Int. J. Appl. Ceram. Technol., 8 [1] 187-193 (2011)DOI: 10.1111/j.1744-7402.2009.02426.xDesarrollo de Productos de Cerámica y Comercialización

Un recubrimiento de vidrio de Nueva espuma de vidrioAndrea Ventrella, Smeacetto Federico, Salvo Milena, * y Mónica FerrariCiencia de los Materiales y el Departamento de Ingeniería Química, Politecnico di Torino, Corso Duca DegliAbruzzi I-10129 Torino, ItaliaEste trabajo describe el diseño y desarrollo de un nuevo revestimiento a base de vidrio, apto para ser aplicado como mezcla de espumavidrio. El revestimiento de vidrio basado fue dopado con óxido de cobre para fines estéticos y reforzada por las redes de fibra de vidrio. Com-pruebas de resistencia Pression se han medido en muestras recubiertas y sin recubrir, midiendo una ligera disminución en la compresiónfuerza después del revestimiento. Microestructuras de los recubrimientos fueron investigados por difracción de rayos X y microscopía electrónica de barridoanálisis. Los Foamglas vidrio recubiertossresultó ser de clase A1 a cítrico, acético, y ácido sulfúrico. Vickers de micro-dureza delespuma de vidrio revestida es HV0.55 4307 34.IntroducciónUn aislamiento térmico de los edificios es ahoraadays más y más animado para el ahorro energéticopropósitos.1Entre aislantes vasos de espuma materiales,están aumentando su importancia debido a su efi-tiva en el papel de ahorro de energía y de sus ventajas com-en comparación con base de fibras o de polímero a base de aislantemateriales. En particular, para materiales fibrosos inorgánicosemisión de polvo y fibras es un problema.2La espuma de vidriopolvo está compuesto principalmente de sílice no cristalina,que es mucho menos dañino que el polvo de sílice cristalinao fibras. Vasos de espuma son materiales inorgánicos de aislamientosin fibras o aglutinantes, por lo tanto con el personal de la reducción deriesgo; como otra ventaja, las espumas de vidrio son a menudo pro-producidos por el empleo de materiales reciclados.

Vasos de espuma son adecuados para la mayoría de los tipos de aisla-ción y es eficaz para el aislamiento interno o externode ambos edificios civiles y los implantes tecnológicos, perono pueden ser utilizados como material aislante exterior con-a cabo un revestimiento adecuado. Polímero, metales, o con base de cementorecubrimientos para lentes de espuma están disponibles actualmente paravarios propósitos, pero su coste relativamente alto o sumala apariencia estética no los hacen adecuados paraaislamiento de los edificios externos

* milena.salvo @ polito.itr 2009 La Sociedad Americana de Cerámica

Página 2Algunas patentes4-9describen métodos para espuma capavidrio por materiales de encolado otros en la superficie de espuma de vidrio,mediante la aplicación de una base de cemento o un vaso de agua basado en com-opuesto revestimiento sobre la superficie de espuma de vidrio, o por producciónIng. directamente vidrio recubiertos con gafas de espuma, por parte de la capadeposición de los componentes pulverizados o granulados luegoseguido por cocción.9En este último caso, la espuma de vidrio esproducido y recubierta por un proceso de cocción de un solo paso.La nueva solución propuesta en este documento es un vaso-recubrimiento a base de espuma de vidrio, con protección y / o-estético funcionalidad, barato y fácil de obtener por la suspensiónla deposición, y calentando directamente sobre espuma de vidrio, con el finpara obtener una especie de baldosa aislante'''' para la construcción externaaislamiento.10El revestimiento es un vidrio sin plomo en el sistema de Na2O-B2O3-ZnO, dopado por CuO para fines estéticos.

