[go: up one dir, main page]

DE102016211065B4 - Transparent, preferably colored glass ceramic article with low scattered light content and high strength, as well as processes for its preparation and its use - Google Patents

Transparent, preferably colored glass ceramic article with low scattered light content and high strength, as well as processes for its preparation and its use Download PDF

Info

Publication number
DE102016211065B4
DE102016211065B4 DE102016211065.9A DE102016211065A DE102016211065B4 DE 102016211065 B4 DE102016211065 B4 DE 102016211065B4 DE 102016211065 A DE102016211065 A DE 102016211065A DE 102016211065 B4 DE102016211065 B4 DE 102016211065B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
glass
ceramic
ceramic article
glass ceramic
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016211065.9A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102016211065A1 (en
Inventor
Evelin Weiss
Oliver Hochrein
Roland Dudek
Falk Gabel
Meike Schneider
Elena Aksel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Priority to DE102016211065.9A priority Critical patent/DE102016211065B4/en
Publication of DE102016211065A1 publication Critical patent/DE102016211065A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016211065B4 publication Critical patent/DE102016211065B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0018Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents
    • C03C10/0027Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3, Li2O as main constituents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/0007Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
    • C03C4/0021Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass for dental use
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/02Compositions for glass with special properties for coloured glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Transparenter, bevorzugt mit Hilfe von Farboxiden eingefärbter Glaskeramikartikel mit einem Streulichtanteil bestimmt bei einer Wellenlänge von 470 nm sowie normiert auf ein glaskeramisches Material von 4 mm Dicke von weniger als 70 %, bevorzugt weniger als 40 %, besonders bevorzugt weniger als 25 %, umfassend eine erste, oberflächennahe Schicht sowie einen darunterliegenden Kern, wobei der Kern als Hauptkristallphase Keatit-Mischkristalle umfasst und wobei der Kern in einer Tiefe ab 100 µm, gemessen von der Oberfläche des glaskeramischen Materials, vorliegt, die oberflächennahe Schicht eine Dicke von mindestens 10 µm, bevorzugt mindestens 20 µm aufweist, und der Glaskeramikartikel mindestens 0,1- < 4 %, bevorzugt 0,3 - 2 % B2O3 enthält.

Figure DE102016211065B4_0000
Transparent, preferably with the aid of color oxides colored glass ceramic article with a scattered light content determined at a wavelength of 470 nm and normalized to a glass-ceramic material of 4 mm thickness of less than 70%, preferably less than 40%, more preferably less than 25%, comprising one first near-surface layer and an underlying core, wherein the core comprises keatite mixed crystals as the main crystal phase and wherein the core is present at a depth from 100 microns, as measured from the surface of the glass-ceramic material, the near-surface layer has a thickness of at least 10 microns, preferably has at least 20 microns, and the glass ceramic article contains at least 0.1- <4%, preferably 0.3 to 2% B 2 O 3 .
Figure DE102016211065B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine transparente, vorzugsweise eingefärbte Glaskeramik mit einer oberflächennahen Schicht und einem darunterliegenden Kern, wobei der Kern als Hauptkristallphase Keatit-Mischkristalle umfasst, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.The invention relates to a transparent, preferably colored glass ceramic with a near-surface layer and an underlying core, wherein the core comprises keatite mixed crystals as the main crystal phase, and a process for their preparation and their use.

Lithium-Alumosilikat-Glaskeramiken (LAS-Glaskeramiken) mit geringer thermischer Ausdehnung, guter Thermoschock-Beständigkeit und hoher Festigkeit und ihre Verwendung, insbesondere als Kochflächen, sind bereits seit vielen Jahren bekannt.Lithium aluminosilicate glass-ceramics (LAS glass ceramics) with low thermal expansion, good thermal shock resistance and high strength and their use, especially as cooking surfaces, have been known for many years.

Eine besondere Rolle spielt hierbei die ansprechende Gestaltung der Glaskeramik. So lässt sich die Transparenz der Glaskeramik über eine angepasste Keramisierung in einem breiten Bereich einstellen: Hochtransparente Glaskeramiken mit Hochquarz-Mischkristallen (HQMK) als Hauptkristallphase sind ebenso möglich wie transluzente oder opake Glaskeramiken mit Keatit-Mischkristall (KMK) als Hauptkristallphase. Zusätzlich ist eine Färbung durch den Einsatz von Farboxiden wie V2O5, Fe2O3, Cr2O3, MnO2, CoO, NiO, CuO, MoO3, CeO2, Nd2O3 oder anderen färbenden Komponenten wie Metallen, seltenen Erden und deren Oxiden möglich.A special role is played by the appealing design of the glass ceramic. Thus, the transparency of the glass ceramic can be adjusted over a wide range by means of adapted ceramization: Highly transparent glass ceramics with high quartz mixed crystals (HQMK) as the main crystal phase are just as possible as translucent or opaque glass ceramics with keatite mixed crystal (CMC) as the main crystal phase. In addition, coloring is through the use of color oxides such as V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MnO 2 , CoO, NiO, CuO, MoO 3 , CeO 2 , Nd 2 O 3 or other coloring components such as metals , rare earths and their oxides possible.

Durch den zunehmenden Einsatz von LEDs und Display-Komponenten unterhalb der Kochfläche werden bevorzugt Glaskeramiken mit geringer Streuung verwendet, die über Hochquarz als Hauptkristallphase verfügen.Due to the increasing use of LEDs and display components below the cooking surface, preference is given to using glass ceramics with little scattering, which have high quartz as their main crystal phase.

Im Gegensatz dazu weisen Glaskeramiken mit Keatit-Mischkristall als Hauptkristallphase häufig eine höhere Streuung auf oder sind sogar opak, also undurchlässig für sichtbares Licht.In contrast, glass ceramics with keatite mixed crystal as the main crystal phase often have a higher scattering or are even opaque, ie impermeable to visible light.

Es ist ebenfalls bekannt, dass Keatit-Glaskeramiken, wenn sie über eine Oberflächenschicht verfügen, die ein vom Kern der Glaskeramik abweichendes Gefüge aufweist, besonders, wenn dieser Oberflächenschicht Hochquarz-Mischkristalle enthält, über besonders hohe Festigkeitswerte verfügen (wie zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 006 232 A1 beschrieben), die z.B. die Herstellung von dünneren Glaskeramiken mit für die Anwendung ausreichender Festigkeit erlauben.It is also known that keatite glass-ceramics, if they have a surface layer which differs from the core of the glass-ceramic microstructure, especially if this surface layer contains high-quartz mixed crystals, have particularly high strength values (as for example in the German Offenlegungsschrift DE 10 2010 006 232 A1 described), for example, allow the production of thinner glass-ceramics with sufficient strength for the application.

Mit steigender Verbreitung von Glaskeramiken nimmt auch die Bedeutung der Kostenreduktion bei der Herstellung zu. Bei LAS-Glaskeramiken sind hier zwei Aspekte wesentlich: Dies sind zum einen die Rohstoffkosten, wobei der Gehalt an Lithiumoxid einen wesentlichen Anteil an den Gemengekosten ausmacht. Andererseits sind die Keramisierungsdauer und die Keramisierungstemperaturen ein wichtiger Faktor im Hinblick auf die Energiekosten. Dies führt besonders bei Keatit-Glaskeramiken, die eine höhere maximale Keramisierungstemperatur erfordern als vergleichbare Hochquarz-Glaskeramiken, zu einer Erhöhung der Herstellkosten.With the increasing use of glass ceramics, the importance of cost reduction in production is also increasing. In LAS glass-ceramics, two aspects are essential here: On the one hand, these are the raw material costs, with the content of lithium oxide making up a substantial proportion of the batch costs. On the other hand, the ceramization time and the ceramization temperatures are an important factor in terms of energy costs. This leads to an increase in production costs, in particular with keatite glass ceramics which require a higher maximum ceramization temperature than comparable high quartz glass ceramics.

Eine kostengünstigere Herstellung von Glaskeramiken könnte demnach durch eine Verringerung des Lithium-Gehalts, eine Verringerung der Keramisierungstemperatur und oder -dauer sowie durch Materialersparnis, z.B. eine Verringerung der Dicke der Glaskeramik, erreicht werden. Dem steht aber die Herausforderung entgegen, dass alle Gebrauchseigenschaften der Glaskeramik, z.B. Transparenz, Festigkeit, Thermoschockbeständigkeit, erhalten bleiben müssen.A more cost-effective production of glass-ceramics could thus be achieved by reducing the lithium content, reducing the ceramification temperature and / or time, and saving material, e.g. a reduction in the thickness of the glass ceramic can be achieved. However, this is countered by the challenge that all the service properties of the glass-ceramic, e.g. Transparency, strength, thermal shock resistance must be maintained.

Die britische Schutzrechtsanmeldung GB 1095254 A offenbart Glaskeramiken im System Li2O-Al2O3-SiO2 mit den Keimbildnern TiO2, ZrO2 und SnO2 als Keimbildner. Beschrieben ist die Herstellung transluzenter Keatit-Glaskeramiken. Das Material neigt zur Entglasung und muss in einem langsamen unwirtschaftlichen Herstellungsverfahren hergestellt werden.The British patent application GB 1095254 A discloses glass-ceramics in the system Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 with the nucleating agents TiO 2 , ZrO 2 and SnO 2 as nucleators. Described is the production of translucent keatite glass ceramics. The material tends to devitrify and must be made in a slow uneconomical manufacturing process.

Auch die britische Schutzrechtsanmeldung GB 1108450 A beschreibt Keatit-Mischkristall-Glaskeramiken. Sie sind opak und weisen keine festigkeitssteigernde Oberflächenschicht auf.Also the British patent application GB 1108450 A describes keatite mixed crystal glass-ceramics. They are opaque and have no strength-enhancing surface layer.

Das britische Schutzrecht GB 1 268 845 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines kristallisierten Glases, welches eine äußere Schicht, die eine Druckspannung aufbaut, sowie eine innere Schicht aufweist. Die äußere Schicht weist Kristallite von Hochquarzmischkristall auf, die innere Schicht Kristallite von Keatit. Das kristallisierte Glas weist einen Mindestgehalt von Fluor von 0,01 Gew.-% auf und verfügt über eine hohe Biegefestigkeit. Allerdings werden keine Aussagen über die optischen Eigenschaften, beispielsweise Transmission und/oder Streuung, getroffen. Auch ist der Fluor-Gehalt dieser Glaskeramiken, wenngleich vor dem Hintergrund einer reduzierten Temperatur der Keatit-Bildung produktionstechnisch sinnvoll, unter Umweltschutz- und Sicherheitsaspekten als kritisch zu sehen und sollte daher nach Möglichkeit vermieden werden. Da die Bildung von Keatit durch Fluor beschleunigt wird, ist zudem die Herstellung von einem transparenten Material mit geringer Streuung schwierig.The British property right GB 1 268 845 discloses a method for producing a crystallized glass which comprises an outer layer which builds a compressive stress and an inner layer. The outer layer comprises crystallites of high quartz mixed crystal, the inner layer crystallites of keatite. The crystallized glass has a minimum content of fluorine of 0.01 wt .-% and has a high flexural strength. However, no statements are made about the optical properties, such as transmission and / or scattering. Also, the fluorine content of these glass-ceramics, although useful against the background of a reduced temperature of keatite formation in terms of production technology, is to be regarded as critical from an environmental and safety point of view and should therefore be avoided as far as possible. Because the Moreover, the formation of keatite by fluorine is accelerated, making it difficult to produce a transparent material with low scattering.

Dies zeigt beispielsweise auch US 2004/110623 A . Bei einem Fluor-Gehalt zwischen 1 und 3 Gew.-% beträgt zwar die Temperatur, bei der Keatit gebildet wird, lediglich zwischen 780 °C und 835°C, allerdings werden auf diese Weise lediglich opake Keatit-Glaskeramiken erhalten.This also shows, for example US 2004/110623 A , With a fluorine content between 1 and 3 wt .-%, although the temperature at which keatite is formed, only between 780 ° C and 835 ° C, but only opaque keatite glass-ceramics are obtained in this way.

Transparente LAS-Glaskeramiken mit einer roten Färbung, die auch Keatit als Hauptkristallphase enthalten können, sind der deutschen Patentschrift DE 24 29 563 C2 offenbart. Die Färbung wird mit einer Mischung verschiedener Farboxide (MnO2, NiO, CoO und Fe2O3) erzeugt. Die Umwandlung in Keatit-Glaskeramik wird jedoch durch eine Keramisierung in zahlreichen Zyklen (5 bis 6 Zyklen mit jeweils mehr als 5 Stunden) durchgeführt, so dass hohe Prozesskosten entstehen.Transparent LAS glass ceramics with a red coloration, which may also contain keatite as the main crystal phase, are the German patent DE 24 29 563 C2 disclosed. The coloring is produced with a mixture of different color oxides (MnO 2 , NiO, CoO and Fe 2 O 3 ). The transformation into keatite glass-ceramics, however, is achieved by ceramization in numerous cycles ( 5 to 6 Cycles of more than 5 hours each), resulting in high process costs.

Weiterhin offenbart US 4,218,512 A glaskeramische Artikel, welche durch eine Druckspannung ausübende Oberflächenschicht vorgespannt vorliegen. Diese Oberflächenschicht wird durch eine Kontrolle des Kristallisationsprozesses erzeugt und führt dazu, dass an der Oberfläche der glaskeramischen Artikel andere Kristallformen vorliegen als im Innern. Die solcherart erhaltenen glaskeramischen Artikel sind transluzent ausgebildet. Der in diesem Schutzrecht offenbarte Keramisierungsprozess umfasst insbesondere ein rapides Abkühlen des Artikels, sobald sich die gewünschte Struktur eingestellt hat. Zwar sind auf diese Weise Transmissionsgrade von 70% möglich, allerdings wird keine Aussage über die Streuung der Glaskeramik getroffen. Weiterhin sind für diesen Prozess sehr lange Keramisierungszeiten erforderlich, welche beispielsweise 21,5 Stunden umfassen, wobei hierbei noch nicht ein gezieltes Abkühlen berücksichtigt wurde. Eine wirtschaftliche Herstellung ist somit mit dem vorgeschlagenen Prozess kaum möglich. Die Verwendung von Bor zur Verkürzung der Keramisierungsdauer oder Verringerung der Keramisierungstemperatur wird ebenfalls nicht offenbart.Further disclosed US 4,218,512 A glass-ceramic articles, which are prestressed by a compressive stress-exerting surface layer. This surface layer is produced by a control of the crystallization process and results in that on the surface of the glass-ceramic articles other crystal forms are present than in the interior. The thus obtained glass-ceramic articles are translucent. In particular, the ceramizing process disclosed in this patent includes rapid cooling of the article as soon as the desired structure has been established. Although transmissions of 70% are possible in this way, no statement is made about the scattering of the glass ceramic. Furthermore, very long ceramization times are required for this process, which include, for example, 21.5 hours, in which case a targeted cooling was not considered. Economic production is thus hardly possible with the proposed process. The use of boron to shorten the ceramization time or reduce the ceramization temperature is also not disclosed.

EP 0 853 071 A1 beschreibt wiederziehbare LAS-Glaskeramiken, die Hochquarz oder Keatit als Kristallphase enthalten können. Diese Glaskeramiken können bis zu 7 % B2O3 enthalten. Die Herstellung transparenter Keatit-Glaskeramiken und die dafür verwendeten Keramisierungsbedingungen werden nicht beschrieben. EP 0 853 071 A1 describes retractable LAS glass ceramics that may contain high quartz or keatite as the crystal phase. These glass-ceramics can contain up to 7% B 2 O 3 . The preparation of transparent keatite glass-ceramics and the ceramization conditions used for this purpose are not described.

Die britische Schutzrechtanmeldung GB 1018384 A offenbart die Verwendung von B2O3 in Kombination mit Metalloxiden wie MgO und ZnO zur Verbesserung der Schmelzeigenschaften. Als Keimbildner werden TiO2, Cr2O3 und P2O5 verwendet. Transparente Keatit-Glaskeramiken mit geringem Streuanteil können auf diese Weise nicht hergestellt werden.The British patent application GB 1018384 A discloses the use of B 2 O 3 in combination with metal oxides such as MgO and ZnO to improve the melting properties. The nucleating agents used are TiO 2 , Cr 2 O 3 and P 2 O 5 . Transparent Keatit glass ceramics with low Streuanteil can not be produced in this way.

Die japanische Schutzrechtsanmeldung JP2001-052334 A beschreibt Glaskeramiken für die Verwendung als Harddisk-Substrat, die Hochquarz und Keatit als Kristallphasen enthalten. Hierbei beträgt der Keatit-Anteil maximal 60 % des gesamten Kristallphasenanteils. Die so hergestellten Glaskeramiken sind milchig, transluzent und weisen eine hohe Streuung auf.The Japanese property rights application JP2001-052334 A describes glass-ceramics for use as a hard disk substrate containing high quartz and keatite as crystal phases. Here, the keatite content is at most 60% of the total crystal phase content. The glass ceramics produced in this way are milky, translucent and have a high degree of scattering.

Weiterhin offenbart US 4,285,728 A niedrigdehnende Glaskeramiken, welche als vorherrschende Kristallphasen Hochquarzmischkristalle, Keatit oder beides aufweisen. Die Glaskeramiken können sowohl transparent, d.h. mit einer geringen Streuung, als auch opak ausgebildet sein sowie weiterhin gefärbt oder ungefärbt vorliegen. Weiterhin wird keine Aussage getroffen, welche Kristallphase in welcher Glaskeramik vorliegt. Auch Aussagen über eine mögliche unterschiedliche Verteilung der Kristallphasen in Innern der Glaskeramik und an ihren Grenzflächen wird nicht getroffen.Further disclosed US 4,285,728 A low-expansion glass-ceramics having as predominant crystal phases high quartz mixed crystals, keatite or both. The glass-ceramics can be both transparent, ie formed with a low dispersion, as well as opaque and continue to be colored or undyed. Furthermore, no statement is made as to which crystal phase is present in which glass ceramic. Also statements about a possible different distribution of crystal phases in the interior of the glass ceramic and at their interfaces is not made.

Eine Glaskeramik mit Hochquarz- und/oder Keatit-Mischkristallen und hoher Transmission im Nahen Infrarot (1050 nm) für die Verwendung als Kaltlichtreflektor wird in dem deutschen Schutzrecht DE 101 10 225 A1 beschrieben. Diese Glaskeramik ist jedoch im Sichtbaren opak oder transluzent, sobald sich Keatit als Kristallphase bildet.A glass ceramic with high quartz and / or keatite mixed crystals and high transmission in the near infrared (1050 nm) for use as a cold-light reflector is described in German industrial property law DE 101 10 225 A1 described. However, this glass-ceramic is visibly opaque or translucent as soon as keatite forms as crystal phase.

