ES2934866T3 - Método para la fabricación de artículos de losa a partir de una mezcla de base, frita de vidrio para fabricar la mezcla de base y artículo de losa obtenido de este modo - Google Patents

Método para la fabricación de artículos de losa a partir de una mezcla de base, frita de vidrio para fabricar la mezcla de base y artículo de losa obtenido de este modo Download PDF

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Abstract

Método para fabricar artículos en losa a partir de una mezcla, que comprende las etapas de a) preparar una mezcla que comprende una cantidad preponderante de una frita de vidrio y un aglutinante, b) distribuir la mezcla en un soporte, c) compactar la mezcla, d) secar la mezcla , e) sinterizar la mezcla yf) enfriar el artículo. La frita de vidrio comprende una cantidad en peso de sílice (SiO2) comprendida entre 62% y 68%, una cantidad en peso de alúmina (Al2O3) comprendida entre 3% y 5%, una cantidad en peso de óxido de potasio (K2O) comprendida entre 3% y 5%, una cantidad ponderal de óxido de calcio (CaO) comprendida entre el 18% y el 26% y una cantidad ponderal de óxido de magnesio (MgO) comprendida entre el 1% y el 4% La etapa de enfriamiento se realiza de forma controlada modulando la velocidad de enfriamiento en un rango de temperatura no mayor a 1.160°C y no menor a 1. 000°C para realizar la desvitrificación y cristalización al menos parcial de la frita de vidrio. La invención también se refiere a una frita de vidrio ya un artículo en forma de placa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para la fabricación de artículos de losa a partir de una mezcla de base, frita de vidrio para fabricar la mezcla de base y artículo de losa obtenido de este modo
La presente invención se refiere a la fabricación de unos artículos, preferentemente en forma de una losa y de color blanco, a partir de una mezcla de base. Convenientemente, la mezcla contiene un material vítreo, preferentemente una frita de vidrio, y el material resultante de los artículos de losa acabados es un material vitrocerámico.
En adelante, el término "vitrocerámica" indicará materiales que presentan algunas de las propiedades tanto del vidrio como de la cerámica. En particular, las vitrocerámicas presentan una fase amorfa que es típica del vidrio y una o más fases cristalinas, que son típicas del material cerámico y se producen mediante la denominada "cristalización controlada", diferente de la cristalización espontánea que normalmente es indeseable durante la fabricación de vidrio.
La presente invención se refiere, en primer lugar, a un método para la fabricación de artículos de losa, que son preferentemente de color blanco, a partir de una mezcla de base que contiene un material vítreo.
La invención también se refiere a una frita de vidrio para producir la mezcla de base y un artículo de losa, que es preferentemente de color blanco, obtenido a partir de la mezcla de base por medio del método de fabricación mencionado anteriormente.
La tecnología para la fabricación de los artículos de losa conglomerados de material cerámico es conocida desde hace mucho tiempo; una tecnología particular bien conocida se denomina tecnología Lapitec®.
El método para formar estas losas implica la utilización de materiales granulados, en particular un material cerámico y polvos minerales cerámicos, en particular feldespatos, arcillas y caolines.
En particular, los artículos de losa se obtienen a partir de una mezcla que consiste en un producto granulado, preferentemente en forma de arena, obtenido a partir de la granulación o molienda de materiales cerámicos, y una fase aglutinante que consiste en polvos cerámicos que se mezclan con un aglutinante inorgánico a base de agua. El método de fabricación implica una etapa inicial de distribución de la mezcla en un soporte de formación, una etapa de compactación de la mezcla, una etapa de secado de la mezcla y una etapa de cocción de la mezcla. Para una descripción completa y exhaustiva de un método para fabricar estos artículos cerámicos y los detalles correspondientes se puede hacer referencia, por ejemplo, a la patente italiana IT1293176 y la patente europea EP378275. Los documentos WO2008/117193 y WO2018/189663 también describen un método para la fabricación de losas de material cerámico.
Este tipo de artículo es apto para ser utilizado para el revestimiento de paredes y suelos en edificios civiles e industriales, tanto en el interior como el exterior, así como para la fabricación de artículos como encimeras, en particular de unidades de cocina.
A pesar del hecho de que estos productos y el método para fabricarlos están bien establecidos en el mercado, sin embargo, presentan algunas limitaciones y sigue habiendo varios problemas no resueltos y ciertos objetivos que lograr.
Un primer problema consiste en el hecho de que, con los métodos de fabricación descritos anteriormente, es posible obtener solamente una gama limitada de efectos estéticos sobre las superficies visibles de los artículos de losa.
