ES2360475T3 - Método y aparato para reforzar vidrio. - Google Patents
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- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Un método, que comprende las etapas de: conformar un artículo de vidrio a partir de vidrio fundido, teniendo el vidrio una temperatura del punto de recocido; sumergir el artículo de vidrio conformado en un baño de sales fundidas que comprende iones de potasio, siendo la temperatura de la superficie del artículo de vidrio al menos la temperatura del punto de recocido del vidrio durante la etapa de inmersión; y mantener el artículo de vidrio a una temperatura entre la temperatura del punto de deformación del vidrio y 150ºC por debajo del punto de deformación durante al menos cinco minutos; caracterizado porque la temperatura del baño de sales es superior a la temperatura de la superficie del artículo inmediatamente antes de la inmersión y porque el artículo de vidrio se sumerge durante 10 segundos o menos.
Description
Esta solicitud reivindica prioridad de la Solicitud Provisional de EE.UU. nº 60/464.356, presentada el 22 de abril del 2003, titulada “Methods and Apparatus for Strengthening Glass” y su solicitud no provisional correspondiente (número de serie pendiente), presentada el 31 de marzo de 2004, titulada “Method and Apparatus for Strengthening Glass”.
Esta invención se refiere a métodos y aparatos para reforzar vidrio (es decir, aumentar la resistencia del vidrio). Más específicamente, la invención se refiere a métodos de refuerzo químico en los que se aplican iones a artículos de vidrio, y a aparatos para utilizar estos métodos en la fabricación de botellas.
La fabricación de botellas de vidrio está automatizada desde hace muchos años y existen muchos equipos para la producción de botellas de vidrio, especialmente para las industrias de refrescos y bebidas alcohólicas. La fabricación automatizada tradicional de botellas de vidrio comienza en un horno de fundición de vidrio. Las materias primas que incluyen, por ejemplo, carbonato de calcio, arena (sílice), carbonato de sodio y residuos de vidrio que se alimentan a un horno de fusión de vidrio, en donde se funden a una temperatura de aproximadamente 1500ºC. La temperatura de fusión depende de los ingredientes usados en el vidrio. Una corriente de vidrio fundido sale continuamente del horno y un dispositivo de alimentación corta la corriente en trozos de una cantidad predeterminada de vidrio.
Los métodos de conformación de botellas de vidrio frecuentemente implican una etapa de conformación inicial y otra etapa de acabado. El proceso de conformación inicial deja caer trozos individuales de vidrio en un molde de pieza elemental, en donde toman una forma inicial, que llegan a ser las formas preliminares (en lo sucesivo denominadas en la técnica parisones). La etapa inicial del proceso de prensado y soplado usa un elemento empujador metálico para presionar un trozo en un molde de pieza elemental y la etapa inicial del proceso de soplado y soplado usa aire comprimido para presionar a un trozo a que entre en el molde de pieza elemental. Los parisones procedentes de las etapas iniciales se transfieren luego a un molde de acabado. Los parisones pueden ser recalentados, si es necesario, antes de que se aplique aire comprimido para expandir los parisones para llenar el molde de acabado de modo que el vidrio tome la forma del molde de acabado, adquiriendo de este modo la forma final de la botella.
Las botellas recién conformadas se transportan típicamente a través de un horno-túnel (denominado habitualmente en inglés por el término lehr) de recocido, en el cual se recalientan y enfrían gradualmente a través del punto de recocido del vidrio. El punto de recocido del vidrio depende de la composición del vidrio. Por ejemplo, el punto de recocido se puede definir como la temperatura a la cual un vidrio liberará el 95% de sus tensiones en 15 minutos. Sin embargo, esta definición puede variar dependiendo de la composición del vidrio y el módulo de cizallamiento asociado a la composición del vidrio. Para cualquier composición particular, el punto de recocido es la temperatura a la cual la viscosidad del vidrio es 1013 poises. En el punto de recocido la deformación del vidrio se elimina en 15 minutos. Con fines de ilustración, el punto de recocido de vidrio de sílex es aproximadamente 550ºC. Manteniendo las botellas a la temperatura de recocido o a una superior durante cierto tiempo, la temperatura cerca de la superficie del vidrio llega a ser casi la misma que la temperatura en el interior. Esto minimiza la diferencia de temperatura entre el interior y las superficies, y por tanto impide que las superficies exteriores se enfríen a una velocidad más rápida que el interior. Por tanto, el recocido reduce grandemente la deformación del vidrio que finalmente se produciría de otro modo. En ausencia del proceso de recocido, los artículos de vidrio acabados se podrían hacer añicos espontáneamente bajo sus propias tensiones internas. El vidrio recocido es por tanto mucho más fuerte que el vidrio que ha sido enfriado rápidamente a través de su temperatura de recocido de un modo no controlado.
La rotura del vidrio ocurre como resultado de la tensión, especialmente en las superficies, y las fracturas del vidrio se originan típicamente en las superficies. Para reforzar los artículos de vidrio, y reducir por tanto la posibilidad de rotura, un método alternativo al recocido es aumentar uniformemente la tensión de compresión en las superficies de los artículos de vidrio. El refuerzo químico del vidrio es un proceso mediante el cual los iones más pequeños de la superficie del vidrio son reemplazados por iones más grandes para aumentar la tensión de compresión de la superficie del vidrio y por tanto aumentar su resistencia. Más típicamente en los vidrios de sosa-sílice caliza, los iones de sodio de la superficie del vidrio son reemplazados por iones de potasio, aunque el sodio puede reemplazar al litio, y el potasio puede reemplazar a ambos sodio y litio.
En un método de refuerzo químico se trata un producto de vidrio con iones de cambio por inmersión en un baño de sales(es) fundida(s) durante cierto periodo de tiempo. Por ejemplo, la Tabla 1 de la patente de EE.UU. Nº 3.773.489 muestra diversos baños de sales de potasio para uso en el refuerzo químico del vidrio, incluyendo baños de KNO3 y K2Cr2O7/KCl, en donde las temperaturas de los baños de sales varían desde 525ºC hasta 625ºC, y los tiempos de inmersión del vidrio varían desde 8 horas hasta 7 días. Sin embargo, dichos procesos no son prácticos en el marco de fabricación de producción en masa porque requieren que sean sumergidos lotes de productos en el baño de sales fundidas durante periodos prolongados, interrumpiendo de este modo el flujo uniforme de una línea de fabricación de tipo cinta transportadora. La patente de EE.UU. Nº 3.571.238 se refiere a un método de dos etapas de refuerzo químico del vidrio por inmersión en un baño de sales de potasio. En la primera etapa el artículo de vidrio se sumerge en un baño de las sales KCl/K2SO4 durante 20 minutos a 750ºC (muy por encima del punto de deformación de 581ºC y el punto de recocido de 631ºC). En la segunda etapa, el artículo de vidrio se sumerge en un baño de KNO3 durante 4 horas a 525ºC (56ºC por debajo del punto de deformación).
Otros métodos de refuerzo químico del vidrio implican enfriar los artículos de vidrio muy por debajo del punto de deformación antes de que se aplique el material de cambio de iones, típicamente en la forma de soluciones salinas saturadas. El punto de deformación del vidrio es la temperatura del vidrio por debajo de la cual no puede introducirse una deformación permanente, que puede ser la temperatura a la cual la viscosidad es 1014,5 poises (1013,5 Pa.s). Por ejemplo, en los procesos descritos en la patente de EE.UU. Nº 4.206.253, después de que los productos de vidrio se han producido y enfriados por debajo de aproximadamente 60ºC, se aplican a las superficies de los productos soluciones acuosas de KCl, KNO3 y K2SO4 a aproximadamente 75ºC. Los productos se someten luego a tratamiento térmico a una temperatura justamente por debajo del punto de deformación (aproximadamente 510ºC).
La Figura 1 muestra un ejemplo de un proceso de refuerzo químico del vidrio de la técnica anterior que usa una solución de sal de potasio para reforzar artículos de vidrio. Las etapas de conformación de botellas, 110, y de recocido, 120, se realizan como se ha descrito anteriormente. El vidrio se transfiere luego, 130, a un proceso secundario en el cual las botellas se recalientan, 140, a una temperatura de aproximadamente 100ºC. A las botellas se aplica, 150, una solución de sales, calentándose luego las botellas a la temperatura de cambio de iones, es decir, 460-550ºC, en un horno-túnel de refuerzo. La temperatura de cambio de iones depende del tiempo disponible para la reacción de cambio de iones, el cual a su vez depende de consideraciones de producción prácticas. Cuanto más corto es el tiempo disponible para el cambio de iones mayor debe ser la temperatura del cambio de iones. Después del mantenimiento del calor en el horno a la temperatura de cambio de iones, 160, se permite que las botellas se enfríen, 170, hasta la temperatura ambiente en cuyo momento se elimina el revestimiento residual, es decir, la porción de sales que no ha contribuido al cambio de iones dentro de la superficie del vidrio, por ejemplo, con una pulverización de agua a la temperatura ambiente. En esta etapa, los artículos de vidrio habrán sido enfriados preferiblemente a aproximadamente 90ºC.
Uno de los fines del proceso de cambio de iones es aumentar la tensión de compresión en la superficie del vidrio reemplazando los iones más pequeños de dicha superficie del vidrio (por ejemplo, de sodio) por iones más grandes (por ejemplo, de potasio). Si el vidrio fuera mantenido después a la temperatura de recocido durante cierto tiempo, el resultado sería que se aliviaría la tensión de compresión introducida en la superficie por el cambio de iones. Por tanto, el horno-túnel de refuerzo puede estar a una temperatura en el intervalo de 460-550ºC, dependiendo del tiempo disponible para el cambio de iones basándose en consideraciones de producción prácticas. Esta temperatura puede ser, por ejemplo, ligeramente inferior a la temperatura de re-cocido, por ejemplo, 525ºC. En esta etapa de cambio de iones se requiere un equilibrio: las temperaturas más elevadas aceleran el proceso de cambio de iones, pero si la temperatura es demasiado elevada y se aproxima a la temperatura de recocido, la tensión de compresión introducida por el cambio de iones podría ser aliviada por la relajación de la estructura del vidrio.
Volviendo de nuevo a la Figura 1, se puede aplicar, 150, una solución de sales a las botellas a una temperatura relativamente fría, muy por debajo de los puntos de recocido y de deformación. Si la temperatura de las botellas es demasiado alta durante la aplicación de una solución de sales, entonces la aplicación de dicha solución acuosa de sales da como resultado un rápido enfriamiento de las botellas, que frecuentemente produce su rotura. Después de la aplicación de la solución de sales, se eleva la temperatura de las botellas para acelerar el proceso de cambio de iones. Este método de la técnica anterior adolece del inconveniente de la falta de adaptabilidad a las instalaciones actualmente existentes de fabricación de botellas en línea, porque requiere que las botellas sean enfriadas durante cierto tiempo para evitar fracturas durante la aplicación de la solución de sales y requiere un recalentamiento subsiguiente para la reacción de cambio de iones. Estas etapas adicionales llevan tiempo y reducen la eficacia de la fabricación de botellas. Sin embargo, estos procesos son desventajosos porque no se adaptan fácilmente a las instalaciones de fabricación de botellas en línea pre-existentes porque no están equipadas para realizar los ciclos adicionales de enfriamiento y calentamiento de las operaciones estándares de fabricación de botellas. Por tanto, puede ser muy costoso cambiar los procesos industriales para incluir, por ejemplo, los métodos antes mencionados de refuerzo del vidrio.
La patente de EE.UU. Nº. 4.218.230 pretende establecer un método para adaptar el método de cambio de iones a las líneas de producción comercial de alta velocidad. En este método se pulveriza una solución acuosa de fosfato de potasio y de fosfato de sodio sobre los artículos de vidrio a una temperatura entre 200ºC y el punto de recocido del vidrio. El vidrio se mantiene a una temperatura en el intervalo de 300ºC hasta justo por debajo del punto de recocido durante 5 a 30 minutos.