Das amerikanische Schutzrecht US 7,671,303 BB offenbart transparente Keatitmischkristall- oder Hochquarzmischkristall-haltige Glaskeramiken mit einem Weißwert von L ≥ 82 mit Haze-Werten > 50. Das Material ist transparent mit weißgrauer Anmutung. Die Herstellung von Glaskeramiken mit geringerer Streuung wird nicht erläutert.The American intellectual property right US 7,671,303 BB discloses transparent keatite mixed crystal or high quartz mixed crystal containing glass-ceramics having a white level of L ≥ 82 with Haze values> 50. The material is transparent with white-gray appearance. The production of glass ceramics with less scattering is not explained.

Weiterhin offenbart die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 025 893 A1 ein glaskeramisches Panzermaterial. Die Hauptkristallphase der Glaskeramik umfasst dabei Keatit-Mischkristall. Auf diese Weise können in Abhängigkeit von den genauen Kristallisierungs- bzw. Keramisierungsbedingungen und den daraus resultierenden Kristallitgrößen Transmissionsgrade bis zu 0,87 realisiert werden, wobei allerdings nicht angegeben ist, auf welche Dicken sich solche Transmissionswerte beziehen. Weiterhin zeichnet sich das glaskeramische Panzermaterial durch eine hohe Festigkeit, bestimmt als Beschussfestigkeit, aus. Allerdings enthalten die beschriebenen Glaskeramiken hohe Gehalte von Li2O von bis zu 10 Gew.-%. Solche Glaskeramiken weisen daher in der Regel hohe thermische Ausdehnungskoeffizienten auf. Somit können solche Glaskeramiken trotz ihrer hohen Festigkeiten nicht in Anwendungen mit hohen Temperaturunterschieden, beispielsweise als Kaminsichtscheibe oder als Kochfeld, eingesetzt werden. Weiterhin ist auch die Bildung einer Hochquarz-haltigen Oberflächenschicht nicht beschrieben.Furthermore, the German Offenlegungsschrift discloses DE 10 2007 025 893 A1 a glass-ceramic armored material. The main crystal phase of the glass ceramic comprises keatite mixed crystal. In this way, depending on the exact crystallization or Keramisierungsbedingungen and the resulting Transmittances up to 0.87 are realized, although it is not specified to which thicknesses such transmission values relate. Furthermore, the glass-ceramic armor material is characterized by a high strength, determined as bombardment. However, the glass ceramics described contain high levels of Li 2 O of up to 10 wt .-%. Such glass ceramics therefore generally have high thermal expansion coefficients. Thus, such glass-ceramics, despite their high strengths, can not be used in applications with high temperature differences, for example as a chimney pane or as a hob. Furthermore, the formation of a high quartz-containing surface layer is not described.

Die Herstellung von Keatit-Mischkristall-Glaskeramiken mit besonders hoher Festigkeit durch eine Oberflächenschicht mit geringerer Ausdehnung, beispielsweise einer Oberflächenschicht, welche Hochquarz-Mischkristalle umfasst, offenbart das US-amerikanische Schutzrecht US 3,764,444 A . Dabei hat die Oberflächenschicht eine andere Zusammensetzung als der Kern, was beispielsweise durch einen Ionenaustausch erreicht wird. Die gleichzeitige Einstellung der Transparenz ist nicht offenbart.The production of particularly high strength keatite mixed crystal glass-ceramics by a lesser-expansion surface layer, for example, a surface layer comprising high-quartz mixed crystals, discloses US patents US 3,764,444 A , In this case, the surface layer has a different composition than the core, which is achieved for example by an ion exchange. The simultaneous adjustment of transparency is not disclosed.

US 2005/0153142 A1 offenbart Glaskeramiken, welche eine Oberflächenschicht und einen darunterliegenden Kern aufweisen, wobei sich die Oberflächenschicht und der Kern dadurch unterscheiden, dass sie einen unterschiedlichen Grad an Kristallinität aufweisen. Hierbei ist die Kristallinität in der Oberflächenschicht stärker ausgeprägt, indem mindestens ein die Kristallisation förderndes Element, beispielsweise Cu, Zr, La, oder Zn, mit einem höheren Gehalt in der Oberflächenschicht als im Kern der Glaskeramik vorliegt. Auf diese Weise soll ein ansprechender optischer Eindruck der Glaskeramik erhalten werden. Zwar können die dort offenbarten Glaskeramiken auch Keatit-Mischkristalle umfassen, allerdings ist die Herstellung transparenter, Keatit-umfassender Glaskeramiken nicht beschrieben. US 2005/0153142 A1 discloses glass-ceramics having a surface layer and an underlying core, wherein the surface layer and the core differ in that they have a different degree of crystallinity. Here, the crystallinity in the surface layer is more pronounced by having at least one crystallization-promoting element, for example, Cu, Zr, La, or Zn, having a higher content in the surface layer than in the core of the glass-ceramic. In this way, a pleasing visual impression of the glass ceramic is to be obtained. Although the glass ceramics disclosed therein may also comprise keatite mixed crystals, the preparation of transparent, keatite-comprising glass ceramics is not described.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 006 232 A1 offenbart Hochleistungsglaskeramiken, welche drei verschiedenartige Gefüge umfassen, wobei das erste, außenliegende Gefüge überwiegend glasig ausgebildet ist, im zweiten, sich daran anschließenden Gefüge einen mittleren Kristallitgehalt aufweist und das dritte, innenliegende Gefüge ganz überwiegend aus einem Keatit-Mischkristall gebildet ist. Diese Hochleistungsglaskeramiken verfügen über eine hohe Festigkeit und sind transluzent bis opak ausgebildet. Besonders hohe Festigkeiten werden dann erzielt, wenn in den oberflächennahen Schichten Gahnit ZnAl2O4 enthalten ist. Damit offenbart die DE 10 2010 006 232 A1 zwar Glaskeramiken mit hohen Festigkeiten, allerdings werden die beschriebenen besonders hohen Festigkeitswerte lediglich für Glaskeramiken erzielt, welche Gahnit umfassen. Die Anwesenheit dieser kristallinen Phasen führt allerdings dazu, dass in den Glaskeramiken eine sehr hohe Streuung auftritt, was sich beispielhaft in den in der DE 10 2010 006 232 A1 als vorteilhaft angestrebten Weißwerten von mehr als L* = 95 äußert. Die ebenfalls offenbarten hohen Heizraten sind weiterhin für die Bildung einer transparenten Keatit-Glaskeramik schädlich. Der Einfluss von B2O3 auf die Keramisierung und das Gefüge wird nicht offenbart.The German patent application DE 10 2010 006 232 A1 discloses high-performance glass ceramics, which comprise three different microstructures, wherein the first external structure is predominantly glassy, in the second, adjoining microstructure has an average crystallite content and the third, internal microstructure is formed predominantly of a keatite mixed crystal. These high-performance glass-ceramics have high strength and are translucent to opaque. Particularly high strengths are achieved when Gahnit ZnAl 2 O 4 is present in the near-surface layers. This reveals the DE 10 2010 006 232 A1 Although glass ceramics with high strengths, but the described particularly high strength values are only achieved for glass ceramics, which include Gahnit. However, the presence of these crystalline phases leads to a very high scattering occurring in the glass-ceramics, which is exemplified in the US Pat DE 10 2010 006 232 A1 expressed as desirable white values of more than L * = 95. The also disclosed high heating rates are further detrimental to the formation of a transparent keatite glass-ceramic. The influence of B 2 O 3 on the ceramization and the structure is not disclosed.

Es sind also schon sowohl Glaskeramiken, die Keatit als Hauptkristallphase enthalten, als auch Glaskeramiken mit geringem Streuanteil und auch Glaskeramiken mit hoher Bruchfestigkeit bekannt.Thus, both glass-ceramics containing keatite as the main crystal phase and glass ceramics having a small amount of grit and also glass ceramics having high breaking strength have already been known.

Die Herstellung solcher Glaskeramiken erfordert aber in der Regel hohe Keramisierungstemperaturen und/oder lange Keramisierungszeiten, die zu hohen Energiekosten in der Produktion führen, oder einen hohen Lithiumgehalt und daraus resultierend hohe Rohmaterialkosten. Auch die alternativ angewandten Verfahren zur nachträglichen Festigkeitssteigerung wie thermisches oder chemisches Vorspannen führen zu einer Erhöhung der Prozesskosten.However, the production of such glass-ceramics generally requires high ceramification temperatures and / or long ceramization times, which lead to high energy costs in production, or a high lithium content and the resulting high raw material costs. The alternatively applied methods for subsequent increase in strength, such as thermal or chemical tempering, lead to an increase in the process costs.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine transparente, vorzugsweise mit Hilfe von Farboxiden eingefärbte Glaskeramik bereit zu stellen, die sich durch eine geringe Streuung und eine hohe Bruchfestigkeit auszeichnet und die kostengünstig in Hinblick auf Energie und Rohstoffeinsatz hergestellt werden kann. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Verfahren zur Herstellung dieser Glaskeramik sowie deren Verwendung.The object of the invention is therefore to provide a transparent, preferably colored with the aid of color oxides glass ceramic, which is characterized by a low scattering and a high breaking strength and can be produced inexpensively in terms of energy and raw material use. Further aspects of the invention relate to a process for producing this glass ceramic and to the use thereof.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gelten folgende Definitionen:In the context of the present invention, the following definitions apply:

Als Glaskeramik wird ein Material bezeichnet, welches in einem mindestens zweistufigen Prozess erhalten wird, wobei als erster Schritt das vollständige Aufschmelzen der das Material bildenden Komponenten erfolgt, sodass eine Glasschmelze und aus dieser durch die Erstarrung der Schmelze ein glasiger Körper erhalten wird. Dabei ist die Glasschmelze so zusammengesetzt, dass das erhaltene Glas kristallisierbar, d.h. einer gesteuerten Kristallisation zugänglich, ist. In einem zweiten Schritt wird der erhaltene glasige Körper in einer Temperaturbehandlung einer gesteuerten Kristallisation unterzogen, sodass eine Glaskeramik, umfassend eine glasige Phase sowie mindestens eine kristalline Phase, erhalten wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Glaskeramik auch als glaskeramisches Material bezeichnet.A glass ceramic is a material which is obtained in an at least two-stage process, wherein the first step is the complete melting of the material-forming components, so that a glass melt and from this by the solidification of the melt, a glassy body is obtained. In this case, the glass melt is composed so that the glass obtained is crystallizable, ie a controlled crystallization accessible. In a second step, the obtained vitreous body is subjected in a temperature treatment to a controlled crystallization, so that a glass ceramic, comprising a glassy phase and at least one crystalline phase. In the context of the present invention, a glass ceramic is also referred to as a glass-ceramic material.

Die im zweiten Schritt der Glaskeramikherstellung durchgeführte Temperaturbehandlung wird auch als Keramisierung bezeichnet und umfasst insbesondere eine Kristallisation. Dabei umfasst die Keramisierung neben der Kristallisation der gewünschten Hauptkristallphase auch die Schritte der Keimbildung, des Kristallwachstums und/oder der gezielten Umwandlung einer bereits vorhandenen Kristallphase in eine weitere kristalline Phase. Zusammengefasst kann dieser Prozess der Keimbildung, des Kristallwachstums und/oder der Kristallumwandlung auch als gesteuerte Kristallisation bezeichnet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe der Keramisierung und der gesteuerten Kristallisation daher auch synonym verwendet. Die Keramisierung erfolgt vorzugsweise als einstufiger Prozess, der aus den obengenannten Abschnitten besteht. Die einzelnen Abschnitte können dabei sowohl durch Haltezeiten bei entsprechend gewählten Temperaturen als auch durch eine Anpassung der Heizrampen/Kühlrampen dargestellt werden. Ein Glas, welches eine Zusammensetzung aufweist, die einer gesteuerten Kristallisation bzw. Keramisierung zugänglich ist, wird im Sinne dieser Erfindung als Grünglas oder kristallisierbares Glas bezeichnet.The temperature treatment carried out in the second step of the glass-ceramic production is also referred to as ceramization and in particular comprises a crystallization. In addition to the crystallization of the desired main crystal phase, the ceramization also includes the steps of nucleation, crystal growth and / or the targeted conversion of an already existing crystal phase into a further crystalline phase. In summary, this process of nucleation, crystal growth, and / or crystal transformation can also be referred to as controlled crystallization. In the context of the present invention, the terms of ceramization and controlled crystallization are therefore also used interchangeably. The ceramization is preferably carried out as a one-step process, which consists of the above sections. The individual sections can be represented both by holding times at appropriately selected temperatures and by an adjustment of the heating ramps / cooling ramps. A glass having a composition which is amenable to controlled crystallization or ceramization is referred to in the sense of this invention as green glass or crystallizable glass.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe der Hochquarz-Glaskeramik sowie der Hochquarz-Mischkristall-Glaskeramik synonym für Glaskeramiken mit einer Hauptkristallphase, deren kristalline Struktur, bestimmbar mittels Röntgenbeugung, Hochquarz-ähnlich ist, verwendet. Eine solche Hochquarz-ähnliche kristalline Struktur weisen insbesondere Hochquarz und Hochquarz-Mischkristalle sowie β-Eukryptit auf. Daher finden sich für diesen Typ von Glaskeramiken in der Literatur als Kristallphasenbezeichnung auch die Synonyme „β-Quarz“ oder „β-Eukryptit“.In the context of the present invention, the terms high-quartz glass-ceramic and high-quartz mixed crystal glass-ceramic are used synonymously for glass ceramics having a main crystal phase whose crystalline structure, which can be determined by X-ray diffraction, is high quartz-like. Such a high quartz-like crystalline structure has, in particular, high-quartz and high-quartz mixed crystals as well as β-eukryptite. Therefore, the synonyms "β-quartz" or "β-eukryptite" can be found in the literature as crystal phase designation for this type of glass-ceramics.

Weiterhin werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Begriffe der Keatit-Glaskeramik sowie der Keatit-Mischkristall-Glaskeramik synonym für Glaskeramiken verwendet, welche als Hauptkristallphase eine kristalline Verbindung umfassen, welche eine Keatit-artige kristalline Struktur, bestimmbar mittels Röntgenbeugung, aufweist. Eine solche Keatit-ähnliche kristalline Struktur weisen insbesondere Keatit und Keatit-Mischkristalle sowie β-Spodumen auf. Daher findet sich für diesen Typ von Glaskeramiken in der Literatur als Kristallphasenbezeichnung auch das Synonym „β-Spodumen“.Furthermore, in the context of the present invention, the terms keatite glass ceramic and keatite mixed crystal glass ceramic are used synonymously for glass ceramics which comprise as the main crystal phase a crystalline compound which has a keatite-like crystalline structure, determinable by X-ray diffraction. Such a keatite-like crystalline structure has in particular keatite and keatite mixed crystals and β-spodumene. Therefore, the synonym "β-spodumene" can also be found in the literature as crystal phase designation for this type of glass-ceramics.

Im Sinne der Erfindung liegt eine Hauptkristallphase dann vor, wenn ihr Anteil mehr als 50 Vol.-% der Summe der Kristallphasenanteile übersteigt.For the purposes of the invention, a main crystal phase is present if its proportion exceeds more than 50% by volume of the sum of the crystal phase fractions.

Ein Kristallit bezeichnet einen Kristall oder einen Mischkristall, also einen Festkörper mit einer dreidimensional-geordneten Struktur, welcher geringe Dimensionen aufweist, d.h. einen maximalen Durchmesser von 1 µm. Üblicherweise liegen in glaskeramischen Materialien kristalline Phasen also solche Kristallite vor, wobei die maximalen Durchmesser häufig noch deutlich geringer sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden daher die Begriffe „Kristall“, „Mischkristall“ und „Kristallit“ weitgehend synonym verwendet.A crystallite refers to a crystal or solid solution, ie a solid having a three-dimensionally ordered structure which has small dimensions, i. a maximum diameter of 1 μm. Usually, glass-ceramic materials have crystalline phases, ie, such crystallites, the maximum diameters often being significantly lower. In the context of the present invention, therefore, the terms "crystal", "mixed crystal" and "crystallite" are used largely synonymously.

Als gefärbte Glaskeramik wird eine Glaskeramik bezeichnet, die durch die Zugabe von einem oder mehreren Farboxiden oder anderen färbenden Komponenten (wie kolloid-bildenden Metallen) im sichtbaren Wellenlängenbereich Absorptionen aufweist, so dass sich für den Betrachter ein homogener Farbeindruck ergibt. Die Einfärbung kann insbesondere so dunkel sein, dass nicht leuchtende Objekte durch die Glaskeramik hindurch nicht sichtbar oder unauffällig erscheinen, leuchtende Objekte wie LEDs oder Displayelemente hingegen sichtbar sind.A colored glass ceramic is a glass ceramic which has absorptions by the addition of one or more color oxides or other coloring components (such as colloid-forming metals) in the visible wavelength range, resulting in a homogeneous color impression for the viewer. In particular, the coloring may be so dark that non-luminous objects do not appear visible or unobtrusive through the glass ceramic, whereas luminous objects such as LEDs or display elements are visible.

Als eine Dekorschicht, auch Dekoration oder Dekor, wird eine Schicht bezeichnet, welche auf das glaskeramische Material aufgetragen wird und neben technischen Funktionen, beispielsweise der Markierung von Heißbereichen oder der Abdeckung von unter einem glaskeramischen Material befindlichen technischen Bauteilen, auch eine dekorative Funktion wahrnimmt, beispielsweise durch das Hervorrufen bestimmter Farbeindrücke oder sonstiger visueller Effekte, beispielsweise einem Metallic-Effekt. Solche Dekorschichten können aus organisch, halborganisch (umfassend beispielsweise Sol-Gel-Farben, insbesondere pigmentierte Sol-Gel-Farben) oder anorganisch (umfassend beispielsweise glasflussbasierte Farben) basiert sein. Dekorschichten, welche zumindest in einem solchen Teilbereich des glaskeramischen Materials aufgetragen sind, die im Gebrauch hohen thermischen Spannungen ausgesetzt sind, sind bevorzugt halborganisch oder anorganisch ausgebildet.As a decorative layer, also decoration or decor, a layer is referred to, which is applied to the glass-ceramic material and in addition to technical functions, such as the marking of hot areas or the cover of under a glass ceramic material technical components, also performs a decorative function, for example by causing certain color impressions or other visual effects, such as a metallic effect. Such decorative layers may be based on organic, semi-organic (comprising, for example, sol-gel inks, in particular pigmented sol-gel inks) or inorganically (including, for example, glass-flux-based inks). Decorative layers, which are applied at least in such a portion of the glass-ceramic material, which are exposed to high thermal stresses in use, are preferably formed semi-organic or inorganic.

