Proceso de fabricación del vidrio: de orígenes antiguos a técnicas modernas

El proceso de fabricación del vidrio se remonta al 3500 a.C., cuando la cerámica se recubría con un esmalte de vidrio. Aunque existen muchas variaciones modernas del proceso para usos industriales y científicos, el vidrio tradicional usado para ventanas, envases de alimentos y bebidas, y formas ornamentales sigue fabricándose con los mismos tres ingredientes de la antigüedad: arena, carbonato de sodio alcalino (conocido como "ceniza de sosa") y cal de piedra caliza. Estos tres ingredientes principales se funden juntos en un horno a una temperatura de alrededor de 2500 °F (1371 °C), tras lo cual se pueden añadir varios ingredientes menores para alterar el color o el brillo del vidrio. Luego se enfría varios cientos de grados para que pueda moldearse soplando, prensando o estirando en tubos, cuencos, espejos, ventanas y más.

El papel de la ceniza de sosa y la cal

La introducción de ceniza de sosa en el proceso se descubrió temprano como una forma de reducir el punto de fusión inicial desde un pico de alrededor de 4100 °F (2200 °C) a 2700 °F (1482 °C). Sin embargo, la ceniza de sosa hace que el vidrio sea algo soluble en agua, por lo que se añadió cal de piedra caliza para evitarlo, y otros químicos como el óxido de aluminio ahora se sustituyen por la cal ya que ofrecen mayor estabilidad química. El vidrio sosa-cal sigue representando el 90% de todo el vidrio fabricado.

Enfriamiento, recocido y templado

A medida que el vidrio se enfría, se vuelve más fácil de moldear, pero debe recalentarse continuamente durante el proceso de fabricación para añadirle resistencia y evitar que se rompa. Este procedimiento se conoce como recocido. Un proceso de templado adicional para fortalecer el vidrio también se emplea recalentándolo y enfriándolo repentinamente con chorros de aire frío.

Métodos de conformado: soplado, flotación y estirado

El método de conformado más común en la antigüedad consistía en soplar aire dentro de una bola de vidrio fundido al final de una larga pipa hueca, técnica que los romanos perfeccionaron para hacer hermosos jarrones y cuencos. La fabricación de vidrio flotado, inventada en 1959 por una empresa británica, es el mayor método de producción actual, realizado vertiendo vidrio fundido en un tanque con estaño fundido en la superficie. El vidrio flota sobre el estaño y forma láminas extremadamente lisas que luego se cortan en formas de ventana. La dolomita a menudo se incluye en la fabricación de vidrio plano en niveles inferiores al 0,1% para mantener la calidad incolora del vidrio. Estirar un chorro de vidrio fundido alrededor del interior de un cilindro metálico mientras gira y se bombea aire, es otro proceso frecuente usado para fabricar una amplia variedad de tubos de vidrio para bombillas, tubos de vacío y cristalería de laboratorio.

Tipos especializados de vidrio

Otros tipos de vidrio especializado incluyen el vidrio de plomo, que contiene al menos un 20% de óxido de plomo y es brillante cuando se talla y facetado. Los productos de vidrio resistentes al calor usados en cuencos de cocina y material de laboratorio se fabrican añadiendo un 5% de óxido de boro o compuestos aluminosilicatos. Los productos de vidrio coloreado se hacen añadiendo sulfuros de hierro para colores marrón y ámbar, cromato de hierro para tonos verdes y cobalto blanco para tonos azules. El vidrio soplado natural tiene un color rojo a naranja sin necesidad de aditivos químicos.

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