METODO PARA LA FORMACION DE CRISTALES BLANCOS OPACOS, EN EL INTERIOR DE LA MASA VITREA DE LAS FRITAS Y ESMALTES CERAMICOS.

Método para la formación de cristales blancos opacos, en el interior de la masa vítrea de las fritas y esmaltes cerámicos.

Al contrario de todo lo hasta ahora experimentado e incluso lo que se está aplicando actualmente. Este método se fundamenta en la cantidad exacta de los óxidos que aportan las materias primas que se utilizan y las reacciones que se producen en su tratamiento: homogenización, fusión a temperatura, tiempo, presión y granulometría, adecuadas, aplicación en el soporte y sinterización final, haciendo que tanto en el calentamiento como en el enfriamiento el intervalo de 700-850 y 850-700ºC sea lento. El tiempo de permanencia, de la frita o del esmalte cerámico, a su máxima temperatura ha de ser el preciso, menos de 9 minutos y entre 1.000 y 1.100ºC, para que su efecto fluido sea muy alto.

Sector de la técnica

La invención está realizada para su utilización en la industria de fabricación de fritas y esmaltes cerámicos y en la industria de fabricación de mayólica, gres y gres porcelánico.

Objeto de la invención

Éste no es más que crear reacciones entre los óxidos minerales, que en concentraciones adecuadas, se introducen. Obteniendo artificialmente piroxenos (MgAI2Si05) magmáticos, con un alto índice de refracción. Obteniendo así mismo (SrSi03) con un alto poder fundente y que cambia fácilmente al estado cristalino. Creando cristales blancos opacos, que la naturaleza ya los crea.

Eliminar la dependencia del silicato de circonio (Si04Zr) muy refractario. Y reducir el consumo de energías en los sectores indicados.

No utilizar para la opacificación, gahnitas (ZnAI203) altamente refractarias, ni esfenas (CaTiSi05) muy fotosensibles, ni diópsidos (MgCa2Si03) con bajo índice de refracción, ni nucleantes (P2Os) bastante tóxico, o para no enumerar más, willemita (ZnSi03) refractaria.

Estado de la técnica

Para obtener la opacidad en las fritas y esmaltes cerámicos se utilizaban los productos P205, As205, Sb203, Ce02, y Sn02. Los productos mencionados no forman cristales en el interior de la masa vitrea. Tienen un elevado índice de refracción y de ahí su uso como opacificantes. Todos actúan como estabilizadores de la masa vitrea al ser su potencial iónico inferior a 7.

En la actualidad opacidad, blancura y brillo se producen cuando existen diferencias entre los índices de refracción entre las fases, masa vitrea y los cristales en ella presentes.

El S¡04Zr que también es un silicato magmático se utiliza en cerámica para obtener la deseada opacidad. Este Si04Zr estequiométricamente esta formado por un 67'2% de Zr02 y un 32'8% de Si02. Pero lleva como impurezas un 0'2% de Fe203 un 0'1% de Ti02 y como trazas en ppm Hf02, U, Th y La, o sea que es ligeramente radioactivo. Prioritariamente se extrae para obtener T¡02.

Siendo un silicato magmático, que ya tiene los cristales formados. Cuando llega al sector cerámico, primero se moltura a una granulometría adecuada, en forma de harina o micronizado, luego se mezcla con otras materias primas y se pasa al horno de fritar, a la temperatura que está el horno los cristales desaparecen. Vuelven a aparecer algunos, no todos, cuando el fundido se enfría rápidamente, vertiéndolo en agua, una vez seco se vuelve a molturar y otra vez a separar algunos cristales menos. Se aplica en el soporte y finalmente se vuelve a cocer junto con el soporte en el horno de vidriar que tiene dispuesta la cronotermia, para volver a formar los cristales iniciales, aunque no todos.

Los minerales de los óxidos que se introducen en esta invención, como otros elementos, tienen su valencia, radio y potencial iónico y siempre que se pongan en contacto en las concentraciones adecuadas y se den las condiciones precisas (tiempo, presión, temperatura y tamaño) reaccionaran y se obtendrán los productos buscados. Así mismo, en esta invención, el fortísimo contenido energético del enlace Si-O-Si que tienen las fritas actuales, se ve notablemente aumentado.

