Un vidrio y la utilización de un vidrio para uniones entre vidrio y metal.

Utilización de un vidrio que contiene los siguientes componentes:

SiO2 72 - 80 % en peso

B2O3 4 -< 6 % en peso

Al2O3 2 - 5 % en peso

Na2O 4 - 7 % en peso

K2O 0 - 3 % en peso

CaO 2,5 - 8 % en peso

MgO 0 - 2 % en peso

BaO 0 - 4 % en peso

TiO2 0 - 5 % en peso

CeO2 0 - 2 % en peso

Fe2O3 0-0,1 % en peso

F 0 - 2 % en peso

realizándose en el vidrio que la relación de la suma de Al2O3 y B2O3

(en % en moles) a la suma de MgO, CaO y BaO (en % en moles) es< 5 y el coeficiente de dilatación térmica del vidrio α20/300 es de desde >5,3 * 10-6/K hasta 5,8 * 10-6/K para un tubo de vidrio en un colector tubular con una unión entre vidrio y metal.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10008322.

Solicitante: SCHOTT AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HATTENBERGSTRASSE 10 55122 MAINZ ALEMANIA.

Inventor/es: KASS,CHRISTOF, FECHNER,JÖRG HINRICH DR.

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 la fabricación del vidrio (cargas... > C03C3/091 (que contienen aluminio)

PDF original: ES-2527792_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Un vidrio y la utilización de un vidrio para uniones entre vidrio y metal

El invento se refiere a la utilización de un vidrio para uniones entre vidrio y metal. El invento se refiere también al vidrio propiamente dicho.

Unas uniones entre vidrio y metal se emplean por ejemplo en el caso de colectores tubulares de vacío. En el caso de colectores tubulares de vacío se necesita una unión estanca al vacío entre vidrio y metal para establecer el aislamiento térmico entre el tubo absorbente que se compone de un metal y el tubo de envoltura que se compone de un vidrio.

Tales colectores tubulares se emplean por ejemplo en centrales energéticas solares con canales parabólicos.

En las centrales energéticas solares con canales parabólicos, mediante la radiación concentrada se generan en los colectores unas temperaturas de trabajo hasta de 400°C con fuertes diferencias de temperaturas locales. A esto hay que añadir las constantes cargas por cambios de temperatura que son condicionadas por el ritmo diario y las fases de nubosidad temporales.

En el caso de los colectores solares con altas temperaturas se emplearon hasta ahora, por una parte, unas 15 denominadas uniones entre vidrio y metal no adaptadas. Su nombre procede de la circunstancia de que el vidrio y el metal poseen diferentes coeficientes de dilatación térmica. Por otra parte, se emplean las denominadas uniones entre vidrio y metal adaptadas, constituyendo una posibilidad de realización la adaptación al empleo de varios vidrios intermedios. Esta vía tiene, sin embargo, diferentes desventajas.

A partir del documento de solicitud de patente alemana DE 10 2004 008 559 A1 se conoce una unión entre vidrio y 20 metal de un colector tubular, en cuyo caso se utiliza un vidrio de borosilicato de aluminio, que también sirve como material para medios de envasado primarios para usos farmacéuticos. Éste no está adaptado especialmente ni a los requisitos de un vidrio para colectores tubulares ni a los requisitos que se establecen para la producción de un tal vidrio. Un similar intervalo de composiciones de vidrios para un vidrio se ha descrito, entre otros usos, para la solarotermia en el documento DE 10 2006 041 469 B3. Ambos vidrios relativamente ricos en óxidos de boro y 25 óxidos de aluminio son desventajosos por motivos de costos y de protección del medio ambiente. A partir del documento DE 44 30 710 C1 se conocen unos vidrios de borosilicato pobres en boro, que tienen un coeficiente de dilatación térmica 020/300 ^ 5,3 x 10'6/K.

El receptor que constituye la parte esencial de un colector tubular para una central energética solar con canales parabólicos se compone de un tubo interno a base de un acero y de un tubo de envoltura externo a base de un 30 vidrio. Ambos componentes deben de ser unidos de modo estanco al vacío a través de unas uniones entre vidrio y metal. Unos metales típicos de la unión entre vidrio y metal son las denominadas aleaciones de Kovar.

El tubo de envoltura necesita un coeficiente de dilatación térmica que esté adaptado al metal.

El tubo de acero (tubo absorbente) está revestido con un material selectivo para la radiación, con el fin de garantizar una alta tasa de absorción.

El vacío existente entre el tubo de envoltura y el tubo absorbente reduce las pérdidas de calor y proporciona una contribución al óptimo rendimiento térmico.

El vidrio, a base del que está compuesto el tubo de envoltura, debe de tener un índice de refracción que sea manifiestamente más bajo que el de los vidrios de cal y sosa, esto es más bajo que 1,52, de manera preferida <1,51. De esta manera se disminuye la proporción de luz reflejada.

El tubo de envoltura está provisto de una capa antirreflectora, la cual, en común con la alta transmisión exigida del vidrio, debe de conducir a un alto grado de transmisión de por lo menos 96 %.

