ES2807899T3 - Cerámicas de vidrio de cuarzo beta con una curva de transmisión controlada y un alto contenido de óxido de hierro y de óxido de estaño; artículos hechos de vidrios precursores a dichas cerámicas de vidrio - Google Patents
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Abstract
Una cerámica de vidrio del tipo de aluminosilicato de litio, que contiene una solución sólida de cuarzo β como la fase cristalina predominante y que tiene un grosor de 4 mm: una transmisión óptica integrada, Tv, en el rango visible, de 0,8 a 2 %; una transmisión óptica a 625 nm de más del 3,5 %; una transmisión óptica a 950 nm entre 40 y 70 %; y una transmisión óptica a 1600 nm entre 50 y 75 %, en donde su composición, expresada como porcentajes en peso de óxidos, comprende: SnO2 0,3 - 0,6; V2O5 0,02 - 0,15; Cr2O3 0,01 - 0,04; Fe2O3 > 0,15 - 0,32; As2O3+Sb2O3 < 0,1; y Fe2O3/(V2O5*SnO2) 5 - 15.
Description
DESCRIPCIÓN
Cerámicas de vidrio de cuarzo beta con una curva de transmisión controlada y un alto contenido de óxido de hierro y de óxido de estaño; artículos hechos de vidrios precursores a dichas cerámicas de vidrio
Campo
La descripción se refiere generalmente a cerámicas de vidrio del tipo de aluminosilicato de litio (LAS), y más particularmente a cerámicas de vidrio LAS oscurecidas que tienen una solución sólida de cuarzo p como la fase cristalina predominante. También se describen artículos formados a partir de tales cerámicas de vidrio, vidrios precursores de tales cerámicas de vidrio, y métodos para obtener tales cerámicas de vidrio y artículos.
Antecedentes de la invención
La descripción se refiere al campo de las cerámicas de vidrio de cuarzo p. Más particularmente, se refiere a cerámicas de vidrio oscurecidas clarificadas con estaño del tipo de aluminosilicato de litio, que contienen una solución sólida de cuarzo p como la fase cristalina principal, esencialmente libre de As2O3 y de Sb2O3 , artículos que comprenden dichas cerámicas de vidrio, y vidrios de aluminosilicato de litio como precursores de tales cerámicas de vidrio, así como también métodos para formar dichas cerámicas de vidrio y dichos artículos.
Con vistas a la toxicidad del As2O3 y de las regulaciones cada vez más estrictas vigentes, este compuesto de clarificación tóxico ya no se usa convenientemente. Por consideraciones medioambientales, también se desea no usar más Sb2O3 y no usar halógenos, tales como F y Br, que habrían podido reemplazar al menos parcialmente dichos agentes de clarificación As2O3 y Sb2O3.
El SnO2 se ha propuesto como un agente de clarificación de reemplazo. Se usa notablemente cuando el vidrio precursor de la cerámica de vidrio (precursores de placas de vidrio de placas de cerámica de vidrio, de hecho) se obtiene por flotación. En realidad, aplicado con vidrios que contienen As2O3 y/o Sb2O3 en su composición, tal método de flotación genera placas de vidrio con un depósito de metal en su superficie (un depósito de metal resultante de la reducción de As2O3 y/o Sb2O3 ).
El uso del SnO2 como un agente de clarificación, sin embargo, tiene dos inconvenientes principales. Es menos eficiente que el As2O3 (y, en términos absolutos, por lo tanto, debe usarse en una cantidad relativamente grande, lo que no está exento de problemas, más particularmente de desvitrificación) y, como un agente reductor más poderoso que el As2O3 y el Sb2O3, es responsable de la aparición de una coloración amarillenta indeseable durante la ceramización. Este segundo inconveniente es, por supuesto, una molestia cuando se busca obtener cerámicas de vidrio transparentes, esencialmente incoloras. Esta coloración amarillenta resulta de las interacciones Sn-Fe, Sn-Ti y Ti-Fe, es decir, a través de la transferencia de carga.
