Material vitrocerámico transparente, esencialmente incoloro, que contiene una solución sólida de cuarzo ß como la fase cristalina principal,

que presenta una composición, expresada en porcentajes en peso sobre la base de los óxidos constituida esencialmente por:

Material vitrocerámico de cuarzo ß exento de titania incoloro transparente.

Campo técnico

La presente invención se refiere a materiales vitrocerámicos en general, por tanto a vidrios precursores, a artículos que comprenden un material vitrocerámico y a un procedimiento para preparar un material vitrocerámico. En particular, la presente invención se refiere a materiales vitrocerámicos que comprenden cuarzo ß como fase cristalina predominante que son esencialmente transparentes e incoloros en el espectro visible, así como a los materiales de vidrio precursor de los mismos, a los artículos que comprenden los mismos y a los procedimientos para preparar los mismos.

Antecedentes

Los materiales vitrocerámicos transparentes con un bajo coeficiente de expansión térmica (CTE), que contienen una solución sólida de cuarzo ß como fase cristalina principal, se han descrito en numerosas publicaciones, en particular por W. Hoeland y G. Beall, en "Glass-ceramic technology", Am. Ceram. Soc., Westerville (2002), páginas 88-96. Dichos materiales vitrocerámicos se obtienen generalmente mediante tratamiento térmico de un vidrio precursor (más convencionalmente una mezcla de los constituyentes de dicho vidrio: una carga mineral, una precursora de dicho vidrio), cuya composición es del tipo LiO₂-Al₂O₃-SiO₂ (LAS). Dicho tratamiento térmico incluye una etapa de nucleación seguida de una etapa de crecimiento del cristal.

La fabricación de artículos de vitrocerámica con cuarzo ß incluye convencionalmente las tres principales etapas sucesivas: una primera etapa de fusión de un material del grupo, tal como una mezcla de materias primas de partida y/o de desechos de vidrio habitualmente llevada a cabo entre 1.550ºC y 1.750ºC; una segunda etapa de enfriamiento y formación del vidrio fundido obtenido en la forma deseada; y una tercera etapa de cristalización o ceramización del vidrio con forma enfriado mediante un tratamiento térmico adecuado (incluyendo las fases de nucleación y de crecimiento cristalino mencionadas anteriormente).

Son conocidos materiales vitrocerámicos que comprenden la solución sólida de cuarzo ß como fase cristalina predominante, que presentan varios grados de transparencia y que son esencialmente incoloros. Por ejemplo, las patentes US nº 3.252.811, nº 3.977.886, nº 4.093.468, nº 5.017.519 y nº 6.750.167, así como las patentes DE 1.496.497, JP 06-96460 y JP 2001-348250 se refieren en su totalidad a dichos materiales vitrocerámicos. Particularmente, la invención actualmente reivindicada puede considerarse como una mejora de la descrita en la patente JP 06-96460. Los márgenes proporcionados en dicho documento son grandes, es decir uno para SiO₂ y no se proporcionan instrucciones específicas con respecto al contenido de MgO + ZnO. Todas las composiciones ilustradas incluyen As₂O₃, algunas de ellas incluyen P₂O₅. En contraste con lo dado a conocer en JP 06-96460, en el contexto de la presente invención se descubrió un intervalo de composición donde, explícitamente, no se necesita As₂O₃ para el afinado y además de otras medidas, particularmente se utiliza una cantidad especificada de MgO y ZnO para facilitar el proceso de fusión y mejorar el rendimiento óptico.

Los productos comerciales actuales vitrocerámica esencialmente transparentes y esencialmente incoloros tienden a presentar un tinte de color indeseable en el espectro visible. Continúa resultando necesaria una vitrocerámica incolora y transparente que comprende una solución sólida de cuarzo ß como fase cristalina predominante.

Sumario

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un material vitrocerámico transparente y esencialmente incoloro que contiene una solución sólida de cuarzo ß como fase cristalina principal, que presenta una composición, expresa en porcentajes en peso referidos a los óxidos de la composición total, que consiste esencialmente en:

estando dicha composición esencialmente exenta de dióxido de titanio, óxido arsénico, óxido de antimonio y fosfatos, con la excepción de vestigios inevitables de los mismos.

Según determinadas formas de realización del material vitrocerámico de la presente invención, el material presenta una composición, expresada en porcentajes en peso de la composición total referidos a los óxidos, constituida esencialmente por:

Según determinadas formas de realización del material vitrocerámico de la presente invención, que pueden o no ser formas de realización específicamente descritas anteriormente, los porcentajes en peso de MgO, ZnO, SrO y BaO en la composición son tales que (i) MgO+ZnO: 2,7-4,4; y/o (ii) ZnO+BaO+SrO: 1-4, ventajosamente 1-3,5.

Según determinadas formas de realización del material vitrocerámico de la presente invención, que pueden o no ser formas de realización específicamente descritas anteriormente, cuya composición está además exenta de haluros, con la excepción de vestigios inevitables de los mismos.

Según determinadas formas de realización del material vitrocerámico de la presente invención, que pueden o no ser formas de realización específicamente descritas anteriormente, cuya composición está además exenta de boratos, con la excepción de vestigios inevitables de los mismos.

