Comportamiento durante la fusión de mezclas vitrificables de composición SIO₂-AI₂O₃-Na₂O-K₂O-CaO-P₂O₅ para la producción de biovidrios

Abstract

En la actualidad, la producción de vidrios y vitrocerámicos bioactivos es de gran interés. Si bien, en general, la producción de estos tipos de materiales no se lleva a cabo a gran escala, es importante conocer el comportamiento de las mezclas precursoras de los vidrios hasta su fusión. Este estudio es de especial importancia para generar conocimiento que permita llevar a cabo un cambio de escala. Además, también es interesante evaluar las diferencias que se presentan al utilizar diferentes materias primas que aporten los mismos componentes. En base a esto se podrían seleccionar de forma adecuada los componentes de las mezclas no solo para obtener vidrios de mejor calidad sino también para mejorar el proceso de fusión y hacer más eficiente la producción. Las formulaciones de las mezclas se realizaron en base a distintas relaciones de leucita y Biovidrio 45S5 (25, 30, 40 y 50 % de leucita en peso con su complementario en Biovidrio 45S5). Se evaluó la influencia de las materias primas preparando las mismas composiciones por duplicado, en un caso utilizando cuarzo y feldespato potásico (M) para el aporte de SiO₂, Al₂O₃ y la mayor parte del K₂O; y por otro sílice amorfa, hidróxido de aluminio y carbonato de potasio (R). En este estudio se utilizaron análisis térmico diferencial-termogravimétrico y microscopia de calefacción. Ambos ensayos se llevaron a cabo a una velocidad de calentamiento de 4 °C por minuto. Los análisis térmicos diferenciales permitieron conocer diferentes reacciones y pérdidas de peso en función de la temperatura. Por medio de la microscopía de calefacción se llevó a cabo un seguimiento detallado de los cambios de forma y tamaño de un cilindro conformado. Conociendo la forma que adoptan las mezclas al comenzar a fundir, se calcularon los volúmenes alcanzados en función de la temperatura, y combinando con los análisis termogravimétricos, se obtuvo una densidad relativa y porosidad. Así, se encontró una dependencia directa de la retención de gases en el fundido, tanto de la composición como de las materias primas utilizadas en las mezclas. En este sentido se observó un volumen ascendente de gases retenido en la masa fundida en el orden L25-L50, en tanto que las mezclas producidas con reactivos analíticos tienden a atrapar menos gases que las que contienen minerales comparando las mismas composiciones.