BR9917647B1 - composição de vidro do tipo de sìlica-soda-cal, e, uso da mesma. - Google Patents

Description

"COMPOSIÇÃO DE VIDRO DO TIPO DE SÍLICA-SODA-CAL, E, USO DAMESMA"

Dividido do PI9900010-5, depositado em 04/01/1999

A invenção refere-se a composições de vidro de sílica-soda-caladequadas para serem convertidas em uma fita de vidro da qual podem sercortadas folhas que, em particular após tratamento, exibam resistência térmica.

Tais folhas podem mais particularmente ser usadas paraproduzir painéis de vidraça à prova de fogo ou para servir como substratos paraa fabricação de telas de plasma, telas eletroluminescente e telas de cátodo frio(apresentação campo-emissão).

Em relação mais particularmente a painéis de vidraça que sãoresistentes ao fogo de acordo com as classes G de resistência ao fogo, estesconsistem de uma folha de vidro termicamente endurecida e têm propriedadesde um vidro de segurança.

Os painéis de vidraça retardantes de fogo de acordo com asclasses G de resistência ao fogo, juntamente com suas molduras e seusencaixes, devem oferecer resistência, em um teste de resistência ao fogo deacordo com o padrão DIN 4102 ou de acordo com o padrão ISO/DIS 834-1,durante um certo tempo, à passagem do fogo e da fumaça. Durante este períodode tempo, os painéis de vidraça não devem se romper, sob o efeito dos esforçosque ocorrem como um resultado dos gradientes de temperatura entre asuperfície do painel de vidraça em contato com o calor e a borda incrustada,nem exceder o seu ponto de amolecimento, pois eles perderiam suaestabilidade e desse modo exporiam a abertura. Eles são classificados nasclasses de resistência ao fogo G 30, G 60, G 90 ou G 120 dependendo dotempo em minutos pelo qual eles agüentam o fogo.

Em geral, os painéis de vidraça resistentes ao fogo são mantidosem molduras que protegem, até uma maior ou menos extensão, a borda dosditos painéis de vidraça do efeito do calor. O gradiente de temperatura queocorre desse modo entre o meio do painel de vidraça e a borda geraconsideráveis esforços de tensão na região marginal e resulta na destruição dospainéis de vidraça se não forem tomadas medidas especiais para compensarestes esforços de tensão. Estas medidas consistem de endurecer termicamenteos painéis de vidraça, este endurecimento tornando possível induzir altosesforços iniciais de compressão na região marginal. O endurecimento térmicoconfere ao painel de vidraça propriedades adicionais de um vidro de segurançaquando o endurecimento for realizado de uma tal maneira que, se o painel devidraça se rompesse, seria por fragmentação em pedaços muito pequenos.

O estado de esforço inicial é habitualmente determinado pormeio da resistência à flexão/à tração obtida pela operação de endurecimento, deacordo com o padrão DIN 52303 ou de acordo com o padrão EN 12150. Nestecaso experiências demonstraram a necessidade de garantir uma resistência àflexão/à tração de pelo menos 120 N/mm de modo que o painel de vidraçapossa suportar os esforços de tensão gerados pelos gradientes de temperaturana borda. Dado que os painéis de vidraça não endurecidos têm uma resistênciaà flexão/à tração de aproximadamente 50 N/mm2, isto significa que énecessário aumentar a sua resistência, por endurecimento, por pelo menos 70N/mm . O valor deste aumento na resistência à flexão/à tração correspondediretamente ao valor dos esforços superficiais iniciais de compressão.

E também possível aumentar o período de resistência ao fogopelo aumento da profundidade de inserção do painel de vidraça na moldura. Nocaso de uma resistência à flexão/à tração do painel de vidraça de 120 N/mm2 euma profundidade de inserção de 10 mm, o painel de vidraça está de acordo,por exemplo, à classe de resistência ao fogo G 30, enquanto que umaprofundidade de inserção de 20 mm permite que ele alcance a classe deresistência ao fogo G 90.

Os painéis de vidraça feitos do vidro "float" habitual (vidro deSílica à base de soda-cal) podem ser adequadamente endurecidos por meio deplantas de instalação de endurecimento convencionais, sabendo-se que estascomposições de vidro têm coeficientes de dilatação térmica relativamente altos,maiores do que 85 χ IO"7 K"1. O vidro "float" habitual permite que sejamalcançadas resistências à flexão/à tração possivelmente na faixa de até 200N/mm . Sob o efeito dos esforços de tração gerados pelos gradientes detemperatura, os painéis de vidraça conseqüentemente não se rompem se aprofundidade de inserção for de aproximadamente 10 mm, porém eles perdema sua estabilidade por causa de sua temperatura de amolecimento relativamentebaixa de aproximadamente 730°C. Os painéis de vidraça endurecidos feitos devidro "float" portanto estão de acordo, sob condições padronizadas deinstalação, com o máximo da classe G 30 de resistência ao fogo.

