ES2984367T3 - Envases de vidrio de color revelable - Google Patents
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Abstract
Composiciones de material colorante latente, composiciones de vidrio de sílice-sosa-cal y métodos relacionados para la fabricación de recipientes de vidrio coloreables. Las composiciones de material colorante latente pueden introducirse en una pluralidad de composiciones de vidrio base que tienen números redox en el intervalo de -40 a +20 para producir composiciones de vidrio coloreables y recipientes de vidrio coloreables. Las composiciones de material colorante latente introducidas en las composiciones de vidrio base incluyen una mezcla de óxido cuproso (Cu2O) , óxido estannoso (SnO), óxido de bismuto (Bi2O3) y carbono (C). Después de la formación, los recipientes de vidrio coloreables pueden tratarse térmicamente para que se coloreen de rojo o negro. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Envases de vidrio de color revelable
La presente descripción se refiere a recipientes de vidrio y, más particularmente, a la coloración de recipientes de vidrio.
Antecedentes y resumen de la descripción
Los recipientes de vidrio frecuentemente se componen del denominado vidrio de sosa y cal, también denominado vidrio de sosa, cal y sílice. Muchos de dichos recipientes están coloreados, por ejemplo, con fines estéticos o funcionales. Pueden producirse recipientes de vidrio coloreados a partir de composiciones de vidrio de sosa y cal que incluyen uno o más colorantes. Por ejemplo, el vidrio de color verde se puede fabricar a partir de una composición de vidrio de sosa y cal que incluye óxido de cromo (C<2>O<3>) como colorante, y el vidrio de color azul se puede fabricar añadiendo óxido de cobalto (CoO) a una composición de vidrio sosa y cal. Las patentes de EE. u U. que ilustran composiciones de vidrio coloreado de este tipo incluyen 3.326.702, 3.330.638, 3.345.190, 3.498.806 y 4.312.953.
Algunos colorantes en las composiciones de vidrio de sosa y cal pueden no impartir inmediatamente el color al vidrio. En cambio, es posible que sea necesario desarrollar el color mediante un proceso de tratamiento térmico conocido como “ revelado del color” . En este proceso, se forman recipientes de vidrio a partir de una composición de vidrio que contiene materiales colorantes “ latentes” . Posteriormente, los recipientes de vidrio se calientan a una temperatura ligeramente superior a las temperaturas de recocido normales de manera que los materiales colorantes latentes en el vidrio interactúen o “ revelen el color” para transmitir color al vidrio. Las patentes de EE. UU. que ilustran este método para colorear recipientes de vidrio incluyen 2.672.423, 2.233.343, 2.653.419, 3.513.003 y 3.627.548.
Un objeto general, según un aspecto de la descripción, es proporcionar una mezcla de materiales colorantes latentes que puedan introducirse en una variedad de composiciones de vidrio base para producir recipientes de vidrio transparente o ligeramente coloreados que, tras el tratamiento térmico y el revelado del color, desarrollen un color rojo intenso o visualmente negro. Por consiguiente, estos recipientes de vidrio pueden denominarse “ de color revelable” . El tratamiento térmico o etapa de revelado de color es opcional, lo que imparte flexibilidad a la producción en masa de envases de vidrio de diferentes colores.
La presente descripción abarca una serie de aspectos que pueden implementarse por separado o en combinación entre sí.
Según un aspecto de la descripción, se proporciona una mezcla de materiales colorantes latentes formulados para su uso con una pluralidad de composiciones de vidrio base de sosa, cal y sílice que tienen números redox en el intervalo de -40 a 20 para producir un pluralidad de composiciones de vidrio de color revelable y una pluralidad de recipientes de vidrio de color revelable. La mezcla de materiales colorantes latentes incluye óxido cuproso óxido estannoso (Cu<2>O), óxido estannoso (SnO), óxido de bismuto (Bi<2>O<3>) y carbono (C).
Según otro aspecto de la descripción, se proporciona un método para hacer una pluralidad de recipientes de vidrio de color revelable. En este método, se introduce una mezcla de materiales colorantes latentes en composiciones de vidrio base de sosa, cal y sílice que tienen un número redox en el intervalo de -40 a 20 para producir composiciones de vidrio de color revelable. La mezcla de materiales colorantes latentes incluye óxido cuproso (Cu<2>O), óxido estannoso (SnO), óxido de bismuto (Bi<2>O<3>) y carbono (C). Posteriormente, se forma una pluralidad de recipientes de vidrio de color revelable a partir de las composiciones de vidrio de color revelable.
Según otro aspecto más de la descripción, se proporciona un método para hacer una pluralidad de recipientes de vidrio de color revelable. En este método, se prepara una composición de vidrio de sosa, cal y sílice que incluye: el 60-75 % en peso de SiO<2>, el 7-15 % en peso de Na<2>O, el 6-12 % en peso de CaO, el 0,1-3,0 % en peso de AbO<3>, el 0,0-2,0 % en peso de MgO, el 0,0-2,0 % en peso de K<2>O, y el 0,01-0,30 % en peso de SO<3>, y una composición de material colorante latente se mezcla en la composición de vidrio de sosa, cal y sílice para producir una composición de vidrio de color revelable que incluye: el 0,0875-0,35 % en peso de óxido cuproso (Cu<2>O), el 0,06-0,5 % en peso de óxido estannoso (SnO), el 0,0125-0,05 % en peso de óxido de bismuto (Bi<2>O<3>) y el 0,02-0,10 % en peso de carbono (C). Posteriormente, se forma una pluralidad de recipientes de vidrio de color revelable a partir de la composición de vidrio de color revelable.
