Glas kann durch Sintern hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird eine feste Materialmasse durch Hitze und Druck geformt, ohne sie bis zur Verflüssigung zu schmelzen.
Das Sintern wird für verschiedene Arten von Glasmaterialien verwendet, darunter Keramikglasuren, Quarzglas und Bleiglas. Es wird auch für gesinterte Glasplatten verwendet, die aus geschmolzenem Quarzglaspulver hergestellt werden.
4 Schlüsselschritte im Sinterprozess für Glas
1. Aufbereitung des Glaspulvers
Der Prozess beginnt mit dem gleichmäßigen Mischen von Wasser, Bindemittel, Entflockungsmittel und ungebranntem Keramikpulver (Glaspulver) zu einem Schlamm. Diese Aufschlämmung wird dann sprühgetrocknet, um ein zum Sintern geeignetes Pulver zu erhalten.
2. Formung des Grünlings
Das sprühgetrocknete Pulver wird in eine Form gegeben und unter hohem Druck gepresst, um einen Grünkörper zu formen. Dieser Schritt ist entscheidend, da er die ursprüngliche Form und Dichte des Endprodukts bestimmt.
3. Erhitzung und Sinterung
Der Grünling wird bei niedriger Temperatur erhitzt, um das Bindemittel auszubrennen. Anschließend wird er bei hohen Temperaturen gesintert, die in der Regel unter dem Schmelzpunkt des Glases liegen. Während des Sinterns fließt die Glasphase, wenn sie ihre Übergangstemperatur erreicht, wobei sie die Pulverstruktur aufnimmt und die Porosität verringert. Bei diesem Prozess diffundieren die Atome der Materialien über die Partikelgrenzen und verschmelzen zu einem Stück.
4. Charakteristische Temperaturen und endgültige Eigenschaften
Durch Beobachtung der Ausdehnungs-Temperatur-Kurve mit einem optischen Dilatometer können alle charakteristischen Temperaturen, die während des Sinterzyklus auftreten, ermittelt werden. Dazu gehören die Phasenübergangstemperatur, die Glasübergangstemperatur und der Schmelzpunkt, die für die Optimierung des Sinterprozesses entscheidend sind. Das Sintern ist mit einer erheblichen Materialschrumpfung verbunden, da die Glasphase die Pulverstruktur verfestigt. Das gesinterte Endprodukt ist ein dichtes, monolithisches Material, dessen Eigenschaften von der Korngröße, der Porengröße sowie der Form und Verteilung der Korngrenzen beeinflusst werden, die alle durch den Sinterprozess beeinflusst werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Sintern ein praktikables Verfahren zur Herstellung von Glas ist, das sich besonders für Materialien eignet, die aufgrund ihres hohen Schmelzpunkts schwer zu schmelzen sind. Mit diesem Verfahren lassen sich durch kontrollierte Erhitzung und Druckanwendung dichte, feste Glasprodukte herstellen, ohne dass eine vollständige Verflüssigung erforderlich ist.
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