Vidrio sódico-cálcico
El vidrio sódico-cálcico, también llamado vidrio sódico-cálcico-sílice, es el tipo de vidrio más común y se utiliza para cristales de ventanas y recipientes de vidrio (botellas y frascos) para bebidas, alimentos y algunos productos básicos. Algunos utensilios de vidrio para hornear están hechos de vidrio sódico-cálcico, a diferencia del vidrio borosilicatado más común. El vidrio sódico-cálcico representa aproximadamente el 90 % del vidrio fabricado.
Producción
El proceso de fabricación del vidrio sódico-cálcico consiste en fundir las materias primas, que son sílice, sosa, cal (en forma de (Ca(OH)2), dolomita (CaMg(CO3)2, que proporciona el óxido de magnesio) y óxido de aluminio; junto con pequeñas cantidades de agentes de clarificación (por ejemplo, sulfato de sodio (Na2SO4), cloruro de sodio (NaCl), etc.) en un horno de vidrio a temperaturas locales de hasta 1675 °C. La temperatura solo está limitada por la calidad del material de la estructura del horno y por la composición del vidrio. Por lo general, se utilizan minerales relativamente económicos como trona, arena y feldespato en lugar de productos químicos puros. Las botellas verdes y marrones se obtienen a partir de materias primas que contienen óxido de hierro. La mezcla de materias primas se denomina lote.
Aplicaciones
El vidrio sódico-cálcico se divide técnicamente en vidrio para ventanas, llamado vidrio plano, y vidrio para contenedores, llamado vidrio para contenedores. Los dos tipos se diferencian en la aplicación, el método de producción (proceso de flotación para ventanas, soplado y prensado para contenedores) y la composición química. El vidrio plano tiene un mayor contenido de óxido de magnesio y óxido de sodio que el vidrio para contenedores, y un menor contenido de sílice, óxido de calcio y óxido de aluminio. El menor contenido de iones altamente solubles en agua (sodio y magnesio) en el vidrio para contenedores se debe a su resistencia química ligeramente superior frente al agua, lo que se requiere especialmente para el almacenamiento de bebidas y alimentos.
Composiciones y propiedades típicas
El vidrio sódico-cálcico experimenta un aumento constante de viscosidad a medida que disminuye la temperatura, lo que permite realizar operaciones con una precisión cada vez mayor. El vidrio se puede moldear fácilmente para formar objetos cuando tiene una viscosidad de 104 poises, que se alcanza normalmente a una temperatura de alrededor de 900 °C. El vidrio se ablanda y sufre una deformación constante cuando la viscosidad es inferior a 108 poises, cerca de 700 °C. Aunque aparentemente está endurecido, el vidrio sódico-cálcico puede recocerse para eliminar las tensiones internas con unos 15 minutos a 1014 poises, cerca de 500 °C. La relación entre la viscosidad y la temperatura es en gran medida logarítmica, con una ecuación de Arrhenius que depende en gran medida de la composición del vidrio, pero la energía de activación aumenta a temperaturas más altas.
La siguiente tabla enumera algunas propiedades físicas de los vidrios sódico-cálcicos. A menos que se indique lo contrario, las composiciones de los vidrios y muchas propiedades determinadas experimentalmente se han tomado de un estudio de gran tamaño. Los valores marcados en cursiva se han interpolado a partir de composiciones de vidrio similares (consulte el cálculo de las propiedades de los vidrios) debido a la falta de datos experimentales.
| Propiedades | Container glass | Vidrio plano | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Productos químicos composición, wt |
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| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Viscosidad log(IVA, dPa·s o poise) = A + B /T en °C - T0) |
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| Transición de vidrio temperatura, Tg | 573 °C (1,063 °F) | 564 °C (1,047 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Coeficiente expansión térmica, ppm/K, ~100–300 °C (212–572 °F) | 9 | 9.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad a 20 °C (68 °F), g/cm3 | 2.52 | 2.53 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Índice de referencia nD a 20 °C (68 °F) | 1.518 | 1.520 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dispersión a 20 °C (68 °F), 104 ×nF − nC) | 86.7 | 87,7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| El módulo de Young a 20 °C (68 °F), GPa | 72 | 74 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Modulo de la manguera a 20 °C (68 °F), GPa | 29.8 | 29.8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Liquidus temperatura | 1,040 °C (1,900 °F) | 1.000 °C (1,830 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor capacidad a 20 °C (68 °F), J/(mol·K) | 49 | 48 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tensión superficial, a ~1,300 °C (2,370 °F), mJ/m2 | 315 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Durabilidad química, Clase hidrolítico, después de ISO 719 | 3 | 3...4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estres críticos factor de intensidad, (KIC), MPa.m0.5 | ? | 0,75 |
- Coeficiente de restitución ( esfera de vidrio vs. pared de vidrio): 0,97 ± 0,01
- Conductividad térmica: 0,7-1,3 W/(m·K)
- Hardness (escala de Mohs): 6
- Dureza de la rodilla: 585 kg/mm2 + 20
Véase también
- Cálculo del lote de vidrio
Referencias
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