ES2629328T3 - Materiales vitrocerámicos de beta-espodumena y proceso para la fabricación de los mismos - Google Patents

Abstract

Un material vitrocerámico que tiene una solución sólida de ß-espodumena como fase cristalina predominante, un CTE de 25 a 700 °C de 10-30x10-7/°C, ventajosamente 10-25x10-7/°C, más ventajosamente 10-20x10-7/°C, y una composición, en peso de la composición total, que comprende el 55-68 % de SiO2; 18-24 % de Al2O3; 3,3-4,1 % de Li2O; 1,5-4,0 % de ZnO; 1,5-5,0 % de MgO; 2-5 % de TiO2; 0-2 % de ZrO2; 0-5 % de B2O3; 0-8 % de P2O5; 0-2 % de Na2O, 0-2 % de K2O; esencialmente libre de As2O3 y Sb2O3, y que comprende el 0,3-1,2 % de SnO2, ventajosamente el 0,3-0,8 %, y el 0-1 % de CuO2 como agente clarificante, donde: el total de B2O3 y P2O5 es al menos el 1,5 % en peso, el total de MgO y ZnO es al menos el 3,5 % en peso, el total de Na2O y K2O es menos del 3,0 % en peso, el total de P2O5, B2O3, Na2O y K2O es menos del 11 % en peso, la relación en peso de la suma total de Na2O+K2O respecto a la suma total de **Fórmula**es de menos de 0,5; ventajosamente el total de P2O5, B2O3, Na2O y K2O es menos del 9 % en peso y el total de Na2O y K2O es menos del 2 % en peso; y más ventajosamente, el total de P2O5, B2O3, Na2O y K2O es menos del 7 % en peso y el total de Na2O y K2O es menos del 1 % en peso.

Description

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de vidrio y otros artículos de vidrio, tales como platos de vidrio y similares, se conformen hasta dar artículos vitrocerámicos que tengan una solución sólida de β-espodumena como fase cristalina predominante. Tal como se describe anteriormente, la composición de vidrio y el historial térmico durante el proceso de ceramizado determinan las fases cristalinas finales, su ensamblaje y tamaños de cristalito en el producto final. En general, los artículos de

5 vidrio se calientan primero hasta un intervalo de temperatura de nucleación Tn donde comienzan a formarse núcleos de cristal. Posteriormente, se calientan a una temperatura de ceramizado Tc máxima incluso más alta para obtener la cristalización de β-espodumena. A menudo se desea mantener los artículos a Tc durante un período de tiempo de manera que la cristalización alcance un grado deseado. Con el fin de obtener los artículos vitrocerámicos de la presente invención, la temperatura de nucleación Tn está entre 600-850 °C y la temperatura de ceramizado Tc máxima está entre 900

1.050 °C. Después del ceramizado, los artículos se dejan salir del horno de ceramizado y se enfrían a temperatura ambiente. Un experto en la materia puede ajustar la Tn, Tc y el perfil temporal de temperatura del ciclo de ceramizado para adaptar las diferentes composiciones de vidrio dentro del intervalo descrito anteriormente. El artículo vitrocerámico de la presente invención puede presentar ventajosamente un aspecto blanco o de color opaco

15 o translúcido. Se desea que el artículo vitrocerámico tenga un valor de claridad más alto del 89 % en el sistema colorimétrico CIELAB. En determinadas realizaciones, se prefiere un color blanco esencialmente opaco, que tiene valores colorimétricos, a* y b*, en el sistema de CIELAB entre -1,5 a 1.5.

Se ha descubierto que una gran ventaja del proceso de la presente invención es que la etapa (vi) puede completarse en menos de 1 hora para obtener el grado deseado de cristalización. En determinadas realizaciones, la etapa (vi) puede completarse en menos de 30 minutos. En otras realizaciones determinadas, la etapa (vi) puede completarse en menos de 20 minutos tal como aproximadamente 15 minutos. Por lo general, el total de la duración de las etapas (iv), (v) y (vi) pueden controlarse para que sean más cortas de 2 horas, en determinadas realizaciones más cortas de aproximadamente 90 minutos, en determinadas realizaciones más cortas de aproximadamente 60 minutos. Por lo

25 tanto, el artículo vitrocerámico de la presente invención puede producirse a una temperatura relativamente baja y durante un período de tiempo relativamente más corto, conduciendo a una salida de alto volumen, y una economía mejorada.

El artículo vitrocerámico de la presente invención puede procesarse adicionalmente antes de su uso previsto final. Tal posprocesamiento incluye, pero sin limitación, el recubrimiento superficial o decoración con esmaltes.

Por ejemplo, el material vitrocerámico puede emplearse como placa de cocción, encimera y materiales de construcción, donde se solicitan sus propiedades. Para resumir adicionalmente, la presente invención tiene las siguientes ventajas:

35 La misma calidad de clarificación de vidrio (burbujas) obtenible mediante la clarificación de As23, puede obtenerse de manera sorprendente mediante la clarificación de SnO2. Se cree que el SnO2 en la cantidad usada en el proceso de fundición de vidrio y en el material de vidrio y vitrocerámico no es tóxico para las personas y para el medio ambiente.

El color blanco atractivo de la vitrocerámica de β-espodumena puede obtenerse mediante clarificación de As2O3 y clarificación de SnO2. Se sabe generalmente que el SnO es un agente reductor poderoso y puede generar coloraciones en los vidrios, lo cual no se hizo en la presente invención. Además, el uso de SnO2 en lugar de As2O3 tiende a mejorar la blancura. El color blanco puede mejorarse adicionalmente mediante la adición de CeO2 al vidrio. El producto permite un nivel de claridad más alto del 89 % en el sistema colorimétrico CIELAB.

45 El vidrio para la vitrocerámica de la presente invención presenta una viscosidad de 300 poises a una temperatura más baja de 1.600 °C que produce una vitrocerámica con baja expansión térmica después del ceramizado. En consecuencia, puede fundirse por debajo de 1.600 °C. Esta viscosidad reducida puede obtenerse con un uso limitado de fundentes adicionales, tales como Na2O, K2O o CaO, porque la adición de estos fundentes podría causar el aumento de la expansión térmica después del ceramizado.

Una velocidad de ceramizado alta para un volumen de producción alto: los diferentes procesos de ceramizado mencionados en la técnica anterior usan una temperatura de cristalización alta (más alta de 1.050 °C) y/o varias horas para el tratamiento de cristalización. Estas dos condiciones aumentan el coste del producto y/o limitan la

55 productividad del proceso de fabricación. En la presente invención, el ciclo de ceramizado total del material que se desarrolla, puede reducirse hasta menos de 90 minutos en total (incluyendo la duración de la etapa nucleante, la duración de calentamiento desde la etapa nucleante hasta la etapa de ceramizado y la duración de la etapa de ceramizado) con una temperatura de cristalización de por debajo de aproximadamente 1.050 °C.

En la presente invención puede obtenerse una viscosidad en el líquido más alta de 2.000 poises. Esto facilita el conformado del vidrio precursor del artículo vitrocerámico de la presente invención. En determinadas realizaciones, la composición no comprende ZrO2 con el fin de facilitar la fundición del vidrio.

Los siguientes ejemplos no limitantes ilustran adicionalmente la presente invención. Sin embargo, debe entenderse

65 que son para fines ilustrativos solo. Por lo tanto, la presente invención, tal como se reivindica, no se interpretará que está limitada a estos ejemplos.

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Claims (1)

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