Petris Artificials Vidres: estructura, propietats i aplicacions

VIDRES

INTRODUCCIÓ

Diferencia entre vidre i cristall És una qüestió d'ordre. En el cristall els components, atoms i molecules, estan disposats segons un sistema seguint unes lleis perfectament establides, la qual cosa dona lloc a formes definides amb eixos i plans de simetria. - a la natura En el vidre no estan subjectes a regles, estan disposats de manera aleatoria. - artificial

• Estat cristal·lí Reticle cristal·lí Temperatura de fusió fixa influència de la calor

• Estat vitri No presenta una ordenació reticular Refredament ràpid Ordenament de curt abast Rigidesa mecànica Sense punt de fusió determinat Viscositat inversament proporcional a temperatura Reversibilitat rigid-fos Els cristalls els crea la natura i es poden trobar en diferents formes, com per exemple, el quars. La majoria dels cristalls es formen a partir de la cristal·lització de gasos a pressió a la paret interior de cavitats rocoses (geodes). La geoda no es un mineral, sino un continent de cristalls. Son curioses formacions que es troben a l'interior de roques de diferent naturalesa (ígnies, metamorfiques i també les sedimentàries). El nom de cristall de roca s'empra per a designar el quars incolor i transparent. La composició del cristall de roca és oxid de silici (SiO2), quasi pur, encara que pot contenir traces d'altres elements, especialment alumini, que generaran centres de color si se sotmet a l'acció de la radioactivitat natural o artificial.

VIDRE

Es fabrica fonent principalment arena de sílice. Hi ha, tanmateix, vidres creats per la natura seguint el mateix procediment de fosa: com ara l'obsidiana, anomenada també vidre volcanic, que es forma per la calor generada a l'interior dels volcans; les fulgurites, que és el resultat de la caiguda d'un llamp a l'arena, i les tectites, formades per meteorits.

1. OBSIDIANA: L'obsidiana, anomenada a vegades cristall volcanic, és un tipus de roca ígnia (roca volcanica pertanyent al grup dels silicats), amb una composició química de silicats alumínics i un gran percentatge (70% o superior) d'òxids silícics. La seua composició és semblant al granit i la riolita.

• FULGURITES: La fulgurita es una roca metamorfica en forma de tub composta per lechatelierita que es pot trobar en arenes o gres. La seua formació es deu a la caiguda de llamps atmosfèrics.
• TECTITES: Les tectites, mesuren centimetres o millimetres en grandària que, d'acord amb la majoria dels cientifics, s'han format per l'impacte de grans meteorits a la superficie de la Terra.

VIDRE + CRISTALL

A alguns vidres se'ls afegeixen determinats metalls, com ara el plom, perque les seues propietats quant a lluentor, sonoritat i pes siguen molt semblants a les dels cristalls. Aquest es el cas de la vaixella de vidre, encara que es vidre li diem cristall. I aquesta confusió continua perquè s'admet denominar cristalls aquesta mena de vidres. En concret la normativa espanyola admet dir cristalls als vidres que incorporen en la seua composició almenys el 24% d'oxid de plom. Encara que en rigor continuen sent vidres, es denominen cristalls.

DEFINICIÓ DE VIDRE

Producte inorganic amorf constituït predominantment per sílice, fos a altes temperatures i refredat fins a un estat rigid sense experimentar cristal·lització.

• Un VIDRE presenta una xarxa aleatoria de curt abast, un punt de fusió imprecís i unes caracteristiques fisicoquímiques variables. Anisotrop (no igual comportament). Reversible.
• Un CRISTALL presenta una xarxa ordenada en una direcció de l'espai, un punt de fusió determinat i unes características fisicoquímiques constants. Isòtrop. No reversible.
• El vidre comú és un producte inorganic amorf, constituït predominantment per sílice, és dur, fragil, transparent i impermeable als fluids, d'elevada resistencia química nomes alterable per l'acid fluorhídric i deformable a alta temperatura.
• Es fabriquen en forns industrials que fonen arena de sílice, carbonat de sodi i pedra calcària a uns 1500 ºC.

