MXPA05003112A - Metodo para fabricar vidrio flotado con densidad de defectos reducida. - Google Patents
Metodo para fabricar vidrio flotado con densidad de defectos reducida.Info
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Abstract
Se describe un metodo para reducir la densidad de defectos del vidrio que comprende fundir una composicion de vidrio que comprende de un 65 a un 75% en peso de SiO2, de un 10 a un 20% en peso de Na2O, de un 5 a un 15% en peso de CaO, de un 0 a un 5% en peso de MgO; de un 0 a un 5% en peso de Al2O3, de un 0 a un 5% en peso de K2O; de un 0 a un 2% en peso de Fe2O3 y de un 0 a un 2% de FeO, en el que la composicion de vidrio tiene un indice de resistencia de campo total superior o igual al 1,23.
Description
MÉTODO PARA FABRICAR VIDRIO FLOTADO CON DENSIDAD DE DEFECTOS REDUCIDA
Solicitud relacionada Esta solicitud reivindica los beneficios de la Solicitud
Provisional de los Estados Unidos, N° de serie 60/414.516 presentada el 27 de septiembre de 2002, solicitud que queda aquí incorporada por referencia en su totalidad. Campo de la invención La presente invención se refiere a métodos y composiciones relacionados para reducir la densidad de defectos del vidrio; especialmente métodos que pueden utilizarse en procesos de vidrio flotado que incluyen un horno de oxi-fuel. Antecedentes de la invención La producción de vidrio por el proceso de vidrio flotado es bien conocida en la técnica. Generalmente el proceso de vidrio flotado implica mezclar y calentar varios componentes de una composición de vidrio para producir un vidrio fundido, verter el vidrio fundido sobre un baño de estaño licuado y estirar el vidrio fundido a lo largo del baño de estaño licuado para formar una hoja de vidrio continua dimensionalmente estable. A la composición de vidrio se le añaden varios componentes para producir vidrio con propiedades diferentes como color, absorbencia solar, resistencia, etc. El uso final del vidrio determina los componentes específicos requeridos en la composición de vidrio. Por ejemplo, en un caso puede requerirse vidrio azul, por lo que se utilizarán en la composición determinados componentes. En otro caso puede requerirse una absorbencia UV específica, por lo que se utilizarán aditivos diferentes para preparar la composición.
Un componente presente en el vidrio fundido es el agua. En la etapa del proceso de vidrio flotado cuando el vidrio fundido se vierte en un baño de estaño, algo del agua se separa del vidrio fundido y se disocia en hidrógeno y oxígeno en la interfaz de vidrio-estaño. El estaño, que tiene una solubilidad muy baja para el hidrógeno, está básicamente saturado con hidrógeno de la atmósfera del baño, por lo que muy poco hidrógeno adicional puede disolverse en el estaño. En consecuencia, el hidrógeno procedente de la disociación del agua queda atrapado en la interfaz entre el vidrio licuado y el estaño y finalmente impacta en la superficie del fondo del vidrio apareciendo como defectos de burbuja de fondo abierto en la superficie del fondo de un artículo de vidrio. Las burbujas de fondo abierto pueden describirse como vacíos en el vidrio que generalmente tienen una sección transversal con forma de U invertida. La presencia de burbujas de fondo abierto aumenta la densidad global de defectos del vidrio. Los clientes establecen requisitos en cuanto a la densidad de defectos del vidrio para determinadas aplicaciones. Los niveles son muy difíciles de alcanzar con procesos convencionales de vidrio flotado debido a la presencia de burbujas de fondo abierto. La presente invención proporciona un nuevo método para reducir la densidad de defectos de burbujas de fondo abierto del vidrio producido en un proceso de vidrio flotado, especialmente un horno encendido con oxi-fuel. Compendio de la invención En una realización, la presente invención es un método para reducir la densidad de defectos del vidrio flotado que comprende : fundir una composición de vidrio que comprende: del 65-75% en peso de Si02; del 10-20% en peso de Na20; del 5-15% en peso de CaO; del 0-5% en peso de MgO; del 0-5% en peso de Al203; del 0-5% en peso de K20; del 0-2% en peso de FeO y del 0-2% en peso de Fe203, en la que la composición de vidrio tiene un índice de resistencia de campo total superior o igual a 1,23. En otra realización, la presente invención es una composición