Cap. II El Vidrio - 2014

EL VIDRIOCapítulo II

El vidrio se formó naturalmente por fusión de algunos óxidos, debido al intenso calor volcánico y que fueron vitrificados por enfriamiento rápido en contacto con el aire.

La tecnología del vidrio ha evolucionado a lo largo de 6000 años.

La fabricación de los primeros vidrios sintéticos lo realizaron los mesopotámicos y egipcios, elaborando loza (adornos) a partir del oxido de silicio, el más común de los óxidos vitrificables, alrededor de por 2500 a. c.

Env.Emb. y Transp. Ing° Gerardo Augusto Venegas 2

BREVE RESEÑA HISTÓRICA

Aproximadamente en el año 1500 a. c. aparecen los objetos de vidrio destinados a contener alimentos.

Un avance trascendental en la tecnología del vidrio fue el uso de la caña de soplar en 100 a. c. El vidrio incoloro en Roma – Venecia – Murano.Los vidrios coloreados en el año 1500. Luego en el siglo XIV – la revolución industrial, uso de maquinarias y producción en serie

Moldeaban los jarros en una estructura de arena.



El vidrio es uno de los materiales más antiguos, sus propiedades son únicas y todavía no han llegado a conocerse en su totalidad.

Descripción:Cuerpo duro y frágil, generalmente transparente, que resulta de la solidificación al enfriarse, como resultante de una mezcla fundidas de arenas silíceas, cal y carbonatos de sodio o de potasio.




El vidrio se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos

Los principales componentes del vidrio se clasifican en tres grupos:

• Materiales vitrificantes: Sílice (óxido de silicio (IV) o dióxido de silicio (SiO2)) o Anhídrido Bórico, arena, ácido bórico y ácido fosfórico, éstos ácidos dan resistencia y transparencia al vidrio.

Su proporción oscila entre el 70% y el 73%.

• Materiales fundentes: Carbonato de sodio o potasio, álcalis en general disminuyen el punto de fusión y la viscosidad de la sílice.

Su proporción varía entre 13% y el 15%

• Materiales estabilizantes: Cal, Piedra caliza, zinc, alúmina, y barita. Son óxidos estabilizantes que proporcionan cohesión y resistencia. Sin ellos, el vidrio se descompondría fácilmente por los efectos del vapor de agua y el aguahirviente. La cantidad empleada es de 8% al 13%.

Para elaborar el vidrio, los materiales empleados deben llegar a su punto de

fusión (1500 °C). A esta temperatura, los átomos de sílice se re-estructuran

formando un vidrio perfecto.

MATERIAS PRIMAS

Es transparente por que, lo mismo que el agua, tiene una estructura molecular que permite el paso de los rayos luminosos entre los átomos dispuestos irregularmente.

Si se somete el vidrio a la des - vitrificación (expuesto largo tiempo al calor, le confiere el aspecto de porcelana), los átomos se ordenan como en un cristal, desaparecen los huecos y el vidrio pierde transparencia, así como la pierde el agua al cristalizarse y formar el hielo. Su estructura depende de su tratamiento térmico.


CUALIDADES

1. Armado: Cuando tiene en su interior una tela metálica.

2. Atérmano: Ligeramente coloreado de color azul verdoso, que deja pasar la luz visible pero absorbe los rayos infrarrojos.

3. Catedral.- Tiene una cara liza y otra irregular con una textura obtenida por prensado, deja pasar la luz, pero impide la visión.

4. Inastillable o de seguridad.- Es aquel que al romperse, da fragmentos sin bordes cortantes (vidrio templado y el TRIPLEX® con lámina de acetato en el centro).

5. Neutro.- Contiene mucha sílice y ácido bórico, y se emplea para ampollas farmacéuticas, ya que no altera los medicamentos.

6. Opal.- Traslúcido de aspecto lechoso, cuya opalización resulta de la precipitación, al enfriarse una masa, de partículas microscópicas de floruros de sodio y de calcio, óxido de estaño, fósforo de calcio, etc.

7. Óptico.- Es perfectamente incoloro, transparente y exento de defectos, con los que se hace instrumentos de óptica.

