DE202018006435U1

DE202018006435U1 - Transparente-ß-Quarzglaskeramik mit niedrigem Lithium-Gehalt

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Publication number: DE202018006435U1
Application number: DE202018006435.1U
Authority: DE
Original assignee: Eurokera SNC
Current assignee: Eurokera SNC
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2028-06-07
Also published as: WO2018224554A1; KR20200016358A; KR102631331B1; CN110770181A; FR3067345B1; FR3067345A1; EP3634918A1; ES2874808T3; US11352290B2; EP3634918B1; US20200189965A1

Abstract

Transparente Glaskeramik, die als Hauptkristallphase einen β-Quarz-Mischkristall enthält, deren Zusammensetzung, frei von Arsen- und Antimonoxid, mit Ausnahme unvermeidbarer Spuren, ausgedrückt in Gewichtsprozenten von Oxiden, umfasst:
62% bis 68% SiO₂;
17% bis 21% of Al₂O₃;
1% bis < 2% Li₂O;
1% bis 4% MgO;
1% bis 6% ZnO;
0 bis 4% BaO;
0 bis 4% SrO;
0 bis 1% CaO;
1% bis 5% TiO₂;
0 bis 2% ZrO₂;
0 bis 1% Na₂O;
0 bis 1% K₂O;
mit Na₂O + K₂O + BaO + SrO + CaO ≤ 6%;
optional bis zu 2% mindestens eines Läuterungsmittels, das SnO₂ enthält; und
optional bis zu 2% mindestens eines Farbmittels.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119 der am 7. Juni 2017 eingereichten französischen Patentanmeldung Nr. 17 55049 , auf deren Inhalt sie sich stützt und die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Der Kontext der vorliegenden Anmeldung ist der von transparenten Glaskeramiken mit geringer Ausdehnung, die einen β-Quarz-Mischkristall als Hauptkristallphase enthalten. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich insbesondere auf:

- transparente Glaskeramiken, die einen β-Quarz-Mischkristall als Hauptkristallphase und eine Zusammensetzung mit einem niedrigen Lithiumgehalt enthalten;
- Gegenstände, die zumindest teilweise aus diesen Glaskeramiken bestehen; und
- Aluminosilikatgläser, Vorläufer dieser Glaskeramiken

Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Herstellung dieser Gegenstände beschrieben.
Transparente Glaskeramiken vom Lithium-Aluminosilikat (LAS) Typ, die einen β-Quarz-Mischkristall als Hauptkristallphase enthalten, gibt es seit mehr als 20 Jahren. Sie sind in zahlreichen Patentdokumenten beschrieben, insbesondere im Patent US 5 070 045 und in der Patentanmeldung WO 2012/156444 . Sie werden insbesondere als Material für Kochplatten, Kochgeräte, Mikrowellenplatten, Kaminfenster, Kamineinsätze, Ofenfenster, Ofentüren (insbesondere für pyrolytische und katalytische Öfen) und Feuerfenster verwendet.
Um solche Glaskeramiken zu erhalten (und genauer gesagt, um Gaseinschlüsse in der Glasschmelze zu beseitigen), werden seit langem herkömmliche Läuterungsmittel, As₂O₃ und/oder Sb₂O₃, verwendet. Angesichts der Toxizität dieser beiden Elemente und der immer strengeren Vorschriften ist es wünschenswert, die Verwendung dieser (toxischen) Läutermittel bei der Herstellung des Vorläuferglases zu vermeiden. SnO₂ wurde als Ersatz-Läuterungsmittel vorgeschlagen (siehe insbesondere die Lehre der Patentdokumente US 6 846 760 , US 8 053 381 und WO 2012/156444 ). Es wird immer häufiger verwendet. Bei einer ähnlichen Läuterungstemperatur erweist es sich jedoch als weniger wirksam als As₂O₃. Im Allgemeinen und insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung von SnO₂ als Läuterungsmittel ist es zur Erleichterung der Läuterung vorteilhaft, (Vorläufer-)Gläser zu haben, die bei hoher Temperatur eine niedrige Viskosität aufweisen.
Je nach den Heizmitteln, die mit den verwendeten Kochfeldern verbunden sind (Strahlungsheizmittel oder Induktionsheizmittel), sind die Anforderungen an die Werte des (linearen) Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) des Materials, aus dem die Kochfelder bestehen, mehr oder weniger einschränkend. Kochflächen, die mit Strahlungsheizungen verwendet werden, können auf Temperaturen bis zu 725°C angehoben werden, und um den Temperaturschocks und den Temperaturgradienten, die in der Kochfläche entstehen können, zu widerstehen, haben sie einen CTE, der im Allgemeinen im Bereich von -10·10^-7 pro Kelvin (K^-1) bis +10·10^-7K^-1 liegt. Kochfelder, die mit Induktionsheizungen verwendet werden, sind niedrigeren Temperaturen ausgesetzt (höchstens etwa 400°C). Eine neue Generation von Induktoren, die Infrarot-Sensoren verwenden, ist ebenfalls vor kurzem erschienen. Diese Sensoren ermöglichen es, die Temperatur der Kochfelder besser zu kontrollieren und 300°C nicht zu überschreiten. Kochfelder, die mit Induktionsheizungen verwendet werden, sind daher weniger heftigen Temperaturschocks ausgesetzt; der CTE dieser Kochfelder kann daher höher sein.
Aus optischen Gründen ist es auch wünschenswert, dass ein Kochfeld, selbst wenn es durchsichtig ist, die darunter liegenden Elemente, wie Induktionsspulen, elektrische Leitungen und Schaltkreise zur Steuerung und Überwachung des Kochgerätes, verdeckt. Auf der Unterseite eines solchen Kochfeldes kann ein Trübungsmittel aufgetragen werden oder das Material, aus dem es besteht, kann stark gefärbt sein. Wenn es gefärbt ist, muss dennoch ein gewisses Mindestmaß an Transmission erhalten bleiben, damit Anzeigen sichtbar sind, z.B. durch Licht, das von unter der Platte angebrachten Leuchtdioden (LED) abgestrahlt wird.
Lithium ist einer der Hauptbestandteile von Glaskeramiken (vom Lithium-Aluminosilikat (LAS) Typ, die einen β-Quarz-Mischkristall als Hauptkristallphase enthalten). Gegenwärtig ist Lithium in der Zusammensetzung der genannten Glaskeramiken im allgemeinen mit Gehalten zwischen 2,5 und 4,5 % und bevorzugter mit Gehalten zwischen 3,6 und 4,0 Gew.-% (ausgedrückt in Bezug auf Li₂O) im Wesentlichen als Bestandteil der festen Lösung von β-Quarz und als Flußmittel für das Glas vorhanden. Gegenwärtig ist die Versorgung mit Lithium weniger zuverlässig als früher. Auf jeden Fall wird dieses Element immer teurer. Der Grund für diesen jüngsten Druck auf die Verfügbarkeit und den Preis von Lithium liegt in der steigenden Nachfrage nach Lithium für die Herstellung von Lithiumbatterien.
Die Erfinder haben daher nach Glaskeramikzusammensetzungen geforscht, die eine hohe Leistung bei niedrigem Lithiumgehalt aufweisen. Als Ergebnis ihrer Forschungen haben sie Zusammensetzungen mit einem Lithiumgehalt gefunden, der im Vergleich zu den bestehenden Glaskeramiken (siehe unten) deutlich reduziert ist.
Der Stand der Technik beschreibt bereits Gläser und Glaskeramiken mit Zusammensetzungen mit unterschiedlich niedrigen Lithiumgehalten. Folglich:

- Aus Aluminosilikatgläsern, die kein Lithium, sondern einen hohen Gehalt an Zink enthalten, kann man bekanntermaßen Glaskeramiken erhalten, die als Hauptkristallphase einen β -Quarzmischkristall enthalten. Solche Glaskeramiken sind jedoch nicht transparent (sie sind opak), ihre Vorläufergläser haben eine niedrige Viskosität bei der Liquidustemperatur, und die Wärmebehandlungen, die zur Kristallisierung (Keramisierung) der Vorläufergläser erforderlich sind, um die Glaskeramiken zu erhalten, sind langwierig (siehe das Buch „Glass-ceramic technology‟, 2. Auflage, von W. Hölland und G.H. Beall, S. 116-117 (Wiley 2012));
- Die Patentanmeldung US 2016/0174301 beschreibt Gläser mit niedrigen CTE-Werten (CrE_20-300°< 30·10^-7K^-1), die als Material für die Herstellung von Induktionskochfeldern geeignet sein können. Diese Gläser enthalten in ihrer Zusammensetzung keine Alkalien. Folglich sind sie ziemlich schwierig zu schmelzen: erstens haben sie eine hohe Viskosität bei hoher Temperatur und zweitens haben sie einen hohen elektrischen Widerstand, so dass sehr hohe Spannungen erforderlich sind, um sie in einem elektrisch beheizten Ofen zu bearbeiten. Solche Gläser können durch Oxide eines Übergangselements gefärbt werden, aber das Vorhandensein solcher Farbmittel in diesen Gläsern kann ihr Schmelzen durch Absorption von Infrarotstrahlung behindern;
- . die Patentanmeldung WO 2005/010574 offenbart optische Vorrichtungen mit Mikrolinsen. Ein Teil der Vorrichtungen besteht aus einem kristallisierten Glas, dessen offenbarte Zusammensetzung breit ist. Der betrachtete CTE ist der CTE von -40 bis 80°C. Die Lehre des genannten Dokuments des Standes der Technik liegt in einem Kontext, der weit von dem der vorliegenden Anmeldung entfernt ist;
- Die Patentanmeldung WO 2015/166183 (entsprechend der Patentanmeldung FR 3 020 359 ) beschreibt teilweise kristallisierte Glasplatten, die optional transparent und vorzugsweise nicht gefärbt sind und CTE_20-300°C-Werte haben, die im Bereich von 20·10^-7K^-1 to 40·10^-7K^-1 liegen. Dieses Dokument enthält keine Daten, die zeigen, dass es möglich ist, Materialien zu erhalten, die sowohl die angegebenen Zusammensetzungen als auch CTE_20-300°C-Werte haben, die niedriger als 20·10^-7K^-1 sind; ebenso wenig enthält dieses Dokument Daten über die Hochtemperatur-Viskosität. Die offenbarten Zusammensetzungen sind sehr breit; sie können 1 bis 2 %, vorteilhafterweise 1,2 bis 1,8 %, vorzugsweise höchstens 1,5 Gew.-% Li₂O enthalten;
- Das Patent US 9 446 982 beschreibt gefärbte transparente Glaskeramiken, die einen β-Quarz-Mischkristall als Hauptkristallphase enthalten und einen Lithiumgehalt (ausgedrückt in Bezug auf Li₂O) im Bereich von 2 bis weniger als 3 Gew.-% (mindestens 2 Gew.-%, bezogen auf die Kontrolle der Kristallisation) aufweisen. Für die beschriebenen Glaskeramiken und unter Bezugnahme auf die technische Aufgabe, die Glaskeramiken verträglich mit dem Dekorieren zu machen, ist es wünschenswert, CTE_{Raumtemperatur-700°C}-Werte im Bereich von 10·10^-7K^-1 bis 25·10^-7K^-1 zu erhalten;
- Die Patentanmeldung US 2013/0085058 bezieht sich auf das Läutern von Gläsern, die Vorläufer von Glaskeramiken vom Lithium-Aluminiumsilikat (LAS) Typ sind, und insbesondere auf die Vermeidung des Wiederaufkochens in solchen Gläsern (die einzigen Eigenschaften, die in den Beispielen angegeben sind, beziehen sich auf die Eignung zum Läutern). Die genannten Gläser haben in ihrer Zusammensetzung nicht mehr als 10 ppm (parts per million) Schwefel (S). Ihre Zusammensetzung, die frei von As₂O₃ und Sb₂O₃ ist, kann 1% bis 6% Li₂O enthalten. Sie enthält keine färbenden Elemente. Die dargestellten Zusammensetzungen enthalten kein ZnO und weisen zum größten Teil hohe Gehalte an Li₂O auf (3,5 und 4 Gew.-%);
- Die Patentanmeldung EP 1 170 262 beschreibt transparente Glaskeramiken vom Lithium-Aluminiumsilikat (LAS) Typ, die sich für die Verwendung als Lichtwellenleiterelement eignen. Die angegebenen Zusammensetzungen sind breit; die meisten der Beispielzusammensetzungen haben hohe Gehalte an Li₂O und Al₂O₃, zusammen mit niedrigen Gehalten an SiO₂; und
- Das Patent US 9 018 113 beschreibt farbige, transparente Glaskeramiken, die als Kochfeld in Verbindung mit der Induktionserwärmung verwendet werden können. Ihre Zusammensetzung weist 1,5 bis 4,2 % Li₂O auf; die beispielhaften Zusammensetzungen haben hohe Gehalte an Li₂O (> 2,9 Gew.-%). Über die Hochtemperaturviskosität der Vorläufergläser werden keine Angaben gemacht.

In diesem Zusammenhang haben die Erfinder die mögliche Existenz transparenter Glaskeramiken untersucht, deren Zusammensetzung einen geringen Lithiumgehalt aufweist (weniger als 2 Gew.-% Li₂O (siehe unten)) und die sich als Material für die Herstellung von Kochfeldern im Rahmen der Induktionserwärmung und insbesondere im Rahmen der Induktionserwärmung mit Hilfe von Infrarotsensoren zur Steuerung der Erwärmung eignen (es wurde bereits erwähnt, dass die maximale Temperatur, die ein Kochfeld im Betrieb erreicht, etwa 400°C (für die Induktionserwärmung im Allgemeinen) beträgt und 300°C (für die Induktionserwärmung mit Infrarotsensoren) nicht übersteigt). Solche Glaskeramiken müssen die folgenden Spezifikationen erfüllen:

- sie müssen transparent sein (auch wenn sie normalerweise stark gefärbt sind): Bei der vorgesehenen Verwendungsdicke (Platten mit einer Dicke von typischerweise 1 Millimeter (mm) bis 8 mm, bevorzugter 2 mm bis 5 mm und oft 4 mm) müssen die genannten Glaskeramiken eine integrierte Transmission (TL (%)) von gleich oder größer als 1% und einen Diffusionsprozentsatz von weniger als 2% aufweisen. Transmissionsmessungen können beispielsweise mit einem Spektrometer mit einer Integrationskugel durchgeführt werden. Auf der Grundlage dieser Messungen werden die integrierte Transmission (TL (%)) im sichtbaren Bereich (zwischen 380 und 780 nm) und der Diffusionsprozentsatz (Diffusion (%)) nach der Norm ASTM D 1003-13 (unter D65-Leuchtmittel mit 2° Beobachter) berechnet;
- - mit einem CTE_20-300°C der im Bereich +/-25·10^-7K^-1 (-25·10^-7K^-1≤ CTE ≤ +25·10^-7K¹) and bevorzugt im Bereich +/-20·10^-7K^-1 (-20·10^-7K^-1≤ CTE ≤ +20·10^-7K^-1) liegt, so dass er für die Verwendung mit Induktionsheizmitteln akzeptabel ist, und insbesondere Induktionsheizmittel, die mit Infrarotsensoren verbunden sind (es muss verstanden werden, dass der besagte CTE niedriger oder gleich +25·10^-7K^-1, vorteilhafterweise niedriger oder gleich +20·10^-7K^-1, ist, im Sinne dessen, was oben über die Lehre des Standes der Technik spezifiziert wurde), und
- - mit einem Vorläuferglas, das vorteilhafte Eigenschaften besitzt, sogar die gleichen vorteilhaften Eigenschaften wie die Vorläufergläser für Glaskeramiken nach dem Stand der Technik mit einem höheren Gehalt an Li₂O; d.h:
  - das genannte Vorläuferglas muss eine niedrige Liquidustemperatur (< 1400°C) und eine hohe Viskosität am Liquidus (mehr als 200 Pa·s, bevorzugt mehr als 400 Pa·s, besonders bevorzugt mehr als 500 Pa·s) aufweisen, wodurch die Formgebung erleichtert wird; und/oder, vorteilhafterweise und
  - das Vorläuferglas muss eine niedrige Viskosität bei hoher Temperatur (T_30Pa·s < 1640°C) aufweisen, wodurch die Läuterung erleichtert wird.

Besonders interessant ist es auch für die transparenten Glaskeramiken eine As₂O₃- und Sb₂O₃-freie Zusammensetzung (bis auf unvermeidliche Spuren) anzustreben.
Die Erfinder haben festgestellt, dass es solche Glaskeramiken mit einer Zusammensetzung gibt, die daher wenig Lithium enthält (weniger als 2 Gewichtsprozent Li₂O) und die die oben genannten Spezifikationen erfüllt. Diese Glaskeramiken stellen den ersten Aspekt der vorliegenden Anmeldung dar. In charakteristischer Weise haben diese Glaskeramiken die folgende Zusammensetzung, frei von Arsen- und Antimonoxid, mit Ausnahme unvermeidbarer Spuren, ausgedrückt in Gewichtsprozenten von Oxiden, umfasst:

62% bis 68% SiO₂;
17% bis 21% of Al₂O₃;
1% bis < 2% Li₂O;
1% bis 4% MgO;
1% bis 6% ZnO;
0 bis 4% BaO;
0 bis 4% SrO;
0 bis 1% CaO;
1% bis 5% TiO₂;
0 bis 2% ZrO₂;
0 bis 1% Na₂O;
0 bis 1% K₂O;
mit Na₂O + K₂O + BaO + SrO + CaO ≤ 6%;
optional bis zu 2% mindestens eines Läuterungsmittels, das SnO₂ enthält; und
optional bis zu 2% mindestens eines Farbmittels.

Für jeden der Inhaltsstoffe, die in der oben angegebenen Zusammensetzung bei den angegebenen Gehalten beteiligt sind (oder potentiell beteiligt sein könnten), kann Folgendes angegeben werden (wobei die Extremwerte jedes der angegebenen Bereiche (oberer und unterer) in diesen Bereichen enthalten sind).

- SiO₂ (62%-68%): Der Gehalt an SiO₂ (≥ 62%) muss geeignet sein, um ein Vorläuferglas zu erhalten, das ausreichend viskos ist, um Entglasungsprobleme zu begrenzen. Der SiO₂-Gehalt ist auf 68% begrenzt, da die Hochtemperaturviskosität des Glases umso größer ist, je höher der SiO₂-Gehalt ist, und das Glas somit schwieriger zu schmelzen ist.
- Al₂O₃ (17%-21%): Das Vorhandensein von ZnO und MgO in den angegebenen (ziemlich großen) Mengen macht es entscheidend, den Gehalt an Al₂O₃ zu kontrollieren, um Entglasungsphänomene zu begrenzen. Übermäßige Mengen an Al₂O₃ (> 21%) machen es wahrscheinlicher, dass die Zusammensetzung entglast (in Mullit-Kristalle oder andere) (siehe Vergleichsbeispiel 15), was nicht wünschenswert ist. Umgekehrt sind zu geringe Mengen Al₂O₃ (< 17%) ungünstig für die Keimbildung und die Bildung kleiner -Quarzkristallite. Ein Al₂O₃-Gehalt im Bereich von 17,5% bis 19% (einschließlich der Grenzen) ist vorteilhaft.
- Li₂O (1 % bis < 2 %): Die Erfinder haben festgestellt, dass es möglich ist, Glaskeramiken zu erhalten, die die Anforderungen der oben genannten Spezifikationen erfüllen, wobei der Li₂O-Gehalt auf weniger als 2 % begrenzt wird (und somit der genannte Gehalt erheblich begrenzt wird). Der genannte Gehalt beträgt vorteilhafterweise höchstens 1,9% (≤ 1,9%). Die Mindestmenge von 1 % ist jedoch notwendig, um ein transparentes Material zu erhalten, eine niedrige Hochtemperaturviskosität zu erhalten und ein zufriedenstellendes Entglasungsverhalten zu gewährleisten. Diese Mindestmenge beträgt vorteilhafterweise 1,5%. Daher ist ein Li₂O-Gehalt im Bereich von 1,5% bis 1,9% (einschließlich der Grenzen) besonders zu bevorzugen.
- MgO (1% bis 4%) und ZnO (1% bis 6%): Die Erfinder haben das gesuchte Ergebnis durch die gemeinsame Verwendung dieser beiden Elemente in den angegebenen Mengen als Teilsubstitute für Li₂O (von 1% bis weniger als 2%) erzielt. MgO: Dieses Element verringert die Hochtemperatur-Viskosität. Es ist Teil der festen Lösung von β-Quarz. Es hat einen geringeren Einfluss auf die Entglasung als ZnO (siehe unten), aber es erhöht den CTE der Glaskeramik erheblich (siehe Vergleichsbeispiel 18). Deshalb sollte sein Gehalt im Bereich von 1% bis 4% liegen, vorteilhafterweise im Bereich von 1% bis 3%. ZnO: Dieses Element dient auch zur Verringerung der Hochtemperaturviskosität des Glases und ist ebenfalls Teil der festen Lösung von β-Quarz. Im Vergleich zu Li₂O erhöht es den CTE der Glaskeramik, aber nur mäßig, so dass Glaskeramiken mit CTE-Werten unter 25·10^-7K^-1 oder sogar unter 20·10^-7K^-1 erhalten werden können. Wenn es in zu großer Menge vorhanden ist, führt es zu einer unakzeptablen Entglasung. In bevorzugter Weise liegt sein Gehalt im Bereich von 1% bis 4%, und in besonders bevorzugter Weise im Bereich von 3% bis 4%.
- TiO₂ (1% bis 5%) und ZrO₂ (0 bis 2%): ZrO₂ ist opportun (aber nicht zwingend) vorhanden. Bezüglich seiner Effizienz, wenn es vorhanden ist, muss es im Allgemeinen in einer Menge von mindestens 0,1% vorhanden sein. Ansonsten ist ZrO₂ „nicht vorhanden“ oder effizient vorhanden, in der Regel auf einem Niveau im Bereich von 0,1 bis 2%. Die Elemente, TiO₂ und ZrO₂, ermöglichen die Keimbildung des Glases und ermöglichen die Bildung einer transparenten Glaskeramik. Das gemeinsame Vorhandensein dieser beiden Elemente ermöglicht die Optimierung der Keimbildung. Ein zu hoher TiO₂-Gehalt macht es schwierig, eine transparente Glaskeramik zu erhalten. TiO₂ ist vorteilhafterweise in einem Gehalt im Bereich von 2% bis 4% vorhanden. Ein zu hoher ZrO_2-Gehalt führt zu einer inakzeptablen Entglasung. ZrO₂ ist vorteilhafterweise in einem Gehalt im Bereich von 0,5% bis 2% vorhanden, sehr vorteilhaft in einem Gehalt im Bereich von 1% bis 2%.
- BaO (0 bis 4 %), SrO (0 bis 4 %), CaO (0 bis 1 %), Na₂O (0 bis 1 %) und K₂O (0 bis 1 %): diese Elemente sind optional vorhanden. Um eine Wirkung zu erzielen, ist jedes der genannten Elemente, wenn es vorhanden ist, im Allgemeinen in Mengen von mindestens 100 ppm vorhanden. Andernfalls ist BaO „nicht vorhanden“ oder wirksam vorhanden, im allgemeinen in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 4%; SrO ist „nicht vorhanden“ oder wirksam vorhanden, im allgemeinen in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 4% (siehe jedoch später); CaO ist „nicht vorhanden“ oder wirksam vorhanden, im allgemeinen in einer Menge im Bereich 0.01 bis 1%;Na₂O ist „nicht vorhanden“ oder ist wirksam vorhanden, im Allgemeinen in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 1%; und K₂O ist „nicht vorhanden“ oder ist wirksam vorhanden, im Allgemeinen in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 1%. Diese Elemente verbleiben nach der Kristallisation im Restglas. Sie reduzieren die Viskosität des Glases bei hoher Temperatur, erleichtern die Auflösung des ZrO₂ (wenn es vorhanden ist) und begrenzen die Entglasung zu Mullit, erhöhen aber auch den CTE der Glaskeramik. Deshalb muss die Summe dieser Elemente gleich oder weniger als 6% betragen. Es ist zu beobachten, dass SrO im Allgemeinen nicht als zugesetzter Rohstoff vorhanden ist, da es sich um ein teures Material handelt. Wenn SrO in einem solchen Zusammenhang (SrO nicht als zugesetzter Rohstoff) vorhanden ist, liegt es nur in unvermeidlichen Spuren (< 100 ppm) vor, die als Verunreinigung mit mindestens einem der verwendeten Rohstoffe oder in den verwendeten Scherben eingebracht werden.
- Läuterungsmittel: Die Zusammensetzung der Glaskeramiken enthält vorteilhafterweise mindestens ein Läuterungsmittel, das SnO₂ enthält. Falls vorhanden, ist dieses mindestens ein Läuterungsmittel in einer wirksamen Menge (zur Durchführung der chemischen Läuterung) vorhanden, die herkömmlich nicht mehr als 2 Gew.-% beträgt. Es ist also im Allgemeinen im Bereich von 0,05 bis 2 Gewichtsprozent vorhanden.