Junto con el alto potencial estético de valenciaproductos recubiertos de espuma de vidrio, hay que subrayar que, parael mejor de los conocimientos de los autores, este recubrimiento de vidrio es elsólo es adecuado para ser utilizado para la espuma de vidrio sobre un estantecomponentes, mientras que en otros trabajos el revestimiento debe seraplicado durante el proceso de producción de espuma de vidrio.Procedimiento experimentalLa espuma de vidrio utilizado en este trabajo es Foamglass(T4)de Pittsburg Corning, EE.UU.: es un material poroso al calor aisla-estimular y material a prueba de sonido, con cierto porosidad de hastaa 90-97% (fig. 1a yb). Los detalles sobre Foamglassproducción y las propiedades se pueden encontrar en FoamglassManual de Aislamiento Industrial.3Las composiciones de vidrio fueron diseñados por Sci-VidrioTMy los datos de la literatura,11-13con el fin de obtenerpropiedades termomecánicas coincidentes con las de laFoamglasssustrato a recubrir. Nueve diferentes vidriosSe prepararon y sus composiciones se muestran en laTabla I. Los vidrios están compuestos por polvo de espumaglass, Óxido bórico, óxido de zinc y óxido de sodio. En unavidrio (referido como D9), óxido de cobre se añadió aobtener una ligera capa de color azul con fines estéticos.Todos los componentes se pesaron y se mezclaron en 100 glotes, a continuación, poner en crisoles de alúmina, se calienta en el aireen un horno a 12001C durante 1 hora, y luego emitir y se inactivósobre una placa de bronce.Cada vaso se caracterizó por exploración diferencial-La calorimetría Ning (DSC7 Perkin Elmer, New Haven, CT)y un analizador termomecánico (TMA7 Perkin Elmer)para medir la temperatura de transición vítrea y el co-eficiente de expansión térmica (T

gy CTE, respectivamente,respectivamente, en la Tabla II). Los termogramas DSC para todo elgafas se registraron en el intervalo de temperatura 50 -6001C con una velocidad de calentamiento de 101C/min (Fig. 2).Cada vaso se muele mediante molienda y tamizado enpara obtener diferentes polvos de tamaño de grano: Ø 200 mme inferior a 60 mm. Posteriormente, tres diferentessuspensiones por vaso fueron preparados por vaso mezclador pow-Ders con acetona como aglutinante orgánico; (a) de vidrio 100%polvos con un tamaño de grano inferior a 200 mm, (b) 50% en peso20 micras20 micras(A)(B)(C)Fig. 1. Micrografías electrónicas de barrido de Foamglasssecciones transversales: estructura celular (a) y en particular de la pared porosa entre dos células (b) enlos Foamglas como recibidos; Particular de la pared porosa entre dos células en las Foamglassdespués del tratamiento térmico a 550 1 C durante 60 minutos (c).Tabla I. Foamglassy material de revestimiento de vidrioLas composiciones (% en peso)VidrioIdentificaciónComposición química (% en peso)B2O3ZnO Na2OCuO FoamglassG1202555

G2203050G3253045G4303040G53030535G63030931G-75033125G-830301228G94932,311,824.9188International Journal of Applied Ceramic Technology-Ventrella, et al.Vol. 8, No. 1, 2011

Página 3polvos de vidrio con un tamaño de grano inferior a 200 mm de más50% en peso de polvo de vidrio con tamaño de grano inferior a 60 mm;