8. Pyrex ®.- A base de boro-silicato de aluminio y de sodio que resiste a temperaturas elevadas. (Borosilicato (+boro) resistente al calor)


CLASES DE VIDRIO (PLANO Y HUECO)

9. De sílice.- Se fabrica a base de cuarzo fundido, es el que menos se dilata o contrae por el calor, es permeable a los rayos ultravioletas, sirven para fabricar las bombillas de lámparas de vapor de mercurio.

10. Templado.- Sometido al procedimiento de enfriado bruscamente después de haberlo calentado a la temperatura de 750° (temple).


CLASES DE VIDRIO (PLANO Y HUECO)

1. Muy resistente, que incluso resiste presiones de hasta 100 kg/cm2, pero resiste altas temperaturas debido a la sobre fusión.

2. La formulación del vidrio puede ajustarse según el tipo de envase requerido o el uso específico que se le dé.

3. Es tan maleable que con él se pueden fabricar desde depósitos grandes (Jarras) hasta muy pequeños (ampolletas).

4. Es reutilizable y reciclable en un alto porcentaje.5. No se oxida, ni pierde su atractivo al usarlo, excepto si

se usa a la intemperie. Es impermeable, resiste el calor dentro de un cierto rango, pueden apilarse los envases sin aplastarse y se puede volver a cerrar con facilidad, además de que el consumidor puede observar en el interior del envase para verificar la apariencia del producto.

6. Es material limpio, puro e higiénico; es inerte e impermeable para los fines cotidianos.

7. Son completamente herméticos, cuando se le cierra bien.

8. No puede ser perforado por agentes punzantes. 9. Como envase hermético, puede cerrarse y volverse

abrir. …Env.Emb. y Transp. Ing° Gerardo Augusto Venegas 9

CARACTERÍSTICAS

10. Permite larga vida de anaquel.11. Es barrera contra cambios de temperatura (desventaja

contra otros materiales de envase).12. Es indeformable y rígido, garantiza un volumen

constante con algún rango y la similitud entre el contenido real y declarado.

13. Los envases de vidrio se incluyen dentro de la clasificación de vidrio hueco, para diferenciarlos de los vidrios planos, fibras y/o vidrios especiales que se fabrican con otros procesos.

14. Es reciclable al 100%; pero en este proceso se reducen los índices de recuperación, siendo en algunos hasta un 50%. Aunque se considera no contaminante, por ser inorgánico, se presentan algunas excepciones. Por eje. En una playa se consideraría el riesgo si se esparcen vidrios quebrados.

15. Posee un punto de ablandamiento en su proceso de fabricación cuando se calienta; se ablanda paulatinamente disminuyendo su viscosidad (estado de los líquidos espesos o pegajosos) al aumentar la temperatura. …


CARACTERÍSTICAS

16. La temperatura de conformado de molde se logra aproximadamente entre los 1,100 - 1,200 °C. La viscosidad es tal que se puede lograr cualquier forma.

17. Es mal conductor del calor y de la electricidad a temperatura ambiente; en cambio es buen conductor a alta temperatura.

18. Es muy resistente a todas las sustancias orgánica e inorgánicas, excepto al ácido fluorhídrico y álcalis concentrados (hidróxido de amonio o de algún metal alcalino); También es impermeable al gas e inerte con su contenido.

19. El Vidrio es un producto inorgánico, amorfo, no cristalino que tiene una estructura molecular parecida al líquido


CARACTERÍSTICAS

Esta compuesto por óxido no volátiles producidos por la siguiente formulación:

Oxido de Silicio (Sílice) 73%Carbonato de Sodio 14%Carbonato de calcio 11%

Carbonato de calcio 2%


COMPOSICIÓN

De Primera Elaboración:

1. Botellas, garrafas: Comprende envases de boca angosta y con capacidad entre 100 y 1500 ml.


CLASES O TIPOS DE ENVASESDE PRIMERA ELABORACIÓN

2. Botellones: Envases con

capacidad de 1.5 a 20 litros o

más.

3. Frascos: Son menores a 100 ml., pueden ser de boca ancha o angosta.



5. Vasos: Recipientes en

forma cónica truncada e

invertida.