La solicitud de patente DE 102008050263 describe las cerámicas de vidrio, cuya composición se optimiza con referencia a la transmisión en el rango visible (rojo, pero también azul, verde). La composición de dichas cerámicas de vidrio contiene SnO2 como un agente de clarificación (menos del 0,3 % en los ejemplos), Fe2O3 y V2O5 como agentes colorantes "principales" con una proporción específica de Fe2O3/V2O5 así como también opcionalmente otros agentes colorantes (cromo, manganeso, cobalto, níquel, cobre, selenio, tierras raras y compuestos de molibdeno...). También se indica en este documento que la presencia de estos otros agentes colorantes es perjudicial para la transmisión óptica en el infrarrojo. Por lo tanto, en los ejemplos, no se encuentra ninguna traza de compuestos de cromo como un agente colorante adicional. También se indica en este documento que el contenido de Fe2O3 afecta negativamente la transmisión en el infrarrojo. Esto se confirma por los ejemplos ya que cuando el Fe2O3 está presente en un contenido de 0,15 % (contenido máximo ejemplificado), las características a 1600 nm se degradan y son inferiores al 50 %. Las propiedades ópticas de las composiciones descritas en este documento difieren fundamentalmente en términos de transmisión en el rango visible en comparación con la cerámica de vidrio de cuarzo p de acuerdo con la presente invención, ya que esta última no transmite luz azul.
La solicitud de patente DE 102010032112 describe cerámicas de vidrio, cuya composición se optimiza con referencia a la transmisión en el espectro azul. En los ejemplos, no se encuentra ninguna traza de compuestos de cromo como un agente colorante adicional. Las propiedades ópticas de las composiciones descritas en este documento difieren fundamentalmente en términos de transmisión en el rango visible en comparación con la cerámica de vidrio de cuarzo p de acuerdo con la presente invención, ya que esta última no transmite luz azul.
La solicitud de patente WO2011/089327 describe cerámicas de vidrio, cuya composición se optimiza con referencia a la transmisión en la longitud de onda entre 400 y 500 nm (espectro verde o azul) que debe ser de entre 0,2 y 4 %. De hecho, las cerámicas de vidrio serán parte de una unidad de visualización que contiene un dispositivo emisor de luz que tiene una transmisión de intensidad distinta de cero en dicha longitud de onda. En los ejemplos, el contenido de Cr2O3 es muy bajo y este documento describe el Cr2O3 como una impureza cuyo contenido debe mantenerse bajo para obtener las propiedades deseadas. Además, de acuerdo con este documento, el contenido de Fe2O3 debe ser como máximo de 0,1 %. Las propiedades ópticas de las composiciones descritas en este documento difieren fundamentalmente en términos
de transmisión en el rango visible en comparación con la cerámica de vidrio de cuarzo p de acuerdo con la presente invención, ya que esta última no transmite luz azul. Esta diferencia es visible en el espectro de transmisión óptica obtenido (al comparar la Figura 1 de acuerdo con la presente invención y la Figura 3 de este documento).
La solicitud de patente WO2012/156444 enseña que para obtener las mismas propiedades ópticas que las cerámicas de vidrio Kerablack® mediante el uso de SnO2 como agente de clarificación, es necesario usar un contenido de SnO2 comprendido entre 0,3 y 0,6 %, un contenido de V2O5 comprendido entre 0,025 y 0,06 %, un contenido de Cr2O3 comprendido entre 0,01 y 0,04 % y un contenido de Fe2O3 comprendido entre 0,05 y 0,15 %. En los ejemplos, el contenido de hierro es como máximo 0,1245 %. Además, este documento indica que por encima de 1500 ppm de óxido de hierro, la absorción en el infrarrojo es demasiado alta en la cerámica de vidrio pero también en el vidrio inicial, lo que hace que sea más difícil fundirlo y clarificarlo. Por lo tanto, este documento no sugiere que las propiedades ópticas deseadas puedan preservarse con un alto contenido de Fe2O3 (mayor que 0,15 % y que sube hasta 0,32 %).
En vista de lo anterior, sería ventajoso proporcionar composiciones de cerámicas de vidrio coloreadas que estén sustancialmente libres de As2O3 y Sb2O3, y que posean las propiedades ópticas deseadas, particularmente para su uso en placas de cocina.