Entretanto, também são conhecidos painéis de vidraçamonolíticos de resistência ao fogo classe G 60 e classes superiores. Estespainéis de vidraça consistem de composições de vidro que têm um ponto deamolecimento maior do que 815°C e conseqüentemente têm um longo tempode resistência em um teste de resistência ao fogo. Neste caso, vidros resistentesao fogo à base de borossilicato e de aluminossilicato provam serparticularmente adequados. No entanto, estes tipos de vidro também devem serendurecidos termicamente de maneira a suportar os altos esforços de tração queocorrem na região marginal em um teste de resistência ao fogo.

O uso de endurecimento térmico para painéis de vidraça àprova de fogo cujas composições de vidro são à base de borossilicatoresistentes ao fogo ou à base de aluminossilicato resistente ao fogo é conhecidoa partir dos documentos DE 2.313.442 e US 3.984.252. De acordo com estesdocumentos, apenas são adequados para endurecimento os vidros para os quaiso produto da dilatação térmica α e o módulo de elasticidade E alcançam 1 até 5Icpxrn210C"1, isto é, vidros à base de borossilicato ou de aluminossilicato quetenham uma dilatação térmica de (X20-300 = 30 até 65 χ IO"7 0C"1. No entanto, oendurecimento necessário na borda destes painéis de vidraça não pode serrealizado por meio de plantas convencionais de endurecimento ao ar porémrequer um processo especial em que são colocados os painéis de vidraça,durante o aquecimento, entre placas de cerâmica ligeiramente menores de umatal maneira que a borda do painel de vidraça se estenda além das placas decerâmica e seja portanto resfriada mais rapidamente, enquanto o meio do painelde vidraça se resfria mais lentamente em conseqüência do efeito das placas decerâmica. O necessário endurecimento na borda pode, para ser garantido, serconseguido desta maneira, porém os painéis de vidraça assim fabricados nãotêm quaisquer propriedades de vidro de segurança.

É sabido pelo documento EP-A-638.526 usar, para a fabricaçãode painéis de vidraça monolíticos à prova de fogo, composições de vidro quetêm um coeficiente de dilatação térmica α entre 30 e 60 χ IO"7 K"1, umcoeficiente φ entre 0,3 e 0,5 N/(mm .K), um ponto de amolecimento (=temperatura para uma viscosidade de IO7,6 poise) maior do que 830°C e umponto de trabalho (= temperatura para uma viscosidade de IO4 poise) entre1190° e 1260°C. O coeficiente φ de esforço térmico específico é o parâmetroespecífico do vidro calculado a partir do coeficiente de dilatação térmica a, domódulo de elasticidade E e da razão de Poisson μ de acordo com a fórmula φ =α/Ε/(1-μ). Os painéis de vidraça que têm estas propriedades físicas podemadquirir, em uma planta de endurecimento ao ar convencional, tanto osesforços iniciais de compressão necessários na borda como os esforços deendurecimento exercidos sobre toda a superfície e necessários para se obter afragmentação em pequenos pedaços, de modo que não seja necessária medidaespecial em relação à operação de endurecimento e de modo que o processo defabricação seja assim consideravelmente simplificado. No entanto, os painéisde vidraça que têm estas propriedades físicas necessariamente contêm B2O3,Al2O3 e ZrO2 em quantidades que complicam os processos de fusão e oprocesso de conversão. Estes painéis de vidraça assim não podem serfabricados usando o processo "floating" que se provou ser excepcionalmenteeconômico, dado que seu ponto de conversão é demasiadamente alto e que afusão requer além disso medidas especiais.

As composições de vidro à base de borossilicato são conhecidasa partir do documento FR-2.389.582, que são fornecidos, para se ter certeza,para uso em painéis de vidraça à prova de fogo que, por causa de seu ponto deconversão relativamente baixo, pode fundir durante o processo "floating" etambém ser endurecidos por meio de plantas de endurecimento convencionais.Entretanto, estes vidros contêm desde 11,5 até 14,5% de B2O3 e também têmpropriedades físicas similares àquelas dos vidros conhecidos a partir dodocumento EP-A-638.526. Até mesmo no caso destes vidros, os esforçosiniciais de compressão e a resistência à flexão ou à tração que pode serconseguida por endurecimento ao ar são limitadas a valores relativamentebaixos e estes vidros também têm as dificuldades conhecidas e inconvenientesquando se fundem vidros à base de borossilicato.