En la patente de EE.UU. Nº 3.791.809 se describe un método en el que se aplican sales pulverizadas a los artículos de vidrio calientes. En este método, una mezcla de una sal de bajo punto de fusión, KNO3, y una sal de alto punto de fusión, K3PO4, se muelen hasta obtener un polvo y se aplican a la superficie de un artículo de vidrio a una temperatura superior al punto de recocido. Las sales de bajo punto de fusión se funden y fusionan, adhiriéndose la mezcla a la superficie del vidrio. El cambio de iones ocurre a una temperatura de al menos 200ºC, pero preferiblemente por encima del punto de deformación del vidrio.
Otra propuesta para impedir la rotura del vidrio es el pulido a la llama que elimina los defectos superficiales, tales como pequeñas virutas o arañazos, fundiendo los defectos y permitiendo que el vidrio de la región del defecto se endurezca uniformemente. Por ejemplo, la patente de EE.UU. Nº 4.231.778 describe un método en el cual los productos de vidrio recientemente formados se dejan enfriar un poco y luego la superficie se somete a un pulido a la llama seguido de un periodo de recocido. Hay muchas patentes que describen aparatos para pulir a la llama el vidrio, por ejemplo, las patentes de EE.UU. Nº 4.265.651; 2.422.482; 2.338.841; y 2.331.014.
Existe en la técnica la necesidad de métodos de fabricar vidrio que produzcan artículos de vidrio de alta resistencia. También hay una necesidad relacionada de métodos no probados de refuerzo del vidrio por cambio de iones. También se necesitan métodos de refuerzo del vidrio que se puedan adaptar a las instalaciones existentes de fabricación de botellas sin requerir una remodelación sustancial de dichas instalaciones.
La patente de G.B. 1.010.164 A, describe un tratamiento de refuerzo del vidrio para artículos de vidrio de sosa-caliza en el cual los artículos se precalientan durante 10 minutos a 565ºC, se sumergen en un baño de la sal nitrato de potasio durante 15 segundos a 565ºC, seguido de un calentamiento en depósito a 510ºC durante 15 minutos.
La patente de G.B. 1.346.747 A, describe un método para reforzar vidrio por cambio de iones sumergiendo el vidrio durante un primer periodo en un baño de sales a 600ºC, y durante un segundo periodo de tiempo en un baño de sales a 450ºC.
Según un primer aspecto la presente invención proporciona un método como el que se describe en la reivindicación 1.
Las realizaciones de la invención pueden incluir métodos y aparatos para pulir a la llama en combinación con refuerzo químico. Algunas realizaciones preferidas de los aparatos de la invención son adaptaciones de instalaciones existentes de fabricación de botellas para llevar a cabo las realizaciones de los métodos de la invención.
El artículo de vidrio puede ser conformado a partir de vidrio fundido empleando cualquier proceso de conformación de vidrio. El artículo de vidrio conformado y acabado puede ser pulido a la llama para fundir, y por tanto subsanar, cualquier imperfección superficial, al mismo tiempo que se aumenta la temperatura de la superficie del artículo de vidrio a al menos la temperatura del punto de recocido del vidrio empleado para formar el artículo. En una realización preferida, el artículo de vidrio es una botella de vidrio. En otra realización preferida, el artículo de vidrio se conforma a partir de un vidrio con una temperatura del punto de deformación de aproximadamente 530ºC y una temperatura del punto de recocido de aproximadamente 550ºC.
Las sales se aplican en una etapa de inmersión de un artículo de vidrio en un baño de sales fundidas durante 10 segundos o menos, o preferiblemente 3 a 5 segundos. En una realización preferida, el baño de sales fundidas comprende nitrato de potasio y cloruro de potasio en una mezcla equimolar. Algunas realizaciones preferidas del baño de sales incluyen nitrato de potasio y cloruro de potasio en mezclas con porcentajes en moles en el intervalo de 40 a 60 por ciento, y otras realizaciones incluyen mezclas de 40-60% de nitrato de potasio y 60-40% de cloruro de potasio. Otras realizaciones preferidas incluyen baños de sales fundidas que comprenden sulfato de potasio y cloruro de potasio. Incluso en otras realizaciones preferidas, el baño de sales fundidas comprende combinaciones de dos o más de nitrato de potasio, sulfato de potasio, cloruro de potasio, fosfato de potasio y dicromato de potasio. En otra realización las temperaturas de los baños de sales fundidas pueden ser más de 25ºC por encima del punto de recocido del vidrio. Incluso en otra realización, el baño de sales puede tener un intervalo de temperaturas entre 550ºC y 750ºC.
En un método alternativo, que no es parte de la invención reivindicada, se aplica(n) sal(es) a la superficie de un artículo de vidrio pulverizando el vidrio con una solución que contiene iones de potasio o una sal de potasio pulverizada o fundida, mientras que la temperatura de la superficie del vidrio está a al menos aproximadamente 25ºC por encima del punto de recocido del vidrio. Alternativamente, la etapa de pulverización puede tener lugar a una temperatura de al menos 50ºC por encima del punto de recocido del vidrio o al menos 100ºC por encima del punto de recocido del vidrio. En una realización, la solución de potasio o sal de potasio es fosfato de potasio (K3PO4). En otra realización la solución de potasio comprende aproximadamente 50% en peso de fosfato de potasio y 50% en peso de agua.
La etapa de pulverización puede ser una pulverización convencional forzando una solución a través de una boquilla o puede ser una pulverización a la llama, electrostática o de polvo. Si se usa una pulverización convencional gotitas de una solución de potasio o de sal de potasio entran en contacto con el artículo de vidrio caliente y pueden enfriar ligeramente la superficie del artículo de vidrio caliente. Si se usa pulverización a la llama puede ser alimentada una sal de potasio pulverizada a través de un cañón de pulverización a la llama de polvo en donde el polvo se licúa dentro de la pulverización y las gotitas líquidas de sal de potasio fundida entran en contacto con el artículo de vidrio caliente. Alternativamente, se puede aplicar una solución de potasio entre boquillas de pulido a la llama. Si se usa pulverización electrostática se cargan electrostáticamente gotitas de la solución de potasio y llegan a ser atraídas electrostáticamente por el artículo de vidrio. Alternativamente, las sales de potasio pulverizadas se pueden usar en una pulverización convencional o electrostática. Incluso en otras realizaciones, las sales de potasio se pueden aplicar por deposición química de vapor.
Después de la etapa de aplicación de las sales a un artículo de vidrio, ya sea por inmersión como en la invención reivindicada, o ya sea por pulverización u otro método de aplicación, el método incluye la etapa de tratar térmicamente el artículo de vidrio en un horno-túnel u otro aparato de tratamiento. Esta etapa permite una alta velocidad de difusión del ion de potasio en una superficie del artículo de vidrio manteniendo la superficie a una temperatura entre o incluyendo el punto de deformación del vidrio y 150ºC por debajo del punto de deformación. El vidrio se puede mantener a una temperatura elevada durante al menos aproximadamente cinco minutos, preferiblemente menos de una hora, más preferiblemente entre diez minutos y una hora o entre quince y veinte minutos.
Un aparato para llevar a cabo el método puede incluir medios para producir un artículo de vidrio moldeado. El artículo de vidrio moldeado puede ser producido por cualquier medio conocido por los expertos en la técnica, incluyendo, pero sin limitación, procesos de prensado-soplado y de soplado-soplado. El aparato puede incluir un túnel de aislamiento térmico después de la estación de conformación para minimizar las pérdidas de calor. El aparato puede incluir además boquillas de pulido a la llama para pulir la superficie del artículo de vidrio para eliminar defectos y para calentar la superficie a una temperatura de al menos 25ºC por encima del punto de recocido del vidrio. En una realización preferida, el artículo de vidrio es una botella de vidrio. En una realización preferida, el artículo de vidrio es conformado a partir de un vidrio con una temperatura de deformación entre 520ºC y 540ºC y una temperatura de recocido entre 540ºC y 560ºC. En otra realización preferida, el artículo de vidrio es conformado a partir de un vidrio con una temperatura de deformación de aproximadamente 530ºC y una temperatura de recocido de aproximadamente 550ºC.
En una realización preferida, el baño de sales fundidas es un baño de sales de potasio, por ejemplo, un baño de sales KNO3/KCl, un baño de sales K2SO4/KCl o un baño de sales K2SO4/KCl/KNO3. En una realización preferida, el baño de sales se mantiene a una temperatura de al menos aproximadamente 25ºC por encima del punto de recocido del vidrio.
Un aparato que no forma parte de la invención reivindicada incluye boquillas de pulverización para pulverizar el artículo de vidrio con una solución que contiene iones de potasio u otra fuente de potasio. En una realización, las boquillas de pulverización pulverizan la fuente de potasio sobre la superficie del artículo de vidrio, mientras dicha superficie se mantiene a una temperatura de al menos aproximadamente 25ºC por encima del punto de recocido del vidrio. En otra realización, las boquillas de pulverización pulverizan la fuente de potasio sobre la superficie del artículo de vidrio, mientras dicha superficie se mantiene a una temperatura de al menos aproximadamente 50ºC por encima del punto de recocido del vidrio. Incluso en otra realización, la superficie se pulveriza mientras que se mantiene a una temperatura de al menos aproximadamente 100ºC por encima del punto de recocido del vidrio. Las boquillas de pulverización se pueden sustituir por una boquilla de pulverización a la llama que pulveriza una sal de potasio en polvo. Alternativamente, las boquillas de pulverización pueden ser sustituidas por una boquilla de pulverización electrostática que pulveriza una solución de potasio. Alternativamente, las boquillas de pulverización pueden ser sustituidas por una boquilla de pulverización de polvo convencional o de pulverización electrostática. En una realización, la solución de potasio comprende 50% en peso de fosfato de potasio y 50% en peso de agua.
Cuando el aparato tiene medios de inmersión en el baño de sales como los reivindicados en la presente memoria, o medios de pulverización de sales, u otros me
dios para aplicar las sales, el aparato puede incluir además un horno-túnel de refuerzo, en donde dicho horno-túnel de refuerzo puede estar configurado para mantener el artículo de vidrio a una temperatura mayor que aproximadamente 80ºC por debajo del punto de deformación, y el artículo de vidrio se mantiene en el horno-túnel de refuerzo 5 durante al menos 45 minutos. Alternativamente, el horno-túnel de refuerzo puede ser mantenido a una temperatura hasta el punto de deformación del vidrio. El artículo de vidrio puede ser mantenido en el horno-túnel de refuerzo durante un tiempo máximo de 30 minutos. Alternativamente, el artículo de vidrio puede ser mantenido en el horno-túnel de refuerzo durante al menos aproximadamente 15 minutos para refuerzo a temperaturas superiores. Incluso en otra alternativa, el artículo de vidrio puede ser mantenido en el horno-túnel de refuerzo durante aproximadamente 45 minutos para refuerzo a temperaturas inferiores.
Un método preferido de llevar a la práctica la invención variará según el tipo de vidrio, debido a los diferentes puntos de recocido y puntos de deformación, al peso 15 del vidrio, a la forma del recipiente, etc. Para fines de ilustración, cuando se refuerza una botella de vidrio de sílex de 200 ml del perfil de Coca-Cola Company que tiene un peso de 165 gramos, el recipiente se somete a un tratamiento de cambio de iones de aproximadamente veinte minutos a aproximadamente 520ºC. El vidrio de sílex usado típicamente en dichas botellas tiene una temperatura de recocido de aproximadamente
20 550ºC y una temperatura de deformación de 530ºC.
A continuación se describen realizaciones preferidas de la presente invención solamente como ejemplo y con referencia a los dibujos1 que se acompañan, en los cuales:
La Figura 1 ilustra un método de la técnica anterior para reforzar vidrio; 25 La Figura 2 es un diagrama de flujo de un método de acuerdo con una realización de la invención; La Figura 3 es un gráfico de Weibull que ilustra los beneficios del pulido a la llama; La Figura 4 es un gráfico de resistencia frente a tiempo tanto para un proceso 30 de refuerzo de vidrio por cambio de iones a alta temperatura como para un proceso de refuerzo de vidrio por cambio de iones a baja temperatura; La Figura 5 es un diagrama de flujo de acuerdo con una realización alternativa que no forma parte de la invencióne;
1 En las Figuras 3 y 21 por comodidad los valores originales de las abscisas en psi han sido convertidos en MPa usando un factor de conversión de 0,07.
