Vidrio flotado

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Material; tipo de vidrio

Uso de cristal flotante en la estación de tren Crystal Palace, Londres

Vidrio flotado es una hoja de vidrio hecha flotando vidrio fundido sobre un lecho de metal fundido de bajo punto de fusión, normalmente estaño, aunque en el pasado se usaba plomo para el proceso. Este método le da a la lámina un espesor uniforme y una superficie muy plana.

Las ventanas modernas suelen estar hechas de vidrio flotado. La mayor parte del vidrio flotado es vidrio de cal sodada, aunque también se producen cantidades relativamente menores de borosilicato especial y vidrio de pantalla plana mediante el proceso de vidrio flotado. El proceso de vidrio flotado también se conoce como el proceso Pilkington, llamado así por el fabricante británico de vidrio Pilkington, que fue pionero en la técnica en la década de 1950 en su sitio de producción en St Helens, Merseyside.

Historia

Vieja ventana que contiene una sola hoja de vidrio flotante en la parte superior izquierda, Jena, Alemania. Las secciones restantes posiblemente no son vidrio flotante como se indica en las reflexiones distorsionadas de un árbol.

Hasta el siglo XVI, el vidrio de ventana u otro vidrio plano generalmente se cortaba a partir de grandes discos (o rondels) de vidrio corona. Se fabricaban láminas de vidrio más grandes soplando cilindros grandes que se abrían y aplanaban, y luego se cortaban en paneles. La mayoría de los vidrios de las ventanas a principios del siglo XIX se fabricaban con el método del cilindro. Los 'cilindros' tenían de 180 a 240 cm (6 a 8 pies) de largo y de 25 a 36 cm (10 a 14 pulgadas) de diámetro, lo que limitaba el ancho en el que se podían cortar los paneles de vidrio y daba como resultado ventanas divididas por travesaños en paneles rectangulares.

Los primeros avances en la automatización de la fabricación de vidrio fueron patentados en 1848 por Henry Bessemer. Su sistema producía una cinta continua de vidrio plano formando la cinta entre rodillos. Este fue un proceso costoso, ya que las superficies del vidrio necesitaban ser pulidas. Si el vaso pudiera colocarse sobre un cuerpo perfectamente liso y plano, como la superficie de una cacerola abierta de líquido en calma, esto reduciría los costos considerablemente. Se hicieron intentos para formar vidrio plano en un baño de estaño fundido, uno de los pocos líquidos más densos que el vidrio que estaría en calma a las altas temperaturas necesarias para fabricar vidrio, sobre todo en los EE. UU. Se concedieron varias patentes, pero este proceso era impracticable en ese momento.

Antes del desarrollo del vidrio flotado, se fabricaban láminas más grandes de vidrio plano fundiendo un gran charco de vidrio sobre una superficie de hierro y luego puliendo ambos lados, un proceso costoso. Desde principios de la década de 1920, se pasó una cinta continua de placas de vidrio a través de una larga serie de esmeriladoras y pulidoras en línea, lo que redujo las pérdidas y el costo del vidrio.

El vidrio de menor calidad, el vidrio estirado, se fabricaba sacando de un charco de vidrio fundido una lámina delgada, sostenida en los bordes por rodillos. A medida que se enfriaba, la lámina ascendente se endurecía y luego se podía cortar. Las dos superficies eran de menor calidad, es decir, no tan lisas ni uniformes como las del vidrio flotado. Este proceso continuó en uso durante muchos años después del desarrollo del vidrio flotado.

Entre 1953 y 1957, Sir Alastair Pilkington y Kenneth Bickerstaff de Pilkington Brothers del Reino Unido desarrollaron la primera aplicación comercial exitosa para formar una cinta continua de vidrio utilizando un baño de estaño fundido en el que el vidrio fundido fluye sin obstáculos bajo el influencia de la gravedad. El éxito de este proceso residía en el cuidadoso equilibrio del volumen de vidrio alimentado al baño, donde se aplanaba por su propio peso. Las ventas rentables a gran escala de vidrio flotado se lograron por primera vez en 1960, y en la década de 1960 se autorizó el proceso en todo el mundo, reemplazando los métodos de producción anteriores.