4.Tarros: Tienen capacidad desde un litro o más; el diámetro de boca es igual al del cuerpo. Si la altura es menor que el diámetro se llaman potes.



De Segunda elaboración:

1. Ampolletas: Con capacidad entre 1 a 50 ml., para humanos y hasta 200 ml. para uso veterinario. La punta se sella por calor.

2.Frascos y Frascos - Ampollas:

Viales generalmente para

productos sólidos de 1 a 100 ml.


CLASES O TIPOS DE ENVASES - DE SEGUNDA ELABORACIÓN

3.Carpules: Para anestesia de uso odontológico.

CLASES O TIPOS DE ENVASES - DE SEGUNDA ELABORACIÓN



FABRICACIÓN DEL VIDRIO

La fabricación consta de 4 o 5 etapas principales:

1. Mezclado de materias primas, cullet y vidrios reciclados o pedacería de vidrio

2. Fusión en hornos desde 700°C a 1,700°C

3. Moldeo, en moldes prefabricados según modelo

4. Alivio de tensiones en fajas de enfriamiento.

5. Procesos secundarios de acabado, aplicación

de cargasLos productos fabricados en este proceso corresponden a:

- Vidrio plano

- Vidrio para envases

- Objetos de vidrio prensado y/o soplado


1.- MEZCLA Y FUSIÓN

PRIMER PASO.-Después de una cuidadosa medida y preparación de las

materias primas: (la sosa, la arena y la piedra caliza), estas se mezclan con

pedacería de vidrio llamado CULLET, la misma que ayuda al mezclado y se

someten a una fusión inicial antes de aplicarles todo el calor necesario para la

vitrificación. En las industrias modernas, la mayor parte del vidrio se funde en

grandes calderos que se calientan con gas, petróleo o electricidad.

• Las materias primas se introducen de forma continua por una abertura situada en un extremo del caldero y el vidrio fundido, afinado y templado, sale por el otro extremo.

• En unos grandes crisoles o cámaras de retención, el vidrio fundido se lleva a la temperatura a la que puede ser trabajado y, a continuación, la masa vítrea se transfiere a las máquinas de moldeo.

La sosa forma junto con la arena un compuesto eutéctico (relativo a la eutexia:

fenómeno que se manifiesta en la mezcla de dos componentes debidamente

dosificados) de menor punto de fusión, la temperatura en el tanque será de

entre 1,480 y 1,590 °C.



Pedacería de vidrio oCULLET

vela


En el proceso de fusión se utilizan dos tipos de hornos, dependiendo de la cantidad que se desee producir. Estos son:

- Hornos de crisol: para producir cantidades menores

- Hornos continuos: mayores producciones



Segundo Paso.- En el interior de horno se forman corrientes de gases ascendentes desprendidas de las reacciones de formación del vidrio, las que mezcladas se expanden uniformemente en el horno.

Tercer Paso.- La densidad del vidrio a temperatura ambiente, va desde 1.7 a 3.1 gr/mc3 dependiendo del tipo de vidrio. La mezcla, ya completamente fundida, se convierte en pequeñas masas llamadas velas o cargas, que tienen diferentes formas antes de introducirse al molde, donde se le dará por fin la forma al envase por medio de cualquiera de los procesos del moldeado.

1era ETAPAMaterias primas

3era ETAPA

Horno

4ta ETAPAMaquinas de Fabricación

2da ETAPAComposición


5ta ETAPA

Tratamientos de la Superficie

y Arco de la Superficie

6ta ETAPA

Maquinas de Controles

7ma ETAPA

Paletización y expediciones


ESQUEMA CONJUNTO DEL PROCESO


1.- PROCESO SOPLO- SOPLO:

Se usa para la fabricación de frascos de boca angosta.

1. La vela se coloca en el pre- molde para formar la corona.

2. Se empuja el vidrio, forzándolo a llenar el pre molde con aire a presión.

3. Se alimenta la parte baja del pre molde con aire a presión, para formar el hueco con la corona ya terminada. En este proceso, la vela pasa a llamarse parisón o preforma.

