MX2015005326A - Proceso para fabricar vidrio delgado. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un proceso para fabricar vidrio plano, que comprende, en sucesión: (a) sumergir un textil de vidrio en un baño de vidrio fundido de modo que se obtiene un textil de vidrio impregnado con vidrio fundido, el vidrio que forma las fibras del textil de vidrio tiene una temperatura de reblandecimiento por arriba de aquella del baño de vidrio fundido, (b) remover el textil impregnado del baño de vidrio fundido, y (c) enfriar el textil de vidrio impregnado removido del baño de vidrio fundido para obtener una hoja de vidrio, y una hoja de vidrio fabricada utilizando tal proceso.

Description

PROCESO PARA FABRICAR VIDRIO DELGADO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso novedoso para fabricar vidrio plano, en particular hojas de vidrio delgado que comprenden un textil de vidrio incorporado en una matriz de vidrio.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Muchos fabricantes de vidrio han producido por unos cuantos años lo que se denomina en inglés como vidrio ultra fino ("verre pelliculaire" o "ven e ultramince" en francés) que tiene un espesor comprendido entre unas cuantas decenas de mieras y aproximadamente 200 pm. Este vidrio, fabricado por procesos de estirado por flotación o por fusión, se encuentra disponible en hojas grandes o en la forma de tiras continuas. El vidrio ultradelgado más delgado es flexible y puede enrollarse. Esta flexibilidad permite que se utilice en procesos industriales convencionalmente reservados para películas y hojas hechas de plástico, en particular procesamiento de rollo a rollo.

El proceso de estirado por fusión resulta en un vidrio transparente delgado que se caracteriza por su suavidad superficial excepcional, particularmente importante en aplicaciones de alta teenología tales como pantallas de LCD. Sin embargo, el proceso de estirado por fusión es complejo, improductivo y difícil de controlar, y el alto costo del vidrio que se produce es prohibitivo para muchas aplicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un producto de reemplazo para vidrio delgado y ultradelgado conocido, y un proceso de fabricación que se considera más simple que el proceso de estirado por fusión.

La mayoría de los vidrios delgados de la presente invención tienen una calidad óptica (transparencia) menor que aquella del vidrio delgado conocido. Sin embargo, su calidad de superficie es satisfactoria, incluso equivalente a aquella del vidrio ultradelgado conocido. Se fabrican a partir de materias primas baratas disponibles en grandes cantidades y en diversas calidades.

La idea básica detrás de la presente invención es tomar ventaja de la similaridad entre los textiles de vidrio y el vidrio ultrafino. Específicamente, estos dos tipos de producto tienen una composición química, geometría, y comportamiento mecánico similar, y principalmente difieren en su permeabilidad a fluidos y su transparencia.

El proceso de la presente invención disminuye e incluso remueve la permeabilidad de textiles de vidrio a fluidos, e incrementa su transparencia a la luz, haciéndolos de esta manera más similares al vidrio delgado y ultradelgado.

Para lograr este objetivo, un textil de vidrio ha llenado sus aberturas, sus interconexiones de dispersión reducida en número, y su superficie alisada al incorporarlo en una matriz de vidrio al sumergirlo en un baño de vidrio fundido. Durante esta impregnación por inmersión, el textil de vidrio no se funde completamente, por lo que garantiza que el ensamble retiene una resistencia mecánica suficiente durante la etapa de enfriamiento, permitiendo de esta que se aplique una fuerza de tracción uniforme y se obtenga una buena planaridad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS En esta hoja de vidrio, la estructura del textil de vidrio, debido a su transparencia, puede ser visible a simple vista. Esta estructura también puede enmascararse por una película de vidrio altamente difusiva, o puede incluso ya no ser visible debido a la desaparición de las interconexiones entre el textil y el esmalte que recubre el último.