En particular, con estos métodos no es posible obtener losas con un efecto estético profundo y traslúcido en las superficies visibles externas. En particular, tampoco es posible obtener losas con un color blanco puro comparable al de determinadas calidades de mármol blanco.
Otro problema es que la coloración de los artículos obtenidos por medio del método tiene una intensidad y profundidad limitadas.
Con el fin de superar por lo menos parcialmente estos inconvenientes, se han desarrollado métodos de fabricación similares a los descritos anteriormente que implican la utilización de productos granulados vítreos, preferentemente vidriados.
En particular, la patente italiana N° 1342613 aborda el problema técnico de transferir las propiedades y las características de los vidriados a la masa del artículo fabricado.
El método según la patente mencionada anteriormente implica, para la fabricación de estos artículos, esencialmente las mismas etapas de compactación, que en este caso es vibrocompactación al vacío, secado y cocción como se ha descrito anteriormente.
En la presente forma de realización, la mezcla de base contiene un material vítreo, en particular un vidriado molido y un polvo de vidriado ventilado.
Además, antes de las etapas de secado y cocción, se aplica una capa de material refractario no adhesivo entre el soporte y la mezcla. Después de la cocción, la capa de material refractario permanece incorporada en la superficie externa del artículo manufacturado.
La etapa de cocción se realiza a una temperatura de entre 900 °C y 1000 °C, preferentemente a 960 °C, para hacer que la mezcla se funda. Además, una vez que se logra la fusión con una pérdida consecuente de consistencia, la cocción se realiza soportando la losa secada por medio de un panel de material refractario que mantiene su consistencia y planeidad durante el ciclo de calor.
El principal inconveniente de esta solución radica en el hecho de que el artículo que se obtiene consiste prácticamente en una losa de vidrio coloreado, con una dureza limitada, igual a aproximadamente 3-4 Mohs, y que no es muy resistente a las rascaduras rayado y al desgaste, y presenta una resistencia limitada al ataque alcalino.
La presente invención implica en su lugar la utilización en la mezcla, en una cantidad preponderante, de una frita de vidrio particular, denominada "dura", de alto punto de fusión apta para la fabricación de losas vitrocerámicas.
Como es sabido, las fritas de vidrio finamente molido se utilizan ampliamente para el esmaltado/decoración superficial de losas cerámicas utilizadas para el revestimiento de suelos y/o paredes, y tienen tanto una función estética, ya que producen una capa superficial con una apariencia de alta calidad, como una función estructural, ya que hacen que la superficie de la losa sea impermeable a los líquidos y gases, y también resistente a las rascaduras y la abrasión.
En la presente invención, la mezcla compactada en forma de losa y compuesta principal y sustancialmente de una frita de vidrio, en una cantidad en peso superior al 70%, con la composición indicada en la tabla que figura más adelante, se sinteriza en primer lugar por medio de cocción a alta temperatura, en particular de entre 1150 °C y 1.220 °C y preferentemente, cercana a 1180 °C.
A continuación, la mezcla se enfría, asegurando al mismo tiempo que el enfriamiento se ralentiza de modo que permanece a una temperatura no superior a 1160 °C y no inferior a 1000 °C durante un período predeterminado igual a por lo menos un minuto.
La losa que se obtiene, a pesar de la ausencia de pigmentos blancos en la mezcla, adopta una dureza superior o igual a 5 Mohs y un color blanco o translúcido; una ligera variación en la composición de la frita con respecto a la indicada da como resultado en su lugar a un color blanquecino, lechoso.
De estos dos colores, es preferible el color blanco translúcido, para lo cual la composición de la frita debe permanecer dentro de los intervalos de temperatura indicados más adelante.
Este efecto se debe al hecho de que la composición particular de la frita, junto con el enfriamiento controlado mencionado anteriormente, da como resultado su desvitrificación parcial o total, de modo que la frita adopta una estructura cristalina.
La frita de vidrio utilizada en la mezcla es una frita de vidrio de alto punto de fusión denominada "dura" y es particularmente apta para la fabricación de losas vitrocerámicas.
El producto resultante puede definirse como un material vitrocerámico según la definición que figura más arriba ya que, por un lado, presenta las características físicas y mecánicas de un producto cerámico y, por otro lado, mantiene algunas de las características del vidrio.
Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención se distingue y caracteriza por dos aspectos, es decir, la composición y el método.