El tubo de envoltura necesita una alta estabilidad frente a las temperaturas y a los cambios de temperatura, una alta estabilidad frente a la intemperie, por lo tanto una alta estabilidad hidrolítica, una alta estabilidad mecánica y por lo tanto una alta resistencia a la tracción.

A pesar de su alta capacidad de carga, en particular térmica, él debe de ser fusible bien y con la menor intensidad de energía que sea posible. Además de ello, estas propiedades del vidrio y de producción deben de poderse conseguir con unos costos de producción y de las materias primas lo más pequeños que sean posibles.

Por lo tanto, una misión del invento es la de encontrar un vidrio para una unión entre vidrio y metal adaptada de un colector tubular, que cumpla los requisitos mencionados.

El problema planteado por esta misión se resuelve mediante un vidrio, que contiene los siguientes componentes en la siguiente composición:

s¡o2

72-80

% en peso

B203

4 - < 6

% en peso

AI203

2-5

% en peso

Na20

4-7

% en peso

K20

0-3

% en peso

CaO

2,5-8

% en peso

MgO

0-2

% en peso

BaO

0-4

% en peso

T¡02

0-5

% en peso

CeÜ2

0-2

% en peso

Fe203

0-0,1

% en peso

F

0-2

% en peso

y mediante su utilización para un tubo de vidrio en un colector tubular con una unión entre vidrio y metal.

De manera preferida el contenido de AI2O3 es de menos que 5 % en peso.

Unos vidrios similares ya son conocidos a partir del documento DE 100 35 801 A1 para la utilización como medios de envasado primarios, tales como p.ej. jeringas, cárpulas, frasquitos y tubos de ensayo. Para la producción de tales medios de envasado primarios farmacéuticos se parte de unos tubos de vidrio que tienen un diámetro exterior máximo de 30 mm. También se conocen a partir de los documentos DE 10 2004 027 120 A1 y DE 10 2004 027 119 A1 unos vidrios similares, que asimismo se elaboran solamente para formar unos tubos con unos diámetros muy pequeños, concretamente para luces de fondo (en inglés backlights).

No se tomó hasta ahora en consideración la utilización de tales vidrios para la producción de unos tubos de vidrio destinados a la solarotermia, que deben de tener un diámetro de más que 120 mm y para la utilización en uniones entre vidrio y metal. Esto ha de ser atribuido a la circunstancia de que hasta ahora no se había reconocido el hecho de que estos vidrios reúnen unas propiedades que son mejor apropiadas para la utilización en colectores tubulares de vacío que las de los vidrios que se han utilizado hasta ahora.

Dentro del intervalo descrito de composiciones, con el fin de ajustar las propiedades de los vidrios que se exigen para el fusionamiento con los metales o las aleaciones metálicas de uso corriente o respectivamente que se han mencionado, lo que junto al mencionado coeficiente de dilatación térmica es también una temperatura de transformación Tg adaptada, se mantiene en la composición del vidrio el siguiente cociente (todos los datos están en cada caso en % en moles): (AI2O3 + B203)/(Mg0 + CaO + BaO) < 5, de manera preferida < 3, de manera especialmente preferida <... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Utilización de un vidrio que contiene los siguientes componentes:

s¡o2

72-80

% en peso

b2o3

4 - < 6

% en peso

ai2o3

2-5

% en peso

Na20

4-7

% en peso

K20

0-3

% en peso

CaO

2,5-8

% en peso

MgO

0-2

% en peso

BaO

0-4

% en peso

t¡o2

0-5

% en peso

Ce02

0-2

% en peso

Fe203

0-0,1

% en peso

F

0-2

% en peso

realizándose en el vidrio que la relación de la suma de Al203 y B203 (en % en moles) a la suma de MgO, CaO y BaO (en % en moles) es < 5 y el coeficiente de dilatación térmica del vidrio a20/3oo es de desde > 5,3 10'6/K hasta 5,8 10"6/K para un tubo de vidrio en un colector tubular con una unión entre vidrio y metal.

2. Utilización de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la suma de CaO, MgO, BaO, SrO y ZnO es > 3 % en peso.

3 Utilización de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, conteniendo el vidrio los siguientes componentes.

s¡o2

75-80

% en peso

B203

4,5 - < 6

% en peso

ai2o3

2-4,5

% en peso

Na20

5,5-7

% en peso

K20

0-2

% en peso

CaO

>2,5-8

% en peso

MgO

0-2

% en peso

t¡o2

0-5

% en peso

Ce02

0-2

% en peso

Fe203

0-0,1

% en peso

F

0-2

% en peso

4. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones manera preferida 100- 150 ppm de Fe203.

5. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones impurezas, a base de los componentes mencionados.

6. Utilización de acuerdo con una de las reivindicaciones unión entre vidrio y metal es una aleación de Kovar.

1 hasta 3, conteniendo el vidrio 50 - 200 ppm Fe203, de 1 hasta 4, estando compuesto el vidrio, exceptuando las hasta 5, en la que el metal o la aleación metálica de la