Em relação à fabricação de telas emissoras do tipo tela deplasma, o substrato é sujeito a diversos tratamentos térmicos com a finalidadede estabilizar as dimensões do dito substrato e de fixar uma série de camadasde vários compostos, tais como esmaltes, depositados sobre a sua superfície. Afixação destas camadas relativamente espessas requer que o substrato sejaaquecido a temperaturas mais altas do que 550°C. Se coeficiente de expansãodo vidro de sílica-soda-cal usado for da mesma ordem de grandeza que aqueledos compostos depositados sobre a sua superfície, sua resistência à temperaturaé insuficiente e é necessário colocá-lo sobre uma placa no chão durante ostratamentos térmicos de maneira a evitar qualquer deformação.

Novas famílias de composições de vidro foram desenvolvidas edescritas na patente WO-96/11887 de modo a atenuar estes inconvenientes,especialmente de modo a ser capaz de fabricar folhas ou substratos que sofremdeformação virtualmente zero durante os tratamentos térmicos da ordem de550 até 600°C e capaz de gerar, por endurecimento térmico, os níveis deesforço comparáveis àqueles obtidos com vidro de sílica-soda-cal padronizado.

No entanto, parece que estes vidros podem sofrer rupturasdurante a deposição de certas camadas, inclusive quando os processos dedeposição destas camadas resultam em temperaturas locais do vidro que nãoexcedem aproximadamente uns cem graus Celsius.

Os inventores procuraram assim remediar estas rupturas que,embora infreqüentes, interrompem as plantas de fabricação.

O objetivo da invenção é prover novas composições de vidroque permitam a fabricação de substratos cuja deformação permanecevirtualmente zero quando elas são sujeitas a temperatura em torno de 600°C eque não se deterioram quando se depositam camadas sobre sua superfície, istoé, que não se rompem imediatamente e que não têm falhas que podem conduzira uma eventual ruptura.

O objetivo da invenção é também prover novas composições devidro para a fabricação de painéis de vidraça que são resistentes ao fogo de acordocom as classes G de resistência ao fogo que, por um lado, podem ser termicamenteendurecidas por meio de plantas convencionais e que, por outro lado, podem serfundidas sem quaisquer problemas econômicos e/ou tecnológicos e que podem serconvertidas em vidro plano usando o processo "float".

O objetivo da invenção é também prover composições de vidroque permitam a fabricação de painéis de vidraça cuja aparência e propriedadesópticas são comparáveis àquelas de vidro "float" conhecido.

Estes objetivos são alcançados de acordo com a invenção poruma composição de vidro pretendida para a fabricação de substratostermicamente estáveis, a dita composição de vidro tendo um fator de esforçotérmico ou coeficiente φ entre 0,5 e 0,85 N/(mm2.°C) e um ponto de trabalhoou ponto de conversão (viscosidade = 10^4 dPa.s) menor do que 1200°C.

Como mencionado anteriormente, o coeficiente φ é definido deacordo com a relação:<formula>formula see original document page 8</formula>

em que α: coeficiente de expansãoΕ: módulo de elasticidadeμ: razão de Poisson.

O módulo de elasticidade e a razão de Poisson sãodeterminados pelo seguinte teste: um corpo de prova de vidro que tem asdimensões 100 χ 10 mm2 e uma espessura menor do que 6 mm é sujeito a umaflexão de 4 pontos em que os pontos externos de sustentação são separados por90 mm e os pontos internos de sustentação 30 mm. Um medidor de esforço está10 ligado ao centro da placa de vidro. Os esforços principais (no comprimento daplaca e em sua largura) são deduzidos dali. O esforço aplicado é calculado apartir da força aplicada. As equações entre a tração principal e os esforçospermitem que sejam determinados o módulo de elasticidade e a razão dePoisson.

De acordo com uma variante preferida da invenção, ascomposições de vidro de acordo com a invenção têm um ponto deamolecimento (viscosidade = 107'6 poise) maior do que 750°C. Também depreferência o ponto de trabalho das composições de vidro de acordo com ainvenção é menor do que 1190°C.

Em uma variante vantajosa da invenção, o coeficiente dedilatação térmica a2o-3oo das composições de vidro está entre 60 e 88 χ 1O-7 °C-1e de preferência menos do que 85 χ 10-7 °C-1.

Além disso de preferência e mais particularmente no caso daprodução de painéis de vidraça à prova de fogo, a composição de vidro de25 acordo com a invenção satisfaz a relação:

<formula>formula see original document page 8</formula>

O valor de 'c/a" é definido pelo teste de fragilidade descrito aseguir; o vidro é primeiro recozido de modo a remover os esforços residuais. Ovidro é aquecido em seu ponto de recozimento durante 1 hora e então resfriadoa 2°C/minuto até a temperatura ambiente. O corpo de prova de vidro a sertestado é indentado com uma carga de 200 g durante 30 segundos àtemperatura ambiente. As diagonais da impressão de Vickers e o tamanho dasrachaduras radiais (Lawn e Marshall, J. Am. Cer. Soe. 62, 347-350 (1979);Sehgal e outros, J. Mat. Sei. Let. 14, 167-169 (1995)) são medidos 72 horasapós indentação. A razão c/a, isto é, o comprimento das rachadurasradiais/semi-diagonal, é medido em 10 indentações de modo a obter estatísticasuficiente.