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Es ist zu beachten, dass das Fehlen einer wirksamen Menge an chemischen Läuterungsmittel(n) oder gar das Fehlen eines chemischen Läuterungsmittels nicht völlig auszuschließen ist; die Läuterung kann dann thermisch durchgeführt werden. Diese nicht ausgeschlossene Variante wird jedoch in keiner Weise bevorzugt.

- Farbmittel: Die Zusammensetzung der Glaskeramiken enthält vorteilhafterweise mindestens ein Farbmittel. Es ist oben erwähnt, dass es im Zusammenhang mit Kochfeldern angebracht ist, Elemente, die unter diesen Kochfeldern angeordnet sind, zu maskieren. Das mindestens ein Farbmittel ist in einer wirksamen Menge (im Allgemeinen mindestens 0,01 Gew.-%) vorhanden, es ist konventionell in Mengen von höchstens 2 Gew.-% oder sogar höchstens 1 Gew.-% vorhanden. Das mindestens eine Farbmittel ist konventionell ausgewählt aus Oxiden von Übergangselementen (z.B. V₂O₅, CoO, Cr₂O₃, Fe₂O₃ (siehe unten), NiO, ...) und von Seltenen Erden (z.B. Nd₂O₃, Er₂O₃, ...). Vorzugsweise wird Vanadiumoxid V₂O₅ verwendet, da das Vanadiumoxid zu einer geringen Absorption im Glas führt, was für das Schmelzen vorteilhaft ist. Die Absorption, die es ermöglicht, wird während der Keramisierungsbehandlung erzeugt (während der es teilweise reduziert wird). Besonders vorteilhaft ist die Kombination von V₂O₅ mit anderen Farbmitteln wie Cr₂O₃, CoO oder Fe₂O₃ (siehe unten), da dadurch die Transmission moduliert werden kann. Die Erfinder haben beobachtet, dass durch die Reduzierung des Li₂O-Gehalts geringere Mengen an V₂O₅ für die gleiche Färbung benötigt werden, was auch unter Kostengesichtspunkten vorteilhaft ist (da V₂O₅ ein recht teures Element ist). In Bezug auf die unten aufgeführten Anforderungen (formuliert für die Gebrauchsdicke, typischerweise im Bereich von 1 mm bis 8 mm, bevorzugt im Bereich von 2 mm bis 5 mm und oft 4 mm):
- - eine integrierte Transmission (TL) von weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 4%, zu erhalten;
- - unter Beibehaltung einer Transmission:
- - bei 625 Nanometern (nm) (T_625nm) größer als 1%, wodurch es möglich ist, Licht für Anzeigezwecke von einer LED durchzulassen, die im Rotbereich emittiert und unter der Platte (Kochfeld) angebracht ist,
- - bei 950 Nanometern (nm) (T_950nm), im Bereich von 50 bis 75%, wodurch die Verwendung von elektronischen Infrarot-Touch-Steuerungen ermöglicht wird, die bei dieser Wellenlänge emittieren und empfangen,

V₂O₅	0.005% bis 0.1%
Fe₂O₃	0.01% bis 0.32%
Cr₂O₃	0 bis 0.1%
CoO	0 bis 0.1%.