(C) 100% polvos de vidrio con un tamaño de grano inferior a60 mm. Después de la deposición suspensión en los Foamglasssub-demostrar, las muestras fueron sometidas a la térmica de tratamientoción en un horno a temperaturas entre 5001C y6501C, durante 30-60 minutos en atmósfera de aire.De rayos-X diffactometry (X'Pert difractómetro Philipscon Cu K una radiación; Eindhoven, Holanda)y la microscopía electrónica de barrido (FEI Inspeccionar, Philips525M) fueron utilizados para caracterizar los recubrimientos.La resistencia a la hidrólisis del G9 de vidrio ha sido ca-caracterizada por ISO 719:1985 (resistencia a la hidrólisis de vidriogranos a 981C): El examen requiere la trituración y moliendade un gramo del material a ensayar a un tamaño de partículaentre 300 y 500 mm; 1g del material molidoDespués se calienta en 25 ml de agua destilada a 981C para1h. La cantidad de álcali extraído por este procedimientoA continuación se mide analíticamente (absorción atómica, PerkinElmer 110) y expresado como Na2O por unidad de peso de lamuestra analizada, lo que da la clase para cada material ensayado.La resistencia química de la G9 recubierto de espumaglassse determinó por UNI EN ISO 14483-1 (ácido yproductos químicos para la resistencia de otros azulejos esmaltados y los productosductos): las pruebas requieren de ácido cítrico (C6H8O7, 10% en peso) oácido acético (CH3COOH, 0,5% en moles) o ácido sulfúrico(H2SO4, 0,1 mol%), cada uno de ellos se diluyó conforme a lo solicitado; unagota se deposita sobre la muestra revestida y se deja 15 minutos,

luego se secó, y si en la inspección visual de la muestra es el mismocomo antes de la prueba, el revestimiento se define la clase AA. Si no,algunas líneas paralelas debe ser escrito en el recubrimiento por unalápiz (tipo HB) en el área del ácido adjuntar: si ellíneas pueden ser eliminados a continuación por un paño seco, el revestimiento esse define la clase A1. Si las líneas sólo pueden ser retirados por unpaño húmedo, el revestimiento se define la clase A. Si las líneasno puede ser eliminado por un paño húmedo, el revestimiento se defineNo resistente a los ácidos.Los especímenes de ensayo para los ensayos de resistencia de compresión,(20Â20Â20mm3) Se cortaron a partir de la como-recibidoFoamglasslosa: algunos de ellos fueron probados como se recibe(Lote A), un segundo grupo (lote B) se calentó a sólo5501C durante 60 minutos, a efectos de comparación con la terceraTabla II. Temperatura de transición vítrea (Tg) Y el coeficiente de expansión térmica de Foamglassy VidrioMateriales de recubrimientoIdentificación de vidrioG1G2G3G4G5G6G-7G-8G9FoamglassTg [1C]551544544542523497504

485478552CTE(2001-3001C)Â10A6[KA1]6,86----7,639,1911,159,209,24Fig. 2. Diferenciales de las curvas de calorimetría de exploración de Foamglassy de algunos materiales de revestimiento de los de vidrio.www.ceramics.org / ACTUn recubrimiento de vidrio de Nueva espuma de vidrio189

Página 4grupo (lote C), que se revistió por deposición de suspensiónG9 y calentando el tratamiento térmico de 5501C durante 60 minutos.La carga se aplicó axialmente a la muestra con una crucetavelocidad de 0.2mm/min en un intervalo de temperatura ambiente de 22 -251c utilizando una máquina universal de ensayos (Synthec D/10,MTS, Eden Prairie, MN) (adaptado de la norma ASTM C24014).La dureza Vickers (HV) se midió en elpulidos recubrimientos de superficies superiores (Leitz L-137 Micro Hard-dad con el probador de la cámara Leica DC, Wetzlar, Alemania,0,5 kg de carga).Una red de fibra de vidrio (suministrado por Arrigoni, Como, Se-ALY) fue incorporado en la suspensión G9 y luego presentadoa tratamiento térmico a 5501C durante 60 minutos para obtener una

reforzado con fibra de revestimiento para Foamglass.Resultados y DiscusiónNueve lentes diferentes composiciones de la Tabla I) fuerondiseñado y probado para cumplir las siguientes condiciones:la capa de vidrio deben ser depositados en una tem-ratura menor que la de Foamglassreblandecimientopunto (de alrededor de 6001C);15el revestimiento de vidrio debe tener una expansión térmicacoeficiente de Sion cerca de las Foamglassuno(9,24 A10A61CA1), A fin de limitar residualtensiones térmicas y espalación revestimiento;15La composición de revestimiento de vidrio no debe en-incluir tóxicos flujos de óxidos metálicos, tales como PbO yCDO.La figura 2 muestra las curvas de DSC de polvoFoamglassy de los vasos preparados para cubrirlo: todosvasos del sistema de Na2O-B2O3-ZnO tienen Tgbajarque el de Foamglass, Pero sólo G7 y G9 tienen tambiénComparable a la de Foamglas CTEs(Tabla II). Para