EXIGÈNCIES

• Seguretat: Ha de ser resistent als agents atmosfèrics i pot tenir també missions de defensa, protecció, resistencia al xoc i a impactes eventuals.
• Habitabilitat: Transmissió Iluminosa, regulació de la radiació solar, visibilitat, funció d'intimitat, aïllament acustic, termic i contra el foc.
• Durabilitat: Haurà de conservar-ne les propietats durant un període fix de vida. Respondrà a les exigències d'economia i racionalitat de manteniment.
• Estètica: Ha de contribuir a la qualitat arquitectonica i adequació ambiental.

OXID DE SILICI

El dioxid de silici (SiO2) es un material molt fi, abrasiu i lleuger. Com el gel de sílice, és també un dessecant. S'utilitza en la industria de cosmetics per les seues propietats de difusió de la llum. S'utilitza com a abrasiu lleuger en productes com és la pasta de dents.

1. Els perills: Als pulmons, l'oxid de silici pot produir silicosi: unes cicatrius als alveols que impedeixen que l'oxigen arribe a la sang. La silicosi pot dificultar la respiració i, a vegades, fins i tot pot ocasionar la mort.

MATÈRES PRIMERES

Vidre = V (70%) + F (20%) + E (10%) + uns altres Vitrificants: Són oxids formadors de la xarxa de vidre. Fundents: Substancia que s'afegeix a una altra per a facilitar la fusio. Oxids modificadors de la xarxa. Rebaixen la temperatura de fusió. La seua addició esta limitada per l'estabilitat del vidre. Estabilitzants: Per compensar l'efecte negatiu dels fundents. Corregeixen l'increment de solubilitat que provoca els elements fundents. Components secundaris: Fins específics, però no essencials a la formació de la xarxa del vidre.

• Fluorurs: s'utilitzen com a opacificants.
• Aigua: acceleren les reaccions de formació del vidre i millorar-ne l'homogeneïtat.
• Calcina: acceleren les reaccions de formacio del vidre i millorar-ne l'homogeneïtat.
• Colorants: Encarregats d'introduir tons i colors diferents. La coloració del vidre no respon nomes a criteris estètics. El verd o marro de les botelles de cervesa té per objecte absorbir la radiació UV que pot alterar-ne el sabor. Butirat de Polivinil (BPV): és un compost quimic resultat de mesclar alcohol de polivinil amb butiraldehid. El material resultant és un polímer de gran adherencia i durabilitat, utilitzat principalment en la industria del vidre.

FABRICACIÓ I CONFORMACIONS

1. Preparació de la matèria prima Netejar impureses Triturar la mescla
2. Fusió (800-1200ºC) Forns de cresol (cavitat als forns que rep el metall fos) Forns de brasa (permetran mantenir una gran uniformitat de temperatura a les diferents zones del tanc, fixar condicions de treball determinades i garantir la rigorosa constancia de viscositat)
3. Emmotllament Bufament - estiratge - premsatge - colada - flotació - laminatge - etc.
4. Recuita Per a garantir la solidesa, es refreda de manera lenta i controlada.
5. Control de qualitat Se sotmet a controls de qualitat manual i per mitjà d'un control automatitzat.
6. Paletització i expedició Es posen en palets i es protegeixen perquè arriben a destinació en les condicions adequades.

COM ES FA EL VIDRE AMB ARENA

En la fabricació del vidre s'empra generalment forns continus, alimentats constantment per un dels extrems per matèries primeres i que proporciona, per l'altre extrem, vidre pastos i ja afinat (mantingut en fusió a l'interior del forn a uns 1500 ºC ) i, per tant, sense gasos. El vidre sol ser treballat a temperatures de vora 800 ℃ amb maquines i instal·lacions de rendiments molt elevats.

