Procedimiento de fabricación del vidrio.

Procedimiento de fabricación de vidrio rojo de cobre que comprende las etapas que consisten en:

- obtener una masa de vidrio fundido incoloro

, libre de sulfuros, cuyo contenido en peso de óxido de hierro está comprendido entre 0,01 y 0,15%, después

- transportar dicha masa de vidrio fundido en un canal de distribución, en el que se añaden óxido de cobre y óxido de estaño a dicha masa de vidrio fundido, estando comprendida entre 10-7 y 10-4 la presión parcial de oxígeno en dicha masa de vidrio fundido, después,

- formar a partir de dicha masa de vidrio fundido objetos de vidrio, en particular botellas o frascos, después,

- someter dichos objetos de vidrio a un tratamiento térmico de manera que se desarrolle un color rojo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2008/050118.

Solicitante: SAINT-GOBAIN EMBALLAGE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 18, AVENUE D'ALSACE 92400 COURBEVOIE FRANCIA.

Inventor/es: MAQUIN, BERTRAND, ABENSOUR,SYLVIE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES... > Composiciones para vidrio con propiedades particulares > C03C4/02 (para vidrio coloreado)

PDF original: ES-2471140_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de fabricaciïn del vidrio La presente invenciïn se refiere a la fabricaciïn de vidrio rojo, en particular de vidrio cuyo color rojo se obtiene sometiendo a un vidrio que contiene cobre a un tratamiento tïrmico (termocoloraciïn) .

Se sabe obtener vidrios de color rojo aïadiendo en las materias primas de formaciïn del vidrio pequeïas cantidades de cobre, despuïs sometiendo al artïculo de vidrio formado (vidrio plano o hueco) a un tratamiento tïrmico, generalmente alrededor de 600ïC, con el fin de generar dicho color.

El tratamiento tïrmico origen de la coloraciïn tiene por efecto hacer precipitar en el seno del vidrio nanopartïculas de cobre metïlico, las cuales difundirïn y absorberïn radiaciïn luminosa en ciertos intervalos de longitudes de onda.

La adiciïn del cobre se realiza generalmente por aportaciïn de ïxido de cobre en el seno de la mezcla de materias primas pulverulentas, antes de la aplicaciïn del procedimiento de fusiïn. Se habla entonces de "coloraciïn en tanque". Sin embargo, en una aplicaciïn continua este procedimiento presenta inconvenientes. Por regla general, un horno de fusiïn de vidrio alimenta varias lïneas de fabricaciïn de objetos de vidrio, en particular botellas o frascos. Por tanto una coloraciïn en tanque implica necesariamente que todas las lïneas de fabricaciïn proporcionan objetos de color idïntico. Al estar el horno de fusiïn del vidrio lleno de una gran cantidad de vidrio fundido que contiene cobre, y dada la existencia de movimientos de convecciïn en el mismo interior de la masa de vidrio fundido, los cambios de color son tambiïn muy lentos y pueden durar varios dïas enteros durante los cuales el vidrio no se puede vender porque no corresponde a ningïn color de referencia. Estas diferentes consideraciones hacen que la coloraciïn en tanque no sea una alternativa econïmicamente viable en el caso de producciïn en cantidades pequeïas.

Para resolver ese problema, se conoce de modo general la utilizaciïn de un procedimiento de coloraciïn llamado "en alimentador", en el que los materiales colorantes generalmente en forma de fritas de vidrio o de conglomerados se introducen en los canales de distribuciïn o "alimentadores" situados aguas abajo del horno de fusiïn y aguas arriba de cada lïnea de fabricaciïn. En consecuencia, es posible obtener en el horno de fusiïn un vidrio bïsico ïnico (generalmente incoloro) , despuïs colorear ese vidrio bïsico en un alimentador dado, el cual no alimenta mïs que a una sola lïnea de fabricaciïn. Ademïs, no hay movimientos de convecciïn en el alimentador, y la parada de la coloraciïn en un alimentador permite en algunas horas volver a encontrar un vidrio incoloro. Por tanto es econïmicamente posible por medio de este procedimiento fabricar pequeïas series y ganar en flexibilidad de producciïn.

