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LOPEZ CABALLERO MARIANA ELIUD. RICO MALACARA TANIA SANCHEZ OSTRIA MALINALI
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LOPEZ CABALLERO MARIANA ELIUD. RICO MALACARA TANIA SANCHEZ OSTRIA MALINALI
» Es un material inorgánico amorfo obtenido por enfriamiento de una masa fundida, constituido por una red 3D. Sin ordenamiento periódico de los átomos.
• Muestra un patrón de interacción de Rayos X difuso.
• No tienen punto de fusión definido.
• No rompen en direcciones preferenciales.
• Son isotrópicos.
La secuencia típica de fabricación de un vidrio
(1) Preparación de las materias primas y fusión, (2) formado
(3)tratamiento térmico.
» Componente principal la sílice (SiO2) encontrado en la arena.
» La arena debe lavarse y clasificarse. » Se añaden otros componentes para obtener la
composición deseada. » La fusión del vidrio se lleva a cabo generalmente de
1500 a 1600° C. » El tiempo típico es de 24 a 48 horas.
» Centrifugación.
» Prensado.
• Spinning de partes de vidrio en forma de embudo: (1) pedazo de vidrio depositado en el molde y (2) rotación del molde para extender el vidrio fundido en la superficie del molde.
• Prensado de una pieza plana de vidrio: (1) se deposita un pedazo de vidrio en el molde, (2) prensado, (3) producto terminado.
» Soplado.
Secuencia de formato por prensado y soplado: (1) se alimenta el pedazo de la cavidad, (2) prensado, (3) la pieza formada parcialmente se transfiere al molde de soplado sostenida por un collar y (4) se sopla en su forma final.
Secuencia de formado soplado y soplado: (1) el pedazo de vidrio se deposita en la cavidad el molde invertido (2) se cubre el molde, (3) primer paso de soplado, (4) la pieza parcialmente formada se reorienta y transfiere al segundo molde de soplado, y (5) se sopla para el formado final.
» Recocido. Se lleva a cabo para aliviar los esfuerzos internos que reducen la resistencia.
Involucra el calentamiento del vidrio a una temperatura elevada, luego se somete a un enfriamiento lento para suprimir la formación de gradientes, seguido de un enfriamiento rápido hasta temperatura ambiente
» Con base en su composición química se puede hacer una clasificación como la que aparece en la tabla, donde se resumen los compuestos y elementos que poseen los vidrios comerciales más comunes.
Composición de vidrios comerciales (%)
» La mayor parte del vidrio incoloro y transparente tiene esta composición. Las ventanas de los edificios, desde la más grande hasta la más pequeña están hechas con este vidrio.
Sílice, Na y Ca
La sílice es parte de la
materia prima básica
El Na le da cierta
facilidad de fusión
El Ca provee la estabilidad
química. Sin Ca el vidrio sería
soluble hasta en agua.
Se funde con mayor
facilidad y es el más barato
de fabricar
Espesor
Resistente al choque térmico
Se sustituye el óxido de calcio
por óxido de plomo
Es igual de transparente que el vidrio sódico-
cálcico pero mucho más denso
Tiene mayor poder de
refracción y dispersión
Funde a temperaturas
más bajas
No tiene gran resistencia al
choque térmico
Posee excelentes propiedades
aislantes
» Absorbe considerablemente los rayos UV y rayos X, y por eso se utiliza en forma de láminas para ventanas o escudos protectores.
» Las piezas del material conocido como cristal cortado están hechas con este vidrio.
» La mayoría de las lentes que se utilizan en gafas, microscopios, telescopios, cámaras y otros instrumentos ópticos se fabrican con vidrio óptico (se añade óxido de lantano y torio). Éste se diferencia de los demás vidrios por su forma de desviar (refractar) la luz.
Su componente principal es el óxido de boro
Más difícil de fundir y de trabajar
Tiene alta resistencia a
cambios bruscos de
temperatura
Se utiliza en la
elaboración de material
de laboratorio
Tiene que alcanzar
temperaturas de 1650ºC
para su manufactura.
» El ion boro da a la estructura una disposición triangular la cual presenta una menor estabilidad. El agregado de óxidos alcalinos provoca en estos vidrios bóricos una consolidación de la estructura (al contrario de lo que sucede en los vidrios de sílice).
» Formado con 96% de sílice es el más duro y el más difícil de trabajar, pues es necesario emplear una costosa técnica al vacío para obtener un producto para usos especiales.
» Se utiliza en la fabricación de material de laboratorio, que requiere una resistencia excepcional al calor
Crisoles
Tubos de protección para termopares
Lámparas germicidas
» Son sustancias empleadas para dar coloración al vidrio, o para volverlo incoloro anulando la tonalidad verde, que le es natural. En la tabla se muestran los distintos compuestos utilizados en la coloración del vidrio.
» Resistencia que presenta un líquido a fluir debido a las atracciones de las moléculas.
» A medida que aumenta la temperatura, las fuerzas de cohesión están más incapacitadas para competir con el creciente movimiento molecular y por lo mismo la viscosidad disminuye.
» Es una propiedad de importancia ya que de ésta depende la velocidad de fusión.
» La viscosidad de los vidrios aumenta conforme aumenta la temperatura.
» Para tener un material con cierta resistencia es necesario que las moléculas estén unidas con una firmeza relativamente constante, lo que se traduce tener una viscosidad.