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Die oben identifizierten Bestandteile, die an der Zusammensetzung der Glaskeramiken der vorliegenden Anmeldung beteiligt sind oder potentiell beteiligt sind (SiO₂, Al₂O₃, Li₂O, MgO, ZnO, TiO₂, ZrO₂, BaO, SrO, CaO, Na₂O, K₂O), Läuterungsmittel (umfassend SnO₂) und Farbmittel können tatsächlich 100 Gew.-% der Zusammensetzung der Glaskeramiken der vorliegenden Anmeldung darstellen, aber von vornherein ist das Vorhandensein mindestens einer weiteren Verbindung nicht völlig auszuschließen, sofern sie in geringer Menge (im Allgemeinen weniger als oder gleich 3 Gew.-%) vorhanden ist und die Eigenschaften der Glaskeramik nicht wesentlich beeinträchtigt. Insbesondere können die folgenden Verbindungen mit einem Gesamtgehalt von höchstens 3 Gew.-% vorhanden sein, wobei jede von ihnen mit einem Gesamtgehalt von höchstens 2 Gew.-% vorhanden ist: P₂O₅, B₂O₃, Nb₂O₅, Ta₂O₅, WO₃, and MoO₃.
Die oben identifizierten Bestandteile, die an der Zusammensetzung der Glaskeramiken der vorliegenden Anmeldung beteiligt sind oder potentiell beteiligt sind ((SiO₂, Al₂O₃, Li₂O, MgO, ZnO, TiO₂, ZrO₂, BaO, SrO, CaO, Na₂O, K₂O), Läuterungsmittel (umfassend SnO₂), und Farbmittel, stellen somit mindestens 97 Gew.-%, oder sogar mindestens 98 Gew.-%, oder sogar mindestens 99 Gew.-% oder sogar 100 Gew.-% (siehe oben) der Zusammensetzung von Glaskeramiken der vorliegenden Anmeldung dar.
Die Glaskeramiken der vorliegenden Anmeldung enthalten somit SiO₂, Al₂O₃, Li₂O, ZnO und MgO als wesentliche Bestandteile für den β-Quarz-Mischkristall (siehe unten). Dieser β-Quarz-Mischkristall stellt die Hauptkristallphase dar. Dieser β-Quarz-Mischkristall stellt im Allgemeinen mehr als 80 Gew.-% der gesamten kristallisierten Fraktion dar. Er stellt im Allgemeinen mehr als 90 Gew.-% der gesamten kristallisierten Fraktion dar. Die Größe der Kristalle ist klein (typischerweise weniger als 70 nm), wodurch die Glaskeramiken transparent sind (integrierte Transmission ≥ 1% und Diffusion < 2%).
Glaskeramiken der vorliegenden Anmeldung enthalten etwa 10 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% Restglas.
In einem zweiten Aspekt sieht die vorliegende Anmeldung Gegenstände vor, die zumindest teilweise aus einer Glaskeramik der vorliegenden Anmeldung, wie oben beschrieben, bestehen. Diese Gegenstände können wahlweise vollständig aus einer Glaskeramik der vorliegenden Anmeldung bestehen. Diese Gegenstände bestehen vorteilhafterweise aus Kochflächen, die a priori massengefärbt sind (siehe oben). Dies ist jedoch nicht die einzige Anwendung, für die sie verwendet werden können. Insbesondere können sie auch das Material von Kochgeschirr, Mikrowellenplatten und Ofentüren darstellen, unabhängig davon, ob sie gefärbt sind oder nicht. Es versteht sich von selbst, dass die Glaskeramiken der vorliegenden Anmeldung logischerweise in Zusammenhängen verwendet werden, die mit ihren CTE kompatibel sind. Daher werden Kochfelder ausdrücklich für die Verwendung mit Induktionserwärmungsmitteln, insbesondere mit Induktionserwärmungsmitteln in Verbindung mit Infrarotsensoren, empfohlen.
In einem dritten Aspekt liefert die vorliegende Anmeldung Aluminosilikatgläser, die, wie oben beschrieben, Vorläufer für die Glaskeramiken der vorliegenden Anmeldung sind. Auf charakteristische Weise weisen diese Gläser eine Zusammensetzung auf, die es ermöglicht, diese Glaskeramiken zu erhalten. Diese Gläser weisen im Allgemeinen eine Zusammensetzung auf, die der der Glaskeramiken entspricht, aber die Übereinstimmung ist nicht unbedingt vollständig, da der Fachmann leicht versteht, dass die Wärmebehandlungen, die auf diese Gläser zur Herstellung von Glaskeramiken angewendet werden, eine gewisse Auswirkung auf die Zusammensetzung des Materials haben können. Die Gläser der vorliegenden Anmeldung werden auf herkömmliche Weise durch das Schmelzen einer Charge von verglasungsfähigen Rohstoffen gewonnen (wobei die Rohstoffe, aus denen sie bestehen, in den entsprechenden Anteilen vorliegen). Es ist jedoch verständlich (und wird den Fachmann nicht überraschen), dass die fragliche Charge Scherben enthalten kann. Diese Gläser sind besonders interessant, da

- sie vorteilhafte Entglasungseigenschaften haben, die insbesondere mit der Anwendung von Umformverfahren wie Walzen, Floating und Pressen kompatibel sind. Diese Gläser weisen eine niedrige Liquidustemperatur (< 1400°C) und eine hohe Viskosität im Liquidus (> 200 Pa·s, sogar > 400 Pa·s, vorzugsweise > 500 Pa·s) auf; und/oder, vorteilhafterweise, und
- - sie eine niedrige Viskosität bei hoher Temperatur (T_30pa.·s < 1640°C) aufweisen.

_Ω·cm

Besonders wichtig sind die niedrige Liquidustemperatur, die hohe Viskosität bei Liquidus und die niedrige Viskosität bei hoher Temperatur (siehe oben).
In ihrem letzten Aspekt der beschreibt die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands, der zumindest teilweise aus einer Glaskeramik, der vorliegenden Anmeldung, wie oben beschrieben, besteht.
Das genannte Verfahren ist ein Analogieverfahren.
Auf herkömmliche Weise umfasst das Verfahren die Wärmebehandlung einer Charge von verglasungsfähigen Rohstoffen (wobei eine solche verglasungsfähige Charge Scherben enthalten kann (siehe oben)) unter Bedingungen, die nacheinander das Schmelzen und die Läuterung sicherstellen, gefolgt von der Formgebung des verglasten, geschmolzenen Vorläuferglases (wobei die Formgebung durch Walzen, Pressen oder Floating erfolgen kann), gefolgt von einer Keramisierungs-(oder Kristallisations-)Wärmebehandlung des geformten, geläuterten, geschmolzenen Vorläuferglases. Die Keramisierungs-Wärmebehandlung umfasst im Allgemeinen zwei Schritte: einen Keimbildungsschritt und einen weiteren Schritt des Wachstums von Kristallen der β-Quarz-Mischkristalle. Die Keimbildung findet im Allgemeinen im Temperaturbereich von 650°C bis 830°C und das Kristallwachstum im Temperaturbereich von 850°C bis 950°C statt. Was die Dauer jedes dieser Schritte betrifft, so können in völlig uneingeschränkter Weise etwa 5 Minuten (min) bis 60 Minuten für die Keimbildung und etwa 5 Minuten bis 30 Minuten für die Kristallzüchtung angegeben werden. Der Fachmann weiß, wie die Temperaturen und die Dauer dieser beiden Schritte in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Vorläufergläser, insbesondere in Bezug auf die angestrebte Transparenz, optimiert werden können.
Das genannte Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands, der zumindest teilweise aus einer Glaskeramik der vorliegenden Anmeldung besteht, umfasst also nacheinander:

- Schmelzen einer Charge von Rohstoffen, die verglasen können, gefolgt von der Läuterung des resultierenden geschmolzenen Glases;
- - Abkühlen der resultierenden geläuterten Glasschmelze und gleichzeitiges Formgeben in die für den vorgesehenen Gegenstand gewünschte Form; und
- - Anwenden einer Keramisierungs-Wärmebehandlung auf das geformte Glas.

Die beiden aufeinanderfolgenden Schritte der Herstellung eines geformten geläuterten Glases (Vorläufer der Glaskeramik) und der Keramisierung des geformten geläuterten Glases können unmittelbar nacheinander oder zeitlich versetzt (an einem einzigen Ort oder an verschiedenen Orten) durchgeführt werden.
In charakteristischer Weise hat die Charge von Rohstoffen, die verglasen können, eine Zusammensetzung, die es ermöglicht, eine Glaskeramik der vorliegenden Anmeldung zu erhalten, die also die oben angegebene Gewichtszusammensetzung hat (vorteilhafterweise einschließlich SnO₂ als Läuterungsmittel (in Abwesenheit von As₂O₃ und Sb₂O₃), vorzugsweise als einziges Läuterungsmittel). Die Keramisierung des aus einer solchen Charge gewonnenen Glases ist völlig konventionell. Es wurde bereits erwähnt, dass diese Keramisierung in kurzer Zeit (< 3 h) oder sogar in sehr kurzer Zeit (< 1 h) erfolgen kann.
Im Rahmen der Herstellung eines Gegenstands, wie z.B. einer Kochfläche, wird das Vorläuferglas nach der Formgebung und vor der Keramisierungsbehandlung (Keramisierungszyklus) zugeschnitten. Es wird in der Regel auch geschliffen, gerundet und dekoriert. Solche Form- und Dekorationsschritte können vor oder nach der Keramisierungs-Wärmebehandlung durchgeführt werden. Die Dekoration kann beispielsweise durch Siebdruck erfolgen.
Die vorliegende Anmeldung wird nachfolgend durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele veranschaulicht.
Beispiele

- Zur Herstellung von Chargen von 1 Kilogramm (kg) Vorläuferglas wurden die Rohstoffe in den im ersten Teil der unten stehenden Tabelle (die Tabelle ist auf mehrere Seiten verteilt) angegebenen Anteilen (Anteile ausgedrückt durch (Gew.-% der Oxide) sorgfältig miteinander vermischt.