La Figura 6 es un diagrama de barras que compara los beneficios de diversos métodos de refuerzo de vidrio de acuerdo con una realización de la invención; La Figura 7 es una vista en planta de un sistema de refuerzo de vidrio de acuerdo con una realización de la invención;
5 La Figura 8A es un diagrama que ilustra un ejemplo de un horno-túnel de re-cocido utilizado para comparar los métodos de la presente invención con los de la técnica anterior;
La Figura 8B es un diagrama que ilustra un horno-túnel de refuerzo ilustrativo de acuerdo con una realización de la invención; 10 La Figura 9 es una vista en perspectiva de un mecanismo para sumergir botellas en un sistema para reforzar botellas de acuerdo con un aspecto de la invención; La Figura 10 es una vista en perspectiva de un mecanismo para lavar botellas en un sistema para reforzar botellas de acuerdo con un aspecto de la invención; Las Figuras 11-202 son gráficos de Weibull que ilustran los beneficios de los 15 métodos ilustrativos de refuerzo químico del vidrio de acuerdo con las realizaciones de la invención comparados con los métodos de refuerzo de vidrio de la técnica anterior; La Figura 21 es un gráfico del cambio de la resistencia del vidrio frente al peso de las sales que se adhieren a la botella; La Figura 22 es un gráfico de Weibull que demuestra las superiores carac20 terísticas de resistencia de varillas de vidrio fabricadas por el método de inmersión de la invención en baños de KNO3/KCl; y
La Figura 23 es un gráfico de Weibull que demuestra las superiores características de resistencia de varillas de vidrio fabricadas por el método de inmersión de la invención en baños de K2SO4/KCl y K2SO4/KCl/KNO3.
25 Los métodos y aparatos de la invención se refieren a procesos y dispositivos para la fabricación de vidrio. Específicamente, los métodos y aparatos son mejoras de los procesos y dispositivos existentes para la fabricación de botellas de vidrio que permiten la producción de botellas de vidrio con características superiores de resistencia proporcionadas por el refuerzo químico. Algunas realizaciones no requieren cam
30 bios sustanciales en las instalaciones existentes para la fabricación de botellas. Los beneficios de usar los métodos y aparatos de la invención incluyen botellas con resistencia superior por unidad de peso de vidrio en relación con los métodos de la técnica anterior. Alternativamente, se puede usar menos vidrio para fabricar botellas de la
2 En estas Figuras al igual que en la Figura 3, el símbolo ln significa logaritmo neperiano. El símbolo tef significa la “tensión en el fallo” correspondiente a la expresión inglesa stress at failure (sf).
misma resistencia empleando los métodos de la invención en lugar de los métodos de la técnica anterior. Aunque los ejemplos y la descripción proporcionados en la presente memoria están dirigidos a la fabricación de botellas de vidrio, debe entenderse que la invención puede ser aplicable a cualquier clase se artículos de vidrio, incluyendo, pero sin limitación: por ejemplo, jarras de vidrio, vasos para bebidas o vinos o cualquier clase de cristalería, jarritas de vidrio y vajillas de vidrio, lentes de prescripción, lentes ópticas, fibras ópticas y ventanas para automóviles y edificios.
La Figura 2 es un diagrama de flujo de un método para reforzar vidrio de acuerdo con una realización de la invención. Las etapas de conformación de botellas, 310, se pueden realizar como se ha descrito anteriormente en el apartado Fundamentos. Sin embargo, se ha encontrado que el proceso de conformación de botellas por soplado-soplado puede formar botellas superiores en relación con el proceso de prensado-soplado debido a que pueden producirse defectos en el interior de las botellas causados por el contacto entre el elemento empujador y la superficie interior de las botellas cuando se usa el método de prensado-soplado. Estos defectos pueden llegar a ser puntos débiles en las botellas reforzadas por los métodos de la invención, y por consiguiente puede preferirse el proceso de soplado-soplado para la conformación de botellas. Sin embargo, los métodos para reforzar vidrio de la invención se pueden usar beneficiosamente en botellas conformadas con los procesos de prensado-soplado y de soplado-soplado.
Inmediatamente después de que ha sido conformada una botella, su temperatura es típicamente superior a su punto de recocido. Las botellas se sumergen a continuación en un baño de sales fundidas, 320, después de haber sido conformadas. En algunas realizaciones, las botellas pueden ser pulidas a la llama antes de ser sumergidas en el baño de sales. Como se describe con mayor detalle más adelante, a medida que una botella se hace pasar a través de una sección de pulido a la llama de un sistema de refuerzo del vidrio de acuerdo con una realización de la invención, las llamas pueden moverse mediante medios mecánicos perpendiculares a la dirección del movimiento de la botella. En algunas realizaciones se puede emplear un método de pulido a la llama de dos etapas. La primera etapa se realiza, por ejemplo, mientras los artículos de vidrio están en la cinta transportadora. Esta etapa puede incluir el pulido a la llama de los cuerpos y los cuellos de la parte superior de, por ejemplo, una botella de vidrio. La segunda etapa puede incluir el pulido a la llama de los fondos de los artículos de vidrio. Esto se puede realizar levantando los artículos de vidrio de la cinta transportadora y desplazándolos sobre una llama. El pulido a la llama que incluye esta segunda etapa puede eliminar defectos en, por ejemplo, “kauris” (es decir, los rebordes del fondo de una botella de vidrio).
La Figura 3 ilustra los beneficios que se pueden conseguir usando una etapa de pulido a la llama de acuerdo con una realización de la invención. Este gráfico se creó usando placas de vidrio plano dañadas con un punzón de diamante para inducir defectos de 50 micrómetros. Un grupo de las placas se sometió a pulido a la llama empleando una llama de metano/oxígeno. Un segundo grupo de las placas se sometió a un pulido a la llama usando una llama de acetileno/aire. Un tercer grupo de placas, las placas de control, no se pulieron a la llama. Un cuarto grupo de placas ni fue atacado químicamente para inducir defectos ni fue pulido a la llama. Las placas de vidrio se sometieron luego a tensión hasta que se fracturaron y se registraron las tensiones de fractura para cada una de las placas de vidrio.
La Figura 3 es un gráfico de Weibull que muestran los resultados de estos ensayos. En el eje de abscisas del gráfico se representan las tensiones aplicadas y en el eje de ordenadas la probabilidad de fractura. Las placas pulidas a la llama resistieron aproximadamente tanta tensión como las placas sin defectos inducidos y tenían una resistencia superior a la de las placas de control. Las placas pulidas con la llama de metano/oxígeno tenían una resistencia ligeramente superior a la de las placas pulidas con la llama de acetileno/aire y a la de las placas sin defectos inducidos. Las placas pulidas con acetileno/aire tenían una resistencia ligeramente inferior a la de las placas sin defectos inducidos.
En algunas realizaciones de la invención, la temperatura de las botellas inmediatamente antes de ser sumergidas en un baño de sales puede estar entre, por ejemplo, 500ºC y 600ºC. La temperatura de las botellas está por encima del punto de recocido del vidrio. En otra realización de la invención las botellas pueden estar a al menos aproximadamente 25ºC por encima del punto de recocido del vidrio. En otra realización, la temperatura de las botellas puede estar entre 510ºC y 590ºC. Incluso en otra realización, la temperatura de las botellas puede estar entre, por ejemplo, 510ºC y 550ºC. En una realización ilustrativa, la temperatura de las botellas inmediatamente antes de ser sumergidas en el baño de sales puede ser aproximadamente 540ºC. El tiempo de inmersión puede ser mucho más corto que los tiempos de inmersión de la técnica anterior. La temperatura del baño de sales puede ser superior a la temperatura de las botellas. En una realización, la temperatura del baño de sales puede estar entre, por ejemplo, 550ºC y 750ºC. En una realización ilustrativa, el baño de sales puede estar a una temperatura de aproximadamente 610ºC. En otra realización, la temperatura del baño de sales puede ser aproximadamente 600ºC. Como se ha analizado anteriormente, la técnica anterior requiere típicamente la inmersión entre ½ hora y 4 horas. Sin embargo, en la etapa 320, las botellas se sumergen durante menos de un minuto. Preferiblemente, las botellas pueden sumergirse en el baño de sales entre 0,5 segundos y 30 segundos. En otra realización, las botellas pueden sumergirse en el baño de sales entre aproximadamente 3 segundos y 5 segundos. En otra realización preferida, las botellas pueden sumergirse durante menos de 10 segundos.
En una realización, el baño de sales fundidas puede ser un baño de sales de potasio con un punto de fusión por encima de la temperatura del horno-túnel de refuerzo usada durante la etapa de tratamiento térmico, 330. Una composición preferida para el baño de sales fundidas es 45% en moles de nitrato de potasio (KNO3) y 55% en moles de cloruro de potasio (KCl). Esta composición puede ser líquida a una temperatura entre 550ºC y 750ºC, permitiendo de este modo un revestimiento uniforme de las botellas sumergidas en el baño mantenido en este intervalo de temperaturas. Esta composición es semisólida a una temperatura de aproximadamente 520ºC, permitiendo de este modo que las sales permanezcan en su lugar en forma de un revestimiento casi uniforme sobre la botella durante la etapa de tratamiento térmico, 330, lo cual permite un refuerzo casi uniforme e impide la acumulación de sales dentro del horno-túnel de refuerzo. Otras composiciones de baños de sales adecuadas pueden ser determinadas por los expertos en la técnica empleando diagramas de fases y experimentación habitual. Por ejemplo, otras composiciones de baños de sales adecuadas pueden incluir KCl/KNO3/K2SO4. En general la composición del baño de sales es preferiblemente tal que el baño esté en estado líquido a una temperatura de aproximadamente 50ºC por encima del punto de recocido del vidrio, y esté en estado sólido o semi-sólido a la temperatura del horno-túnel de refuerzo.
Como se ilustra en la Figura 4, la resistencia del vidrio después del tratamiento de refuerzo es dependiente de la temperatura y del tiempo en el que se trata el vidrio. Por consiguiente, hay soluciones de compromiso cuando se realizan cualquiera de los métodos de refuerzo del vidrio. Por ejemplo, cuando se refuerza vidrio a una temperatura inferior, dicho vidrio puede llegar a ser no tan resistente como lo sería de otro modo si el vidrio fuera tratado a una temperatura alta, tal como por ejemplo, la temperatura de recocido del vidrio. Cuando se trata el vidrio a una temperatura superior, sin embargo, la resistencia máxima del vidrio varía más acusadamente con el tiempo, y por lo tanto, puede ser necesario consiguientemente ajustar las tolerancias.
Por tanto, se considera que puede producirse la reacción de cambio de iones a una temperatura igual o inferior a la del punto de recocido, siempre y cuando la temperatura se mantenga durante un tiempo menor o igual a aproximadamente 15-20 minutos. Sin embargo, debido a que tanto la reacción de cambio de iones como la relajación que se produce a una temperatura igual o por encima del punto de recocido son procesos dinámicos, se puede obtener una desviación significativa de esta regla general. Por tanto la invención no debe considerarse limitada por una temperatura particular durante un tiempo particular, excepto las limitaciones establecidas en las reivindicaciones.
El tiempo y la temperatura de la etapa de tratamiento térmico se pueden ajustar dependiendo de los requisitos de la instalación de producción, empleándose las mayores temperaturas y los tiempos más cortos cuando se necesita una producción más rápida y empleándose tiempos de tratamiento térmico mayores para aumentar más la resistencia del vidrio tratado. En otra realización, el artículo de vidrio se mantiene a la temperatura del punto de deformación durante tiempos que varían en el intervalo de 5 a 30 minutos. Aumentar el tiempo de exposición a estas temperaturas puede dar como resultado disminuir la resistencia del artículo de vidrio. A medida que aumenta el tiempo de exposición a cualquier temperatura, la resistencia del artículo de vidrio puede aumentar gradualmente hasta un valor máximo y luego puede disminuir. El tiempo de resistencia máxima disminuye con los aumentos de temperatura.
