ES2956017A1 - Material ceramico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatacion termica - Google Patents
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Abstract
Material cerámico para ser utilizado como materia prima principal (del 65% al 85%) en composiciones de gres porcelánico para fabricar láminas de gran formato (mayor de 1,4 m) y para ser también utilizada como materia prima principal en la fabricación de un esmalte (del 85% al 95%) que le proporcionará a la lámina de gran formato una superficie impermeable, protectora y decorativa. La frita proporcionara al conjunto (soporte con esmalte) un coeficiente de dilatación térmica (en adelante CDT) muy bajo. Además, la composición resultante es procesable en un horno cerámico industrial convencional, por lo que aspectos como la viscosidad en fundido o la adherencia a los rodillos se ha tenido en cuenta en el desarrollo. Al tener un CDT muy bajo, el material cerámico esmaltado puede ser empleado como sustituto del material vitro-cerámico utilizado en la fabricación de las placas de inducción. Este material cerámico esmaltado permite ser coloreado (tanto el soporte como el esmalte) y decorado (el esmalte), añadiendo así una característica nueva a la placa de inducción tradicional.
Description
DESCRIPCIÓN
Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente memoria descriptiva se refiere a una invención relativa al desarrollo de un material cerámico en el sistema SÍO
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para ser utilizado como materia prima principal (del 65% al 85%) en composiciones de gres porcelánico para fabricar láminas de gran formato (mayor de 1,4 m) y para ser también utilizada como materia prima principal en la fabricación de un esmalte (del 85% al 95%) que le proporcionará a la lámina de gran formato una superficie impermeable, protectora y decorativa. La frita proporcionara al conjunto (soporte con esmalte) un coeficiente de dilatación térmica (en adelante CDT) muy bajo. Además, la composición resultante es procesable en un horno cerámico industrial convencional, por lo que aspectos como la viscosidad en fundido o la adherencia a los rodillos se ha tenido en cuenta en el desarrollo. Al tener un CDT muy bajo, el material cerámico esmaltado puede ser empleado como sustituto del material vitro-cerámico utilizado en la fabricación de las placas de inducción. Este material cerámico esmaltado permite ser coloreado (tanto el soporte como el esmalte) y decorado (el esmalte), añadiendo así una característica nueva a la placa de inducción tradicional. El material cerámico esmaltado que se propugna también puede ser utilizado para la fabricación de tablas de gran formato y como encimera de cocina. En este caso, si se instala un generador de inducción debajo de la misma, permite la posibilidad de cocinar directamente sobre la zona donde se ha instalado el generador, creando así una superficie única, sin necesidad de recortar el material para insertar una placa de cocción o inducción.
CAMPO DE LA INVENCION
Esta invención tiene su aplicación en la industria de fabricación de materiales cerámicos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En el campo del tratamiento de materiales cerámicos ya existen composiciones de material cerámico que presenta un bajo coeficiente de dilatación térmica (CDT) pero están compuestas generalmente de al menos una frita en un porcentaje en peso comprendido entre 10% y 50%, donde la materia prima inorgánica comprende inosilicatos en un porcentaje en peso entre 50% y 90%. También existen composiciones cerámicas para su aplicación sobre superficies metálicas, o que se componen de láminas habitualmente de material composite termo endurecible, y que pueden contener medios de calentamiento por inducción o eléctricos.
Los materiales cerámicos, en general, presentan serios inconvenientes frente al choque térmico, es decir, pueden presentar roturas frente a cambios drásticos de temperatura. El presente material cerámico cuya invención se propugna, al tener un coeficiente de dilatación muy bajo, no presenta este problema.
Los materiales cerámicos de bajo coeficiente de dilatación existentes requieren tratamientos térmicos con temperaturas entre 1180°C y 1700°C con una duración entre 1 y 40 horas.
Por otro lado, los materiales cerámicos con elevado contenido en fritas para disminuir su coeficiente de dilatación, suelen presentar por su parte elevados valores de piroplasticidad (deformación a elevada temperatura) y por tanto son difícilmente procesables en hornos cerámicos convencionales.