Según un aspecto adicional de la descripción, se proporciona un recipiente de vidrio de color revelable que tiene una composición de vidrio de recipiente que incluye una porción de vidrio base y una porción de colorante latente. La porción de vidrio base comprende: el 60-75 % en peso de SiO<2>, el 7-15 % en peso de Na<2>O, el 6-12 % en peso de CaO, el 0,1-3,0 % en peso de A<b>O<3>, el 0,0-2,0 % en peso de MgO, el 0,0-2,0 % en peso de K<2>O, y el 0,01 0,30 % en peso de SO<3>, y la porción de colorante latente comprende: el 0,0875-0,35 % en peso de óxido cuproso (Cu<2>O), el 0,06-0,5 % en peso de óxido estannoso (SnO) y el 0,0125-0,05 % en peso de óxido de bismuto (B<b>O<3>).
Breve descripción de los dibujos
La descripción, junto con los objetos, características, ventajas y aspectos adicionales de la misma, se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción, las reivindicaciones adjuntas y el dibujo adjunto, en el que:
La figura 1 es un alzado lateral de un recipiente de vidrio según una realización ilustrativa de la presente descripción.
Descripción detallada de realizaciones preferidas
Según realizaciones ilustrativas de un proceso de fabricación descrito en el presente documento, se ha encontrado una mezcla de materiales colorantes latentes, que se pueden introducir en una pluralidad de composiciones de vidrio base que tienen un intervalo de números redox para producir composiciones de vidrio de color revelable y recipientes de vidrio de color revelable. Los recipientes de vidrio de color revelable producidos por el proceso de fabricación descrito en el presente documento están inicialmente ligeramente coloreados o transparentes, pero pueden calentarse a una temperatura ligeramente superior a las temperaturas de recocido normales para revelar el color rojo o negro en los mismos.
Como se usa en el presente documento, la expresión “ ligeramente coloreado” es una expresión relativa y se refiere al vidrio que es relativamente transparente o translúcido en comparación con los recipientes de vidrio de color rojo o negro de color intenso producidos tras el revelado de color. En una realización, los recipientes de vidrio de color revelable ligeramente coloreados inicialmente pueden parecer incoloros o de color azul claro, pero tras el revelado de color volverse de color rojo intenso. En otra realización, los recipientes de vidrio de color revelable ligeramente coloreados inicialmente pueden tener una coloración ámbar, azul cobalto o verde esmeralda, pero tras el revelado de color, pueden volverse visualmente negros. Es decir, tras el revelado de color, se reducirá la transmisión de luz visible a través de los recipientes de vidrio de tal manera que los recipientes de vidrio parezcan visualmente negros para el ojo humano en condiciones de luz natural (por ejemplo, luz solar indirecta) a la distancia del brazo.
La figura 1 ilustra una realización ilustrativa de un recipiente 10 de vidrio que puede producirse según una realización ilustrativa del proceso de fabricación descrito en la presente descripción, como se describe adicionalmente a continuación en la presente descripción.
El recipiente 10 de vidrio puede producirse mediante el siguiente método. Además de la siguiente descripción, se pueden encontrar condiciones y procedimientos ilustrativos para componer y fundir vidrio de recipientes de producción, por ejemplo, en el Handbook of Glass Manufacture by Fay V. Tooley (3a ed., Ashlee Publishing 1984).
El método puede incluir la preparación de un lote de materias primas, es decir, los materiales de partida para una composición de vidrio de color revelable. Según realizaciones de la presente descripción, el lote de materias primas se formula para producir una composición de vidrio que tiene un potencial de oxidación-reducción, o potencial “ redox” , dentro de un intervalo predeterminado. Una técnica aceptada para cuantificar el potencial redox del vidrio fundido es calcular su llamado “ número redox” , como se describe en Simpson y Myers, “ The Redox Number Concept and Its Use by the Glass Technologist” , Glass Technology, Vol. 19, N.° 4, 4 de agosto de 1978, páginas 82-85. En general, una composición de vidrio “ oxidante” se define como una composición de vidrio que tiene un número redox de cero o superior, y una composición de vidrio “ reducida” se define como una composición de vidrio que tiene un número redox negativo. Según realizaciones de la presente descripción, el lote de materias primas se formula para producir una composición de vidrio que tiene un número redox en el intervalo de -40 a 20.
El lote de materias primas incluye materiales precursores de vidrio de sosa, cal y sílice, que pueden incluir materiales de vidrio base y, opcionalmente, materiales colorantes. Los materiales de vidrio base pueden incluir materiales que contienen arena (SiO<2>), carbonato de sodio anhidro (Na<2>CO<3>), piedra caliza (CaCOs), dolomita (CaMg(CO<3>)<2>) y alúmina (A<b>O<3>) tales como feldespato, así como vidrio de desecho. Los materiales colorantes en el lote de materias primas pueden estar en forma de compuestos metálicos o materiales que contienen un metal elemental específico o un compuesto metálico que produce un color deseado en el vidrio de sosa y cal. Los ejemplos de materiales colorantes adecuados incluyen, por ejemplo, óxidos de hierro (por ejemplo, FeO o Fe<2>O<3>), óxidos de cromo (por ejemplo, CrO o C<2>O<3>) y/u óxidos de cobalto (por ejemplo, CoO o Co<2>O<3>).
El lote de materias primas puede incluir además materiales complementarios que tienen un efecto oxidante o reductor sobre la composición de vidrio. Por ejemplo, el lote de materias primas puede incluir uno o más agentes oxidantes, tales como yeso (CaSO<4>-2H<2>O), torta de sal (Na<2>SO<4>), nitrato de sodio (NaNO<3>) y nitrato de potasio (KNO<3>), así como uno o más agentes reductores, tales como carbono (C), pirita de hierro (FeS<2>), cromita de hierro (FeCr<2>O<4>), y sulfuro de azufre (por ejemplo, como sulfuro ferroso, FeS).
