ES2212096T3

ES2212096T3 - Articulo de vidrio espumoso para preparar superficies, su uso y procedimiento de fabricacion.

Info

Publication number: ES2212096T3
Application number: ES97920231T
Authority: ES
Inventors: Steven C. Haines; Tai B. Bixby; Henry Oat; Carl E. Frahme
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2004-07-16
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: DE69726539D1; CA2248580A1; CN1212991C; US5972817A; US5821184A; EP0835228A1; EP0835228A4; DE69726539T2; CN1194629A; AU2447697A; EP0835228B1; CA2248580C; WO1997036835A1

Abstract

SE DESCRIBE UN ARTICULO DE ESPUMA DE VIDRIO PARA PREPARAR SUPERFICIES, SU USO Y UN PROCEDIMIENTO PARA SU PREPARACION. EL ARTICULO DE ESPUMA DE VIDRIO SE ENCUENTRA EN FORMA DE UN BLOQUE, UN DISCO O UN PRODUCTO SIMILAR, Y SE UTILIZA PARA PREPARAR SUPERFICIES TAL COMO MEDIANTE LIJADO, FROTAMIENTO Y RASCADO DE LAS MISMAS PARA LIMPIAR, RASPAR, ABRILLANTAR, ALISAR, O SIMILAR, DICHA SUPERFICIE. EL ARTICULO DE ESPUMA DE VIDRIO SE FORMA A PARTIR DE UN MATERIAL DE PARTIDA QUE INCLUYE RESIDUOS DE VIDRIO, UN 0,10 - 20 % EN PESO DE UN AGENTE ESPUMANTE CON UNA BASE NO AZUFRADA, Y OPCIONALMENTE UN MATERIAL ABRASIVO ADICIONAL. UNA MEZCLA DE LOS RESIDUOS DE VIDRIO PULVERIZADOS Y DEL AGENTE ESPUMANTE CON UNA BASE NO AZUFRADA PUEDE COLOCARSE EN UN MOLDE Y CALENTARSE DE FORMA QUE LA MEZCLA SE SINTERIZA Y POSTERIORMENTE FORMA UNA ESPUMA. DESPUES LA MEZCLA EN ESPUMA SE SOMETE A UN RECOCIDO.

Description

Artículo de vidrio espumoso para preparar superficies, su uso y procedimiento de fabricación.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un artículo de vidrio espumoso, tal como un bloque, disco o producto similar para la preparación de superficies, y se refiere también al uso y al procedimiento de fabricación de dicho producto.

Las superficies de diversos artículos y materiales deben prepararse para dejarlas aptas para su uso inmediato o para un tratamiento subsiguiente. Dicha preparación incluye lijar, frotar y raspar la superficie para limpiarla, desgastarla, pulirla, etc. Por ejemplo, superficies pintadas, tales como de metal, madera, plástico, fibra de vidrio o materiales similares, requieren un repintado frecuente. Antes de repintarlas, estas superficies deben ser lijadas, o bien limpiadas y pulidas por algún otro medio, antes de poder aplicarles una nueva capa de pintura u otro tratamiento. De forma similar, las superficies rugosas de diversos materiales requieren un frecuente lijado o pulido para que puedan ser pintadas y tratadas. Parrillas, planchas, barbacoas y elementos similares deben ser desengrasados, limpiados y/o pulidos con frecuencia. Óxido, manchas y grasa deben eliminarse con frecuencia de la porcelana cristalizada, de los accesorios metálicos esmaltados al horno, del hormigón y de objetos similares.

Antecedentes de la técnica

Se conocen diversos productos para la preparación de la amplia variedad de superficies anteriormente citadas. Tales productos, que generalmente se limitan a aplicaciones específicas, incluyen lija, piedra pómez, productos químicos, lana de acero y plástico, cepillos metálicos, limas de metal moleteadas y similares. Ninguno de los productos conocidos proporciona un artículo universal aplicable a la totalidad de las superficies anteriormente citadas, y todos presentan inconvenientes inherentes. Por ejemplo, la lija se rasga con facilidad y se desgasta rápidamente. Además, la lija genera polvo que es transportado por el aire, y su superficie abrasiva se empasta rápidamente, especialmente al lijar la pintura de una superficie. Además, la lija no actúa bien sobre metal, ya que puede estriar o arañar la superficie subyacente. Además, los gránulos o materiales abrasivos adheridos a la lija se desgastan, reduciéndose rápidamente su eficacia. Además, la obtención de una superficie pulida requiere el empleo de lijas de grano cada vez más fino a lo largo del procedimiento. Finalmente, la lija no se adapta a las superficies irregulares, es decir, no planas, especialmente al estar montada sobre un bloque plano o en una máquina lijadora. El uso de piedra pómez es agresivo para el medio ambiente, ya que la piedra pómez se obtiene de canteras y constituye un recurso no renovable. Además, las calidades de la piedra pómez son diversas e imposibles de regular, de manera que no se puede garantizar un producto uniforme. Además, los bloques de piedra pómez resultan inadecuados para aplicaciones de lijado. Los productos químicos son incómodos de usar, y suelen ser tóxicos. El empleo de productos químicos frecuentemente requiere el uso de otros productos, además de un tratamiento subsiguiente para la preparación de la superficie. Las limas metálicas rígidas y similares, además de empastarse, no se adaptan a una superficie redondeada o dotada de ángulos irregulares.

Descripción de la invención

Por consiguiente, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un producto mecánico universal de preparación de superficies que sea económico y no obstante eficaz, que sea fácil de producir y que supere los inconvenientes anteriormente citados.