estas razones, el G7 y G9 donde seleccionado para optimizar elproceso de recubrimiento en el plazo de preparación de la suspensión, el vidrio pow-der tamaño de grano, y el tratamiento térmico.Imágenes de algunos recubrimientos obtenidos con (D9) sonse muestra en la fig. 3: muestra (I) se obtuvo mediante el uso de unpasta hecha con polvo de vidrio de tamaño inferior a 200 mm;muestra (II) se obtuvo mediante el uso de una suspensión hecha conVidrio de 50% en peso de polvo de tamaño inferior a 200 mm yVidrio de 50% en peso de polvo de tamaño inferior a 60 mm, la muestra(III) se obtuvo mediante el uso de una suspensión hecha con 100%tamaño de cristal en polvo inferior a 60 mm. La mejor morfo-resultado lógico (la superficie de recubrimiento plano y homogéneo)se obtuvo utilizando el tamaño de cristal más bajo en polvo(Ø60mm) con un tratamiento térmico a 5501C para60min. El espesor del revestimiento era aproximadamente 200 mm.Como puede verse en la figura. 1c, el calor muestras tratadasa 5501C durante 60 minutos mantener la estructura de poros y elparedes porosas entre dos células de la original de FoamgLasssustrato (fig. 1a yb); ningún ablandamiento del vidrioo coalescencia de poros se observó después del revestimientodeposición y tratamiento térmico.La Figura 4 muestra la continua y se agrieta libre en-interfaz entre el recubrimiento de vidrio y G9 Foamglass; Elporosidad de las paredes entre dos células de la originalFoamglasssustrato es todavía evidente después del revestimiento. Un muyuna buena adherencia entre el recubrimiento y el sustrato puede serobservado. Una cantidad muy baja de porosidad cerrada es pre-ENT en el revestimiento de vidrio. La ausencia de grietas demonio lossustratos buena compatibilidad termomecánica entrerevestimiento y Foamglass.La difractometría de rayos X patrón del revestimiento G9se muestra en la fig. 5; fases cristalinas no se detectaron,confirmando así la naturaleza amorfa del recubrimientodespués del tratamiento térmico.Microdureza Vickers de la espuma de vidrio revestida esHV

0.55 430734, un valor comparable a la durezade los materiales utilizados esmalte para revestimiento.16(II)(I)(III)Fig. 3. G9 revestimientos en Foamglass, Obtenido con diferente tamaño polvo de vidrio en la suspensión: (I) suspensión hecha con un tamaño de vidrio en polvo inferior200 m m, (II) suspensión hecha con un tamaño de 50% en peso de polvo de vidrio inferior a 200 m m, y 50% en peso de vidrio en polvo de tamaño inferior a 60 m m, (III) suspensiónhecho con el 100% de vidrio de tamaño de polvo inferior a 60 m m.190International Journal of Applied Ceramic Technology-Ventrella, et al.Vol. 8, No. 1, 2011

Página 5Con base en la prueba de la norma ISO 719:1985, 2 mg de Na2O ex-contrajo por gramo de G9 vidrio se midieron por atómicaabsorción. Se puede concluir que el recubrimiento G9material mostró una resistencia hidrolítica excelente.Los Foamglas vidrio recubiertossse ha definido'' claseA1'', según UNI EN ISO 14483-1: las líneas de lápizse han eliminado por un paño seco para cítrico (Fig. 6a yb), acético, y ácido sulfúrico.Pruebas de resistencia a la compresión se realizaron sobreFoamglas revestidos y no revestidoss. Tres diferentes lotes(Cuatro muestras de cada lote) denominado lote A, B,y C se ensayaron. El lote (A) es el tal como recibido (des-recubierto) T4 Foamglass, El lote (B) está sin revestir elFoamglas T4stratada térmicamente a 5501 C durante 60 minutos y(C) está recubierto por lotes G9 (deposición suspensión y el calor