» Mientras mayor sea la proporción de óxido de aluminio, magnesio o calcio con respecto al oxido de sodio, mayor será la viscosidad.
» Dentro de las propiedades térmicas podemos definir cuatro temperaturas en función de la viscosidad del vidrio.
» Punto de trabajo: la viscosidad del vidrio caliente es lo suficientemente baja como para poder darle forma.
» Punto de reblandecimiento: temperatura la cual el vidrio empieza a deformarse de manera visible.
» Punto de recocido: las tensiones internas existentes son desvanecidas y que corresponde a las temperaturas más altas del recocido.
» Punto de deformación: donde el vidrio es un sólido rígido y puede enfriarse rápidamente, sin introducir ningún tipo de tensiones externas.
» La densidad, depende de factores como la temperatura, la presión y la composición.
» La densidad del vidrio aumenta cuando incrementa la concentración de oxido de calcio (CaO) y de titanio (TiO2) mientras que cuando se eleva la cantidad de alumina (Al2O3) o de magnesia (MgO) la densidad disminuye.
» Elasticidad es cuando una pieza es estirada por la acción de una fuerza.
» Puede regresar a su tamaño original en el momento que se elimina el esfuerzo que lo deforma, siempre que nos movamos dentro de los limites de temperatura. Si después de eliminar la fuerza deformante el material no recupera sus dimensiones originales, se dice que excedió el límite elástico.
» La fuerza elástica en un vidrio se debe a las atracciones moleculares dentro del material cuando este se solidifica. Para calcular la deformación se utiliza una contante elástica llamada módulo de Young.
» Mide la relación del esfuerzo de alargamiento con la tensión que se produce.
» Con la incorporación de óxidos de sodio y de potasio el módulo de Young disminuye.
» Con óxidos de magnesio, hierro y calcio aumenta.
» Al adicionar óxidos de bario, aluminio, zinc y plomo casi permanece constante. Un efecto diferente ocurre cuando se le adiciona borato.
» Desde el punto de vista práctico, la composición ideal para que un vidrio tenga mayor elasticidad es con silicio, sodio, calcio y boro.
» La compresibilidad es la acción de reducir el volumen de un material.
» La temperatura es un factor muy importante debido a los altos valores de compresibilidad y la rapidez con la que cambia.
» En los vidrios el volumen se comprime muy poco por el efecto de la presión.
» La resistencia que ofrece el vidrio al ponerlo en contacto con el agua o con agentes atmosféricos, así como soluciones acuosas de ácidos, bases y sales, es una propiedad que se llama durabilidad química. Los vidrios tienen una resistencia excelente a los ácidos, excepto al fluorhídrico y las soluciones alcalinas frías.
» En contacto con el medio acuoso lo que ocurre son intercambios de iones sodio [Na+] por iones hidronio [H3O+]. Los iones hidronio están presentes en el agua en equilibrio con los iones [OH-]. Este intercambio va disolviendo el material. Por el contrario, cuando el vidrio se mezcla con una base, el intercambio iónico sucede entre los aniones de la estructura [Al(OH)4
-] y los grupos hidroxilo [OH-] de la base. Como resultado se tendrá más iones hidroxilo en la estructura del vidrio.
» La conductividad del vidrio depende de su composición, de su temperatura y de las condiciones atmosféricas que rodean al material.
» La conducción en este caso no se debe a que los electrones se muevan, sino a los iones que emigran través de la red vítrea.
» A todas temperaturas son conductores eléctricos.
» A bajas temperaturas los vidrios multicomponentes son aislantes.
» Vidrios ópticos. Las aplicaciones para estos vidrios incluyen lentes para anteojos o instrumentos ópticos como cámaras, microscopios y telescopios. Se dividen generalmente en vidrios al boro y al plomo (Crown glass y Flint glass)
» Vidrios de Seguridad.
Vidrio templado: Gracias a las tensiones internas a las que se ve sometido el vidrio templado durante el proceso de fabricación, este producto, en caso de impacto, se rompe en pequeños fragmentos no cortantes.
Vidrio laminar: vidrio compuesto, constituido por 2 o más láminas de vidrio superpuestas a modo de sándwich, separadas normalmente cada una de ellas por una película intermedia de PVB (polivinilbutiral) plástico o etil-vinil-acetato (EVA).
» Los vidrios laminados y multilaminados (llegado el caso, con policarbonato) resisten a los proyectiles y las explosiones.
» Vitrocerámicos.
En los vidrios que contienen determinados metales se produce una cristalización localizada al ser expuestos a radiación ultravioleta. Si se calientan a temperaturas elevadas, estos vidrios se convierten en vitrocerámica, que tiene una resistencia mecánica y unas propiedades de aislamiento eléctrico superiores a las del vidrio ordinario
» Fibra de vidrio.
Es posible producir fibras de vidrio estirando vidrio fundido hasta diámetros inferiores a una centésima de milímetro. Se pueden producir tanto hilos multifilamento largos y continuos como fibras cortas de 25 o 30 centímetros de largo.
» Tessy López/Ana Martínez. El mundo mágico del vidrio. La ciencia para todos, Fondo de cultura económica, 2000.
» Fernández Navarro José María. El vidrio. Textos Universitarios, 2003.
» Groover P. Mikell. Fundamentos de manufactura moderna. Materiales, procesos y sistemas. Prentice Hall Hispanoamérica, 1997.