de vidrio que comprende: del 65-75% en peso de Si02; del 10-20% en peso de Na20; del 5-15% en peso de CaO; del 0-5% en peso de MgO; del 0-5% en peso de Al203; del 0-5% en peso de K20; del 0-2% en peso de FeO y del 0-2% en peso de Fe203- en la que la composición de vidrio tiene un índice de resistencia de campo total superior o igual a 1,23. Descripción de la invención A menos que se indique otra cosa, todos los números que expresan dimensiones, características físicas, cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, etc., utilizados en la especificación y en las reivindicaciones, deben entenderse como modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". En consecuencia, a menos que se indique lo contrario, los valores numéricos establecidos en la especificación y reivindicaciones siguientes pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que pretende obtener la presente invención. Como mínimo, y no como un intento de limitar la aplicación de la doctrina de equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debería interpretarse al menos a la luz del número de dígitos significativos comunicados y aplicando técnicas de redondeo ordinarias. Además, debe entenderse que todas las gamas aquí descritas abarcan cualquiera y todas las subgamas incluidas en ellas. Por ejemplo, debería considerarse que una gama declarada de "1 a 10" incluye cualquiera y todas las subgamas entre (e inclusive) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10; es decir, todas las subgamas que comienzan con un valor mínimo de 1 o más y terminan con un valor máximo de 10 ó menos, por ejemplo, 5,5 a 10 ó 3,2 a 7,8. La presente invención es un método para reducir la densidad de defectos del vidrio producido mediante un proceso de vidrio flotado que es muy conocido en la materia. La invención puede utilizarse en procesos de vidrio flotado, un horno de aire-fuel o un horno de oxi-fuel. En un horno de oxi-fuel el oxígeno, no el aire, mantiene la combustión. Sin embargo, la invención es particularmente muy adecuada para procesos de vidrio flotado que incluyen un horno de oxi-fuel. La presente invención comprende fundir una composición de vidrio que comprende del 65-75% en peso de Si02; del 10-20% en peso de Na20; del 5-15% en peso de CaO; del 0-5% en peso de MgO; del 0-5% en peso de Al203; del 0-5% en peso de K20; del 0-2% en peso de FeO y del 0-2% en peso de Fe203, en la que la resistencia de campo total debe ser superior o igual a 1,23. Los porcentajes en peso están basados en el peso final de óxido de la composición. La cantidad de hierro total presente en el vidrio puede expresarse en términos de Fe203. No obstante, esto no significa que todo el hierro esté realmente en la forma de Fe203. Del mismo modo, la cantidad de hierro puede expresarse como FeO, pero esto no significa que todo el hierro esté realmente en la forma de FeO. En la composición de vidrio pueden incluirse aditivos para alcanzar determinado color y/o rendimiento solar u otro rendimiento . Los aditivos que pueden añadirse a la composición de vidrio para conseguir vidrio con un color específico son bien conocidos por los expertos en la materia. Estos aditivos incluyen, pero sin estar limitados a éstos, óxidos de hierro (FeO y Fe203) , cobalto, cromo, níquel, selenio, cerio y/o titanio. Pueden añadirse otros aditivos a la composición de vidrio para conseguir vidrio con determinado rendimiento solar y otro rendimiento. Estos aditivos son bien conocidos por los expertos en la materia. Dichos componentes incluyen, pero sin estar limitados a éstos, óxidos de hierro, cobalto, cromo, vanadio, titanio, cerio u otros materiales convencionales cualesquiera. Los óxidos de hierro pueden incluirse en una composición de vidrio por varias razones. El óxido férrico, Fe203, es un buen absorbedor de la radiación ultravioleta y puede proporcionar al vidrio un color amarillo. El óxido ferroso, FeO, es un buen absorbedor de la radiación infrarroja y puede proporcionar al vidrio un color azul . Con un equilibrio adecuado de Fe203 y FeO puede fabricarse un vidrio verde. Para reflejar las cantidades relativas de hierro ferroso y férrico en una composición de vidrio, se utilizará el término "redox" . Tal como aquí se emplea, redox significa la cantidad de hierro en el estado ferroso (FeO) dividida por la cantidad de hierro total. El