Las curvas dilatométricas de las fritas actuales son irregulares en tiempos y temperaturas. No pasa así con las fritas de la invención que son regulares.

Por cuanto a las temperaturas de ablandamiento, son para las fritas actuales de 930°C y de 900°C para las fritas de la invención. Temperaturas de esfera, para las fritas actuales de 1.190°C y para las fritas de la invención 1.130°C. Y las temperaturas de sellado son de 800°C para las fritas actuales y de 780°C para las fritas de invención.

Si la naturaleza crea estos cristales, se deduce que los minerales, que los forman, existen en cantidades notables y asequibles. Cuatro requerirán un tratamiento para obtenerlos, el resto solamente requerirán extraerlos de la roca que los contiene y adecuarlos para su uso.

La isotropía funcional, que adquieren los productos obtenidos con las composiciones de la invención, es más estable que la que tienen los productos obtenidos con el procedimiento actual. Motivada por el elevado efecto fluido de los productos que se obtienen con esta invención, aplicando los parámetros precisos para obtener los piroxenos magmáticos artificiales.

Descripción detallada de la invención

La concentración en moles de los óxidos a utilizar, ha de estar forzosamente dentro de los valores que se dan seguidamente:

El estudio de la formación de la fase cristalina, no es de menor importancia, que el estudio de una cierta estructura definida que se ha formado en el cristal.

Es necesario que, dados los parámetros adecuados para ello, se forme Sr.Si03. Porque por un lado goza de un alto efecto fluido y por otro es un compuesto de alta cristalización, por la fase metasilicada del Sr con cationes divalentes.

El porcentaje en moles de Al203 nunca debe ser inferior al 5%. El porcentaje en moles de B203 nunca debe ser superior al 3%. Si no se cumple estas condiciones la cristalizabilidad, es muy escaáa.

El L¡20 es el componente más activo en el fundido. Basado en la generación de eutecticos con los aluminosilicatos de otros cationes monovalentes. Sus concentraciones oscilan, en moles, entre el 1 y 2%. Aumenta el efecto fluido y aumenta los nexos estructurales de los cristales debido al aumento de las atracciones electrostáticas entre cationes y aniones (electrolitos iónicos).

Así pues la composición óptima en el grupo RO (óxidos básicos como de calcio, de sodio, de zinc, etc.) es de capital importancia. En los piroxenos el Al203 sustituye a la Si02 en función del tiempo, presión, temperatura y el tamaño de partícula, determinando las fases minerales que van a aparecer, por polimorfía estructural. Son Si02, Al203, K20, Na20 y CaO. La gran diferencia entre los sistemas de opacificación, actual de fritas cerámicas y el que se expone en esta invención, es que se recurre a creación controlada de un magma artificial.

En la actualidad para la obtención de vidriados blancos opacos corresponden a los límites siguientes:

1 RO (óxidos básicos) 0'1 Al20325 Si02 O también 1 RO (óxidos básicos)0'4 Al2034'5 Si02

De la misma manera que se tiene que dar: en moles, que la suma de los moles del grupo RO sea 1. Los de Al203 tienen que oscilar entre 0'28 y 0'40. Los de Si02 se obtienen del producto por 10 de los moles de Al203. Los de B203 de multiplicar por 16 los moles de Si02 La suma de los moles Na20, K20 y BaO ha de ser inferior a 05. Los moles de CaO tienen que oscilar entre 0'5 y 057. Los moles de ZnO deben ser inferiores a 0'15. Los moles de MgO deben ser inferiores a 015. Sobre la cantidad de Si04Zr solamente especifica que este entre el 8 y 12% en peso del total de la mezcla.

Imposible de realizar en esta invención, si se observa la tabla de concentraciones dada anteriormente.

Para obtener cristales, en esta invención se ha de dar que la relación AI203/S¡02 tiene que oscilar entre 1/2 y 1/4. Y que además estén presentes el SrO y el Li20, así el efecto fluido de los productos que funden, que está en función de la energía requerida para romper o debilitar los enlaces. El SrO y el Li20 disminuyen notablemente esta energía.