Un segundo aspecto de la presente invención es un artículo de material vitrocerámico del primer aspecto de la presente invención (incluyendo pero sin limitarse a los de las formas de realización específicas del material vitrocerámico descrito anteriormente), tal como una placa de cocina, un utensilio para cocinar, una placa de horno microondas, una ventana de chimenea de hogar, una puerta o ventana cortafuego, una ventana de visionado para hornos de pirólisis o catálisis, un artículo para lentes, un artículo de vajilla de mesa o un elemento arquitectónico.

Un tercer aspecto de la presente invención es un material de vidrio precursor del material vitrocerámico del primer aspecto de la presente invención (tal como el material vitrocerámico según las formas de realización específicas del primer aspecto de la presente invención descritas anteriormente). El material de vidrio presenta una composición química que corresponde a la del vitrocerámico descrito anteriormente.

Un cuarto aspecto de la presente invención es un procedimiento para producir un material vitrocerámico según el primer aspecto de la presente invención descrito anteriormente (incluyendo pero sin limitarse a las formas de realización específicas descritas anteriormente), que comprende el tratamiento térmico de un vidrio de aluminosilicato de litio, un precursor de dicho material vitrocerámico o una carga mineral, por si misma precursora de dicho vidrio de aluminosilicato de litio, en condiciones que garantizan su ceramización, caracterizado porque la composición de dicho vidrio o dicha carga material corresponde a la de un material vitrocerámico del primer aspecto de la presente invención descrito anteriormente.

En determinadas formas de realización del procedimiento del cuarto aspecto de la presente invención, el procedimiento comprende las etapas sucesivas siguientes: (a) fundir un vidrio de aluminosilicato de litio o una carga mineral, un precursor de dicho vidrio, incluyendo dicho vidrio o dicha carga una cantidad eficaz y no excesiva de por lo menos un agente de afinado; seguido del afinado del vidrio fundido obtenido; (b) enfriar el vidrio fundido y afinado obtenido y simultáneamente darle la forma deseada para el artículo deseado; (c) ceramizar dicho vidrio con forma; caracterizado porque dicho vidrio o dicha carga mineral, en el momento de fundirse, tiene una composición que corresponde a la de un material vitrocerámico del primer aspecto de la presente invención descrito anteriormente (incluyendo pero sin limitarse a aquellas formas de realización específicas del material vitrocerámico descrito anteriormente).

En determinadas formas de realización del procedimiento del curato aspecto de la presente invención, la ceramización se lleva a cabo durante un periodo de 300 min. o menos a una temperatura...

1. Material vitrocerámico transparente, esencialmente incoloro, que contiene una solución sólida de cuarzo ß como la fase cristalina principal, que presenta una composición, expresada en porcentajes en peso sobre la base de los óxidos constituida esencialmente por:

estando dicha composición esencialmente exenta de dióxido de titanio, óxido arsénico, óxido de antimonio y fosfatos, con la excepción de vestigios inevitables de los mismos.

2. Material vitrocerámico según la reivindicación 1, que presenta una composición, expresada en porcentajes en peso sobre la base de los óxidos, constituida esencialmente por:

3. Material vitrocerámico según la reivindicación 1 ó 2, en el que los porcentajes en peso de MgO y ZnO en la composición son tales que MgO+ZnO: 2,7-4,4.

4. Material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los porcentajes de ZnO, BaO y SrO en la composición son tales que ZnO+BaO+SrO: 1-4, ventajosamente 1-3,5.

5. Material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, cuya composición está además exenta de haluros, con la excepción de vestigios inevitables de los mismos.

6. Material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, cuya composición está además exenta de boratos, con la excepción de vestigios inevitables de los mismos.

7. Artículo de material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, constituido principalmente por una placa de cocina, un utensilio para cocinar, una placa de horno microondas, una ventana de chimenea de hogar, una puerta o ventana cortafuego, una ventana de visionado para hornos de pirólisis o catálisis, un artículo para lentes, un artículo de vajilla de mesa o un elemento arquitectónico.

8. Vidrio de aluminosilicato de litio, un precursor de un material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, cuya composición corresponde a la de un material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

9. Procedimiento de producción de un material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende el tratamiento térmico de un vidrio de aluminosilicato de litio, un precursor de dicho material vitrocerámico, o una carga mineral, por sí misma precursora de dicho vidrio de aluminosilicato de litio, en condiciones que garantizan su ceramización, caracterizado porque la composición de dicho vidrio o dicha carga material corresponde a la de un material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

10. Procedimiento de producción de un artículo según la reivindicación 7, en un material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende sucesivamente:

fundir un vidrio de aluminosilicato de litio o una carga mineral, una precursora de dicho vidrio, incluyendo dicho vidrio o dicha carga una cantidad eficaz y no excesiva de por lo menos un agente de afinado; seguido del afinado del vidrio fundido obtenido;

enfriar el vidrio fundido, afinado, obtenido y simultáneamente conformarlo en la forma deseada para el artículo deseado;

ceramizar dicho vidrio conformado;

caracterizado porque dicho vidrio o dicha carga mineral, al fundirse, presenta una composición que corresponde a la de un material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la ceramización se lleva a cabo durante un periodo de 300 min o menos a una temperatura inferior a 1.000ºC, ventajosamente inferior a 950ºC.