tratamiento en 5501C durante 60 minutos). La figura 7 muestra típicaesfuerzo de compresión en comparación con las curvas de deformación para A, B y Clotes. Para todas las muestras analizadas fue posibleobservar el conocido proceso de trituración / densificacióntípico de las espumas quebradizas,17con una primera zona de linealelasticidad seguido por una meseta colapso de largo, a continuación, por unrégimen de densificación (esta última parte no se muestra enFig. 7).En materiales de espuma quebradizas (con celdas cerradas) el linealelasticidad es controlado por la cara de células estiramiento. Cuando elde carga es de compresión, la meseta se asocia con col-caducidad de las células por quebradizo aplastamiento de la espuma frágil.14La tabla III resume todos los ensayos de compresiónrealizó en los tres lotes diferentes: el reportadosrevestimientoFig. 4. Micrografía electrónica de barrido que muestra el interfazentre el revestimiento de vidrio y G9 Foamglass: La porosidad de las paredesentre dos células de los originales Foamglasssustrato es todavía evidentedespués del revestimiento.Fig. 5. Difractometría de rayos X patrón del recubrimiento de vidrio G9 despuéslechada deposición y tratamiento térmico a 550 1 C durante 60 min.Fig. 6. Ácido prueba de resistencia de las baldosas y productos esmaltados (UniEN ISO 14483-1): los Foamglas vidrio recubiertossse ha definidoClase'' A'' 1 después de la prueba del ácido cítrico: las líneas de lápiz (a) han sidoeliminado por un paño seco (b).Fig. 7. Típicos de compresión curvas tensión-deformación para tal como recibido yFoamglas recubiertoss: Curva (A) muestra de lote A (tal como recibidoFoamglass

, 4A en la Tabla III); curva (B) muestra de lote B(Sin recubrimiento Foamglasstratada térmicamente a 550 1 C durante 60 minutos, 1B enTabla III); curva (C) muestra de lote C (muestra recubierta, 2C enTabla III).www.ceramics.org / ACTUn recubrimiento de vidrio de Nueva espuma de vidrio191

Página 6Los valores corresponden a la resistencia a la compresión máximaobtenidos durante la prueba antes de machacar (Fig. 7).Incluso si no es evidente después de SEM en las muestras calentadas(Fig. 1c), el tratamiento térmico elegido para revestir el SAM-ejemplos (lote B) y en consecuencia, las muestras recubiertas(Lote C) (5501C durante 60 minutos en el aire) dio ligeramente inferiorresistencia a la compresión de los Foamglas como recibidos-s.Dado que los Foamglas sin revestirsLas muestras tenían un parecidoDisminución de la fuerza en comparación con el recubrimiento SAM-ejemplos, la fuerza no se ve afectada por el recubrimiento de por sí,pero por el tratamiento térmico necesario para depositar. Esteproblema se evita con una probabilidad más adecuadoproceso de revestimiento, capaces de calentar sólo la suspensión y no elFoamglas enterossazulejo. La actividad experimental en esta di-corrección está en curso, también para ampliar el proceso de recubrimientode unos pocos centímetros cuadrados a metros cuadrados.Figura 8a yb muestran la preparación del vidrioreforzado con fibra de revestimiento. Figura 8c muestra la cruz-sección de la fibra de vidrio reforzada recubrimiento: la fibra /interfaz matriz es continuo y el revestimiento es de poroy el crack gratis. Ensayos mecánicos sobre el reforzado con fibrasrecubrimientos están en curso.ConclusionesUn nuevo vidrio ha sido diseñado para vidrio de capa de espuma.El revestimiento decorativo y tiene función protectoraciones y que pueden ser utilizados como una matriz para una fibra reforzadarecubrimientos.Las pruebas de resistencia a la compresión se han realizado en

