Brevet FR2159393A1 — publié le 19730622

L'invention concerne un verre du type aluminosilicite alcali destiné au renforcement chimique par échange d'ions. On connait déjà de nombreux verres destinés à être renforcés chimiquement par échange d'ions. les verres du type aluminosilicate alcalin, qui ont été mis au point pour être renforcés chimiquement par échange d'ions, présentent dans leur composition des quantités notables de lui203 ou du ZrO2 en remplacement partiel de celui-ci.Cependant, deux gros inconvénients caractérisent aujourd'hui ces compositions de verre, à savoir que les matières premières fournissant l'Â1203 ou le ZrO2, lorsque la teneur en lui203 + ZrO2 est supérieuxe à 8,0 so en poids, 1.- demandent pour la fabrication du verre des températures de fusion supérieures à la moyenne, et 2.- qu'elles sont dans tous les cas cheires, d'où il résulte qu'on cherche des compromis entre la qualité du verre renforcé et le coft total de la fabrication ou les possibilités de réalisation technique. L'objet de l'invention est, en conséquence, de mettre au point un verre du type aluminosilicate alcalin pouvant Outre renforcé chimiquement par échange d'ions où l'on change les composants A1203 ou Zr02 totalement ou partiellement, de manière à pouvoir appliquer, lors de la fabrication, des températures de fusion et de traitement plus basses et, partant, de réaliser dee conditions de fusion plus économiques. ainsi, on a trouvé, selon l'invention, un verre du type aluminosilicate alcalin pouvant être renforcé chimiquement par échange d'ions, qui est caractérisé par une teneur partielle en Pe23 allant Jusqu'à 9,6 % en poids, en remplacement d'une quantité correspondante d'li203 et/ou de ZrO2. Les résistances à la flexion et à la rupture du verre selon l'invention, que l'on obtient en appliquant les méthodes de coneolidation du verre habituelles, ne changent pas et sont égales à 60 kgp/mm2. Comme méthode de consolidation habituelle, on peut, par exemple, envisager une technologie où des verres ayant un point de transformation de 550 à 6500C et appartenant à la classe acide 2 et à la classe hydrolytique 2, ont traités dans des bains de sel contenant essentiellement du BDO3 durant 2 à 8 heures à la température de 450-5500C et qu'il se produit alors des zones de déformation d'une largeur de 20 à 10Om. Pour la production du verre, selon l'invention, on peut utiliser en particulier des matières naturelles ou des déchets industriels renfermant comme impuretés du Fe203 où l'on peut trouver un grand assortiment de matériaux permettant d'obtenir des conditions de fusion économiques. Les températures de fusion et de traitement diminuent proportionnellement à l'aug- mentation de la teneur en Fe203 et sont réduites, pour 6,0 % en poids de Fe203 (par rapport à une teneur correspondante en Al2O3) d'environ 100 C. La transparence du verre selon l'invention, diminue avec l'augmentation de la teneur en Fe203, ce qui limite le domaine d'utilisation de ce verre, cependant, dans certains domaines, comme par exemple les conduites d'eaux résiduaires, la transparence du verre est sans importance. Les exemples suivantes illustrent la présente invention, sans toutefois en limiter la portée. EXEMPI 1 - On a fondu du verre composé de 65,6 % (en poids) de SiO2, 13,4 % de Na20 9,2 % de A1203 6,0 % de Fe203, 1,2 % de ZnO, 0,8 % de CaO, 1,0 % de MgO et 2,8 % de ZrO2 durant 12 heures à 1560 C. Les barres de verre exemptes de bulles ont été étirées à un diamètre de 6 mm et coupées à une longueur de 60 mm, puis traitées dans du nitrate de potassium fondu pendant 4 heures à 4500C avec le résultat que, testées à la flexion et à la rupture, elles présentaient une augmentation de la résistance d'un facteur de 8,6 par rapport aux barres non traitées.Le point de transformation du verre se situait à 5650C, la dilatation thermique se montait à 70 x 70-7/ C et la zone de déforma- tion s'élevait à 60 *v m. Pour la comparaison, on a fondu du verre composé de 65,6 % (en poids) de SiO2, 13,4 % de NaO2, 15,2 % de Al2O3, 1,2 % de ZnO, 0,8 % de CaO, 1,0 % de MgO, 2,8 % de ZrO2 pendant 18 heures à la température de 16200C. Les barres exemptes de bulles ont été étirées à 6 mm de diamètre et coupées à 60 mm de longueur, puis traitées dans du nitrate de potassium fondu pendant 4 heures à 4850C, de sorte qu'à l'essai à la fle xion et à la rupture- elles présentaient une augmentation de la résistance d'un facteur de 8,4 par rapport aux barres non traitées. Le point de transformation du verre se situait à 6050C, la dilatation thermique se montait à 77 x 10-7/ C et la zone de déformation s'élevait à 65 m. EXEMPLE 2 - On a fondu du verre composé de 64,7 % (en poids) de SiO2, 12,8 % de Al2O3, 6,0 % de Fe2O3, 8,85 % de Na2O, 4,05 % de Li2O, 3,0 % de ZnO, et 0,6 % de XgO pendant 8 heures à la température de 1450 C. Des barres de verre exemptes de bulles ont été étirées à 6 mm de diamètre et coupées à 60 mm de longueur pois traitées dans du nitrate de sodium fondu pendant 1,5 heure à 4150C, avec ce résultat que les barres testées à 3a flexion et à la rupture présentaient une augmentation de la résistance d'un facteur de 9 par rapport aux barres non traitées. Le point de transformation du verre se situait à 5430C, la dilatation thermique se montait à 7,1 x 10-6/ C et la zone de déformation s'élevait à 190 m. Pour la comparaison, on a fondu du verre composé de 64F7 % (on poids) de SiO2, 18,8 % de Al2O3, 8,85 % de Xa20 4t05 % de Li20, 3,0 % de ZnO et 0,6 % de MgO. Temps de fusion : 10 heures, température de fusion e 15500C. Les barres exemptes de bulles ont été étirées à 6 mm de diamètre et coupées à 60 a de longueur, pois traitées dans du nitrate de sodium en fusion pendant 1 ,3 heure à la température de 420 C. La solidité à la flexion et à la rupture a augmenté d'un facteur de 9,2 par rapport aux barres non traitées. Point de transformation : 570 C. Dilatation thermique : 6,8 x 10-6/ C. Zone de déformation : 220 x m. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. RE VE ND I C T ION Verre du type aluminosilicate alcalin destiné au renforcement chimique par échange d'ions, caractérisé en ce qu'on introduit dans la composition en partie du Fe203 jusqu'à 9,6 % en poids, en remplacement d'une teneur correspondante d' Al2O3 et/ou de ZrO2.