Con respecto a la composición de la frita de vidrio, es el del tipo que se muestra a continuación (los pesos porcentuales se indican con respecto al peso total de la frita de vidrio):
Figure imgf000003_0001
Figure imgf000004_0001
En lo que respecta a la composición, el bajo contenido de alúmina, AI2O3, que está presente en una cantidad no superior al 5% en peso con respecto al peso de la frita, parece adoptar una importancia particular.
Asimismo, se señala que las cantidades en peso de los demás elementos deben mantenerse dentro de los intervalos de peso mostrados supra en la tabla.
De una manera conocida per se, la composición de la frita de vidrio también puede comprender trazas de impurezas u otros elementos diferentes de los mostrados y añadidos por separado, como elementos impurificadores para proporcionar características particulares. Sin embargo, el contenido de impurezas o elementos adicionales es insignificante en comparación con el de los elementos indicados anteriormente en la tabla.
Las impurezas basadas en óxido de hierro pueden afectar a la coloración del artículo de losa acabado y, por lo tanto, su contenido debe mantenerse preferentemente lo más pequeño posible.
Ventajosamente, la frita de vidrio utilizada para producir la mezcla de base se utiliza en una granulometría continua que varía entre unas pocas micras y un par de milímetros. Convenientemente, la mezcla puede contener una cantidad de aproximadamente el 5-15% en peso de minerales de feldespato y/o de arcilla, en particular caolín, y/o materiales similares, siempre que sean blancos, con el fin de lograr las características típicas de los materiales vitrocerámicos.
También se pueden añadir pigmentos coloreados a la mezcla, con el fin de obtener ciertos efectos cromáticos, aunque es preferible el color blanco obtenido por medio del método descrito a continuación.
A su vez, la característica distintiva en términos de método de la presente invención parece ser la de la etapa de desvitrificación y cristalización por lo menos parcial realizada por medio de por lo menos una etapa de enfriamiento controlado del artículo de losa no procesado, después de calentar a una temperatura de cocción igual a aproximadamente 1.200 °C y preferentemente cercana a 1180 °C.
El enfriamiento controlado consiste en modular la velocidad de enfriamiento una vez que la losa ya se ha enfriado a 1160 °C dentro de un intervalo de temperatura predefinido no superior a 1160 °C y no inferior a 1000 °C durante un periodo predefinido de por lo menos un minuto.
Por lo tanto, la etapa de enfriamiento se controla dentro de un intervalo de temperatura comprendido entre 1160 °C y 1000 °C durante un periodo predefinido.
El intervalo de temperatura predefinido puede estar comprendido entre 1100 °C y 1000 °C; según otra forma de realización, el intervalo de temperatura predefinido está comprendido entre 1150 °C y 1050 °C. Sin embargo, la desvitrificación y cristalización también pueden llevarse a cabo en mínima medida también durante el calentamiento.
Además, el proceso de desvitrificación y cristalización de frita de vidrio da como resultado una dureza final del artículo de losa superior o igual a 5 Mohs.
De una manera conocida per se, el método comprende:
a) una etapa de preparación de la mezcla, que comprende una cantidad preponderante, superior al 70% en peso, de una frita de vidrio, que presenta la composición indicada anteriormente, y por lo menos un aglutinante, y
b) una etapa de distribución de la mezcla en un molde o soporte de formación.
Como se ha mencionado, en este contexto la expresión "cantidad preponderante" indica una cantidad de frita de vidrio superior al 70% con respecto al peso total de la mezcla.
Convenientemente, como se ha mencionado más arriba, la mezcla puede contener una cantidad de aproximadamente el 5-15% en peso de minerales feldespato y/o de arcilla, en particular caolín y/o materiales similares, siempre que sean blancos.
Ventajosamente, el aglutinante que forma la mezcla puede ser un aglutinante orgánico y/o un aglutinante inorgánico.
Preferentemente, el aglutinante inorgánico es una dispersión acuosa de sílice coloidal (también conocida como "siNcasol"), mientras que el aglutinante orgánico se selecciona de entre el grupo que comprende alcohol polivinílico, celulosa hidrosoluble o un polisacárido.
Además, la distribución de la mezcla se realiza por medio de máquinas conocidas en el sector, que comprenden, por ejemplo, una tolva y una correa extractora.
Opcionalmente, después de la deposición de la mezcla en el soporte, se puede incrustar una malla de material metálico o cerámico en la mezcla con el fin de reforzar la estructura final del artículo.
El método de fabricación de artículos de losa comprende también una etapa c) para compactar, preferentemente por medio de vibrocompresión al vacío, la mezcla contenida en el soporte o en el molde; una etapa d) de secado de la mezcla compactada; una etapa e) de sinterización de la mezcla por medio de cocción para obtener el artículo de losa; y una etapa f) de enfriamiento controlado del artículo resultante.