muestras revestidos y no revestidos, la medición de una muy levedisminución de la resistencia a la compresión después del revestimiento. Lapequeña disminución de la resistencia a la compresión de Foamglassdespués del tratamiento térmico puede ser probable evitarse conun recubrimiento más adecuado proceso, capaz de calentar sólo elsuspensión y no los Foamglas enterossazulejo. Experimentalla actividad en este sentido está en curso, también para ampliar laproceso de recubrimiento de unos pocos centímetros cuadrados de la plazametros.El material de recubrimiento G9 mostró una excelenteresistencia hidrolítica y los Foamglas vidrio recubiertossre-consultados para la clase A1 a los ácidos cítrico, acético y ácido sulfúrico.Dureza Vickers de la espuma de vidrio revestida esHV0.55 430 734.Composición y proceso ha sido patentado.Tabla III. Resultados de la resistencia a la compresión de ensayo paraFoamglas revestidos y sin revestirs: Lote A es elTal como recibido (sin recubrimiento) Foamglass; Lote B es elFoamglas sin revestirsTratados térmicamente a 550 C durante un60 min, lote C es G9-Coated Foamglass(PurinesDeposición y tratamiento térmico a 550 1 C durante 60 min)Las muestrasrc(MPa)Como recibióEl lote A1A0,292A

0,273A0,544A0,355A0.6Promedio0,41Desviación estándar0,13Térmica tratadoEl lote B1B0,282B0,153B0,324B0,195B0,35Promedio0,26Desviación estándar0.07RevestidoLote C1C0,422C0,313C0,414C0,35Promedio0,37Desviación estándar0,04Fig. 8. Preparación de la fibra de vidrio reforzada revestimiento: (a) la primera capa de polvo de vidrio y el posicionamiento de la red de fibra, (b) la segunda capa

de polvo de vidrio en la red de fibra, (c) micrografía óptica de la sección transversal de la muestra revestida: fibras embebidas en el revestimiento de vidrio después de térmicatratamiento.192International Journal of Applied Ceramic Technology-Ventrella, et al.Vol. 8, No. 1, 2011

Página 7AgradecimientosLos autores agradecen a C. Saponaro de proveer de espumaglassy útil para los debates.Referencias1. Yu. A. LA Spiridonov y el Orlova, problemas pulgadas de la producción de espuma de vidrio'',Ceram vidrio., 60 313-314 (2003).2. AM Papadopoulos, Estado'' del arte en materiales de aislamiento térmico yObjetivos para el futuro, Edificios pulgadas de Energía, el 37 77-86 (2005).3. Pittsburgh Corning Europe NV FoamglassManual de Aislamiento Industrial,Pittsburgh Corning Europe NV, Bruselas, Bélgica, 1992.4. K. Fukumoto, K. Kawanishi, Nakada R., y J. Yamano,'' la piel de superficieEspuma de recubrimientos de vidrio'', Patente de EE.UU. No. 5069960, Inax Corporación 19915. H. Hayashi, T. Kandori, Fukushima Y., y Kabushiki K.'', vidrio celularRecubierto con un aislante térmico'', la patente de EE.UU. n ° 4552806, 19856. H. Hojaji y tarde Buarque de Macedo,'' de espuma de alta densidad de recubrimientos de vidriotener un tamaño de poro pequeño'', Patente de EE.UU. No. 7311965, 2007.7. CBA Engstrom y Persson GA,'' Método de producción del ventanalMateriales cerámicos de construcción'', la patente de EE.UU. N º 4261938, 1981.8. H. Hojaji y tarde Buarque de Macedo,'' grande de vidrio de alta densidad de espumaAzulejos'', Patente de EE.UU. No. 6964809, de 2005.9. T. Furuuchi, Nagano M. y Y. Tsuji, de vidrio'' de espuma de varias capas con densaVidrio capa superficial y Método de Producción de la misma'', Patente de EE.UU. No.4833015, Central Glass Company Limited 1989.10. M. Ferrari, Saponaro C., M. Salvo, Smeacetto F. y A. Ventrella,

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