Breve resumen
Una cerámica de vidrio del tipo de aluminosilicato de litio (LAS) contiene una solución sólida de cuarzo p como la fase cristalina predominante y, para un grosor de 4 mm, tiene una transmisión óptica integrada, Tv , en el rango visible, de 0,8 a 2 %, una transmisión óptica a 625 nm de más de 3,5 %, una transmisión óptica a 950 nm entre 40 y 70 %, y una transmisión óptica a 1600 nm entre 50 y 75 %.
La composición del LAS, expresada como porcentajes en peso de óxidos, comprende 0,3 a 0,6 % de SnO2 , 0,02 a 0,15 % de V2O5, 0,01 a 0,04 % de C 2O3, mayor que 0,15 a 0,32 % de Fe2O3 , y menos del 0,1 % de AS2O3+Sb2O3. Una relación de Fe2O3/(V2O5* SnO2 ) del óxido de hierro al producto de óxido de vanadio y óxido de estaño es de 5 a 15.
Las características y ventajas adicionales del tema de la presente descripción se expondrán en la descripción detallada que sigue, y en parte serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica a partir de esa descripción o se reconocerán al practicar el tema de la presente descripción como se describe en la presente, que incluye la descripción detallada que sigue, así como también las reivindicaciones.
Debe entenderse que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada presentan modalidades del tema de la presente descripción, y se desean para proporcionar una visión general o un marco para comprender la naturaleza y el carácter del tema de la presente descripción como se reivindica.
Descripción detallada
Las cerámicas de vidrio coloreadas con óxido de vanadio (V2O5 ) pueden tener un coeficiente de expansión térmica cercano a cero para resistir el choque térmico. Para su uso como placas de cocina, pueden poseer un conjunto específico de propiedades de transmisión óptica. En modalidades, las curvas de transmisión óptica para una placa de 4 mm de grosor de la cerámica de vidrio incluyen una transmisión óptica integrada Tv , en el rango visible (es decir, entre 380 y 780 nm) medida con el iluminante D65 con un ángulo de 2° con respecto al observador de 0,8 a 2 % (por ejemplo, 1 a 1,7 %). Si la transmisión óptica integrada es mayor que el 2 %, los elementos de calentamiento ubicados debajo de la placa no se ocultarán correctamente cuando la placa de cocina no esté en funcionamiento. Si la transmisión óptica integrada es menor que el 0,8 %, los elementos de calentamiento no serán visibles adecuadamente durante el funcionamiento, lo que puede suponer un peligro para la seguridad.
Además de la transmisión integrada, la transmisión óptica a 625 nm (T625) en modalidades es mayor que el 3,5 % (por ejemplo, mayor que 4 %). Con esto, es posible ver las visualizaciones rojas dispuestas debajo de la placa. La transmisión óptica a 950 nm (infrarrojo cercano), (T950) puede estar entre 40 y 70 % (por ejemplo, de 50 a 70 %). Una transmisión de IR cercano mayor o igual al 50 % permite usar botones de control electrónico convencionales, que emiten y reciben en estas longitudes de onda. La transmisión óptica infrarroja a 1600 nm (T1600) puede estar entre 50 y 75 %. Si la transmisión óptica infrarroja es menor que el 50 %, el rendimiento de calentamiento de las placas no es satisfactorio, y si dicha transmisión óptica infrarroja es mayor que el 75 %, el rendimiento de calentamiento puede ser excesivo y, por ejemplo, inducir un calentamiento peligroso de los materiales colocados en proximidad con la placa.
Las pruebas de medición del punto de ebullición (del agua) han demostrado que una transmisión a 1600 nm mayor o igual al 50 % es suficiente para proporcionar un tiempo de ebullición satisfactorio.
Las pruebas del punto de ebullición se llevaron a cabo al colocar la cerámica de vidrio a analizar en una placa calefactora con un diámetro de 145 mm. Se realizaron dos pruebas al calibrar la placa calefactora de modo que la temperatura máxima de la superficie de la cerámica de vidrio fuera de 560 °C o 620 °C. En cada caso, se midió el tiempo requerido para elevar la temperatura de un litro de agua de 20 a 98 °C. El agua se colocó en una olla recubierta con aluminio del mismo diámetro que la placa calefactora. Se probaron dos cerámicas de vidrio comparativas: la cerámica de vidrio Kerablack® con una
transmisión del 67,9 % a 1600 nm y una cerámica de vidrio llamada "Cerámica de vidrio T" con una transmisión del 54,9 % a 1600 nm. Los resultados de los dos materiales no son significativamente diferentes (para ser considerados significativamente diferentes, la diferencia entre los dos tiempos de ebullición debe exceder los 30 segundos).
