Materiales de vidrio y vitrocerámicos, artículos y procedimiento de preparación correspondientes.

Material vitrocerámico transparente, translúcido u opaco, que contiene,

como fase cristalina principal, una soluciónsólida de ß-cuarzo o de ß-espodumena, caracterizado porque:

(i) presenta esencialmente la composición siguiente,que se expresa como porcentajes en peso de óxidos.

65 a 70% de SiO2

18 a 23% de Al2O3

>4 a 5% de Li2O

0 a

Materiales de vidrio y vitrocerámicos, artículos y procedimiento de preparación correspondientes.

Campo de la invención La presente invención se refiere a materiales y artículos de vidrio y vitrocerámica, y al procedimiento para su fabricación. En particular, la presente invención se refiere a materiales vitrocerámicos que poseen, º-cuarzo o ºespodumena, como fase cristalina predominante con un alto nivel de º-OH. La presente invención es útil, por ejemplo, en la producción de artículos vitrocerámicos tales como placas de cocción, utensilios de cocina, ventanas de hornos, y similares.

Antecedentes de la invención En la técnica anterior, se describieron numerosos materiales y artículos de vitrocerámica, para utilizarlos como placas de cocción, utensilios de cocina, ventanas de horno y similares.

En la patente US nº 5.446.008, se describen vitrocerámicas con una mejora en la transmisión. Respecto a este problema técnico de transmisión, se piensa que el contenido acuoso de la vitrocerámica debe controlase. Dicho contenido acuoso debe ser, de hecho, inferior a 0, 03 mol//l. Además, en esta referencia, no se abordaron los problemas técnicos de fuerza mecánica y expansión térmica.

En la patente US nº 4.461.839, se describen otras vitrocerámicas. Su composición, que está casi libre de MgO, no está optimizada con respecto a dichos problemas técnicos de fuerza mecánica y expansión térmica.

La publicación de la solicitud de la patente europea nº EP-A-1.170.264, se refiere al problema de las grietas superficiales de la vitrocerámica, y con respecto a dicho problema, se proponen nuevas vitrocerámicas que son originales a través de su composición y a su estado de cristalización.

La solicitud JP 9-188538 da a conocer vitrocerámicas con una intensa fuerza mecánica.

La patente US nº 5.070.045 da a conocer materiales vitrocerámicos con una solución de º-espodumena o de ºcuarzo sólido como fase cristalina predominante. Estos materiales vitrocerámicos que comprenden una solución de º-espodumena sólido como fase cristalina predominante, muestran una apariencia opaca, blanca o coloreada. Son opacas visualmente, para evitar que los que utilizan placas, sean deslumbrados por los elementos de calentamiento que se sitúan debajo de dichas placas, pero mantienen una alta transmisión en el infrarrojo, de forma que mejoran el calentamiento de los utensilios de cocina que se localizan sobre dichas placas. Dichos utensilios se calientan no sólo por conducción, sino también por radiación. El material vitrocerámico se obtiene mediante tratamiento térmico del precursor vítreo, que comprende una etapa de cristalización a una temperatura del orden de 1.070°C a 1 .090°C. Cuanto más elevada es la temperatura de esta etapa de cristalización, más opaco es el material.

Estas vitrocerámicas y el procedimiento para obtenerlas se describen más específicamente en la solicitud de patente WO-A-99 06334.

Aunque los materiales se han utilizado en productos de vitrocerámica muy comercializados, todavía es posible una mejora:

a) dichas placas de º-espodumena son menos eficientes que sus parejas de º-cuarzo, que también se dan a conocer en el documento US-A-5.070.045, en términos de fuerza mecánica y expansión térmica; y