La invención actual está basada a partir de los trabajos realizados allá por el año 1950 tanto en el Instituto de Ciencias y Cerámica de la URSS, como en el Consejo de Investigación Nacional de Canadá para sustituir el Pb02, por su toxicidad, por el SrO y solamente para conseguir el mismo efecto fluido. En aquellos trabajos, las concentraciones... [Seguir leyendo]

1. Método para la formación de cristales blancos opacos en el interior de la masa vitrea de las fritas y esmaltes cerámicos, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a) Elección de las concentraciones en moles, de los óxidos a utilizar.

b) Confeccionar la frita siguiendo el método Seger, % o programa informático.

c) Elección de las materias primas y confección de la receta. Homogenización.

d) Fusión de la mezcla elegida entre 1.100-1.300 0 C y 5'99 bares de presión.

e) Secado de la frita, composición de los esmaltes.

f) Molturación junto con agua

g) Cocción y enfriamiento.

2. Método, según reivindicación 1, caracterizado porque en la fase a), las concentraciones

en moles de los óxidos elegidos han de estar entre los siguiente márgenes:

g

3. Método, según reivindicación 1, caracterizado porque en la que en la fase a), se confecciona la fórmula de manera que para cada frita que se quiera confeccionar, se toman de la anterior tabla y sin salirse de los límites establecidos, los óxidos precisos, de acuerdo con los siguientes criterios:

- La suma de moles RO (óxidos básicos) tiene que oscilar entre 0'8 y 17 moles.

- Los moles de B203 tienen que salir de multiplicar los moles de K20 por 0'3.

- La suma de moles de Na20, K20, BaO, MgO ha de ser inferior a 0'63.

- Los moles de K20 multiplicados por 0'3 son los moles de B203.

- Los moles de MgO multiplicados por 1 '5 son los moles de SrO.

- La suma de moles de ZnO y de MgO ha de ser inferior a 0'28.

- Los moles de L¡20 son los que se hayan de multiplicar los moles de Na20 por 0'3.

- Y la relación Al203-Si02 ha de ser 1/2 1/4.

4. Método, según reivindicación 1, caracterizado porque en la fase b) y c), bien por el

método Seger, por porcentajes o por programa informático, se eligen las materias primas y por medios mecánicos se obtiene una mezcla homogénea, tanto en composición como en tamaño de partícula de 100 mieras.

5. Método, según reivindicación 1, caracterizado porque en la fase d), la mezcla homogénea

se pasa al horno de fusión en el que a una temperatura entre 1.100 y 1300 0 C y a una presión de 5'99 bares y utilizando 02 y gas natural, queda terminada la operación.

6. Método, según reivindicación 1, caracterizado porque en la fase e) y f), la frita o esmalte, 25 se seca y se moltura por vía húmeda, para mantener en suspensión, se debe emplear

montmorillonita o formaldehído y a 1.600-1.700 gr/l de densidad y sobre un tamiz de 45 mieras el residuo que queda no debe superar en ningún caso el 2% en volumen, con la particularidad de que la cocción debe ser lenta en la fase de calentamiento entre 700 y 850 °C a una presión de 4 bares y en la zona de máxima temperatura hasta 1.130 °C y un 30 máximo de 8'99 bares un tiempo corto, un tiempo máximo de 8 minutos, mientras que el

enfriamiento, en el intervalo de 850-700 °C es igualmente lento y a una presión de 4'99 bares.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

N.° solicitud:

Fecha de presentación de la solicitud: 16.01.2013 Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

© Int. Cl.: C04B41/86 (2006.01)

C03C8/02 (2006.01)

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Reí vi nd icaciones afectadas

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ES 2133223 A1 (SERRANO PASCUAL E.) 01/09/1999, columna 2, línea 36 - columna 3, línea 56; Ejemplos 2 y 3.

GB 808401 A (NAT LEAD CO) 04/02/1959, página 1, líneas 49-62; Ejemplo 1.

WO 2007059808 A1 (COLOROBBIA ESPAÑA SA ET AL.) 31/05/2007, páginas 9-16.

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