De preferência, a composição de vidro de acordo com ainvenção satisfaz a relação:

<formula>formula see original document page 9</formula>

Além disso, de preferência o produto φ .c/a é maior do que 1 epreferivelmente menor do que 1,8.

Em uma modalidade da invenção e mais particularmente nocaso da produção de substratos para telas de plasma, a composição tem umponto de esforço maior do que 570°C e de preferência maior do que 600°C.Mais particularmente também para aplicações do tipo tela de plasma, ocoeficiente φ está entre 0,75 e 0,85 e de preferência menor do que 0,8.

Para aplicações em painel de vidraça à prova de fogo, ocoeficiente φ é vantajosamente menor do que 0,8 e de preferência maior do que 0,7.

Os inventores foram capazes de demonstrar que vidros que têmas propriedades de acordo com a invenção podem não apenas fundirrelativamente bem porém, além disso, são particularmente adequados para afabricação de painéis de vidraça monolíticos à prova de fogo desde que, atémesmo no caso de endurecimento convencional ao ar, eles têm uma resistênciaà flexão/à tração acentuadamente maior do que aquela dos vidros conhecidos àbase de borossilicato e de aluminossilicato para a fabricação de painéis devidraça à prova de fogo. Em virtude de seu mais alto coeficiente de dilataçãotérmica e de seu mais alto coeficiente φ, é possível de fato obter, por meio deplantas de endurecimento padronizadas, resistências à flexão/à traçãoacentuadamente maiores, isto é, esforços de compressão iniciaisacentuadamente maiores, de modo a aumentar substancialmente a resistência àdiferença de temperatura que pode existir entre a borda fria incrustada e ocentro quente do painel de vidraça. Além disso, era evidente que a resistênciadestes vidros era inteiramente suficiente para satisfazer a resistência ao fogoclasse G 30 até mesmo no caso de uma inserção profunda na moldura de 10mm. Entretanto, os vidros usados de acordo com a invenção também tornampossível se conseguir resistência ao fogo superior classes G 60, G 90 ou atémesmo G 120 quando, como necessários são usados painéis de vidraça maisespessos e é usada uma moldura em que eles são incrustados maisprofundamente, isto é, uma moldura que cobre a borda do painel de vidraça atéuma maior extensão, por exemplo, até 25 mm.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, acomposição de vidro contém os constituintes abaixo nas seguintes proporçõesem peso:

SiO2 55 - 75 %Al2O3 0- 7%ZrO2 0- 8%Na2O 5- 10%K2O 0- 8%CaO 8- 12%

De acordo com uma outra modalidade da invenção, acomposição de vidro contém os constituintes abaixo nas seguintes proporçõesem peso:

SiO2 55 - 75 %Al2O3 0 - 7 %ZrO2 0 - 8 %Na2O 2 - 8 %

K2O 2-8 %

CaO 4-11%

MgO 0 - 4 %

De acordo com uma outra variante e mais particularmente no casoda fabricação de substratos para telas emissoras, a composição de vidro de acordocom a invenção tem um coeficiente φ de menos do que 0,84 N/(mm2.°C), suatemperatura no ponto de esforço sendo mais alta do que 507°C e sua resistividadeelétrica sendo tal que o Iog P(2so0q seja maior do que 6,6.

É comumente aceito que o vidro não mais se comporta de umamaneira viscosa abaixo de uma temperatura característica chamada atemperatura do ponto de esforço que corresponde a uma viscosidade da ordemde IO14'5 poise. Esta temperatura é portanto um ponto de referência útil paraavaliara a resistência à temperatura de um vidro.

Foi provado ser o caso em testes que, em particular, acombinação destes valores de temperatura do ponto de esforço e do coeficienteφ permitem a produção de um substrato ou folha que é termicamente estável enão sofre deterioração ou ruptura durante as fases de tratamento de deposiçãoem camada. Os valores de resistividade elétrica limitam, em particular, adifusão para o vidro, por exemplo, de íons de prata contidos nas camadasdepositadas sobre a superfície do substrato.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, ocoeficiente de expansão da composição de vidro está entre 65 e 88 χ IO"7 0C"1.Tais valores são particularmente vantajosos por sua compatibilidade comaqueles das fritas de vidro normalmente usadas para a produção, por exemplo,de barreiras para telas de plasma.

Além disso, de preferência, o coeficiente de expansão está entre80 e 85 χ IO"7 0C"1.

Uma composição de vidro mais particularmente vantajosa deacordo com a invenção, em particular em termos de resistência à rupturatérmica e custo, tem um coeficiente φ de menos do que 0,8 N/(mm2.°C) e depreferência maior do que 0,7 N/(mm2.°C).