Die Streuung eines Materials wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit einem Lamda950 UV/Vis-Spektrometer der Firma Perkin Elmer mit einer 150 mm Ulbricht-Kugel bestimmt. Eine Trennung von Absorption, Streuung und Reflektion wird erreicht, indem die Probe innerhalb der Ulbricht-Kugel positioniert wird und mehrere Messungen pro Probe durchgeführt werden, bei denen jeweils andere Anteile der Strahlung aus der Kugel ausgekoppelt und damit der Messung entzogen werden. Dieses Vorgehen erlaubt eine genaue Messung des Streuanteils in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Als besonders wichtig für die Verwendung als Kochfläche hat sich der Streuanteil bei 470 nm erwiesen, welcher der Wellenlänge von blauen LEDs entspricht. Der Streuung bei dieser Wellenlänge kommt eine besondere Bedeutung zu, da nur unter Verwendung von blauen LEDs „weiße“ Anzeigen mit Hilfe von LEDs realisierbar sind. Eine starke Streuung bei dieser Wellenlänge führt daher zu dem Eindruck von „Unschärfe“ oder „Verschwommenheit“ bei den LED-Anzeigen, die den optischen Eindruck negativ beeinflusst.The scattering of a material is determined in the context of the present invention with a Lamda950 UV / Vis spectrometer from Perkin Elmer with a 150 mm Ulbricht sphere. Separation of absorption, scattering and reflection is achieved by positioning the sample within the Ulbricht sphere and several measurements are carried out per sample, in which different portions of the radiation are coupled out of the sphere and thus removed from the measurement. This procedure allows an accurate measurement of the scattered fraction as a function of the wavelength. Particularly important for use as a cooking surface, the Streu share at 470 nm has been found, which corresponds to the wavelength of blue LEDs. The scattering at this wavelength is of particular importance, since only blue LEDs can be used to realize "white" displays with the aid of LEDs. Therefore, a large spread at this wavelength gives the impression of "blur" or "blurriness" in the LED displays, which negatively affects the visual appearance.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe des Streulichtanteils und des Haze synonym verwendet.In the context of the present invention, the terms of the scattered light component and the haze are used interchangeably.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Glaskeramikartikel gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 11 sowie eine Verwendung gemäß Anspruch 12. Bevorzugte Ausführungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.The object of the invention is achieved by a glass-ceramic article according to claim 1, a method according to claim 11 and a use according to claim 12. Preferred embodiments can be found in the dependent claims.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass in diesen mit mindestens 0,1 - < 4 Gew.-%, bevorzugt 0,3 - 2 Gew.-%, B2O3-haltigen Glaskeramiken sich bei der Keramisierung eine intrinsisch festigkeitssteigernde Oberflächenschicht („oberfächennahe Schicht“), die eine Dicke von mindestens 10 µm, bevorzugt mindestens 20 µm aufweist, ausbildet. Diese oberflächennahe Schicht besteht aus einer Schicht, in der sich Hochquarz-Mischkristalle befinden, deren im Vergleich zum Keatit-Mischkristall-reichen Kern der Glaskeramik geringere thermische Ausdehnung eine Festigkeitssteigerung gegenüber keatithaltigen Glaskeramiken ohne eine solche Oberflächenschicht bedeutet. Diese Festigkeitssteigerung wird durch den Aufbau eines Spannungsprofils bewirkt, das sich durch die Differenz der thermischen Ausdehnung in Oberfläche und Kern der Glaskeramik bei der Herstellung ausbildet, analog zur thermischen oder chemischen Vorspannung von Gläsern oder Glaskeramiken, allerdings ohne, dass ein weiterer Prozessschritt notwendig ist.It has surprisingly been found that in these with at least 0.1 - <4 wt .-%, preferably 0.3 - 2 wt .-%, B 2 O 3 -containing glass-ceramics, an intrinsically strength-enhancing surface layer ("oberfächennahe Layer "), which has a thickness of at least 10 .mu.m, preferably at least 20 microns, forms. This near-surface layer consists of a layer in which are high-quartz mixed crystals whose lower thermal expansion in comparison to the keatite mixed-crystal-rich core of the glass-ceramic increases the strength over keto-containing glass-ceramics without such a surface layer. This increase in strength is caused by the construction of a stress profile, which is formed by the difference in thermal expansion in the surface and core of the glass ceramic during manufacture, analogous to the thermal or chemical bias of glasses or glass ceramics, but without that a further process step is necessary.

Hierdurch ergibt sich in der erfindungsgemäßen Glaskeramik eine besonders geringe Rissbildungsneigung, ausgedrückt in „CIL“-Werten von > 0,9 N.This results in the glass ceramic according to the invention a particularly low tendency to crack, expressed in "CIL" values of> 0.9 N.

Neben Hochquarz-Mischkristallen kann die oberflächennahe Schicht auch bereits Keatit-Mischkristalle enthalten. Im Gegensatz zu dem Kern der Glaskeramik ist deren Anteil aber kleiner als 50 % des gesamten Kristallphasenanteils. Zusätzlich kann sich auf der oberflächennäheren Seite eine glasige Oberflächenzone mit einer Dicke zwischen 50 und 1000 nm, bevorzugt zwischen 300 und 800 nm ausbilden, die auf Grund ihrer geringeren Dicke alleine nicht zu einer Festigkeitssteigerung führen würde. Bei Dickenangaben für die oberflächennahe Schicht wird die Summe aus ihrer Dicke und der ggf. vorhandenen glasigen Oberflächenzone angegeben.In addition to high-quartz mixed crystals, the near-surface layer may already contain keatite mixed crystals. In contrast to the core of the glass ceramic but their proportion is less than 50% of the total crystal phase content. In addition, on the nearer side, a glassy surface zone with a thickness of between 50 and 1000 nm, preferably between 300 and 800 nm, which due to its smaller thickness alone would not lead to an increase in strength, can form. For thickness specifications for the near-surface layer, the sum of its thickness and the optionally existing glassy surface zone is given.

Zur Bestimmung der sogenannten „Crack initiation load“ (CIL) wird eine in einer vorzugsweise Stickstoff-gespülten Aufnahme fixierte Probe des zu prüfenden Materials, hier eines glaskeramischen Materials, mittels eines Materialprüfgerätes (Mikro-Kombi-Tester von CSM) mit einem Vickers-Eindringkörper V-I-O3 punktuell belastet. Die Vorgabelast wird innerhalb von 30 Sekunden linear auf einen ausgewählten Maximalwert erhöht und ohne Haltezeit wieder in derselben Zeit reduziert. Aufgrund der Belastung können, von den Ecken des pyramidalen Eindrucks des Vickersindenters ausgehend, 0 bis 4 Risse in der Glaskeramik entstehen. Der ausgewählte Maximalwert der Last wird stufenweise erhöht, bis bei jedem Eindruck 4 Risse auftreten. Bei jeder Kraft werden 5 bis 20, vorzugsweise wenigstens 10 Messungen durchgeführt, um die Variation der Rissbildung, die auch abhängig von der vorhandenen Oberfläche (Vorschäden) ist, erkennen zu können. Aus der Anzahl der Risse bei gleicher Kraft wird der Mittelwert gebildet.To determine the so-called "crack initiation load" (CIL), a specimen of the material to be tested, in this case a glass-ceramic material, fixed in a preferably nitrogen-purged receptacle is prepared by means of a material tester (micro combination tester from CSM) with a Vickers indenter VI-O3 punctually loaded. The default load is increased linearly to a selected maximum value within 30 seconds and reduced again in the same time without holding time. Due to the load, 0 to 4 cracks in the glass-ceramic can arise starting from the corners of the pyramidal impression of the Vickersindenter. The selected maximum value of the load is gradually increased until every impression 4 Cracks occur. For each force 5 to 20, preferably at least 10 measurements are carried out in order to be able to recognize the variation of the cracking, which is also dependent on the existing surface (previous damage). The mean value is calculated from the number of cracks with the same force.

Die Probe verbleibt vorzugsweise während der Messung bis zur Auszählung der Risse in der Aufnahme. Die Untersuchung wird vorzugsweise unter Stickstoffatmosphäre durchgeführt, um ein unterkritisches Risswachstum durch Feuchtigkeit der Umgebungsluft zu vermeiden.The sample preferably remains during the measurement until the tears are counted in the receptacle. The assay is preferably conducted under a nitrogen atmosphere to avoid subcritical crack growth by ambient air moisture.

Ermittelt wird so in mehreren Versuchen jeweils die Anzahl der von den Ecken des Eindrucks des Vicker-Indenters ausgehenden Risse in Abhängigkeit von der aufgebrachten Last. Die ermittelten Rissanzahlen werden in Relation zur Eindrückkraft in einem Diagramm aufgetragen und ein Fit einer Boltzmann-Funktion auf die Last/Riss-Kurve durchgeführt. Schließlich wird der CIL-Wert der Last, bei der durchschnittlich 2 Risse auftreten, aus dieser Kurve abgelesen und als Kenngröße für die Stoßfestigkeit ausgegeben. Bevorzugt beträgt die so ermittelte Last für die glaskeramischen Materialien der vorliegenden Erfindung wenigstens 0,9 N.The number of cracks from the corners of the indentation of the Vicker indenter is determined in several experiments depending on the applied load. The determined number of cracks are plotted in relation to the indentation force in a diagram and a fit of a Boltzmann function on the load / crack curve is performed. Finally, the CIL value of the load at which an average of 2 cracks occur is read from this curve and output as the impact resistance parameter. Preferably, the load thus determined is at least 0.9N for the glass-ceramic materials of the present invention.

Eine Beschreibung dieses Verfahrens findet sich auch in US 8,765,262 B2 . A description of this method can also be found in US 8,765,262 B2 ,

Neben der hohen CIL, also der geringen Rissbildungsneigung, weisen die erfindungsgemäßen Glaskeramiken auch eine hohe Stoßfestigkeit auf, wie sie beispielsweise für die Verwendung als Kochfläche notwendig ist. Ein anerkanntes Prüfverfahren zur Ermittlung der Stoßfestigkeit ist der sogenannte Kugelfalltest, wie er prinzipiell z.B. in DE 10 2004 024 583 A1 beschrieben wird. Die Stoßfestigkeit wird hier aktuell an quadratischen Teilausschnitten der Größe 50 mm x 50 mm x 3 mm einer zu prüfenden Glaskeramikscheibe gemessen. Hierbei wird die Messprobe in einen Prüfrahmen eingelegt und eine 200 g schwere Stahlkugel mit einem Durchmesser von 36 mm auf die Mitte der Probe fallen gelassen. Die Durchführung der Messung der Stoßfestigkeit geschieht in Anlehnung an die DIN 52306. Die Fallhöhe wird stufenweise gesteigert, bis der Bruch eintritt. Aufgrund des statistischen Charakters der Stoßfestigkeit wird diese Prüfung an einer Serie von mindestens 10 Proben ausgeführt. Als Festigkeitskennwerte werden der Mittelwert, die Standardabweichung und/oder das 5%-Fraktil der Messwertverteilung bestimmt. Letzterer Wert gibt an, bei welcher Fallhöhe 5% der getesteten Proben zu Bruch gingen.In addition to the high CIL, ie the low tendency to crack, the glass ceramics according to the invention also have a high impact resistance, as is necessary, for example, for use as a cooking surface. A recognized test method for determining the impact resistance is the so-called ball drop test, as in principle, for example in DE 10 2004 024 583 A1 is described. Shock resistance is currently measured here on square sections of the size 50 mm × 50 mm × 3 mm of a glass-ceramic pane to be tested. The test sample is placed in a test frame and a 200 g steel ball with a diameter of 36 mm is dropped onto the center of the sample. The measurement of the impact resistance is carried out in accordance with DIN 52306. The drop height is increased stepwise until the fracture occurs. Due to the statistical nature of the impact resistance, this test is performed on a series of at least 10 samples. The strength values are the mean value, the standard deviation and / or the 5% fractile of the measured value distribution. The latter value indicates at which fall height 5% of the tested samples were broken.

Es ist bekannt, dass die Stoßfestigkeit einer Platte aus Glas oder Glaskeramik unter anderem bestimmt wird von mehr oder weniger zufälligen Oberflächenbeschädigungen. Diese wegen ihrer Zufallsbedingtheit schwer zu kontrollierenden Festigkeitseinflüsse von Oberflächenbeschädigungen führen üblicherweise zu einer hohen Standardabweichung der Messwertverteilung und können somit eine vergleichende Bewertung der Stoßfestigkeit unterschiedlicher Prüflose gravierend verfälschen. Ein möglicher Ausweg ist die Vergrößerung des statistischen Umfangs der Prüfung, was unter Umständen einen erheblichen Aufwand darstellen kann. Eine andere Möglichkeit, die sich in Fachkreisen etabliert hat, besteht darin, die Oberfläche der Platte aus Glas oder Glaskeramik einer für alle Prüflose gleichartigen Oberflächenvorbehandlung in Form einer definierten Vorverletzung zu unterziehen. Bei den hier durchgeführten Untersuchungen besteht diese Vorverletzung in einem einzelnen Kratzer, der mittig auf der Unterseite der Messprobe gegenüber dem oberseitigen Kontaktpunkt des Kugelschlags aufgebracht wird. Der Kratzer wird mit einer Diamantspitze, in diesem Fall einem Knoop-Indenter, erzeugt, indem diese Diamantspitze parallel zu ihrer längeren Achse mit einer konstanten Anpresskraft von 0,12 N und einer konstanten Geschwindigkeit von 20 mm/min über eine Länge von mindestens 10 mm geradlinig über die Oberfläche der Messprobe geführt wird.It is known that the impact resistance of a glass or glass ceramic plate is determined inter alia by more or less accidental surface damage. These because of their Zufallsbedingtheit difficult to control strength effects of surface damage usually lead to a high standard deviation of the measured value distribution and thus can seriously distort a comparative assessment of the impact resistance of different inspection lots. A possible way out is to increase the statistical scope of the audit, which may be a significant expense. Another possibility, which has established itself in the art, is to subject the surface of the plate made of glass or glass ceramic to a surface pretreatment of the same kind for all inspection lots in the form of a defined pre-injury. In the tests carried out here, this pre-injury consists of a single scratch, which is applied centrally on the underside of the test sample opposite the top contact point of the ball impact. The scratch is created with a diamond tip, in this case a Knoop indenter, by making this diamond point parallel to its longer axis with a constant contact force of 0.12 N and a constant speed of 20 mm / min over a length of at least 10 mm is guided in a straight line over the surface of the test sample.

Die Stoßfestigkeit der solcherart kontaktverletzten LAS-Glaskeramik lässt sich in der eingangs beschriebenen Weise mit Hilfe der Kugelfallprüfung ermitteln. Die Standardabweichung von typischerweise unter 10% relativ ist nur noch gering, so dass die Messung einer zuverlässigen statistischen Bewertung bei zugleich vertretbarem Umfang der Prüflose zugänglich ist. Im Kugelfalltest zeigt sich, dass die erfindungsgemäßen Glaskeramiken Bruchfallhöhen von mehr als 20 cm, vorzugsweise mehr als 25 cm und besonders bevorzugt mehr als 30 cm (5%-Fraktil der Weibull-Verteilung) aufweisen.The impact resistance of the LAS glass-ceramic which has undergone such contact-type contact can be determined in the manner described at the beginning by means of the ball-drop test. The standard deviation of typically less than 10% relative is only small, so that the measurement of a reliable statistical evaluation with an acceptable level of inspection lots is accessible. The ball drop test shows that the glass ceramics according to the invention have drop heights of more than 20 cm, preferably more than 25 cm and particularly preferably more than 30 cm (5% fractile of the Weibull distribution).

Die Ausbildung einer Hochquarz-haltigen Oberflächenschicht scheint hier die Stoßfestigkeit in besonderer Weise zu erhöhen.The formation of a high-quartz surface layer here seems to increase the impact resistance in a special way.

Die hohe Stoßfestigkeit der erfindungsgemäßen Glaskeramiken ermöglicht die Herstellung von Kochflächensubstraten, die im Vergleich zu herkömmlichen Kochflächen eine geringere Dicke aufweisen, ohne dass die Gebrauchstauglichkeit durch eine höhere Stoßempfindlichkeit abnimmt. Dies ermöglicht die Herstellung von Kochflächen mit einer Dicke von weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 4 mm, besonders bevorzugt 3,0 mm und damit eine Materialersparnis von bis zu 20 %.The high impact resistance of the glass ceramics according to the invention makes it possible to produce cooking surface substrates which have a smaller thickness compared to conventional cooking surfaces, without the serviceability decreasing due to a higher impact sensitivity. This allows the production of cooking surfaces with a thickness of less than 5 mm, preferably less than 4 mm, more preferably 3.0 mm and thus a material savings of up to 20%.

Die Thermoschockbeständigkeit und der Widerstand gegen Temperaturunterschiede hängen in erster Linie vom CTE des Materials, von der Betriebstemperatur und von der Festigkeit der Oberfläche ab. In dem Maße, in dem der CTE des Glaskeramikmaterials steigt (z.B. durch Reduktion des Li2O-Gehalts), muss dies durch höhere Oberflächenfestigkeit kompensiert werden.The thermal shock resistance and the resistance to temperature differences depend primarily on the CTE of the material, the operating temperature and the strength of the surface. As the CTE of the glass-ceramic material increases (eg, by reducing the Li 2 O content), this must be compensated for by higher surface strength.

Mit der vorliegenden Erfindung gelingt eine Kombination von möglichst niedrigem CTE und einer aufgrund des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus maximierten Oberflächenfestigkeit. Die thermische Ausdehnung, angegeben durch den thermischen Ausdehnungskoeffizienten α, auch als CTE bezeichnet, im Bereich von 20°C bis 700°C, der erfindungsgemäßen Glaskeramik ist vorzugsweise kleiner als 1,6 ppm/K, besonders bevorzugt kleiner als 1,5 ppm/K.With the present invention, a combination of the lowest possible CTE and a surface strength maximized on account of the layer structure according to the invention succeeds. The thermal expansion, indicated by the thermal expansion coefficient α, also referred to as CTE, in the range from 20 ° C. to 700 ° C., the glass ceramic according to the invention is preferably less than 1.6 ppm / K, particularly preferably less than 1.5 ppm / K.