El lote de materias primas también incluye materiales colorantes latentes. Los materiales colorantes latentes pueden estar en forma de una mezcla, tal como una mezcla de materiales que contienen cobre (Cu), estaño (Sn), bismuto (Bi) y carbono (C) adecuados, que reaccionan en la masa fundida para formar una pareja redox de óxido cuproso (Cu<2>O), óxido estannoso (SnO) y óxido de bismuto (Bi<2>O<3>). Por ejemplo, pueden añadirse cobre (Cu), estaño (Sn), bismuto (Bi) y carbono (C) al lote de materias primas en forma elemental y/o en forma de compuesto, por ejemplo, en forma de óxido.
La pareja redox de Cu<2>O, SnO y Bi<2>O<3>permite la formación de partículas de cobre coloidales en el vidrio mediante el proceso de tratamiento térmico conocido como “ revelado del color” . Sin embargo, esta pareja redox no altera el color del vidrio hasta que se trata adecuadamente con calor. La formación de partículas de cobre coloidales en los vidrios convencionales de color sílice o azul ártico imparte una coloración roja al vidrio. Por otro lado, cuando se forman las partículas coloidales de cobre en vidrios base de color ámbar, azul cobalto o verde esmeralda convencionales, el vidrio se vuelve visualmente de color negro. Por consiguiente, esta pareja redox permite la producción de más de un color de vidrio a partir de una única composición de vidrio de color revelable. Por ejemplo, se pueden producir recipientes de vidrio de color azul ártico y recipientes de vidrio de color rojo a partir de una única composición de vidrio de color revelable revelando el color de solo una porción de los recipientes de vidrio formados a partir de la composición de vidrio. Como otro ejemplo, se pueden producir recipientes de vidrio de color verde esmeralda y recipientes de vidrio de color negro a partir de una única composición de vidrio de color revelable revelando el color de solo una porción de los recipientes de vidrio formados a partir de la composición de vidrio.
El método incluye la fusión del lote de materias primas en un horno por lotes de vidrio para producir vidrio fundido. El lote de materias primas puede fundirse a temperaturas preferiblemente entre 1400 y 1500 grados Celsius durante aproximadamente dos a cuatro horas, más preferiblemente entre 1425 y 1475 grados Celsius, y lo más preferiblemente a aproximadamente 1450 grados Celsius durante aproximadamente tres horas. Posteriormente, el vidrio fundido puede fluir desde el tanque hasta un refinador donde está acondicionado. Desde el horno, el vidrio fundido puede dirigirse hacia uno o más antecrisoles.
En una realización, denominada en el presente documento como un método de coloración en tanque, el lote de materias primas fundidas en el horno por lotes de vidrio puede incluir materiales de vidrio base, materiales colorantes latentes y, opcionalmente, algunos otros materiales colorantes. Cuando este lote de materias primas que contiene colorante latente se funde en el horno por lotes de vidrio, se produce una composición fundida de vidrio de color revelable. La expresión “ de color revelable” se usa en el presente documento para referirse a una composición de vidrio o un recipiente de vidrio formado que incluye materiales colorantes latentes, y se puede calentar a una temperatura ligeramente superior a las temperaturas de recocido normales para que los materiales colorantes latentes interactúen o “ revelen el color” para cambiar el color al vidrio.
En otra realización, denominada en el presente documento como un método de coloración en antecrisol, el lote de materias primas fundidas en el horno por lotes de vidrio puede incluir materiales de vidrio base y, opcionalmente, algunos otros materiales colorantes. Sin embargo, en esta realización, el lote de materias primas no contiene ningún material colorante latente. Cuando este lote de materias primas se funde en el horno por lotes de vidrio, se produce una composición de vidrio fundido, por ejemplo, de color sílice, azul ártico, ámbar, azul cobalto o verde esmeralda. Posteriormente, corriente abajo del horno por lotes, se añaden materiales colorantes latentes a la composición de vidrio base en uno o más de los antecrisoles. En esta realización, se prepara una composición de vidrio de color revelable mediante la introducción de materiales colorantes latentes en un vidrio base preparado previamente en uno o más de los antecrisoles.
Se puede considerar que una composición de vidrio de color revelable preparada mediante cualquiera de los métodos tiene una porción de vidrio base y una porción de colorante latente.
La porción de vidrio base puede incluir materiales de vidrio de sosa, cal y sílice. Por ejemplo, la porción de vidrio base puede incluir sustancialmente los mismos materiales presentes en un vidrio de color sílice, azul ártico, ámbar, azul cobalto o verde esmeralda.
La expresión “vidrio de color sílice” se emplea en su sentido convencional en la tecnología del vidrio refiriéndose a un vidrio generalmente incoloro o transparente, y puede caracterizarse como un vidrio oxidado, que tiene un número redox de cero o superior. Por ejemplo, el vidrio de color sílice puede tener un número redox en el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 20. Una composición de vidrio de color sílice preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales en los siguientes intervalos de cantidades en peso:
60-75 % SiO2
7-15 % Na2O
6-12 % CaO
0,1-3,0 % AhO3
0,0-2,0 % MgO
0,0-2,0 % K<2>O
0,05-0,30 % SO3.
Más particularmente, y a modo de ejemplo solamente, una composición de vidrio de color sílice preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales sustancialmente en las cantidades en peso indicadas:
73 % SiO2
13,3 % Na2O
10,5 % CaO
1,3 % AhO3
0,2 % MgO
0,2 % K<2>O
0,2 % SO<3>.
