技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于生产玻璃陶瓷的方法以及一种玻璃陶瓷。
相关背景技术
[0002] 在玻璃陶瓷的生产过程中，需要使用大量的能量，以便能够达到生产所需的高温。
[0003] 在此，特别提及熔融非玻璃质起始材料的步骤以及后续的澄清步骤。这主要适用于低膨胀和零膨胀的玻璃陶瓷，其在间歇工艺在几天内生产。
[0004] 目前，该工艺所需的能量主要从化石燃料获得。然而，出于生态原因，期望转向更环保的能源或扩大环保技术的比例，以减少与生产相关的CO2排放。
[0005] 同样出于生态原因，需要在澄清过程中以更少的程度使用多价氧化物。对于关键的澄清剂、例如Sb2O3和As2O3尤其如此。
[0006] 如上所述，在玻璃和玻璃陶瓷的生产过程中，通常在熔融后进行澄清过程。此外，由此应从玻璃熔体中去除在熔融过程中例如由于基于碳酸盐或氢氧化物的原材料的分解而形成的CO2和H2O气泡。在玻璃生产的澄清阶段，玻璃熔体中的气泡会变大，使得其可以上升并且通过表面离开熔体。
[0007] 在传统的澄清过程中，在熔槽熔融的一部分中、使得在熔槽熔融的澄清部分中或者在下游区域、如澄清室中将玻璃熔体加热至高的温度。如果熔体含有澄清剂，则会释放澄清气体、例如O2。澄清气体扩散至存在的气泡中并且将这些气泡扩大至这样的程度，使得这些气泡可以在熔体中上升并离开熔体。
[0008] 对于一些经典的澄清剂、例如多价氧化物澄清剂Sb2O5和As2O5，如今适用法律规定是为了不使用或仅以环保方式使用这些澄清剂，但也有客户要求减少这种澄清剂的使用。
[0009] 可接受的环保澄清剂、如SnO2在过高的浓度会对某些玻璃性质、例如透射率和结晶敏感性产生不利影响。
具体实施方式
[0103] 图1示出了在可陶瓷化成玻璃陶瓷的玻璃中澄清剂Sb2O3、As2O3和SnO2与温度相关的氧释放。
[0104] 图2示出了借助SnO2澄清的玻璃陶瓷的氧分压p(O2)的曲线。如果借助氧化物澄清剂来达到玻璃的澄清温度，则熔体的p(O2)通常为约1bar。在此，将一部分氧化物澄清剂从氧化态转化为还原态。p(O2)曲线从1600℃变平，并且从1650℃，p(O2)曲线几乎恒定在1bar左右。从1700℃的温度，由于与大气进行交换，p(O2)急剧降低并且下降约0.2bar。通过降低2+
p(O2)进一步提高澄清剂有利于Sn 或SnO的转化率。
[0105] 图3示出了在SnO2澄清的玻璃陶瓷中基于锡总量、即SnO和SnO2的SnO含量(单位为mol％)与熔融和澄清过程的温度和时间的关系。在澄清步骤之前，锡总量的SnO含量为约35％(SnO与SnO和SnO2的摩尔比)。通过将澄清温度升高至1700℃，SnO含量增加至约
42.5％。通过将该过程保持在该澄清温度和下降的p(O2)值(参见图2)，SnO含量增加至
44.5％。
[0106] 在此情况下，澄清步骤中的锡转化率对于澄清的成功(即关于减少澄清的玻璃陶瓷中的气泡)而言尤为重要。通过升高至1700℃(在t＝1.5h的情况下)，附加的锡转化率约为7.5％SnO。通过在1700℃下保持约8小时并将熔体与气体气氛进行交换致使熔体中的pO2降低并且将现存的另外的2％的锡转化为SnO。在1700℃下，玻璃陶瓷的粘度比在1600℃下低2倍。借此，余留的气泡在1700℃下上浮的速度比在1600℃下快2倍。因此，在澄清期间保持的1700℃的温度下，主要通过发生的SnO转化来去除气泡。
[0107] 通常如下生产玻璃陶瓷：合适的原材料以合适的成分进行熔融、澄清、均匀化，然后热成型为玻璃毛坯或生坯或绿色玻璃。玻璃陶瓷的“生坯”是指由合适的成分熔融的玻璃体，其可以通过借助合适的温度程序的处理转化成玻璃陶瓷。
[0108] 在对组分进行称重之后，借助常规的搅拌器对混合物进行混合，然后输送至熔融槽并放入其中。
[0109] 绿色玻璃的熔融分成多个步骤：‑熔融；
‑视情况均匀化；
‑澄清；
‑视情况进一步均匀化；
‑视情况静置阶段；
‑浇铸。
[0110] 在混合物完全熔融后，优选地进行第一均匀化。可以通过气泡以热或机械的方式均匀化。在此，热均匀化是指通过升高温度或对熔融槽表面进行不同程度的加热来促进熔体的对流。然后将用于澄清过程的熔体温度升高至约1600℃。随后进行第二均匀化阶段。例如，可以将熔体在高温下保持几天，其中保持时间的持续取决于熔体的体积。假设在这种保持或静置阶段期间，熔体在分子水平上发生进一步均匀化。
[0111] 然后，将绿色玻璃浇铸到金属模具中，如例如在DE102004052514A1中所述的。然后将模具横向地移出熔融槽下方的区域并移至炉中用于受控的冷却。以足够慢的冷却速度受控地冷却至室温，以避免应力以及裂纹形成。
[0112] 如此制成的玻璃块优选地经受光学检测以确保没有气泡、裂纹等。然后，在生坯陶瓷化成玻璃陶瓷之前，进行第一次机械加工、特别是去除表面区域。
[0113] 在称为陶瓷化的热处理中，绿色玻璃或玻璃或生坯通过受控的体积结晶转化为玻璃陶瓷。在此热处理期间，在第一转化步骤(“结晶成核”)中，在玻璃中形成相同或不同类型的晶核。晶核或晶种是指具有特征尺寸的亚微观结晶聚集体。在第二转化步骤(“晶体生长”)中，视情况在稍高的温度下，由晶核生长出晶体或微晶。
[0114] 粘度
[0115] 例如，可以借助旋转粘度法、例如通过DIN ISO 7884‑2:1998‑2确定黏度。粘度对温度的依赖性通过VFT公式说明。
[0116] 铁含量
[0117] 根据DIN 51001:2003‑08，通过光谱分析确定所获得的玻璃产品中的铁含量。特别2+ 3+
地，通过UV‑Vis透射光谱的解卷积定量确定所获得的玻璃产品中Fe 与Fe 之间的比。