Die Mischungen wurden zum Schmelzen in Tiegeln aus Platin platziert. Die Tiegel, die diese Mischungen enthielten, wurden dann in einen auf 1550°C vorgeheizten Ofen gestellt. Dort wurden sie einem Schmelzzyklus des folgenden Typs unterzogen:

- Temperaturanstieg von 1550°C auf 1670°C in 1 h;
- Temperatur für 5 h 30 bei 1670°C gehalten.

Die Tiegel wurden dann aus dem Ofen entnommen und das geschmolzene Glas auf eine vorgewärmte Stahlplatte gegossen. Es wurde auf der Platte bis zu einer Dicke von 6 mm gewalzt. Auf diese Weise wurden Glasplatten erhalten. Sie wurden 1 Stunde lang bei 650°C geglüht und anschließend langsam abgekühlt.

- Die Eigenschaften der resultierenden Gläser sind im zweiten Teil der untenstehenden Tabelle angegeben.

Die Viskositäten wurden mit einem Rotationsviskosimeter (Gero) gemessen.
T_30pa·s (°C) entspricht der Temperatur, bei der die Viskosität des Glases 30 Pa·s betrug.
Der spezifische Widerstand des Glases wurde bei hoher Temperatur an einer Dicke von 1 Zentimeter (cm) geschmolzenem Glas unter Verwendung einer 4-Punkt-Kontakt-RLC-Brücke gemessen. Die Tabelle gibt den spezifischen Widerstand an, der bei der Temperatur gemessen wurde, bei der die Viskosität 30 Pa·s betrug.
T_liq (°C) ist die Liquidus-Temperatur. Der Liquidus ist durch eine Reihe von verbundenen Temperaturen und Viskositäten gegeben: die höchste Temperatur entspricht der minimalen Temperatur, bei der kein Kristall beobachtet wurde, die niedrigste Temperatur entspricht der maximalen Temperatur, bei der Kristalle beobachtet wurden.
Die Entglasungseigenschaften wurden wie folgt bestimmt. 0,5 Kubikzentimeter (cm³) große Glasproben wurden der folgenden Wärmebehandlung unterzogen:

- Einbringen in einen auf 1430°C vorgeheizten Ofen;
- Halten dieser Temperatur für 30 Minuten;
- Absenkung auf die Testtemperatur T mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min;
- Aufrechterhaltung dieser Temperatur für 17 h; und
- Quenchen der Proben.

Die Kristalle, falls vorhanden, wurden durch optische Mikroskopie untersucht.

- Der Keramisierungszyklus wurde wie folgt durchgeführt:
- schneller Temperaturanstieg auf 500°C;
- Temperaturanstieg von 500°C auf 650°C bei einer Heizrate von 23°C/min;
- Temperaturanstieg von 650°C auf 820°C bei einer Heizrate von 6,7°C/min;
- Temperaturanstieg von 820°C auf die maximale Temperatur Tmax (in der Tabelle angegeben) mit einer Rate von 15°C/min;
- Beibehalten dieser Temperatur Tmax für 7 min (in allen Beispielen außer Beispiel 18 (Vergleichsbeispiel, siehe unten) mit der Keramisierungs-Behandlung (Ceram 1);
- Abkühlen auf 850°C bei 35°C/min; und
- Abkühlen auf Umgebungstemperatur in Abhängigkeit von der Trägheit des Ofens.

Für bestimmte Beispiele (Beispiele 1, 2, 4, 18 und 20) werden die Ergebnisse so angegeben, wie sie am Ende von zwei verschiedenen Keramisierungs-Behandlungen (Ceram 1 und Ceram 2, die sich im Wert ihrer Tmax unterscheiden) erzielt wurden.
Der Keramisierungs-Zyklus 1 aus Beispiel 18 (Tmax=830°C) entspricht nicht dem oben angegebenen „allgemeinen“ Keramisierungs-Zyklus. Er war wie folgt:

- Temperaturanstieg bis zu 710°C bei einer Aufheizrate von 22,5°C/min;
- Temperatur auf 710°C für 60 Minuten gehalten;
- Temperaturanstieg von 710°C auf 830°C bei einer Heizrate von 24°C/min;
- Temperatur auf 830°C für 30 Minuten gehalten; und
- Abkühlung auf Umgebungstemperatur in Abhängigkeit von der Trägheit des Ofens.
- Die Eigenschaften der erhaltenen Glaskeramiken sind im letzten Teil der Tabelle 1 unten angegeben.

Diese Glaskeramiken enthalten einen β-Quarz-Mischkristall als Hauptkristallphase (wie durch Röntgenbeugung verifiziert) (mit Ausnahme des Vergleichsbeispiels 16). So enthalten die Glaskeramiken der Beispiele 5 und 6 96 % bzw. 95 % (Gew.-%) Mischkristall der β-Quarz-Phase (bezogen auf den gesamten kristallisierten Anteil), und die mittlere Größe ihrer β -Quarzkristalle betrug 46 nm bzw. 43 nm. Der Prozentsatz der β-Quartz-Mischkristalle und die mittleren Größen der Kristalle wurden mit dem Rietveld-Verfahren bestimmt.
Die CTE (Wärmeausdehnungskoeffizienten (von Umgebungstemperatur (25°C)) bis 300°C (CTE_25·300°C)) wurden an stabförmigen Glaskeramikproben mit einem Hochtemperatur-Dilatometer (DIL 402C, Netzsch) bei einer Heizrate von 3°C/min gemessen.
Die Erscheinung der Proben (Transparenz, Farbe) ist in der Tabelle angegeben.
Für einige Proben wurden Messungen der totalen und diffusen Transmission bei 4 mm mit einem Varian-Spektrophotometer (Modell Cary 500 Scan), das mit einer Integrationskugel ausgestattet ist, durchgeführt. Auf der Grundlage dieser Messungen wurden die integrierte Transmission (TL (%)) im sichtbaren Bereich (zwischen 380 und 780 nm) und der Diffusionsprozentsatz (Diffusion (%)) in Anwendung der Norm ASTM D 1003-13 (mit D65-Leuchtmittel und 2°-Beobachter) berechnet. Für einige Proben sind auch Transmissionswerte (bei 625 nm (T_625nm), bei 950 nm (T_950nm)) angegeben.

- Die Beispiele 1 bis 14 in der Tabelle veranschaulichen die vorliegende Anmeldung. Die Beispiele 1 bis 4 sind wegen der Werte für die Liquidusviskosität der Vorläufergläser bevorzugt.

