IT201800006000A1 - Metodo per realizzare un vetro di sicurezza e vetro cosi’ ottenuto - Google Patents
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Description
METODO PER REALIZZARE UN VETRO DI SICUREZZA E VETRO COSI’ OTTENUTO
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico concernente la lavorazione del vetro ed in particolare si riferisce ad un metodo per realizzare un vetro di sicurezza e vetro così ottenuto.
I vetri noti resistenti alla fiamma sono del tipo a composizione “boro-silicato”, commercialmente detti vetri “pyrex”<®>, oppure i cosiddetti “vetri ceramici” composti da materiali a struttura ceramica o parzialmente ceramica.
I vetri a composizione boro-silicato presentano una struttura completamente amorfa, mentre i vetri ceramici hanno una struttura cristallina o parzialmente cristallina e sono ottenuti mediante il raffreddamento lento del vetro fuso entro appositi stampi, realizzando così lastre ceramiche per devetrificazione del materiale di partenza. Questi vetri noti sono caratterizzati dal fatto che possono rimanere esposti per molto tempo alle alte temperature e/o alla fiamma diretta. Lo svantaggio principale dei vetri noti riguarda la sicurezza. In particolare il vetro boro-silicato, a causa della composizione chimica e del trattamento termico, possiede caratteristiche tipiche dei vetri temperati di sicurezza con modalità di rottura caratterizzata dalla dispersione di frammenti (scaglie) di piccole dimensioni e non taglienti. Per questo motivo, è necessario utilizzare questi vetri in strutture composte di doppi vetri quando si debbano realizzare pareti divisorie ed interpareti.
Il problema della sicurezza è presente anche nel “vetro ceramico” utilizzato in pareti divisorie, poiché la natura ceramica è caratterizzata da strutture atomiche di tipo cristallino (o parzialmente cristallino) che determina una rottura non sicura del vetro in frammenti allungati e taglienti, le cosiddette “lance”.
E’ quindi necessario utilizzare questi vetri ceramici in forma stratificata, cioè interponendo una pellicola plastica tra due vetri accoppiati così da evitare la dispersione di pericolosi frammenti taglienti nel caso di rottura accidentale degli stessi.
Un ulteriore svantaggio dei vetri ceramici risiede nel cosiddetto “aspetto meccanico” cioè nel fatto che tali vetri non sono mai completamente trasparenti, bensì presentano una colorazione giallo paglierino, e risultano impossibili da curvare e/o piegare con le comuni tecnologie.
Un altro svantaggio dei vetri noti a composizione “boro-silicato” e del “vetro ceramico” riguarda la limitata disponibilità nei formati delle lastre ottenute, negli spessori, nelle dimensioni e nei colori che pone serie limitazioni di ordine logistico-produttivo alla realizzazione di elementi strutturali, funzionali e decorativi da realizzarsi con l’uso di questi materiali.
Altro svantaggio risiede nel fatto che questi vetri boro-silicati o ceramici sono considerati speciali e quindi sono prodotti da pochi produttori con un conseguente alto costo unitario.
Lo scopo principale della presente invenzione è quello di proporre un vetro di sicurezza di maggiore resistenza termo meccanica a composizione sodicocalcica.
Ulteriore scopo è quello di proporre un metodo per la realizzazione di questo vetro sodico-calcico.
Altro scopo è quello di proporre un vetro ed un metodo per realizzarlo con costi contenuti e con formati ampiamente variabili e di facile immagazzinamento. Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali:
- la figura 1 illustra in maniera schematica le vaie fasi del metodo per produrre il vetro oggetto dell’invenzione;
- la figura 2 illustra schematicamente una variante del metodo illustrato nella figura 1.
La presente invenzione si riferisce ad un metodo per realizzare un vetro di sicurezza che, nella preferita forma di realizzazione, comprende le seguenti fasi schematizzate nella figura 1:
- sbozzare una lastra 1 di vetro nel senso di comprendere la lavorazione della lastra 1 per rispettare le dimensioni e la forma desiderate per il vetro da realizzare;
- deporre una fritta vetrosa 2, cioè un formulato in forma fluida con composizione riportata in seguito, su una superficie della lastra 1;
- riscaldare la lastra 1 e la fritta 2 in un forno a temperature variabili dai 600°C ai 700°C, anche se la temperatura ottimale è di 650°C, per permettere la vetrificazione della fritta 2 sulla lastra 1;
- raffreddare rapidamente la lastra 1 e la fritta 2 in tempi variabili da 60 a 1000 secondi, preferibilmente in un tempo di 40 secondi per ogni mm di spessore, per ottenere il vetro di sicurezza 10 con resistenza meccanica σr variabile da 90 MPa a 150 MPa, tipicamente di circa 120 MPa, e con resistenza termica alla fiamma diretta per temperature maggiori di 400°C e resistenza alla differenza di temperatura (∆T) tra la superficie esposta alla fiamma e la superficie opposta ∆T > 250°K.