Offensichtlich fördert bei der erfindungsgemäßen Glaskeramik die Zugabe von B2O3 die Keatit-Bildung in der Glaskeramik. Dies kann vorteilhaft dazu genutzt werden:

  • • die Keramisierungstemperatur unter Beibehaltung der Keramisierungsdauer zu verringern oder die Keramisierungsdauer unter Beibehaltung der Keramisierungstemperatur zu verkürzen
und/oder
  • • den Gehalt an Li2O in der Glaskeramik zu verringern
Obviously, in the glass-ceramic according to the invention, the addition of B 2 O 3 promotes keatite formation in the glass-ceramic. This can be used to advantage:
  • • to reduce the ceramization temperature while maintaining the ceramization time or to shorten the ceramization time while maintaining the ceramization temperature
and or
  • • to reduce the content of Li 2 O in the glass ceramic

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Summe des Li2O-Gehalts und des B2O3-Gehalts > 2,8 Gewichtsprozent, bevorzugt > 3,5 Gewichtsprozent beträgt, d.h. ein geringer Li2O-Gehalt von nur 2,5 Gew.-% kann durch die Zugabe von mind. 0,3 Gew.-% B2O3, bevorzugt wenigstens 1 Gew.-% B2O3, zur Herstellung einer transparenten Glaskeramik mit geringem Streulichtanteil verwendet werden, ohne dass sich die Keramisierungszeiten so stark verlängern, dass eine wirtschaftliche Herstellung nicht mehr möglich ist.It has proved to be advantageous if the sum of the Li 2 O content and the B 2 O 3 content is> 2.8% by weight, preferably> 3.5% by weight, ie a low Li 2 O content of only 2.5 Wt .-% can be used by the addition of at least 0.3 wt .-% B 2 O 3 , preferably at least 1 wt .-% B 2 O 3 , for the production of a transparent glass ceramic with low scattered light, without the Extend ceramization times so much that economical production is no longer possible.

Bevorzugt beträgt die Gesamtdauer der Temperaturbehandlung unter Verwendung der niedrigsten Maximaltemperatur, gebildet aus der Summe aller Temperaturschritte, sowie möglicher Aufheizzeiten weniger als fünf Stunden. Preferably, the total duration of the temperature treatment using the lowest maximum temperature, formed from the sum of all temperature steps, and possible heating times less than five hours.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Glaskeramik folgende Komponenten (in Gewichtsprozent auf Oxidbasis):

  • Al2O3 18 - 23
  • Li2O 2,5 - 4,2 , bevorzugt 3,0 - < 4,0, besonders bevorzugt 3,3 - 3,9
  • SiO2 60 - 69
  • B2O3 0,1- < 4, bevorzugt 0,3 - 2
  • Fe2O3 0,012 - 0,3
  • ZnO 0 - 2
  • Na2O + K2O 0,2 - 1,5
  • MgO 0 - 2,0, bevorzugt 0 - 1,5
  • CaO + SrO + BaO 0 - 4
  • TiO2 2,3 - 4
  • ZrO2 0,5 - 2
  • P2O5 0 - 3
  • SnO2 0 - < 0,6
  • Sb2O3 0 - 1,5
  • As2O3 0 - 1,5
  • TiO2 + ZrO2 + SnO23,8 - 6
  • V2O5 0 - 0,06 , bevorzugt 0,01 - 0,06
und gegebenenfalls weitere Farboxide oder färbende Komponenten, in Summe bis maximal 1,0 Gew.-%.According to a preferred embodiment of the invention, the glass ceramic contains the following components (in percent by weight based on oxide):
  • Al 2 O 3 18-23
  • Li 2 O 2.5 - 4.2, preferably 3.0 - <4.0, more preferably 3.3 - 3.9
  • SiO 2 60-69
  • B 2 O 3 0.1- <4, preferably 0.3 - 2
  • Fe 2 O 3 0.012 - 0.3
  • ZnO 0-2
  • Na 2 O + K 2 O 0.2 - 1.5
  • MgO 0-2.0, preferably 0-1.5
  • CaO + SrO + BaO 0 - 4
  • TiO 2 2,3-4
  • ZrO 2 0.5 - 2
  • P 2 O 5 0-3
  • SnO 2 0 - <0.6
  • Sb 2 O 3 0-1.5
  • As 2 O 3 0-1.5
  • TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 3,8 - 6
  • V 2 O 5 0-0.06, preferably 0.01-0.06
and optionally further color oxides or coloring components, in total up to a maximum of 1.0 wt .-%.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Glaskeramik im Wesentlichen aus den genannten Komponenten in den genannten Zusammensetzungsbereichen. Dabei bedeutet „im Wesentlichen bestehend aus“, dass die aufgeführten Komponenten wenigstens 96 % der Gesamtzusammensetzung betragen.In a further preferred embodiment, the glass ceramic essentially consists of the named components in the stated composition ranges. Here, "consisting essentially of" means that the listed components amount to at least 96% of the total composition.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Glaskeramik aus den genannten Komponenten in den genannten Zusammensetzungsbereichen. Die Komponenten Li2O, Al2O3 und SiO2 bilden die grundlegenden Bestandteile der Kristallphase.In a further preferred embodiment, the glass ceramic consists of the named components in the stated composition ranges. The components Li 2 O, Al 2 O 3 and SiO 2 form the basic components of the crystal phase.

SiO2 liegt vorzugsweise zu wenigstens 60 Gew.-% vor. SiO2 liegt vorzugsweise zu höchstens 69 Gew.-% vor. Höhere SiO2-Anteile beeinträchtigen die Schmelzbarkeit, d.h. führen zu höheren Schmelztemperaturen und damit zu höheren Energiekosten in der Schmelze. Bei geringeren SiO2-Gehalten wird die Keatit-Bildung gehemmt.SiO 2 is preferably present at least 60% by weight. SiO 2 is preferably present at most 69% by weight. Higher SiO 2 contents impair the meltability, ie lead to higher melting temperatures and thus to higher energy costs in the melt. At lower SiO 2 contents, the keatite formation is inhibited.

Al2O3 liegt vorzugsweise zu wenigstens 18 Gew.-% vor. Al2O3 liegt vorzugsweise zu höchstens 23 Gew.-% vor. Ein höherer Gehalt an Al2O3 kann eine unerwünschte Kristallisation von Nebenphasen wie Mullit zur Folge haben, während ein zu geringer Gehalt an Al2O3 die Kristallisation der erwünschten Kristallphasen Hochquarz und Keatit hemmt. Al 2 O 3 is preferably present at least 18% by weight. Al 2 O 3 is preferably present at most 23% by weight. A higher content of Al 2 O 3 may result in unwanted crystallization of secondary phases such as mullite, while too low a content of Al 2 O 3 inhibits the crystallization of the desired crystal phases high quartz and keatite.

Li2O liegt vorzugsweise zu wenigstens 2,5 Gew.-%, bevorzugt zu wenigsten 3,0 %, besonders bevorzugt zu wenigstens 3,3 Gew.-%, vor. Li2O liegt vorzugsweise zu höchstens 4,2 Gew.-% vor, bevorzugt ist der Li2O-Gehalt kleiner als 4,0 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 3,9 Gew.-%.
Geringere Li2O-Anteile führen zu einer Erhöhung der Streuung in der Glaskeramik, zu hohe Li2O-Gehalte sind aus Kostengründen unerwünscht, da es sich bei Li2O um einen relativ teuren Rohstoff handelt.
Li 2 O is preferably present at least 2.5 wt%, preferably at least 3.0%, more preferably at least 3.3 wt%. Li 2 O is preferably present at most 4.2 wt .-%, preferably, the Li 2 O content is less than 4.0 wt .-%, more preferably at most 3.9 wt .-%.
Lower Li 2 O contents lead to an increase in the scattering in the glass ceramic, too high Li 2 O contents are undesirable for reasons of cost, since Li 2 O is a relatively expensive raw material.

Die Größe der Kristalle bzw. Kristallite und damit letztlich die resultierende Streuung des Materials wird wesentlich durch die Keimbildung bedingt. Das Material muss über einen ausreichend langen Zeitraum im Bereich der Keimbildungstemperatur behandelt werden, sodass eine hohe Keimdichte erreicht wird. Da die Keramisierungsdauer im Hinblick auf eine wirtschaftliche Herstellung der Glaskeramik möglichst kurz gehalten werden sollte, muss hierfür eine ausreichende Menge an Keimbildnern in der Zusammensetzung vorhanden sein. Daraus ergibt sich die Bedingung, dass die Summe der Keimbildner TiO2 + ZrO2 + SnO2 vorzugsweise zwischen 3,8 und 6 Gewichtsprozent beträgt. Dies erlaubt die Realisierung von Keramisierungsdauern von weniger als 5 Stunden Gesamtdauer unter Verwendung der niedrigsten Maximaltemperatur.The size of the crystals or crystallites and thus ultimately the resulting scattering of the material is essentially due to the nucleation. The material must be treated for a sufficiently long period in the range of nucleation temperature, so that a high germ density is achieved. Since the duration of ceramization should be kept as short as possible with regard to economical production of the glass ceramic, a sufficient amount of nucleating agents must be present in the composition for this purpose. This results in the condition that the sum of the nucleating agents TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 is preferably between 3.8 and 6 percent by weight. This allows the realization of ceramization times of less than 5 hours total duration using the lowest maximum temperature.

Neben der Gesamtmenge an Keimbildnern ist auch die Menge der einzelnen Keimbildner begrenzt. Im Fall von TiO2 kann eine zu große Menge zur Bildung von Fremdphasen, insbesondere Magnesiumtitanat führen, das einen negativen Einfluss auf die thermischen Ausdehnung und damit die Thermoschockbeständigkeit der Glaskeramik hat. Der TiO2-Gehalt beträgt vorzugsweise 2,3 - 4 Gew.-%.In addition to the total amount of nucleating agents, the amount of individual nucleating agents is also limited. In the case of TiO 2 , too great an amount can lead to the formation of foreign phases, in particular magnesium titanate, which has a negative influence on the thermal expansion and thus the thermal shock resistance of the glass ceramic. The TiO 2 content is preferably 2.3-4 wt .-%.

Für ZrO2 und SnO2 ergeben sich die bevorzugten Obergrenzen von 2 Gew.-% für ZrO2 und von < 0,6 Gew.-% für SnO2 aus der bei größeren Gehalten stark zunehmenden Entglasungsneigung, welche die Formgebung erschwert. SnO2 ist optional vorhanden. ZrO2 ist vorzugsweise mit wenigstens 0,5 Gew.-% vorhanden.For ZrO 2 and SnO 2 , the preferred upper limits of 2% by weight for ZrO 2 and <0.6% by weight for SnO 2 result from the devitrification tendency, which increases sharply at relatively high levels, which makes shaping more difficult. SnO 2 is optional. ZrO 2 is preferably present at least 0.5% by weight.

Die Alkalioxide Na2O und K2O werden zur Anpassung von Viskosität und zur Verbesserung des Einschmelzverhaltens eingesetzt, ihre Summe ist jedoch vorzugsweise auf 0,2 - 1,5 Gew.-% zu begrenzen, um die Bildung unerwünschter Nebenphasen zu vermeiden oder wenigstens zu beschränken.The alkali oxides Na 2 O and K 2 O are used to adjust the viscosity and to improve the melting behavior, but their sum is preferably limited to 0.2-1.5% by weight in order to avoid the formation of undesired secondary phases or at least to restrict.

MgO fördert zwar die Bildung von Keatit-Mischkristallen, d.h. führt zu einer Verminderung der maximalen Keramisierungstemperatur, führt jedoch gleichzeitig auch zur Bildung unerwünschter Nebenphasen, insbesondere zu kristallinen Phasen komplexer Mischmetalloxide, beispielsweise von Spinell oder Magnesiumtitanat. Dies wirkt sich zum einen negativ auf die Streuung des glaskeramischen Materials aus und führt zum anderen auch zu einer Erhöhung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten. MgO ist optional vorhanden. Sein Höchstgehalt ist vorzugsweise auf 2,0 Gew.-%, bevorzugt auf 1,5 Gew.-% beschränkt.Although MgO promotes the formation of keatite mixed crystals, i. leads to a reduction in the maximum ceramification temperature, but at the same time also leads to the formation of undesired secondary phases, in particular to crystalline phases of complex mixed metal oxides, for example of spinel or magnesium titanate. On the one hand, this has a negative effect on the scattering of the glass-ceramic material and, on the other hand, also leads to an increase in the thermal expansion coefficient. MgO is optional. Its maximum level is preferably limited to 2.0% by weight, preferably 1.5% by weight.

Weitere Erdalkalioxide können zur Anpassung der Viskosität und ggf. zur Verringerung des Streulichtanteils beitragen. Daher können insbesondere CaO und/oder SrO und/oder BaO ebenfalls vorhanden sein. Der Gesamthöchstgehalt an CaO und SrO und BaO ist vorzugsweise auf 4 Gew.-% beschränkt.Further alkaline earth oxides can contribute to the adjustment of the viscosity and possibly to the reduction of the scattered light component. Therefore, in particular CaO and / or SrO and / or BaO may also be present. The total maximum content of CaO and SrO and BaO is preferably limited to 4% by weight.

Wie bereits oben erläutert, erlaubt B2O3 eine Absenkung der Keramisierungstemperaturen, insbesondere der maximalen Keramisierungstemperatur und/oder eine Verkürzung der Keramisierungszeit. Alternativ ermöglicht es eine Verringerung des Lithiumgehalts der Glaskeramik, was eine Senkung der Rohstoffkosten ermöglicht.
Weiterhin wurde eine vorteilhafte Wirkung von Bor auf die Dicke der festigkeitsfördernden Oberflächenschicht beobachtet.
As already explained above, B 2 O 3 allows a lowering of the ceramization temperatures, in particular the maximum ceramization temperature and / or a shortening of the ceramization time. Alternatively, it allows a reduction in the lithium content of the glass-ceramic, which allows a reduction in raw material costs.
Furthermore, an advantageous effect of boron on the thickness of the strength-promoting surface layer was observed.

Auch Fluor weist einen ähnlichen Effekt auf die Keramisierungstemperaturen und -dauern auf. Auf Grund von Umwelt- und Arbeitsschutz-Aspekten wird jedoch bevorzugt auf den Einsatz von Fluor verzichtet.Fluorine also has a similar effect on the ceramization temperatures and times. Due to environmental and occupational safety aspects, however, preference is given to the use of fluorine.

P2O5 kann zur Verbesserung der Glasbildung eingesetzt werden, führt jedoch in Mengen von mehr als 3 Gew.-% zu einer Beeinträchtigung der Transmission durch eine Erhöhung der Streuung.P 2 O 5 can be used to improve the glass formation, but in amounts of more than 3 wt .-% to a deterioration of the transmission by increasing the scattering.

Es wurde beobachtet, dass Eisenoxid Fe2O3 die Keatit-Bildung beschleunigen kann, also ebenfalls als Keimbildner wirkt. Zudem wurde eine Verringerung der Streuung durch höhere Fe2O3-Gehalte beobachtet, so dass der Eisengehalt, angegeben als Fe2O3, bevorzugt mindestens 0,012 % betragen sollte. Der maximale Gehalt sollte 0,3 Gew.-% nicht übersteigen. Höhere Gehalte können zur Bildung von Fremdphasen führen und damit zu einer Verschlechterung von Gebrauchseigenschaften führen. Gleichzeitig erhöht Eisenoxid die Eigenfarbe der Glaskeramik. Wenn eine ungefärbte Glaskeramik erwünscht ist, die zum Beispiel in Zusammenhang mit einer farbigen Unterseitenbeschichtung als Kochfläche eingesetzt wird, ist der Eisengehalt zu begrenzen, in der Regel auf weniger als 1000 ppm.It has been observed that iron oxide Fe 2 O 3 can accelerate keatite formation, thus also acting as a nucleating agent. In addition, a reduction of the scattering by higher Fe 2 O 3 contents was observed, so that the iron content, expressed as Fe 2 O 3 , should preferably be at least 0.012%. The maximum Content should not exceed 0.3 wt .-%. Higher levels can lead to the formation of foreign phases and thus lead to a deterioration of performance properties. At the same time, iron oxide increases the inherent color of the glass ceramic. If an uncolored glass-ceramic is to be used, for example in connection with a colored underside coating as a cooking surface, the iron content must be limited, as a rule to less than 1000 ppm.

Zur Unterstützung der Läuterung können die üblichen aus der Glasverarbeitung bekannten Läutermittel wie SnO2, MnO2 As2O3, Sb2O3, SO4 2-, Cl-, CeO2 in Mengen bis zu insgesamt maximal 2 Gew.-% verwendet werden. Aus Gründen des Umweltschutzes ist die Läuterung mit SnO2 bevorzugt.To assist the refining, the usual refining agents known from glass processing, such as SnO 2 , MnO 2 As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , SO 4 2- , Cl - , CeO 2, can be used in amounts of up to a total of not more than 2% by weight become. For reasons of environmental protection, the refining with SnO 2 is preferred.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Gehalt an arsen-, antimon-, cadmium-, blei- und/oder halogenidhaltigen Verbindungen, schon aus Umwelt- und Gesundheitsschutzgründen, jeweils in der Summe aller Verbindungen eines Elements unter 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des glaskeramischen Materials.According to a preferred embodiment, the content of arsenic, antimony, cadmium, lead and / or halide-containing compounds, already for environmental and health reasons, in each case in the sum of all compounds of an element below 0.1 wt .-%, based on the total mass of the glass-ceramic material.

Das glaskeramische Material der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt durch Zusatz von Farboxiden oder farbgebende Komponenten gezielt eingefärbt. Als färbende Bestandteile können die aus der Glasherstellung und -verarbeitung bekannten Farboxide wie V2O5, Fe2O3, Cr2O3, MnO2, CoO, NiO, CuO, MoO3, CeO2, Nd2O3 oder andere färbenden Komponenten (Metalle, seltene Erden und deren Oxide usw.) eingesetzt werden. Der Gesamtgehalt dieser färbenden Bestandteile, also der Farboxide und der anderen färbenden Komponenten, beträgt vorzugsweise maximal 1 Gew.-%.The glass-ceramic material of the present invention is preferably selectively colored by the addition of color oxides or coloring components. As coloring matters, the color oxides known from glassmaking and processing such as V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MnO 2 , CoO, NiO, CuO, MoO 3 , CeO 2 , Nd 2 O 3 or others coloring components (metals, rare earths and their oxides, etc.). The total content of these coloring constituents, ie the color oxides and the other coloring components, is preferably at most 1% by weight.