En particular, otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar un buen producto para la preparación de superficies, tal como lijado, alisado, limpiado y pulido de superficies, que incluye vidrio blanco espumoso elaborado a partir de una mezcla cuyo componente principal es vidrio de desecho reciclado, proporcionándose así un producto muy económico del vidrio de desecho cuyo uso no es agresivo para el medio ambiente.

Estos y otros objetos y ventajas de la presente invención se realizan al proporcionar un medio de preparación de superficies empleando un artículo de vidrio espumoso que puede tener cualquier forma específica deseada, derivándose dicho artículo de vidrio espumoso de una mezcla inicial que comprende vidrio de desecho y 0,10-20,0% en peso de un agente espumante sin base de azufre. Por consiguiente, la presente invención proporciona el uso de un artículo de vidrio espumoso como medio de preparación de superficies. Además, la presente invención proporciona un procedimiento de fabricación de vidrio espumoso como medio de preparación de superficies, procedimiento que incluye las etapas de suministrar vidrio de desecho en polvo o molido, mezclar un agente espumante sin base de azufre con el vidrio de desecho en polvo para formar una mezcla, situar la mezcla sobre una superficie, tal como una correa o una placa, o dentro de un molde, calentar la mezcla de la correa o del molde para que la sinterización y subsiguientemente espumado de la mezcla, y revenir la mezcla espumosa mediante enfriamiento hasta la temperatura ambiente para formar un producto de vidrio espumoso.

El término "vidrio de desecho", tal como se utiliza en esta solicitud, pretende definir cualquier vidrio de desecho que constituya material de desecho o desperdicio, proveniente ya sea de una operación de fabricación previa al consumo, tal como la producción de cristales de ventana, botellas de vidrio, bombillas de luz, cuentas de vidrio y productos similares, o de vidrio de desecho posterior al consumo, tal como el vidrio de botellas recogidas por un servicio de reciclaje público o privado. Este vidrio reciclado o recuperado incluye vidrio de cal sodada, vidrio de borosilicato, vidrio de aluminosilicato, y vidrio espumoso reciclado fabricado según la presente invención. El vidrio se emplea en forma de polvo o de algún tipo de pulverización, y tiene una distribución de tamaño medio de partícula de 10 a 250 \mu.

El denominado vidrio espumoso negro se conoce desde hace algún tiempo. Por ejemplo, la patente de los Estados Unidos 2.514.324, de Ford, describe el empleo de este vidrio celular como aislante térmico y como elemento flotante. Simplemente como subproducto, el vidrio espumoso negro fabricado para fines de aislamiento se ha utilizado también para aplicaciones de limpieza de parrillas. Sin embargo, el citado vidrio espumoso negro es altamente insatisfactorio para la preparación de superficies debido a que la química y la estructura celular del vidrio espumoso negro en cuestión difiere bastante de la química y la estructura celular del vidrio espumoso blanco. En particular, y haciendo nuevamente referencia a la patente de los Estados Unidos 2.514.324 en lo referente a información sobre antecedentes críticos relacionados con el vidrio espumoso negro, en el curso de la producción, mucho más cara, de este vidrio especial fabricado por encargo, se agrega un compuesto con contenido de azufre - que suele ser un sulfato - a un lote de vidrio virgen, además de un reactivo en forma de carbón finamente dividido destinado a producir un vidrio espumoso con base de azufre. Dicho vidrio espumoso negro incluye una estructura celular cerrada que contiene gas de dióxido de azufre y de sulfuro de hidrógeno. Por consiguiente, no sólo al cortar las láminas de vidrio al tamaño necesario para su uso, sino especialmente durante la utilización de los bloques mismos para limpiar parrillas, se desprende un gas nocivo de dióxido de azufre y de sulfuro de hidrógeno. Esto ocurre debido a que, a medida que se van utilizando los bloques de vidrio espumoso negro, la superficie de los mismos se va desgastando, produciéndose una continua rotura de las células que permite el escape de su contenido de gas nocivo. Además, dichos bloques de vidrio espumoso negro son un tanto frágiles, se desgastan con bastante rapidez y dispersan los residuos sobre una amplia zona, por lo que resultan inadecuados para la mayoría de las aplicaciones contempladas por la presente solicitud.

Se ha sugerido, además, el uso de vidrio espumoso sin base de azufre para otras aplicaciones diversas. Por ejemplo, la patente de los Estados Unidos 2.955.049, de Booth, se refiere a un vidrio celular empleado en la producción de materiales de aislamiento térmico y absorción de ruidos. La patente de los Estados Unidos 3.443.920, de Overcashier, se refiere igualmente a un material de vidrio espumoso como aislante térmico. La patente de los Estados Unidos 3.963.503, de McKenzie, propone un vidrio espumoso que utiliza vidrio de envases usados para la producción de materiales estructurales y decorativos. Finalmente, la patente de los Estados 4.933.306, de Pietsch, describe el empleo de cuerpos de vidrio celular en la industria de desgaste de telas mediante lavado abrasivo para romper las fibras de la tela.

Los solicitantes no tienen conocimiento de ninguna revelación o sugerencia relacionada con el uso de vidrio espumoso de desecho, denominado vidrio espumoso blanco, como medio de preparación de superficies que proporcione los resultados del producto de la presente solicitud, es decir, la eliminación de recubrimientos o suciedad o el suavizado de superficies y su preparación para tratamiento posterior.

