[Ciencia][Vidrios] FORMULACIÓN, ELABORACIÓN Y CONTROL DE UN VIDRIO

La siguiente publicación corresponde a la formulación de un vidrio a partir de óxidos en cantidades especificas para luego analizar sus propiedades térmicas y así conseguir una gráfica VFT donde pueden ser apreciadas

La siguiente práctica tuvo como objetivo la formulación de un vidrio a partir de una conformación, la cual se formó por rubros como óxidos, carbonatos, entre otros compuestos. Cada uno de ellos posee un objetivo específico en la formulación del vidrio como formadores, modificadores o intermedios. Los primeros son aquellos capaces de producir vidrios por sí mismos. Los modificadores son aquellos capaces de formar parte de la red vítrea, sustituyendo así a los óxidos formadores para poder mejorar sus propiedades. Finalmente los intermedios son aquellos no pueden formar vidrios por si solos. [1]

Una vez obtenida la mezcla de materia prima, esta se fundió, proceso en el cual ocurrieron reacciones químicas que emanaron compuestos en forma de gas, dejando solo los óxidos necesarios para la formulación del vidrio. La cantidad de componentes en la mezcla se encuentra a continuación

Estás cantidades fueron definidas mediante cálculos estequiométricos para poder obtener la cantidad de óxido necesario en la formulación

Como se dijo anteriormente, en la formación de un vidrio existen tres tipos de componentes; los formadores, los modificadores y los intermedios. En este caso tenemos que el óxido de silicio y el óxido bórico son formadores de vidrios. Por si sola, la sílice posee un punto de fusión superior a los 1700 C°, lo cual general dificultades para trabajar con ella. Por eso el CaO, Li2O, Na2O y BaO son modificadores de la red vítrea de SiO2 y B2O3 haciendo que disminuya la viscosidad del vidrio y además disminuya el punto de fusión alrededor de los 900 C°. Esto con el fin de facilitar el moldeo del vidrio y generar una reducción en la energía necesaria para el procesamiento del vidrio. [2]

Para la conformación del vidrio es importante saber la relación que existe entre la viscosidad y la temperatura de allí surge la relación entre el logaritmo de la viscosidad y la temperatura. Con esta escala se pueden fijar ciertos puntos importantes para la conformación, fabricación y manejo del vidrio. [1]

En la figura 1 se muestra la Curva VTF para la formulación trabajada en el laboratorio, esta curva fue obtenida a través del programa lakatos.lx, de ella se pueden obtener los puntos fijos que caracterizan al vidrio analizado. Dentro de los puntos de interés para la experiencia tenemos el intervalo entre la temperatura de trabajo y la temperatura de ablandamiento además del intervalo entre temperatura de recocido y la de tensión

El intervalo entre la temperatura de trabajo y la temperatura de ablandamiento, es muy importante ya que es el intervalo de conformación del vidrio su amplitud define la facilidad con que se pueda moldear el vidrio, en este caso la diferencia de temperatura entre esos dos puntos esta alrededor de los 203 °C, una diferencia pequeña, estos nos sugiere la presencia de un vidrio corto, esto lo demostramos en la práctica visual, ya que el vidrio tardo muy poco tiempo en solidificarse, lo que sugiere intervalos de tiempo cortos para el moldeado. [1]

Estas velocidades rápidas de enfriamiento crean en la pieza tensiones internas, estas tensiones pueden ser reducidas sometiendo la pieza a un tratamiento térmico de recocido. [2]. Este tratamiento se lleva a cabo con las temperaturas obtenidas entre los puntos de recocido y tensión de la curva VTF. En la experiencia realizada en el laboratorio se sometió la pieza obtenida a un tratamiento térmico de recocido a la temperatura de 450°C con una duración 5 min y luego fue enfriada lentamente hasta temperatura ambiente. En la tabla 3 se encuentran los Puntos fijos obtenidos de la curva VTF