Cómo derretir vidrio en casa: métodos sencillos. Cómo y de qué están hechos el vidrio y los productos de vidrio De qué está hecho el vidrio

31.10.2017 19:01 2122

El vidrio es un elemento indispensable en nuestras vidas. Se encuentra en todas partes: en edificios residenciales, escaparates y en todo tipo de transporte.

¿Alguna vez os habéis preguntado de qué está hecho el vidrio?

La gente aprendió a fabricar vidrio en el Antiguo Egipto hace unos 5 mil años, pero a diferencia del vidrio moderno, no era tan transparente como lo es ahora.

El material principal para fabricar vidrio es la arena de cuarzo. Se le añade lima y refresco y se calienta en un horno especial. Gracias a la interacción con la soda, la arena se derrite mejor. La cal sirve para fortalecer el material resultante y no colapsa al interactuar con el agua. Si no se hubiera añadido cal, el vidrio podría simplemente disolverse al entrar en contacto con el agua. Cuando la temperatura alcanza los 1700 grados, los tres materiales se mezclan y se convierten en una sola sustancia, que se sumerge en estaño fundido a una temperatura de más de 1000 grados. A continuación, el material resultante se coloca sobre un transportador, donde se enfría a 250 grados. Allí el vidrio se corta en trozos estándar y se ajusta su espesor.

Para obtener vidrio coloreado, además de soda y cal, se añaden compuestos de elementos químicos a la arena. Por ejemplo, el vidrio verde se puede obtener agregando cromo, el amarillo agregando óxido de uranio y el rojo agregando óxido de hierro. Un óxido es un compuesto de un elemento químico (por ejemplo, un metal) con oxígeno.

Se obtienen diversas formas de vidrio soplando una masa calentada. Existe tal profesión: el soplador de vidrio. Este es un maestro que fabrica vidrio de diferentes formas. El soplador de vidrio utiliza en su trabajo un tubo largo especial.

Coloca vidrio fundido en su punta y sopla la burbuja resultante. En este caso, el soplador de vidrio hace girar el tubo y la burbuja cae en un molde especial de madera o metal. A veces los maestros hacen sus obras maestras sin formas. La burbuja extraída del tubo se procesa utilizando herramientas (pinzas, tijeras, alisadores, etc.), dándole varias formas.

Finalmente responderemos a la pregunta que atormenta a muchos: "¿Cómo se fabrica un vidrio transparente a partir de arena opaca?"
Para empezar, hace algún tiempo el vidrio no existía en principio y la gente vivía en cuevas. Y con la llegada de este material frágil y transparente, la vida cambió radicalmente. Piense usted mismo en cuántas cosas de vidrio nos rodean hoy: escaparates, telescopios, pantallas de computadora, vasos, contenedores diversos, incluso la gente ha aprendido a construir casas con vidrio.

Imagínese cuánto vidrio produce una persona y cuánta arena utiliza. Como ocurre con cualquier producción, la planta recibe primero la materia prima: arena. Y esta arena, no una arena cualquiera, sino una arena especial: el cuarzo. En comparación con el cuarzo marino, es mucho más pequeño y más blanco.

La primera etapa de producción es el horno. En este horno se colocan hasta 170 toneladas de arena a la vez y la temperatura se eleva a 1500 grados. La fórmula del vidrio no es sólo arena (aunque es mayoritaria), sino también algunas sustancias que potencian su resistencia. Nota: fuerza, pero no transparencia. Aquí están los nombres de algunos de los componentes: sulfato, hilo de campo, soda, salitre, dolomita. La soda, por ejemplo, sólo es necesaria para que la arena se derrita más rápido.

Ya en el horno, toda esta mezcla se convierte en vidrio. Es solo que todavía está líquido. A continuación, hasta que el vidrio se haya enfriado y endurecido, se vierte en moldes (por ejemplo, para hacer botellas). Una instalación automatizada especial corta la masa de vidrio plástico que sale del horno en trozos iguales y envía estos trozos a la máquina de moldeo. Dado que las principales funciones de producción se llevan a cabo mediante máquinas, rápidamente adquiere la forma deseada sin tener tiempo de endurecerse primero.

¿Entonces el secreto está en el propio horno? ¿Es posible que las altas temperaturas puedan hacer transparente una cosa opaca? ¡No!

Te sorprenderá, pero la arena era transparente incluso antes de llegar a la fábrica. Para verificar esto, necesitamos un microscopio.

¿De qué está hecha la arena? Así es, de granos de arena. Estos son los que debes observar con un microscopio. De hecho, ¡cada grano de arena de cuarzo es transparente! “¿Por qué entonces, cuando recoges arena en la palma de tu mano, no brilla como el agua?”