término "hierro total" se expresa en términos de Fe203. En una realización no limitativa de la invención, la composición de vidrio comprende aproximadamente de un 0,005 a un 1,5 por ciento en peso de hierro total basado en el porcentaje en peso de la composición. El CoO es un débil absorbedor de la radiación infrarroja y puede proporcionar un color azul al vidrio. En una realización no limitativa de la invención la composición de vidrio comprende de 0,0 a 500,0 ppm de CoO. El Cr203 puede proporcionar un color verde al vidrio y alguna absorción de la radiación ultravioleta. En una realización no limitativa de la invención, la composición de vidrio comprende de un 0,0 a un 0,1 por ciento en peso de Cr203 basado en el peso de la composición. El Se puede proporcionar absorción de la radiación ultravioleta e infrarroja y un color de rosa a marrón al vidrio. El Se puede utilizarse también para reducir el redox. En una realización no limitativa de la invención la composición de vidrio comprende de 0,0 a 100,0 partes por millón ( "ppm" ) de Se . El Ti02 puede utilizarse para proporcionar absorción de la radiación ultravioleta y un color amarillo al vidrio. En una realización no limitativa de la invención, la composición de vidrio comprende de un 0,0 a un 2,0 por ciento en peso de Ti02 basado en el peso de la composición. El vanadio (V205 ) puede proporcionar un color amarillo-verde y absorción de la radiación ultravioleta e infrarroja en diferentes estados de valencia. En una realización no limitativa de la invención, la composición de vidrio comprende de un 0,0 a un 0,5 por ciento en peso de vanadio basado en el peso total de la composición. En varias realizaciones no limitativas la composición de vidrio de la presente invención puede incluir níquel, óxido de zinc, óxido de erbio, óxido de estaño, cobre, manganeso, neodimio y/o molibdeno. Por ejemplo, la composición de vidrio puede comprender de un 0,0 a un 0,1 por ciento en peso de níquel basado en el peso total de la composición. Por ejemplo, la composición de vidrio puede comprender de un 0,0 a un 1,0 por ciento en peso de óxido de zinc basado en el peso total de la composición. Por ejemplo, la composición de vidrio puede comprender de un 0,0 a un 3,0 por ciento en peso de óxido de erbio basado en el peso total de la composición. Por ejemplo, la composición puede comprender también de un 0,0 a un 2,0 por ciento en peso de óxido de estaño basado en el peso total de la composición. Por ejemplo, la composición puede comprender de un 0,0 a un 0,5 por ciento en peso de cobre basado en el peso total de la composición. Por ejemplo, la composición puede comprender de un 0,0 a un 0,5 por ciento en peso de manganeso basado en el peso total de la composición. Por ejemplo, la composición puede comprender de un 0,0 a un 2,0 por ciento en peso de neodimio basado en el peso total de la composición. Por ejemplo, la composición puede comprender de 0,0 a 300 ppm de molibdeno basado en el peso total de la composición. La composición de vidrio de la presente invención puede incluir también pequeñas cantidades de otros materiales como medios de fusión y refino, oligomateriales , impurezas, etc., que son bien conocidos por los expertos en la materia. La composición de vidrio de la presente invención debe tener una resistencia de campo total determinada (también conocida como resistencia de campo catiónico) . La resistencia de campo total de la composición de vidrio debe ser superior o igual a 1,23 o superior o igual a 1,300. La expresión para una resistencia de campo catiónico individual es Z2/r, carga al cuadrado dividida por el radio. La resistencia de campo total de la composición de vidrio se calcula del modo siguiente: primero se calcula la fracción molar de los óxidos determinados solamente. Para los fines de la presente aplicación sólo se consideran en el cálculo de la resistencia de campo total los óxidos siguientes: Si02, Na20, CaO, MgO, Al203, K20, Fe203, y FeO . El número de cationes/moléculas se multiplica después por la fracción molar y la resistencia de campo para cada catión a fin de obtener la contribución a la resistencia de campo total de cada óxido. La resistencia de campo total es la suma de cada contribución de óxido. La tabla siguiente muestra un cálculo de la resistencia de campo de base para una composición de vidrio.