La Figura 1 muestra un textil de vidrio que tiene un peso por área unitaria de 165 g/m2. Este textil se sumergió en un baño de vidrio fundido, se removió y se enfrió. La Figura 2 muestra que la matriz de vidrio formada es casi perfectamente transparente y la estructura del textil claramente visible.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El proceso de la presente invención se caracteriza por una flexibilidad en el proceso muy alta. Específicamente, tanto el textil de vidrio como la matriz de vidrio pueden elegirse independientemente de un número muy grande de productos disponibles en el mercado, la única restricción es que el material de matriz debe tener una temperatura de reblandecimiento por debajo del textil de vidrio. El proceso de la presente invención puede implementarse con herramientas que requieran relativamente unas cuantas grandes inversiones, que representan una ventaja considerable sobre los procesos de estirado por flotación o por fusión.

De esa manera, un objeto de la presente invención es un proceso para fabricar vidrio plano, que comprende en sucesión: (a) sumergir un textil de vidrio en un baño de vidrio fundido de modo que se obtiene un textil de vidrio impregnado con vidrio fundido, el vidrio que forma las fibras del textil de vidrio tiene una temperatura de reblandecimiento por arriba de aquella del baño de vidrio fundido, (b) remover el textil impregnado del baño de vidrio fundido, y (c) enfriar el textil de vidrio impregnado removido del baño de vidrio fundido para obtener una hoja de vidrio.

En la presente solicitud la expresión "temperatura de reblandecimiento" indica lo que se denomina la temperatura de Littleton, también denominada el punto Littleton, determinada de acuerdo con la norma ASTM C338. Esta es la temperatura en la cual la viscosidad de una fibra de vidrio medida de acuerdo con este método es igual a 1c1066 Pa.s.

La expresión "composición de vidrio fundido" o "baño de vidrio fundido", en la presente solicitud, se entiende que significa una composición de vidrio fluido calentado a una temperatura por arriba de su punto de reblandecimiento de Littleton.

Antes de o en el momento cuando el textil de vidrio se sumerge en la composición de vidrio fundido, la última se calienta de preferencia a una temperatura por arriba, por al menos 100°C y de preferencia por al menos 200°C, su punto de reblandecimiento de Littleton.

Antes de la etapa (a) del proceso de la invención, el vidrio se calienta a una temperatura significativamente por arriba de su temperatura de reblandecimiento de modo que se encuentra disponible en la forma de un baño de vidrio que tiene una viscosidad suficientemente baja, de preferencia una viscosidad comprendida entre 10 y 1><106 Pa.s, de preferencia entre 1*102 y IcIO5 Pa.s, y en particular entre IcIO3 y IcIO4 Pa.s.

La etapa (a) comprende sumergir el textil de vidrio en el baño de vidrio fundido, o incluso aplicar una película en la composición de vidrio fundido al textil de vidrio por otros medios. De preferencia, todo el textil de vidrio se reviste con vidrio líquido de esta manera. Cuando la composición de vidrio fundido se encuentra suficientemente viscosa y se aplica a un solo lado del textil de vidrio, el producto obtenido tiene una estructura asimétrica en donde, en un lado, la textura del textil del soporte se encuentra completamente planarizada y cubierta por la película de vidrio mientras que, por otro lado, la textura es aun perfectamente aparente y expuesta. Pasar el textil de vidrio en un baño de vidrio por supuesto resulta en una estructura simétrica en donde ambos lados del producto se planarizan por una capa de vidrio.

El textil de vidrio impregnado con vidrio fundido entonces se remueve del baño de vidrio en una forma que remueve el exceso de vidrio y limita el espesor global de la hoja de vidrio final. El vidrio en exceso puede fluir libremente desde el textil de vidrio impregnado, o de hecho el textil de vidrio impregnado puede pasarse a través de una ranura o un sistema de rasqueta. De preferencia, el vidrio fundido se encuentra suficientemente fluido para fluir espontáneamente desde el textil de vidrio impregnado.

Aunque los productos obtenidos por el proceso de la presente invención son productos "planos" en el sentido que en general conservan la geometría del textil, éste se caracteriza por dos superficies principales que yacen paralelas entre sí, el proceso de la presente invención no se encuentra de ninguna forma limitado a productos perfectamente planos. Específicamente, los ensayos iniciales llevados a cabo por la Invención resultaron en materiales que fueron muy satisfactorios desde un punto de vista estético, y puede ser completamente factible utilizarlos para fabricar objetos decorativos de diversas formas, tales como pantallas para lámparas, tubos, paredes corrugadas, etc.