La expresión “vidrio de color azul ártico” se emplea igualmente en su sentido convencional y se refiere a un vidrio ligeramente coloreado que tiene tonos azules (por ejemplo, vidrio de color azul claro). El vidrio de color azul ártico también puede caracterizarse como un vidrio oxidado, que tiene un número redox de cero o superior. Por ejemplo, el vidrio de color azul ártico puede tener un número redox en el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 20. Una composición de vidrio de color azul ártico preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales en los siguientes intervalos de cantidades en peso:
60-75 % SiO2
7-15 % Na2O
6-12 % CaO
0,1-3,0 % AhO3
0,0-2,0 % MgO
0,0-2,0 % K<2>O
0,01-0,10 % SO3
0,1-0,3 % Fe2O3.
Más particularmente, y a modo de ejemplo solamente, una composición de vidrio de color azul ártico preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales sustancialmente en las cantidades en peso indicadas:
73,0 % SiO2
12,9 % Na2O
11,5 % CaO
1,4 % AhO3
0,1 % MgO
0,5 % K<2>O
0,04 % SO3
0,2 % Fe2O3.
La expresión “vidrio de color ámbar” se emplea igualmente en su sentido convencional y se refiere a un vidrio que tiene una coloración ámbar que reduce la transmisión de luz a través del recipiente de vidrio. El vidrio de color ámbar puede caracterizarse como un vidrio reducido, que tiene un número redox de -20 o menos. Por ejemplo, el vidrio de color ámbar puede tener un número redox en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente -40. Una composición de vidrio de color ámbar preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales en los siguientes intervalos de cantidades en peso:
60-75 % SiO2
7-15 % Na2O
6-12 % CaO
0,1-3,0 % AhO3
0,0-2,0 % MgO
0,0-2,0 % K<2>O
0,01-0,10 % SO3
0,2-0,6 % Fe2O3.
Más particularmente, y a modo de ejemplo solamente, una composición de vidrio de color ámbar preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales sustancialmente en las cantidades en peso indicadas:
73.0 % SiO2
13.1 % Na2O
10,9 % CaO
1,4 % AhO3
0,4 % MgO
0,4 % K<2>O
0,05 % SO3
0,4 % Fe2O3.
La expresión “vidrio de color azul cobalto” se emplea igualmente en su sentido convencional y se refiere a un vidrio que tiene coloración azul (por ejemplo, vidrio de color azul). El vidrio de color cobalto puede caracterizarse como un vidrio reducido u oxidado, que tiene un número redox en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 10. Una composición de vidrio de color azul cobalto preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales en los siguientes intervalos de cantidades en peso:
60-75 % SiO2
7-15 % Na2O
6-12 % CaO
0,1-3,0 % AhO3
0,0-2,0 % MgO
0,0-2,0 % K<2>O
0,01-0,25 % SO3
0,01-0,25 % Fe2O3
0,01-0,15 % CoO.
Más particularmente, y a modo de ejemplo solamente, una composición de vidrio de color azul cobalto preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales sustancialmente en las cantidades en peso indicadas:
73 % SiO2
13 % Na2O
11 % CaO
1,6 % AhO3
0,5 % MgO
0,4 % K<2>O
0,15 % SO3
0,10 % Fe2O3
0,06 % CoO.
La expresión “vidrio de color verde esmeralda” también se emplea en su sentido convencional y se refiere a un vidrio que tiene coloración verde. El vidrio de color verde esmeralda puede caracterizarse como un vidrio reducido, que tiene un número redox de aproximadamente -5. Por ejemplo, el vidrio de color verde esmeralda puede tener un número redox en el intervalo de aproximadamente 1 a -10. Una composición de vidrio de color verde esmeralda preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales en los siguientes intervalos de cantidades en peso:
60-75 % SiO2
7-15 % Na2O
6-12 % CaO
0,1-3,0 % AhO3
0,0-2,0 % MgO
0,0-2,0 % K<2>O
0,01-0,25 % SO3
0,01-0,40 % C 2O3
0,1-0,6 % Fe2O3.
Más particularmente, y a modo de ejemplo solamente, una composición de vidrio de color verde esmeralda preferida de la presente descripción puede comprender los siguientes materiales sustancialmente en las cantidades en peso indicadas:
73 % SiO2
13,3 % Na<2>O
10,5 % CaO
1,7 % AhO3
0,4 % MgO
0,4 % K<2>O
0,08 % SO3
0,25 % C 2O3
0,3 % Fe2O3.
La porción colorante latente de la composición de vidrio de color revelable puede incluir óxido cuproso (Cu<2>O), óxido estannoso (SnO), óxido de bismuto (Bi<2>O<3>) y carbono (C). Como se ha analizado anteriormente, se ha encontrado que esta combinación de materiales permite la revelación de color del cobre (Cu) (es decir, la formación de coloides de cobre) en recipientes de vidrio de sosa y cal. Además, cuando está presente en cantidades adecuadas, esta combinación de materiales colorantes latentes no alterará la coloración del vidrio base a menos que se realice un tratamiento térmico adicional o una etapa de revelado del color. Por lo tanto, el uso de estos materiales colorantes latentes en las composiciones de vidrio de sosa y cal puede proporcionar flexibilidad a la producción de diferentes recipientes de vidrio coloreados sobre una base de producción en masa.
La relación molar de óxido de estaño (SnO) con respecto a óxido de cobre (Cu<2>O) en la porción de colorante latente puede ser de aproximadamente uno, por ejemplo, la relación molar puede estar en el intervalo de 0,9-1, o en el intervalo de aproximadamente 1-0,9. Sin embargo, la porción de colorante latente puede contener adecuadamente un exceso de óxido de estaño (SnO). Por ejemplo, cuando hay presente un exceso de óxido de estaño (SnO) en la porción de colorante latente, la relación molar de óxido de estaño (SnO) a óxido de cobre (Cu<2>O) puede ser de aproximadamente 1,5.
