El vidrio pulido térmicamente (también conocido como vidrio flotado , vidrio fluido) es vidrio obtenido vertiendo masa de vidrio fundido ("método de flotación") sobre una capa de metal fundido de bajo punto de fusión, generalmente estaño , pero anteriormente se utilizaba plomo y otras aleaciones de bajo punto de fusión. usó. Este método proporciona vidrio de espesor uniforme y alta calidad superficial. [una]
Las ventanas modernas están hechas con vidrio flotado. La mayor parte del vidrio flotado es soda, pero este método también produce pequeñas cantidades de vidrio de borosilicato . [2] Este método también produce gafas para pantallas planas . [3] El proceso de flotación también se conoce como el "Proceso Pilkington", llamado así por Pilkington Company , que fue pionera en esta tecnología (inventada por Sir Alistair Pilkington) en la década de 1950 en su fábrica en St. Helens, Reino Unido .
Hasta el siglo XVI, los cristales de las ventanas se fabricaban cortando grandes discos de vidrio hechos a mano. Las placas de vidrio grandes se obtuvieron mediante el método cilíndrico: soplando un cilindro de vidrio grande y luego aplanando su pared en una placa. La mayoría de los cristales de las ventanas del siglo XIX se obtuvieron por el método cilíndrico. El "cilindro" tenía 180-240 cm de largo y 25-36 cm de diámetro, lo que limitaba el tamaño máximo de las placas de vidrio resultantes, por lo que las ventanas debían dividirse en varias partes mediante un marco.
Los primeros avances en la automatización de la producción de vidrio fueron patentados por el ingeniero inglés Henry Bessmer en 1848. [4] Su sistema formó una cinta de vidrio dándole forma con rodillos. Este era un proceso costoso, ya que requería un posterior esmerilado y pulido del vidrio. Si fuera posible verter vidrio sobre una superficie perfectamente lisa, esto permitiría obtener un vidrio perfectamente liso y, por tanto, reducir su coste. Intentó formar vidrio vertiendo estaño fundido sobre la superficie, uno de los pocos líquidos que tiene una densidad mayor que la del vidrio y es estable en el punto de fusión del vidrio. Se obtuvieron patentes para este método, [5] pero la tecnología era imposible de implementar en ese momento.
Antes de la introducción del proceso de flotación, se fabricaban grandes láminas de vidrio vertiendo vidrio fundido sobre una placa de acero, seguido de esmerilado y pulido del vidrio en ambos lados, lo que aumentaba considerablemente el costo del vidrio. A principios de la década de 1920, se desarrollaron líneas en las que una banda continua de vidrio pasaba a través de una serie de máquinas de esmerilado y pulido.
Se obtuvo vidrio de baja calidad por estirado vertical de la masa fundida, cuya cinta se sujetaba y tiraba sobre los bordes de la cinta mediante rodillos. A medida que se enfriaba, el vidrio se cortaba en láminas. El grosor de dicha lámina de vidrio no era uniforme y la calidad de la superficie era pobre. Sin embargo, este proceso de fabricación de vidrio se utilizó durante muchos años después de la invención del proceso de flotación.
Entre 1953 y 1957, Sir Alistair Pilkington y Kenneth Bickerstaff desarrollaron un proceso para fabricar láminas de vidrio mediante el flujo libre de vidrio sobre la superficie de un baño de estaño fundido. [6] El éxito de este proceso depende de un equilibrio cuidadoso de la cantidad de vidrio que fluye sobre la superficie del baño de estaño fundido por su propio peso. [7] Las ventas significativas de vidrio producido por el nuevo método comenzaron en 1960.
El vidrio flotado generalmente utiliza la formulación de vidrio sódico de bajo punto de fusión (contiene arena, carbonato de sodio, dolomita, piedra caliza, sulfato de sodio, etc.) También se pueden introducir aditivos en el vidrio para colorear y conferir propiedades especiales. Los desperdicios y desperdicios, los rechazos también se introducen en el cargo por reciclaje. La carga se carga en el horno y se calienta hasta 1500 °C. Un horno típico mide 9 m de ancho, 45 m de largo y contiene más de 1200 toneladas de vidrio. Después de la fusión, la temperatura se estabiliza alrededor de 1200 °C para una composición uniforme.
El vidrio fundido se introduce en un baño de estaño fundido (alrededor de 3-4 m de ancho, 50 m de largo, 6 cm de profundidad). [8] Un mecanismo especial controla la cantidad de vidrio que llega a la superficie del baño.
El estaño es un material adecuado para una bañera, ya que tiene una alta densidad, permanece líquido en un amplio rango de temperaturas y no se mezcla con el vidrio. El estaño se oxida en el aire a SnO 2 . El dióxido de estaño se adhiere al vidrio. Para evitar esto, el espacio sobre el baño se sopla con exceso de presión con gases protectores: nitrógeno e hidrógeno.
La cinta de vidrio, flotando en la superficie del baño, forma superficies lisas (superior e inferior) y se nivela en espesor. A medida que el vidrio se mueve a través del baño de estaño, se enfría de 1100 °C a alrededor de 600 °C cuando la hoja se puede levantar de la superficie fundida sobre los rodillos. Ajustando la velocidad de rotación de los rodillos, es posible lograr un estirado de vidrio con una disminución de su espesor y así regular el espesor de la hoja de vidrio resultante.
Luego, la lámina de vidrio viaja a través de un túnel de aproximadamente 100 metros donde se enfría lentamente para evitar tensiones internas que podrían causar que el vidrio se agriete. El vidrio enfriado del túnel se corta en láminas mediante mecanismos.
Hasta la fecha, la mayor parte del vidrio utilizado en la vida cotidiana y en la construcción se obtiene por el método de flotación. Dicho vidrio combina una serie de propiedades útiles: alta calidad de superficie, bajo precio, y dicho vidrio se puede formar en cualquier forma usando calor. Estas gafas se utilizan en:
La mayoría de los vidrios especializados: vidrio templado , vidrio esmerilado, vidrio laminado e insonorizado se obtienen a partir del vidrio flotado mediante un procesamiento posterior.
En 2009, el mercado global del vidrio (excluyendo Rusia y China) estuvo dominado por Asahi Glass , NSG / Pilkington , Saint-Gobain y Guardian Industries . Otras empresas incluyen Sise Cam AS, PPG , Central Glass, Hankuk (HanGlas), Zeledyne y Cardinal Glass Industries. [9]