Tabla 1. Datos del punto de ebullición para placas comparativas de cerámica de vidrio
Si bien los datos del punto de ebullición son satisfactorios, cada una de las composiciones comparativas contiene óxido de arsénico como un agente de clarificación. Durante las etapas sucesivas de formación de cerámica de vidrio de fusión y clarificación de una carga vitrificable de materias primas, conformación y cristalización (es decir, ceramización), es conveniente evitar el óxido de arsénico (y el óxido de antimonio) como agentes de clarificación.
En diversas modalidades, se describen cerámicas de vidrio que tienen propiedades de transmisión óptica comparables con las placas de cerámica de vidrio Kerablack®, pero sin la inclusión de óxido de arsénico u óxido de antimonio en la composición.
Ejemplos de composiciones de cerámica de vidrio incluyen Fe2O3 y contenido relativamente bajo de SnO2. El contenido relativamente alto de Fe2O3 permite el uso de materiales de partida que son menos puros y, por lo tanto, menos costosos, que incluyen una mayor cantidad de materiales reciclados (vidrio molido). Sin embargo, se cree que la adición de óxido de hierro tiene un impacto en las cualidades ópticas del producto obtenido, en términos de transmisión tanto en el espectro visible como en el infrarrojo.
Mientras tanto, el SnO2 es una materia prima costosa. Por lo tanto, un contenido relativamente bajo de óxido de estaño permite limitar el costo de la materia prima, así como también minimizar los efectos adversos asociados con la condensación del metal de estaño dentro del horno.
En tal contexto, se describen composiciones de cerámicas de vidrio que están libres de arsénico (y de antimonio) o que contienen solo trazas del mismo, que incluyen óxido de estaño y un alto contenido de óxido de hierro, y que tienen una curva de transmisión óptica optimizada en los rangos visible e infrarrojo. Tales cerámicas de vidrio pueden clarificarse a temperaturas de clarificación convencionales, generalmente entre 1600 y 1700 °C.
Las composiciones descritas incluyen proporciones relativamente bajas de SnO2 (que proporciona una función de agente de clarificación y una función de agente reductor, donde el agente reductor participa en la coloración final del producto), altas proporciones de Fe2O3, y uno o más de V2O5 y Cr2O3 como especies colorantes.
En modalidades, las cerámicas de vidrio descritas son cerámicas de vidrio del tipo de aluminosilicato de litio (LAS) que contienen Li2O, AhO3 y SO2 como componentes esenciales de la solución sólida de cuarzo p, donde una solución sólida de cuarzo p es la fase cristalina predominante que representa más del 80 % en peso de la fase cristalina total de la fracción cristalizada.
Las cerámicas de vidrio descritas exhiben características de transmisión óptica, para un grosor de 4 mm de: 0,8 %<Tv<2 %, por ejemplo, 1 %<Tv<1,7 %, T625>3,5 %, por ejemplo, T625>4 %, 40 %<Tg50<70 %, por ejemplo, 50 %<Tg50<70 % y 50 %<T1600<75 %.
En modalidades adicionales, la composición de las cerámicas de vidrio, expresada como porcentajes en peso de óxidos, incluye SnO2: 0,3 a 0,6 %, por ejemplo >0,3 a 0,6 %, V2O5: 0,02 a 0,15 %, por ejemplo, >0,06 a 0,15 %, Cr2O3: 0,01 a 0,04 %, Fe2O3: >0,15 a 0,32 %, As2O3+Sb2O3: <0,1 %, y una relación de Fe2O3/(V2O5*SnO2) de 5 a 15. Por el contrario, las cerámicas de vidrio Kerablack® contienen aproximadamente 700 ppm de Fe2O3.
Las cerámicas de vidrio tienen un color oscuro y son adecuadas para su uso, por ejemplo, como placas de cocina.
