【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体涉及一种复合材料，该复合材料尤其适合用作成型高温工艺中的窑具。尤其地，本专利技术涉及一种具有高形状稳定性和形状精确性的烧结复合材料。
技术介绍
1、对于例如玻璃或玻璃陶瓷的各种再处理工艺，不仅为了运输而且为了实施相应的工艺，需要成型的和/或支撑的底座，也可以说是作为窑具(brennhilfsmittel)。在此所使用的材料有时会暴露于恶劣的工艺条件下。例如当将绿玻璃制品陶瓷化为玻璃陶瓷制品时，材料在从多个小时到多天的相对较长的时间间隔内暴露于高温下。由于窑具的反复使用(取决于多达几百次应用的相应窑具和工艺)，这对窑具提出了高要求。这也适用于成型工艺，在该成型工艺中例如将绿玻璃弯曲和陶瓷化。在陶瓷的制造和处理工艺中或用于制造玻璃制品的熔融工艺中也需要相应的窑具。
2、目前，在此大多使用注浆成型的sio2材料或熔融石英及由其制成的组件作为窑具。然而，由于尤其是在750℃以上的工艺温度下的窑具的持续应力以及尤其由于在包括冷却的工艺控制期间在加热和/或温度变化时的部分短热循环，相应的材料在其形状方面会随着使用时间的增加而显示出偏差。由此无法确保相应形状的尺寸精确性，这例如对借助窑具所制成或处理的玻璃或玻璃陶瓷产品的质量有不利影响。此外，窑具与玻璃或玻璃陶瓷产品的接触面也可能发生变化。例如这可能导致玻璃或玻璃陶瓷产品的不平整或表面缺陷并且同样对产品质量产生不利影响。
3、这些不利变化的原因一方面是烧结后工艺以及窑具所使用的材料的材料结构的变化，尤其是由于上述热负荷所导致。通过高温，石英玻璃相可以至少部
4、使用主要由纯石英基sio2材料制成的窑具会在此尤其是在温度高于1000℃的工艺中是有问题的。这些窑具在超过750℃的高温范围内的持续负载下容易发生结构变化。这些变化是由烧结后工艺和材料结构的转化而引起的，例如由于将玻璃相转化为晶体结构、结晶相的转化或残余孔隙率的减小。这些变化可能伴随着体积变化并因此导致形状变化，使得在运行持续期间无法确保尺寸精确性。此外，与玻璃产品的接触面也可能会发生变化。这可能导致玻璃生产或陶瓷化(即在将玻璃转化为玻璃陶瓷时)过程中的质量损害。
5、为了避免这些缺点，在现有技术中描述了由例如碳化硅(sic)制成的窑具，其不易受到上述变化的影响。然而缺点是，相应的构件成本非常高并且具体视一到几平方米的应用而定，通常无法获得所需的形状和尺寸。此外，用于制造三维形状和底座的大部分研磨处理(例如磨削)尤其在非常高的尺寸要求和严格公差的情况下会是非常困难、复杂和高成本的。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是提供一种材料，该材料对高温、尤其是对超过750℃的温度是结构和形状稳定的并且适于制造相应的窑具。提供具有上述要求的窑具以及提供相应的配制品和用于制成该材料或窑具的制造方法是本专利技术的另外的目的。
2、本专利技术用以达成上述目的的解决方案在于独立权利要求的主题。有利的实施方式和改进方案是从属权利要求的主题。
3、本专利技术涉及一种配制品(zubereitung)，该配制品尤其适于板材和模制体的制造并且是可浇铸的。
4、该配制品包括基浆、石英颗粒以及尤其包括可陶瓷化或至少部分经陶瓷化的多组分玻璃即绿玻璃或玻璃陶瓷的填料的颗粒。
5、基浆包括作为分散介质的份额在30wt％至50wt％之间、优选在35wt％至45wt％之间、最优选在38wt％至42wt％之间的水以及分布在其中的份额在50wt％至70wt％之间、优选在55wt％至65wt％之间、最优选在58wt％至62wt％之间的sio2细颗粒或sio2细粒子。sio2细颗粒优选地呈胶体状分布在分散介质中，其在下文中也被称为胶体sio2。根据一个实施方式，sio2细颗粒的粒度分布d50在1μm至3μm、优选1μm至2μm的范围内，和/或所述sio2细颗粒的粒度分布d90小于5μm、优选小于4μm。
6、配制品包含份额在15wt％至45wt％之间、优选在20wt％至40wt％之间、更优选在20wt％至35wt％之间的基浆、份额在40wt％至70wt％之间、优选在50wt％至60wt％之间的石英玻璃颗粒以及份额在0.5wt％至37wt％之间、例如在5wt％至37wt％之间、优选在7wt％至25wt％之间、更优选在9wt％至21wt％之间的包括至少一种绿玻璃或玻璃陶瓷的填料的颗粒。绿玻璃或玻璃陶瓷的特别合适的份额是在0.5wt％至20wt％之间、更优选在1wt％至20wt％之间、还进一步优选在1wt％至10wt％之间或在0.5wt％至5wt％之间。令人惊讶的是，尽管复合材料中的绿玻璃或者说玻璃陶瓷的如此小的份额也具有对结构和形状稳定性的明显且充分的影响。
7、根据一个实施方式，配制品中水的份额为6wt％至18wt％。相应的水含量使得配制品能够在固体份额尽可能高的情况下具有良好的流动性或可浇铸性。