Y aquí entran en vigor las leyes de la física. El caso es que los granos de arena son elementos separados con varias caras. Son estos mismos bordes los que refractan el rayo de luz que incide sobre ellos. Así se crea una sensación de “opacidad”.

Para una comprensión aún mayor, realicemos un experimento. Cogemos una botella transparente y la rompemos con un martillo. Muele más los fragmentos en un mortero. Ahora los echamos sobre la mesa y ¿qué vemos? Y vemos un montón de vidrio opaco.

En el horno todo sucede con precisión, pero todo lo contrario que en nuestro experimento. El horno combina los granos de arena "agrietados" en un todo. Aquí los parámetros geométricos de cada grano de arena individual ya no son importantes, ya que todos se derretirán y se fusionarán en un todo. Obtendrá un gran grano de arena que transmitirá luz fácilmente, es decir. Vidrio hecho a pedido.

Tan pronto como la gente aprendió a fabricar vidrio transparente y a utilizarlo en la vida, surgió la necesidad de vidrio opaco. Se han inventado polvos especiales que no solo pueden oscurecer el material transparente, sino también darle el color deseado. Así se crea el vidrio personalizado de forma aparentemente sencilla.

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La fabricación de vidrio es un proceso muy antiguo. Existe evidencia arqueológica de que la gente fabricaba vidrio ya en el año 2500 a.C. El vidrio, que alguna vez fue una obra de arte rara y valiosa, es ahora un proceso de fabricación común. Los productos de vidrio se utilizan como contenedores industriales y domésticos, aislantes, fibras de refuerzo, lentes y artes decorativas. Los materiales utilizados para fabricar diferentes tipos de vidrio pueden variar, pero el proceso general para fabricarlo se describe a continuación.

Pasos

usando el horno

Compra arena de cuarzo. La arena de cuarzo es el ingrediente principal para la producción de vidrio. El vidrio sin hierro es apreciado por su claridad porque si el vidrio contiene hierro, tendrá un aspecto verdoso.

• Utilice una mascarilla si trabaja con arena de cuarzo muy fina. Si se inhala, puede irritar la garganta y los pulmones.
• La arena de cuarzo se puede comprar en tiendas online. Es bastante barato, una bolsa de 25 kg cuesta unos 200 rublos. Si desea trabajar a escala industrial, para grandes cantidades, los vendedores especializados pueden ofrecer buenos precios, a veces menos de 2000 rublos por tonelada.
• Si no encuentras arena que contenga pocas impurezas, el efecto de tinte verdoso se puede compensar añadiendo pequeñas cantidades de dióxido de manganeso. Y si quieres un cristal verdoso ¡deja la plancha como está!

1. Agregue carbonato de sodio y óxido de calcio a la arena. El carbonato de sodio (llamado carbonato de sodio) reduce la temperatura a la que se produce el vidrio industrial. Sin embargo, hace que el agua corroa el vidrio. Por lo tanto, para neutralizar este fenómeno, se introduce adicionalmente en el vidrio óxido de calcio o cal. Para hacer el vidrio más resistente se le introducen óxidos de magnesio y/o aluminio. Normalmente, estos aditivos no ocupan más del 26 al 30 por ciento de la composición del vidrio.

   Dependiendo del propósito del vidrio, agregue otros químicos. El aditivo más habitual para el vidrio decorativo es el óxido de plomo, que aporta el brillo del cristal, además de su baja dureza, facilitando su corte, y su baja temperatura de fusión. Las lentes de gafas pueden contener óxido de lantano, que se utiliza por su poder refractivo, mientras que el hierro promueve la absorción de hierro por el cristal.

   • El cristal de plomo puede contener hasta un 33 por ciento de óxido de plomo, pero cuanto más plomo, más experiencia se necesita para darle forma al vidrio fundido, por lo que muchos vidrieros eligen un bajo contenido de plomo.

2. Agregue componentes para obtener el color de vidrio deseado, si es necesario. Como se señaló anteriormente, las impurezas de hierro en el vidrio de cuarzo le dan una apariencia verdosa, por lo que se agrega óxido de hierro para realzar el tinte verdoso, al igual que el óxido de cobre. Los compuestos de azufre dan tintes amarillentos, ámbar, parduscos e incluso negros, dependiendo de la cantidad de carbono o hierro adicional que se agregue a la carga de vidrio.

   Coloque la mezcla en un crisol resistente a la temperatura. El crisol debe soportar la temperatura excepcionalmente alta que se alcanza en el horno. Dependiendo de los aditivos, puede oscilar entre 1500 y 2500 grados. El crisol debe ser tal que no sea difícil agarrarlo con pinzas y varillas de metal.