Aunque se pretende que la mezcla inicial sea de 0,10-20% en peso de agente espumante y vidrio de desecho en polvo o molido, actualmente se considera que el intervalo preferente sería de 0,5-5,0% en peso de agente espumante. Además, de acuerdo con una etapa de calentamiento preferente, la mezcla de vidrio de desecho en polvo y agente espumante se calienta inicialmente hasta la temperatura de sinterización y luego esta temperatura se aumenta para producir la acción espumante. Por ejemplo, la mezcla se puede calentar inicialmente hasta una temperatura de aproximadamente 676,66ºC, manteniéndola durante un período de tiempo determinado, tal como de una hora, y luego incrementándola hasta un intervalo de 690-926,66ºC para producir la acción espumante. El revenido de la mezcla espumosa puede constar de un enfriamiento gradual hasta la temperatura ambiente, o bien, según una realización preferente, puede incluir las etapas de enfriar rápidamente la mezcla espumosa, hasta una temperatura por debajo de la temperatura espumante, y luego enfriar lentamente la mezcla espumosa hasta la temperatura ambiente. Se puede eliminar cualquier película o costra vidriosa que se haya formado sobre el producto resultante, al menos sobre las superficies abrasivas, mediante corte o desbastado con cualquier medio apropiado.

La mezcla inicial de vidrio de desecho en polvo y agente espumante puede incluir 69,9-99,9% en peso de vidrio de desecho y 0,10-20% en peso de agente espumante. Además, se puede añadir 0-30,0% en peso de material abrasivo a la mezcla antes de introducirla en el molde. Deberá tenerse presente que a pesar de que la mezcla se puede colocar sobre una correa o una placa, actualmente se prefiere el uso de moldes. Se puede disponer un único molde grande o una pluralidad de moldes específicos de menor tamaño. De hecho, los moldes más pequeños pueden tener una geometría sustancialmente igual a la geometría final prevista para los artículos de vidrio espumoso. Si se utiliza un molde de mayor tamaño, el artículo producido se puede cortar al tamaño y forma deseados. Además, la mezcla se puede introducir en el molde o moldes colocando uno o más montones de la misma en el molde o moldes, posiblemente formando una o más hileras con dichos montones.

Aunque aparentemente el carbonato de calcio es un agente espumante particularmente eficaz, se puede utilizar una amplia variedad de agentes espumantes sin base de azufre. Ejemplos de tales agentes espumantes incluyen el carbonato de magnesio, el carbonato de estroncio, el carbonato de litio, el carbonato de bario, azúcar, urea, agua y mezclas de estos elementos. El material abrasivo que opcionalmente se puede añadir a la mezcla para modificar la calidad abrasiva del artículo final de vidrio espumoso se puede seleccionar entre una extensa variedad de materiales abrasivos granulosos comunes, tales como, y sin limitarse a los mismos, arena, óxido de aluminio, carburo de silicio, granate y mezclas de estos elementos.

Breve descripción del dibujo

La presente invención se describe subsiguientemente de forma más detallada con la ayuda de los ejemplos, las reivindicaciones y el dibujo esquemático adjunto, que ilustra una realización, a modo de ejemplo, de un molde de gran tamaño en el que se colocan unas hileras de montones de mezcla inicial.

Descripción de las realizaciones preferentes

Los solicitantes han descubierto que el vidrio espumoso de desecho elaborado con un agente espumante sin base de azufre proporciona un producto universal para la preparación mecánica de la superficie de una amplia variedad de materiales, incluyendo madera, metal, porcelana, hormigón, plástico, fibra de vidrio y elementos similares.

El artículo de vidrio espumoso de la presente invención se usa principalmente en forma de bloque o disco. Aunque los bloques pueden tener cualquier forma deseada y conveniente, deben presentar una geometría específica. El artículo de vidrio espumoso de la invención se puede utilizar para limpiar parrillas, planchas, losetas, porcelana y superficies esmaltadas, usándose como disco o bloque de lijar para eliminar pinturas o realizar otros tratamientos superficiales, para limpiar cemento, para limpiar metales, incluyendo la eliminación de óxido de los mismos, y para cualquier otra aplicación de limpieza o pulido. Además, el producto de vidrio espumoso de la invención para la preparación de superficies se puede manejar manualmente, con o sin un mango, o, por ejemplo, como accesorio de una máquina vibradora o rotativa.

Los artículos de vidrio espumoso fabricados con vidrio de desecho y agente espumante sin base de azufre - según se describe en la presente solicitud - utilizados como medio de preparación de superficies presentan unas evidentes ventajas respecto a los productos de preparación de superficies conocidos hasta este momento. El medio de vidrio espumoso o celular para la preparación de superficies de la invención es único en el sentido de que su superficie se desgasta inherentemente, adaptándose totalmente a los objetos con formas curvas, no planas o irregulares durante un procedimiento de limpieza o lijado. Además, el producto de vidrio espumoso de la invención se desgasta de manera que su superficie no se empasta con el residuo del material que está siendo limpiado o lijado. En lugar de perder su capacidad de corte, el producto de vidrio espumoso de la invención permanece continuamente afilado y abrasivo. Además, el producto de vidrio espumoso de la invención tiene una consistencia uniforme y regulable, pudiendo utilizarse un único bloque de vidrio espumoso para transformar una superficie rugosa en lisa. El producto de la invención sirve para limpiar y pulir superficies metálicas esmaltadas y superficies de porcelana vidriada sin arañarlas o mancharlas, y además se puede utilizar sobre superficies mojadas sin desintegrarse o perder su eficacia. El producto de vidrio espumoso de la invención tiene un contenido cuya variación es susceptible de control con el fin de proporcionar una amplia gama de durezas, capacidades abrasivas, resistencias, densidades y tamaños de célula o poro en respuesta a las exigencias del mercado.