No existe, hasta donde esta parte conoce, ningún material cerámico, compuesto por de un 65% a 85% de frita para la realización de tablas o láminas de gran formato que obtenga un bajo coeficiente de dilatación
Hasta el momento no se ha obtenido, como la presente invención propone, un material cerámico con un bajo coeficiente de dilatación térmica cuya fórmula consista de un 65% a un 85% de frita , para láminas de gran formato (>1,4 m / 6 a 30 mm de espesor) en el sistema SÍO
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y hasta un 20% de materia prima inorgánica (mezcla de caolín y arcilla) que no contenga inosilicatos en su fórmula de carga, que
puede ser prensado en cualquier espesor y formato, y que esté recubierto de una capa fina vítrea de esmalte con un bajo coeficiente de dilatación, formulado con un 95% de frita en el sistema SÍO
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y un 5% de caolín y cuyo tratamiento térmico, al que se somete el conjunto, es de 1150°C en un ciclo de duración total variable en función del espesor del soporte prensado y que además, permite ser coloreado y decorado en superficie.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
El material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica, que se propone, está compuesto por un soporte conformado por prensado uniaxial de un polvo atomizado mediante una prensa hidráulica, recubierto de un esmalte en su cara vista y posteriormente cocido en un horno de cocción cerámica industrial convencional.
El polvo atomizado se ha producido por secado, en un atomizador, de una barbotina cerámica molturada vía húmeda en molino de bolas. La barbotina está compuesta por una frita, arcilla, caolín, agua, defloculante y un aditivo plastificante. Pueden añadirse también, opcionalmente, pigmentos inorgánicos en función del color del soporte cocido que se desee obtener.
La frita tiene como función disminuir el coeficiente de dilatación térmico del material cerámico. La arcilla y el caolín tienen una función diferente en cada parte del proceso:
• por una parte, facilitar la suspensión de la barbotina, para poder realizar con garantías el proceso de molturación y atomización y,
• por otra parte, proporcionar al atomizado la plasticidad adecuada, lo que le permite ser prensado en una prensa hidráulica sin dificultad. Además, la arcilla y el caolín permiten que el soporte absorba parte de la humedad del esmalte, manteniendo la consistencia de la pieza, en el proceso de esmaltado y decoración.
El esmalte propuesto en esta invención está formado por una frita muy similar a la del atomizado y un caolín. La frita tiene la misma función tanto en el esmalte como en el soporte (disminuir el coeficiente de dilatación térmica). El caolín es añadido a la frita y,
una vez molturada por vía húmeda, se obtiene una suspensión con cierta viscosidad. El esmalte puede ser aplicado por “airless” o “filera” y una vez cocido otorga una capa impermeable, protectora y decorativa al soporte. El esmalte, puede ser también decorado con tintas inorgánicas digitales coloreadas.
También existe la posibilidad de aplicar la frita en forma de granilla (molturada con una determinada distribución granulométrica), directamente sobre el soporte, obteniendo así, después del tratamiento térmico, una superficie vítrea impermeable y transparente. A dicha superficie se le puede aplicar, posteriormente, un tratamiento de mecanizado o pulido para obtener una superficie lisa con brillo especular.
El procedimiento de obtención del material cerámico:
1. Características de la frita.
2. Características del soporte.
• 2.1 Soporte Crudo
• 2.2 Soporte Cocido
• 2.2.1 Coeficiente de dilatación del soporte.
• 2.2.2 Caracterización microestructural del soporte.
• 2.2.3. Determinación de las fases que cristalizan durante la cocción y la influencia del enfriamiento.
3. Características del esmalte
1.Características de la frita.
La frita es una mezcla de sustancias químicas inorgánicas obtenida por enfriamiento rápido de un fundido, convirtiendo las sustancias químicas así elaboradas en compuestos vítreos insolubles que se presentan en forma de gránulos.
Para la obtención de las fritas, las diferentes materias primas se mezclaron vía seca. La mezcla obtenida se introdujo posteriormente en un crisol de alúmina y se sometió a un ciclo térmico, en un horno eléctrico de laboratorio, que consistió en un calentamiento desde la temperatura de 500oC hasta la temperatura máxima (1500-1550oC), a una velocidad de 10oC/min. El crisol con la mezcla se mantuvo a
temperatura máxima durante un tiempo mínimo determinado en función de las características de la frita (30-45 minutos), transcurridos los cuales se procedió al enfriamiento de la masa fundida vertiéndola sobre agua, obteniéndose así la frita
Los componentes principales de las fritas finales ensayadas, expresados en óxidos se presentan a continuación. El porcentaje de cada óxido dependerá de los valores de fundencia, blancura, traslucidez y coeficiente de dilatación térmico que se desea conseguir.