4. Se toma el parisón del cuello y se coloca en el molde, formándose el cuerpo del envase; en este momento el vidrio aún muestra un color rojo. Se inyecta aire por la corona o boca; inflándolo hasta que el envase toma su forma final.


PROCESOS DE FABRICACIÓN


PARTES DEL PROCESO SOPLO - SOPLO

Este proceso es usado para los envases de boca ancha.

1. La vela se deposita en el pre molde o bombillo para formar la corona.

2. Se inyecta aire a presión por la parte alta del pre molde, empujando el vidrio hacia la cavidad que forma la corona.

3. Con el pistón que surge de la parte baja del pre molde, se ocupa el espacio de la corona, a la vez que se forma el parisón o preforma.

4. Se coloca el parisón en el molde final donde se inyecta aire por la base o corona inflando el parisón y dando forma y cuerpo al envase.

5. Posterior al moldeo, el envase es guiado hacia una banda metálica, la cual es deseable que esté caliente en algunas plantas, para evitar fracturas en los envases por el choque térmico. A través de ella se inyecta aire para seguir enfriando el envase.


PROCESO PRENSA - SOPLO


PARTES DEL PROCESO PRENSA - SOPLO


OTROS PROCESOS - MOLDEADOS

Otros métodos empleados principales para moldear el vidrio son el colado, el soplado, el prensado, el estirado y el laminado. Todos estos procesos son antiguos pero han sufrido modificaciones para poder producir vidrio con fines industriales. También se han desarrollado máquinas automáticas para soplar el vidrio.

• Con el fin de mejorar los envases, se someten a un recubrimiento, el cual se efectúa antes y después de recocido. Comúnmente se aplica por aspersión o vaporización. Por lo general, la primera parte de tratamiento se aplica en caliente y puede ser por vaporización o goteo. La segunda parte, un recubrimiento metálico, se aplica por vaporización o aspersión y no siempre necesita que se haya aplicado el tratamiento en caliente. Una de las funciones de los recubrimientos es evitar la fricción, para esto se usan aceites comestibles y polímeros.

• Un tipo de recubrimiento es el polietileno, cuya superficie también se puede oxidar para facilitar la adherencia de las etiquetas; otros recubrimientos son:

el polietilen - glicol y el estearato de polietilen - glicol,

aunque no son permanentes. Cualquier recubrimiento para alimentos o bebidas y similares debe ser aprobado por autoridades sanitarias.


RECUBRIMIENTOS (CARGAS)


1. El vidrio puede obtenerse en diversos colores, según gustos o necesidades específicas, tanto para la conservación del contenido, como elemento de diseño.

2. Los colores - de los cuales los más comunes son ámbar, verde y ópalo - se obtienen de la manera que se demuestra en el recuadro.

PIGMENTACIÓN

COLOR METAL

Rojo Óxido cúprico y sulfato de amonio, Cloruro de oro, Óxido de selenio

Amarillo Óxido férrico y óxido de antimonio, Sulfuro de cadmio, compuestos de plomo

VerdeAmarillento

Óxido de cromo, Cloruro de oro

Azul Óxido de cobalto

Violeta Manganeso, Oxido de níquel

Negro Óxido de fierro

Ópalo Fluoruro de calcio

Ámbar Carbón y compuestos de sulfato

BlancoOxido de selenio, Óxidos de antimonio , Compuestos de Estaño


PIGMENTACIÓN


COLOR METALAzul-Violeta Oxido de cobalto

Púrpura Dióxido de manganeso

Amarillo-ámbar Azufre

Verde esmeralda Óxido crómico

Fluorescente amarillo, verde

Óxido de uranio

Verdes y marrones

Óxido de hierro

Ámbar - Marrón Óxidos de carbono

Azul, Verde, Rojo Óxidos de antimonio

PIGMENTACIÓN


COLOR METALA "decoloración" agente

Dióxido de manganeso

A "decoloración" agente

El nitrato de sodio

PIGMENTACIÓN

Lectura: Coloración del vidrio

• La boca o corona de un envase merece una mención especial ya que cada corona tiene una característica propia y usos muy especializados.

Hay dos tipos de envases: de boca ancha y de cuello angosto.

• La corona más común es la de cuerda continua.