Además, el producto de vidrio espumoso de la invención no es tóxico, es duradero y no genera polvo fino susceptible de ser transportado por el aire. El producto de vidrio espumoso de la invención tiene una estructura celular muy diferente a la del vidrio espumoso negro, que se fabrica con un agente espumante con base de azufre. En particular, y a diferencia de la estructura celular cerrada y regular del vidrio negro, que atrapa gases nocivos, la formación inicial del vidrio espumoso de la invención incluye la expansión y el escape de gas de dióxido de carbono en lugar de gas de dióxido de azufre y/o sulfuro de hidrógeno. Además, la estructura celular del vidrio espumoso de la invención es abierta, interconectada e irregular.

Una evidente y sorprendente ventaja del vidrio espumoso de la invención consiste en que se trata de un producto sumamente económico. Esto resulta particularmente sorprendente e inesperado frente a la experiencia del pasado con el vidrio espumoso negro, cuya producción es sumamente cara. La presente invención proporciona el uso de un vidrio mucho más barato, tal como el vidrio de desecho, que además tiene un considerable impacto medioambiental positivo, especialmente debido al hecho de que el mercado de vidrio de desecho es muy limitado, siendo casi inexistente para vidrios de desecho de colores mixtos. Por consiguiente, un elevado porcentaje del vidrio de desecho va actualmente a parar a los vertederos.

Antes de citar ejemplos específicos, se ofrece el siguiente análisis relativo a la producción del producto de vidrio espumoso de la invención. Según lo indicado anteriormente, el vidrio de desecho reciclado en polvo se mezcla con un agente espumante sin base de azufre finamente molido, típicamente a un tamaño medio aproximado de malla 80 a menos 325 (es decir, que permite el paso de cualquier partícula de menor tamaño). También se puede agregar un material abrasivo o refractario a la mezcla inicial con objeto de modificar o intensificar la característica abrasiva del producto final. La mezcla seca resultante se introduce en un molde, tal como el molde 1 de la figura 1. La mezcla se sitúa convenientemente en el molde 1, formando varias hileras 2 de mezcla. Típicamente, estos montones o pilas de mezcla presentan un ángulo de reposo natural de aproximadamente 15 a 50 grados. Se pueden lograr ángulos mayores respecto a la horizontal si se comprime la mezcla seca. El hecho de depositar la mezcla en montones que tienen una forma específica, con o sin compactación y formando unas determinadas pilas o hileras, ayuda a eliminar los pliegues y vacíos que típicamente aparecen al espumar mezclas de este tipo en las bases de polvo aplanadas.

El molde 1 se puede fabricar de acero o cerámica, y tiene una forma de tronco que facilita la adecuada liberación del producto final de vidrio espumoso. Además, las superficies internas del molde se pueden recubrir con un suave agente separador refractario para facilitar el desprendimiento del producto de vidrio espumoso del molde.

Uno o más moldes con la mezcla en su interior se introducen en un horno para someterlos a un procedimiento espumante continuo o por lotes. A continuación, la mezcla se calienta para sinterizarla, fundirla, ablandarla y espumarla con el fin de producir un producto de vidrio espumoso con la densidad, tamaño de poro y dureza que se desea. A medida que se va calentando por encima del punto de ablandamiento del vidrio, aproximadamente 570ºC, a mezcla en polvo comienza a ablandarse, sinterizarse y contraerse. El hecho de dividir la mezcla en polvo, formando hileras o montones, permite que el vidrio absorba calor con mayor rapidez, acelerándose la acción espumante al reducirse la capacidad autoaislante del vidrio espumante. A aproximadamente 565,55ºC, el carbonato de calcio, en caso de utilizarse carbonato de calcio como agente espumante, comienza a reaccionar con parte del dióxido de silicio del vidrio, produciéndose silicato de calcio y dióxido de carbono. El dióxido de carbono se forma igualmente por la acción de algún residuo de carbonato de calcio cuando la mezcla llega a 690ºC, temperatura sobre la cual el carbonato de calcio se descompone en gas de óxido de calcio y de dióxido de carbono. El dióxido de carbono es el principal responsable de la formación de celdillas y poros dentro de la masa de vidrio ablandada a medida que el dióxido de carbono se expande. La mezcla se mantiene dentro del molde durante un cierto tiempo, a temperaturas espumantes máximas, por ejemplo, de 690-926,66ºC o incluso más altas, dependiendo de las propiedades deseadas. Mediante una regulación de las temperaturas y tiempos de horneado se pueden controlar estrechamente las propiedades de densidad y dureza.

Al llegar el horno a las temperaturas espumantes, cada masa de vidrio espumoso originada en cada hilera o montón específico se espuma hasta entrar en contacto y fundirse con las hileras o montones adyacentes. A continuación, la masa fundida de vidrio espumoso se expande hasta adaptarse a la forma de las paredes del molde, rellenando todas sus esquinas. Las formas y tamaños de los montones de mezcla iniciales son muy importantes, y se determinan previendo que la mezcla espumante llenará el molde con toda exactitud. Una vez que el vidrio adquiere su estado espumoso a la densidad y estructura de poro deseada, la temperatura del horno se reduce rápidamente para detener la acción espumante del vidrio. Cuando el exterior del vidrio espumante ha adquirido suficiente rigidez dentro del molde, la masa de vidrio espumoso se retira del molde y se introduce en un horno de recocido. La temperatura del horno de recocido se reduce lentamente, desde la temperatura de ablandamiento del vidrio hasta la temperatura ambiente, hasta revenir el bloque de vidrio espumoso. Una vez frío, se puede eliminar cualquier recubrimiento o costra existente en el producto de vidrio espumoso, y el producto se puede cortar a las diversas formas deseadas.

Los siguientes ejemplos ilustran la amplia variedad de composiciones y aplicaciones de los artículos de vidrio espumoso de la invención.