Las botellas pueden ser sometidas luego al tratamiento térmico, 330, en un horno-túnel de refuerzo. Este tratamiento térmico puede acelerar el proceso de cambio de iones. La temperatura del horno-túnel de refuerzo está preferiblemente entre la del punto de deformación del vidrio y aproximadamente 150ºC menos que el punto de deformación del vidrio. Más preferiblemente, la temperatura del horno-túnel de refuerzo puede ajustarse entre aproximadamente 130ºC por debajo del punto de deformación del vidrio y el punto de deformación del vidrio. En una realización, la temperatura del horno de refuerzo es aproximadamente más de 30ºC por debajo de la temperatura del punto de deformación del vidrio. Alternativamente, la temperatura del horno de refuerzo es aproximadamente más de 10ºC menos que la temperatura del punto de deformación del vidrio. En una realización, el vidrio puede permanecer en el horno-túnel durante un tiempo entre 15 minutos y 55 minutos. Más preferiblemente, el vidrio puede permanecer en el horno-túnel durante un tiempo entre 20 minutos y 50 minutos. En algunas realizaciones, dependiendo del tipo de vidrio usado, el vidrio puede permanecer en el horno-túnel de refuerzo una duración de aproximadamente 30 minutos.
Las botellas mayores pueden necesitar ser tratadas a velocidades inferiores, y por tanto pueden estar en el horno-túnel durante periodos de tiempo mayores. Puesto que dichas botellas pueden estar expuestas durante un periodo de tiempo mayor, puede ser necesario reducir la temperatura para optimizar el proceso de refuerzo. Sin embargo, la duración de la reacción de cambio de iones puede ser más o menos que la dependiente de la temperatura seleccionada, como se ha descrito antes con referencia a la Figura 3. Después del tratamiento térmico, 330, las botellas pueden ser enfriadas, 340, y eliminada la sal, 350, del mismo modo que se ha descrito antes. Como se describirá con detalle más adelante con referencia a la Figura 10, el vidrio puede ser enfriado lentamente en el horno-túnel.
En un método ilustrativo de acuerdo con una realización de la invención, los artículos de vidrio conformados salen del proceso de conformación del vidrio a una temperatura de aproximadamente 650ºC. La temperatura puede ser mayor o menor dependiendo de los procesos y materiales particulares usados, el diseño de las botellas y el espesor de las paredes. En una realización puede aplicarse al artículo de vidrio una cantidad mínima de óxido de estaño en el extremo caliente con un espesor de revestimiento de cualquiera entre, por ejemplo, 20 y 45 unidades de espesor de revestimiento (abreviadamente en lo sucesivo UER por la expresión inglesa coating thickness units). La aplicación del revestimiento de óxido de estaño puede formar una textura en la superficie del vidrio para permitir el revestimiento en el extremo frío, aplicado más tarde, para adherirse a la superficie de la botella de vidrio. La unidad de espesor de revestimiento asociada a un UER para el óxido de estaño es 4 Angstroms. Este revestimiento puede ser aplicado empleando cualquier método conocido en las técnicas de fabricación de vidrio, típicamente en una localización entre la conformación de la botella y la entrada en el horno-túnel. Alternativamente, el revestimiento de óxido de estaño puede ser aplicado antes del pulido a la llama de las botellas, si se emplea pulido a la llama.
Después de depositar el revestimiento de óxido de estaño, el artículo de vidrio revestido con óxido de estaño, en algunas realizaciones puede ser pulido a la llama para fundir y subsanar cualquier imperfección superficial en el vidrio. Alternativamente puede usarse cualquier velocidad de pulido a la llama. El pulido a la llama también puede aumentar la temperatura del artículo de vidrio hasta aproximadamente 25ºC por encima del punto de recocido del vidrio, e incluso más en algunas situaciones. En otra realización de la invención, las botellas no se revisten con el óxido de estaño. En algunas realizaciones, después del pulido a la llama y la deposición del revestimiento de óxido de estaño, la temperatura de las botellas puede ser superior a 550ºC.
El refuerzo químico puede producirse bien directamente después de aplicar el revestimiento de óxido de estaño o alternativamente después del pulido a la llama. Para realizar el refuerzo químico el artículo puede ser sumergido en un baño de sales. En una realización, las botellas se sumergen en, por ejemplo, un baño de sales de 50% de KNO3/ 50% de KCl que está a una temperatura de 610ºC durante aproximadamente 1 segundo. Después de estas breve inmersión en el baño de sales las botellas pueden ser transferidas a un horno-túnel de refuerzo que está a una temperatura de, por ejemplo, entre 480ºC y 530ºC. En otra realización, las botellas pueden ser colocadas en un horno-túnel de refuerzo, estando la temperatura del horno-túnel entre, por ejemplo, 490ºC y 520ºC. El horno-túnel de refuerzo tiene una temperatura del punto de ajuste entre aproximadamente 150ºC menos que el punto de deformación del vidrio y aproximadamente el punto de deformación del vidrio. La temperatura del artículo reforzado puede ser disminuida en una sección de enfriamiento del horno-túnel durante aproximadamente 25 minutos a 90ºC. Después del enfriamiento el artículo de vidrio se sumerge subsiguientemente en un baño de agua a 90ºC durante un periodo predeterminado para eliminar el exceso de sal(es). En una realización, el tiempo predeterminado puede ser, por ejemplo, 6 segundos para eliminar el exceso de sal(es). El exceso de agua puede eliminarse luego empleando, por ejemplo, una cortina de aire.
Al artículo caliente se le puede aplicar un revestimiento en el extremo frío, tal como, por ejemplo, un revestimiento de estearato o polietileno. Otras revestimientos en el extremo frío pueden añadir un revestimiento en dicho extremo frío a baja temperatura, tal como una cera de silicona, polietileno, poli(alcohol vinílico), ácido esteárico,
o ácido oleico, o cualquier otro revestimiento en el extremo frío conocido por los expertos en la técnica de fabricación de botellas para proporcionar lubricidad e impedir el rayado de la botella en la inspección y las líneas de llenado. El artículo revestido puede ser luego transferido a una línea de decoración para aplicarle un revestimiento decorativo orgánico a baja temperatura. En una realización que usa un revestimiento de polietileno dicho revestimiento no necesita ser curado. En una realización puede aplicarse a la superficie del artículo de vidrio un revestimiento protector resistente al rayado. En una realización alternativa, puede ser aplicado un revestimiento pos-final después de un proceso de lavado con una solución caustica previo al proceso de llenado de la botella. El revestimiento pos-final puede ser, por ejemplo, un revestimiento de polietileno. En el caso de botellas rellenables, estos revestimientos pueden ser aplicados después de cada ciclo de lavado con una solución caustica. Un ejemplo de revestimiento aceptable para botellas que se puede utilizar como revestimiento pos-final es el revestimiento anti-rayado Tegoglas 3000+ comercializado por Atofina.
Debe advertirse que la mayor resistencia del vidrio en las botellas fabricadas usando las técnicas descritas en la presente memoria puede permitir que use menos vidrio al mismo tiempo que se conserva la resistencia equivalente de la botella. Por ejemplo, empleando un modelo de diseño por ordenador, las botellas que pesan 170 gramos fabricadas usando los métodos de la técnica anterior pueden ser disminuidas en su peso hasta 110 gramos aunque conservando la resistencia de las botellas. También debe advertirse que los métodos superiores de refuerzo de la presente invención pueden ser mejorados y ser reducido adicionalmente el peso de las botellas, diseñando botellas que explotan las características de alta resistencia de las superficies exteriores de las botellas preparadas por estos métodos. Las botellas pueden ser diseñadas aprovechando estas características usando el diseño de modelos por ordenador, por ejemplo, mediante el método de análisis finito conocido por los expertos en la técnica.
La Figura 5 es un diagrama de flujo de un método de acuerdo con una realización alternativa que no es parte de la invención. Las etapas de conformación de botellas, 210, se pueden realizar como se ha descrito anteriormente en el apartado de Fundamentos. Inmediatamente después de que se ha conformado una botella, su temperatura está típicamente por encima del punto de recocido. Por ejemplo, en una realización, la botella puede tener una temperatura de aproximadamente 600ºC. El proceso de conformación de botellas da como resultado frecuentemente defectos en el vidrio, generalmente por el choque térmico en el contacto con un material más frío, tal como un molde o una placa de enfriamiento. Estos defectos pueden ser concentrado-res de tensiones y frecuentemente son causa de baja resistencia en las botellas de vidrio.
Luego la botella puede ser pulida a la llama, 220, de un modo similar al descrito antes con respecto a los métodos de inmersión en baños de sales. El pulido a la llama puede realizarse por cualquier método conocido en la técnica. Por ejemplo, el pulido a la llama se puede realizar haciendo pasar la botella delante de una serie de boquillas que emiten un gas combustible, por ejemplo, aire-metano, oxígeno-metano, aire-acetileno u oxígeno-acetileno. Se pueden añadir otros componentes, tal como humedad, a la corriente de llama para acelerar el proceso de hacer romo el defecto. El pulido a la llama es útil para conseguir uno o ambos los dos objetivos siguientes: (1) subsanar los defectos superficiales en la superficie del vidrio, y (2) elevar la temperatura de la superficie del vidrio a un valor que puede llegar hasta muy por encima del punto de recocido, minimizando así cualquier rotura durante el proceso de pulverización subsiguiente descrito más adelante.
El pulido a la llama, 220, se puede conseguir aplicando la llama a la botella durante 0,1-10 segundos, preferiblemente 0,1-5 segundos. Más preferiblemente, la llama se coloca en contacto con la superficie de la botella durante un tiempo suficiente para hacer que las grietas agudas se fundan y lleguen a ser redondeadas. La etapa de pulido a la llama, 220, puede aumentar la temperatura de la superficie de la botella muy por encima del punto de recocido del vidrio. En una realización, las botellas pueden ser calentadas, por ejemplo, a una temperatura por encima de 650ºC. Alternativamente, el pulido a la llama, 220, puede aumentar la temperatura de la superficie de las botellas a entre 550ºC y 650ºC.Los beneficios del pulido a la llama han sido descritos con referencia a la Figura 3 anteriormente.
En realizaciones alternativas para sumergir, pulverizar u otros métodos de aplicación de sales, en lugar de, o además del, pulido a la llama, un método puede usar el calentamiento de la superficie por microondas para subsanar los defectos del vidrio, para introducir tensiones residuales controladas en la superficie, para acelerar el refuerzo por cambio de iones después de que hayan sido pulverizada las sales sobre el vidrio, para reforzar por desalcalinización mediante un compuesto de sulfato de amonio pulverizado sobre el vidrio, y/o para elevar la temperatura de la superficie para acelerar un proceso de refuerzo por cambio de iones subsiguiente. El calentamiento de la superficie del vidrio por irradiación con microondas puede ser facilitado por la aplicación a la superficie del vidrio de un revestimiento sensible a las microondas. Es particularmente útil en reacciones de cambio de iones un revestimiento sensible a las microondas que también contenga iones de potasio intercambiables.
En un método que no es parte de la invención reivindicada, las botellas pueden ser pulverizadas, 230, con una solución de sales mientras que la temperatura de la superficie de la botella es mayor que la temperatura de recocido. En un ejemplo, las botellas pueden tener una temperatura de su superficie entre 550ºC y 650ºC cuando la temperatura de recocido es aproximadamente 550ºC. Preferiblemente la temperatura de la superficie del vidrio es suficientemente alta para que la pulverización de la solución de sales no enfríe el vidrio por debajo del punto de deformación (el punto de deformación puede ser, por ejemplo, 530ºC). Preferiblemente, el disolvente se evapora antes, o inmediatamente, por contacto con la superficie de la botella. Un intervalo de temperatura preferido es mayor que aproximadamente 50ºC por encima del punto de recocido del vidrio. Un intervalo de temperatura alternativo es mayor que aproximadamente 50ºC por encima del punto de deformación del vidrio. En incluso otro método alternativo la temperatura de la superficie del vidrio es cualquier temperatura a la cual la etapa de pulverización no dé como resultado inducir defectos en el artículo de vidrio.