La etapa de cocción e) se puede realizar en un horno de rodillos a una temperatura de aproximadamente 1.200 °C, preferentemente a una temperatura cercana a 1180 °C.
La etapa de vibrocompresión al vacío se puede realizar por medio de una prensa de pistón para aplicar de una manera simultánea una presión mecánica y un movimiento vibratorio con una frecuencia predefinida y durante un tiempo predeterminado.
La etapa de secado se realiza con el fin de eliminar el agua de la mezcla y también puede ayudar a activar el aglutinante.
Ventajosamente, antes de la etapa de cocción, se puede prever una etapa de depósito y secado de una capa de material refractario (conocido como "deslizamiento") en la superficie inferior de la losa secada, a fin de prevenir la adhesión de la losa a los rodillos del horno.
Durante la etapa de sinterización, el artículo secado se cuece a una temperatura cercana a 1.200 °C, preferentemente entre 1150 °C y 1.200 °C, en particular entre 1170 °C y 1190 °C. La temperatura de cocción durante la etapa de sinterización es preferentemente cercana a 1180 °C.
Finalmente, la etapa de enfriamiento controlado implica la transferencia de la losa al final de la etapa de cocción a una zona donde hay una temperatura controlada y decreciente en la dirección de suministro de la losa.
Esta etapa, como ya se ha indicado anteriormente, es crucial para fabricar el artículo de losa según la presente invención porque es la etapa que provoca la desvitrificación y cristalización por lo menos parcial de la frita de vidrio.
En particular, la etapa de enfriamiento f) debe llevarse a cabo de una manera controlada mediante la modulación de la velocidad de enfriamiento dentro del intervalo de temperatura predefinido comprendido entre 1160 °C y 1000 °C.
De esta manera se asegura que el artículo de losa permanezca dentro del intervalo de temperatura comprendido entre 1160 °C y 1000 °C durante un periodo de por lo menos un minuto.
Mediante la utilización de una frita de vidrio que tiene la composición indicada anteriormente, se ha constatado que, como resultado de la etapa de enfriamiento controlado, el artículo de losa vitrocerámica resultante adopta un color blanco profundo y translúcido en todo el grosor de dicha losa, de modo que se puede realizar cualquier operación de mecanizado para la posible conversión de la losa en artículos específicos.
Además, de una manera similar a la descrita para la etapa de enfriamiento, la etapa de cocción también se puede realizar modulando selectivamente la velocidad de calentamiento en uno de los intervalos de temperatura indicados anteriormente con el fin de realizar la desvitrificación y cristalización por lo menos parcial de la frita de vidrio.
En particular, la desvitrificación y cristalización por lo menos parcial de la frita de vidrio se puede realizar en el intervalo de temperatura comprendido entre 1050 °C y 1150 °C indicado anteriormente.
Ventajosamente, el intervalo de temperatura durante las etapas de cocción y enfriamiento es atravesado durante un periodo de entre aproximadamente 5 y 8 minutos y un período de entre aproximadamente 2 y 4 minutos, respectivamente.
Por lo tanto, la mezcla compactada y secada está diseñada para permanecer dentro de uno de los intervalos de temperatura indicados anteriormente con el fin de realizar la desvitrificación y cristalización de la frita de vidrio durante un período total, entre la cocción y el enfriamiento, cercano a por lo menos 10 minutos.
A partir de la descripción anterior, ahora es evidente cómo con el método de producción y la frita de vidrio utilizada para producir la mezcla destinada a la producción de artículos de losa es posible obtener una coloración particular del artículo.
De hecho, debido a la cantidad predefinida de alúmina y al proceso de desvitrificación/cristalización por lo menos parcial es posible obtener un color blanco del artículo acabado, a menos que se añada un pigmento más a la mezcla.
