Vidrio sodocálcico
El vidrio sodocálcico , también llamado vidrio sodocálcico-sílice , es el tipo de vidrio más frecuente , utilizado para cristales de ventanas y recipientes de vidrio (botellas y frascos) para bebidas, alimentos y algunos artículos básicos. Algunos utensilios para hornear de vidrio están hechos de vidrio de cal sodada, a diferencia del vidrio de borosilicato más común . [1] El vidrio de sosa y cal representa alrededor del 90 % del vidrio fabricado. [2] [3]
El vidrio de sosa y cal es relativamente económico, químicamente estable, razonablemente duro y extremadamente manejable. Debido a que puede reblandecerse y volverse a fundir numerosas veces, es ideal para el reciclaje de vidrio . [4] Se utiliza con preferencia a la sílice químicamente pura , que es dióxido de silicio (SiO 2 ), también conocido como cuarzo fundido . Mientras que la sílice pura tiene una excelente resistencia al choque térmico , siendo capaz de sobrevivir a la inmersión en agua mientras está al rojo vivo, su alta temperatura de fusión (1723 °C ) y su viscosidad hacen que sea difícil trabajar con ella. [5] Por lo tanto, se añaden otras sustancias para simplificar el procesamiento. Uno es el "refresco", o carbonato de sodio(Na 2 CO 3 ), lo que reduce la temperatura de transición vítrea. Sin embargo, la soda hace que el vidrio sea soluble en agua , lo que generalmente no es deseable. Para proporcionar una mejor durabilidad química, también se agrega la " cal ". Se trata de óxido de calcio (CaO), generalmente obtenido a partir de calizas . Además, el óxido de magnesio (MgO) y la alúmina, que es óxido de aluminio (Al 2 O 3 ), contribuyen a la durabilidad. El vidrio resultante contiene entre un 70 y un 74 % de sílice en peso.
El proceso de fabricación del vidrio sodocálcico consiste en fundir las materias primas , que son sílice, sosa, cal (en forma de (Ca(OH) 2 ), dolomita (CaMg(CO 3 ) 2 , que aporta el óxido de magnesio ) y óxido de aluminio, junto con pequeñas cantidades de agentes clarificantes (p. ej., sulfato de sodio (Na 2 SO 4 ), cloruro de sodio (NaCl), etc.) en un horno de vidrio a temperaturas locales de hasta 1675 °C [6] .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 la trona , la arena y el 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 .
El vidrio sodocálcico se divide técnicamente en vidrio para ventanas, llamado vidrio plano , y vidrio para contenedores, llamado vidrio para contenedores . Los dos tipos difieren en la aplicación, método de producción ( proceso de flotación para ventanas, soplado y prensado para contenedores) y composición química. El vidrio plano tiene un contenido más alto de óxido de magnesio y óxido de sodio que el vidrio para envases, y un contenido más bajo de sílice, óxido de calcio y óxido de aluminio . [7] Del menor contenido de iones altamente solubles en agua (sodio y magnesio) en los envases de vidrio se deriva su durabilidad química ligeramente superior. contra el agua, que se requiere especialmente para el almacenamiento de bebidas y alimentos.
El vidrio de sosa y cal experimenta un aumento constante de la viscosidad con la disminución de la temperatura, lo que permite operaciones de precisión cada vez mayor. El vidrio se puede moldear fácilmente en objetos cuando tiene una viscosidad de 10 4 poises , alcanzada típicamente a una temperatura de alrededor de 900 °C. El vidrio se ablanda y sufre una deformación constante cuando la viscosidad es inferior a 10 8 poises, cerca de los 700 °C. Aunque aparentemente endurecido, el vidrio de sosa y cal se puede recocer para eliminar las tensiones internas en aproximadamente 15 minutos a 10 14 poises, cerca de 500 °C. La relación entre la viscosidad y la temperatura es en gran medida logarítmica, con una ecuación de Arrheniusdepende fuertemente de la composición del vidrio, pero la energía de activación aumenta a temperaturas más altas. [9]
La siguiente tabla enumera algunas propiedades físicas de los vidrios de cal sodada. A menos que se indique lo contrario, las composiciones de vidrio y muchas propiedades determinadas experimentalmente se toman de un gran estudio. [7] Los valores marcados en cursiva se han interpolado a partir de composiciones de vidrio similares (ver cálculo de las propiedades del vidrio ) debido a la falta de datos experimentales.