Tabla 1. Análisis químico de las fritas utilizadas.
En las formulaciones de fritas se emplearon cuarzos, caolines, hidróxidos de alúmina carbonatos de litio, carbonatos de bario, óxidos de zinc, ácidos bóricos, anatasas, dolomitas y carbonatos cálcicos.
De entre las composiciones ensayadas (frita arcilla y caolín), las obtenidas con la frita formulada para la realización preferente son las que mejor balancean las propiedades buscadas (blancura, traslucidez, bajo coeficiente de dilatación y una fundencia determinada).
La fórmula de carga utilizada se presenta a continuación:
Tabla 2. Formula de carga de las frita
Mediante un microscopio de calefacción se ha determinado la curva contraccióntemperatura, así como las temperaturas características de la frita producida, (curva de contracción y temperatura Fig, 1)
La frita comienza a contraer a una temperatura de 810°C. En el intervalo de temperaturas 900 - 1100°C la frita experimenta una cristalización. Seguidamente la frita continúa contrayendo hasta una temperatura de 1240°C. El reblandecimiento tiene lugar a 1280°C y la fusión a 1340°C.
Tabla 2. Temperaturas características de la frita
Por medio de un dilatómetro se ha determinado el CDT de la frita. El CDT mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo sólido cambia de temperatura.
Tabla 3. Análisis dilatométrico de la frita del soporte
2.Características del soporte.
2.1 Soporte Crudo
El soporte crudo se conforma mediante prensado uniaxial en una prensa hidráulica de un polvo atomizado obtenido por el secado, en un atomizador, de una barbotina cerámica molturada vía húmeda en molino de bolas.
Para la molturación se utiliza un defloculante (0,7% sobre el sólido seco), que nos va a permitir regular la densidad y la viscosidad de la barbotina, pudiendo así obtener una curva granulométrica del atomizado adecuado para la posterior etapa de prensado.
Antes de atomizar, la barbotina es mezclada con un aditivo plastificante (1% sobre el sólido seco), que le otorgará al soporte prensado la resistencia mecánica adecuada para soportar el proceso de transporte por la línea de esmaltado y decoración, previo a la cocción.
Tabla 4. Formula de carga del material cerámico
A continuación, se presenta una tabla con la distribución granulométrica del atomizado y las características del soporte crudo prensado (Fig 2. Distribución granulométrica del material cerámico atomizado) .
Tabla 5. Propiedades en crudo del material cerámico atom/zado prensado.
2.2 Soporte Cocido
En este apartado se ha determinado la evolución de la densidad aparente en cocido y la absorción de agua con la temperatura de la composición preferente para establecer la temperatura idónea para la cocción del soporte. (Fig 3. Evolución de la densidad aparente y la absorción de agua del soporte con la temperatura de cocción).
Durante la cocción se observa que el soporte alcanza la temperatura de vitrificación a 1140°C, la cual es ligeramente inferior a la de máxima densificación (1150°C). La densidad máxima obtenida es de 2,329 gr/cm3.
2.2.1 Coeficiente de dilatación del soporte.
Tabla 8. Análisis dilatométrico del soporte cocido
Se observa que el soporte cocido del material cerámico preferente proporciona una mayor expansión térmica que la frita del soporte sola, debida a la peor reactividad de la sílice y alúmina proveniente de la arcilla y caolín con el litio presente en la frita.
2.2.2 Caracterización microestructural del soporte.
Para la caracterización del soporte se han identificado las fases cristalinas por difracción de rayos X (DRX) del material cerámico preferente.
La figura 4 muestra el difractograma obtenido de la muestra del soporte, en el que se ha etiquetado los picos de máxima intensidad de las fases identificadas, así como otras reflexiones características de menor intensidad (se indica entre paréntesis la intensidad relativa de la fase pura). Se observa lo siguiente:
• Se detecta como fase mayoritaria un feldespato u ortoclasa de litio (Silicoaluminato de litio, LiAlSi3O8) y como fases minoritarias Mullita (Al6Si2O13), una espinela tipo Gahnita (ZnALO4) y cuarzo (SiO2).