Além disso para diminuir o custo da composição de vidro, estaúltima vantajosamente tem uma temperatura no ponto de esforço menor do que590°C e preferivelmente menor do que 580°C.

Também vantajosamente e em particular para diminuir acompactação do substrato durante o tratamento a temperaturas relativamentealtas, a composição de vidro tem uma temperatura no ponto de esforço maiordo que 530°C e preferi velmente maior do que 550°C. Tais valores detemperatura no ponto de esforço permitem bom controle e alta precisão nasoperações de deposição que podem ser realizadas a temperaturas em torno de600°C.

Além disso, de preferência, a resistividade elétrica dacomposição de vidro de acordo com a invenção é tal que o Iog P(250°C) sejamaior do que 8; isto torna ainda mais possível evitar a difusão no vidro de íonsque se originam das camadas depositadas.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, acomposição de vidro contém os constituintes abaixo nas seguintes proporçõesem peso:

SiO2 55 - 75 %Al2O3 0 - 5 %ZrO2 3 - 8 %Na2O 4,5 - 8 %K2O 3,5 - 7,5 %CaO 7-11 %

As várias famílias de composições de vidro de acordo com ainvenção têm, em particular, a vantagem de serem capazes de serem fundidas econvertidas em forma de fita de vidro usando o processo "float" a temperaturaspróximas àquelas adotadas para a fabricação de vidro de sílica-soda-calconvencional.

Sob este aspecto, o SiO2 representa um papel essencial. Nocontexto da invenção, o teor de SiO2 não deve exceder aproximadamente 75%;acima disso, a fusão da batelada e a refinação do vidro requerem altastemperaturas que provocam o desgaste acelerado dos refratários do forno.Abaixo de 55% em peso de SiO2, os vidros de acordo com a invenção sãoinsuficientemente estáveis.

A alumina age como um estabilizador. Este óxido até certoponto aumenta a resistência química do vidro e aumenta a temperatura noponto de esforço. A percentagem de Al2O3 vantajosamente não excede 5% emais preferivelmente não excede 3%, em particular para não aumentarinaceitavelmente a viscosidade do vidro a alta temperatura.

O ZrO2 também age como um estabilizador. Este óxido até umcerto ponto aumenta a resistência química do vidro e aumenta a temperatura noponto de esforço. A percentagem de ZrO2 não deve exceder 8% por meio de setornar a demasiadamente difícil a operação de fusão. Embora este óxido sejadifícil de ser fundido, ele tem a vantagem de não aumentar a viscosidade dosvidros de acordo com a invenção a altas temperaturas, da mesma maneira queSiO2 e Al2O3. O óxido B2O3 também pode estar presente com um teor de nomáximo 3% e preferi velmente menor do que 2%. Este óxido torna possívelaumentar a fluidez do vidro sem abaixar o ponto de esforço.

Acima de tudo, a fusão dos vidros de acordo com a invençãopermanece dentro de limites aceitáveis de temperatura, desde que a soma dosteores de óxido de SiO2, de Al2O3 e ZrO2 permanece menor do que ou igual a75%. Deve-se entender que a expressão "limites aceitáveis" significa que atemperatura do vidro que corresponde a Iog η = 2 não excedeaproximadamente 1550°C e de preferência 15IO0C.

Além disso, parece que estes vidros levam a pequena corrosãodos refratários do tipo AZS (alumina-zircônia-sílica) normalmente usado nestetipo de forno. Estes vidros desse modo garantem que o tempo de operação doforno seja otimizado.

Além disso, há uma diferença suficiente nas composições devidro de acordo com a invenção entre a temperatura de formação de vidro e suatemperatura do liquidus; isto é porque, na técnica de vidro "float" emparticular, é importante que a temperatura do liquidus do vidro permaneçaigual e ou menor do que a temperatura correspondente a Iog η = 3,5, que é ocaso dos vidros de acordo com a invenção. Esta diferença é vantajosamentepelo menos de IO0C até 30°C. Estas diferenças ou faixas de trabalho, quepodiam parecer "limitadas" para vidros de sílica-soda-cal padronizadospretendidos para a fabricação de painéis de vidraça, são suficientes aqui paragarantir formação de alta qualidade sem adotas condições excessivamenteextremas para operação do forno. Isto é porque os vidros são bastanteespeciais, para aplicações de alta tecnologia, tipo alto valor adicionado, taiscomo telas de plasma em que pode-se "satisfazer" em controle muito preciso eadequabilidade da operação do forno: faixas de trabalho "acessíveis" sãomantidas sem sobrecarregar o forno ou expô-lo a riscos.