La solución de sales puede ser cualquier solución conocida por los expertos en la técnica útil en el refuerzo del vidrio por cambio de iones. Una solución de sales preferidas es una solución acuosa al 50% en peso de fosfato de potasio (K3PO4 anhidro). Esta solución es preferida porque una solución acuosa al 50% en peso de fosfato de potasio es obtenible a temperatura ambiente, lo que hace innecesario calentar la solución. Sin embargo, una solución acuosa al 62% en peso de fosfato de potasio puede ser obtenible a aproximadamente 50ºC, y dicha solución también puede usarse en la invención. Alternativamente, la solución de sales puede ser 45% en peso de fosfato de potasio, 10% en peso de fosfato sódico (Na3PO4) y el resto puede ser agua. En otro método la solución de sales comprende una mezcla de sulfato de potasio (K2SO4), cloruro de potasio (KCl) y nitrato de potasio (KNO3).
En un método alternativo, que no es parte de la invención reivindicada, las botellas pueden se pulverizadas a la llama en lugar de ser pulverizadas de un modo convencional. En el método de pulverización a la llama, una sal en polvo, por ejemplo, la sal fosfato de potasio, puede ser pulverizada sobre la superficie de las botellas. Usando el método de pulverización a la llama, se contempla que la cinética de pulverización pueda ser aumentada y la rotura reducida con el método de pulverización a la llama, debido a que este método no requiere el calentamiento de la botella para evaporar el agua de la gotita atomizada. La sal pulverizada puede ser fundida en una llama para formar una pulverización atomizada fundida fina. En un método alternativo, en lugar de sal en polvo, la pulverización a la llama puede usar una solución de sal(es). La llama puede ser cualquier llama conocida por los expertos en la técnica, por ejemplo, metano, oxígeno-metano, acetileno, oxígeno-acetileno o hidrógeno. Ejemplos de dispositivos de pulverización a la llama que pueden ser útiles para uso en la presente invención incluyen los dispositivos descritos en las patentes de EE.UU. Nº 4.674.683 y 5.297.733, o cualquier otro dispositivo de pulverización a la llama conocido por los expertos en la técnica.
Incluso en otro método alternativo, que no es parte de la invención reivindicada, las botellas pueden ser pulverizadas electrostáticamente. En este método se aplica un potencial eléctrico al pulverizador, por ejemplo, un potencial negativo, y la botella es conectada a tierra. Las gotitas de la solución de sales o sales fundidas llegan a estar cargadas negativamente y son atraídas hasta la botella neutra, proporcionando así un revestimiento uniforme a la botella. Ejemplos de dispositivos de pulverización electrostáticos incluyen los dispositivos descritos en las patentes de EE.UU. Nº 5.759.271 y 5.704.554, o cualquier otro dispositivo de pulverización electrostático de los conocidos por los expertos en la técnica.
Como en los métodos de inmersión descritos previamente, las botellas pulidas y pulverizadas pueden ser sometidas luego a un tratamiento térmico, 240, en un horno-túnel de refuerzo o cualquier otro ambiente adecuado, tal como un horno. Preferiblemente, el tratamiento térmico se realiza a una temperatura menor que el punto de deformación del vidrio. Por ejemplo, si el punto de deformación es 530ºC, el tratamiento térmico en el horno-túnel de refuerzo puede estar en una temperatura del punto de ajuste de 510ºC durante 20 a 25 minutos. Como otro ejemplo, el tratamiento térmico en el horno-túnel de refuerzo puede ser a 520ºC durante 15 minutos. Sin embargo, otras realizaciones de estos métodos incluyen el tratamiento térmico a una temperatura mayor que 80ºC por debajo del punto de deformación del vidrio o el tratamiento térmico a una temperatura mayor que el punto de deformación del vidrio. En una realización, el horno-túnel de refuerzo puede tener una temperatura entre aproximadamente 150ºC por debajo del punto de deformación, de modo más preferible entre aproximadamente 130ºC por debajo de la temperatura del punto de deformación y aproximadamente la temperatura del punto de deformación del vidrio. En cada una de estas realizaciones, como se ha analizado con referencia a la Figura 4, hay un equilibrio que tiene que ser conseguido entre la aceleración de la reacción de cambio de iones, que sucede a temperaturas superiores, y la evitación de la relajación de la superficie del vidrio, que se consigue mejor a temperaturas inferiores. Por ejemplo, en el punto de recocido la relajación de la superficie del vidrio tiene lugar en aproximadamente 15 minutos.
En una realización, la temperatura del tratamiento térmico es menor que el punto de fusión de la sal que se pulverizó sobre la superficie de las botellas con el fin de impedir que la sal gotee por el cuerpo de la botella. Esto impide una distribución no uniforme de la sal sobre la superficie de la botella, e impide por tanto un aumento no uniforme del refuerzo, y también impide la reunión de las sales en el interior del horno-túnel. La aplicación de la pulverización acuosa de la sal forma un revestimiento tenaz sobre la botella de vidrio que no se elimina fácilmente por contacto abrasivo. Después de que las botellas han sido sometidas a tratamiento térmico, 240, se enfrían, 250, y se lavan con agua, 260, para eliminar la sal remanente. Otro tratamiento adicional puede ser la aplicación de revestimientos decorativos y la aplicación de segundos revestimientos protectores, como se ha descrito antes.
La Figura 6 es un diagrama de barras que recoge los beneficios de diversos métodos de refuerzo del vidrio de acuerdo con una realización de la invención. Como es evidente en el diagrama de la Figura 6 el uso del método de cambio de iones que incluye el pulido a la llama puede producir vidrio que tiene una mayor resistencia que la conseguida con sólo con uno de los métodos de cambio de iones y de pulido a la llama. Los experimentos realizados para conseguir este diagrama se describen con más detalles más adelante en el Ejemplo 12.
La Figura 7 es una vista en planta de un sistema de refuerzo del vidrio, 700, de acuerdo con una realización de la invención. La máquina conformadora del vidrio, 712, recibe las materias primas para fabricar un tipo de vidrio particular por la entrada,
711. La máquina conformadora del vidrio, 712, puede estar configurada para transformar gotas o trozos individuales de vidrio en artículos conformados como se ha descrito en el apartado Fundamentos. Los artículos de vidrio conformados salen de la máquina conformadora del vidrio en las formas de, por ejemplo, botellas, 701. Del mismo modo pueden ser conformados otros artículos de vidrio, tales como por ejemplo, jarritas, tarros y vasos, por citar algunos ejemplos.
Después que las botellas, 701, son producidas por la máquina conformadora, 712, pueden ser sometidas a monitorización, y las botellas defectuosas pueden ser desechadas por la salida, 713. Después de una inspección inicial las botellas pueden ser revestidas, en 721, con un revestimiento de óxido de estaño. La aplicación del revestimiento en 721, puede incluir, por ejemplo, la aplicación de un revestimiento de óxido de estaño. El revestimiento de óxido de estaño puede ser aplicado hasta un espesor de, por ejemplo, entre 20 y 45 UER. En algunas realizaciones, el revestimiento de las botellas, 701, es opcional. Incluso en otra realización, las botellas, 701, pueden ser pulidas a la llama antes de la aplicación del revestimiento de óxido de estaño en
721.
Después de que se ha completado el revestimiento de las botellas, 721, dichas botellas se pueden hacer pasar a través de una rueda de transferencia central, 722, sobre la cinta transportadora transversal, 730. En la cinta transportadora transversal, 730, las botellas 701, pueden ser pulidas a la llama empleando unos medios de pulido a la llama, 731. Los medios de pulido a la llama, 731, pueden ser cualquier tipo de aparato de pulido a la llama que pueda ser configurado para emplear en una línea de fabricación a escala industrial. El pulido a la llama de las botellas es opcional, pero en algunas realizaciones puede ser preferido debido a los efectos potencialmente beneficiosos que el pulido a la llama tiene sobre la resistencia del producto de vidrio final. Se ha encontrado que el pulido a la llama es especialmente beneficioso para botellas con grandes defectos, que tienden a debilitar el artículo de vidrio. El pulido a la llama puede disminuir sustancialmente la tasa de rotura debido a que dicho pulido a la llama elimina estos defectos grandes, reforzando de este modo las botellas que más probablemente se rompen debido a las imperfecciones, como se ha descrito antes. En algunas realizaciones, las botellas no necesitan tener los cuerpos pulidos a la llama. Por ejemplo, las botellas para cerveza pueden no necesitar tener pulidas a la llama sus cuerpos en todas las realizaciones de la invención. Por consiguiente, la decisión de si debe ser pulida a la llama una botella puede depender del tipo de botella que se pula.
Después de que las botellas han sido pulidas a la llama usando el aparato de pulido a la llama, 731, las botellas pueden ser dispuestas delante del horno-túnel de modo que unos medios de movimiento de los artículos de vidrio, 741, tales como, por ejemplo, un brazo mecanizado robótico, ilustrado por los círculos, 741, pueden agarrar las botellas de vidrio llevándoselas de una zona de estancia delante del horno-túnel, y sumergirlas en el baño de sales, 751. Alternativamente, el baño de sales, 751, puede ser reemplazado por un mecanismo para pulverizar las botellas con una solución de sales o alternativamente unos medios para pulverizar a la llama la botella. En una realización alternativa, antes ser sumergidas en la solución, las botellas de vidrio, 701, pueden ser movidas sobre unos medios de pulido a la llama opcionales, 732, de modo que pueda ser pulido a la llama el fondo de las botellas, 701. Las botellas pueden ser pulidas a la llama a cualquier velocidad de pulido a la llama aceptable.
Después de que las botellas han sido pulidas a la llama empleando los medios de pulido opcionales, 732, y sumergidas en el baño de sales, 751, las botellas pueden ser colocadas en el horno-túnel de refuerzo, 760. En una realización de la invención, el horno-túnel de refuerzo puede tener una sección de refuerzo, 761, y una sección de enfriamiento, 762. Alternativamente, puede haber más de una sección de refuerzo, 761 y más de una sección de enfriamiento, 762. Una configuración ilustrativa de horno-túnel de recocido se representa en la Figura 8A. En esta realización, hay seis secciones de recocido y tres secciones de enfriamiento. El horno-túnel de recocido representado en la Figura 8A se usó para realizar ensayos de comparación como los descritos con respecto al Ejemplo 11, que se describe más adelante. El horno-túnel de recocido tradicional ilustrado en la Figura 8A puede incluir una primera zona que tiene una temperatura del punto de ajuste de 555ºC. Un artículo de vidrio puede permanecer en cada zona durante, por ejemplo, tres minutos. Una segunda zona puede tener una temperatura del punto de ajuste de 550ºC. Una tercera zona puede tener una temperatura del punto de ajuste de, por ejemplo, 540ºC. Una cuarta zona puede tener una temperatura del punto de ajuste de aproximadamente 500ºC. Una quinta zona puede tener una temperatura del punto de ajuste de 460ºC. Una sexta zona puede tener una temperatura del punto de ajuste de 430ºC. La séptima, octava y novena zonas pueden tener temperaturas del punto de ajuste de 320ºC, 200ºC y 130ºC, respectivamente. Se puede usar cualquier perfil conocido de temperatura de recocido en la comparación de los efectos de mantener las temperaturas del punto de ajuste del horno-túnel por debajo de la temperatura de los artículos de vidrio, y preferiblemente entre aproximadamente 150ºC por debajo de la temperatura del punto de deformación del vidrio y aproximadamente la temperatura del punto de deformación del vidrio. Más preferiblemente, la temperatura puede estar entre aproximadamente 130ºC menos que la temperatura de deformación del vidrio y aproximadamente la temperatura del punto de deformación del vidrio.