En una realización, la composición de vidrio de color revelable puede incluir aproximadamente el 0,175 % en peso de óxido cuproso (Cu<2>O), aproximadamente el 0,25 % en peso de óxido estannoso (SnO), aproximadamente el 0,0125 % en peso de óxido de bismuto (Bi<2>O<3>) y aproximadamente el 0,06 % en peso de carbono (C). Por ejemplo, la composición de vidrio de color revelable puede incluir el 0,0875-0,35 % en peso de óxido cuproso (Cu<2>O), el 0,06-0,5 % en peso de óxido estannoso (SnO), el 0,006-0,05 % en peso de óxido de bismuto (Bi<2>O<3>) y el 0,02-0,10 % en peso de carbono (C).
En otra realización, la composición de vidrio de color revelable puede incluir sustancialmente el 0,175 % en peso de óxido cuproso (Cu<2>O), sustancialmente el 0,25 % en peso de óxido estannoso (SnO), sustancialmente el 0,0125 % en peso de óxido de bismuto (Bi<2>O<3>) y sustancialmente el 0,06 % en peso de carbono (C). Como se usa en la presente descripción, el término “ sustancialmente” significa dentro de las tolerancias de fabricación habituales en la industria de la fabricación de recipientes de vidrio.
La porción restante de la composición de vidrio de color revelable puede incluir pequeñas cantidades de otros materiales. Dichos materiales pueden ser aditivos, materiales residuales del vidrio de desecho y/o impurezas típicas en la industria de la fabricación de recipientes de vidrio. Dichos materiales pueden estar presentes en cantidades traza, por ejemplo, menos del 0,2 % en peso. En un ejemplo específico, la porción restante de la composición de vidrio de color revelable puede incluir cantidades traza de TiO<2>, BaO y/o SrO.
El método también puede incluir la formación de recipientes de vidrio a partir de la composición de vidrio de color revelable, y estos recipientes de vidrio pueden denominarse “ de color revelable” . Un alimentador ubicado en un extremo corriente abajo del uno o más antecrisoles puede medir gotas de vidrio fundido y suministrarlas a máquinas formadoras de recipientes de vidrio. Posteriormente, las gotas pueden conformarse en recipientes de vidrio, por ejemplo, en máquinas de secciones individuales mediante procesos de compresión y soplado o de soplado y soplado, o de cualquier otra manera adecuada mediante cualquier equipo adecuado.
El método puede incluir además recocer los recipientes de vidrio de color revelable de cualquier manera adecuada, por ejemplo, en un túnel de recocido. En un extremo caliente de entrada o una porción corriente arriba del túnel de recocido, la temperatura en el mismo puede ser de entre 550 y 600 grados centígrados. A través del túnel, la temperatura puede bajarse gradualmente a una porción corriente abajo, un extremo frío, o una salida del túnel, por ejemplo, a una temperatura en el mismo de entre 130 grados centígrados y 65 grados centígrados. En cualquier caso, los recipientes de vidrio de color revelable pueden recocerse, preferiblemente entre 550 y 600 grados centígrados durante 30 a 90 minutos, más preferiblemente entre 525 y 575 grados centígrados durante 45 a 75 minutos, y lo más preferiblemente sustancialmente a 550 grados centígrados durante una hora.
El método también puede incluir elevar la temperatura de los recipientes de vidrio de color revelable por encima de la temperatura más alta a la que están recocidos (es decir, la temperatura de recocido más alta) para revelar una coloración de rojo a negro en los recipientes de vidrio. En consecuencia, esta etapa de elevación de temperatura puede denominarse “ revelado del color” .
La etapa de revelado del color o elevación de la temperatura puede incluir, por ejemplo, tratar térmicamente los recipientes de vidrio de color revelable entre 600 y 680 grados centígrados durante 10 a 90 minutos para producir recipientes de vidrio revelados de color negro o revelados de color rojo. En un ejemplo más específico, la etapa de elevación de temperatura puede incluir tratar térmicamente los recipientes de vidrio de color revelable entre 630 y 650 grados centígrados durante 30 a 40 minutos.
En una realización, la etapa de elevación de temperatura o revelado del color puede realizarse después de la etapa de recocido. Por ejemplo, puede usarse un horno o túnel secundario en línea o fuera de línea corriente abajo del túnel de recocido. La temperatura de los recipientes de vidrio de color revelable puede elevarse en el horno o túnel secundario a una temperatura y durante un tiempo adecuados para revelar un color deseado en los recipientes de vidrio. Posteriormente, la temperatura de los recipientes de vidrio revelados de color negro o revelados de color rojo puede reducirse gradualmente, por ejemplo, según un programa de recocido para evitar la fractura o el fallo de los recipientes.
En otra realización, la etapa de elevación de temperatura o revelado del color puede realizarse entre el momento en que comienza la etapa de recocido y el momento en que termina la etapa de recocido. En un ejemplo, puede usarse un horno separado fuera de línea adyacente al túnel de recocido. En otro ejemplo, el túnel de recocido puede funcionar según un perfil de calentamiento modificado. Por ejemplo, el perfil de calentamiento modificado puede incluir un perfil de temperatura de recocido típico modificado para incluir temperaturas y tiempos adecuados para revelar el color deseado en los recipientes de vidrio antes, durante o después del recocido.
Los recipientes de vidrio pueden tener, en algunos aspectos, una composición de vidrio de recipiente que es diferente de la composición de vidrio de color revelable. Por ejemplo, la cantidad de trióxido de azufre (SO<3>) retenida en los recipientes de vidrio puede ser sustancialmente inferior a la cantidad de trióxido de azufre (SO<3>) usada para preparar la composición de vidrio de color revelable. Sin embargo, la cantidad real de trióxido de azufre (SO<3>) retenido en los recipientes de vidrio variará dependiendo de la composición del vidrio base y de la cantidad de carbono (C) en la composición de vidrio de color revelable. En general, cuanto más carbono (C) se añade a una composición de vidrio base, menos trióxido de azufre (SO<3>) quedará retenido en los recipientes de vidrio.