A influência dos outros óxidos sobre a capacidade dos vidrosde acordo com a invenção a serem fundidos e flutuados em um banho de metal,assim como suas propriedades é como a seguir: os óxidos Na2O e K2O tornampossível manter a temperatura de fusão dos vidros de acordo com a invenção esuas viscosidades a alta temperatura dentro dos limites indicados acima. Paraagir assim, a soma dos teores destes óxidos permanece mais alta do que 8% ede preferência maior do que 10%. Comparado com um vidro de sílica-soda-cal,a presença simultânea destes dois óxidos nos vidros de acordo com a invenção,às vezes em proporções similares, aumenta consideravelmente a sua resistênciaquímica, mais especificamente a sua resistência hidrolítica, assim como a suaresistividade elétrica. O aumento da resistividade elétrica dos vidros diminui adifusão de íons, por exemplo, de íons de prata, que vêm das camadasdepositadas sobre a superfície dos substratos, para dentro dos vidros,especialmente no caso de produção de telas de plasma. O aumento daresistividade elétrica dos vidros também é vantajoso em certas aplicações, maisespecificamente quando eles são usados como um substrato para telas decátodo frio. Nestas telas, são criados campos elétricos superficiais que causamuma concentração localizada de elétrons. Esta concentração pode causar, emreação, uma migração indesejável dos elementos alcalinos se a resisti vidade dovidro não for suficientemente alta, como no caso de um vidro de sílica-soda-calcomum.

No entanto, embora sejam necessários ambos os tipos de óxidosde metal alcalino Na2O e K2O, é preferível, se for desejado aumentar o seu teorglobal, favorecer um aumento no teor de K2O, que tem a vantagem deaumentar a fluidez do vidro sem abaixar o ponto de esforço e portanto semcomprometer excessivamente as propriedades de dureza do vidro após aformação. Além disso, o K2O tende a diminuir o módulo de elasticidade nascomposições de vidro de acordo com a invenção. De preferência, uma razãopercentual em peso de K20/Na20 de pelo menos 1,2, e de preferência pelomenos 1,4, é assim vantajosamente fornecida.

Também pode ser feita provisão para incorporar óxido de lítioLi2O na composição de vidro de acordo com a invenção, especialmente em umagente fundente, com teores possivelmente de tanto quanto 3% e de preferênciaque não excedam 1%.

Os óxidos de metal alcalino terroso introduzidos nos vidros deacordo com a invenção têm o efeito global de aumentar a temperatura do pontode esforço e é por esta razão que a soma de seus teores em peso deve ser pelomenos igual a 12%. Acima de aproximadamente 20%, pode aumentar acapacidade dos vidros se desvitrificarem até uma extensão incompatível com oprocesso de flutuação ("float") sobre um banho de metal. De maneira a semanter a desvitrificação dos vidros dentro de limites aceitáveis, seus teores empeso de CaO e MgO não devem exceder 12%, de preferência 11% e 5%. O teorde MgO é de preferência igual a ou menor do que 2%.

MgO, CaO e, até um menor grau, SrO tornam possívelaumentar a temperatura do ponto de esforço; BaO e SrO tornam possívelaumentar a resistência química dos vidros de acordo com a invenção assimcomo a sua resistividade. Os metais alcalino-terrosos também têm o efeito dediminuir a temperatura de fusão e a viscosidade a alta temperatura dos vidros.

Entretanto, BaO está de preferência presente com um teor demenos do que 2%; estes baixos teores tornam possível limitar a formação decristais de sulfato de bário BaSO4, o que prejudicaria a qualidade óptica.

Embora não seja excluída a completa ausência de BaO, um baixo teor épreferido por causa das propriedades acima mencionadas de BaO. Quanto BaOestá presente, é possível também modificar as condições de tratamento térmicodo substrato ligeiramente de forma a torná-las mais sujeitas à formação decristais de BaSO4.

As vantagens fornecidas pelas composições de vidro de acordocom a invenção será mais completamente apreciadas a partir dos exemplosfornecidos a seguir.

Os primeiros exemplos referem-se mais particularmente acomposições pretendidas para a fabricação de vidraça à prova de fogo.

E obtida uma composição de vidro que contém os constituintesa seguir nas seguintes proporções em peso, a primeira coluna indicando osvalores desejados e a segunda coluna os valores medidos:

<table>table see original document page 16</column></row><table><table>table see original document page 17</column></row><table>

A composição de vidro tem as seguintes propriedades:

<table>table see original document page 17</column></row><table>

correspondente a uma viscosidade

tal que log η = 2 1500°C

Temperatura Tiog η =3,5,

correspondente a uma viscosidade

tal que Iog η = 3,5; 1176 °C

t^ Temperatura Tiog η = 4,

correspondente a uma viscosidade

tal que Iog η = 4: 1100°C

Densidade relativa 2,59

^ TL 84,48 %

TE 81,46%

É evidente acima de tudo, a partir da temperatura de liquidus,apropriado Tiog η = 2, que é a temperatura no banho de fusão e a partir de T)og η= 3,5, que é a temperatura escolhida de entrada do vidro sobre o banho demetal fundido, que a composição de vidro pode ser fundida em um forno defusão e que o processo de formação (processo "float") sobre um banho deestanho não apresenta problema.