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El vidrio flotado utiliza materias primas comunes para la fabricación de vidrio, que normalmente consisten en arena, carbonato de sodio (carbonato de sodio), dolomita, piedra caliza y torta de sal (sulfato de sodio), etc. Se pueden usar otros materiales como colorantes, agentes refinadores o para ajustar las propiedades físicas y químicas del vidrio. Las materias primas se mezclan en un proceso por lotes, luego se alimentan junto con vidrio de desecho adecuado (vidrio de desecho), en una proporción controlada, a un horno donde se calienta a aproximadamente 1500 °C. Los hornos comunes de vidrio flotado tienen 9 m de ancho y 45 m de largo y tienen capacidades de más de 1200 toneladas de vidrio. Una vez fundido, la temperatura del vidrio se estabiliza a aproximadamente 1200 °C para garantizar una gravedad específica homogénea.

El vidrio fundido se introduce en un 'baño de estaño', un baño de estaño fundido (aproximadamente de 3 a 4 m de ancho, 50 m de largo, 6 cm de profundidad), desde un canal de suministro y se vierte en el baño de estaño por un labio de cerámica conocido como labio del surtidor. La cantidad de vidrio que se permite verter sobre el estaño fundido se controla mediante una puerta llamada tweel.

El estaño es adecuado para el proceso de vidrio flotado porque tiene una gravedad específica alta, es cohesivo y no es miscible con el vidrio fundido. El estaño, sin embargo, se oxida en una atmósfera natural para formar dióxido de estaño (SnO₂). Conocido en el proceso de producción como escoria, el dióxido de estaño se adhiere al vidrio. Para evitar la oxidación, el baño de estaño está provisto de una atmósfera protectora de presión positiva de nitrógeno e hidrógeno.

El vidrio fluye sobre la superficie de estaño formando una cinta flotante con superficies perfectamente lisas en ambos lados y de espesor uniforme. A medida que el vidrio fluye a lo largo del baño de estaño, la temperatura se reduce gradualmente desde 1100 °C hasta aproximadamente 600 °C, la hoja se puede levantar de la lata sobre los rodillos. La cinta de vidrio se retira del baño mediante rodillos a una velocidad controlada. La variación en la velocidad del flujo y la velocidad del rodillo permite que se formen láminas de vidrio de espesor variable. Se pueden usar rodillos superiores colocados sobre el estaño fundido para controlar tanto el grosor como el ancho de la cinta de vidrio.

Una vez fuera del baño, la lámina de vidrio pasa por un horno lehr de aproximadamente 100 m, donde se enfría gradualmente para que se recozca sin deformación y no se agriete por el cambio de temperatura. Al salir del "extremo frío" del horno, el vidrio es cortado por máquinas.

Usos

Hoy en día, el vidrio flotado es la forma de vidrio más producida, con una multitud de aplicaciones comerciales. Debido tanto a su alta calidad sin necesidad de pulido adicional como a su flexibilidad estructural durante la producción, se puede moldear y doblar fácilmente en una variedad de formas mientras se encuentra en un estado calentado y almibarado. Esto lo hace ideal para una variedad de aplicaciones tales como

Vidrio de automóvil (por ejemplo, parabrisas, ventanas, espejos)
Espejos
Mobiliario (por ejemplo en tablas y estantes)
Cristal aislado
Ventanas y puertas

La mayoría de las formas de vidrio especializado, como el vidrio templado, el vidrio esmerilado, el vidrio de seguridad laminado y el vidrio insonorizado, consisten en vidrio flotado estándar que ha sido procesado adicionalmente.

Mercado

A partir de 2009, el mercado mundial de vidrio flotado, sin incluir a China y Rusia, está dominado por cuatro empresas: Asahi Glass, NSG/Pilkington, Saint-Gobain y Guardian Industries. Otras empresas incluyen Sise Cam AS, Vitro, anteriormente PPG, Central Glass, Hankuk (HanGlas), Zeledyne y Cardinal Glass Industries.

Referencias y notas al pie

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