b) si se desean productos más opacos (por ejemplo, para utilizarlos en un contexto de calentamiento por inducción) , es apropiado ceramizar el precursor vítreo a una temperatura superior (º+20°C) . Como resultado, pueden generarse grietas en la estructura de la vitrocerámica. Anteriormente, se observó que una fuerza mecánica inferior y la presencia de grietas, cuando la temperatura de ceramización aumentaba, estaban relacionadas con la presencia del contenido acuoso en el precursor vítreo. Es conocido que el agua puede incorporarse a dicho precursor vítreo durante su fusión. El contenido de agua de dicho vidrio depende de hecho del estado de los materiales de iniciación que se utilicen y de los medios de fusión utilizados. Así, si los vidrios precursores de las vitrocerámicas se funden a partir de los materiales de partida que contienen poco agua en una estufa eléctrica, las vitrocerámicas resultantes tienden a presentar una fuerza mecánica intensa y no muestran una tendencia a grietas, incluso si la ceramización se lleva a cabo a temperatura alta. Los vidrios con un bajo contenido en agua pueden utilizarse de modo similar añadiendo halógenos a su composición básica. Esto se describe en la patente US nº 5.446.008. Sin embargo, industrialmente, es muy deseable no tener que estar implicado en el control del contenido de agua del vidrio. Se desea notablemente poder implementar procedimientos para (utilizar quemadores de fusión) de tipo de gas natural o de tipo de gas de oxígeno. El experto en la materia no puede ignorar que la utilización de dichos medios de fusión conduce a un contenido significativo de agua en los vidrios. Es el contenido acuoso el que limita las temperaturas de ceramización.

De este modo, según la invención, la mejora que se busca después de dichos materiales vitrocerámicos de espodumena se ha realizado a lo largo de dos líneas. Se deseó tanto aumentar la fuerza mecánica como evitar la aparición de grietas (en el caso de vidrios que contengan mucho agua, y/o para ceramizaciones a alta temperatura) , y para disminuir la expansión térmica.

Además, el precursor vítreo de las vitrocerámicas de la invención, es también apropiado para obtener vitrocerámicas eficientes de una fase cristalina principal de -cuarzo. Permite, por tanto, la fabricación de diversos productos opacos o transparentes, a partir de la misma composición del precursor vítreo. Esta flexibilidad del procedimiento en cuestión, es muy deseable en la técnica El experto en la materia aprecia, ya por tanto, el interés de la presente invención, cuyo principal objetivo consiste en nuevas composiciones de vitrocerámica que son apropiadas para vitrocerámicas eficientes de -cuarzo y espodumena, más particularmente vitrocerámicas de -espodumena que son más eficientes que las de la técnica anterior (documentos US-A-5.070.045 y WO-A-99 06334) .

Sumario de la invención Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un material cerámico vítreo opaco o translúcido, transparente, que contiene, como fase cristalina principal, una solución de -cuarzo o -espodumena sólidos, caracterizada porque: (i) esencialmente tiene la composición siguiente, que se expresa como tantos por ciento en peso de óxidos.

a 70% de SiO2

a 23% de Al2O3

> 4 a 5% de Li2O

a < 1% de MgO

a 3% de ZnO

a 2% de BaO

1, 8 a 4% de TiO2

a 2, 5% de ZrO2

0, 4 a 1% de K2O y/o Na2O;

con, ventajosamente, una cantidad efectiva y no excesiva de por lo menos un agente de afinado; y (ii) posee un valor -OH superior a 0, 2 mm-1, preferentemente superior a 0, 4 mm-1. Preferentemente, el material vitrocerámico de la presente invención comprende como principal fase cristalina una solución sólida de -espodumena.

En una forma de realización preferida del material vitrocerámico de la presente invención, la composición de la vitrocerámica contiene As2O3 y/o Sb2O3, como agente de afinado, en los porcentajes siguientes en peso:

As2O3 0 – 1, 5

Sb2O3 0 – 1, 5

con As2O3 + Sb2O3 0, 5 – 1, 5

Según otra forma de realización preferida del material vitrocerámico de la presente invención, la composición del mismo incluye además una cantidad efectiva de por lo menos un colorante, seleccionado ventajosamente a partir de CoO, Cr2O3, Fe2O3, MnO2, NiO, V2O5, CeO2 y sus mezclas.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un artículo realizado en un material vitrocerámico de la presente invención anteriormente descrito, que se selecciona preferentemente de entre el grupo constituido por una placa de cocción, un utensilio de cocina, una placa del horno microondas, una ventana de chimenea, una puerta cortafuego o ventana cortafuego, una ventana de horno de pirólisis y una ventana de horno de catálisis.