• El cuarzo residual detectado se encuentra en muy baja proporción y proviene de la arcilla y caolín.
• La espinela tipo Gahnita debe contener zinc presente en la frita. (Fig 4.
Difracción de rayos X del soporte cocido.)
2.2.3. Determinación de las fases que cristalizan durante la cocción y la influencia del enfriamiento.
En la figura 5 se muestra la variación dimensional del material cerámico preferente atomizado con la temperatura de cocción. El material comienza a contraer de forma importante a partir de 800°C, deteniéndose esta contracción a 900°C. Entre 900°C y 1100°C se observa cierta estabilidad del material y, a partir de esta temperatura comienza una segunda contracción. Este comportamiento dimensional es típico de materiales con desvitrificaciones durante la cocción, la cual tiene lugar principalmente en la zona de estabilización.
Para determinar que fases se desarrollan durante la cocción se realizó una difracción de rayos X a una pieza cocida a 1000°C, de uno de los materiales cerámicos ensayados (no el preferente) y enfriado rápidamente por "quenching” y se comparó con una pieza cocida, del mismo material, a 1135°C en un ciclo de cocción con enfriamiento progresivo en las condiciones de los ciclos de cocción habituales (fig. 6 Difractograma de la muestra cocida con enfriamiento progresivo (1135°C) y la muestra cocida a 1000 °C y enfriada rápidamente). Se observan diferencias importantes entre ambas difracciones, así la muestra a 1135°C presenta un mayor contenido de fases cristalinas con litio, concretamente feldespato u ortoclasa de litio. Por el contrario, la muestra enfriada rápidamente a 1000°C muestra como fases de litio la virgilita además del feldespato. Las diferencias observadas se deben al diferente ciclo térmico utilizado en cada muestra, en particular la temperatura de máxima cocción (1135°C frente a 1000°C). Además de estas fases, se detectan en todas las muestras pequeñas cantidades de cuarzo, rutilo y espinela.
La fig. 7 muestra una comparación entre el difractograma de las piezas cocidas a 1000oC y 1135oC enfriadas mediante "quenching”. Se aprecia que mientras que a 1000°C se detecta la Virgilita y el feldespato de litio, a 1135°C únicamente se aprecia la fase feldespato, desapareciendo la Virgilita. Este resultado está de acuerdo con el anterior e indica que a bajas temperaturas se favorece la formación de Virgilita, pero a alta temperaturas se forma únicamente la fase feldespato. Además, con el aumento de temperatura desde 1000°C a 1135°C se favorece la desvitrificación, lo que parece indicar que no hay una disolución importante de los cristales desvitrificados a la temperatura de cocción del producto (1135°C).
Finalmente, se muestra la influencia de la velocidad de enfriamiento sobre las fases desvitrificadas (la fig. 8 muestra el difractograma de la muestra enfriada lentamente (1135oC L) y rápidamente (1135PC R)), concluyendo que al enfriar lentamente se favorece la desvitrificación, probablemente por el aumento en el tiempo que la probeta se encuentra a eleva temperatura (>1135°C).
3. Características del esmalte
Al probar la frita preferente que se utilizó en la formulación del soporte para producir el esmalte, se observan demasiadas cristalizaciones, lo que proporciona una superficie demasiada rugosa. Para resolver este problema se formuló una segunda frita preferente para el esmalte, con la que se obtuvo un nuevo esmalte. Esta frita posee menos porcentaje de Al2O3 y un mayor porcentaje de LhO, ZnO, BaO, CaO y B2O3 que la frita con la que se formuló el soporte.
La frita del esmalte presenta una mayor fundencia que la frita del soporte, con la intención de reducir las cristalizaciones durante la cocción del esmalte.
La fórmula del esmalte finalmente utilizada con esta segunda frita preferente es la siguiente:
Tabla 9. Formula de carga del esmalte.
Se han obtenido vidriados, mediante la aplicación de este esmalte, que proporcionan las propiedades adecuadas para su uso en placas vitrocerámicas de cocina.
