 min (Heizrate 2,5 °C/min), Haltezeit 10 min bei Maximaltemperatur,c) temperature increase from 750 ° C to maximum temperature 903 ° C within 61 min (heating rate 2.5 ° C / min), holding time 10 min at maximum temperature,
- d) Abkühlen innerhalb von 34 min von 903 °C auf 700 °C (mit 6 °C/min), dann schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur.d) cooling from 903 ° C to 700 ° C (at 6 ° C / min) within 34 minutes, then rapid cooling to room temperature.
Das Keramisierungsprogramm 2 ist für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in Richtung kurze Keramisierungszeiten und geringere Farbe c* optimiert. Die Keimbildungszeiten dürfen gegenüber Programm 1 nur so weit verkürzt werden, dass die Streuung nicht visuell auffällig wird. In einem Laborofen, der hohe Heizraten ermöglicht, wird in 25 min auf 720 °C aufgeheizt. Die Gesamtzeit bis 680 °C beträgt 23,6 min. Der Temperaturbereich von 680 bis 800 °C ist für die Keimbildung wichtig. Die Gesamtzeit zwischen 680 °C bis 800 °C beträgt 21,4 min. Die Zeit in diesem Temperaturbereich wird so gewählt, dass keine visuell störende Streuung auftritt. Oberhalb 800 °C bis zur Maximaltemperatur 890 °C wird die Heizrate verringert, da in diesem Bereich die Kristallisation stattfindet. Der damit einhergehende Schrumpfungsprozess darf nicht zu schnell ablaufen, da es sonst zu Unebenheiten des Artikels kommen kann. Die Gesamtzeit von 800 °C bis Erreichen der Maximaltemperatur 890 °C beträgt 53 min, mit anschließender Haltezeit 10 min. Es wird die Zusammensetzung von Kristallen und Restglas eingestellt und die Mikrostruktur homogenisiert. Die Zeit in diesem Temperaturbereich wird für eine gute Ebenheit der Glaskeramikplatten optimiert. Das Abkühlen erfolgt bis 600 °C gesteuert, dann wird die Probe auf Raumtemperatur durch Öffnen der Ofentür abgeschreckt; also zusammengefasst: The ceramization program 2 is optimized for the compositions according to the invention in the direction of short ceramization times and lower color c *. The nucleation times may be shortened compared to program 1 only so far that the scattering is not visually conspicuous. In a laboratory oven, which allows high heating rates, is heated to 720 ° C in 25 min. The total time up to 680 ° C is 23.6 min. The temperature range of 680 to 800 ° C is important for nucleation. The total time between 680 ° C to 800 ° C is 21.4 min. The time in this temperature range is chosen so that no visually disturbing scattering occurs. Above 800 ° C up to the maximum temperature of 890 ° C, the heating rate is reduced because crystallization takes place in this area. The concomitant shrinkage process must not run too fast, otherwise it may lead to unevenness of the article. The total time of 800 ° C until reaching the maximum temperature of 890 ° C is 53 min, followed by a holding time of 10 min. The composition of crystals and residual glass is adjusted and the microstructure is homogenized. The time in this temperature range is optimized for a good flatness of the glass ceramic plates. The cooling is controlled to 600 ° C, then the sample is quenched to room temperature by opening the oven door; So summarized:
Keramisierungsprogramm 2, (Keramisierungszeit 137 min): Ceramization program 2, (ceramization time 137 min):
- a) schnelles Aufheizen von Raumtemperatur auf 720 °C in 25 min,a) rapid heating from room temperature to 720 ° C in 25 minutes,
- b) Temperaturerhöhung von 720 bis 800 °C in 20 min (Heizrate 4 °C/min), b) temperature increase from 720 to 800 ° C in 20 min (heating rate 4 ° C / min),
- c) Temperaturerhöhung von 800 °C bis 890 °C in 53 min (Heizrate 1,7 °C/min), Haltezeit von 10 min bei Maximaltemperatur, c) temperature increase from 800 ° C to 890 ° C in 53 min (heating rate 1.7 ° C / min), holding time of 10 min at maximum temperature,
- d) Abkühlen innerhalb von 29 min von 890 °C auf 600 °C (mit 10 °C/min), dann schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur.d) cooling from 890 ° C to 600 ° C within 29 minutes (at 10 ° C / min), then rapid cooling to room temperature.
Mit einem zusätzlichen Keramisierungsprogramm 3 erfolgte die Umwandlung des kristallisierbaren Glases Nr. 8 (Tabelle 1) in Glaskeramiken mit Keatit-Mischkristallen als Hauptkristallphase. Bei diesem Programm wurde bis 890 °C wie bei Programm 2 verfahren, Dann wurde abweichend von Programm 2 ohne Haltezeit bei 890 °C mit einer Heizrate von 10 °C/min auf eine Maximaltemperatur Tmax mit Haltezeit tmax erhitzt (Angaben siehe Tabelle 3). Von der Maximaltemperatur wurde mit 5 °C/min auf 800 °C abgekühlt und dann schnell auf Raumtemperatur abgekühlt. With an additional Keramisierungsprogramm 3, the conversion of the crystallizable glass no. 8 (Table 1) was carried out in glass ceramics with Keatit mixed crystals as the main crystal phase. In this program, the procedure was 890 ° C as in program 2, then, unlike program 2 without holding time at 890 ° C at a heating rate of 10 ° C / min heated to a maximum temperature T max with holding time t max (for details see Table 3 ). From the maximum temperature was cooled at 5 ° C / min to 800 ° C and then cooled rapidly to room temperature.
Die Transmissionsmessungen wurden an polierten Platten der Dicke 4 mm mit Normlicht C, 2° mit dem Gerät Perkin-Elmer Lambda 900 durchgeführt. Aus den gemessenen spektralen Werten im Bereich zwischen 380 nm und 780 nm, der das sichtbare Lichtspektrum repräsentiert, wird die Lichttransmission Y nach DIN 5033 für die gewählte Normlichtart C und Beobachterwinkel 2° berechnet. Aus diesen Messungen werden ebenfalls die Farbkoordinaten L*, a*, b* aus dem CIELAB-System und die Größe c* berechnet. Auch die Messung der Remission erfolgte nach DIN 5033 mit diesen Parametern. The transmission measurements were carried out on polished plates of thickness 4 mm with standard light C, 2 ° with the Perkin-
Die Streuung der Glaskeramiken wird durch Messung der Trübung (engl. haze) bestimmt. Dabei werden 4 mm dicke, beidseitig polierte Proben mit einem Spektrophotometer (Methode B der Norm ASTM D1003-13) mit Normlicht C für den Spektralbereich 400–800 nm gemessen. Die Streuung wird durch den Haze-Wert in Tabelle 2 charakterisiert. Tabelle 1: Zusammensetzungen und Eigenschaften kristallisierbarer Gläser
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