• Técnicamente se identifican en base a números, uno identifica la serie o tipo, otro marca el diámetro de la corona.


TIPOS DE CORONA

• La resistencia de los envases de vidrio es sorprendente en algunos casos. Está determinada por los siguientes puntos: forma del envase, distribución del vidrio y grado de recocido. Al tener algún defecto en su resistencia, pueden ocurrir distintos tipos de fracturas o check´s: por impacto, por choque térmico o por presión interna; todas ellas originadas por una descompensación (equilibrio de tensiones) en las fuerzas de tensión interna.

• Las imperfecciones de los envases de vidrio no sólo provocan rupturas, sino muchas otras consecuencias; como defectos en las máquinas que las operan, defectos de apariencia o reacción en el contenido.


RESISTENCIA

Los puntos más importantes a revisar en un Control de Calidad de envases de vidrio son:

1. Imperfecciones en la boca, 2. Diámetro o grosor de paredes, 3. Capacidad de derrame, 4. Resistencia del envase a roturas durante el llenado y

lavado, 5. Choque térmico durante la esterilización y llenado en

caliente o choque mecánico durante el manejo (manipuleo) o transporte.

PRINCIPALES DEFECTOS DE UN ENVASE DE VIDRIO



DEFECTOS DEL ENVASE


EFECTOS DEL CHOQUE TÉRMICO

DEFECTOS AFECTAN

- Recocido diferente- Choque térmico- Mala distribución del vidrio- Corona inclinada- Fuera de dimensiones

Maquinabilidad

- Oclusiones o incrustaciones (trozos) de vidrio, piedras o puntos negros

- Pliegues- Rebabas- Arrugas

Apariencia

- Puntos negros que colorean o afectan el sabor del producto.

- Problemas de acabados, como corona mal formada, que permite el intercambio de gases.

Reacción del producto

Env.Emb. y Transp. Ing° Gerardo Augusto Venegas 45Env.Emb. y Transp. Ing° Gerardo Augusto Venegas 45

Los envases de vidrio se pueden imprimir con pigmentos que mezclados con el vidrio le dan a éste una coloración determinada; otros motivos son aplicados por inmersión, rociadas o por serigrafía.

Los tintes deben ser resistentes a la abrasión y a los detergentes.

IMPRESIÓN DE LOS ENVASES.


DISEÑO.

En el diseño de un envase de vidrio, se deben considerar algunos factores:

1. Forma, estética, estabilidad y funcionalidad en sus líneas.

2. Tipo de corona que se usará, de acuerdo al uso que se le dará.

3. La relación del envase con el contenido. …


1. Forma, estética, estabilidad y funcionalidad en sus líneas.

El vidrio tiene resistencia a la compresión y estabilidad en la

línea de llenado por lo que se le puede dar cualquier forma en el

diseño, teniendo cuidado en la calidad de los moldes y en el

proceso de fabricación.

Es preciso tener en cuenta el tamaño y la forma de las etiquetas.

La mejor forma para las etiquetas es la cilíndrica, donde se pueda

alisar la etiqueta en el envase, ya que en una superficie esférica o

cóncava, ésta se arrugaría.

En los envases de vidrio es posible obtener gran variedad de

efectos, por ejemplo, dar la impresión de que el envase está lleno

apretadamente con el producto….


DISEÑO.

… En el diseño de un envase debe tomarse muy en cuenta la ergonomía. En este punto cabe mencionar que para ciertos casos el diseño de un asa adicional hará más manejable un envase.

Otro factor importante a considerar son las dimensiones y condiciones del lugar de almacenaje.

Al considerar el tipo de sustancia a envasar, el diseñador debe contar con una muestra para evaluar la apariencia en relación con el envase.


DISEÑO.

2.- Tipo de corona que se usará y de acuerdo al uso que se le dará.

En cuanto a las bocas, no existe ningún impedimento para tener

cualquier tipo de cierre, ya que el vidrio brinda un cierre hermético

que se puede abrir y volver a cerrar cuantas veces sea necesario,

además de que permite la esterilización del producto.


DISEÑO.

3.- La relación del envase con el contenido.