Als Transparenz wird im Rahmen dieser Erfindung eine Eigenschaft eines Materials bezeichnet, welche sich im Wesentlichen aus drei Faktoren ergibt:

  • • die Größe von im Material enthaltenen Streupartikeln. Im Fall der vorliegenden Erfindung sind solche Streupartikel die Kristalle bzw. Kristallite, welche das glaskeramische Material umfasst.
  • • der Brechzahlunterschied zwischen einer umhüllenden Matrix und darin eingebetteten Partikeln. Im Falle von glaskeramischem Material umfasst die Matrix Glas, und die darin eingebetteten Partikel umfassen Kristallite bzw. Kristalle.
  • • Die Doppelbrechung des Materials. Im Falle eines glaskeramischen Materials ist hier insbesondere die Doppelbrechung der Kristallite zu berücksichtigen.
Transparency in the context of this invention refers to a property of a material which essentially results from three factors:
  • • the size of scattering particles in the material. In the case of the present invention, such scattering particles are the crystals or crystallites comprising the glass-ceramic material.
  • • the refractive index difference between an enveloping matrix and embedded particles. In the case of glass-ceramic material, the matrix comprises glass, and the particles embedded therein comprise crystallites or crystals.
  • • The birefringence of the material. In the case of a glass-ceramic material, in particular the birefringence of the crystallites should be considered here.

In diesem Sinne ist ein glaskeramisches Material transparent, wenn die Kristallitgröße kleiner als die Wellenlänge des Lichtes ist, der Unterschied zwischen Brechungsindices der vom Material umfassten Phasen, also beispielsweise der Hauptkristallphase und der sie umgebenden, oft glasig ausgebildeten Matrix, möglichst gering ist und die von Material umfassten Kristallphasen keine oder eine möglichst geringe optische Anisotropie aufweisen. Solche Bedingungen sind durch eine geschickte, gezielte Auswahl der Zusammensetzung und einer darauf genau abgestimmten gesteuerten Kristallisation einstellbar. Je besser diese Bedingungen für ein gegebenes Material erfüllt sind, desto höher ist die Transmission und desto geringer ist die Streuung.In this sense, a glass-ceramic material is transparent, if the crystallite size is smaller than the wavelength of the light, the difference between refractive indices of the phases encompassed by the material, so for example, the main crystal phase and the surrounding, often vitreous matrix formed as low as possible and the Material comprised crystal phases have no or the lowest possible optical anisotropy. Such conditions can be set by a skillful, targeted selection of the composition and a precisely controlled controlled crystallization. The better these conditions are met for a given material, the higher the transmission and the lower the scatter.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Transparenz eines Materials, beispielsweise eines glaskeramischen Materials, mithin nicht nur durch einen möglichst niedrigen Absorptionskoeffizienten für elektromagnetischen Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm zu verstehen. Transparenz eines Materials, beispielsweise eines glaskeramischen Materials, wird vorliegend auch bestimmt durch eine möglichst geringe Streuung von elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm, insbesondere bei den Wellenlängen 470 nm (blaue LED), 530 nm (grüne LED) und 700 nm (rote LED).In the context of the present invention, the transparency of a material, for example a glass-ceramic material, is therefore to be understood not only by having the lowest possible absorption coefficient for electromagnetic radiation in the wavelength range from 380 to 780 nm. Transparency of a material, for example a glass-ceramic material, is also determined in the present case by the smallest possible scattering of electromagnetic radiation in the wavelength range from 380 to 780 nm, in particular at the wavelengths 470 nm (blue LED), 530 nm (green LED) and 700 nm ( red LED).

Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das glaskeramische Material zumindest bereichsweise eine glasige Oberflächenzone mit einer Dicke zwischen 50 und 1000 nm, bevorzugt zwischen 300 und 800 nm. According to yet another embodiment of the invention, the glass-ceramic material at least partially comprises a glassy surface zone having a thickness between 50 and 1000 nm, preferably between 300 and 800 nm.

An diese ggf. vorhandene glasige Oberflächenzone schließen sich, also vorzugsweise ab 1 µm, die kristallithaltigen Bereiche an.Close to these possibly existing glassy surface zone, so preferably from 1 micron, the crystalline-containing areas.

Bevorzugt umfasst die oberflächennahe Schicht des glaskeramischen Materials in einer Tiefe von 1 µm, bevorzugt einer Tiefe von größer 10 µm, besonders bevorzugt von 20 µm bis zu maximal 100 µm Hochquarzmischkristall, bevorzugt Hochquarzmischkristall als Hauptkristallphase.Preferably, the near-surface layer of the glass-ceramic material at a depth of 1 .mu.m, preferably a depth of greater than 10 .mu.m, particularly preferably from 20 .mu.m to a maximum of 100 .mu.m, comprises high-quartz mixed crystal, preferably high-quartz mixed crystal as the main crystalline phase.

Die oberflächennahe Schicht besteht also aus einer Schicht mit einer Dicke von 10 µm bis 100 µm, in der Hochquarz-Mischkristall als Kristallphase vorliegt, wobei der Anteil an Hochquarz-Mischkristall bevorzugt den Anteil anderer eventuell vorhandener Kristallphasen, insbesondere Keatit-Mischkristalle, überwiegt. Zusätzlich kann sie auf der oberflächennäheren Seite eine glasige Oberflächenzone mit einer Dicke zwischen 50 und 1000 nm, bevorzugt zwischen 300 und 800 nm enthalten. The near-surface layer thus consists of a layer with a thickness of 10 .mu.m to 100 .mu.m, in which high-quartz mixed crystal is present as a crystal phase, wherein the proportion of high-quartz mixed crystal preferably outweighs the proportion of other possibly present crystal phases, in particular keatite mixed crystals. In addition, on the nearer side, it may contain a glassy surface zone with a thickness between 50 and 1000 nm, preferably between 300 and 800 nm.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Glaskeramikartikel als Glaskeramikscheibe mit einer Dicke von weniger als 5 mm, bevorzugt von weniger als 4 mm, besonders bevorzugt von 3,0 mm bis 3,2 mm ausgebildet.According to a further preferred embodiment of the invention, the glass-ceramic article is designed as a glass-ceramic disc with a thickness of less than 5 mm, preferably of less than 4 mm, particularly preferably of 3.0 mm to 3.2 mm.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eine Seite der Glaskeramikscheibe mindestens eine Dekorschicht auf.According to a further preferred embodiment, at least one side of the glass-ceramic pane has at least one decorative layer.

Die erfindungsgemäße Glaskeramik findet breite Einsatzmöglichkeiten, insbesondere in Bereichen, in denen das Material betrieblich hohen thermischen Spannungen und/oder großen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Beispielsweise umfassen diese Einsatzmöglichkeiten die Verwendung des Glaskeramikartikels, bevorzugt ausgebildet als Glaskeramikscheibe, als, feuerfeste Verglasung oder Sichtscheibe, als Tür eines Garraums, beispielsweise in einem Elektroherd, insbesondere in einem Elektroherd, welcher eine Pyrolysefunktion aufweist, oder als Abdeckung für Heizelemente, insbesondere als Koch- oder Bratfläche, als Weißware, als Heizkörperabdeckung, als Grillfläche, als Kaminsichtscheibe, als Trägerplatte oder Ofenauskleidung in der Keramik-, Solar- oder Pharmaindustrie oder der Medizintechnik, insbesondere für Produktionsprozesse unter hochreinen Bedingungen, als Auskleidung von Öfen, in denen chemische oder physikalische Beschichtungsverfahren durchgeführt werden oder als chemisch resistente Laborausstattung, 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, als Wafersubstrat, als Gegenstand mit UV-Schutz, als Material für Gehäusekomponenten beispielsweise von elektronischen Geräten und/oder Abdeckgläser für IT wie Mobiltelefone, Laptops, Scannergläser oder ähnliches, als Fassadenplatte, als Brandschutzverglasung oder als Komponente für ballistischen Schutz. Die Verwendung als Kochfläche oder als Kaminsichtscheibe ist besonders bevorzugt.The glass-ceramic according to the invention finds wide application possibilities, in particular in areas in which the material is subjected to operationally high thermal stresses and / or high mechanical loads. For example, these applications include the use of the glass ceramic article, preferably designed as glass ceramic, than, refractory glazing or window, as a door of a cooking chamber, for example in an electric range, especially in an electric range, which has a pyrolysis, or as a cover for heating elements, especially as a cook - or Bratfläche, as white goods, as a radiator cover, as a grill surface, fireplace fireplace, as a support plate or furnace lining in the ceramic, solar or pharmaceutical or medical technology, especially for production processes under high purity conditions, as a lining of furnaces in which chemical or physical Coating method can be carried out as a chemically resistant laboratory equipment, 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 Abde for reflectors, floodlights, projectors, projectors, photocopiers, for applications with thermo-mechanical stress, for example in night vision devices, as a wafer substrate, as an object with UV protection, as a material for housing components, for example, of electronic devices and / or covers for IT such as mobile phones , Laptops, scanner glasses or the like, as a facade panel, as fire-resistant glazing or as a component for ballistic protection. The use as a cooking surface or fireplace fireplace is particularly preferred.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Glaskeramik ist ein eng abgestimmtes Zusammenspiel zwischen der Zusammensetzung der Glaskeramik einerseits und dem Keramisierungsverfahren andererseits notwendig.For the preparation of the glass-ceramic according to the invention, a closely coordinated interaction between the composition of the glass-ceramic on the one hand and the ceramizing process on the other hand is necessary.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen glaskeramischen Materials aus einem LAS-Glas mit vorzugsweise vorstehender Zusammensetzung sieht ausgehend von der Glasschmelze die folgenden Schritte vor:

  • • Läutern der Glasschmelze,
  • • Formen des Grünglases unter Abkühlung der Schmelze,
  • • Keramisieren des so hergestellten Grünglases in mehreren Abschnitten eines vorzugsweise einstufigen Prozesses, die vorzugsweise die folgenden Schritte umfassen:
    • ◯ einen ersten Keimbildungsschritt zur Ausbildung einer ausreichenden Anzahl an Kristallisationskeimen,
    • ◯ einen Kristallwachstumsschritt, bei dem Hochquarzmischkristalle auf den Kristallkeimen aufwachsen,
    • ◯ einem Kristallumwandlungsschritt, bei dem das vorkristallisierte glaskeramische Zwischenerzeugnis mit Hochquarzmischkristall als vorherrschender Kristallphase einem weiteren Keramisierungsschritt mit einer Maximaltemperatur Tmax und über eine Haltezeit t(Tmax) dieser Maximaltemperatur unterzogen wird, wobei die HQMK-Kristallphase zumindest teilweise in eine KMK-Kristallphase umgewandelt wird Die Maximaltemperatur ist bevorzugt ≤ 1050°C, besonders bevorzugt ≤ 980°C.
The inventive method for producing the glass-ceramic material according to the invention from a LAS glass preferably having the above composition provides the following steps starting from the glass melt:
  • • refining the glass melt,
  • Forming the green glass while cooling the melt,
  • Ceramifying the green glass thus produced in several stages of a preferably single-stage process, which preferably comprise the following steps:
    • ◯ a first nucleation step to form a sufficient number of nuclei,
    • ◯ a crystal growth step in which high quartz mixed crystals grow on the crystal nuclei,
    • ◯ a crystal conversion step in which the pre-crystallized intermediate glass transition product with high quartz mixed crystal as the predominant crystal phase is subjected to a further ceramization step having a maximum temperature Tmax and a holding time t (Tmax) of this maximum temperature, at least partially converting the HQMK crystal phase into a KMK crystal phase Maximum temperature is preferably ≦ 1050 ° C., more preferably ≦ 980 ° C.

Ausgehend von einem vorkristallisierten glaskeramischen Zwischenerzeugnis mit HQMK als vorherrschender Kristallphase beginnt das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend mit dem Kristallumwandlungsschritt. Und ausgehend von einem Grünglas beginnt das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend mit dem Keimbildungsschritt, dem sich der Kristallwachstumsschritt und der Kristallumwandlungsschritt anschließen.Starting from a precrystallized glass-ceramic intermediate product with HQMK as the predominant crystal phase, the method according to the invention commences correspondingly with the crystal conversion step. And starting from a green glass, the method according to the invention commences correspondingly with the nucleation step, followed by the crystal growth step and the crystal transformation step.

Die Glaskeramik-Zusammensetzung in Verbindung mit dem Herstellungsverfahren ermöglicht die Erzeugung des oben genannten Schichtaufbaus und der Kristallgehalte sowie der erfindungsgemäßen Transmissionscharakteristik und damit der vorteilhaften Materialeigenschaften. Die Hauptkristallphase im Kern der Glaskeramik und damit die Hauptkristallphase der Glaskeramik besteht dann aus KMK, welcher im Zusammensetzungsbereich Li(1-2x-2y)MgxZnyAlSi2O6 - Li(1-2x-2y)Mg(x)Zn(y)AlSi4O10 mit (0 ≤ x ≤ 0,5; 0 ≤ y ≤ 0,5 und 0 ≤ x+y ≤ 0,5) vorliegt.The glass-ceramic composition in connection with the production process makes it possible to produce the abovementioned layer structure and the crystal contents, as well as the inventive compositions Transmission characteristic and thus the advantageous material properties. The main crystal phase in the core of the glass ceramic and thus the main crystal phase of the glass ceramic then consists of KMK, which in the composition range Li ( 1-2x-2y ) Mg x Zn y AlSi 2 O 6 - Li ( 1-2x-2y ) Mg ( x ) Zn ( y ) AlSi 4 O 10 with (0 ≤ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.5 and 0 ≤ x + y ≤ 0.5).

Das erfindungsgemäße Keramisierungsprogramm zur Kristallumwandlung wird durch folgendes Keramisierungsprogramm mit einer Gesamtdauer von weniger als 2 Stunden, bevorzugt weniger als 80 Minuten, beschrieben:

  1. a) Erhöhen der Temperatur des keramisierbaren Glases und/oder des glaskeramischen Materials auf den Temperaturbereich von etwa 620 °C bis 680 °C innerhalb von 3 Minuten bis 30 Minuten;
  2. b) Erhöhen der Temperatur des keramisierbaren Glases und/oder des glaskeramischen Materials innerhalb des Temperaturbereichs der Keimbildung von 680 °C bis 800 °C über einen Zeitraum von etwa 10 Minuten bis 30 Minuten;
  3. c) Erhöhen der Temperatur des Kristallisationskeime enthaltenden Glases und/oder glaskeramischen Materials innerhalb von 5 Minuten bis 30 Minuten Dauer in den Temperaturbereich hoher Kristallwachstumsgeschwindigkeit für Keatit-Mischkristalle von 850 °C bis 1050 °C;
  4. d) Halten innerhalb des Temperaturbereiches bei der maximalen Temperatur von 850 °C bis 1050°C bis zu 20 Minuten, um das erfindungsgemäße Gefüge, also einen Kristallphasengehalt von mehr als 50 Vol.-% Keatitmischkristall im Kern der Glaskeramik und eine oberflächennahe Schicht, zu bilden;
  5. e) rasches Abkühlen der erhaltenen Glaskeramik auf Raumtemperatur.
The ceramization program for crystal conversion according to the invention is described by the following ceramizing program with a total duration of less than 2 hours, preferably less than 80 minutes:
  1. a) raising the temperature of the ceramizable glass and / or the glass-ceramic material to the temperature range of about 620 ° C to 680 ° C within 3 minutes to 30 minutes;
  2. b) raising the temperature of the ceramizable glass and / or the glass-ceramic material within the temperature range of nucleation from 680 ° C to 800 ° C over a period of about 10 minutes to 30 minutes;
  3. c) increasing the temperature of the nucleation-containing glass and / or glass-ceramic material within 5 minutes to 30 minutes in the temperature range high crystal growth rate for keatite mixed crystals of 850 ° C to 1050 ° C;
  4. d) Keep within the temperature range at the maximum temperature of 850 ° C to 1050 ° C for up to 20 minutes to the structure of the invention, ie a crystal phase content of more than 50 vol .-% Keatitmischkristall in the core of the glass ceramic and a near-surface layer to form;
  5. e) rapid cooling of the resulting glass-ceramic to room temperature.

Der Vorteil dieses Keramisierungsprozesses ist, dass die für die Produkteigenschaften relevanten Keramisierungsbedingungen der Haltezeit t(Tmax) und der maximalen Keramisierungstemperatur Tmax, bei denen die Keramisierungsprozesse und vor allem die Phasenumwandlung besonders kontrolliert ablaufen, schnell erreicht werden und die Keramisierung nicht schon während der Aufwärmung und damit weniger kontrolliert vonstattengeht.The advantage of this ceramization process is that the ceramization conditions relevant for the product properties of the holding time t (Tmax) and the maximum ceramization temperature Tmax at which the ceramization processes and above all the phase transformation take place in a controlled manner are achieved quickly and the ceramization is not already achieved during the heating and so that it is less controlled.

Wenn anstelle des oben beschriebenen keramisierbaren Glases als Ausgangspunkt eine Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristall als Hauptkristallphase verwendet wird, kann der Schritt b) des oben beschriebenen Keramisierungsprogramms entfallen oder verkürzt werden.If, instead of the ceramizable glass described above, a glass ceramic with high-quartz mixed crystal is used as the main crystal phase as the starting point, step b) of the ceramization program described above can be omitted or shortened.

Durch die Zugabe von B2O3 lässt sich im Vergleich zu Zusammensetzungen, die kein Boroxid enthalten, die erforderliche maximale Keramisierungstemperatur und/oder Keramisierungszeit deutlich verringern. Dies wird im Folgenden durch Beispiele weiter erläutert, wobei A1 bis A9 Ausführungsbeispiele und V1 bis V3 Vergleichsbeispiele darstellen.The addition of B 2 O 3 significantly reduces the required maximum ceramization temperature and / or ceramization time compared to compositions containing no boron oxide. This will be further explained in the following by examples, wherein A1 to A9 represent exemplary embodiments and V1 to V3 represent comparative examples.