Ejemplo 1

Para producir un bloque de limpieza de parrillas con incrustaciones de material abrasivo, 13,68 g (2,4%) de carbonato de calcio, malla menos 200, 442,32 g (77,6%) de vidrio en lámina reciclado molido, malla menos 140, y 114 g (20%) de arena, de malla 60 a 100 se mezclaron a fondo entre sí. La mezcla resultante se introdujo en un molde de acero inoxidable con unas dimensiones internas de 10,79 cm x 10,16 cm x 20,95 cm. El molde se recubrió con una chapa de acero inoxidable de 1, 27 cm. El molde con la mezcla se calentó a 676,60ºC, para su sinterización, durante 60 minutos. A continuación, la temperatura se subió a 787,77ºC, para la acción espumante, manteniéndose durante 30 minutos. El vidrio espumoso del molde fue revenido mediante enfriamiento lento durante 120 minutos, hasta la temperatura ambiente. El bloque enfriado de vidrio espumoso se retiró del molde y se le extrajo la costra externa que lo recubría empleando una sierra de cinta, dejando expuestas las células abrasivas. El bloque resultante tenía una densidad de 222,67 kg x m^{3} y una distribución de tamaño de poro de aproximadamente 0,5 a 2 mm. El bloque resultante tenía unas dimensiones finales de 10,16 cm x 9,52 cm x 20,32 cm (se contemplaba que los bloques de limpieza de parrillas tendrían un tamaño en el intervalo de 3,81 cm x 9,52 cm x 10,16 cm a 6,35 cm x 8,89 cm x 15,24 cm a 10,16 cm x 10,16 cm x 20,32 cm). El bloque resultante era inodoro, tenía un color blanco a gris claro, y presentaba células abiertas e interconectadas.

Ejemplo 2

Se formó otro bloque de limpieza de parrillas que no contenía ni arena ni incrustaciones de material abrasivo mediante un procedimiento similar al del Ejemplo 1, utilizando 17,1 g (3%) de carbonato de calcio malla menos 200, y 552,9 g (97%) de vidrio de envases reciclado molido a malla menos 325. La temperatura espumante fue de 760ºC, y se mantuvo durante 45 minutos. La densidad resultante fue de 115,34 kg x m^{3}, y el material resultante presentaba una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 1 a 3 mm.

Ejemplo 3

Para la preparación de un bloque de limpieza de losetas, porcelana o superficies esmaltadas se empleó un procedimiento similar al del Ejemplo 1 y mezclando entre sí 564,3 g (98,5%) de vidrio de envases reciclado, malla menos 325, y 5,7 g (1,5%) de carbonato de calcio, malla menos 200. La temperatura espumante fue de 737,77ºC, y se mantuvo durante 60 minutos. La densidad resultante fue de 281,95 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,05 a 0,2 mm. El bloque resultante presentaba un color blanco puro debido al uso de vidrio de envases incoloro. El bloque resultante, que se cortó para formar bloques más pequeños, de un tamaño apropiado para limpiar losetas, porcelana, etc., tenía unas dimensiones finales de 5,08 cm x 7,62 cm x 10,16 cm (en este caso, se contemplaba que los bloques tuvieran un tamaño en el intervalo de 2,54 cm x 3,81 cm x 15,24 cm a 5,08 cm x 6,35 cm x 10,16 cm a 7,62 cm x 10,16 cm x 3,81 cm). Los bloques cortados se pueden montar en un mango adherido a un orificio practicado en cada bloque.

Ejemplo 4

Se preparó otro bloque de limpieza de losetas, porcelana o superficies esmaltadas, empleando un procedimiento similar al del Ejemplo 1 y mezclando entre sí 569,4 g (99,9%) de vidrio de envases reciclado malla menos 325 y 0,6 g (0,1%) de carbonato de calcio, malla menos 325. La temperatura espumante fue de 773,88ºC, y se mantuvo durante 25 minutos. La densidad del material resultante fue de 245,10 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,01 a 0,1 mm. Nuevamente, el bloque resultante se cortó para formar bloques más pequeños.

Ejemplo 5

Se elaboró un bloque de poro fino de manipulación manual para la preparación de superficies empleando un procedimiento similar al del Ejemplo 1 y mezclando entre sí 564,3 g (99%) de vidrio de envases reciclado menos 60 mesh y 5,7 g (1%) de carbonato de calcio, malla menos 200. La temperatura espumante fue de 815,55ºC, y se mantuvo durante 20 minutos. El material resultante tenía una densidad de 389,28 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,1 a 0,5 mm. El bloque resultante se cortó en bloques aptos para manipulación manual que tenían unas dimensiones finales de 10,15 cm x 9,52 cm x 5,08 cm (se contemplaba que los bloques tuvieran un tamaño en el intervalo de 10,16 cm x 11,43 cm x 3,81 cm a 6,35 cm x 8,89 cm x 15,28 cm a 7,62 cm x 5,08 cm x 20,32 cm). El color del bloque resultante fue entre amarillo pálido y castaño debido al uso de vidrio de envases de color ámbar (deberá tenerse presente que cualquier vidrio de envase o en lámina resulta apropiado para esta finalidad).

Ejemplo 6

Se elaboró otro bloque de poro fino de manipulación manual para la preparación de superficies empleando un procedimiento similar al del Ejemplo 1 y mezclando entre sí 552,9 g (97%) de vidrio en lámina reciclado malla menos 140, y 17,1 g (3%) de carbonato de calcio, malla menos 200. La temperatura espumante fue de 737,77ºC, y se mantuvo durante 60 minutos. El material resultante tenía una densidad de 317,19 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,05 a 0,2 mm. Nuevamente, el bloque resultante se cortó en bloques aptos para manipulación manual.