Un cambio muy pequeño en el porcentaje en peso de los óxidos utilizados para calcular la resistencia de campo total presente en una composición de vidrio puede afectar enormemente a la resistencia de campo total de la composición. Por consiguiente, un ligero cambio en la composición con respecto a determinados óxidos puede ser causa de que la resistencia de campo total quede fuera de la gama requerida para la presente invención. En un proceso de vidrio flotado la composición de vidrio se vierte en un baño de estaño después de haberse fundido. El vidrio fundido que penetra en el baño de estaño puede contener agua. El vidrio fundido puede tener un contenido en agua igual o superior al 0,035 por ciento en peso basado en el porcentaje en peso total de la composición. El contenido en agua puede medirse en el laboratorio mediante análisis espectral . El vidrio fundido se somete a un procesamiento adicional como es bien sabido en la materia a fin de producir hojas de vidrio plano de varios grosores. Ejemplos no limitativos de procesos de vidrio flotado adecuados se describen en la patente de los Estados Unidos N° 3.083.551, patente de los Estados Unidos Nc 3.961.930 y patente de los Estados Unidos N° 4.091.156 que quedan todas aquí incorporadas por referencia . De acuerdo con la presente invención puede producirse vidrio con densidad de defectos reducida; particularmente defectos de burbujas de fondo abierto. Los defectos en el vidrio pueden medirse utilizando métodos on-line y off-line. Para medir defectos on-line se puede utilizar un Sistema de Inspección Automática fabricado por Inspection Technologies Inc. Los defectos también se pueden medir off-line mediante inspección visual. Los defectos medidos incluyen defectos en la superficie así como internos. Al reducir el número de defectos de burbujas de fondo abierto la invención reduce la densidad global de defectos del vidrio. La densidad de defectos del vidrio se mide como número de defectos por 100 pies cuadrados. El vidrio producido de acuerdo con la presente invención puede cumplir las diversas normas comerciales para la densidad de defectos. Por ejemplo, los fabricantes de vehículos establecen normas para la densidad de defectos en los parabrisas de automóviles. Un fabricante de automóviles requiere que un parabrisas tenga cero defectos. Cualquier pieza de vidrio que tenga un defecto es desechada en fábrica.
En tal caso, si el número de defectos en el vidrio excede de 1 por 100 pies cuadrados, la producción del proceso de vidrio flotado resulta demasiado baja para que la operación sea rentable . La presente invención abarca también una composición de vidrio que comprende: del 65-75% en peso de Si02; del 10-20% en peso de Na20; del 5-15% en peso de CaO; del 0-5% en peso de MgO; del 0-5% en peso de Al203; del 0-5% en peso de K20; del 0-2% en peso de Fe203 y del 0-2% en peso de FeO, en la que la composición de vidrio tiene un índice de resistencia de campo total superior o igual a 1,23. Los porcentajes en peso están basados en el peso final de la composición. La composición puede incluir también todos los componentes adicionales que se discuten anteriormente . El método y la composición de vidrio relacionada de la presente invención pueden utilizarse para formar numerosos artículos de vidrio tales como, pero sin estar limitados a éstos, bandas de vidrio, artículos laminados como parabrisas de automóviles, artículos de vidrio templado, luces laterales, luces traseras, productos de vidrio arquitectónico, etc. En una realización no limitativa de la invención el artículo de vidrio puede utilizarse para formar un producto laminado como es bien conocido en la materia. Al menos una de las piezas de vidrio del producto laminado puede producirse de acuerdo con la presente invención. El producto laminado puede ser un parabrisas con menos de un defecto total por 100 pies cuadrados. Ej emplo Los siguientes ejemplos no limitativos ilustran la presente invención. La tabla 1 presenta varias composiciones de vidrio de acuerdo con la presente invención. Los porcentajes en peso están basados en el peso total de la composición .