   Derrita la mezcla hasta que esté líquida. En el caso del vidrio de silicato industrial, esto se hace en un horno calentado por gas; los vidrios especiales se pueden fundir en un horno eléctrico, de olla o de mufla.

   • El cuarzo y la arena sin impurezas se transforman en un estado vítreo a una temperatura de 2300 grados Celsius. La adición de carbonato de sodio (sosa) reduce la temperatura necesaria para la formación del vidrio a 1500 grados Celsius.

3. Homogeneizar el vidrio fundido y eliminar las burbujas. Esto implica remover el vidrio hasta que tenga un espesor uniforme y agregar sustancias como sulfato de sodio, cloruro de sodio u óxido de antimonio.

   Moldear el vidrio fundido. El vidrio se puede formar mediante uno de los siguientes métodos:

   • El vidrio fundido se puede verter en un molde y dejar enfriar. Este método fue utilizado por los egipcios y es como se crean la mayoría de las lentes ópticas.
   • Se puede recoger una gran cantidad de vidrio fundido en el extremo de un tubo hueco y luego expulsarlo girando el tubo. El vidrio se forma mediante el aire que se introduce en la tubería, la fuerza de gravedad que actúa sobre el vidrio fundido y cualquier herramienta que utilice el soplador de vidrio para trabajar el vidrio fundido.
   • El vidrio fundido se puede verter en un baño de estaño fundido utilizado como sustrato y soplar con nitrógeno comprimido para darle forma y pulirlo. El vidrio formado con este método se llama vidrio flotado y así es como se produce el vidrio plano desde los años 50.

4. Enfriar el vaso lentamente en el horno. Este proceso se llama recocido y elimina cualquier fuente puntual de tensión que pueda formarse a medida que el vidrio se enfría. El vidrio sin recocer es mucho menos duradero. Una vez que se completa el proceso, el vidrio se puede recubrir, laminar o tratar de otro modo para aumentar su resistencia y durabilidad.

   Usar una freidora de carbón

   1. Haga un horno improvisado con una parrilla de carbón. Este método utiliza el calor generado por las llamas al quemar carbón para derretir arena de cuarzo y convertirla en vidrio. Los materiales utilizados son relativamente baratos y asequibles; en teoría, para preparar todo lo necesario para fabricar vidrio, basta con acudir a una ferretería. Utilice una parrilla grande para barbacoa; una parrilla tipo domo de tamaño estándar servirá. Debe tener paredes lo más gruesas y duraderas posible. La mayoría de las parrillas para barbacoa tienen un respiradero en la parte inferior: ábrelo.

      • Incluso a las temperaturas extremadamente altas que se logran con este método, puede resultar muy difícil derretir arena en una parrilla. Antes de comenzar, agregue una pequeña cantidad (aproximadamente 1/3 a 1/4 del volumen de la arena) de bicarbonato de sodio, cal y/o bórax a la arena. Estos aditivos reducen el punto de fusión de la arena.
      • Si vas a soplar vidrio, ten a mano un tubo de metal largo y hueco. Si vas a verter vaso en un molde, prepáralo con antelación. Necesitas una forma que no se queme ni se derrita por el calor del vidrio fundido; el grafito funciona muy bien para este propósito.

   2. Conozca los peligros de este método. Este método implica calentar la parrilla más allá de sus límites de temperatura normales, hasta el punto de que incluso puede derretir la parrilla. El funcionamiento descuidado con este método supone un riesgo. lesiones graves o incluso la muerte. Trabaje con precaución. Tenga a mano una gran cantidad de tierra, arena o un extintor diseñado para altas temperaturas en caso de que necesite reducir la intensidad del fuego.

      Tome todas las precauciones posibles para protegerse y proteger sus pertenencias de las altas temperaturas. Trabaje con este método sobre una superficie de concreto al aire libre, con suficiente espacio alrededor. No utilice equipos irremplazables. Mantente alejado de la parrilla cuando cocinas vidrio. También deberá usar la mayor cantidad de ropa protectora posible, que incluye:

      • guantes o manoplas para horno de alta resistencia;
      • máscara de soldadura;
      • delantal de alta resistencia;
      • ropa resistente al fuego.

   3. Compre una aspiradora de taller casera con un accesorio de manguera larga. Con cinta adhesiva o algún otro medio, doble la manguera para que sople directamente hacia el orificio de ventilación en la parte inferior sin tocar el cuerpo de la parrilla. Probablemente necesitarás conectar una manguera a una de las patas o ruedas de la parrilla. Coloque la aspiradora lo más lejos posible de la parrilla.