8、一个实施方式规定，配制品的组分包含在7.5wt％至32wt％之间、优选在11wt％至26wt％之间的sio2细颗粒、份额在40wt％至70wt％之间、优选在50wt％至60wt％之间的石英玻璃颗粒以及份额在0.5wt％至37wt％之间、例如在0.5wt％至20wt％之间、尤其在1wt％至20wt％之间、特别优选在1wt％至10wt％之间、尤其在0.5和5wt％之间或在5和37wt％之间、优选在7和25wt％之间、更优选在9和21wt％之间的包括至少一种绿玻璃或玻璃陶瓷的填料的颗粒以及水的份额在6至18wt％的范围内。
9、根据本专利技术一种有利的设计方案，石英玻璃颗粒具有粒度分布，其中石英玻璃颗粒的粒度分布d50在30μm至500μm的范围内、优选在63μm至250μm的范围内，和/或石英玻璃颗粒的粒度分布d99小于3.0mm、优选小于2.0mm、特别优选小于1.0mm。
10、作为添加料，将由多组分玻璃制成的可结晶的玻璃颗粒或至少部分结晶的玻璃颗粒添加到配制品中。根据本专利技术，多组分玻璃指的是除了sio2之外还具有至少一种另外的形成玻璃的组成部分的玻璃。份额通过添加由可结晶的玻璃(也称为绿玻璃)制成的颗粒或由至少部分结晶的玻璃(也称为玻璃陶瓷)制成的颗粒，即使在高温下也能实现用该配制品制成的板件或相应的模制体的稳定。
11、在本公开的意义中的可结晶玻璃尤其是在低于基体玻璃转化温度的范围内，优选至少低于100k的温度处理，在最长24小时后可转化75％以上为结晶相的玻璃。就目前的二氧化硅玻璃基体而言，基体玻璃的转化温度以及温度处理的上限为1130℃。普通的硼硅玻璃，尤其“根据d本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种配制品、尤其是能用于制造板件和模制体的配制品，包括基浆、石英玻璃颗粒和由可结晶的或至少部分结晶的多组分玻璃制成的颗粒，其中所述基浆的份额为15至45wt％，所述基浆包含作为分散介质的水，其含量在30到50wt％之间；以及其中优选呈胶体状分布的SiO2超细颗粒，其份额在50到70wt％之间，所述配制品中石英玻璃颗粒的份额为40至70wt％，可结晶的或至少部分结晶的多组分玻璃的份额为0.5至37wt％。
2.根据前述权利要求所述的配制品，其中所述石英玻璃颗粒的粒度分布D50在30μm至500μm范围内、优选在63μm至250μm的范围内，和/或所述石英玻璃颗粒的粒度分布D99小于3.0mm、优选小于2.0mm、且特别优选小于1.0mm。
3.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中由石英玻璃、多组分玻璃和/或玻璃陶瓷颗粒制成的所述颗粒的所述粒度分布是多峰的、优选是双峰或三峰的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中整个存在于所述配制品中的所述颗粒的所述粒度分布对应于安德森等式，
5.根据前述权利要求中任一项所述的配制
6.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中所述玻璃陶瓷或绿玻璃颗粒具有在10μm至100μm范围内的平均粒度D50。
7.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中可结晶的多组分玻璃和/或玻璃陶瓷的份额为0.5至20wt％、优选在0.5至5wt％的范围内，或者优选为1至20wt％、特别优选为1至10wt％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中所述可结晶的多组分玻璃的陶瓷化温度T陶瓷化低于1200℃、优选低于1100℃、且特别优选低于950℃。
9.一种复合材料、尤其是利用根据权利要求1至8中任一项所述的配制品制造或可制造的复合材料，包括烧结的石英玻璃基质和其中的至少一种玻璃陶瓷相，并且其中所述玻璃陶瓷相在所述复合材料中的份额为0.5至30Vol.-％。
10.根据权利要求9所述的复合材料，其中单一玻璃陶瓷颗粒的粒度D50在10μm至100μm的范围内。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的复合材料，其中所述玻璃陶瓷相在所述复合材料中的份额为1至20Vol.-％、优选为1至10Vol.-％。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的复合材料，其中所述玻璃陶瓷相包括LAS玻璃陶瓷、MAS玻璃陶瓷和/或ZAS玻璃陶瓷。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料的热膨胀系数α20-300℃在0.01*10-6/K至1.0*10-6/K的范围内、优选在0.02*10-6/K至0.6*10-6/K的范围内。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述玻璃陶瓷的结晶度在20％至90％的范围内、优选至少30％，并且所述结晶相优选包含热液石英。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料在直至5mm的深度、优选直至10mm的深度的近表面的区域中包含直至1Vol.-％、优选>0.05Vol.-％的方石英。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料的孔隙率在6至12Vol.-％的范围内、优选在8至10Vol.-％的范围内。