Las cerámicas de vidrio no contienen As2O3 ni Sb2O3 o solo contienen trazas de al menos uno de estos compuestos, el SnO2 que está presente en vez de y en lugar de estos agentes de clarificación convencionales. Si hay trazas de al menos uno de estos compuestos, esto es como un producto contaminante, lo que probablemente se deba a la presencia de materiales reciclados en la carga vitrificable de materias primas. En cualquier caso, es probable que solo estén presentes trazas de estos compuestos tóxicos: As2O3 Sb2O3 < 1000 ppm.
Las composiciones incluyen óxido de estaño. El contenido de óxido de estaño puede controlarse para lograr la clarificación deseada mientras se evita la desvitrificación o los efectos adversos en el empaque de color. Notablemente, el SnO2 es capaz de reducir el vanadio y el hierro presentes durante la ceramización. El contenido de SnO2 puede ser mayor que el 0,3 % en peso. En modalidades, el contenido de SnO2 varía de 0,3 a 0,6 % en peso, por ejemplo >0,3 a 0,5 %, 0,32 a 0,48 o aproximadamente 0,35 %, por ejemplo, 0,35 ±0,03 %. La incertidumbre medida del contenido de SnO2 es de /-50 ppm (+/- 0,005 %).
El óxido de vanadio se usa como un agente colorante. De hecho, el V2O5 en presencia del SnO2 puede oscurecer significativamente el vidrio durante su ceramización. El V2O5 es responsable de la absorción principalmente por debajo de 700 nm y es posible en su presencia retener una transmisión suficientemente alta en el infrarrojo. Puede usare una cantidad de V2O5 entre 0,02 - 0,15 % (es decir, entre 200 y 1500 ppm). En modalidades, el contenido de V2O5 está entre 0,045 y 0,15 %, tal como entre >0,06 a 0,15 %.
Es un desafío en una cerámica de vidrio que comprende tanto SnO2 como V2O5 obtener la transmisión óptica integrada deseada (Tv) y la transmisión óptica requerida a 625 nm (T625). De hecho, en la medida en que la absorción debido al vanadio es relativamente alta a esta longitud de onda (625 nm), cuando se alcanza un valor aceptable para la transmisión óptica integrada, el valor de la transmisión óptica a 625 nm puede ser demasiado bajo y viceversa.
Los solicitantes han resuelto el desafío al combinar óxido de cromo con óxido de vanadio para crear un empaque colorido (que comprende V2O5 , Cr2O3 y Fe2O3 ) capaz de proporcionar las propiedades ópticas deseadas.
El óxido de cromo (Cr2O3) puede usarse como un agente de oscurecimiento en el rango visible (400 - 600 nm) mientras mantiene una alta transmisión en las longitudes de onda entre 600 y 800 nm. La cantidad de Cr2O3 puede variar de 0,01 a 0,04 % en peso. Por ejemplo, el contenido de Cr2O3 puede variar desde >0,015 - 0,04 %, por ejemplo, >0,015 - 0,025 % o 0,016-0,025 %.
Las cerámicas de vidrio exhiben así una transmisión muy baja en el rango azul. Para un grosor de 4 mm, las cerámicas de vidrio descritas generalmente tienen una transmisión óptica a 450 nm de menos del 0,1 % (T450 < 0,1 %), y/o una transmisión óptica a 465 nm de menos de 0,1 % (T465 < 0,1 %).
El óxido de hierro promueve la absorción principalmente en el infrarrojo. Con el fin de hacer un uso eficiente de productos reciclados y materiales de partida de bajo costo, el contenido de Fe2O3 puede ser mayor que 1500 ppm, por ejemplo, al menos 1510 ppm o al menos 1600 ppm. Si el contenido de Fe2O3 excede las 3200 ppm, sin embargo, la absorción en el infrarrojo puede ser demasiado alta. Un contenido alto de Fe2O3 también puede complicar los procesos de fusión y clarificación. En las cerámicas de vidrio de ejemplo, el contenido de óxido de hierro está entre 1600 y 2500 ppm, por ejemplo, entre 1600 y 2000 ppm. Se observó sorprendentemente que podía obtenerse una transmisión a 1600 nm mayor que el 50 % con contenidos de óxido de hierro de hasta 3200 ppm. Además, el contenido de óxido de hierro en el intervalo de 1500 a 3200 ppm promueve la clarificación en combinación con una cantidad relativamente baja de óxido de estaño. La combinación de un contenido relativamente bajo de SnO2 y un alto contenido de óxido de hierro es, por lo tanto, particularmente relevante tanto para disminuir los costos como para mantener las capacidades de clarificación adecuadas. La incertidumbre medida del contenido de Fe2O3 es de /-50 ppm (+/- 0,005 %).