Sowohl für die Ausführungsbeispiele als auch für die Vergleichsbeispiele sind in Tabelle 1 die Zusammensetzungen (in Gew.-% auf Oxidbasis), jeweils drei verschiedene maximale Keramisierungstemperaturen [°C] und die danach vorliegenden Anteile an Hochquarzmischkristall (HQMK) und Keatitmischkristall (KMK) im Kern (jeweils in % bezogen auf die Summe aus allen kristallinen Anteilen und dem amorphen Anteil in Volumenprozent) sowie der thermische Ausdehnungskoeffizient α20-700 [10-6/K] und die CIL [N] angegeben. Weiter enthält Tabelle 1 für einige Ausführungs- und Vergleichsbeispiele in Abhängigkeit von der jeweiligen Keramisierungstemperatur für die Wellenlängen 470 nm, 530 nm und 700 nm die spektrale Transmission, also τ (470 nm), τ (530 nm) und τ (700 nm), und den Streuanteil, jew. in %. Die in der Tabelle genannten maximalen Keramisierungstemperaturen wurden alle im Rahmen eines Keramisierungsprozesses erreicht, der eine Gesamtdauer von 90 min bis 105 min aufwies. Diese Gesamtdauer bezieht sich auf die Soll-Temperaturen und errechnet sich aus dem Aufheizen von Raumtemperatur auf die genannte Maximaltemperatur und dem nachfolgenden Abkühlen auf eine Temperatur von 150°C. Heizraten und Haltezeiten in diesen Temperaturbereichen wurden in allen Beispielen konstant gehalten.For both the embodiments and the comparative examples, Table 1 shows the compositions (in% by weight based on oxide), in each case three different maximum ceramization temperatures [° C] and the fractions of high quartz mixed crystal (HQMK) and keatite mixed crystal (KMK) present therein Core (in%, based on the sum of all crystalline fractions and the amorphous fraction in volume percent) and the thermal expansion coefficient α 20-700 [10 -6 / K] and the CIL [N] specified. Table 1 for some embodiments and comparative examples, depending on the respective ceramization temperature for the wavelengths 470 nm, 530 nm and 700 nm, the spectral transmission, ie τ (470 nm), τ (530 nm) and τ (700 nm), and the scatter proportion, in%. The maximum ceramization temperatures reported in the table were all achieved in a ceramization process that had a total duration of 90 minutes to 105 minutes. This total duration refers to the target temperatures and is calculated from the heating from room temperature to the said maximum temperature and the subsequent cooling to a temperature of 150 ° C. Heating rates and hold times in these temperature ranges were kept constant in all examples.

Tabelle 1: Beispiele Table 1: Examples

Tabelle 1: Beispiele A1 V1 A2 V2 A3 A4 A5 A6 A7 V3 A8 Li2O 3,82 3,86 3,01 3,04 3,84 3,78 3,01 3,28 3,25 3,27 3,28 Na2O 0,61 0,61 0,54 0,54 0,61 0,60 0,54 0,56 0,40 0,40 0,25 K20 0,27 0,27 0,24 0,24 0,27 0,27 0,24 0,25 0,32 0,32 0,21 MgO 0,31 0,31 1,22 1,24 0,31 0,30 1,22 0,94 1,19 1,20 0,45 CaO 0,43 0,43 0,68 0,68 0,43 0,42 0,68 0,60 0,25 0,25 0,55 BaO 2,24 2,26 2,02 2,04 2,25 2,22 2,02 2,10 1,99 2,00 1,46 ZnO 1,49 1,50 1,77 1,79 1,50 1,47 1,77 1,69 1,79 1,80 1,95 Al2O3 20,76 20,96 19,95 20,14 20,86 20,56 19,93 20,30 19,14 19,24 19,00 SiO2 64,24 64,89 64,77 65,39 64,58 63,63 64,73 64,90 66,54 66,88 67,65 TiO2 3,10 3,13 3,17 3,20 3,11 3,07 3,17 3,18 3,18 3,20 3,21 ZrO2 1,36 1,37 1,27 1,28 1,37 1,35 1,26 1,27 1,02 1,03 1,08 SnO2 0,25 0,25 0,25 0,26 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Fe203 0,099 0,100 0,099 0,120 0,100 0,098 0,110 0,109 0,109 0,110 0,109 V2O5 0,026 0,026 0,040 0,038 0,038 0,038 0,035 0,035 MnO2 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 B2O3 0,99 0,99 0,50 1,97 1,00 0,50 0,50 0,50 Max. Keramisierungstemp. 965°C 965°C 965°C 965°C 965°C 965°C 965°C 965°C 965°C 965°C 965°C HQMK-Anteil - 3 - 30 - - 0 0 0 3 6 KMK-Anteil 76 71 73 45 79 76 73 75 81 74 71 α (20,700°C) 1,32 n.b. 1,55 1,44 1,29 1,48 1,57 1,48 1,20 1,27 0,82 CIL 3,82 n.b. n.b. 1,24 n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. τ(470nm) % 0,06 n.b. 21,41 0,06 46,48 3,65 0,08 0,23 0,03 0,08 0,63 τ(530nm) % 0,09 n.b. 38,94 0,09 59,01 11,32 0,29 0,42 0,47 0,10 1,03 τ(700nm) % 6,90 n.b. 67,97 6,90 78,04 49,16 13,07 13,53 6,08 6,61 18,55 Streuanteil (470 nm) % 0,32 n.b. 31,04 0,32 21,12 46,31 1,91 n.b. n.b. 0,43 0,43 Streuanteil (530 nm) % 0,43 n.b. 27,23 0,43 17,26 47,26 1,11 n.b. n.b. 0,29 0,35 Streuanteil (700 nm) % 1,55 n.b. 17,42 1,55 10,20 32,81 1,54 n.b. n.b. 0,49 1,24 Max. Keramisierungstemp. 935°C 935°C 935°C 935°C 935°C 935°C 935°C 935°C 935°C 935°C 935°C HQMK-Anteil 10 69 44 64 56 - 20 48 64 70 72 KMK-Anteil 65 - 21 - 12 75 46 22 14 2 3 α (20,700°C) 1,33 n.b. 1,16 0,92 0,35 1,46 1,35 0,90 0,64 0,53 -0,15 CIL 2,25 n.b. n.b. 0,94 n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. τ(470nm) % 0,11 n.b. 27,49 0,11 48,93 38,41 0,14 0,14 0,03 0,10 0,47 τ(530nm) % 0,15 n.b. 37,12 0,15 59,72 54,06 0,25 0,21 0,05 0,11 0,70 τ(700nm) % 9,61 n.b. 58,81 9,61 78,98 77,73 10,21 10,50 5,12 7,44 17,20 Streuanteil (470 nm) % 0,10 n.b. 26,69 0,10 8,85 24,18 0,51 n.b.' n.b. n.b. n.b. Streuanteil (530 nm) % 0,08 n.b. 27,12 0,08 7,72 18,70 0,42 n.b. n.b. n.b. n.b. Streuanteil (700 nm) % 0,11 n.b. 23,52 0,11 5,40 9,22 3,07 n.b. n.b. n.b. n.b. Max. Keramisierungstemp. 950°C 950°C 950°C 950°C 950°C 950°C 950°C 950°C 950°C 950°C 950°C HQMK-Anteil n.b. n.b. 1 n.b. 1 0 3 0 0 52 41 KMK-Anteil n.b. n.b. 71 n.b. 75 75 73 75 73 20 35 α (20,700°C) τ(470nm) % n.b. n.b. n.b. n.b. 1,56 n.b. n.b. n.b. 1,29 n.b. 1,47 n.b. 1,57 0,20 1,45 0,62 1,20 0,05 0,81 0,06 0,33 0,30 τ(530nm) % n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. 0,47 1,13 0,08 0,07 0,52 τ(700nm) % n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. 14,32 19,66 6,35 5,49 13,65 Streuanteil (470 nm) % n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. 1,28 0,42 0,53 n.b. n.b. Streuanteil (530 nm) % n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. 0,79 0,28 0,35 n.b. n.b. Streuanteil (700 nm) % n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. n.b. 1,43 0,85 0,47 n.b. n.b. n.b = nicht bestimmt Table 1: Examples A1 V1 A2 V2 A3 A4 A5 A6 A7 V3 A8 Li 2 O 3.82 3.86 3.01 3.04 3.84 3.78 3.01 3.28 3.25 3.27 3.28 Na 2 O 0.61 0.61 0.54 0.54 0.61 0.60 0.54 0.56 0.40 0.40 0.25 K20 0.27 0.27 0.24 0.24 0.27 0.27 0.24 0.25 0.32 0.32 0.21 MgO 0.31 0.31 1.22 1.24 0.31 0.30 1.22 0.94 1.19 1.20 0.45 CaO 0.43 0.43 0.68 0.68 0.43 0.42 0.68 0.60 0.25 0.25 0.55 BaO 2.24 2.26 2.02 2.04 2.25 2.22 2.02 2.10 1.99 2.00 1.46 ZnO 1.49 1.50 1.77 1.79 1.50 1.47 1.77 1.69 1.79 1.80 1.95 Al 2 O 3 20.76 20.96 19,95 20.14 20.86 20.56 19.93 20.30 19.14 19.24 19,00 SiO 2 64.24 64.89 64.77 65.39 64.58 63.63 64.73 64,90 66.54 66.88 67.65 TiO 2 3.10 3.13 3.17 3.20 3.11 3.07 3.17 3.18 3.18 3.20 3.21 ZrO 2 1.36 1.37 1.27 1.28 1.37 1.35 1.26 1.27 1.02 1.03 1.08 SnO 2 0.25 0.25 0.25 0.26 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 Fe203 0,099 0,100 0,099 0,120 0,100 0.098 0,110 0.109 0.109 0,110 0.109 V 2 O 5 0.026 0.026 0,040 0,038 0,038 0,038 0,035 0,035 MnO 2 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 B 2 O 3 0.99 0.99 0.50 1.97 1.00 0.50 0.50 0.50 Max. Ceramization temp. 965 ° C 965 ° C 965 ° C 965 ° C 965 ° C 965 ° C 965 ° C 965 ° C 965 ° C 965 ° C 965 ° C HQMK share - 3 - 30 - - 0 0 0 3 6 KMK share 76 71 73 45 79 76 73 75 81 74 71 α (20,700 ° C) 1.32 nb 1.55 1.44 1.29 1.48 1.57 1.48 1.20 1.27 0.82 CIL 3.82 nb nb 1.24 nb nb nb nb nb nb nb τ (470nm)% 0.06 nb 21.41 0.06 46.48 3.65 0.08 0.23 0.03 0.08 0.63 τ (530nm)% 0.09 nb 38.94 0.09 59.01 11.32 0.29 0.42 0.47 0.10 1.03 τ (700nm)% 6.90 nb 67.97 6.90 78.04 49.16 13.07 13.53 6.08 6.61 18.55 Streu proportion (470 nm)% 0.32 nb 31.04 0.32 21,12 46.31 1.91 nb nb 0.43 0.43 Streu proportion (530 nm)% 0.43 nb 27.23 0.43 17.26 47.26 1.11 nb nb 0.29 0.35 Scattering fraction (700 nm)% 1.55 nb 17.42 1.55 10.20 32.81 1.54 nb nb 0.49 1.24 Max. Ceramization temp. 935 ° C 935 ° C 935 ° C 935 ° C 935 ° C 935 ° C 935 ° C 935 ° C 935 ° C 935 ° C 935 ° C HQMK share 10 69 44 64 56 - 20 48 64 70 72 KMK share 65 - 21 - 12 75 46 22 14 2 3 α (20,700 ° C) 1.33 nb 1.16 0.92 0.35 1.46 1.35 0.90 0.64 0.53 -0.15 CIL 2.25 nb nb 0.94 nb nb nb nb nb nb nb τ (470nm)% 0.11 nb 27.49 0.11 48.93 38.41 0.14 0.14 0.03 0.10 0.47 τ (530nm)% 0.15 nb 37.12 0.15 59.72 54.06 0.25 0.21 0.05 0.11 0.70 τ (700nm)% 9.61 nb 58.81 9.61 78.98 77.73 10.21 10.50 5.12 7.44 17,20 Streu proportion (470 nm)% 0.10 nb 26.69 0.10 8.85 24.18 0.51 nb ' nb nb nb Streu proportion (530 nm)% 0.08 nb 27.12 0.08 7.72 18.70 0.42 nb nb nb nb Scattering fraction (700 nm)% 0.11 nb 23.52 0.11 5.40 9.22 3.07 nb nb nb nb Max. Ceramization temp. 950 ° C 950 ° C 950 ° C 950 ° C 950 ° C 950 ° C 950 ° C 950 ° C 950 ° C 950 ° C 950 ° C HQMK share nb nb 1 nb 1 0 3 0 0 52 41 KMK share nb nb 71 nb 75 75 73 75 73 20 35 α (20,700 ° C) τ (470nm)% nbnb nbnb 1.56 nb nbnb 1.29 nb 1.47 nb 1.57 0.20 1.45 0.62 1.20 0.05 0.81 0.06 0.33 0.30 τ (530nm)% nb nb nb nb nb nb 0.47 1.13 0.08 0.07 0.52 τ (700nm)% nb nb nb nb nb nb 14.32 19,66 6.35 5.49 13.65 Streu proportion (470 nm)% nb nb nb nb nb nb 1.28 0.42 0.53 nb nb Streu proportion (530 nm)% nb nb nb nb nb nb 0.79 0.28 0.35 nb nb Scattering fraction (700 nm)% nb nb nb nb nb nb 1.43 0.85 0.47 nb nb nb = not determined

Die in Tabelle 1 aufgeführten Materialien wurden unter Verwendung von in der Glasindustrie üblichen Rohstoffen bei Temperaturen von ca. 1600 bis 1680 °C erschmolzen und geläutert. Das Aufschmelzen des Gemenges erfolgte dabei zunächst in Tiegeln aus gesintertem Kieselglas, und das aufgeschmolzene Gemenge wurde dann in Pt/Rh-Tiegel mit Innentiegeln aus Kieselglas umgegossen und bei Temperaturen von ca. 1550 °C für 30 Minuten durch Rühren homogenisiert. Nach Abstehen bei 1640 °C für 2 h wurden Gussstücke von ca. 140 mm x 100 mm x 30mm Größe gegossen und in einem Kühlofen bei ca. 620 bis 680°C entspannt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Aus den Gussstücken wurden die Prüfmuster für die Messung der Eigenschaften im glasigen Zustand und die Platten für die Keramisierung präpariert.The materials listed in Table 1 were melted using conventional raw materials in the glass industry at temperatures of about 1600 to 1680 ° C and refined. The melting of the mixture was carried out initially in crucibles made of sintered silica glass, and the melted mixture was then recast in Pt / Rh crucible with inner crucibles made of silica glass and homogenized by stirring at temperatures of about 1550 ° C for 30 minutes. After leaving at 1640 ° C for 2 h castings of about 140 mm x 100 mm x 30mm in size were poured and relaxed in a refrigerator at about 620 to 680 ° C and cooled to room temperature. From the castings, the test samples for the measurement of the glassy state properties and the plates for the ceramization were prepared.

Die Keramisierung erfolgte unter Verwendung des oben beschriebenen Keramisierungsprogramms mit den in Tabelle 1 angegebenen drei verschiedenen Maximaltemperaturen, nämlich von 935°C, 950°C und 965°C. Die jeweils angegebenen Kristallphasengehalte zeigen, dass die erfindungsgemäßen Beispiele mit B2O3 ≥ 0,3 Gewichtsprozent eine Absenkung der Maximaltemperatur auf 950°C oder sogar 935 °C erlauben und weiterhin Keatit als Hauptkristallphase aufweisen. Im Vergleich dazu benötigen die Vergleichsbeispiele ohne B2O3 Keramisierungstemperaturen von 965°C und höher um eine ausreichende Umwandlung der Hochquarz-Mischkristalle in Keatit-Mischkristalle sicherzustellen. Dies zeigt sich besonders im Vergleich von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 bzw. Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2. Beispiel 1 wird bereits bei einer Maximaltemperatur von 935 °C nahezu vollständig in eine Keatit-Mischkristallglaskeramik überführt, wogegen Vergleichsbeispiel 1 bei dieser Temperatur im Kern nur Hochquarz-Mischkristalle aufweist. Auch die in vorteilhaften Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen Glaskeramiken werden bereits bei dieser niedrigen Temperatur erreicht, wie der gemessene Wert von 2,25 für die CIL zeigt. Ein analoges Verhalten lässt sich im Vergleich von Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 feststellen. Letzteres zeigt noch bei 965 °C Maximaltemperatur einen deutlichen Hochquarz-Anteil, während für das erstgenannte schon 950 °C zur vollständigen Umwandlung in Keatit-Mischkristall ausreichen.The ceramization was carried out using the ceramizing program described above with the three different maximum temperatures given in Table 1, namely 935 ° C, 950 ° C and 965 ° C. The particular crystal phase contents indicated in each case show that the examples according to the invention with B 2 O 3 ≥ 0.3 weight percent permit a lowering of the maximum temperature to 950 ° C. or even 935 ° C. and furthermore have keatite as main crystal phase. In comparison, the comparative examples without B 2 O 3 require ceramization temperatures of 965 ° C and higher to ensure sufficient conversion of the high quartz mixed crystals into keatite mixed crystals. This is particularly evident when comparing Example 1 and Comparative Example 1 or Example 2 and Comparative Example 2. Example 1 is almost completely converted into a keatite mixed crystal glass ceramic even at a maximum temperature of 935 ° C, whereas Comparative Example 1 at this temperature in the core only high quartz Having mixed crystals. The advantageous strength properties of the glass ceramics according to the invention are also achieved at this low temperature, as shown by the measured value of 2.25 for the CIL. An analogous behavior can be found in Comparison of Example 2 and Comparative Example 2 notice. The latter shows a significant high quartz content even at 965 ° C maximum temperature, while for the former already 950 ° C for complete conversion into keatite solid solution suffice.