Un ejemplo de un horno-túnel de refuerzo se ilustra en la Figura 8B. En esta realización, hay cinco secciones de refuerzo y cuatro secciones de enfriamiento. Un horno-túnel de refuerzo puede incluir una primera, segunda, tercera, cuarta y quinta zonas, teniendo cada una de ellas una temperatura del punto de ajuste de aproximadamente 500ºC. Una sexta zona puede tener una temperatura del punto de ajuste de, por ejemplo, 470ºC. La séptima, octava y novena zonas pueden tener temperaturas del punto de ajuste de, por ejemplo, 320ºC, 200ºC y 130ºC, respectivamente. Se pueden usar otros perfiles de la temperatura de refuerzo en relación con los métodos de la presente invención.
Se realizaron cierto número de pruebas empleando un ambiente de factoría simulado. Con el fin de simular la línea de producción, después de ser conformadas en la máquina de conformación, 712, las botellas se precalentaron. En un ejemplo, se trató a la llama una botella de 200 mL a 10,16 cm por segundo, se precalentó a 500ºC durante cinco minutos, se sumergió en un baño de sales a 615ºC, y se reforzó en un horno-túnel, 760, durante 20 minutos a 500ºC. La temperatura media de esta botella antes de este tratamiento fue 501ºC y después de este tratamiento fue 451ºC. En otro ejemplo, una botella de 200 mL se pulió a la llama a 10,16 cm por segundo, y se precalentó durante cinco minutos a 590ºC. La temperatura de la superficie de la botella antes del tratamiento fue 501ºC, y después del tratamiento fue 525ºC. En otro ejemplo, una botella de 200 mL se pulió a la llama a 10,16 cm por segundo, se precalentó a una temperatura de 500ºC durante cinco minutos y se sumergió en un baño de sales, que estaba a una temperatura de 615ºC. La temperatura del baño antes de este tratamiento fue 496ºC, y la temperatura después de este tratamiento fue 489ºC. Incluso en otro ejemplo, una botella de 200 mL se pulió a la llama a 10,16 cm por segundo y se precalentó a una temperatura de 500ºC. La temperatura de la botella antes del tratamiento fue 494ºC y después del tratamiento, la temperatura de la botella fue 463ºC. Incluso en otro ejemplo, una botella de 200 mL se pulió solamente a la llama a 10,16 cm por segundo. La temperatura de la botella antes del pulido a la llama fue 500ºC y la temperatura después del pulido a la llama fue 471ºC. En otro ejemplo, una botella de 200 mL se pulió a la llama a 10,16 cm por segundo, se precalentó a una temperatura de 500ºC y se reforzó en un horno-túnel, 760, durante 20 minutos a 500ºC. La temperatura de la botella antes de este tratamiento fue 429ºC y después del tratamiento fue 452ºC. Todas las temperaturas mencionadas anteriormente son temperaturas medias de las botellas basadas en medidas tomadas en al menos tres localizaciones de la botella.
Un proceso opcional de eliminación de sales de tres etapas (en donde cada una de las etapas se puede usar sola o en combinación con cualquiera de las otras etapas) puede comenzar con una primera etapa de lavado por pulverización después de que las botellas abandonan el horno-túnel, 760. Después de que las botellas 701 han sido pulverizadas, pueden ser movidas por los brazos de la máquina, 761, y sumergidas en un baño de agua caliente para que dichas botellas, 701, pierdan la sal remanente que haya sobre ellas. En una realización, después de ser sumergidas, las botellas, 701, pueden ser lavadas por pulverización para eliminar cualquier sal remanente. Después de que se han realizado las etapas de lavado opcionales, las botellas puede ser secadas con, por ejemplo, un chorro de aire. Después de ser secadas, las botella. 701, pueden ser expedidas por la cinta transportadora, 790, a una máquina de pos-revestimiento (no ilustrada en la Figura).
La Figura 9 es una vista en perspectiva de un mecanismo para sumergir botellas en un sistema para reforzar botellas de acuerdo con un aspecto de la invención. El brazo mecánico, 741, puede estar configurado para mover, por ejemplo dos filas de botella, 701, usando elementos de agarre, 742. El brazo mecánico puede sumergir luego las dos filas de botellas, 701, en el baño de sales, 751. Las botellas 701, pueden ser sumergidas en un baño de sales durante entre, por ejemplo, un minuto o menos. Alternativamente, las botellas pueden ser sumergidas durante un tiempo de aproximadamente 0,5 segundos y aproximadamente 30 segundos. Preferiblemente, las botellas pueden ser sumergidas durante un tiempo entre aproximadamente 3 y 5 segundos. Incluso en otra realización preferida, las botellas pueden ser sumergidas durante un tiempo de menos de aproximadamente 10 segundos. Después de que ha transcurrido un tiempo predeterminado, el brazo mecánico 741 puede retirar las botellas, 701, del baño de sales, 751. En una realización de la invención, los fondos de las botellas, 701, pueden ser pulidos a la llama. En una realización alternativa, los fondos de las botellas, 701, no son pulidos a la llama.
La Figura 10 es una vista en perspectivas de un mecanismo para lavar las botellas, 770, en un sistema para reforzar botellas de acuerdo con un aspecto de la invención. El sistema para lavar las botellas, 770, puede incluir un brazo mecánico, 771, que tiene un miembro de agarre, 772. En una realización de la invención, el miembro de agarre, 772, puede estar configurado para agarrar dos filas de botellas, 701, y lavarlas en un baño de agua fría. En una realización, el agua del recipiente de lavado, 780, puede estar a una temperatura de, por ejemplo, 90ºC. El agua del recipiente de lavado, 780, puede estar a cualquier temperatura próxima a la temperatura de las botellas cuando abandonan el horno-túnel, 760, como se ha descrito antes. Después de lavar las botellas en el recipiente de lavado, 780, durante un tiempo predeterminado, el brazo mecánico, 771, puede colocar las botellas lavadas, 701, en una cinta transportadora, 781, para posterior manipulación.
En un experimento que usa todos los procesos de refuerzo antes mencionados, excepto el proceso químico de cambio de iones se tomó en diversos puntos del sistema la temperatura media de cinco botellas. Las temperaturas de las botellas de vidrio se tomaron en las siguientes etapas del proceso: el trozo de vidrio (“A”), la pieza elemental de vidrio (“B”), las salidas de las tomas (“C”), antes del dispositivo de revestimiento en el extremo caliente de la máquina (“E”), después del dispositivo de revestimiento en el extremo caliente (“F”), en la rueda de transferencia central (“G”) en la entrada al horno-túnel (“H”) y en el extremo de salida del horno-túnel (“I”). Como se ha mencionado antes, estas medidas de temperaturas se tomaron sin pulido a la llama en la cinta transportadora entre la máquina de conformación, 712, y la rueda de transferencia, 722, o la rueda de transferencia, 722 y la entrada del horno-túnel (“H”) o un proceso químico de cambio de iones o el pulido a la llama que se usa en la entrada del horno-túnel (“I”).
Los resultados representan una media de cinco botellas que tienen las siguientes capacidades: una botella de 200 mL, una botella de 300 mL, una botella de 330 mL, una botella de 350 mL y una botella de 1 litro. Los resultados para estas diferentes capacidades de botellas en cada una de diferentes localizaciones se ilustran en la Tabla 1.
TABLA 1
- Localización
- 200 mL (ºC) 300 mL (ºC) 330 mL (ºC) 350 mL (ºC) 1 litro (ºC)
- A
- 1030,5 1007,3 1038,8 1016,8 1016,4
- B
- 796,5 740,3 804,7 749,1 776,4
- C
- 687,4 634,1 665,6 657,4 622,1
- D
- 683,4 618,8 614,8 636, 2 605,0
- E
- 679,2 618,7 638,5 620,6 604,5
- F
- 673,9 615,3 621,2 630,8 594,4
- G
- 637,4 592,8 581,8 570,8 578,0
- H
- 605,3 579,3 561,9 570,9 571,4
- I
- 172,5 147,4 179,3 145,6 176,4
5 La botella de 200 mL tenía una velocidad de enfriamiento en el extremo frío por cada 2,54 cm ºC de 0,38. La velocidad de la cinta transportadora entre la máquina de conformación, 712, y la rueda de transferencia, 722, fue 86,36 centímetros por segundo. La velocidad de la cinta transportadora entre la rueda de transferencia, 722 y la entrada del horno fue 66,04 centímetros por segundo. La botella de 300 mL tenía una
10 velocidad de enfriamiento en el extremo frío por cada 2,54 cm ºC de 0,29. La velocidad de la cinta transportadora entre la máquina de conformación, 712, y la rueda de transferencia, 722, fue 53,33 centímetros por segundo. La velocidad de la cinta transportadora entre la rueda de transferencia, 722, y la entrada del horno-túnel fue 40,64 centímetros por segundo. La botella de 330 mL tenía una velocidad de enfriamiento en el
15 extremo frío por cada 2,54 cm ºC de 0,40. La velocidad de la cinta transportadora entre la máquina de conformación, 712, y la rueda de transferencia, 722, fue 86,36 centímetros por segundo. La velocidad de la cinta transportadora entre la rueda de transferencia, 722, y la entrada del horno-túnel fue 63,5 centímetros por segundo. La botella de 350 mL tenía una velocidad de enfriamiento en el extremo frío por cada 2,54
20 cm ºC de 0,35. La velocidad de la cinta transportadora entre la máquina de conformación, 712, y la rueda de transferencia, 722, fue 55.88 centímetros por segundo. La velocidad de la cinta transportadora entre la rueda de transferencia, 722, y la entrada del horno-túnel fue 40,64 centímetros por segundo. La botella de 1 litro tenía una velocidad de enfriamiento en el extremo frío por cada 2,54 cm ºC de 0,37. La velocidad de la
25 cinta transportadora entre la máquina de conformación, 712, y la rueda de transferencia, 722, fue 38,1 centímetros por segundo. La velocidad de la cinta transportadora entre la rueda de transferencia, 722, y la entrada del horno-túnel fue 27,94 centímetros por segundo.
Una ventaja de emplear el sistema antes mencionado es que no se necesita ninguna modificación sustancial de las líneas de producción para ajustar una instalación de fabricación de artículos de vidrio utilizando los métodos de la presente invención. Por ejemplo, con la adición de medios para el movimiento de las botellas, así
5 como, por ejemplo, un baño de sales o medios de pulverización, se pueden utilizar muchos de los aspectos de la presente invención. Adicionalmente, un horno-túnel de recocido se puede usar como horno de refuerzo simplemente modificando las temperaturas dentro del horno-túnel. Finalmente, utilizando la invención, se puede fabricar selectivamente vidrio empleando bien sea métodos de recocido o bien los métodos de
10 la presente invención dependiendo de los requisitos del vidrio que se vaya a fabricar.
En la presente memoria se presentan varios ejemplos que utilizan diversos métodos de acuerdo con la presente invención. Para simular las condiciones de una línea de producción real, las botellas se precalentaron después de ser conformadas en
15 una máquina de conformación y antes de ser sumergidas y colocadas en un horno. En implementaciones reales de la invención, se supone que no sería necesario el calentamiento previo y que las botellas pueden tener una temperatura media que se aproxima a la temperatura a la que se habrían precalentado. Además, en lugar de utilizar un horno, puede utilizarse un horno-túnel, como se ha descrito anteriormente. Las
20 temperaturas aquí citadas son temperaturas del punto de ajuste salvo indicación contraria. La Tabla 2 presenta los resultados de 10 pruebas realizadas utilizando diversos ajustes de la temperatura del horno asociados a la presente invención. TABLA 2
- Análisis
- Revestimiento Pulido Precalentamiento Temp. del baño de sales (ºC) Tiempo de inmersión (ºC) Temperatura de refuerzo (ºC) Peso (g) Presión de estallido (MPa) Presión de estallido, en controles (MPa) Delta (MPa)
- de SnO2 (UER)
- a la llama Tiempo (min) Temp. (ºC)
- 1
- 40 Si 1 510 600 1 520 3,0 5,10 2,94 2,16
- 2
- 40,4 Si 5 510 630 1 520 2,6 5,09 2,99 2,10
- 3
- 41,6 No 5 550 615 1 500 1,5 4,99 3,05 1,94
- 4
- 40,2 Si 5 510 600 1 480 7,2 5,26 3,34 1,92
- 5
- 40,4 No 5 510 600 1 520 5,6 5,24 3,35 1,89
- 6
- 40 No 1 550 615 1 500 1,5 4,83 2,94 1,89
- 7
- 40 Si 1 510 600 1 480 3,86 5,07 3,25 1,82
- 8
- 41,2 Si 5 510 600 1 520 5,2 5,14 3,42 1,72
- 9
- 41 No 5 550 615 1 500 1,3 5,07 3,49 1,58
- 10
- 40,6 No 5 550 615 1 500 1,3 4,56 2,99 1,57
El tipo de vidrio utilizado en la fabricación de las botellas utilizadas en estos ejemplos era vidrio de sílex. Como apreciarán los expertos en la técnica, variar el tipo
3 En la presente descripción las unidades de presión originales en psi han sido convertidas a MPa empleando el factor 0,006895.