Foram assim produzidas folhas de vidro com espessuras entre 5e 10 mm. Após suas bordas terem sido sujeitas a um tratamento de polimento,as folhas de vidro foram endurecidas, em uma posição horizontal, em umaplanta de endurecimento ao ar.

A seguir, as folhas de vidro foram encaixadas em molduras comprofundidades de encaixe variando desde 10 mm até 25 mm.

Foi provado que era o caso que os painéis de vidraça assimproduzidos de acordo com a invenção apresentavam, em testes de resistênciaao fogo de acordo com o padrão DIN 4102 ou de acordo com o padrão ISO/DIs834-1, que eles satisfaziam as condições das classes G 30 até G 120 deresistência ao fogo dependendo de sua espessura e sobre a profundidade deencaixe da moldura.

A composição de vidro descrita a seguir, que também pode serfundida e obtida na forma de uma fita usando a técnica de flutuação, tambémpode ser usada para produzir vidraça à prova de fogo que satisfaça ascondições das classes G de resistência ao fogo:

SiO2 74,40 %Al2O3 0,95 %Na2O 9, 05 %K2O 0,45 %CaO 9,10%MgO 5,65 %Fe2O3 0,10%Outros óxidos 0,30 %

Ela tem as seguintes propriedades:coeficiente φ: 0,71 N/ (mm2). 0C)Coeficiente de expansão a2o-30(l· 75,6 χ 10"7 0C"1

Módulo de elasticidade: 75,4 χ 10^3 N/ (mm2)

Coeficiente de Poisson: 0,20

cp2.c/a 1,56 MPa2/0C2

As composições de vidro descritas na tabela a seguir tambémpodem ser fundidas e obtidas na forma de uma fita de vidro usando a técnica"float" e podem ser usadas para produzir painéis de vidraça à prova de fogoque satisfaçam as condições das classes G de resistência ao fogo. Ascomposições de vidro dadas nesta tabela têm um ponto de amolecimento aindamais alto (Littleton) comparado às composições anteriores, fornecendo tambémdesse modo a resistência ao fogo,

<table>table see original document page 19</column></row><table>

A segunda série de exemplos refere-se mais particularmente acomposições de vidro pretendidas para fabricação de substratos para telas deplasma. Estes exemplos são combinados na tabela que aparece como um anexo.

Esta tabela fornece, para cada um destes exemplos, asformulações químicas com os teores expressos em percentagens em peso, osvalores do coeficiente φ expressos em N/(mm2.°C), os valores da temperaturado ponto de esforço dos vidros Tsp, os coeficiente de dilatação térmica a(25-3oo)dos vidros em 0C"1, o Iog de suas resistividades Iog ρ em ohm.cm, suastemperaturas de liquidus Tjiq, suas temperaturas a viscosidades, em poise,correspondentes respectivamente a Iog η = 2 e Iog η = 3,5, Tiogn = 2 e Tiogn =3,5. Todas as temperaturas são expressas em graus Celsius.

A partir dos testes realizados e/ou fornecidos, no anexo e maisparticularmente das três últimas linhas, quando foram feitas as medidas, o queindica temperaturas correspondentes, em relação ao primeiro, à viscosidade Tiogn = 2, que é a temperatura no banho de fusão, em relação ao segundo, àviscosidade Tiogn = 3,5, que é temperatura de entrada escolhida do vidro sobreo banho de metal fundido e finalmente, em relação ao terceiro, ao estadolíquido, é primeiro verificado que os vidros de acordo com a invenção podemser fundidos em um forno de fusão e que sua formação sobre um banho deestanho não traz problemas.

Foi assim possível obter vidros de acordo com a invenção, queusam a técnica de flutuação na forma de uma fita que tem uma espessuracontrolada, que pode variar desde 0,5 até 10 mm. Folhas de vidro foram entãocortadas até o formato desejado e sujeitas a um tratamento térmico cujafinalidade foi estabilizar as dimensões das ditas folhas. A seguir, foramdepositadas camadas sobre estes folhas, tais como às que levam à produção detelas de plasma.

Primeiro de tudo, os substratos exibiram estabilidade térmicabastante satisfatória. Além disso, durante os tratamentos de deposição decamada, não ocorreu ruptura dos ditos substratos.

As composições de vidro assim apresentadas de acordo com ainvenção, portanto satisfazem os requisitos estipulados, o que quer dizer queelas tornam possível produzir substratos ou placas que são termicamenteestáveis e têm uma maior resistência térmica à ruptura em relação aos vidros jáconhecidos.<table>table see original document page 21</column></row><table>

Claims (23)

1. Composição de vidro do tipo de sílica-soda-cal, pretendida paraa fabricação de substratos ou de folhas, caracterizada pelo fato de que: tem umcoeficiente φ entre 0,50 e 0,85 N/(mm2.°C) e um ponto de trabalho menor do que 1200°C; e, satisfaz a relação:q>2.c/a < 2 MPa2/°C2.