Die Beispiele 15 bis 21 (der Tabelle) sind Vergleichsbeispiele.
In Beispiel 15 ist der Al₂O₃-Gehalt zu hoch (21,48% > 21%) und die beobachtete Entglasung des Glases ist inakzeptabel (das Glas hat nicht die erforderlichen Eigenschaften).
In Beispiel 16 sind die Gehalte an Li₂O und Al₂O₃ zu gering und der Na₂O+K₂O+BaO+CaO-Gehalt zu groß. Während der Wärmebehandlung bildete sich nur eine geringe Menge an Kristallen, und es handelte sich um Spinellkristalle und nicht um einen β-Quarz-Mischkristall. Folglich war der CTE nach der Keramisierung zu hoch.
In Beispiel 17 sind die Gehalte an Li₂O, Al₂O₃ und ZnO zu groß, der SiO₂-Gehalt ist zu gering. Folglich weist das Glas Entglasungseigenschaften auf, die nicht akzeptabel sind.
In Beispiel 18 ist der MgO-Gehalt zu groß, und folglich ist der CTE der Glaskeramik zu hoch.
In Beispiel 19 ist der MgO-Gehalt zu klein und der ZnO-Gehalt ist hoch. Folglich ist die Liquidustemperatur sehr hoch und die Viskosität am Liquidus zu niedrig (das Glas hat nicht die erforderlichen Eigenschaften).
In Beispiel 20 ist der ZnO-Gehalt zu gering und der MgO-Gehalt ist hoch. Folglich ist der CTE der Glaskeramik zu hoch oder die Glaskeramik weist optische Eigenschaften auf, die nicht akzeptabel sind.

In Beispiel 21 ist der ZnO-Gehalt zu hoch. Folglich ist die Hochtemperaturviskosität des Glases sehr niedrig und die Liquidustemperatur ist hoch, so dass die Viskosität am Liquidus zu gering ist (das Glas hat nicht die erforderlichen Eigenschaften). TABELLE

Beispiele (Gew.-%)	1	2	3	4	5
SiO₂	66.71	66.61	66.51	65.97	64.10
Al₂O₃	18.10	18.10	18.10	18.89	19.72
Li₂O	1.63	1.63	1.63	1.62	1.86
MgO	2.17	2.17	2.17	2.16	2.47
ZnO	3.08	3.08	3.08	3.07	3.56
Ba0	2.47	2.47	2.47	2.46	2.46
CaO	0.44	0.44	0.44	0.44	0.44
TiO₂	2.99	2.80	2.62	2.98	2.98
ZrO₂	1.33	1.62	1.90	1.33	1.33
Na₂O	0.61	0.61	0.61	0.61	0.61
K₂O
SnO₂	0.30	0.30	0.30	0.30	0.30
Fe₂O₃	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12
V₂O₅	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03
Cr₂O₃	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02
CoO
Na₂O+K₂O+BaO+ CaO+SrO	3.53	3.53	3.53	3.51	3.51
T_30Pa·s (°C)	1636	1621	1619	1628	1571
T_liq (°C)	1350-1366	1338-1350	1350-1366	1350-1360	1350-1372
Viskosität bei T_liq (Pa·s)	600 - 800	700 - 850	500 - 650	600 - 700	300 - 450
Kristalline Phase, die bei der Liquidustemperat ur entglast	Spinell	Zirkon + Spinell	Zirkon	Spinell	Spinell
Spezifischer Widerstand bei 30 Pa·s (Ω·cm)	8.4	9.4	9.9	8.8	7.9

Ceram 1
Tmax (°C)	890	900	890	880	880
Erscheinung	transparent gefärbt	transparent gefärbt	transparent gefärbt	transparent gefärbt	transparent gefärbt
CTE_25-300°C (×10^-7K^-1)	18.4	17.6	19.7	20	17.5
Ceram 2
Tmax (°C)	920	920		920
Erscheinung	transparent gefärbt	transparent gefärbt		transparent gefärbt
CTE_25-300°C (×10^-7K^-1)	17.5	16.3		18.3
TL(%)	1	3
Diffusion (%)	1.5	1
T_625nm (%)	3.1	8.3
T_950nm (%)	58	64

Beispiele (Gew.-%)	6	7	8	9
SiO₂	63.70	65.34	65.65	65.45
Al₂O₃	19.60	19.67	19.79	17.99
Li₂O	1.84	1.62	1.63	1.62
MgO	1.85	2.15	2.78	2.15
ZnO	4.77	3.06	1.84	3.06
BaO	2.45	2.46	2.47	3.48
CaO	0.44	0.44	0.44	0.63
TiO₂	2.96	2.97	2.99	2.97
ZrO₂	1.32	1.32	1.33	1.32
Na₂O	0.61	0.61	0.61	0.86
K₂O
SnO₂	0.29	0.30	0.30	0.30
Fe₂O₃	0.12	0.01	0.12	0.12
V₂O₅	0.03	0.03	0.03	0.03
Cr₂O₃	0.02	0.02	0.02	0.02
CoO
Na₂O+K₂O+BaO +CaO+SrO	3.50	3.51	3.53	4.97
T_30Pa·s (°C)	1584	1621	1604	1632
T_liq (°C)	1370-1387	1350-1373	1350-1367
Viskosität bei T_liq (Pa·s)	250 - 350	500 - 700	500 - 600
Kristalline Phase, die bei der Liquidustemperat ur entqlast	Spinell	Mullit + Spinell	Mullit
Spezifischer Widerstand bei 30 Pa·s (Ω·cm)	8.1	7.8	9.9

Ceram 1
Tmax (°C)	880	880	890	920
Erscheinung	transparent gefärbt	transparent gefärbt	transparent gefärbt	transparent gefärbt
CTE_25-300°C (×10^-7K^-1)	15.8	21.3	22.4	20.2
Ceram 2
Tmax (°C)
Erscheinung
CTE_25-300°C (×10^-7K^-1)
TL (%)
Diffusion (%)

Beispiele (Gew.-%)	10	11	12	13	14
SiO₂	66.14	67.57	67.85	63.86	63.86
Al₂O₃	18.10	18.98	18.87	19.00	19.00
Li₂O	1.63	1.28	1.84	1.84	1.84
MgO	2.17	2.49	1.75	1.75	1.75
ZnO	3.08	4.94	4.95	4.95	4.95
BaO	2.47	0.00	0.00	2.50	2.50
CaO	0.44	0.00	0.00	0.44	0.44
TiO₂	2.99	2.62	2.63	3.02	2.62
ZrO₂	1.90	1.75	1.75	1.35	1.75
Na₂O	0.61	0.00	0.00	0.62	0.62
K₂O				0.25	0.25
SnO₂	0.30	0.30	0.30	0.28	0.28
Fe₂O₃	0.12	0.03	0.03	0.09	0.09
V₂O₅	0.03	0.04	0.03	0.03	0.03
Cr₂O₃	0.02	0.00	0.00	0.00	0.00
CoO				0.02	0.02
Na₂O+K₂O+BaO+C aO+SrO	3.53	0.00	0.00	3.81	3.81
T_30Pa·s (°C)	1635	1610	1617		1581
T_liq (°C)	1350-1366	1350-1375	1350-1375	1328 - 1353	1325-1355
Viskosität bei T_liq (Pa·s)	600 - 750	450 - 650	450 - 650		450 - 700
Kristalline Phase, die bei der Liquidustemperatur entqlast	Zirkon + Spinell	Mullit + Spinell	Zirkon + Spinell
Spezifischer Widerstand bei 30 Pa·s (Ω·cm)	8.3	12	7.8

Ceram 1
Tmax (°C)	890	975	975	880	855
Erscheinung	transparent gefärbt	transparent gefärbt	transparent gefärbt	transparent gefärbt	transparent gefärbt
CTE_25-300°C (×10^-7K^-1)	24.7	18.1	7.8	13	12.9
Ceram 2
Tmax (°C)
Erscheinung
CTE_25-300°C (×10^-7K^-1)
TL (%)
Diffusion (%)