Además, las cantidades en peso de los demás elementos que forman la frita de vidrio también deben calibrarse sobre la base de la cantidad en peso de la alúmina.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Método para la fabricación de artículos de losa a partir de una mezcla de base, que comprende las etapas siguientes:
a) preparar una mezcla que comprende una cantidad preponderante, superior al 70% en peso, de una frita de vidrio y por lo menos un aglutinante;
b) distribuir la mezcla en un soporte o en un molde de formación;
c) compactar la mezcla contenida en el soporte o en el molde de formación de losas;
d) secar la mezcla compactada;
e) sinterizar la mezcla compactada y secada mediante cocción y obtener el artículo de losa;
f) enfriar de una manera controlada el artículo de losa;
caracterizado por que la frita de vidrio comprende:
- una cantidad en peso de sílice (SO2) comprendida entre el 62% y el 68% con respecto al peso total de la frita;
- una cantidad en peso de alúmina (AhOa) comprendida entre el 3% y el 5% con respecto al peso total de la frita;
- una cantidad en peso de óxido de potasio (K2O) comprendida entre el 3% y el 5% con respecto al peso total de la frita;
- una cantidad en peso de óxido de calcio (CaO) comprendida entre el 18% y el 26% con respecto al peso total de la frita;
- una cantidad en peso de óxido de magnesio (MgO) comprendida entre el 1% y el 4% con respecto al peso total de la frita.
en el que la etapa de enfriamiento se realiza de manera controlada mediante la modulación de la velocidad de enfriamiento dentro de un intervalo de temperatura predefinido no superior a 1160 °C y no inferior a 1000 °C con el fin de realizar la desvitrificación y cristalización por lo menos parcial de la frita de vidrio.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho intervalo de temperatura está comprendido entre 1100 °C y 1000 °C.
3. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho intervalo de temperatura está comprendido preferentemente entre 1150 °C y 1050 °C.
4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, además de dicha etapa de enfriamiento, dicha etapa de cocción también se realiza de una manera controlada mediante la modulación de la velocidad de calentamiento dentro de dicho intervalo de temperatura con el fin de realizar la desvitrificación y cristalización por lo menos parcial de la frita de vidrio.
5. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que la compactación de la mezcla se realiza por medio de vibrocompresión al vacío.
6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el intervalo de temperatura predefinido durante la etapa de enfriamiento para la desvitrificación y cristalización de la frita de vidrio es atravesado en un periodo de por lo menos un minuto.
7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichos intervalos de temperatura predefinidos durante las etapas de cocción y enfriamiento son atravesados en un periodo de entre aproximadamente 5 y 8 minutos y un periodo de entre aproximadamente 2 y 4 minutos, respectivamente.
8. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que al final del proceso el artículo de losa tiene un color blanco.
9. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada por que dicho aglutinante es un aglutinante inorgánico y/o un aglutinante orgánico.
10. Método según la reivindicación 9, caracterizado por que dicho aglutinante inorgánico es una dispersión acuosa de sílice coloidal.
11. Método según la reivindicación 9, caracterizado por que dicho aglutinante orgánico se selecciona de entre el grupo que comprende alcohol polivinílico, celulosa hidrosoluble y un polisacárido.
12. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que el artículo de losa tiene una dureza superior o igual a 5 Mohs.
13. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de sinterización se realiza en un horno a una temperatura próxima a 1200 °C y preferentemente cercana a 1180 °C.
14. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que la mezcla, además de la frita de vidrio, comprende una cantidad de aproximadamente del 5 al 15% en peso de minerales de feldespato y/o de arcilla, en particular caolín y/o materiales similares.
15. Frita de vidrio para la fabricación de una mezcla de base para la fabricación de artículos de losa, caracterizada por que comprende:
- una cantidad en peso de sílice (SO2) comprendida entre el 62% y el 68% con respecto al peso total de la frita;
- una cantidad en peso de alúmina (AhOa) comprendida entre el 3% y el 5% con respecto al peso total de la frita;
- una cantidad en peso de óxido de potasio (K2O) comprendida entre el 3% y el 5% con respecto al peso total de la frita;
- una cantidad en peso de óxido de calcio (CaO) comprendida entre el 18% y el 26% con respecto al peso total de la frita;
- una cantidad en peso de óxido de magnesio (MgO) comprendida entre el 1% y el 4% con respecto al peso total de la frita.
16. Frita de vidrio según la reivindicación 15, caracterizada porque la frita de vidrio está diseñada para someterse a un proceso de desvitrificación y cristalización por lo menos parcial por medio de una etapa de enfriamiento controlado y la modulación de la velocidad de enfriamiento a intervalos predefinidos.
17. Artículo de losa obtenido mediante un método de fabricación según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 14 y mediante la utilización de una mezcla que contiene una frita de vidrio según por lo menos una de las reivindicaciones 15 o 16.
18. Artículo según la reivindicación 17, caracterizado por que tiene un color blanco.
ES19836830T 2018-12-21 2019-12-18 Método para la fabricación de artículos de losa a partir de una mezcla de base, frita de vidrio para fabricar la mezcla de base y artículo de losa obtenido de este modo Active ES2934866T3 (es)

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