En el rango visible, el hierro también participa en el proceso de coloración. Su efecto dentro de las composiciones descritas puede compensarse con el del vanadio. Se observó que para un contenido de Fe2O3 entre >1500 y 3200 ppm, la transmisión en el rango visible aumentó al aumentar el contenido de hierro. Se cree que en este rango de contenido de hierro, el óxido de estaño reduce preferentemente el Fe2O3 en lugar del V2O5. Tal aligeramiento de la cerámica de vidrio puede compensarse entonces al controlar el contenido de V2O5. Además, se cree que el porcentaje de vanadio reducido es tan grande como el aumento en el contenido de SnO2. Así, en modalidades, la relación de Fe2O3/(V2O5*SnO2 ) varía de 5 a 15, por ejemplo, 6 a 13, o 7 a 12.
Además del V2O5 , el Cr2O3 y el Fe2O3, puede incluirse otro agente colorante tal como CoO, MnO2 , NiO, CeO2. Para evitar modificar significativamente la curva de transmisión óptica, tales colorantes adicionales pueden limitarse. El CoO, por ejemplo, puede estar presente en una cantidad muy pequeña en la medida en que absorba fuertemente en el infrarrojo y a 625 nm. Las cerámicas de vidrio descritas pueden incluir menos de 200 ppm, por ejemplo, menos de 100 ppm de CoO.
De acuerdo con modalidades adicionales, las cerámicas de vidrio no contienen ningún auxiliar de clarificación tal como F y Br, excepto las trazas inevitables. Esto es particularmente ventajoso considerando la toxicidad de estos componentes.
Además del SnO2 , el V2O5, el Cr2O3 y el Fe2O3 en los porcentajes en peso especificados anteriormente (con As2O3 + Sb2O3 < 1000 ppm), las composiciones de cerámica de vidrio pueden incluir:
De acuerdo con las modalidades, las cerámicas de vidrio pueden tener una composición que consiste esencialmente en al menos 98 % en peso, por ejemplo, al menos 99 % en peso, o incluso 100 % en peso de SnO2, V2O5, Cr2O3, Fe2O3, As2O3, Sb2O3, SiO2, AhO3, Li2O, MgO, ZnO, TiO2, ZrO2, BaO, SrO, CaO, Na2O, K2O, P2O5 y B2O3. Un vidrio base correspondiente puede ser menos viscoso que los vidrios competitivos, tal como los vidrios usados para formar los productos de cerámicas de vidrio Kerablack®. De hecho, las cerámicas de vidrio descritas actualmente, que pueden exhibir menos oscurecimiento durante los tratamientos térmicos posteriores a la ceramización, pueden ser alternativas adecuadas a las cerámicas de vidrio Kerablack®.
Las cerámicas de vidrio descritas pueden tener un coeficiente de expansión térmica menor que 10x10'7 K-1 en el intervalo de 25 °C a 700 °C, por ejemplo, menos de 3x10'7 K-1.
Las modalidades adicionales se refieren a artículos que comprenden las composiciones de cerámicas de vidrio descritas. Tales artículos pueden consistir esencialmente o consistir de cerámica de vidrio. Ejemplos de artículos son las placas de cocina, los utensilios de cocina o las bandejas de hornos microondas.
Aún modalidades adicionales se refieren a vidrios de aluminosilicato de litio que son precursores de las cerámicas de vidrio. Un vidrio precursor puede tener una composición igual a la composición de la cerámica de vidrio correspondiente.
También se describen métodos para formar cerámicas de vidrio y artículos que comprenden las cerámicas de vidrio. Tales métodos pueden incluir el tratamiento térmico de una carga vitrificable de materias primas bajo condiciones que garanticen sucesivamente la fusión, la clarificación y luego la ceramización.