Con respecto a solicitudes más téenicas, los productos obtenidos por el proceso de la presente invención sin embargo de preferencia tienen una forma tanto plana como planar. Para obtener un producto final con planaridad satisfactoria, es esencial estirar el textil de vidrio al menos durante la etapa de enfriamiento, y de preferencia a través del proceso.

En una modalidad preferida, el textil de vidrio por lo tanto se somete a una fuerza de tracción en al menos una dirección en el plano del textil de vidrio, a través de la etapa (a) y (b), y esta fuerza de tracción se mantiene de preferencia durante la etapa (c), al menos hasta que el producto obtenido ha endurecido.

Colocar el textil de vidrio bajo tensión durante la etapa de inmersión y remover el textil de vidrio y la etapa de enfriamiento es perfectamente compatible con e incluso necesario para la implementación de un proceso continuo, el cual es una modalidad preferida de la presente invención.

En tal proceso continuo, el textil de vidrio es una tira continua y las etapas (a), (b) y (c) son etapas continuas implementadas corriente arriba y corriente abajo en la linea de procesamiento, la dirección de la fuerza de tracción que es paralela a la dirección de ejecución de la tira continua de textil de vidrio.

El textil de vidrio puede ser un material no tejido o incluso uno tejido. Cuando éste es un material tejido, el número de hilos de urdimbre y el número de hilos de trama se encuentra comprendido típicamente entre 3 y 100 por cm, y de preferencia entre 10 y 80 por cm.

El objetivo de la presente invención es llenar todos los orificios en el textil de vidrio. Para lograr este propósito, es indispensable asegurar que las aberturas del textil de partida no sean demasiado grandes. Los textiles de vidrio de material tejido o no tejido con aberturas que tienen un diámetro equivalente promedio más pequeño que 1 mm, y de preferencia más pequeño que 0.1 mm, por lo tanto de preferencia se elegirán.

El peso por área unitaria de los textiles de vidrio utilizados se encuentra generalmente comprendido entre 50 y 500 g/m2, de preferencia entre 80 y 400 g/m2, y en particular entre 100 y 200 g/m2.

La cantidad de vidrio aplicado en la forma de composición de vidrio fundido se encuentra comprendida en el intervalo que varia de 100 a 2000 g/m2, y de preferencia de 200 a 1500 g/m2.

Después que se ha aplicado la cantidad deseada de vidrio fundido, el textil de vidrio impregnado con vidrio fundido se enfria (etapa (c)). Este enfriamiento puede llevarse a cabo pasivamente o en una forma controlada, el textil impregnado se mantiene en un ambiente caliente por ejemplo. Para asegurar una buena uniformidad de temperatura a través de la etapa de enfriamiento, también puede ser útil para calentar ciertas zonas susceptibles de enfriar más rápidamente que otras.

El textil de vidrio caliente obtenido en la etapa (b) de preferencia no hace contacto con ningún sólido o líquido antes de que se haya enfriado a una temperatura por debajo, por al menos 50°C y de preferencia por al menos 100°C, la temperatura de reblandecimiento del vidrio que forma la composición de vidrio fundido.

Algunos ejemplos preparados por la Invención han probado ser altamente difusivos. Esta alta capacidad de difusión se ha atribuido, por un lado, a la gran diferencia entre el índice de refracción del vidrio que forma el textil y aquel del vidrio que forma la matriz. Cuando se desea obtener una alta capacidad de difusión, por ejemplo en el campo de los sustratos de OLED, se tendrá cuidado de asegurar que el índice refractivo del vidrio que forma la matriz es mayor, por al menos 0.01 y de preferencia por al menos 0.05, que el índice de refracción del textil de vidrio.

En contraste, cuando se desea incrementar, tanto como sea posible, la transparencia de los productos finales, el índice de refracción del vidrio que forma el baño de vidrio necesitará ser sustancialmente idéntico a aquel del vidrio que forma el textil de vidrio.

Otro efecto que explica la alta capacidad de difusión de los productos preparados en la forma descrita en los ejemplos siguientes es la presencia de un gran número de burbujas de gas. Impregnar el vidrio con una composición de vidrio fundido más fino ciertamente permitirá que el número de estas burbujas de dispersión disminuya.