Una variante del metodo, illustrata schematicamente nella figura 2, dopo il riscaldamento della lastra 1 e della fritta 2, prevede di raffreddare lentamente queste ultime in tempi variabili, in funzione dello spessore della lastra, da 600 a 7200 secondi, ottenendo così un vetro semilavorato 3 che può ancora essere sagomato e dimensionato a piacimento. Tale semilavorato, infatti è ancora lavorabile in quanto non ha subito la fase di tempra (ad esempio attraverso il rapido raffreddamento della lastra 1 e fritta 2).
Il lento raffreddamento avviene mediante insufflaggio forzato di gas refrigerante, tipicamente aria, secondo le tecniche per la produzione di vetro cosiddetto “indurito” e/o “ricotto”.
Il vetro così ottenuto è considerato un semilavorato in quanto può subire successive lavorazioni meccaniche e/o trattamenti termici che non potrebbero essere supportati da vetri che hanno già subito processi di tempera termica. Quindi la variante del metodo prevede di sbozzare ulteriormente il vetro semilavorato 3 per portarlo alle dimensioni e forme della lastra di vetro che si desidera realizzare.
Il metodo procede quindi con le fasi di:
- riscaldare il vetro semilavorato 3 ad una temperatura variabile tra 600°C e 700°C, preferibilmente ad una temperatura di 620°C
- raffreddare rapidamente la lastra 1 e la fritta 2 in tempi variabili da 60 a 1000 secondi, preferibilmente in un tempo di 40 secondi per ogni mm di spessore, per ottenere il vetro di sicurezza 10 con resistenza meccanica σr variabile da 90 MPa a 150 MPa, tipicamente di circa 120 MPa, e con resistenza termica alla fiamma diretta per temperature maggiori di 400°C e resistenza alla differenza di temperatura (∆T) tra la superficie esposta alla fiamma e la superficie opposta ∆T > 250°K.
- Nella preferita forma di realizzazione del metodo e nella sua variante, la fritta vetrosa 2 è deposta in spessore variabile tra 5µ e 300µ mediante stampa e/o verniciatura e/o trasferimento.
In entrambe le forme di realizzazione del metodo, il rapido raffreddamento, in conformità con le tecniche in uso per la produzione di vetri temperarti termici, è ottenuto mediante insufflaggio forzato di miscele gassose refrigeranti aventi la seguente composizione tipica:
- N2 al 78,09%;
- O2 al 20,94%;
- Ar allo 0,93%;
- CO2 allo 0,04%.
L’invenzione si riferisce anche ad un vetro di sicurezza ottenuto direttamente mediante il metodo sopra esposto sia nella preferita forma di realizzazione che nella sua variante.
Il vetro di sicurezza si basa sull’impiego di vetro sodico-calcico in lastre la cui formulazione in forma fluida comprende mediamente:
- SiO2 in percentuale variabile tra 68,0% e 74,5%, preferibilmente 72,8%;
- Al2OΎ TiO2 in percentuale variabile tra 0,0% e 4,0%, preferibilmente 0,7%; - Fe2O3in percentuale variabile tra 0,0% e 0,45%, preferibilmente 0,09%;
- CaO in percentuale variabile tra 8,0% e 14,0%, preferibilmente 8,6%;
- MgO in percentuale variabile tra 0,0% e 4,0%, preferibilmente 3,61%;
- Na2O in percentuale variabile tra 10,0% e 16,0%, preferibilmente 13,7%; - K2O in percentuale variabile tra 0,0% e 4,0%, preferibilmente 0,2%;
- SO3 in percentuale variabile tra 0,0% e 0,3%, preferibilmente 0,3%.