28
de vidrio utilizado para fabricar artículos de vidrio aplicando cualquiera de los métodos de acuerdo con las diversas realizaciones de la invención, puede requerir alguna optimización debido a las características potencialmente diferentes del vidrio, tales como por ejemplo, diferentes temperaturas de recocido, diferentes temperaturas de punto de deformación y diferentes resistencias resultantes. La composición del vidrio de sílex utilizado en los siguientes ejemplos se resume en la Tabla 3, siguiente.
TABLA 3
- COMPOSICIÓN DEL VIDRIO DE SÍLEX
- ÓXIDOS
- COMPOSICIÓN (%)
- SiO2
- 72
- Al2O3
- 1,6
- Fe2O3
- 0,7
- Na2O
- 13
- K2O
- 0,86
- MgO
- 0,20
- CaO
- 10
- SO3
- 0,21
- BaO
- 0
- Cr2O3
- 0,0010
- TiO2
- 0,019
- SrO
- 0
- Punto de recocido
- 540ºC
10 EJEMPLO 1 En un primer ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 40 UER.
15 Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 510ºC durante un minuto. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 600ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso me
20 dio de las sales que se adhirieron a la botella fue 3,0 gramos. La cantidad de sales que se adhiere a la botella es función tanto de la temperatura del baño de sales como de la temperatura de la botella antes de ser colocada en el baño de sales. Después de ser sumergidas, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de sodio y los iones de potasio)
25 tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un tiempo de 20 minutos y a una temperatura de 520ºC. Este proceso se repitió tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Además, se fabricaron 20 botellas de control. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de recocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no fueron sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que estallaran. La presión media de estallido de las botellas reforzadas creadas utilizando las temperaturas antes mencionadas fue 5,10 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 2,94 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 2,16 MPa. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura 11. En el eje de abscisas del gráfico de la Figura 11 se representa una medida de la presión aplicada y en el eje de ordenadas se representa la probabilidad de fallo. La Figura 11 muestra que las botellas reforzadas de acuerdo con el método de la invención eran más fuertes que las botellas reforzadas por los métodos de recocido de la técnica anterior.
En un segundo ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 40,4 UER. Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 510ºC durante cinco minutos. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 630ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso medio de las sales que se adhirieron a la botella fue 2,6 gramos. Utilizando el Ejemplo 1 como base de comparación, puede observarse que había menos sales adheridas a la superficie de la botella en este Ejemplo debido a que la temperatura del baño de sales era mayor que la aplicada en el Ejemplo 1. Esta relación verifica que la cantidad de sales que se adhieren a la botella es función de al menos la temperatura del baño de sales. Después de ser sumergidas, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de so-dio y los iones de potasio) tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un tiempo de 20 minutos y a una temperatura de 520ºC. Este proceso se repitió tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Además, se fabricaron 20 botellas de control. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de recocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no habían sido sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que estallaran. La presión media de estallido de las botellas reforzadas creadas usando las temperaturas antes mencionadas fue 5,09 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 2,99 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 2,10 MPa. Así, este Ejemplo ilustra además las ventajas de utilizar un breve baño de sales seguido de un periodo de refuerzo por calor en un horno. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura 12. La Figura 12 muestra que las botellas reforzadas de acuerdo con un método de la invención eran más fuertes que las botellas reforzadas por los métodos de recocido de la técnica anterior.
En un tercer ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 41,6 UER. Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 550ºC durante cinco minutos. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 615ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso medio de las sales que se adhirieron a la botella fue 1,5 gramos. Utilizando el Ejemplo 1 como comparación, puede observarse que había menos sales adheridas a la superficie de la botella en este Ejemplo debido a que la temperatura del baño de sales era mayor que la aplicada en el Ejemplo 1 y la temperatura de la botella era también mayor que la temperatura de la botella aplicada en el Ejemplo 1. Esta relación verifica que la cantidad de sales que se adhieren a la botella es función tanto de la temperatura del baño de sales como de la temperatura de la botella antes de ser colocada en el baño de sales. Después de ser sumergidas, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de so-dio y los iones de potasio) tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un tiempo de 20 minutos y a una temperatura de 500ºC. Este proceso se repitió tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Además, se fabricaron 20 botellas de control. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de recocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no habían sido sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que estallaran. La presión media de estallido que las botellas reforzadas creadas usando las temperaturas antes mencionadas fue 4,99 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 3,05 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 1,94 MPa. Así, este Ejemplo ilustra además las ventajas de utilizar un breve baño de sales seguido de un periodo de refuerzo por calor en un horno. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura
13. La Figura 13 muestra que las botellas reforzadas de acuerdo con un método de la invención eran más fuertes que las botellas reforzadas por los métodos de recocido de la técnica anterior.
En un cuarto ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 40,2 UER. Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 510ºC durante cinco minutos. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 600ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso medio de las sales que se adhirieron a la botella fue 7,2 gramos. Utilizando el Ejemplo 1 como base de comparación, puede observarse que había más sales adheridas a la superficie de la botella en este Ejemplo. Después de ser sumergidas, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de sodio y los iones de potasio) tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un tiempo de 20 minutos y a una temperatura de 480ºC. Este proceso se repitió un total de tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de recocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no habían sido sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que estallaran. La presión media de estallido que crearon las botellas con refuerzo aplicando las temperaturas antes mencionadas fue 5,26 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 3,34 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 1,92 MPa. Así, este Ejemplo ilustra además las ventajas de utilizar un breve baño de sales seguido de un periodo de refuerzo por calor en un horno. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura 14. La Figura 14 muestra que las botellas reforzadas de acuerdo con un método de la invención eran más fuertes que las botellas reforzadas por los métodos de recocido de la técnica anterior.
En un quinto ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 40,4 UER. Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 510ºC durante cinco minutos. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 600ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso medio de las sales que se adhirieron a la botella fue 5,6 gramos. Después de ser sumergidas en el baño de sales, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de sodio y los iones de potasio) tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un tiempo de 20 minutos y a una temperatura de 520ºC. Este proceso se repitió un total de tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Además, se fabricaron 20 botellas de control. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de recocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no habían sido sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que se rompieran. La presión media que las botellas reforzadas usando las temperaturas antes mencionadas fue 5,24 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 3,35 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 1,89 MPa. Así, este Ejemplo ilustra además las ventajas de utilizar un breve baño de sales seguido de un periodo de refuerzo por calor en un horno. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura 15. La Figura 15 muestra que las botellas reforzadas de acuerdo con un método de la invención eran más fuertes que las botellas reforzadas por los métodos de recocido de la técnica anterior.
En un sexto ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 40 UER. En este ejemplo las botellas no se pulieron a la llama. Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 550ºC durante un minuto. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 615ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso medio de las sales que se adhirieron a la botella fue 1,5 gramos. Después de ser sumergidas, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de sodio y los iones de potasio) tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un tiempo de 20 minutos y a una temperatura de 500ºC. Este proceso se repitió un total de tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Además, se fabricaron 20 botellas de control. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de re-cocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no habían sido sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que estallaran. La presión media de estallido que las botellas reforzada usando las temperaturas antes mencionadas fue 4,83 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 2,94 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 1,89 MPa. Así, este Ejemplo ilustra además las ventajas de utilizar un breve baño de sales seguido de un periodo de refuerzo por calor en un horno. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura 16. La Figura 16 muestra que las botellas reforzadas de acuerdo con un método de la invención eran más fuertes que las botellas reforzadas por los métodos de recocido de la técnica anterior.
En un séptimo ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 40 UER. Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 510ºC durante un minuto. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 600ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso medio de las sales que se adhirieron a la botella fue 3,86 gramos. Después de ser sumergidas, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de sodio y los iones de potasio) tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un tiempo de 20 minutos y a una temperatura de 480ºC. Este proceso se repitió un total de tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Además, se fabricaron 20 botellas de control. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de recocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no habían sido sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que estallaran. La presión media de estallido que las botellas reforzadas usando las temperaturas antes mencionadas fue 5,07 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 3,25 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 1,82 MPa. Así, este Ejemplo ilustra además las ventajas de utilizar un breve baño de sales seguido de un periodo de refuerzo por calor en un horno. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura 17. La Figura 17 muestra que las botellas reforzadas de acuerdo con un método de la invención eran más fuertes que las botellas reforzadas por los métodos de recocido de la técnica anterior.
En un octavo ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 41,2 UER. Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 510ºC durante un minuto. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 600ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso medio de las sales que se adhirieron a la botella fue 5,2 gramos. Después de ser sumergidas, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de sodio y los iones de potasio) tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un tiempo de 20 minutos y a una temperatura de 520ºC. Este proceso se repitió un total de tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Además, se fabricaron 20 botellas de control. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de recocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no habían sido sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que estallaran. La presión media de estallido que crearon las botellas aplicando las temperaturas antes mencionadas fue 5,14 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 3,42 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 1,72 MPa. Así, este Ejemplo ilustra además las ventajas de utilizar un breve baño de sales seguido de un periodo de refuerzo por calor en un horno. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura 18. La Figura 18 muestra que las botellas reforzadas de acuerdo con un método de la invención eran más fuertes que las botellas reforzadas por los métodos de recocido de la técnica anterior.
En un noveno ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 41,0 UER. A continuación se aplicó al vidrio un revestimiento de óxido de estaño. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 40 UER. Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 550ºC durante cinco minutos. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 615ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso medio de las sales que se adhirieron a la botella fue 1,3 gramos. Después de ser sumergidas, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de sodio y los iones de potasio) tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un tiempo de 20 minutos y a una temperatura de 500ºC. Este proceso se repitió un total de tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Además, se fabricaron 20 botellas de control. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de recocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no habían sido sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que estallaran. La presión media de estallido que las botellas reforzadas usando las temperaturas antes mencionadas fue 5,07 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 3,49 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 1,58 MPa. Así, este Ejemplo ilustra además las ventajas de utilizar un breve baño de sales seguido de un periodo de refuerzo por calor en un horno. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura 19. La Figura 19 muestra que las botellas reforzadas de acuerdo con un método de la invención eran más fuertes que las botellas reforzadas por los métodos de recocido de la técnica anterior.
En un décimo ejemplo de acuerdo con una realización de la invención, se conformaron cinco botellas en la máquina de conformación y se revistieron con un revestimiento de óxido de estaño en el extremo caliente. A continuación las botellas se pulieron a la llama. El revestimiento de óxido de estaño tenía un espesor de 40,6 UER. Para simular las condiciones que podrían existir en una línea de producción real, las botellas se precalentaron a una temperatura de 550ºC durante cinco minutos. Después de ser precalentadas, las botellas se sumergieron en un baño de sales. El baño de sales consistía en KCl/KNO3 50/50 y se mantuvo a una temperatura de 615ºC. A continuación las botellas se sumergieron en el baño de sales durante 1 segundo. El peso medio de las sales que se adhirieron a la botella fue 1,3 gramos. Después de ser sumergidas, las botellas fueron sometidas a un tratamiento térmico, que hace que la reacción (es decir, el cambio de iones entre los iones de sodio y los iones de potasio) tenga lugar más eficaz y más fácilmente. El tratamiento térmico se realizó en un horno durante un periodo de 20 minutos y a una temperatura de 500ºC. Este proceso se repitió un total de tres veces más para conseguir un total de 20 botellas de vidrio reforzado. Además, se fabricaron 20 botellas de control. Las 20 botellas de control habían sido recocidas utilizando un proceso de recocido de la técnica anterior en un horno de recocido, pero no había sido sometidas a refuerzo químico.
