Patent DE-102014119594-B4 (DE)
Title: Borosilikatglas mit niedriger Sprödigkeit und hoher intrinsischer Festigkeit, seine Herstellung und seine Verwendung
Inventor: LAUTENSCHLÄGER GERHARD
IPC: C03C3/091
Filed: 2014-12-23
Granted: 2019-02-07
Abstract: Alkaliborosilikatglas mit hoher Festigkeit, mit folgenden Komponenten:
               SiO 2     70 - 86 Gew%     Al 2 O 3     0 - 5 Gew%     B 2 O 3     9,0 - 25 Gew%     Na2O   0,5 - 5,0 Gew%     K 2 O   0 - 1,0 Gew%     Li 2 O   0 - 1,0 Gew%,                  sowie
 0 - 5,0 Gew% weitere Bestandteile, wobei die Anteile der Komponenten so ausgewählt sind, dass die gewichtete Vernetzungszahl, sprich die mittlere Zahl n der Zwangsbedingungen pro Atom, gegeben durch
       n   =         N       N   A           /       (     c     (     S   i     O   2       )     ⋅   3   +   c     (     A     l   2       O   3       )     ⋅   5   +   c     (       B   2       O   3       )     ⋅   5   +       ∑   i       c     (       M   2   i     O     )     ⋅   3   +       ∑   j       c     (       M   j     O     )     ⋅   2             )               
 einen Wert von größer als 2,9, bevorzugt mehr als 2,91, besonders bevorzugt mehr als 2,92, ganz besonders bevorzugt mehr als 2,93 aufweist, wobei N A  die Avogadrozahl und c(SiO 2 ), c(Al 2 O 3 ) und c(B 2 O 3 ) die molaren Konzentrationen von SiO 2 , Al 2 O 3  und B 2 O 3 , die c(M i   2 O) die molaren Konzentrationen der enthaltenen Alkalioxide M i   2 O und die c(M j O) die molaren Anteile der enthaltenen Erdalkalioxide bezeichnen, und wobei das Verhältnis N/N A  gegeben ist durch 
                 N       N   A         =   c     (     S   i     O   2       )     ⋅   9               +   c     (     A     l   2       O   3       )     ⋅   2   ⋅     (     4   +   5   ⋅       K     (     A   l   −   O     )         K     (     S   i   −   O     )           )     ⋅         e   d           (     A   l   −   O     )       /   4           e   d           (     S   i   −   O     )       /   4                     +     (         ∑   i       c     (       M   2   i     O     )     +       ∑   j       c     (       M   j     O     )     −   c     (     A     l   2       O   3       )               )     ⋅   2   ⋅     (     4   +   5   ⋅       K     (     B   −   O     )         K     (     S   i   −   O     )           )     ⋅         e   d           (     B   −   O     )       /   4           e   d           (     S   i   −   O     )       /   4                     +     (     c     (       B   2       O   3       )     c     (     A     l   2       O   3       )     −       ∑   i       c     (       M   2   i     O     )     −       ∑   j       c     (       M   j     O     )               )     ⋅   2   ⋅     (     3   +   3   ⋅       K     (     B   −   O     )         K     (     S   i   −   O     )           )     ⋅         e   d           (     B   −   O     )       /   3           e   d           (     S   i   −   O     )       /   4                     +       ∑   i       c     (       M   2   i     O     )     ⋅   2   ⋅         e   d       (       M   i     −   O     )           e   d           (     S   i   −   O     )       /   4                         +       ∑   j       c     (       M   j     O     )     ⋅   2   ⋅         e   d           (       M   j     −   O     )       /   2           e   d           (     S   i   −   O     )       /   4                           
 wobei die K(M-O), M = Si, Al, B, die Kovalenzgrade der jeweiligen M-O-Bindungen der Komponenten SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , nämlich:
 ein Kovalenzgrad von 0,5527 für SiO 2 ,
 ein Kovalenzgrad von 0,6126 für B 2 O 3 , und
 ein Kovalenzgrad von 0,4329 für Al 2 O 3 , und wobei die e d (M-O) die jeweiligen, auf ein Kation bezogenen Dissoziationsenergien der Komponenten SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3  sind und gegeben sind durch:
 1864 kJ/mol für SiO 2 ,
 1572,5 kJ/mol für B 2 O 3 , und
 1537 kJ/mol für Al 2 O 3 .