La fritta vetrosa 2 presenta la seguente composizione tipica:
- (metil-2-metossietossi)propanolo con proporzione 150000 mg/kg;
- TiO2+SnO (su mica) con proporzione 20000 mg/kg;
- B (composti) con proporzione di 9000 mg/kg;
- Al (composti) con proporzione 13000 mg/kg;
- Zn (composti) con proporzione 12500 mg/kg.
Il vantaggio principale della presente invenzione è quello di fornire un vetro di sicurezza di maggiore resistenza termo meccanica a composizione sodicocalcica.
Ulteriore vantaggio è quello di fornire un metodo per la realizzazione di un tale vetro sodico-calcico.
Altro vantaggio è fornire un vetro ed un metodo per realizzarlo con costi contenuti e con formati ampiamente variabili e di agevolata gestione e stoccaggio.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1) Metodo per realizzare un vetro di sicurezza (10) caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - sbozzare almeno una lastra (1) di vetro; - deporre una fritta vetrosa (2) su almeno una superficie della lastra (1); - riscaldare dai 600°C ai 700°C, preferibilmente 650°C, la lastra (1) e la fritta (2) per vetrificare quest’ultima sulla lastra (1); - raffreddare detta lastra (1) e detta fritta vetrosa (2) per ottenere un semilavorato (3).
- 2) Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di raffreddare rapidamente la lastra (1) e la fritta (2) in tempi variabili da 60 a 1000 secondi, preferibilmente in 40 secondi per ogni mm di spessore, per ottenere il vetro di sicurezza (10) con resistenza meccanica (σr) variabile da 90 MPa a 150 MPa, preferibilmente quest’ultima è di 120 MPa, e con resistenza termica alla fiamma diretta per temperature maggiori di 400°C e e resistenza alla differenza di temperatura (∆T) tra la superficie esposta alla fiamma e la superficie opposta ∆T > 250°K.
- 3) Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di raffreddare lentamente la lastra (1) e la fritta (2) in tempi variabili in funzione dello spessore della lastra da 600 a 7200 secondi per ottenere il vetro semilavorato (3).
- 4) Metodo secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto di: - sbozzare ulteriormente il vetro semilavorato (3); - riscaldare il vetro semilavorato (3) ad una temperatura variabile tra 600°C e 700°C, preferibilmente ad una temperatura di 620°C; - raffreddare rapidamente il semilavorato (3) in tempi variabili da 60 a 1000 secondi, tipicamente 40 secondi per ogni mm di spessore, per ottenere il vetro di sicurezza (10) con resistenza meccanica (σr) variabile da 90 MPa a 150 MPa, tipicamente di circa 120 MPa e con resistenza termica alla fiamma diretta per temperature maggiori di 400°C e resistenza alla differenza di temperatura (∆T) tra la superficie esposta alla fiamma e la superficie opposta ∆T > 250°K.
- 5) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di deporre la fritta vetrosa (2) con spessore variabile tra 5µ e 300µ.
- 6) Metodo secondo una qualsiasi della rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di deporre la fritta vetrosa (2) mediante stampa e/o verniciatura e/o trasferimento.
- 7) Vetro di sicurezza ottenuto mediante il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6.
- 8) Vetro secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto di essere costituito da materiale vetroso in lastra (1) comprendente: - SiO2 in percentuale variabile tra 68,0% e 74,5%, preferibilmente 72,8%; - Al2O3 TiO2 in percentuale variabile tra 0,0% e 4,0%, preferibilmente 0,7%; - Fe2O3in percentuale variabile tra 0,0% e 0,45%, preferibilmente 0,09%; - CaO in percentuale variabile tra 8,0% e 14,0%, preferibilmente 8,6%; - MgO in percentuale variabile tra 0,0% e 4,0%, preferibilmente 3,61%; - Na2O in percentuale variabile tra 10,0% e 16,0%, preferibilmente 13,7%; - K3O in percentuale variabile tra 0,0% e 4,0%, preferibilmente 0,2%; - SO3 in percentuale variabile tra 0,0% e 0,3%, preferibilmente 0,3%.
- 9) Vetro secondo la rivendicazione 7 o la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto di comprendere fritta vetrosa (2) in composizione di: - (metil-2-metossietossi)propanolo con proporzione 150000 mg/kg; - TiO2+SnO (su mica) con proporzione 20000 mg/kg; - B (composti) con proporzione di 9000 mg/kg; - Al (composti) con proporzione 13000 mg/kg; - Zn (composti) con proporzione 12500 mg/kg.
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