En realizaciones adecuadas, la cantidad de trióxido (SO<3>) retenido en los recipientes de vidrio estará en el intervalo del 0,01-0,22 % en peso. En una realización específica, una composición de vidrio oxidado que tiene un número redox en el intervalo de cero a 14 típicamente dará como resultado recipientes de vidrio que incluyen aproximadamente el 0,04-0,14 % en peso de trióxido de azufre (SO<3>). En otra realización específica, una composición de vidrio reducido que tiene un número redox en el intervalo de -4 a -40 típicamente dará como resultado recipientes de vidrio que incluyen aproximadamente el 0,005-0,02 % en peso de trióxido de azufre (SO<3>).
En un ejemplo representativo, una composición de vidrio de color revelable se preparó añadiendo materiales colorantes latentes a una composición de vidrio de color azul ártico. La composición de vidrio de color revelable así preparada incluía el 0,11 % en peso de trióxido de azufre (SO<3>) y el 0,089 % en peso de carbono (C), y se encontró que los recipientes de vidrio formados a partir de esta composición de vidrio de color revelable contenían el 0,043 % en peso de trióxido de azufre (SO<3>), que es aproximadamente el 40 % de la cantidad original.
Los materiales colorantes latentes de Cu<2>O, SnO y Bi<2>O<3>pueden quedar retenidos en gran medida en la composición de vidrio de recipiente. Por ejemplo, aproximadamente el 75-100 % del Cu<2>O, SnO y Bi<2>O<3>en la composición de vidrio de color revelable puede quedar retenido en la composición de vidrio de recipiente.
Según la presente descripción, se proporciona una mezcla de materiales colorantes latentes que pueden introducirse en una pluralidad de composiciones de vidrio base que tienen un intervalo de números redox para producir composiciones de vidrio de color revelable y recipientes de vidrio de color revelable que pueden revelarse de color rojo o negro, dependiendo de la composición del vidrio base.
En una realización, esta mezcla de materiales colorantes latentes puede introducirse en un vidrio de color sílice o un vidrio de color azul ártico que tiene un número redox en el intervalo de 2 a 20 para producir una composición de vidrio de color revelable y recipientes de vidrio de color revelable que se pueden revelar de rojo. En otra realización, la mezcla de materiales colorantes latentes puede introducirse en un vidrio base de color ámbar que tiene un número redox en el intervalo de -20 a -40 para producir una composición de vidrio de color revelable y recipientes de vidrio de color revelable que se pueden revelar de negro. En otra realización más, la mezcla de materiales colorantes latentes puede introducirse en un vidrio base de color azul cobalto que tiene un número redox en el intervalo de -20 a 10 para producir una composición de vidrio de color revelable y recipientes de vidrio de color revelable que se pueden revelar de negro. En una realización adicional, la mezcla de materiales colorantes latentes puede introducirse en un vidrio base de color verde esmeralda que tiene un número redox de aproximadamente -5 para producir una composición de vidrio de color revelable y recipientes de vidrio de color revelable que se pueden revelar de negro.
Ejemplos
Se prepararon varias muestras de vidrio en un entorno de laboratorio y se observó el color en cada muestra.
En cada uno de los siguientes ejemplos, se preparó y se usó un lote de materias primas para producir 300 g de vidrio fundido. La cantidad necesaria de cada materia prima para cada composición de vidrio se pesó según la práctica estándar de cálculo de lotes común en la industria del vidrio. Posteriormente, las materias primas se trituraron y se molieron usando un mortero para romper el material aglomerado y se mezclaron entre sí usando un mezclador durante aproximadamente diez minutos. Mientras se mezclaba, se precalentó un crisol en un horno a 1350 grados centígrados durante aproximadamente diez minutos. El crisol se retiró del horno y se añadió al crisol todo el lote de materias primas. El crisol se volvió a colocar en el horno y la temperatura del horno se aumentó para formar una masa fundida de vidrio que tenía una temperatura de aproximadamente 1450 grados centígrados. La masa fundida de vidrio se mantuvo a esta temperatura durante aproximadamente 3,5 horas.
Después de eso, el vidrio fundido se vertió en placas templadas por impacto. Algunas de las placas se colocaron en un horno de recocido a 550 grados centígrados, mientras que algunas de las placas no se recocieron. Las placas que se colocaron en el horno de recocido se recocieron a una temperatura de aproximadamente 550 grados centígrados durante aproximadamente 10 a 20 minutos, y después se abrió una puerta del horno de recocido hasta que la temperatura del horno de recocido disminuyó a una temperatura de aproximadamente 300 grados centígrados. Después de eso, la temperatura del horno de recocido se ajustó a 20 grados centígrados para dejar que el vidrio se enfriase a temperatura ambiente durante la noche.
Ejemplo 1
En este ejemplo, se preparó y usó un lote de materias primas para producir 300 g de vidrio de color revelable. El lote incluía las materias primas necesarias para una composición de vidrio de color sílice, así como cantidades adecuadas de materiales colorantes latentes.
Después de que las placas de vidrio de color revelable se recociesen, se trataron térmicamente a temperaturas de horno de 550, 600 y 650 grados centígrados durante períodos de 30, 60, 90, 120, 150 y 180 minutos. A 550 grados Celsius, se observó un revelado del color uniforme y un buen color rojo después de 150 minutos. A 600 y 650 grados Celsius, las muestras alcanzaron un tono rojo en 30 minutos y a continuación continuaron oscureciéndose hasta casi negro en 180 minutos.
