El vidrio es un liquido sobreenfriado y se encuentra en un estado metaestable, osea puede pasar a un estado de menor energía, solo si pasa por un estado de mayor energía. El vidrio fundido se enfría lentamente, para evitar su cristalización, es un material cerámico obtenido a partir de materiales inorgánicos a altas temperaturas, se distingue de otras cerámicas en que sus constituyentes son calentados hasta fusión y después enfriados hasta un estado rígido sin cristalización.

En un vidrio las moléculas cambian su orientación de una manera aleatoria en todo el sólido, es decir su estructura es amorfa.

Solo se conocen tres componentes minerales binarios, que pueden pasar del estado fundido a la temperatura ambiente sin cristalizar; Sílice, (SiO2), Anhídrido Bórico (B2O3 ) y Anhídrido Fosforico ( B 2 O 5 ).

Materia Prima:

Las materias usadas para fabricar vidrio son:

• Vitrificantes: tales como La sílice, con punto de fusión 1.720 °C.
• Fundentes: Los mas usados son el Sulfato de Sodio y el Carbonato Sodico, son fácilmente atacables los vidrios formados por vitrificantes y fundentes.
• Estabilizantes: Se añaden para obtener vidrios mas estables y menos atacables. Los mas usados son: Carbonato Calcico, Carbonato de Megnesio, Oxido de Bario(Barita), Oxido de Aluminio(Alumina), Oxido de Plomo y Oxido de Cinc.
• Accesorias: Pueden ser afinantes , decolorantes, opalescentes o colorantes.

ESTRUCTURA DEL VIDRIO

Óxidos formadores de vidrio: Muchos vidrios inorgánicos están basados en el oxido de silicio, (SiO2), como formador de vidrio. La subunidad fundamental en los vidrios de sílice es el tetraedro SiO4 - en donde un átomo (ion) de silicio (Si4 +) se encuentra covalentemente enlazado a cuatro átomos de oxigeno. En la variedad de Sílice cristobalita, por ejemplo, los tetraedros SiO4 se encuentran unidos compartiendo vértices en una disposición regular produciendo un orden de largo alcance, en un vidrio corriente de sílice los tetraedros están unidos por sus vértices formando una red dispersa sin orden de largo alcance.

El oxido de boro B2 O3, es también un oxido formador de vidrio y por si mismo forma subunidades que son triángulos planos con el átomo de boroligeramente fuera de plano de los átomos de oxigeno. Sin embargo. En los vidrios de borosilicato a los que se han adicionado óxidos alcalinos y alcalinoterreos, los triángulos de oxido BO3- Pueden pasar a tetraedros BO4- , en los que los cationes alcalinos y alcalinoterreos proporcionan la electroneutralidad necesaria. El oxido de boro es un aditivo importante para muchos tipos de vidrios comerciales, con vidrios de borosilicato y aluminoborosilicato.

PROPIEDADES DE LOS VIDRIOS

Los vidrios tienen propiedades especiales no encontradas en otros materiales de ingeniería. La combinación de transparencia y dureza a temperatura ambiente con suficiente fuerza y una excelente resistencia a la corrosión en la mayoría de los ambientes hacen al vidrio indispensable para muchas aplicaciones de ingeniería tales como construcción y vidriado de vehículos. En la industria eléctrica el vidrio es esencial para varios tipos de lámparas debido a sus propiedades aislantes y capacidad para suministrar un cierre hermético.

En la industria electrónica los tubos electrónicos también requieren el cierre hermético proporcionado por el vidrio, con sus propiedades aislantes para entrada de conectores. La alta resistencia química del vidrio lo hace muy útil para los aparatos de laboratorio y recubrimientos resistentes a la corrosión, conducciones y recipientes en la industria química.

Temperatura de transición vítrea:

El comportamiento frente a la solidificación de un vidrio es diferente del de un cristal, un liquido que forma un sólido cristalino bajo solidificación (p. ej., un metal puro) normalmente cristalizará en su punto de fusión con una disminución significativa de su volumen especifico, por el contrario un liquido que forma un vidrio bajo enfriamiento no cristaliza el liquido se vuelve mas viscoso a medida que su temperatura va disminuyendo y se transforma desde un estado plástico blando y elástico a un estado vidrioso, quebradizo y rígido en un margen reducido de temperaturas.

Métodos de conformado del vidrio:

Los productos de vidrio se fabrican calentando primero el vidrio a una temperatura alta para producir un liquido viscoso que seguidamente se moldea, contorna o lamina en la forma deseada.

• Conformado en hojas y laminas: Se fabrica mediante el proceso de flotado, en el cual una tira de vidrio sale del horno de fusión y flota sobre la superficie de un baño de estaño fundido, la lámina de vidrio es enfriada mientras se mueve a través del estaño fundido y bajo una atmósfera controlada químicamente cuando su superficie esta suficientemente dura, la lámina de vidrio se saca del horno sin ser marcada mediante rodillos y pasa a través de un largo horno de recocido llamado Lehr, donde se eliminan las tensiones residuales.
• Conformado por soplado, prensado y moldeado del vidrio: Artículos huecos como botellas, jarras, y envolturas de tubos luminosos se fabrican soplando aire para ajustar el vidrio fundido dentro de los moldes. Artículos planos como lentes ópticas y lentes para faros se fabrican prensando con un émbolo en el molde que contiene vidrio fundido. Muchos artículos pueden fabricarse moldeando el cristal dentro de un molde abierto. Un gran espejo de telescopio en cristal. Artículos con forma de embudo como tubos de televisor se fabrican mediante moldeado centrífugo. Los trozos de vidrio fundido desde el alimentador se arrojan en un molde rotativo que origina que el vidrio fluya hacia arriba para formar un muro de vidrio de espesor de aproximadamente uniforme.

• Conformado por vidrio templado: Este tipo es reforzado enfriando rápidamente con aire la superficie de vidrio después de que éste haya sido calentado hasta cerca de su punto de reblandecimiento. La superficie del vidrio se enfría primero y se contrae, mientras el interior esta caliente y se reajusta a los cambios dimensionales con pocas tensiones, cuando el interior se enfría y contrae, la superficie ya esta rígida, con lo que se crean fuerzas de tensión en el interior del vidrio y fuerzas de compresión en las superficies, este tratamiento de “templado” aumenta la resistencia del vidrio porque las fuerzas de tensión aplicadas deben sobrepasar las fuerzas de compresión de la superficie antes que se produzca la fractura. El vidrio templado tiene una mayor resistencia a los impactos que el vidrio recocido y es alrededor de cuatro veces mas fuerte. Las ventanas de los automóviles y el vidrio de seguridad para puertas son artículos que han sido templados térmicamente.

• Conformado por vidrio reforzado químicamente: La resistencia de un vidrio puede incrementarse mediante tratamientos químicos especiales. Por ejemplo, si un vidrio de alumino-silicato de sodio se sumerge en un baño de nitrato de potasio a una temperatura de aproximadamente 50°C por debajo de su punto de tensión (" 500°C) durante 6 a 10 h, los iones más pequeños de sodio, junto a la superficie del vidrio son reemplazados por iones potasio más grandes. La introducción de los iones potasio más grandes en la superficie del vidrio produce fuerzas compresivas en la superficie y las correspondientes fuerzas de tensión en su centro. Este proceso de templado químico puede ser usado en las secciones transversales más delgadas que puedan templarse térmicamente ya que la capa compresiva es muy fina, el vidrio químicamente reforzado se usa para aeronaves supersónicas y para lentes oftálmicas.