Tabla 1. Composiciones de vidrio
Vidrio claro N° 1 Vidrio claro N° 2 Vidrio verde N° 1 Vidrio verde N(
Componente [% en peso] [% en peso] [% en peso] [% en peso]
S¡02 71 ,59 72,35 72,77 72,56 NazO 13,9 13,8 13,59 13,4 K20 1 0,71 0,067 0,078 CaO 7,99 . 7,86 9,58 9,62 gO 3,8 3,88 3,1 3,02 Al203 1 ,49 1,11 0,19 0,25 Fe203 0,08 0,09 0,35 0,47 FeO 0,04 0,04 0,13 0,21 S03 0,088 0,117 0,146 0,119 SrO 0,007 0,005 0,006 0,006 Zr02 0,009 0,023 0,011 0,014 Cl 0,008 0,006 0 0 Cr203 0,0007 0,0009 0,0007 0,001 Mn02 0 0 0,0022 0,0026 Mo 0 0 0 0,0015 BaO 0 0 0,01 0,01 Ti02 0 0 0,045 0,225 Ce02 0 0 0 0 Sn02 0 0 0 0
Resistencia de campo de base 1 ,236 1,240 1,237 1 ,238
Los ej emplos anteriores se ofrecen sólo para ilustrar la presente invención . El alcance de la presente invención se define mediante las reivindicaciones siguientes .
Claims (10)
- Reivindicaciones 1. Un método para reducir la densidad de defectos del vidrio producido mediante un proceso de vidrio flotado que comprende a. fundir una composición de vidrio que comprende: del 65-75% en peso de Si02; del 10-20% en peso de Na20; del 5-15% en peso de CaO; del 0-5% en peso de MgO; del 0-5% en peso de Al203; del 0-5% en peso de K20; del 0-2% en peso de Fe203 y del 0-2% en peso de FeO, en la que la composición de vidrio tiene un índice de resistencia de campo total superior o igual a 1,23.
- 2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la composición de vidrio comprende además al menos uno de los siguientes: de un 0,0 a un 2,0 por ciento en peso de Ti02 basado en el peso de la composición, de un 0,0 a un 3,0 por ciento en peso de óxido de erbio basado en el peso total de la composición y/o de un 0,0 a un 2,0 en peso de neodimio basado en el peso total de la composición.
- 3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la fusión de la composición de vidrio produce un vidrio fundido con un contenido en agua de al menos un 0,035 por ciento en peso basado en el peso total de la composición.
- 4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el vidrio producido tiene una densidad de defectos de menos de 10 defectos totales por 100 pies cuadrados.
- 5. Una composición de vidrio flotado que comprende: del 65-75% en peso de Si02; del 10-20% en peso de Na20,- del 5-15% en peso de CaO; del 0-5% en peso de MgO; del 0-5% en peso de Al203; del 0-5% en peso de K20; del 0-2% en peso de Fe203 y del 0-2% en peso de FeO, en la que la composición de vidrio tiene un índice de resistencia de campo total superior o igual a 1,23.
- 6. Una composición de vidrio flotado de acuerdo con la reivindicación 5 que comprende además al menos uno de los siguientes: de un 0,0 a un 2,0 por ciento en peso de Ti02 basado en el peso de la composición, de un 0,0 a un 3,0 por ciento en peso de óxido de erbio basado en el peso total de la composición y/o de un 0,0 a un 2,0 en peso de neodimio basado en el peso total de la composición.
- 7. Un artículo de vidrio flotado que comprende una composición de vidrio que comprende: del 65-75% en peso de Si02; del 10-20% en peso de Na20; del 5-15% en peso de CaO; del 0-5% en peso de MgO; del 0-5% en peso de A1203; del 0-5% en peso de K20; del 0-2% en peso de Fe203 y del 0-2% de FeO, en el que la composición de vidrio tiene un índice de resistencia de campo total superior o igual a 1,23.
- 8. Un artículo de vidrio flotado de acuerdo con la reivindicación 7 en el que la composición de vidrio comprende además al menos uno de los siguientes: de un 0,0 a un 2,0 por ciento en peso de Ti02 basado en el peso de la composición, de un 0,0 a un 3,0 por ciento en peso de óxido de erbio basado en el peso total de la composición y/o de un 0,0 a un 2,0 en peso de neodimio basado en el peso total de la composición .
- 9. Un artículo de vidrio flotado de acuerdo con la reivindicación 8 en el que el artículo comprende al menos una pieza de vidrio en un producto laminado, conteniendo el artículo más de un defecto total por 100 pies cuadrados.
- 10. Un artículo de vidrio flotado de acuerdo con la reivindicación 8 en el que el producto laminado es un parabrisas .
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