Ejemplo 2
En este ejemplo, el lote de materias primas incluía las materias primas necesarias para una composición de vidrio de color azul cobalto, así como cantidades adecuadas de materiales colorantes latentes.
Después de que las placas de vidrio de color revelable se recociesen, se trataron térmicamente a temperaturas de horno de 550, 600 y 650 grados centígrados durante períodos de 15 a 90 minutos. A 600 y 650 grados centígrados, las muestras se revelaron de color negro a los 30 minutos.
Ejemplo 3
En este ejemplo, el lote de materias primas incluía las materias primas necesarias para una composición de vidrio de color verde esmeralda, así como cantidades adecuadas de materiales colorantes latentes.
La relación de carbono en esta mezcla estaba en una relación estándar de carbono con respecto a sílice para un vidrio de color verde esmeralda. Esto difiere del vidrio de color sílice (anteriormente) en que está presente relativamente más carbono. Para producir vidrio de color verde esmeralda, puede buscarse un número redox entre -5,3 y -5,8, y puede obtenerse ajustando la cantidad de carbono en el lote.
Por lo tanto, se han descrito métodos adecuados para producir una composición de vidrio de color revelable y recipientes de vidrio de color revelable que satisfacen totalmente todos los objetos y objetivos expuestos anteriormente. La descripción se ha presentado junto con varias realizaciones ilustrativas y se han analizado modificaciones y variaciones adicionales. Otras modificaciones y variaciones se les ocurrirán fácilmente a los expertos en la técnica en vista de la exposición anterior.
Esta solicitud es una solicitud divisional de la Solicitud de Patente Europea EP 13777209.1 (EP 2914557) que se incorpora por referencia en el presente documento en su versión como se presentó originalmente (PCT/US2013/063199 - WO2014/070362 A1). El solicitante se reserva el derecho a echarse atrás y reclamar cualquier materia objeto que se describa en la Solicitud de Patente Europea EP 13777209.1 (EP 2914557) en su versión como se presentó originalmente (PCT/US2013/063199 - WO2014/070362 A1) en esta solicitud divisional o por medio de una o más posibles solicitudes divisionales consecutivas, independientemente del alcance del conjunto de reivindicaciones adjunto.
La composición se pesó según la práctica estándar de cálculo de lotes estándar en la industria del vidrio. Posteriormente, las materias primas se trituraron y se molieron usando un mortero para romper el material aglomerado y se mezclaron entre sí usando un mezclador durante aproximadamente diez minutos. Mientras se mezclaba, se precalentó un crisol en un horno a 1350 grados centígrados durante aproximadamente diez minutos. El crisol se retiró del horno y se añadió al crisol todo el lote de materias primas. El crisol se volvió a colocar en el horno y la temperatura del horno se aumentó para formar una masa fundida de vidrio que tenía una temperatura de aproximadamente 1450 grados centígrados. La masa fundida de vidrio se mantuvo a esta temperatura durante aproximadamente 3,5 horas.
Después de eso, el vidrio fundido se vertió en placas templadas por impacto. Algunas de las placas se colocaron en un horno de recocido a 550 grados centígrados, mientras que algunas de las placas no se recocieron. Las placas que se colocaron en el horno de recocido se recocieron a una temperatura de aproximadamente 550 grados centígrados durante aproximadamente 10 a 20 minutos, y después se abrió una puerta del horno de recocido hasta que la temperatura del horno de recocido disminuyó a una temperatura de aproximadamente 300 grados centígrados. Después de eso, la temperatura del horno de recocido se ajustó a 20 grados centígrados para dejar que el vidrio se enfriase a temperatura ambiente durante la noche.
Ejemplo 1
En este ejemplo, se preparó y usó un lote de materias primas para producir 300 g de vidrio de color revelable. El lote incluía las materias primas necesarias para una composición de vidrio de color sílice, así como cantidades adecuadas de materiales colorantes latentes.
Después de que las placas de vidrio de color revelable se recociesen, se trataron térmicamente a temperaturas de horno de 550, 600 y 650 grados centígrados durante períodos de 30, 60, 90, 120, 150 y 180 minutos. A 550 grados Celsius, se observó un revelado del color uniforme y un buen color rojo después de 150 minutos. A 600 y 650 grados Celsius, las muestras alcanzaron un tono rojo en 30 minutos y a continuación continuaron oscureciéndose hasta casi negro en 180 minutos.
Ejemplo 2
En este ejemplo, el lote de materias primas incluía las materias primas necesarias para una composición de vidrio de color azul cobalto, así como cantidades adecuadas de materiales colorantes latentes.
Después de que las placas de vidrio de color revelable se recociesen, se trataron térmicamente a temperaturas de horno de 550, 600 y 650 grados centígrados durante períodos de 15 a 90 minutos. A 600 y 650 grados centígrados, las muestras se revelaron de color negro a los 30 minutos.
Ejemplo 3
En este ejemplo, el lote de materias primas incluía las materias primas necesarias para una composición de vidrio de color verde esmeralda, así como cantidades adecuadas de materiales colorantes latentes.
La relación de carbono en esta mezcla estaba en una relación estándar de carbono con respecto a sílice para un vidrio de color verde esmeralda. Esto difiere del vidrio de color sílice (anteriormente) en que está presente relativamente más carbono. Para producir vidrio de color verde esmeralda, puede buscarse un número redox entre -5,3 y -5,8, y puede obtenerse ajustando la cantidad de carbono en el lote.
Por lo tanto, se han descrito métodos adecuados para producir una composición de vidrio de color revelable y recipientes de vidrio de color revelable que satisfacen totalmente todos los objetos y objetivos expuestos anteriormente. La descripción se ha presentado junto con varias realizaciones ilustrativas y se han analizado modificaciones y variaciones adicionales. Otras modificaciones y variaciones se les ocurrirán fácilmente a los expertos en la técnica en vista de la exposición anterior.