Los ensayos que se realizaron fueron la determinación de la resistencia al rayado y de la resistencia al desgaste de los vidriados obtenidos. Estos resultados se compararon con los obtenidos en una placa vitrocerámica comercial.
Los resultados obtenidos en la determinación de la resistencia al rayado del vidriado comparados con los correspondientes a una placa vitrocerámica comercial se muestran en la siguiente tabla 10. En ella se detallan los valores medios de carga crítica determinados a partir de las micrografías de las rayas realizadas (en la fig. 11 y 12) se puede observar la diferencia en la raya realizada entre el esmalte preferente y la placa vitrocerámica comercial, y de los gráficos de rayado para cada una de las muestras ensayadas (en la fig. 9 y 10) se puede observar un gráfico de rayado comparativo entre el esmalte preferente y la placa vitrocerámica comercial. Se puede observar la deformación total de las muestras en el primer gráfico y la deformación plástica en el segundo gráfico. La carga crítica se define como el valor de carga aplicada para el cual se produce un cambio de mecanismo durante el rayado. En este caso, se han observado cargas críticas diferentes sobre las muestras ensayadas, definidas del siguiente modo:
- Lc1: Inicio de grietas/surco de rayado.
- Lc2: Inicio desconchados.
- Lc3: Fallo cohesivo del material: Rotura en profundidad.
- Lc4: Aparición de desconchados en los bordes del surco (spallations).
Tabla 10. Valores medios de carga crítica Lc (N).
Los resultados obtenidos indican que el esmalte preferente desarrollado presenta un comportamiento frente al rayado mejor que una placa vitrocerámica comercial, puesto que los valores de carga determinados son más elevados.
Respecto a la resistencia al desgaste del vidriado obtenido, con la aplicación del esmalte preferente, el ensayo se realizó utilizando un equipo Gardco y un estropajo verde (que contiene cuarzo como abrasivo), simulando, de este modo, el tipo de abrasión al que será sometido durante su uso.
En las (Fig. 13 y Fig.14) se ha representado la variación del brillo de ambas muestras con los ciclos de desgaste y la diferencia de brillo tras cada etapa respecto al brillo inicial. Debido a la mayor matidez de la muestra del esmalte preferente, el ángulo utilizado para determinar su brillo fue el de 85°, mientras que para la placa vitrocerámica las medidas se realizaron con un ángulo de 60°. En ambos casos se observa un aumento de brillo, lo que indica que el desgaste está puliendo el material. De acuerdo con estos resultados, debería concluirse que la placa vitrocerámica presenta mejor resistencia al desgaste que el vidriado desarrollado, puesto que el cambio de brillo que experimenta durante el ensayo es menor (11 unidades de brillo tras 4000 ciclos en la placa comercial frente a 16 en el vidriado realizado con el esmalte preferente. Ello se debe a que las medidas de brillo realizadas con un ángulo de 85° tienen mayor sensibilidad, Además, visualmente, el cambio de aspecto tras el ensayo es mayor en la muestra de la placa vitrocerámica comercial. En consecuencia, a efectos prácticos, puede concluirse que la muestra con el esmalte preferente presenta mejor comportamiento al desgaste debido principalmente a que su brillo inicial es inferior al de la placa vitrocerámica comercial.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Las figuras muestran una imagen de 12 gráficos explicativos y difractogramas del material cerámico esmaltado.
Figura 1: Muestra un gráfico de la curva de contracción-temperatura de la frita producida para el soporte.
Figura 2: Muestra un gráfico de la Distribución granulométrica del material cerámico atomizado.
Figura 3: Muestra el diagrama de gresificación del material cerámico.
Evolución de la densidad aparente y la absorción de agua del soporte con la temperatura de cocción.
Figura 4: Muestra un gráfico de la Difracción de rayos X del soporte cocido del material cerámico.
Figura 5: Muestra un gráfico de la variación dimensional del soporte crudo del material cerámico con la temperatura de cocción.
Figura 6: Muestra un difractograma de la muestra cocida a 1135°C de uno de los materiales cerámicos ensayados (no el preferente) con enfriamiento progresivo y una muestra del mismo material cocida a 1000°C y enfriada rápidamente.