Ejemplo 7

Se elaboró otro bloque de manipulación manual para la preparación de superficies, aunque esta vez de poro medio, empleando un procedimiento similar al del Ejemplo 1 y mezclando entre sí 552,9 g (97%) de vidrio en lámina reciclado, malla menos 200, y 17,1 g (3%) de carbonato de calcio malla menos 200. La temperatura espumante fue de 815,55ºC, y se mantuvo durante 20 minutos. El material resultante tenía una densidad de 179,42 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,5 a 1,5 mm. El bloque resultante se cortó en bloques aptos para manipulación manual que tenían unas dimensiones finales de 10,16 cm x 9,52 cm x 5,08 cm.

Ejemplo 8

Se elaboró otro bloque de poro medio de manipulación manual para la preparación de superficies mezclando entre sí 535,8 g (94%) de vidrio en lámina reciclado, malla menos 140 y 34,2 g (6%) de carbonato de calcio malla menos 200. La temperatura espumante fue de 818,55ºC, y se mantuvo durante 20 minutos. El material resultante tenía una densidad de 249,91 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,5 a 1,0 mm. Nuevamente, el bloque resultante se cortó en bloques aptos para manipulación manual.

Ejemplo 9

Se elaboró otro bloque de manipulación manual para la preparación de superficies, aunque esta vez de poro grueso, empleando un procedimiento similar al del Ejemplo 1 y mezclando entre sí 13,68 g (2,4%) de carbonato de calcio, malla menos 200, 442,32 g (77,6%) de vidrio de envases reciclado, molido a un tamaño malla menos 60, y 114 g (20%) de arena de malla 60 a 100. La temperatura espumante fue de 818,55ºC, y se mantuvo durante 20 minutos. El material resultante tenía una densidad de 445,35 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 1 a 3 mm. El bloque resultante se cortó en bloques de un tamaño apto para manipulación manual. El bloque resultante tenía un color entre amarillo pálido y castaño debido al uso de vidrio de envases de color ámbar.

Ejemplo 10

Se elaboró otro bloque de manipulación manual de poro grueso para la preparación de superficies empleando un procedimiento similar al del Ejemplo 1 y mezclando entre sí 57,0 g (10%) de carbonato de calcio malla menos 200 de malla y 513 g (90%) de vidrio de envases reciclado, molido a un tamaño menos 325. La temperatura espumante fue de 871,11ºC, y se mantuvo durante 15 minutos. El material resultante tenía una densidad de 275,54 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 2 a 4 mm. Nuevamente, el bloque resultante se cortó en bloques de un tamaño apto para manipulación manual.

Ejemplo 11

Para producir un disco de lijado orbital aleatorio, se mezclaron entre sí 15,81 kg (93%) de vidrio en lámina reciclado malla menos 140, y 1,19 kg (7%) de carbonato de calcio malla menos 200. La mezcla se introdujo en un molde de 55,88 cm x 116,84 cm x 12,70 cm, que se cubrió con una tapa de acero inoxidable. El molde y la mezcla se calentaron a 676,66ºC para su sinterización durante 60 minutos, después de lo cual la temperatura se subió a 815,55ºC para una acción espumante de 40 minutos. La temperatura se redujo lentamente a lo largo de 360 minutos, hasta la temperatura ambiente. La masa resultante de vidrio espumoso tenía unas dimensiones de 55,88 cm x 116,84 cm x 15,24 cm (los 2,54 cm adicionales se debieron a la elevación de la tapa por la expansión de la espuma). El material resultante tenía una densidad de 312,39 kg x m^{3} y una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 1 a 2,4 mm. La masa de vidrio espumoso resultante se cortó para formar múltiples bloques, que a su vez fueron cortados en múltiples formas cilíndricas de 12,70 cm de diámetro que seguidamente se rebanaron para formar unos discos de 5,08 cm de espesor. Los cortes se realizaron con una sierra de cinta. Se estima que los discos de lijado orbital aleatorio pueden tener un diámetro de 10,16 a 15,24 cm y un espesor de 2,54 a 5,08 cm. Una cara de estos discos se recubrió con un compuesto adhesivo, y sobre dicha cara se aplicó seguidamente un sistema de tela de acoplamiento por engarce. El disco resultante se puede montar fácilmente en útiles mecánicos comunes de lijado orbital, del tipo de "cinco pulgadas", equipados con un cabezal provisto del elemento de engarce del sistema de tela de acoplamiento por engarce.

Ejemplo 12

Se elaboró otro disco de lijado orbital aleatorio empleando un procedimiento similar al del Ejemplo 11, mezclando entre sí 16,32 kg (96%) de vidrio de envases reciclado malla menos 325, y 0,68 kg (4%) de carbonato de calcio malla menos 200. La temperatura espumante fue de 787,77ºC, y se mantuvo durante 60 minutos. El material resultante tenía una densidad de 237,09 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,5 a 1,5 mm. Nuevamente, la masa de vidrio espumoso resultante se cortó para formar discos de 5,08 cm de espesor por 12,70 cm de diámetro.