      • Asegúrese de que la manguera esté segura y no se mueva: si se suelta durante la fusión del vidrio, No Acércate a la parrilla si está muy caliente.
      • Encienda la aspiradora para comprobar la posición de la manguera. Una manguera colocada con precisión soplará directamente hacia el respiradero.

   4. Cubra el interior de la parrilla con carbón. Utilice más carbón del que usaría para asar carne. Se observan buenos resultados cuando la parrilla está llena casi hasta el borde.

El vidrio es el objeto más antiguo encontrado por el hombre y todavía se utiliza en la actualidad. Encontrado porque una persona no lo inventó y lo hizo por primera vez. Lo más probable es que el primer vidrio apareció hace muchos miles de años a partir de lava volcánica. Hoy en día a esta sustancia se le llama comúnmente obsidiana. ¿Cómo se fabrica el vidrio? Volvamos a los tiempos en los que él aún no existía. Poco a poco, la gente se dio cuenta de la naturaleza circundante y notó que cuando la soda natural se mezclaba con arena y luego se calentaba, aparecía una sustancia transparente. Fue así como tomaron conciencia de este nuevo tipo de material. Este proceso fue descrito por Plinio, el antiguo enciclopedista griego. Fue a partir de ese momento que comenzó la historia del uso del vidrio, que hoy se ha vuelto absolutamente indispensable en nuestras vidas. Después de todo, ahora se usa en todas partes.

Sin embargo, existe otra teoría sobre cómo se fabrica el vidrio, o más precisamente, cómo se hacía antes. Algunos científicos concluyeron que el material vítreo fue descubierto como un subproducto de la fundición o tostación del cobre y que en la vida humana jugó un papel verdaderamente destacado. Es difícil sobreestimar su importancia. La producción de láminas de vidrio es comparable a descubrimientos como la fabricación del fuego y la invención de la rueda. Durante la época del Antiguo Egipto, era costumbre elaborar todo tipo de joyas con él. Posteriormente aprendieron a fabricar recipientes para líquidos con él. A partir del siglo XIII se produjo un fuerte aumento en la cantidad de vidrio producido. Venecia se convirtió en el centro de su producción. Los maestros conocieron la tecnología de creación de vidrio oriental y luego comenzaron a desarrollarla y mejorarla. La transparencia del vidrio fue posible gracias a la adición de diversas impurezas. Los maestros comenzaron a preparar varios platos con él, que eran muy finos y elegantes. En aquella época, los productos de vidrio servían más bien como artículos de lujo y decoración.

Si todavía le interesa la cuestión de cómo se fabrica el vidrio, entonces puede contarnos cómo ha encontrado cada vez más campos de aplicación nuevos. Su tecnología de producción ha mejorado. Se inventó un espejo, esto se hizo aplicando amalgama en un lado. El vidrio también empezó a utilizarse en la construcción. Suele utilizarse en la construcción de palacios y templos. Y después de que los artesanos aprendieron a hacerlo en color, comenzaron a decorar ventanas con él, haciendo hermosas vidrieras. Y ahora el vidrio se usa ampliamente para la fusión. Y con el tiempo, el vidrio empezó a utilizarse en la ciencia. Gracias al descubrimiento de su capacidad para concentrar y dispersar la luz, se crearon diversas lentes, telescopios y microscopios. Estos descubrimientos se convirtieron en un paso de gigante en el desarrollo de las ciencias naturales: medicina, biología, astronomía, física y otras. Ninguna actividad en ningún campo científico es posible sin vidrio.

¿Cómo se fabrica el vidrio? Como antes, de arena. En esencia, la arena contiene cuarzo, presentado aquí en forma de cristales. Cuando se calienta se derrite. Si lo enfrías rápidamente, los minerales no tendrán tiempo de cristalizar y se volverán transparentes. Para darle color al producto, se le añaden óxidos de diferentes metales. Para darle al vidrio la máxima transparencia, se limpia la arena para que contenga casi solo cuarzo.

Actualmente existen muchas formas de obtener un producto con diferentes propiedades: reforzado, templado, espejado, blindado. La base sigue siendo arena simple, que se procesa. Es importante decir que todavía hay suficiente arena en el planeta, por lo que el vidrio no dejará de utilizarse pronto.

La gente entra en contacto con productos de vidrio todos los días. El vidrio es un objeto casi mágico: transparente por un lado y material por el otro. Una sustancia será transparente cuando los fotones (cuantos de luz) la atraviesen sin ser absorbidos. Pero por alguna razón, no a todo el mundo se le ocurre la idea: ¿cómo y de qué está hecho el vidrio? ¿Cómo funciona el proceso?