Vergleichsbeispiele (Gew.-%)	15	16	17	18
SiO₂	63.55	65.81	54.21	63.03
Al₂O₃	21.48	14.57	25.50	20.00
Li₂O	1.60	0.49	2.70	1.84
MgO	2.13	1.33	1.00	4.95
ZnO	3.04	4.70	7.70	1.75
BaO	2.44	6.24	1.00	2.50
CaO	0.44	0.99	1.30	0.45
TiO₂	2.95	2.89	4.10	3.02
ZrO₂	1.31	1.28	2.00	1.35
Na₂O	0.60	1.01		0.62
K₂O		0.21
SnO₂	0.29	0.29	0.30	0.30
Fe₂O₃	0.12	0.13	0.13	0.13
V₂O₅	0.03	0.04	0.04	0.04
Cr₂O₃	0.02	0.02	0.02	0.02
CoO
Na₂O+K₂O+BaO+CaO+SrO	3.48	8.45	2.30	3.57
T_30Pa·s (°C)	1587	1705	1421
T_liq (°C)	> 1400		> 1370
Viskosität bei T_liq (Pa·s)	< 200		< 100
Kristalline Phase, die bei der Liquidustemperatur entglast	Mullit
Spezifischer Widerstand bei 30 Pa·s (Ω·cm)	10.5	22.3	7.6

Ceram 1
Tmax (°C)	930	920	830
Erscheinung	transparent gefärbt	transparent gefärbt	transparent farbig
CTE_25-300°C (×10^-7 K^-1)	38.1	14.9	25.8
Ceram 2
Tmax (°C)			850
Erscheinung			schillernd
CTE_25-300°C (×10^-7 K^-1)
TL (%)
Diffusion (%)

Vergleichsbeispiele (Gew.-%)	19	20	21
SiO₂	62.31	66.78	62.17
Al₂O₃	19.93	18.13	18.33
Li₂O	1.80	1.63	1.51
MgO	0.47	2.91	1.83
ZnO	5.86	0.49	6.90
BaO	3.53	3.53	2.42
CaO	0.64	0.53	0.44
TiO₂	2.90	3.00	3.28
ZrO₂	1.29	1.34	1.84
Na₂O	0.59	0.95	0.60
K₂O	0.21	0.22	0.21
SnO₂	0.29	0.30	0.29
Fe₂O₃	0.12	0.13	0.12
V₂O₅	0.04	0.04	0.04
Cr₂O₃	0.02	0.02	0.02
CoO
Na₂O+K₂O+BaO+CaO+SrO	4.97	5.23	3.68
T_30Pa·s (°C)	1580	1658	1561
T_liq (°C)	1402-1415		1386-1402
Viskosität bei T_liq (Pa·s)	170-210		160-200
Kristalline Phase, die bei der Liquidustemperatur entglast	Spinell		Spinell
Spezifischer Widerstand bei 30 Pa·s (Ω·cm)	9.7	7.2	9.3

Ceram 1
Tmax (°C)		890
Erscheinung		transparent farbig
CTE_25-300°C (×10^-7 K^-1)		30.2
Ceram 2
Tmax (°C)		920
Erscheinung		opalisierend gefärbt
CTE_25-300°C (×10^-7 K^-1)		24.8
TL (%)		0.3
Diffusion (%)		8
SiO₂		1.2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

FR 1755049 [0001]
US 5070045 [0004]
WO 2012/156444 [0004, 0005]
US 6846760 [0005]
US 8053381 [0005]
US 2016/0174301 [0010]
WO 2005/010574 [0010]
WO 2015/166183 [0010]
FR 3020359 [0010]
US 9446982 [0010]
US 2013/0085058 [0010]
EP 1170262 [0010]
US 9018113 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Buch „Glass-ceramic technology‟, 2. Auflage, von W. Hölland und G.H. Beall, S. 116-117 (Wiley 2012) [0010]

Claims

Transparente Glaskeramik, die als Hauptkristallphase einen β-Quarz-Mischkristall enthält, deren Zusammensetzung, frei von Arsen- und Antimonoxid, mit Ausnahme unvermeidbarer Spuren, ausgedrückt in Gewichtsprozenten von Oxiden, umfasst: 62% bis 68% SiO₂; 17% bis 21% of Al₂O₃; 1% bis < 2% Li₂O; 1% bis 4% MgO; 1% bis 6% ZnO; 0 bis 4% BaO; 0 bis 4% SrO; 0 bis 1% CaO; 1% bis 5% TiO₂; 0 bis 2% ZrO₂; 0 bis 1% Na₂O; 0 bis 1% K₂O; mit Na₂O + K₂O + BaO + SrO + CaO ≤ 6%; optional bis zu 2% mindestens eines Läuterungsmittels, das SnO₂ enthält; und optional bis zu 2% mindestens eines Farbmittels.
Glaskeramik nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung 1 bis 1,9 %, vorteilhafterweise 1,5 bis 1,9 % Li₂O enthält.
Glaskeramik nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Zusammensetzung 17,5% bis 19% Al₂O₃ enthält.
Glaskeramik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zusammensetzung 1 bis 3 % MgO enthält.
Glaskeramik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zusammensetzung 1 bis 4% ZnO, vorteilhafterweise 3% bis 4% ZnO enthält.
Glaskeramik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zusammensetzung ZrO₂, vorteilhafterweise 0,5 bis 2% ZrO₂, am vorteilhaftesten 1% bis 2% ZrO₂ enthält.
Glaskeramik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zusammensetzung 0,05 % bis 0,6 % SnO₂, am vorteilhaftesten 0,15 % bis 0,4 % SnO₂ enthält.
Glaskeramik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zusammensetzung V₂O₅ als Farbmittel allein oder gemischt mit mindestens einem anderen Farbmittel, ausgewählt aus CoO, Cr₂O₃ und Fe₂O₃, enthält.
Glaskeramik nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten CTE_25°C300°C im Bereich +/-25·10^-7K^-1, vorteilhafterweise im Bereich +/-20·10^-7K^-1.
Gegenstand, der zumindest teilweise aus einer Glaskeramik nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gebildet ist und insbesondere aus einem Kochfeld besteht.
Aluminosilikatglas, Vorläufer für eine Glaskeramik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dessen Zusammensetzung es ermöglicht, eine Glaskeramik nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zu erhalten.
Glas nach Anspruch 11, mit einer Liquidustemperatur von weniger als 1400°C und einer Viskosität am Liquidus von mehr als 200 Pa·s; und/oder, vorteilhafterweise und, mit einer Viskosität von 30 Pa·s bei weniger als 1640°C (T_30Pa·s < 1640°C).
Gegenstand nach Anspruch 10, hegestellt gemäß einem Verfahren das nacheinander umfasst: - Schmelzen einer Charge von Rohstoffen, die verglasen können, gefolgt von der Läuterung des resultierenden geschmolzenen Glases; - Abkühlen der resultierenden geläuterten Glasschmelze und gleichzeitiges Formgeben in die für den vorgesehenen Gegenstand gewünschte Form; und - Anwenden einer Keramisierungs-Wärmebehandlung auf das geformte Glas; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannte Charge eine Zusammensetzung aufweist, die es ermöglicht, eine Glaskeramik mit der Gewichtszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu erhalten.
Gegenstand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Charge von Rohstoffen, die verglasen können, frei von As₂O₃ und Sb₂O₃, mit Ausnahme unvermeidbarer Spuren, und SnO₂ als Läuterungsmittel enthält, vorteilhafterweise 0,05% bis 0,6% SnO₂.