Sin embargo, la obtenciïn de vidrio rojo de cobre por este procedimiento se ha enfrentado durante numerosos aïos a dificultades tïcnicas ligadas al control de la oxido-reducciïn del vidrio. En efecto, el cobre debe reducirse durante su incorporaciïn en el vidrio para obtener una precipitaciïn de cobre metïlico y por tanto el color deseado. Ahora bien, el vidrio bïsico se oxida frecuentemente y contiene iones sulfato, y su mezcla con especies reducidas, por medio de reacciones de oxido-reducciïn complejas, genera una gran cantidad de burbujas de SO2 (ïreburbujeoï) en el seno del vidrio.

El documento JP 2004-143003 enseïa que con el fin de evitar esas dificultades es necesario utilizar un vidrio bïsico reducido de color ïmbar, definido por un redox superior a 0, 4. El redox, definido como la relaciïn entre el contenido de hierro ferroso y el contenido de hierro total, es un medio de medir o controlar el grado de oxido-reducciïn del vidrio. Dado un redox elevado, los vidrios bïsicos utilizados son de color ïmbar, el cual es debido a la presencia de contenidos muy pequeïos (frecuentemente algunas ppm o decenas de ppm) de iones sulfuro (S2-) . El vidrio bïsico, ya reducido, no provoca entonces reburbujeo durante su mezcla en el alimentador con los materiales colorantes.

Sin embargo, este procedimiento no estï desprovisto de inconvenientes, porque el uso de un vidrio bïsico de color ïmbar no es necesariamente compatible con los colores deseados para las otras lïneas de fabricaciïn.

La invenciïn tiene por objetivo resolver estos inconvenientes proponiendo un procedimiento de fabricaciïn de vidrio rojo de cobre que comprende las etapas que consisten en:

! obtener una masa de vidrio fundido incoloro, libre de sulfuros, cuyo contenido en peso de ïxido de hierro estï comprendido entre 0, 01 y 0, 15%, despuïs ! transportar dicha masa de vidrio fundido en un canal de distribuciïn, en el que se aïaden ïxido de cobre y ïxido de estaïo a dicha masa de vidrio fundido, estando comprendida entre 10-7 y 10-4 la presiïn parcial de oxïgeno en dicha masa de vidrio fundido, despuïs,

! formar a partir de dicha masa de vidrio fundido objetos de vidrio, en particular botellas o frascos, despuïs,

! someter dichos objetos de vidrio a un tratamiento tïrmico de manera que se desarrolle un color rojo.

En efecto, los inventores han puesto de relieve que, en contra de la enseïanza de la solicitud JP 2004-143003, era posible obtener por coloraciïn en alimentador vidrios rojos de cobre a partir de un vidrio bïsico incoloro y no ïmbar, siendo el punto crucial controlar perfectamente la presiïn parcial de oxïgeno en la masa de vidrio fundido. Para una presiïn parcial de oxïgeno demasiado baja, la presencia de sulfuros y por tanto de una coloraciïn ïmbar son difïcilmente evitables. Por el contrario, para una presiïn parcial de oxïgeno demasiado elevada, una generaciïn importante de burbujas durante la adiciïn de las especies a base de cobre y de estaïo provoca una generaciïn considerable de defectos en los objetos de vidrio finales.

Siendo el vidrio bïsico incoloro y no ïmbar como en la tïcnica anterior citada, el procedimiento segïn la invenciïn presenta la ventaja de permitir la fabricaciïn sobre las otras lïneas de vidrio blanco incoloro, o de cualquier tipo de vidrio coloreado por coloraciïn en alimentador.

El vidrio obtenido es preferiblemente un vidrio de tipo silico-sodo-cïlcico, que contiene por tanto como componentes principales SiO2, CaO y Na2O. La masa de vidrio fundido se obtiene preferiblemente mezclando materias primas que comprenden arena, caliza, carbonato sïdico y un sulfato. Otras materias primas tales como feldespato o dolomita se aïaden convenientemente a la mezcla de materias primas para aportar ïxidos minoritarios tales como Al2O3, K2O o MgO. El ïxido de hierro es convenientemente el ïnico ïxido susceptible de dar una coloraciïn que estï presente en la masa de vidrio fundido, porque despuïs serïa delicado obtener el color rojo deseado. El vidrio fundido no contiene preferiblemente metales pesados tales como plomo o cadmio.