La microscopía de las secciones transversales de los productos mostraron que la alta capacidad de difusión también es debido, al menos en parte, a la humectación insuficiente de las fibras de vidrio por el vidrio líquido, impidiendo la penetración satisfactoria de la matriz en el centro de las fibras de multifilamentos. Se cree que será posible aliviar, incluso superar, este problema al aumentar la viscosidad del vidrio líquido a valores por debajo de lxlO4 Pa.s, o incluso por debajo de IxlO3 Pa.s y/o al incrementar el tiempo que el textil de vidrio permanece en el baño de vidrio fundido.

Para el conocimiento de la Invención, en la actualidad no existe descripción de un producto plano obtenido al combinar un textil de vidrio y una composición de vidrio fundido. La solicitud de patente Internacional WO 88/05031 ciertamente describe losas de vidrio reforzadas con estructuras de textil, en particular textiles de vidrio, aunque estas losas tienen espesores que son considerablemente mayores de las hojas de vidrio delgadas de la presente invención.

Tal producto plano u hoja de vidrio, capaz de fabricarse por un proceso tal como se describe en lo anterior, por lo tanto es otro objeto de la presente invención.

Esta hoja de vidrio de preferencia tiene un espesor comprendido entre 50 mm y 1000 mm, y en particular entre 100 mm y 800 pm.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para fabricar vidrio plano, caracterizado porque comprende, en sucesión: (a) sumergir un textil de vidrio en un baño de vidrio fundido de modo que se obtiene un textil de vidrio impregnado con vidrio fundido, el vidrio que forma las fibras del textil de vidrio tiene una temperatura de reblandecimiento por arriba de aquella del baño de vidrio fundido, (b) remover el textil impregnado del baño de vidrio fundido, y (c) enfriar el textil de vidrio impregnado removido del baño de vidrio fundido para obtener una hoja de vidrio.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizado porque la temperatura de reblandecimiento del vidrio que forma las fibras del textil de vidrio se encuentra por arriba, por al menos 100°C y de preferencia por al menos 200°C, que del vidrio que forma el baño de vidrio fundido.

3. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el textil de vidrio se somete a una fuerza de tracción en al menos una dirección en el plano del textil de vidrio, a través de la etapa (a) y (b), y en que la fuerza de tracción se mantiene durante la etapa (c) al menos hasta que el producto obtenido ha endurecido.

4. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el textil de vidrio tiene un peso por área unitaria comprendido entre 50 y 500 g/m2, de preferencia entre 80 y 400 g/m2, en particular entre 100 y 200 g/m2.

5. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cantidad de vidrio aplicada en la forma de una composición de vidrio fundido se encuentra comprendida en el intervalo que varia desde 100 hasta 2000 g/m2, y de preferencia desde 200 hasta 1500 g/m2.

6. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el diámetro equivalente promedio de las aberturas del textil de vidrio es más pequeño que 1 mm, y de preferencia más pequeño que 0.1 mm.

7. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el textil de vidrio es un material,tejido que tiene un número de hilos de urdimbre y/o un número de hilos de trama comprendidos entre 3 y 100 /cm, y de preferencia entre 10 y 80 /cm.

8. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el textil de vidrio es un material no tejido.

9. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el textil de vidrio caliente obtenido en la etapa (b) no hace contacto con ningún sólido o liquido antes de enfriar a una temperatura por debajo, por al menos 50°C y de preferencia por al menos 100°C, la temperatura de reblandecimiento del vidrio que forma la composición de vidrio fundido.

10. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el índice de refracción del vidrio que forma el baño de vidrio es sustancialmente idéntico a aquel del vidrio que forma el textil de vidrio.

11. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el índice de refracción del vidrio que forma el baño de vidrio es mayor, por al menos 0.01 y de preferencia por al menos 0.05, que el índice de refracción del textil de vidrio.

12. Una hoja de vidrio caracterizada porque es capaz de fabricarse por un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

13. La hoja de vidrio de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque tiene un espesor comprendido entre 50 mm y 1000 mm, y de preferencia entre 100 pm y 800 pm.

14. La hoja de vidrio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 y 13, caracterizada porque la estructura del textil de vidrio, debido a su transparencia, es visible a simple vista.