Figura 7: Muestra un difractograma de la muestra cocida a 1135°C de uno de los materiales cerámicos ensayados (no el preferente) enfriada rápidamente y una muestra del mismo material cocida a 1000°C y enfriada rápidamente.
Figura 8: Muestra un difractograma de la muestra cocida de uno de los materiales cerámico ensayados (no el preferente) a 1135°C y enfriada lentamente (1135°C L) y una muestra del mismo material cocida a 1135°C y enfriada rápidamente (1135°C R). Figura 9: Muestra un gráfico de rayado comparativo entre el esmalte preferente desarrollado y una placa vitrocerámica comercial (Deformación total de las muestras).
Figura 10: Muestra un gráfico de rayado comparativo entre el esmalte preferente desarrollado y una placa vitrocerámica comercial (Deformación plástica de las muestras).
Figura 11: Muestra una micrografía de la raya realizada sobre el esmalte
preferente.
Figura 12: Muestra una micrografía de la raya realizada sobre una placa vitrocerámica comercial.
Figura 13: Muestra los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia al desgaste en equipo Gardco para la muestra del esmalte preferente.
Figura 14: Muestra los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia al desgaste en equipo Gardco para la muestra "placa vitrocerámica comercial”.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
Para la fabricación del material cerámico esmaltado preferente se siguió el siguiente procedimiento:
1. - Por una parte, se preparó el material que compone el soporte, por atomización de la mezcla de las materias primas (80% frita soporte, 10% de arcilla y 10% de caolín) molturadas vía húmeda en molino de bolas de alúmina con la ayuda de un defloculante (silicato sódico en un 0,7% en peso respecto al sólido seco). A la barbotina, una vez molturada y previo a la atomización, se le añadió un aditivo plastificante (acrilato sódico en un 1% sobre el sólido seco).
2. - Por otra parte, se preparó el material que compone el esmalte, también por molturación vía húmeda en molino de bolas de alúmina de las materias primas (95 % de frita del esmalte y 5% de caolín). En la carga del molino se introdujo un ligante (carboximetilcelulosa sódica) y un defloculante (tripolifosfato sódico), ambos en una proporción del 0,3% en peso respecto al sólido seco.
3. - El material atomizado, con una humedad del 6,0%, se prensó en una prensa hidráulica industrial con una presión habitual de 350 Kg/cm2, se secó en un secadero industrial, con un ciclo de trabajo habitual, y posteriormente se esmaltó mediante pulverización (airless). Con la finalidad de incrementar el gramaje depositado respecto a las condiciones industriales habituales, se llevó a cabo una doble aplicación del esmalte empleando dos cabinas consecutivas. El gramaje aplicado en cada una de
estas cabinas fue de 25g de suspensión en pieza de 30x30 cm2, es decir, alrededor de 280 g/m2 se suspensión por cabina.
4.- El material esmaltado se coció en horno industrial, utilizando un ciclo de cocción total de 40 minutos, con una temperatura máxima de 1150°C.
En cuanto a la caracterización del material cerámico obtenido que se ha realizado en la presente invención podemos ver, en el diagrama de gresificación presentado (fig 3), que el material cerámico obtenido con la frita soporte alcanza la temperatura de vitrificación a 1140°C, la cual es ligeramente inferior a la de máxima densificación (1150°C). La densidad máxima obtenida es elevada (2,329 gr/cm3), por lo que las piezas presentan una escasa porosidad interna. Las piezas cocidas no presentan deformación piroplástica a la temperatura de cocción.
El soporte cocido presenta unos coeficientes de dilatación muy inferiores a los de las composiciones típicas de gres porcelánico (ver tabla 8), aunque más elevado que los observados para placas vitrocerámicas comerciales. Ello puede deberse a que la fase cristalina formada mayoritariamente es la ortoclasa de litio, de mayor expansión térmica respecto a la Virgilita, que es la fase cristalina detectada en las placas comerciales.
Por último, el esmalte obtenido con la frita * proporciona las propiedades adecuadas para su uso en placas vitrocerámicas (aspecto mate, textura suave, resistencia al choque térmico, resistencia a las manchas y elevada dureza).