Claims (15)
- REIVINDICACIONESi.Un recipiente (10) de vidrio de color revelable que tiene una composición de vidrio de recipiente que incluye:una porción de vidrio base que comprende: el 60-75 % en peso de SiO<2>, el 7-15 % en peso de Na<2>O, el 6-12 % en peso de CaO, el 0,1 -3,0 % en peso de A<b>O<3>, el 0,0-2,0 % en peso de MgO, el 0,0-2,0 % en peso de k2o , y el 0,01-0,30 % en peso de SO<3>; yuna porción de colorante latente que comprende: el 0,0875-0,35 % en peso de óxido cuproso (Cu<2>O), el 0,06-0,5 % en peso de óxido estannoso (SnO) y el 0,0125-0,05 % en peso de óxido de bismuto (B<b>O<s>).
- 2. El recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en la reivindicación 1, en donde el recipiente de vidrio de color revelable (10) tiene inicialmente una porción de vidrio base de color sílice que tiene un número redox de 2 a 20.
- 3. El recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en la reivindicación 1, en donde el recipiente de vidrio de color revelable (10) tiene inicialmente una porción de vidrio base de color ámbar que tiene un número redox de -20 a -40.
- 4. El recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en la reivindicación 1, en donde el recipiente de vidrio de color revelable (10) tiene inicialmente una porción de vidrio base de color azul cobalto que tiene un número redox de -20 a 10 o tiene inicialmente una porción de vidrio base de color esmeralda que tiene un número redox de 1 a -10.
- 5. Un método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye las etapas depreparar un lote de materias primas,fundir el lote de materias primas en un horno por lotes de vidrio para producir vidrio fundido a temperaturas preferiblemente entre 1400 y 1500 grados Celsius durante dos a cuatro horas, más preferiblemente entre 1425 y 1475 grados Celsius, y lo más preferiblemente a 1450 grados Celsius durante tres horas, en donde el lote de materias primas incluye materiales de vidrio base, materiales colorantes latentes y, opcionalmente, algunos materiales colorantes diferentes, y dirigir el vidrio fundido desde el horno hacia uno o más antecrisoles,formar una pluralidad de recipientes de vidrio de color revelable a partir de la composición de vidrio, en donde un alimentador está ubicado en un extremo corriente abajo del uno o más antecrisoles que mide gotas de vidrio fundido y las suministra a máquinas formadoras de recipientes de vidrio, en donde las gotas se forman en recipientes de vidrio de color revelable, y recocer la pluralidad recipientes de vidrio de color revelable.
- 6. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en la reivindicación anterior, en donde el recocido de la pluralidad de recipientes de vidrio de color revelable se realiza entre 550 grados Celsius y 600 grados Celsius durante 30 a 90 minutos.
- 7. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6 anteriores, que incluye además la etapa de elevar la temperatura de la pluralidad de recipientes de vidrio de color revelable a entre 600 grados Celsius y 680 grados Celsius durante 10 a 90 minutos, preferiblemente para producir recipientes de vidrio revelados de color negro o revelados de color rojo.
- 8. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 anteriores, en donde la etapa de elevar la temperatura o revelar el color se realiza después de la etapa de recocido.
- 9. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en la reivindicación anterior, en donde se usa un horno o túnel secundario para la etapa de elevación o revelado del color en línea o fuera de línea corriente abajo de un túnel de recocido, y la temperatura de los recipientes de vidrio de color revelable (10) se eleva en el horno o túnel secundario a una temperatura y durante un tiempo adecuados para revelar un color deseado en los recipientes de vidrio.
- 10. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 anteriores, en donde la etapa de aumento de la temperatura o revelado del color se realiza entre el momento en el que comienza la etapa de recocido y el momento en el que finaliza la etapa de recocido, y en donde preferiblemente se usa un horno separado fuera de línea adyacente al túnel de recocido, o el túnel de recocido se opera según un perfil de calentamiento modificado.
- 11. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10 anteriores, en donde la porción de vidrio base comprende: el 60-75 % en peso de SÍO<2>, el 7-15%en peso de Na<2>O, el 6-12%en peso de CaO, el 0,1 -3,0%en peso de AI<2>O<3>, el 0,0-2,0%en peso de MgO, el 0,0-2,0 % en peso de K<2>O y el 0,01-0,30 % en peso de SO<3>.
- 12. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11 anteriores, en donde la porción de colorante latente comprende: el 0,0875-0,35 % en peso de óxido cuproso (Cu<2>O), el 0,06-0,5 % en peso de óxido estannoso (SnO) y el 0,0125-0,05 % en peso de óxido de bismuto (Bi2O3).
- 13. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12 anteriores, en donde la cantidad de trióxido de azufre (SO<3>) retenida en el recipiente de vidrio (10) es sustancialmente inferior a la cantidad de trióxido de azufre (SO<3>) usada para preparar la composición de vidrio de color revelable.
- 14. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13 anteriores, en donde la cantidad de trióxido (SO<3>) retenida en el recipiente de vidrio está en un intervalo del 0,01-0,22 % en peso.
- 15. El método para producir un recipiente de vidrio de color revelable (10) expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 14 anteriores, en donde la composición de vidrio oxidado tiene un número redox en un intervalo de cero a 14 y la cantidad de trióxido (SO<3>) retenida en el recipiente de vidrio está en un intervalo del 0,04-0,14 % en peso, o en donde una composición de vidrio reducido tiene un número redox en el intervalo de -4 a -40 y la cantidad de trióxido (SO<3>) retenida en el recipiente de vidrio está en un intervalo del 0,005-0,02 % en peso.
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