Un método de ejemplo para formar un artículo de cerámica de vidrio comprende sucesivamente fundir una carga de materias primas vitrificables, dicha carga que contiene SnO2 como un agente de clarificación, clarificar el vidrio fundido obtenido, enfriar el vidrio fundido clarificado y conformarlo simultáneamente a la forma deseada para el artículo, y tratar térmicamente el vidrio conformado para transformar el vidrio en una cerámica de vidrio.
La Figura 1 representa el espectro de transmisión óptica de una placa de cerámica de vidrio de acuerdo con el ejemplo 2. En el gráfico, la cantidad porcentual de luz transmitida por la placa se representa en el eje y como una función de la longitud de onda, en nanómetros, del haz transmitido, dada en el eje x.
EJEMPLOS
Las materias primas se combinaron para formar lotes de 1 kg que tenían las composiciones resumidas en la Tabla 1. Las mezclas se colocaron en crisoles de platino y se fundieron a 1650 °C. Después de la fusión, los vidrios se enrollaron hasta un grosor de 5 mm y se recocieron a 650 °C durante 1 hora. Las muestras de vidrio (en forma de placas de aproximadamente 10 cm x 10 cm) se someten a un tratamiento de cristalización que comprende un calentamiento rápido a 650 °C, un calentamiento de 650 °C a 820 °C a una velocidad de calentamiento de 5 °C/min, un calentamiento de 820 °C hasta la temperatura máxima de cristalización, Tmax = 920 °C a una velocidad de calentamiento de 15 °C/min, mantener Tmax durante 8 minutos, luego enfriar a la velocidad de enfriamiento del horno.
Las propiedades ópticas de las placas de cerámica de vidrio obtenidas se miden en muestras pulidas con un grosor de 4 mm. Se usó el iluminante D65 (observador a 2°). Tv es la transmisión integrada en el rango visible, y T450, T465, T625, T950 y T1600 son las transmisiones medidas a 450, 465, 625, 950 y 1600 nm respectivamente.
En la Tabla 1b, los Ejemplos A, B, C y D son comparativos. El ejemplo A es una cerámica de vidrio Kerablack®, que contiene arsénico. El ejemplo B tiene una relación de Fe2O3/(V2O5*SnO2 ) que es demasiado baja y una transmisión visible que es demasiado baja. El ejemplo C tiene un contenido de Fe2O3 que es demasiado alto y su transmisión a 1600 nm es demasiado baja. El ejemplo D tiene una relación de Fe2O3/(V2O5*SnO2) que es demasiado alta y su transmisión visible es demasiado alta.
Tabla 1a. Ejemplos de cerámicas de vidrio
Tabla 1b. Cerámicas de vidrio comparativas
Se realizaron varias caracterizaciones adicionales en cerámicas de vidrio seleccionadas. El coeficiente de expansión térmica entre 25 °C y 700 °C (CTE25-700 °c (10-7 K-1)) y un análisis de difracción de rayos X se realizaron en el Ejemplo 2. Los datos de rayos X se usaron para calcular el porcentaje en peso de la fase de cuarzo beta y el tamaño promedio de estos cristales. El valor CTE fue 2,4x10-7K-1. La muestra incluía 95 % en peso de cuarzo beta que tiene un tamaño promedio de cristalita de 34 nm.
Como se usa en la presente descripción, las formas singulares "un", "uno/una" y "el/la" incluyen los referentes plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Así, por ejemplo, la referencia a una "materia prima vitrificable" incluye ejemplos que tienen dos o más de tales "materias primas vitrificables" a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Los intervalos pueden expresarse en la presente descripción como de "aproximadamente" un valor particular y/o hasta "aproximadamente" otro valor particular. Cuando se expresa un intervalo de este tipo, los ejemplos incluyen desde el un valor particular y/o hasta el otro valor particular. De igual manera, cuando los valores se expresan como aproximaciones, mediante el uso del antecedente "aproximadamente", se entenderá que el valor particular forma otro aspecto. Se entenderá más aún que los puntos finales de cada uno de los intervalos son significativos tanto en relación con el otro punto final, e independientemente del otro punto final.