Der wesentliche Unterschied zwischen den genannten Zusammensetzungen 1 und 2 sowie zwischen Vergleichsbeispiel 1 und 2 liegt im Gehalt an Li2O. Die Absenkung des Li2O-Gehalts von 3,85 % auf ca. 3 % führt zu einer Verlangsamung in der Umwandlung von Hochquarz-Mischkristall zu Keatitmischkristall, die eine Erhöhung von Keramisierungstemperatur (oder alternativ Keramisierungsdauer) nötig macht. Dieser Effekt lässt sich, wie an den Beispielen zu erkennen ist, durch die Zugabe von B2O3 kompensieren, ohne dass die Eigenschaften der Glaskeramik negativ beeinflusst werden. Dies ermöglicht eine besonders wirtschaftliche Herstellung von Glaskeramiken, wobei entweder der (teure) Rohstoff Li2O verringert werden kann oder die benötigten Prozeßtemperaturen oder -zeiten verringert werden können.The main difference between the mentioned compositions 1 and 2 and between Comparative Example 1 and 2 is in the content of Li 2 O. The lowering of the Li 2 O content of 3.85% to about 3% leads to a slowing in the conversion of the high quartz mixed crystal to keatite that an increase of Ceramization temperature (or alternatively Keramisierungdauer) makes necessary. As can be seen from the examples, this effect can be compensated for by the addition of B 2 O 3 without adversely affecting the properties of the glass ceramic. This allows a particularly economical production of glass-ceramics, wherein either the (expensive) raw material Li 2 O can be reduced or the required process temperatures or times can be reduced.

Die thermische Ausdehnung α20-700 der erfindungsgemäßen Glaskeramik ist vorzugsweise kleiner als 1,6 ppm/K, besonders bevorzugt kleiner als 1,5 ppm/K. Die Werte der thermischen Ausdehnung nehmen in der Regel mit zunehmendem Keatit-Gehalt zu, was bei der Auswahl der optimalen Keramisierung zu berücksichtigen ist. 1 zeigt den Zusammenhang für einige ausgewählte Beispiele, nämlich für A2, A3, A7, A8 und A9.The thermal expansion α 20-700 of the glass-ceramic according to the invention is preferably less than 1.6 ppm / K, more preferably less than 1.5 ppm / K. The thermal expansion values generally increase with increasing keatite content, which must be taken into account when selecting the optimal ceramization. 1 shows the context for some selected examples, namely for A2, A3, A7, A8 and A9.

Der umrandete Bereich stellt den Zielbereich dar, der über die Optimierung der Keramisierung eingestellt werden kann. Die Linien verbinden Messwerte von Beispielen mit gleicher Zusammensetzung und von links nach rechts ansteigender Maximaltemperatur und dienen nur der Veranschaulichung. Die in Tabelle 1 angegebenen Kristallphasengehalte wurden mit Hilfe von Röntgenbeugungsmessungen an einem Panalytical X'Pert Pro Diffraktometer (Almelo, Niederlande) bestimmt. Als Röntgenstrahlung wurde eine über einen Ni-Filter erzeugte CuKα-Strahlung (λ = 1.5060 Å) verwendet. Die Standard-Röntgenbeugungsmessungen an Pulver- als auch Festkörperproben wurden unter einer Bragg-Brentano Geometrie (θ-2θ) durchgeführt. Die Röntgenbeugungsdiagramme wurden zwischen 10° und 100° (2θ-Winkel) gemessen. Die Quantifizierung der relativen kristallinen Phasenanteile erfolgte über eine Rietveld-Analyse. Die absoluten Phasenanteile wurden mit Hilfe eines internen Standards berechnet. Die Messung erfolgte an gemahlenem Probenmaterial, wodurch der Volumenanteil des Kernbereichs deutlich dominiert. Die gemessenen Phasenanteile entsprechen daher der Phasenverteilung im Kern der Glaskeramik.The bordered area represents the target area, which can be set by optimizing the ceramization. The lines connect readings of examples of equal composition and left to right increasing maximum temperature and are for illustration only. The crystal phase contents given in Table 1 were determined by X-ray diffraction measurements on a Panalytical X'Pert Pro diffractometer (Almelo, The Netherlands). As X-ray, a CuKα radiation (λ = 1.5060 Å) generated via a Ni filter was used. The standard X-ray diffraction measurements on powder and solid samples were carried out under a Bragg-Brentano geometry (θ-2θ). The X-ray diffraction patterns were measured between 10 ° and 100 ° (2θ angle). The quantification of the relative crystalline phase fractions was carried out by a Rietveld analysis. Absolute phase contributions were calculated using an internal standard. The measurement was carried out on ground sample material, whereby the volume fraction of the core region clearly dominates. The measured phase components therefore correspond to the phase distribution in the core of the glass ceramic.

Zur Bestimmung der Kristallphasenanteile in der oberflächennahen Schicht wurden Röntgenbeugungsdünnschichtmessungen durchgeführt. Dabei wurde primärseitig ein parabolischer Röntgenspiegel, sekundärseitig ein Parallelplattenkollimator verwendet. Die Röntgenbeugungsdiagramme wurden zwischen 10° und 60° (2θ-Winkel) gemessen. Der Einfallswinkel des Primärstrahles betrug 0,5°Ω, welcher bei diesen Proben einer Informationstiefe (90%) von ca. 2 µm entspricht.X-ray diffraction thin-film measurements were carried out to determine the crystalline phase fractions in the near-surface layer. A parabolic X-ray mirror was used on the primary side and a parallel plate collimator on the secondary side. The X-ray diffraction patterns were measured between 10 ° and 60 ° (2θ angle). The angle of incidence of the primary beam was 0.5 ° Ω, which corresponds to an information depth (90%) of about 2 μm for these samples.

Tabelle 2 zeigt exemplarisch den Kristallphasengehalt im Kern der Glaskeramik und in der Oberflächenschicht. Tabelle 2: XRD-Ergebnisse im Kern und in der Oberfläche im Vergleich A5 A6 A7 Keramisierung 965°C 965°C 965°C XRD Kern HQMK-Anteil 0 0 0 KMK-Anteil 73 75 81 Dünnschicht XRD [0,5° 2Theta] HQMK 14,00 9,00 25,00 KMK 26,00 24,00 19,00 ZrTiO4 1,00 1,00 1,00 Amorph 59,00 66,00 55,00 Keramisierung 935°C 935°C 935°C XRD Kern HQMK-Anteil 20 48 64 KMK-Anteil 46 22 14 Dünnschicht XRD [0,5° 2Theta] HQMK 37,00 41,00 54,00 KMK 8,00 4,00 0,00 ZrTiO4 1,00 1,00 1,00 Amorph 54,00 54,00 45,00 Keram isierung 950°C 950°C 950°C XRD Kern HQMK-Anteil 3 0 0 KMK-Anteil 73 75 73 Dünnschicht XRD [0,5° 2Theta] HQMK 20,00 21,00 34,00 KMK 24,00 16,00 11,00 ZrTiO4 1,00 1,00 1,00 Amorph 55,00 61,00 54,00 Table 2 shows by way of example the crystal phase content in the core of the glass ceramic and in the surface layer. Table 2: XRD results in the core and in the surface in comparison A5 A6 A7 ceramization 965 ° C 965 ° C 965 ° C XRD core HQMK share 0 0 0 KMK share 73 75 81 Thin film XRD [0.5 ° 2Theta] HQMK 14.00 9.00 25,00 KMK 26.00 24.00 19,00 ZrTiO 4 1.00 1.00 1.00 Amorphous 59,00 66,00 55,00 ceramization 935 ° C 935 ° C 935 ° C XRD core HQMK share 20 48 64 KMK share 46 22 14 Thin film XRD [0.5 ° 2Theta] HQMK 37,00 41,00 54,00 KMK 8.00 4.00 0.00 ZrTiO 4 1.00 1.00 1.00 Amorphous 54,00 54,00 45,00 Ceramization 950 ° C 950 ° C 950 ° C XRD core HQMK share 3 0 0 KMK share 73 75 73 Thin film XRD [0.5 ° 2Theta] HQMK 20.00 21,00 34,00 KMK 24.00 16.00 11.00 ZrTiO 4 1.00 1.00 1.00 Amorphous 55,00 61,00 54,00

Alle drei Beispiele zeigen nach Keramisierung bei ausreichend hoher Keramisierungstemperatur die den erfindungsgemäßen Glaskeramiken eigene Gefügestruktur, bei der im Kern der Glaskeramik Keatit-Mischkristall als Hauptkristallphase vorliegt, während in der Oberflächenschicht ein höherer Anteil an Hochquarz-Mischkristallen vorliegt. Dadurch wird die thermische Ausdehnung der Oberflächenschicht gegenüber dem Kern der Glaskeramik reduziert, was analog einer chemischen Vorspannung zu einer Festigkeitssteigerung führt.All three examples show, after ceramization at a sufficiently high ceramification temperature, the structure of the glass ceramics according to the invention, in which keatite mixed crystal is present as the main crystal phase in the core of the glass ceramic, while a higher proportion of high quartz mixed crystals is present in the surface layer. As a result, the thermal expansion of the surface layer is reduced compared to the core of the glass ceramic, which leads to an increase in strength analogous to a chemical bias.

Tabelle 3 zeigt die Auswirkung der verschiedenen Keramisierungen auf die Transmission der Glaskeramiken.
Die Transmission wird in Anlehnung an ISO 15368 (2001-08) gemessen. Für die Bestimmung der Farbwerte in Anlehnung an DIN 5033 werden die spektralen Daten zwischen 380 und 780 nm verwendet. Diese werden gemäß dem CIE-Farbsystem für die P-Faktor: 0.91, Normlicht C, Beobachterwinkel 2 ° und 4 mm Glasdicke ausgewertet und der Y-Wert daraus berechnet. Dieses Licht entspricht Weißlicht mit einer Farbtemperatur von 6800 K und repräsentiert damit mittleres Tageslicht. Tabelle 3: Transmission Y der Glaskeramiken gemessen bei 4 mm Dicke A2 A3 A4 Keram isierung 965°C 965°C 965°C Transmission 4mm 4mm 4mm Transmission Y 44,2% 62,5% 17,0% Keram isierung 935°C 935°C 935°C Transmission 4mm 4mm 4mm Transmission Y 40,8% 63,4% 58,7%
Table 3 shows the effect of the different ceramizations on the transmission of the glass ceramics.
The transmission is based on ISO 15368 (2001-08). For the determination of color values based on DIN 5033 the spectral data between 380 and 780 nm are used. These are evaluated in accordance with the CIE color system for the P-factor: 0.91, standard light C, observer angle 2 ° and 4 mm glass thickness and the Y value calculated therefrom. This light corresponds to white light with a color temperature of 6800 K and thus represents medium daylight. Table 3: Transmission Y of the glass-ceramics measured at 4 mm thickness A2 A3 A4 Ceramization 965 ° C 965 ° C 965 ° C transmission 4mm 4mm 4mm Transmission Y 44.2% 62.5% 17.0% Ceramization 935 ° C 935 ° C 935 ° C transmission 4mm 4mm 4mm Transmission Y 40.8% 63.4% 58.7%

Wie in Tabelle 3 zu erkennen ist, erlaubt die Wahl der Keramisierung auch eine Anpassung der Transmission. So ist es möglich, je nach Anwendungsfall die optimale Transmission zu wählen. Für die Verwendung als Kochfläche bedeutet dies, dass die Glaskeramik vorteilhaft mit einer Unterseitenbeschichtung versehen werden kann, da bei einer hohen Transmission die Farbe der Unterseitenbeschichtung nicht verfälscht wird. Andererseits ermöglichen Glaskeramiken mit niedriger Transmission, häufig in Kombination mit einer Färbung durch Farboxide wie V2O5, Fe2O3, Cr2O3, MnO2, CoO, NiO, CuO, MoO3, CeO2, Nd2O3, die Verwendung ohne weitere Beschichtung, was eine kostengünstigere Herstellung ermöglicht.As can be seen in Table 3, the choice of ceramization also allows an adjustment of the transmission. It is thus possible to choose the optimum transmission depending on the application. For use as a cooking surface, this means that the glass ceramic can be advantageously provided with a bottom coating, since at a high transmission, the color of the underside coating is not distorted. On the other hand, low-transmission glass-ceramics, often in combination with coloring by color oxides such as V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MnO 2 , CoO, NiO, CuO, MoO 3 , CeO 2 , Nd 2 O 3 , the use without further coating, which allows a more cost-effective production.

In Hinblick auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Glaskeramiken als Kochflächen und damit auf die optische Wahrnehmung der unter einer Kochfläche angebrachten LED, ist jedoch nicht nur die über den gesamten Bereich des sichtbaren Lichts gemittelte Transmission Y von Bedeutung sondern auch die spektrale Transmission und die Streuung bei der Wellenlänge der gewählten LED, z.B. α (470 nm) und der Streulichtanteil bei 470 nm für blaue LEDs. Die an den Ausführungsbeispielen gemessenen Werte für die Wellenlängen 470 nm (blau), 530 nm (grün) und 700 nm (rot) sind in Tabelle 1 dargestellt.With regard to the use of the glass ceramics according to the invention as cooking surfaces and thus on the visual perception of mounted under a cooking surface LED, however, not only the averaged over the entire range of visible light transmission Y but also the spectral transmission and the scattering in the Wavelength of the selected LED, eg α (470 nm) and the scattered light component at 470 nm for blue LEDs. The values measured for the wavelengths 470 nm (blue), 530 nm (green) and 700 nm (red) in the exemplary embodiments are shown in Table 1.

Beispiel 1 zeigt eine besonders niedrige Streuung. Dagegen führt das Absenken des B2O3-Gehalts in Beispiel 3 gegenüber Beispiel 1 zu einer deutlichen Zunahme der Streuung, die jedoch in der Anwendung noch tolerabel ist. Beispiel 4 zeigt, dass die Streuung durch die Optimierung der Keramisierung verringert werden kann. Hierbei liegt auch bei der niedrigeren Temperatur von 935°C schon Keatit als Hauptkristallphase vor, die Streuung ist im Vergleich zu der höheren Temperatur von 965°C jedoch fast halbiert.Example 1 shows a particularly low scattering. In contrast, the lowering of the B 2 O 3 content in Example 3 compared to Example 1 leads to a significant increase in the scattering, which is still tolerable in the application. Example 4 shows that the scattering can be reduced by optimizing the ceramization. Keatite is already present as the main crystal phase at the lower temperature of 935 ° C, but the scattering is almost halved compared to the higher temperature of 965 ° C.

Für die Verwendung als Kochfläche ist besonders die Kombination einer relativ geringen Transmission τ (470 nm) < 10 %, nämlich um Blendeffekte und ein unerwünschtes Betrachten der unter Kochfläche liegenden Technik zu vermeiden, und eines geringen Streulichtanteils von < 10 % bei 470 nm vorteilhaft. Dies lässt sich beispielsweise durch den Einsatz von 0,01 % - 0,06 % V2O5 als farbgebende Komponente in den erfindungsgemäßen Glaskeramiken erreichen.For use as a cooking surface, the combination of a relatively low transmission τ (470 nm) <10%, namely to avoid glare effects and undesired viewing of the under-cooktop technique, and a low scattered light content of <10% at 470 nm is particularly advantageous. This can be achieved, for example, by using 0.01% -0.06% of V 2 O 5 as the coloring component in the glass ceramics according to the invention.

2 zeigt den Zusammenhang von Transmission und Streuung bei 470 nm für Beispiele aus Tabelle 1. 2 shows the relationship of transmission and scattering at 470 nm for examples from Table 1.

Claims (12)