El sulfato, que generalmente es sulfato sïdico o cïlcico (yeso) , se aprecia en particular porque sirve para acelerar la fusiïn del vidrio y afinar el vidrio, es decir, eliminar las inclusiones gaseosas encerradas en el vidrio durante la descarbonataciïn de las materias primas.

La relaciïn entre el peso de sulfato introducido (expresado en forma de SO3) y el peso de arena es convenientemente superior o igual a 0, 3%, incluso 0, 4% y/o inferior o igual a 0, 6%, incluso 0, 5%, de manera que se optimicen los susodichos efectos. El control muy preciso de la presiïn parcial de oxïgeno que se realiza segïn la invenciïn permite esta adiciïn importante de sulfato sin temer la formaciïn de sulfuros, los cuales son extremadamente colorantes incluso para contenidos muy pequeïos. Hasta ahora el contenido de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de fabricaciïn de vidrio rojo de cobre que comprende las etapas que consisten en:

- obtener una masa de vidrio fundido incoloro, libre de sulfuros, cuyo contenido en peso de ïxido de hierro estï comprendido entre 0, 01 y 0, 15%, despuïs

- transportar dicha masa de vidrio fundido en un canal de distribuciïn, en el que se aïaden ïxido de cobre y ïxido de estaïo a dicha masa de vidrio fundido, estando comprendida entre 10-7 y 10-4 la presiïn parcial de oxïgeno en dicha masa de vidrio fundido, despuïs,

- formar a partir de dicha masa de vidrio fundido objetos de vidrio, en particular botellas o frascos, despuïs,

- someter dichos objetos de vidrio a un tratamiento tïrmico de manera que se desarrolle un color rojo.

2. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, tal que la masa de vidrio fundido se obtiene mezclando materias primas que comprenden arena, caliza, carbonato sïdico y un sulfato, estando la relaciïn entre el peso de sulfato (en forma de SO3) y el peso de arena comprendida entre 0, 3 y 0, 6%.

3. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que el contenido en peso de ïxido de hierro en la masa de vidrio fundido estï comprendido entre 0, 012% y 0, 05%, en particular entre 0, 015% y 0, 05%.

4. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que la presiïn parcial de oxïgeno en la masa de vidrio fundido estï comprendida entre 10-6 y 10-4.

5. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que se aïade ïxido de cobre y ïxido de estaïo a la masa de vidrio fundido en forma de fritas de vidrio o de conglomerados.

6. Procedimiento segïn la reivindicaciïn precedente, tal que el contenido total de fritas o conglomerados es inferior o igual a 10%, incluso 5% con respecto al peso de vidrio bïsico.

7. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones 5 ï 6, tal que la frita que contiene ïxido de cobre contiene entre 15 y 30% en peso de ïxido de cobre (expresado en forma de Cu2O) .

8. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, tal que la frita que contiene ïxido de cobre posee una presiïn parcial de oxïgeno, medida a una temperatura de 1100ïC, comprendida entre 10-4 y 10-1, en particular entre 10-4 y 10-2.

9. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, tal que la frita que contiene ïxido de estaïo contiene entre 15 y 30% en peso de ïxido de estaïo (expresado en forma de SnO) .

10. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, tal que la frita que contiene ïxido de estaïo posee una presiïn parcial de oxïgeno, medida a una temperatura de 1100ïC, comprendida ente 10-9 y 10-7.

11. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que se aïade ïxido de bismuto (Bi2O3) a la masa de vidrio fundido, en forma de fritas o de conglomerados, en el canal de distribuciïn.

12. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, tal que el tratamiento tïrmico al que el objeto de vidrio se somete para desarrollar el color rojo corresponde al tratamiento de recocido.