2. Composição de vidro de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que satisfaz a relação:- 0,70 MPa2/°C2 < (p2.c/a.

3. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que tem um ponto deamolecimento mais alto do que 750°C.

4. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o ponto de trabalho é menor doque 1190°C.

5. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o coeficiente de dilataçãotérmica a2o-3oo está na faixa de 60 a 88 χ IO-7oC"1.

6. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que tem um ponto de esforço maiordo que 570°C, de preferência maior do que 600°C.

7. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que contém os constituintes aseguir nas seguintes proporções em peso:SiO2 55 - 75 %Al2O3 0 - 7 %ZrO2 0 - 8 %Na2O 5-10%K2O 0-8 %CaO 8-12%MgO 0 - 4%.

8. Composição de vidro de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que contém os constituintes a seguir nas seguintesproporções em peso: SiO2 69,60% Al2O3 0,90% ZrO2 2,60 % Na2O 7,10% K2O 2,90% CaO 10,50 % MgO 2,00 % SrO 3,90% Fe2O3 <0,15 % outros óxidos <0,50%

9. Composição de vidro de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que contém os constituintes a seguir nas seguintesproporções em peso:SiO2 74,40 %Al2O3 0,95 %Na2O 9,05 %K2O 0,45 %CaO 9,10%MgO 5,65 %Fe2O3 0,10%outros óxidos 0,30 %

10. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que contém os constituintes aseguir nas seguintes proporções em peso:SiO2 55 -75%Al2O3 0- 7%ZrO2 0- 8%Na2O 2- 8%K2O 2- 8%CaO 4- 11%MgO 0- 4%

11. Composição de vidro do tipo de sílica-soda-cal, pretendidapara a fabricação de substratos ou de folhas, caracterizada pelo fato de que tem:um coeficiente φ entre 0,50 e 0,85 N/(mm .°C); um ponto de trabalho menor doque 1200°C; e, um ponto de esforço maior do que 507°C.

12. Composição de vidro de acordo com a reivindicação 11,caracterizada pelo fato de que tem um ponto de amolecimento mais alto do que 750°C.

13. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 11 ou 12, caracterizada pelo fato de que o ponto de trabalho émenor do que 1190°C.

14. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 11 a 13, caracterizada pelo fato de que o coeficiente de dilataçãotérmica a2o-3oo está na faixa de 60 a 88 χ 10-7oC"1.

15. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 11 a 14, caracterizada pelo fato de que satisfaz a relação:cp2.c/a < 2 MPa2/°C2.

16. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 11 a 15, caracterizada pelo fato de que satisfaz a relação:-0,70 MPa2/°C2 < cp2.c/a.

17. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 11 a 16, caracterizada pelo fato de que tem um ponto de esforçomaior do que 600°C.

18. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 11 a 16, caracterizada pelo fato de que contém os constituintes aseguir nas seguintes proporções em peso:SiO2 55 - 75 %Al2O3 O - 7 %ZrO2 O - 8 %Na2O 5-10%K2O 0-8%CaO 8-12%MgO 0-4%.

19. Composição de vidro de acordo com a reivindicação 18,caracterizada pelo fato de que contém os constituintes a seguir nas seguintesproporções em peso: SiO2 69,60% Al2O3 0,90% ZrO2 2,60% Na2O 7,10% K2O 2,90% CaO 10,50% MgO 2,00% SrO 3,90 % Fe2O3 <0,15 % outros óxidos <0,50%

20. Composição de vidro de acordo com a reivindicação 18,caracterizada pelo fato de que contém os constituintes a seguir nas seguintesproporções em peso:SiO2 74,40 %Al2O3 0,95 %Na2O 9,05 %K2O 0,45 %CaO 9,10%MgO 5,65 %Fe2O3 0,10 %outros óxidos 0,30 %

21. Composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 11 a 17, caracterizada pelo fato de que contém os constituintes aseguir nas seguintes proporções em peso: SiO2 55-75% Al2O3 0 - 7 % ZrO2 0 - 8 % Na2O 2 - 8 % K2O 2 - 8 % CaO 4-11% MgO 0-4%

22. Uso da composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de ser para a fabricação de painéis devidraça monolíticos resistentes ao fogo de acordo com as classes G de resistênciaao fogo.

23. Uso da composição de vidro de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de ser para a fabricação de substratospara telas emissoras da tela de plasma, do tipo tela eletroluminescente ou tela decátodo frio, em particular que usa uma folha de vidro coitada de uma tira de vidroobtida por "floating" do vidro em um banho de metal fundido.