Transparenter, bevorzugt mit Hilfe von Farboxiden eingefärbter Glaskeramikartikel mit einem Streulichtanteil bestimmt bei einer Wellenlänge von 470 nm sowie normiert auf ein glaskeramisches Material von 4 mm Dicke von weniger als 70 %, bevorzugt weniger als 40 %, besonders bevorzugt weniger als 25 %, umfassend eine erste, oberflächennahe Schicht sowie einen darunterliegenden Kern, wobei der Kern als Hauptkristallphase Keatit-Mischkristalle umfasst und wobei der Kern in einer Tiefe ab 100 µm, gemessen von der Oberfläche des glaskeramischen Materials, vorliegt, die oberflächennahe Schicht eine Dicke von mindestens 10 µm, bevorzugt mindestens 20 µm aufweist, und der Glaskeramikartikel mindestens 0,1- < 4 %, bevorzugt 0,3 - 2 % B2O3 enthält.Transparent, preferably with the aid of color oxides colored glass ceramic article with a scattered light content determined at a wavelength of 470 nm and normalized to a glass-ceramic material of 4 mm thickness of less than 70%, preferably less than 40%, more preferably less than 25%, comprising one first near-surface layer and an underlying core, wherein the core comprises keatite mixed crystals as the main crystal phase and wherein the core is present at a depth from 100 microns, as measured from the surface of the glass-ceramic material, the near-surface layer has a thickness of at least 10 microns, preferably has at least 20 microns, and the glass ceramic article contains at least 0.1- <4%, preferably 0.3 to 2% B 2 O 3 . Glaskeramikartikel nach Anspruch 1, der folgende Komponenten (in Gew.-% auf Oxidbasis) enthält: Al2O3 18 - 23 Li2O 2,5 - 4,2 , bevorzugt 3,0 - < 4,0, besonders bevorzugt 3,3 - 3,9 SiO2 60 - 69 B2O3 0,1 - < 4, bevorzugt 0,3 - 2 Fe2O3 0,012 - 0,3 ZnO 0-2 Na2O + K2O 0,2 - 1,5 MgO 0 - 2,0, bevorzugt 0 - 1,5 CaO + SrO + BaO 0-4 TiO2 2,3 - 4 ZrO2 0,5 - 2 P2O5 0 - 3 SnO2 0 - < 0,6 Sb2O3 0 - 1,5 As2O3 0 - 1,5 TiO2 + ZrO2 + SnO23,8 - 6 V2O5 0 - 0,06, bevorzugt 0,01 - 0,06 und gegebenenfalls weitere Farboxide oder färbende Komponenten, in Summe bis maximal 1,0 Gew.-%Glass ceramic article after Claim 1 containing the following components (in% by weight based on oxide): Al 2 O 3 18-23 Li 2 O 2.5-4.2, preferably 3.0- <4.0, more preferably 3.3-3 , 9 SiO 2 60-69 B 2 O 3 0.1-4, preferably 0.3-2 Fe 2 O 3 0.012-0.3 ZnO 0-2 Na 2 O + K 2 O 0.2-1, 5 MgO 0 - 2.0, preferably 0 - 1.5 CaO + SrO + BaO 0-4 TiO 2 2.3 - 4 ZrO 2 0.5 - 2 P 2 O 5 0 - 3 SnO 2 0 - <0, 6 Sb 2 O 3 0-1.5 As 2 O 3 0-1.5 TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 3.8-6 V 2 O 5 0-0.06, preferably 0.01-0.06 and optionally further color oxides or coloring components, in total up to a maximum of 1.0% by weight Glaskeramikartikel nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Li2O+B2O3 > 2,8 Gewichtsprozent, bevorzugt > 3,5 Gewichtsprozent beträgt.Glass ceramic article after Claim 1 or 2 characterized in that the content of Li 2 O + B 2 O 3 > 2.8 weight percent, preferably> 3.5 weight percent. Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Crack initiation load (CIL) von mehr als 0,9 N aufweist. Glass ceramic article according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that it has a crack initiation load (CIL) greater than 0.9N. Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α von weniger als 1,6 ppm/K, bevorzugt weniger als 1,5 ppm/K im Bereich von 20 °C bis 700 °C aufweist.Glass ceramic article according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that it has a thermal expansion coefficient α of less than 1.6 ppm / K, preferably less than 1.5 ppm / K in the range of 20 ° C to 700 ° C. Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er bei 470 nm eine spektrale Transmission von weniger als 10 % und einen Streulichtanteil von weniger als 10 % sowie einen V2O5-Gehalt von 0,01 - 0,06 Gewichtsprozent aufweist.Glass ceramic article according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that it has at 470 nm, a spectral transmission of less than 10% and a scattered light content of less than 10% and a V 2 O 5 content of 0.01 - 0.06 weight percent. Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächennahe Schicht zumindest bereichsweise eine glasige Oberflächenzone mit einer Dicke zwischen 50 und 1000 nm, bevorzugt zwischen 300 und 800 nm, umfasst.Glass ceramic article according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the near-surface layer at least partially comprises a glassy surface zone having a thickness between 50 and 1000 nm, preferably between 300 and 800 nm. Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächennahe Schicht in einer Tiefe von größer als 1 µm bis zu maximal 100 µm Hochquarzmischkristall umfasst, bevorzugt Hochquarzmischkristall als Hauptkristallphase.Glass ceramic article according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the near-surface layer comprises at a depth of greater than 1 micron to a maximum of 100 microns high quartz mixed crystal, preferably high quartz mixed crystal as the main crystal phase. Glaskeramikartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ausgebildet als Glaskeramikscheibe mit einer Dicke von weniger als 5 mm, bevorzugt von weniger als 4 mm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 3,2 mm.Glass ceramic article according to one of Claims 1 to 8th , formed as a glass ceramic disc with a thickness of less than 5 mm, preferably less than 4 mm, particularly preferably from 3 mm to 3.2 mm. Glaskeramikartikel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seite der Glaskeramikscheibe mindestens eine Dekorschicht umfasstGlass ceramic article after Claim 9 , characterized in that at least one side of the glass-ceramic pane comprises at least one decorative layer Verfahren zur Herstellung einer transparenten, bevorzugt mit Hilfe von Farboxiden eingefärbten Glaskeramik mit einem Streulichtanteil bestimmt bei einer Wellenlänge von 470 nm sowie normiert auf ein glaskeramisches Material von 4 mm Dicke, von weniger als 70 %, bevorzugt weniger als 40 % besonders bevorzugt weniger als 25 %, umfassend eine erste, oberflächennahe Schicht sowie einen darunterliegenden Kern, wobei der Kern als Hauptkristallphase Keatit-Mischkristalle umfasst und als Hauptkristallphase eine Kristallphase dann bezeichnet wird, wenn ihr Anteil mehr als 50 Vol.-% der Summe der Kristallphasenanteile übersteigt, und wobei der Kern in einer Tiefe von 100 µm, gemessen von der Oberfläche des glaskeramischen Materials, vorliegt, die oberflächennahe Schichte eine Dicke von mindestens 10 µm aufweist und die mindestens 0,1- < 4 %, bevorzugt 0,3 - 2 % B2O3 enthält, mit einer Gesamtdauer von weniger als 5 Stunden, bevorzugt weniger als 2 Stunden, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramisierung mit folgendem Programm vorgenommen wird: a) Bereitstellen eines Ausgangsmaterials, umfassend ein keramisierbares Glas und/oder ein glaskeramisches Material; b) Erhöhen der Temperatur des keramisierbaren Glases und/oder des glaskeramischen Materials auf den Temperaturbereich von 620 - 680 °C innerhalb von 3 - 30 Minuten; c) Erhöhen der Temperatur des keramisierbaren Glases und/oder des glaskeramischen Materials innerhalb des Temperaturbereichs von 680 bis 800°C über einen Zeitraum von etwa 10 bis 30 Minuten; d) Erhöhen der Temperatur des Kristallisationskeime enthaltenden Glases und/oder glaskeramischen Materials innerhalb von 5 bis 30 Minuten Dauer in den Temperaturbereich von 850 bis 1050°C, bevorzugt 850-980°C; e) Halten innerhalb des Temperaturbereiches bei der maximalen Temperatur von 850 bis 1050°C, bevorzugt 850 - 980°C; bis zu 20 Minuten und danach e) rasches Abkühlen der erhaltenen Glaskeramik auf Raumtemperatur.Process for producing a transparent glass ceramic, preferably colored with the aid of color oxides, with a scattered light content determined at a wavelength of 470 nm and normalized to a glass-ceramic material of 4 mm thickness, of less than 70%, preferably less than 40%, more preferably less than 25 %, comprising a first, near-surface layer and an underlying core, wherein the core comprises keatite mixed crystals as the main crystal phase and a crystal phase is referred to as the main crystal phase, if their proportion exceeds more than 50 vol .-% of the sum of the crystal phase portions, and wherein the Core at a depth of 100 microns, measured from the surface of the glass-ceramic material, is present, the near-surface layer has a thickness of at least 10 microns and the at least 0.1- <4%, preferably 0.3 - 2% B 2 O 3 containing, with a total duration of less than 5 hours, preferably less than 2 hours, characterized in that the ceramization is carried out with the following program: a) providing a starting material comprising a ceramizable glass and / or a glass-ceramic material; b) raising the temperature of the ceramizable glass and / or the glass-ceramic material to the temperature range of 620-680 ° C within 3 to 30 minutes; c) raising the temperature of the ceramizable glass and / or the glass-ceramic material within the temperature range of 680 to 800 ° C over a period of about 10 to 30 minutes; d) increasing the temperature of the crystallization nuclei-containing glass and / or glass-ceramic material within 5 to 30 minutes duration in the temperature range from 850 to 1050 ° C, preferably 850-980 ° C; e) keeping within the temperature range at the maximum temperature of 850 to 1050 ° C, preferably 850 to 980 ° C; up to 20 minutes and then e) rapid cooling of the resulting glass-ceramic to room temperature. Verwendung eines Glaskeramikartikels nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als feuerfeste Verglasung oder Sichtscheibe, als Tür eines Garraums, beispielsweise in einem Elektroherd, insbesondere in einem Elektroherd, welcher eine Pyrolysefunktion aufweist, oder als Abdeckung für Heizelemente, insbesondere als Koch- oder Bratfläche, als Weißware, als Heizkörperabdeckung, als Grillfläche, als Kaminsichtscheibe, als Trägerplatte oder Ofenauskleidung in der Keramik-, Solar- oder Pharmaindustrie oder der Medizintechnik, insbesondere für Produktionsprozesse unter hochreinen Bedingungen, als Auskleidung von Öfen, in denen chemische oder physikalische Beschichtungsverfahren durchgeführt werden oder als chemisch resistente Laborausstattung, 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, als Wafersubstrat, als Gegenstand mit UV-Schutz, als Material für Gehäusekomponenten beispielsweise von elektronischen Geräten und/oder Abdeckgläser für IT wie Mobiltelefone, Laptops, Scannergläser oder ähnliches, als Fassadenplatte, als Brandschutzverglasung oder als Komponente für ballistischen Schutz.Use of a glass ceramic article according to one of Claims 1 to 9 as a fireproof glazing or window, as a door of a cooking chamber, for example in an electric range, in particular in an electric range, which has a pyrolysis function, or as a cover for heating elements, especially as a cooking or frying surface, as white goods, as a radiator cover, as a grill surface, as Kaminsichtscheibe , as a carrier plate or furnace lining in the ceramic, solar or pharmaceutical industry or medical technology, in particular 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, 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, as a wafer substrate, as an object with UV protection, as a material for housing components of, for example, electronic devices and / or covers for IT such as Mobile phones, laptops, scanner glasses or the like, as a facade panel, as fire-resistant glazing or as a component for ballistic protection.
DE102016211065.9A 2016-06-21 2016-06-21 Transparent, preferably colored glass ceramic article with low scattered light content and high strength, as well as processes for its preparation and its use Active DE102016211065B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016211065.9A DE102016211065B4 (en) 2016-06-21 2016-06-21 Transparent, preferably colored glass ceramic article with low scattered light content and high strength, as well as processes for its preparation and its use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016211065.9A DE102016211065B4 (en) 2016-06-21 2016-06-21 Transparent, preferably colored glass ceramic article with low scattered light content and high strength, as well as processes for its preparation and its use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016211065A1 DE102016211065A1 (en) 2017-12-21
DE102016211065B4 true DE102016211065B4 (en) 2019-09-05

Family

ID=60481512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016211065.9A Active DE102016211065B4 (en) 2016-06-21 2016-06-21 Transparent, preferably colored glass ceramic article with low scattered light content and high strength, as well as processes for its preparation and its use

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016211065B4 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202018102536U1 (en) * 2017-12-22 2018-05-22 Schott Ag Cover plate with neutral color coating
DE202018102514U1 (en) 2017-12-22 2018-05-22 Schott Ag Glass-ceramic with reduced lithium content
DE202018102537U1 (en) 2017-12-22 2018-05-22 Schott Ag Furnishings and fittings for kitchens or laboratories with lighting elements
DE102019121144A1 (en) * 2019-08-05 2021-02-11 Schott Ag Disc-shaped glass article, its manufacture and use
DE102019121146A1 (en) 2019-08-05 2021-02-11 Schott Ag Heat-formed chemically toughenable glass article with a low crystal content, in particular disk-shaped chemically toughened glass article, as well as method and device for its production
DE102019121147A1 (en) 2019-08-05 2021-02-11 Schott Ag Disc-shaped, chemically toughened glass articles and process for their manufacture
DE102022133592A1 (en) 2022-12-16 2024-06-27 Schott Ag Transparent glass ceramic, especially as a cover plate
DE102022133593A1 (en) 2022-12-16 2024-06-27 Schott Ag Transparent glass ceramic, especially as a cover plate
DE102022133594A1 (en) 2022-12-16 2024-06-27 Schott Ag Transparent glass ceramic, especially as a cover plate
CN116332517B (en) * 2022-12-30 2025-04-15 海南海控特玻科技有限公司 A kind of low expansion coefficient transparent microcrystalline glass and preparation method thereof
CN118005286A (en) * 2024-02-20 2024-05-10 河北光兴半导体技术有限公司 Ultra-thin glass-ceramics and preparation method and application thereof

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1018384A (en) 1962-06-20 1966-01-26 Anchor Hocking Glass Corp Improvements in and relating to semi crystalline glass
GB1095254A (en) 1964-08-20 1967-12-13 Anchor Hocking Glass Corp Improvements in and relating to semi-crystalline glass and its manufacture
GB1108450A (en) 1964-07-07 1968-04-03 Anchor Hocking Glass Corp Improvements in and relating to the manufacture of glass articles
GB1268845A (en) 1968-07-29 1972-03-29 Nippon Electric Glass Co Improvements in or relating to the manufacture of crystallized glass
US3764444A (en) 1971-05-17 1973-10-09 Owens Illinois Inc Glass ceramic and process therefor
DE2429563C2 (en) 1974-06-20 1976-04-15 Transparent glass ceramic, black when viewed from above, dark red when viewed from above, of the system SiO deep 2-AI deep 2 O deep 3-Li deep 2 O with a high thermal stress factor R greater than 1000, especially for the production of heated plates, as well as a method for producing the glass ceramic Jenaer Glaswerk Schott & Gen., 6500 Mainz
US4218512A (en) 1979-01-04 1980-08-19 Ppg Industries, Inc. Strengthened translucent glass-ceramics and method of making
US4285728A (en) 1975-02-06 1981-08-25 Owens-Illinois, Inc. Method of making low expansion crystallized glass-ceramics and telescope mirror blanks made thereby
EP0853071A1 (en) 1995-09-26 1998-07-15 NIPPON ELECTRIC GLASS COMPANY, Limited Crystalline glass, crystallized glass, crystallized glass article, and process for producing crystallized glass article
JP2001052334A (en) 1999-08-04 2001-02-23 Okamoto Glass Co Ltd Substrate material for magnetic disk and its manufacture
DE10110225A1 (en) 2001-03-02 2002-09-26 Schott Glas Glass ceramic
US20040110623A1 (en) 2002-08-14 2004-06-10 Hsu Kuo-Chuan Li2O-Al2O3-SiO2 crystallized glass and crystallizable glass and method for making the same
US20050153142A1 (en) 2003-12-11 2005-07-14 Belykh Anna V. Surface-modified glass-ceramics and their preparation
DE102004024583A1 (en) 2004-05-12 2005-12-08 Schott Ag Translucent or opaque cooking surface consisting of a colorable glass ceramic and its use
DE102007025893A1 (en) 2007-06-01 2008-12-04 Schott Ag Glass ceramic tank material
US7671303B2 (en) 2002-04-10 2010-03-02 Eurokera S.N.C. Glass-ceramic plate and method for making same
DE102010006232A1 (en) 2009-07-20 2011-02-17 Schott Ag High-performance glass ceramic and method for producing a high-performance ceramic
US8765262B2 (en) 2011-11-16 2014-07-01 Corning Incorporated Ion exchangeable glass with high crack initiation threshold
DE102014226986A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-23 Schott Ag Glass-ceramic substrate made of a transparent, colored LAS glass-ceramic and process for its production

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1018384A (en) 1962-06-20 1966-01-26 Anchor Hocking Glass Corp Improvements in and relating to semi crystalline glass
GB1108450A (en) 1964-07-07 1968-04-03 Anchor Hocking Glass Corp Improvements in and relating to the manufacture of glass articles
GB1095254A (en) 1964-08-20 1967-12-13 Anchor Hocking Glass Corp Improvements in and relating to semi-crystalline glass and its manufacture
GB1268845A (en) 1968-07-29 1972-03-29 Nippon Electric Glass Co Improvements in or relating to the manufacture of crystallized glass
US3764444A (en) 1971-05-17 1973-10-09 Owens Illinois Inc Glass ceramic and process therefor
DE2429563C2 (en) 1974-06-20 1976-04-15 Transparent glass ceramic, black when viewed from above, dark red when viewed from above, of the system SiO deep 2-AI deep 2 O deep 3-Li deep 2 O with a high thermal stress factor R greater than 1000, especially for the production of heated plates, as well as a method for producing the glass ceramic Jenaer Glaswerk Schott & Gen., 6500 Mainz
US4285728A (en) 1975-02-06 1981-08-25 Owens-Illinois, Inc. Method of making low expansion crystallized glass-ceramics and telescope mirror blanks made thereby
US4218512A (en) 1979-01-04 1980-08-19 Ppg Industries, Inc. Strengthened translucent glass-ceramics and method of making
EP0853071A1 (en) 1995-09-26 1998-07-15 NIPPON ELECTRIC GLASS COMPANY, Limited Crystalline glass, crystallized glass, crystallized glass article, and process for producing crystallized glass article
JP2001052334A (en) 1999-08-04 2001-02-23 Okamoto Glass Co Ltd Substrate material for magnetic disk and its manufacture
DE10110225A1 (en) 2001-03-02 2002-09-26 Schott Glas Glass ceramic
US7671303B2 (en) 2002-04-10 2010-03-02 Eurokera S.N.C. Glass-ceramic plate and method for making same
US20040110623A1 (en) 2002-08-14 2004-06-10 Hsu Kuo-Chuan Li2O-Al2O3-SiO2 crystallized glass and crystallizable glass and method for making the same
US20050153142A1 (en) 2003-12-11 2005-07-14 Belykh Anna V. Surface-modified glass-ceramics and their preparation
DE102004024583A1 (en) 2004-05-12 2005-12-08 Schott Ag Translucent or opaque cooking surface consisting of a colorable glass ceramic and its use
DE102007025893A1 (en) 2007-06-01 2008-12-04 Schott Ag Glass ceramic tank material
DE102010006232A1 (en) 2009-07-20 2011-02-17 Schott Ag High-performance glass ceramic and method for producing a high-performance ceramic
US8765262B2 (en) 2011-11-16 2014-07-01 Corning Incorporated Ion exchangeable glass with high crack initiation threshold
DE102014226986A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-23 Schott Ag Glass-ceramic substrate made of a transparent, colored LAS glass-ceramic and process for its production

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN 5033
ISO 15368

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016211065A1 (en) 2017-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016211065B4 (en) Transparent, preferably colored glass ceramic article with low scattered light content and high strength, as well as processes for its preparation and its use
DE102017101114B4 (en) Process for the preparation of a preferably non-colored glass-ceramic material with low scattered light content and glass-ceramic material produced according to the process and its use
DE102014226986B4 (en) Glass-ceramic substrate made of a transparent, colored LAS glass-ceramic and process for its production
DE102010032113B4 (en) Transparent or transparent colored lithium aluminum silicate glass-ceramic with adjustable thermal expansion and its use
EP3502069B1 (en) Glass ceramic with reduced lithium content
EP3728152B1 (en) Transparent, encapsulated lithium aluminium silicate glass ceramic and method for the production and use of the glass ceramic
EP3018107B1 (en) Highly crystalline lithium aluminium silicate glass ceramic material and use of same
EP2817269B1 (en) Transparent low-colour lithium aluminium silicate glass ceramic and the use thereof
DE102016208300B3 (en) 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
DE202018100558U1 (en) Colored transparent lithium aluminum silicate glass-ceramic
DE202014010349U1 (en) Glass-ceramic of the type lithium aluminum silicate containing a solid solution of β-spodumene
DE202018006443U1 (en) Beta spodumene glass ceramics that are white, opalescent or opaque, with a low titanium content and refined with tin
EP3872044B1 (en) Crystallizable lithium aluminosilicate glass and glass ceramic produced therefrom and method for producing glass and glass ceramic and use of the glass ceramic
DE102020117468A1 (en) Transparent, non-colored lithium aluminum silicate glass ceramic article with high quartz mixed crystal as the main crystal phase as well as a method for producing the article and its use
EP3872043B1 (en) Crystallizable lithium aluminosilicate glass and glass ceramic produced therefrom and method for producing glass and glass ceramic and use of the glass ceramic
EP3502072A1 (en) Coloured fireplace panel with colour-neutral transmission characteristics
EP3450411B1 (en) Coloured transparent lithium aluminium silicate glass ceramic and use of same
EP4375247B1 (en) Lithium aluminium silicate glass ceramic

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final