FASES

1. Reacció dels components i formació del vidre
2. Dissolució de l'excedent de sílice sense reaccionar
3. Afinament i homogeneïtzació
4. Repòs i condicionament termic
5. Conformació i modelatge
6. Refredament i recuita

PROCÉS D'ELABORACIÓ

1. Reacció dels components La mescla de materies primeres moltes i homogeneïtzada passa als forns de fusió. Les reaccions entre components de la mescla comencen a produir-se a baixes temperatures, però son molt lentes fins que no s'aconsegueix la temperatura de formació de la fase líquida. Durant el proces d'elaboració de temperatura els components de la mescla experimenten transformacions cristal·lines, evaporació d'aigua combinada i d'humitat, dissociació de carbonats i sulfats, reaccions entre les diferents espècies químiques, fusió de la mescla i dels productes de reacció i la seua dissolució en la fosa. Aquest primer proces dona lloc a la formació d'una fase fosa amb un exces de sílice sense digerir pel vidre.
2. Dissolució de l'excedent de sílice sense reaccionar Digestió pel vidre de l'exces de sílice de la fase fosa. El temps estimat que tarden els grans d'arena a dissoldre's es directament proporcional al seu radi al quadrat. S'acceleraria la dissolució reduint-ne la grandaria com mes millor, però això provocaria un increment prematur de la viscositat de la fosa sense donar temps perquè s'eliminen els gasos dissolts i oclusos (bombolles). A uns 1250 ℃ tota l'arena es dissol en la massa vitria. La dissolució de la sílice en la fosa forma nombroses bombolles produïdes per l'augment d'acidesa que experimenta la fosa.
3. Afinat i homogeneïtzació Procés d'homogeneïtzació de la massa vitria fosa i d'eliminació de part dels gasos dissolts i de les bombolles ocluses. El vidre ha d'aconseguir un grau d'homogeneïtat física i química com mes perfecte millor. Procediments químics: Substancia que es descompon termicament Mitjans mecanics: Injecció gasosa al forn Mitjans termics: Brusc calfament del vidre
4. Repos i condicionament termic El vidre ha de ser refredat entre 300-350 ℃, fins que aconseguisca uniformement en tota la seua massa la temperatura adequada al procés de conformació a què se sotmetrà. En aquesta etapa, la fosa entra en una fase de repòs.

Conclou el proces de fusió del vidre i queda aquest en disposició de ser extret i modelat en la forma definitiva

1. Conformació i modelat El comportament plasticoviscos que presenten tots els vidres a alta temperatura permet modelar-los al llarg d'un interval termic per diferents procediments com ara: Colat Bufat Estirat Laminat Flotat Premsat Mètodes de fabricació del vidre emprat en construcció:

• Fabricació de vidre pla: Procediment de flotació Procediment de laminatge
• Fabricació de vidre modelat: Procediment de modelat (premsatge)

PROCÉS D'ELABORACIÓ: CONFORMACIÓ DEL VIDRE COLAT

Tecnica de conformació i de decoració de vidre que consisteix a colar la pasta de vidre fosa dins d'uns motles prèviament modelats, tancats o buits. Aquest vidre s'obte mitjançant l'abocament de la massa vitria sobre una taula metallica calenta i l'acció d'un corró que dona lloc a la làmina. En l'actualitat es denomina laminat i es la tecnica que s'empra per a obtenir les grans planxes de vidre industrial. És un vidre que es caracteritza per ser de baix cost, és prou demanat i divers. És el més usat entre els vidriers principiants.

PROCÉS D'ELABORACIÓ: CONFORMACIÓ DEL VIDRE BUFAT

Es denomina vidre bufat la tecnica de fabricació d'objectes de vidre mitjançant la creació de bombolles al vidre fos. Aquestes bombolles s'obtenen injectant aire dins d'una peça de material a través d'un llarg tub metàl.lic per mitjà d'una maquina o be de manera artesanal bufant per l'altre extrem. És un sistema semblant al que s'utilitza per a fer les bombolles de sabo.

PROCÉS D'ELABORACIÓ: CONFORMACIÓ DEL VIDRE ESTIRAT

Vidre transparent amb distorsio visual, fabricat per un procediment mecanic d'estiratge vertical. Reprodueix l'estructura superficial irregular de les finestres dels edificis dels segles XVIII i XIX. Estiratge a maquina, que es manté fidel a l'estetica original i a les impressionants caracteristiques de l'època.

PROCÉS D'ELABORACIÓ: CONFORMACIÓ DEL VIDRE LAMINAT

El vidre laminat s'obté per un procés de laminació; això és, que ha sigut passat per dos corrons. És un procés de deformació en què la grossària del material de treball es redueix mitjançant forces de compressio exercides per dos corrons oposats.