17.根据权利要求9至16中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料在室温下具有在18至33GPa的范围内的E-模量。
18.根据权利要求9至17中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料能够进行机械后处理，优选地通过钻孔、锯切或磨削工艺。
19.一种复合材料，其利用包括至少以下步骤的方法制造或可制造：
20.根据前述权利要求所述的复合材料，其中所述复合材料在步骤e)下游的步骤f)中被机械处理，优选被钻孔、被铣削或磨削，
21.将根据权利要求9至20中任一项所述的复合材料作为底板的用途，尤其是作为形状稳定的高温体或窑具的用途，其用于由绿玻璃制成的制品的陶瓷化或由玻璃陶瓷制成的制品的后处理。
22.一种窑具，尤其是以由根据前述权利要求9至20中任一项所述的复合材料制成的底板或底条的形式的窑具。
23.根据权利要求22所述的窑具，其中所述窑具构造为平坦的底板，并且在1130℃的温度负载下在与压力方向正交的200mm的所述底板的长度范围内在0.5N/mm2的弯曲应力下持续12h之后具有小于5mm、优选小于3...
【技术特征摘要】
1.一种配制品、尤其是能用于制造板件和模制体的配制品，包括基浆、石英玻璃颗粒和由可结晶的或至少部分结晶的多组分玻璃制成的颗粒，其中所述基浆的份额为15至45wt％，所述基浆包含作为分散介质的水，其含量在30到50wt％之间；以及其中优选呈胶体状分布的sio2超细颗粒，其份额在50到70wt％之间，所述配制品中石英玻璃颗粒的份额为40至70wt％，可结晶的或至少部分结晶的多组分玻璃的份额为0.5至37wt％。
2.根据前述权利要求所述的配制品，其中所述石英玻璃颗粒的粒度分布d50在30μm至500μm范围内、优选在63μm至250μm的范围内，和/或所述石英玻璃颗粒的粒度分布d99小于3.0mm、优选小于2.0mm、且特别优选小于1.0mm。
3.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中由石英玻璃、多组分玻璃和/或玻璃陶瓷颗粒制成的所述颗粒的所述粒度分布是多峰的、优选是双峰或三峰的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中整个存在于所述配制品中的所述颗粒的所述粒度分布对应于安德森等式，
5.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中玻璃颗粒能够至少部分地转化为基于硅酸盐的玻璃陶瓷、优选转化为mas玻璃陶瓷、zas玻璃陶瓷或las玻璃陶瓷。
6.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中所述玻璃陶瓷或绿玻璃颗粒具有在10μm至100μm范围内的平均粒度d50。
7.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中可结晶的多组分玻璃和/或玻璃陶瓷的份额为0.5至20wt％、优选在0.5至5wt％的范围内，或者优选为1至20wt％、特别优选为1至10wt％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的配制品，其中所述可结晶的多组分玻璃的陶瓷化温度t陶瓷化低于1200℃、优选低于1100℃、且特别优选低于950℃。
9.一种复合材料、尤其是利用根据权利要求1至8中任一项所述的配制品制造或可制造的复合材料，包括烧结的石英玻璃基质和其中的至少一种玻璃陶瓷相，并且其中所述玻璃陶瓷相在所述复合材料中的份额为0.5至30vol.-％。
10.根据权利要求9所述的复合材料，其中单一玻璃陶瓷颗粒的粒度d50在10μm至100μm的范围内。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的复合材料，其中所述玻璃陶瓷相在所述复合材料中的份额为1至20vol.-％、优选为1至10vol.-％。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的复合材料，其中所述玻璃陶瓷相包括las玻璃陶瓷、mas玻璃陶瓷和/或zas玻璃陶瓷。
13.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：MJ·博伦斯，F·J·德鲁什克，P·弗兰克，M·巴格，C·库纳特，G·瓦泽姆，J·D·科尔，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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