A menos que se indique expresamente lo contrario, de ninguna manera se pretende que ningún método establecido en la presente descripción se interprete como que requiere que sus etapas se realicen en un orden específico. En consecuencia, cuando una reivindicación del método no enumera realmente un orden a seguir por sus etapas o no se indica específicamente de otra manera en las reivindicaciones o descripciones que las etapas deben limitarse a un orden específico, no se pretende de ninguna que se infiera ningún orden particular. Cualquier aspecto o característica única o múltiple enumerado en cualquier reivindicación puede combinarse o permutarse con cualquier otra característica o aspecto enumerado en cualquier otra reivindicación o reivindicaciones.
También se observa que las enumeraciones en la presente descripción se refieren a un componente que se "configura" o "adapta para" funcionar de una manera particular. A este respecto, tal componente se "configura" o "adapta para" incorporar una propiedad particular, o funcionar de una manera particular, donde tales enumeraciones son enumeraciones estructurales en oposición a las enumeraciones de uso previsto. Más específicamente, las referencias en la presente descripción a la manera en que un componente se "configura" o "adapta para" denota una condición física existente del componente y, como tal, debe tomarse como una enumeración definitiva de las características estructurales del componente.
Si bien pueden describirse diversas características, elementos o etapas de modalidades particulares mediante el uso de la frase de transición "que comprende", debe entenderse que las modalidades alternativas, que incluyen las que pueden describirse mediante el uso de las frases de transición "que consiste" o "que consiste esencialmente en", están implícitas. Así, por ejemplo, las modalidades alternativas implícitas a una cerámica de vidrio que comprende varios óxidos incluyen modalidades donde una cerámica de vidrio consiste en tales óxidos y modalidades donde una cerámica de vidrio consiste esencialmente en tales óxidos.
Claims (12)
1. Una cerámica de vidrio del tipo de aluminosilicato de litio, que contiene una solución sólida de cuarzo p como la
fase cristalina predominante y que tiene un grosor de 4 mm:
una transmisión óptica integrada, Tv, en el rango visible, de 0,8 a 2 %;
una transmisión óptica a 625 nm de más del 3,5 %;
una transmisión óptica a 950 nm entre 40 y 70 %; y
una transmisión óptica a 1600 nm entre 50 y 75 %,
en donde su composición, expresada como porcentajes en peso de óxidos, comprende:
SnO20,3 - 0,6;
V2O50,02-0,15;
C^O 30,01 -0,04;
Fe2Oa> 0,15-0,32;
As2Oa+Sb2Oa <0,1; y
Fe2O3/(V2O5*SnO2)5-15.
2. La cerámica de vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende
SnO20,32-0,48.
3. La cerámica de vidrio de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende
Fe2O30,16-0,25.
4. La cerámica de vidrio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, que comprende menos de 200
ppm de CoO.
5. La cerámica de vidrio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4, cuya composición está libre de F
y de Br, excepto por las trazas inevitables.
6. La cerámica de vidrio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 5, que comprende además:
7. La cerámica de vidrio de acuerdo con la reivindicación 6, cuya composición comprende al menos el 98 % en peso
de SnO2 , V2O5, Cr2O3, Fe2O3 , SO 2 , Al2O3, Li2O, MgO, ZnO, TO 2 , ZrO2 , BaO, SrO, CaO, Na2O, K2O, P
8. La cerámica de vidrio de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cantidad de Cr2O3 es desde >0,015 - 0,04 %
en peso
9. Un artículo que comprende la cerámica de vidrio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 8.
10. El artículo de acuerdo con la reivindicación 9, seleccionado del grupo que consiste en una placa de cocina, un utensilio de cocina y una bandeja de horno microondas.
11. Un vidrio de aluminosilicato de litio, que tiene una composición expresada como porcentajes en peso de óxidos, que comprende:
SnO20,3 - 0,6;
V2O50,02-0,15;
C ^ 0 , 01 -0,04;
Fe2Oa >0,15-0,32;
As2Oa+Sb2Oa <0,1; y
Fe2O3/(V2O5*SnO2)5-15.
12. Un método para formar un artículo de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende sucesivamente:
fundir una carga de materias primas vitrificables, dicha carga que contiene SnO2 como un agente de clarificación; clarificar el vidrio fundido obtenido;
enfriar el vidrio fundido clarificado y conformarlo simultáneamente a la forma deseada para el artículo; y tratar térmicamente el vidrio conformado para transformar el vidrio en una cerámica de vidrio.
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