Ejemplo 13

Se preparó un bloque vibratorio para "lijadora de sujeción con la palma" empleando un procedimiento similar al del Ejemplo 11, mezclando entre sí 16,49 kg (97%) de vidrio de lámina reciclado malla menos 140, y 0,51 kg (3%) de carbonato de calcio malla menos 200. La temperatura espumante fue de 815,55ºC, y se mantuvo durante 40 minutos. El material de vidrio espumoso resultante tenía una densidad de 190,63 kg x m^{3}, con una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 1,2 a 2,8 mm. La masa de vidrio espumoso resultante se cortó para formar múltiples bloques, que a su vez fueron cortados en bloques de dimensiones de 10,16 cm x 10,16 cm x 6,35 cm (considerándose que los bloques de lijado vibratorio pueden tener un tamaño en el intervalo de 3,81 cm x 10,79 cm x 11,43 cm a 5,08 cm x 9,52 cm x 18,41 cm). Una cara de cada bloque se recubrió igualmente con un compuesto adhesivo, y sobre dicha cara se aplicó seguidamente la parte de bucle de un sistema de tela de acoplamiento por engarce. Los bloques resultantes se pueden montar fácilmente en útiles mecánicos comunes de lijado vibratorio equipados con un cabezal de 10,16 cm x 10,16 cm provisto del elemento de engarce del sistema de tela de acoplamiento por engarce.

Ejemplo 14

Se elaboró otro bloque vibratorio para "lijadora de sujeción con la palma" empleando un procedimiento similar al del Ejemplo 11, mezclando entre sí 16,49 kg (97%) de vidrio de envases reciclado malla menos 60, y 0,51 kg (3%) de carbonato de calcio malla menos 200. La temperatura espumante fue de 815,85ºC, y se mantuvo durante 40 minutos. El material resultante fue similar al del Ejemplo 13, salvo que tenía una densidad de 293,16 kg x m^{3} y una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 2 a 4 mm. Se prepararon unos bloques de manera similar a la descrita en el Ejemplo 13, los cuales tenían un color entre amarillo pálido y castaño debido al uso de vidrio de envases de color ámbar.

Ejemplo 15

Para elaborar un bloque de limpieza de cemento se empleó un procedimiento similar al del Ejemplo 1, mezclando a fondo entre sí 541,5 g (95%) de vidrio en lámina reciclado malla menos 200, y 28,5 g (5%) de carbonato de calcio malla menos 200. La temperatura espumante fue de 760ºC, y se mantuvo durante 45 minutos. El material resultante tenía una densidad de 265,93 kg x m^{3} y una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,05 a 0,2 mm. El bloque resultante se cortó para formar unos bloques más pequeños, de un tamaño apropiado para la limpieza o desengrase de cemento, etc. Los bloques tuvieron unas dimensiones finales de 10,16 cm x 10,16 cm x 7,62 cm (considerándose que los bloques de limpieza de cemento pueden tener un tamaño en el intervalo de 8,89 cm x 10,16 cm x 7,62 cm a 10,16 cm x 10,16 cm x 3,81 cm a 10,16 cm x 10,16 cm x 20,32 cm).

Ejemplo 16

Se elaboró otro bloque de limpieza de cemento mediante un procedimiento similar al del Ejemplo 1, mezclando entre sí 552,9 g (97%) de vidrio de envases reciclado malla menos 325, y 17,1 g (3%) de carbonato de magnesio malla menos 200. La temperatura espumante fue de 760ºC, y se mantuvo durante 45 minutos. El material resultante tenía una densidad de 458,17 kg x m^{3} y una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,01 a 0,2 mm. Nuevamente, el bloque resultante se cortó para formar unos bloques más pequeños de 10,16 cm x 10,16 cm x 7,62 cm.

Ejemplo 17

Se elaboró un bloque de eliminación de óxido mediante un procedimiento similar al del Ejemplo 1, mezclando entre sí 456 g (80%) de vidrio de envases reciclado malla menos 325, y 114 g (20%) de carbonato de calcio malla menos 325. La temperatura espumante fue de 926,66ºC, y se mantuvo durante 15 minutos. El material resultante tenía una densidad de 682,45 kg x m^{3} y una distribución de tamaño de poro en el intervalo aproximado de 0,01 a 0,1 mm.

Ejemplo 18

Este ejemplo proporciona algunos detalles adicionales relacionados con el amontonamiento correcto de la mezcla espumante.

Para producir un bloque de material de vidrio espumoso apropiado para ser usado como bloque de lijar, se prepararon 12 kg de una mezcla espumante de vidrio mezclando a fondo entre sí, en una mezcladora mecánica y durante 20 minutos, 2,4% en peso de polvo de carbonato de calcio (el 100% del cual pasa a través de un tamiz de malla 200), 77,6% en peso de vidrio reciclado (el 100% del cual pasa a través de un tamiz de malla 325), y 20% en peso de arena común (el 100% de la cual pasa a través de un tamiz de malla 40 pero no a través de un tamiz de malla 80). Una chapa de acero inoxidable con un espesor de 0,63 cm y unas dimensiones de 50,80 cm x 66,04 cm se recubrió con una fina suspensión de talco y alúmina que actúa como agente inhibidor de la adherencia. Un molde de acero inoxidable se recubrió con esta misma suspensión. El molde tenía la forma de un tronco abierto en la base. Las dimensiones de la base eran de 50,80 cm x 66,04 cm, y las del extremo superior de 48,26 cm x 66,04 cm. El molde tenía 15,24 cm de profundidad. La mezcla espumante se dividió en cuatro porciones iguales de 3 kg cada una, y cada porción se colocó sobre la placa de 50,80 cm x 66,04 cm, formando una hilera cuya base medía 11,43 cm x 40, 64 cm. Las cuatro hileras quedaron uniformemente espaciadas, con una separación de 5,08 cm entre sí. Las hileras, que discurrían paralelas a la dimensión de 66,04 cm de la placa, tenían una separación de 2,54 cm del borde de la placa. Los extremos de las hileras tenían una separación de 5,08 cm desde los bordes de la placa con la dimensión de 50,80 cm. Cada hilera presentaba una sección transversal trapezoidal con una base de 11,43 cm, un extremo superior de 8,89 cm y una altura de 7,62 cm. Cada porción había sido compactada a la forma anteriormente citada, siendo la densidad de la masa de polvo, una vez compactada, de 1.153,44 kg x m^{3}. La tapa con forma de tronco se bajó sobre la placa con los montones de mezcla espumante, después de lo cual el conjunto completo fue introducido en el horno. El horno se calentó rápidamente hasta los 676,66ºC, manteniéndose a dicha temperatura durante 1 hora para que la mezcla espumante se sinterizara y absorbiera el calor uniformemente. A continuación, la temperatura se incrementó rápidamente hasta los 815,55ºC, manteniéndose así durante 60 minutos. Los montones de polvo se espumaron, se fundieron y rellenaron la totalidad del monde durante este procedimiento. Seguidamente, la temperatura se redujo rápidamente a 565,55ºC, manteniéndose a ese nivel durante 15 minutos para detener el procedimiento espumante y solidificar el revestimiento externo de la masa de vidrio espumante. A continuación, la parte con forma de tronco del molde se retiró de la masa de vidrio espumoso solidificado. El bloque de vidrio espumoso se introdujo entonces en un horno de recocido, que enfrió lentamente el vidrio espumoso desde 565,55ºC hasta la temperatura ambiente. A continuación, el bloque de vidrio espumoso acabado y enfriado fue aplanado y desbastado para eliminar el revestimiento vidrioso y todo rastro de agente separador. El bloque de vidrio espumoso cortado y acabado tenía unas dimensiones de 45,72 cm x 60,96 cm x 10,16 cm, una densidad de 309,18 kg x m^{3} y una distribución de tamaño de poro en el intervalo de aproximadamente 2,0 a 5,0 mm. A continuación, el bloque de vidrio espumoso se cortó para formar diversas formas regulares empleadas en la preparación de superficies.