Estas cuarenta botellas se sometieron a continuación a un ensayo para determinar cuanta presión interna podría aplicarse en el interior de las botellas antes de que estallaran. La presión media de estallido que las botellas reforzadas usando las temperaturas antes mencionadas fue 4,56 MPa, en oposición a la presión media de estallido aplicada a las botellas de control de 2,99 MPa, siendo la diferencia de presión de estallido de 1,57 MPa. Así, este Ejemplo ilustra además las ventajas de utilizar un breve baño de sales seguido de un periodo de refuerzo por calor en un horno. Estos resultados están ilustrados en general en el gráfico de Weibull de la Figura 20. La Figura 20 muestra las ventajas de sumergir las botellas en la solución de sal antes de realizar el refuerzo por calor de acuerdo con una realización de la invención. El eje de abscisas del gráfico de la Figura 20 es una medida de la tensión aplicada y el eje de ordenadas es una medida de la probabilidad de fallo.
Como se describe con algún detalle respecto a los Ejemplos 1-10, el peso de las sales que se adhieren a la superficie de cada una de las botellas depende de al
menos los siguientes factores: (1) la temperatura de las botellas y (2) la temperatura
del baño de sales. Basándose en otra serie de ensayos, se determinó que si se adher
ía demasiado poco de sales al vidrio, se producía un impacto negativo en la resisten
cia del vidrio. Además, a medida que aumentaba la cantidad de sales que se adhería
5 al vidrio se producía una clara indicación de la disminución de los rendimientos. El
gráfico de la Figura 21 ilustra este punto. Por consiguiente, en algunas realizaciones
de la invención, particularmente en lo que a costes se refiere, las temperaturas del
baño de sales y de las botellas antes de la inmersión (o en realizaciones alternativas,
de la pulverización) pueden adaptarse de modo que se adhiera a las botellas aproxi10 madamente, por ejemplo, entre 1 y 3 gramos de solución de sales.
Se realizó una serie de ensayos utilizando tanto una botella de 200 ml como una botella de 330 ml. Los datos de los ensayos se recogen en la Tabla 4, siguiente. 15 Estos datos demuestran que a medida que la temperatura del vidrio durante el cambio de iones se aproxima y alcanza la temperatura de recocido del vidrio se van perdiendo la mayor parte de los beneficios de la utilización de un proceso químico de cambio de iones en el refuerzo del vidrio. En un caso, las botellas tratadas sólo tenían una presión de estallido de 0,12 MPa mayor que la del control, y en otro caso, la botella trata20 da tenía realmente una presión de estallido de 0,007 MPa menor que la del control. Por consiguiente, estos datos demuestran la relativa importancia de mantener la temperatura del vidrio por debajo del punto de recocido después de aplicar el revestimiento de sal al vidrio, utilizando por ejemplo un proceso de pulverización o inmersión. Los perfiles del horno-túnel de refuerzo y el perfil del horno-túnel de recocido utilizados 25 para producir las botellas tratadas y de control se ilustran en las Figuras 8A y 8B, des
critas más adelante.
TABLA 4
- Análisis
- Precalentamiento Tiempo (s) Temp. inmersión (ºC) Refuerzo Revestimiento SnO2 (UER) Peso del revestimiento (g) Peso (g/cm2) IE (MPa) Recocido (MPa) Delta (MPa)
- min.
- Temp (ºC) min. Temp. horno-túnel (ºC)
- 1
- 10 540 1 606 Perfil recocido 42 1,45 0,00474 4,69 4,70 -0,01
- 2
- 1 540 1 630 Perfil recocido 42,5 1,9 0,00621 4,18 4,06 0,12
Varillas de vidrio se sometieron a 15 minutos de abrasión volteándolas con arena durante 15 minutos. Una primera serie de varillas se sumergieron durante aproximadamente 5 segundos en un baño fundido de KNO3 al 48% en moles y KCl al 52% en moles, a continuación se sometieron a tratamiento térmico a 520ºC durante 20 minutos. Una segunda serie de varillas se sumergieron durante aproximadamente 5 segundos en un baño fundido de KNO3 al 45% en moles y KCl al 55% en moles, y a continuación a un tratamiento térmico a 520ºC durante 20 minutos. Se enfriaron ambas series de varillas y las sales se eliminaron lavando con una pulverización de agua fría. Los resultados de estas dos pruebas se muestran en la Figura 22. Las varillas de control sometidas a abrasión sin tratamiento de cambio de iones eran menos fuertes que las varillas de control no sometidas a abrasión sin tratamiento de cambio de iones, como se esperaba. Sin embargo, ambas series de varillas sometidas a abrasión seguida de tratamiento de cambio de iones eran mucho más fuertes que ambas series de varillas de control.
Las botellas de vidrio salían de la máquina de conformación a una temperatura de aproximadamente 600ºC. El punto de recocido del vidrio era 550ºC y el punto de deformación 530ºC. Las botellas se recocieron y enfriaron hasta la temperatura ambiente. Las botellas se precalentaron hasta aproximadamente 665ºC, a continuación se pulverizaron con una solución acuosa al 50/50 por ciento en peso de fosfato de potasio (K3PO4). Las botellas se mantuvieron a continuación a una temperatura de 500ºC durante aproximadamente 45 minutos para la reacción de cambio de iones. A medida que las botellas salían del horno de refuerzo, se lavaban las botellas para eliminar la solución de sal con una pulverización de agua fría.
La Tabla 5, siguiente, demuestra las superiores características de resistencia de las botellas fabricadas utilizando el método descrito en este ejemplo, en comparación con las botellas de control preparadas por los métodos de la técnica anterior. La resistencia al impacto del vidrio se midió con un dispositivo de ensayo de impacto pendular AGR que utiliza el straight bar-backstop. Los ensayos se realizaron en un estilo progresivo, comenzando a un nivel de 50,8 cm/s y aumentando en incrementos de 12,7 cm/s. Se utilizó una muestra de botellas para medir la resistencia al impacto en el contacto con el hombro. Se utilizó una segunda muestra de botellas para medir la resistencia al impacto en el contacto con el talón. Para los datos del impacto en el hombro y en el talón, cada botella se impactó en 10 localizaciones separadas equidistantemente alrededor de la circunferencia en el contacto con el hombro.
TABLA 5
- Impacto en el hombro (ips)*
- Impacto en el talón (ips) Presión (MPa) Altura de caída de la botella vacía (cm) (cm/s) Altura de caída de la botella cargada (cm) (cm/s)
- Botellas de control
- 74 85 2,68 88,9 416,6 66,04 360,7
- Botellas fabricadas por el método del Ejemplo 1
- 113+ 112+ 5,03+ 149,9 543,6 96,5 434,3
*Impactos por segundo Aunque los apartados anteriores describen diversas realizaciones de ningún modo significan que limitan el alcance de la invención. Por ejemplo, aunque las reali
10 zaciones particulares fueron descritas utilizando un método de inmersión, el vidrio puede ser revestido con una solución salina caliente utilizando, por ejemplo, un método de pulverización, una deposición química de vapor o una pulverización a la llama, como se ha descrito antes. Además, aunque se describió que el revestimiento en el extremo caliente aplicado a las botellas era óxido de estaño, puede aplicarse al vidrio
15 cualquier número de revestimientos. Alternativamente, como se ha descrito antes, no es necesario aplicar ningún revestimiento al vidrio.
Adicionalmente, se describió la invención en términos de reforzar botellas de vidrio. Los métodos de la invención son igualmente aplicables para reforzar todos los tipos de artículos de vidrio. Será evidente para los expertos en la técnica que pueden
20 realizarse diversas modificaciones y variaciones los aparatos y métodos de la invención sin separarse de su alcance, definido por las reivindicaciones. También debe observarse que las definiciones reales de las expresiones “temperatura del punto de deformación” y temperatura del punto de recocido” no han de ser interpretadas literalmente como lo haría cualquier experto en la técnica puesto que la tasa de liberación
25 de tensiones dependerá del módulo de cizallamiento, y por lo tanto las definiciones son simplemente una aproximación.
Claims (16)
- REIVINDICACIONES1. Un método, que comprende las etapas de:conformar un artículo de vidrio a partir de vidrio fundido, teniendo el vidrio una temperatura del punto de recocido;sumergir el artículo de vidrio conformado en un baño de sales fundidas que comprende iones de potasio, siendo la temperatura de la superficie del artículo de vidrio al menos la temperatura del punto de recocido del vidrio durante la etapa de inmersión; ymantener el artículo de vidrio a una temperatura entre la temperatura del punto de deformación del vidrio y 150ºC por debajo del punto de deformación durante al menos cinco minutos;caracterizado porque la temperatura del baño de sales es superior a la temperatura de la superficie del artículo inmediatamente antes de la inmersión y porque el artículo de vidrio se sumerge durante 10 segundos o menos.
-
- 2.
- El método de la reivindicación 1, en el que la temperatura de la superficie del artículo de vidrio es al menos 25ºC por encima de la temperatura del punto de recocido del vidrio.
-
- 3.
- El método de la reivindicación 1 ó 2, en el que el artículo de vidrio se sumerge en el baño de sales durante 3 a 5 segundos.
-
- 4.
- El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el baño de sales comprende una combinación de al menos dos de las sales nitrato de potasio, cloruro de potasio y sulfato de potasio.
-
- 5.
- El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el baño de sales comprende una combinación de al menos dos de las sales nitrato de potasio, cloruro de potasio y sulfato de potasio, teniendo la combinación un punto de fusión de al menos 550ºC.
-
- 6.
- El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el baño de sales tiene una temperatura entre 550ºC y 750ºC.
-
- 7.
- El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el artículo de vidrio se mantiene a una temperatura entre la temperatura del punto de deformación y 130ºC por debajo de la temperatura del punto de deformación.
-
- 8.
- El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además:
después de la etapa de mantenimiento, enfriar el artículo de vidrio, eliminar la sal residual del artículo de vidrio y aplicar a la superficie del artículo de vidrio un revestimiento protector resistente al rayado. -
- 9.
- El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura del punto de deformación es aproximadamente 530ºC.
-
- 10.
- El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además:
después de la etapa de mantenimiento, aplicar a la superficie del artículo de vidrio un revestimiento protector resistente al rayado. -
- 11.
- El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de inmersión incluye la etapa de aplicar iones de potasio a la superficie del artículo de vidrio antes de que se enfríe dicho artículo por debajo del punto de recocido del vidrio después de la conformación del artículo de vidrio.
-
- 12.
- El método de la reivindicación 11, en el que el artículo de vidrio está a una temperatura de al menos 50ºC por encima del punto de recocido del vidrio durante la etapa de aplicación.
-
- 13.
- El método de la reivindicación 11, en el que la superficie del artículo de vidrio está a una temperatura de al menos 80ºC por encima del punto de recocido del vidrio durante la etapa de aplicación.
-
- 14.
- El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el artículo de vidrio se mantiene a una temperatura entre la temperatura del punto de deformación y 130ºC por debajo de la temperatura del punto de deformación.
-
- 15.
- El método de la reivindicación 1, en el que el baño de sales comprende nitrato de potasio en el intervalo de 40-60% en moles y cloruro de potasio en el intervalo de 60-40% en moles.
5 16. El método de la reivindicación 1, en el que el baño de sales comprende sulfato de potasio y cloruro de potasio. - 17. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprendeademás: 10 pulir a la llama el artículo de vidrio antes de sumergirlo en el baño de sales.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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