Claims (9)
1.- Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica caracterizado por estar compuesto de un soporte y un esmalte. La fórmula del soporte contiene entre un 65% y un 85% de frita en el sistema SÍO2-AI2O3-LÍO2 y entre un 15% y un 35% de materia prima inorgánica (mezcla de caolín y arcilla) que no contiene inosilicatos en su fórmula de carga, que puede ser prensado en láminas de gran formato (mayor de 1,40 m y de espesor entre 6 y 30 mm), y que esta recubierto de una capa fina vítrea de esmalte, la fórmula del esmalte con un bajo coeficiente de dilatación, contiene entre un 85% y un 95% de frita en el sistema SÍO2-AI2O3-LÍO2 y entre un 5% y un 15% de caolín y cuyo tratamiento térmico, al que se somete el conjunto, es menor de 1200°C en un ciclo de duración total variable en función del espesor del soporte prensado y que además, permite ser coloreado y decorado en superficie, cuya composición especifica es la siguiente:
Composición del soporte:
El soporte está compuesto por:
• Entre un 65% y un 85% de frita en el sistema SÍO2-AI2O3-LÍO2 para ser utilizado como materia prima principal en composiciones de gres porcelánico. La frita tiene la siguiente composición expresada en porcentaje de óxidos principales:
La fórmula de carga de la frita es la siguiente:
• Entre un 15% y un 35% de "materia prima inorgánica" (mezcla de caolín y arcilla).
La fórmula de carga del soporte es la siguiente:
Composición del esmalte:
El esmalte está compuesto por:
• Entre un 85% y un 95% de frita en el sistema SÍO
2
-AI
2
O
3
-LÍO
2
para ser utilizado como materia prima principal en composiciones de esmalte. El análisis químico de la frita, expresada en óxidos, y su fórmula de carga estan contemplados en las tablas del punto anterior.
• Entre un 5% y un 15% de "materia prima inorgánica plástica" (caolín).
Por tanto, la fórmula de carga del esmalte es la siguiente:
Formula de carga del esmalte.
2.- Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica, según la primera reivindicación, caracterizado porque los coeficientes de expansión térmica de la frita y del soporte son los siguientes:
Análisis dilatométrico de la frita
Análisis dilatométrico del soporte cocido.
3. - Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica, según la primera reivindicación, caracterizado porque el producto consiste en un material cerámico atomizado prensado, cubierto de una capa fina vítrea de esmalte, sometido a un tratamiento térmico menor de 1200C en un ciclo de duración total variable en función del espesor del soporte prensado.
4. - Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica, según la primera reivindicación, caracterizado porque para obtener el bajo coeficiente de dilatación, la composición desvitrifica, como fase mayoritaria, un feldespato u ortoclasa de litio (Silicoaluminato de litio, LiAlSi3O8) y como fases minoritarias Mullita (Al6Si2O13), una espinela tipo Gahnita (ZnAhO4) y cuarzo (SiO2).
5.- Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica, según la primera reivindicación, cuyo soporte se caracteriza por una elevada traslucidez, lo que le permite ser coloreado en masa a través de la adición de pigmentos inorgánicos.
6.- Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica, según la primera reivindicación, caracterizado por una elevada traslucidez, lo que le permitirá aumentar su blancura con la adición de alúminas y opacificantes como el silicato de zirconio.
7.- Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica, según la primera reivindicación, cuyo esmalte puede ser decorado con tintas inorgánicas digitales coloreadas.
8. Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica, según las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque conteniendo un 65 a un 85% de frita se obtiene un bajo coeficiente de dilatación para la fabricación de tablas de gran formato (>1,40 m / espesor 6 a 30mm) en las que se puede mezclar en toda su masa (incluso en forma de vetas imitando a la piedra natural) los diferentes blancos y colores que se pueden desarrollar, a partir de dicho material, sin provocar deformaciones ni tensiones en la tabla final cocida.
9. - Material cerámico esmaltado con un bajo coeficiente de dilatación térmica, según las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el coeficiente de dilatación y conducción térmica de la pieza cocida faculta la instalación de un generador de inducción debajo de la misma, permitiendo la posibilidad de cocinar directamente sobre la zona donde se ha instalado el generador, creando así una superficie única, sin necesidad de recortar el material para insertar una placa de cocción o inducción.
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