Desde luego, la presente invención no se limita en modo alguno a lo desvelado específicamente de la memoria descriptiva, el dibujo y en los ejemplos, sino que abarca cualquier modificación dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Un procedimiento de fabricación de vidrio espumoso como medio de tratamiento de una superficie dura para retirar material de la misma, caracterizándose dicho procedimiento por las etapas de:

proporcionar vidrio de desecho en polvo;

mezclar un agente sin base de azufre con dicho vidrio de desecho en polvo para formar una mezcla con un contenido de agente sin base de azufre en el intervalo de aproximadamente 0,1-20% en peso;

colocar dicha mezcla sobre una superficie;

calentar dicha mezcla de manera que dicha mezcla se sinterice y subsiguientemente se espume; y

recocer dicha mezcla espumosa, enfriándola hasta la temperatura ambiente para formar un producto de vidrio espumoso,

por medio de lo cual dicha etapa de calentamiento comprende las etapas de calentar primero dicha mezcla hasta una temperatura de aproximadamente 676,66ºC, manteniendo dicha temperatura durante un determinado período de tiempo, y luego incrementar dicha temperatura hasta 690-926,66ºC.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de mezclado comprende mezclar 0,10-20% en peso de dicho agente espumante con dicho vidrio de desecho en polvo, especialmente 0,5-5,0% en peso de dicho agente espumante.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de colocación comprende colocar dicha mezcla sobre una correa continua, sobre una placa o dentro de al menos un molde, y preferentemente colocar al menos un montón de dicha mezcla dentro de al menos un molde, especialmente al menos una hilera de dichos montones, por medio de lo cual puede situarse dicha mezcla dentro de un solo molde o dentro de una pluralidad de moldes.

4. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de recocido comprende las etapas de primero enfriar rápidamente dicha mezcla espumosa hasta una temperatura por debajo de la temperatura espumante, y luego enfriar lentamente dicha mezcla espumosa hasta la temperatura ambiente, por medio lo cual, después de dicha etapa de recocido, se puede retirar cualquier revestimiento vidrioso formado sobre dicho producto y se puede cortar dicho producto de vidrio espumoso para formar artículos con una geometría específica.

5. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de suministro comprende proporcionar 69,9-99,9% en peso de vidrio de desecho, dicha etapa de mezclado comprende mezclar 0,10-20% en peso de agente espumante, y que incluye la etapa adicional de añadir 0-30,0% en peso de un material abrasivo adicional a dicha mezcla antes de dicha etapa de colocación, preferentemente seleccionándose dicho agente espumante del grupo constituido por carbonato de calcio, carbonato de magnesio, carbonato de estroncio, carbonato de litio, carbonato de bario, azúcar, urea, agua y mezclas de los mismos, y seleccionándose dicho material abrasivo adicional del grupo constituido por arena, óxido de aluminio, carburo de silicio, granate, areniscas abrasivas similares y mezclas los mismos.

6. El producto fabricado mediante el procedimiento de la reivindicación 1, para su uso como medio de tratamiento de una superficie dura para retirar material de la misma.

7. Un procedimiento de tratamiento de una superficie dura para retirar material de la misma, caracterizado por las etapas de:

proporcionar un artículo de vidrio espumoso formado a partir de una mezcla inicial que comprende vidrio de desecho, 0,10-20% en peso de un agente espumante sin base de azufre, y 0-30% en peso de un material abrasivo; y

poner en contacto dicha superficie con dicho artículo de vidrio espumoso y proporcionar un movimiento relativo entre dicho artículo y dicha superficie, en el que dicha etapa de contacto puede comprender lijado, frotado, raspado, desengrasado, pulido, retirada de óxido o manchas, limpiado o suavizado de superficies tales como de madera, metal, plástico, fibra de vidrio, porcelana, superficies esmaltadas, hormigón o azulejos, pudiendo dicho material abrasivo ser arena, óxido de aluminio, carburo de silicio, granate, areniscas abrasivas similares y mezclas de estos elementos.