Datos interesantes:

• El vidrio tardará un millón de años en descomponerse.
• El vidrio se recicla sin pérdida de calidad.
• El cristal más grueso del mundo es la pantalla de 26 cm del Acuario de Sydney.

¿De qué está hecho el vidrio?

Para fabricar vidrio, los artesanos toman: arena de cuarzo (el componente principal); cal; soda;

Primero, se calientan arena de cuarzo, soda y cal en un horno especial a una temperatura de 1700 grados sobre cero. Los granos de arena se combinan entre sí, luego se homogeneizan (se convierten en una sustancia homogénea) y se elimina el gas. La masa se “hunde” en estaño fundido a temperaturas superiores a 1000 grados, que flota en la superficie debido a su menor densidad. Cuanto menor sea la masa que entra en el baño de estaño, más fino será el vaso que sale.

El toque final es el enfriamiento gradual. La sustancia se coloca en un transportador especial, donde se enfría a una temperatura de 250 grados sobre cero. Se puede leer por qué el vidrio es transparente.

Datos interesantes:

• El cristal de Murano es considerado el más caro del mundo. Los productos elaborados con él cuestan millones de dólares. Desde la antigüedad, Venecia ha sido famosa por la producción de vidrio de alta calidad. Se sabe con certeza que en el siglo XIII el gobierno estatal trasladó la producción a la gran isla de Murano y a los artesanos se les prohibió terminantemente salir de allí. El castigo es una sentencia de muerte. Además, también se cerró la entrada a la isla a turistas u otros residentes en Venecia. Medidas tan estrictas permitieron mantener el secreto de producción.
• Una de las enfermedades mentales más interesantes de la Edad Media es la "enfermedad del cristal". Una persona con tal trastorno pensaba que estaba hecha de vidrio y tenía miedo de romperse. El rey francés Carlos VI padecía esta enfermedad. El monarca siempre vestía varias capas de ropa y prohibía a nadie tocarse.

¿Qué funciones desempeñan la soda y la cal en el proceso productivo?

El bicarbonato de sodio ayuda a reducir el punto de fusión 2 veces. Si no lo agrega, será muy difícil derretir la arena y, en consecuencia, conectar los granos de arena individuales entre sí. Se necesita cal para que la masa pueda resistir el agua. Si no se hubiera incluido, la ventana, por ejemplo, se habría disuelto inmediatamente después de la primera lluvia y el cristal habría estallado tras el contacto con el agua.

Datos interesantes:

1. China no produjo vidrio durante más de 500 años, desde el siglo XIV al XIX. Ahora el Estado es uno de los líderes en producción y controla un tercio del mercado mundial del vidrio.
2. 1994 fue un año muy activo para el reciclaje de vidrio en Estados Unidos. Si pones en una sola línea todos los productos de vidrio reciclados durante ese año, obtendrás una especie de “camino” hacia la Luna.

¿Cómo se fabrica el vidrio coloreado?

No sólo se produce vidrio incoloro. Para obtener un producto coloreado, además de los componentes principales, se añaden al horno de fusión compuestos químicos:

1. Los óxidos de hierro dan al vidrio un intenso tinte rojo.
2. Óxidos de níquel: marrón, violeta (según cantidad).
3. Para obtener un tinte amarillo brillante, agregue óxidos de uranio a arena, soda y cal.
4. El cromo hace que el vidrio sea verde.

¿Qué características y propiedades tiene el vidrio?

Las proporciones de los componentes para la fabricación de artículos de vidrio se seleccionan en función de su finalidad. Se distinguen: vidrio doméstico, el que luego se utiliza para hacer platos, vasos y joyas; construcción – escaparates, ventanas, vidrieras;

El vidrio técnico es el más denso. Utilizado en la industria pesada. La principal propiedad del vidrio es la capacidad de transmitir la luz solar a través de él. Pero no del todo. Así, el cristal de ventana estándar deja pasar sólo el 85% de la luz solar. El vidrio tiene una baja conductividad térmica, es decir, no se calienta demasiado con otros productos. Esta propiedad se utiliza ampliamente para el uso de vidrio en chimeneas (electrodomésticos: estufas y hornos).

Dato interesante: Todo el mundo ha oído hablar del cristal blindado (antibalas). El proceso de producción se ve así: se unen varias capas de vidrio, se fijan con películas de polímero y se envían al horno. El primer cristal antibalas se instaló en las ventanas de la Casa Blanca en 1941.

El vidrio es un material asombroso. El proceso de su creación es complejo y traumático, pero interesante y muy necesario.