Un tercer aspecto de la presente invención implica un vidrio inorgánico, que es un precursor de un material vitrocerámico según la presente invención, caracterizado porque: (i) tiene fundamentalmente la composición siguiente, que se expresa como porcentajes en peso de los óxidos:

a 70% de SiO2

a 23% de Al2O3

> 4 a 5% de Li2O

a < 1% de MgO

a 3% de ZnO

a 2% de BaO

1, 8 a 4% de TiO2

a 2, 5% de ZrO2

0, 4 a 1% de K2O y/o Na2O;

con, ventajosamente, una... [Seguir leyendo]

1. Material vitrocerámico transparente, translúcido u opaco, que contiene, como fase cristalina principal, una solución sólida de -cuarzo o de -espodumena, caracterizado porque: (i) presenta esencialmente la composición siguiente, 5 que se expresa como porcentajes en peso de óxidos.

a 70% de SiO2 18 a 23% de Al2O3 > 4 a 5% de Li2O

0 a <1% de MgO 1 a 3% de ZnO 0 a 2% de BaO 1, 8 a 4% de TiO2 1 a 2, 5% de ZrO2

0, 4 a 1% de K2O y/o Na2O;

con, ventajosamente, una cantidad efectiva y no excesiva de por lo menos un agente de afinado; y (ii) presenta un valor de -OH superior a 0, 2 mm-1, preferentemente superior a 0, 4 mm-1.

2. Material vitrocerámico según la reivindicación 1, cuya composición contiene As2O3 y/o Sb2O3, como agente de afinado, en los porcentajes en peso siguientes:

As2O3 0 – 1, 5 Sb2O3 0 – 1, 5

con As2O3 + Sb2O3 0, 5 – 1, 5

3. Material vitrocerámico según la reivindicación 1 o 2, cuya composición contiene además una cantidad efectiva de por lo menos un colorante, que se selecciona ventajosamente de entre CoO, Cr2O3, Fe2O3, MnO2, NiO, V2O5, CeO2 y sus mezclas.

4. Material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que contiene, como fase cristalina principal, una solución sólida de -espodumena.

5. Artículo realizado a partir de un material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que es

seleccionado preferentemente de entre el grupo constituido por una placa de cocción, un utensilio de cocina, una placa de horno microondas, una ventana de chimenea, una puerta cortafuego o ventana cortafuego, una ventana de horno de pirólisis y una ventana de horno de catálisis.

6. Vidrio inorgánico cristalizable, que es un precursor de un material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque (i) presenta esencialmente la composición siguiente, que se expresa como porcentajes en peso de óxidos:

a 70% de SiO2

a 23% de Al2O3

> 4 a 5% de Li2O 0 a <1% de MgO 1 a 3% de ZnO 0 a 2% de BaO 1, 8 a 4% de TiO2

1 a 2, 5% de ZrO2 0, 4 a 1% de K2O y/o Na2O;

con, ventajosamente, una cantidad efectiva y no excesiva de por lo menos un agente de afinado; y (ii) presenta un valor de -OH superior a 0, 2 mm-1, preferentemente superior a 0, 4 mm-1.

7. Procedimiento para preparar un material vitrocerámico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, o un artículo según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende el tratamiento térmico de un precursor vítreo inorgánico cristalizable de la vitrocerámica, según la reivindicación 6, bajo condiciones que aseguran su ceramización.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho tratamiento térmico comprende una etapa de cristalización a una temperatura entre 1.050 y 1.200°C.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho tratamiento térmico comprende una etapa de 65 cristalización a una temperatura de entre 840 y 900°C.