Al diseñar un envase se debe tomar en cuenta la temperatura del producto a envasarse. Posteriormente debe considerarse que el envase de vidrio sea capaz de resistir cambios de temperatura y presión en los rangos adecuados.

La química del contenido puede afectar la forma de cerrado, ya que algunos tapones plásticos deterioran o deforman por los ácidos, como el vinagre, y que la presión de las bebidas con gas puede botar el tapón. Se suele dejar un espacio vacío entre el contenido y el tapón para permitir la expansión del líquido a cualquier temperatura. …


DISEÑO.

…La relación del envase con el contenido.

El espesor debe estar uniformemente distribuido, con suaves transiciones entre paredes, fondo, hombro y cuello.

Actualmente los valores que se aceptan en máquinas modernas son de 3 a 5 mm., para envases retornables y 2.2 a 2.5 mm., para no retornables.

El desarrollo y utilización de los programas de computadoras conocidos como programas de CAD, agilizan el trabajo de diseño y disminuyen la cantidad de prototipos y moldes usados.


DISEÑO.

1. La función de comunicación es delegada exclusivamente al envase y su presentación

2. El Envase facilita la distribución Física Internacional (exportación).

3. Garantiza una mejor protección del Producto y por ende es una manera de proteger la salud del Consumidor.

4. Permite dar mayor seguridad con respecto al medio ambiente y lo hace mas accesible a los Mercados Internacionales.

Conclusión:Todos los productos comerciales proyectan una imagen

hacia elexterior, siendo de vital importancia el impacto visual que

estos transmiten al consumidor, resultando determinante a la

hora de realizar la compra. Por eso es imprescindible analizar,

estudiar y diseñar el envase adecuándose perfectamente al público

al que va dirigido y destacar respecto a la competencia.


IMPORTANCIA, DEFINICIONES, FUNCIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS ENVASES.

TIPOS DE CIERRE

CIERRES INTERNOSTapones de corcho, goma,

plástico o vidrio esmerilado.

CIERRES EXTERNOS

Tapas de hojalata o aluminio, con recubrimiento de goma o plásticos, tapas de plástico, roscadas o a presión etc.

CIERRES PORSOLDADURA DELMISMO VIDRIO

En ampolletas, donde se cierra un extremo calor.



CORONAS Y CIERRES

CIERRES INTERNOS CIERRES EXTERNOS

CIERRES SELLADOS

1. Dimensiones y formas.

2. Espesores.

3. Peso.

4. Capacidad: pesando el recipiente lleno o con agua al derrame.

5. Tensiones permanentes.

6. Defectos estéticos y críticos, como burbujas, piedras o fisuras, que disminuyen la resistencia durante el embalaje o transporte. …


CONTROL DE CALIDAD

7. Altura interna.

8. Decoración: Se determina si corresponde a especificaciones.

9. Resistencia al choque térmico.

10.Resistencia a la compresión axial.

11.Resistencia al impacto.

12.Transmisión de luz.

13.Resistencia hidrolítica.

14.Color.

El alumno deberá presentar un trabajo con las tendencias de “Control de Calidad”, aplicando tecnología de punta, en formato digital.


CONTROL DE CALIDAD

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TENDENCIAS COMERCIALES DEL VIDRIO

• Han provocado un aumento de preferencia en los envases de vidrio.

• La Industria alimentaria, Cervecera, y Viñera lo consideran ideal.

• El Envase es un producto Industrial.

• Satisface la necesidad de los clientes más exigentes que prefieren el vidrio

Env.Emb. y Transp. Ing° Gerardo Augusto Venegas


RESUMEN - USOS DEL VIDRIO

Uso Comercial

Botellas o GarrafasEnvases Botellones Frascos:Tarros PotesVasos: Recipientes de forma cónica truncada e invertida.Ampolletas Frascos y Frascos-Ampollas


Uso Estructural

Aislamiento térmico Aislamiento acústico Seguridad Paneles Arquitectura




Uso Decorativo

Mobiliario Iluminación Bisutería Accesorios



Uso tecnológico y médico

Comunicaciones (fibra óptica)

Óptica ( lentes, microscopios, telescopios, cámaras, etc.)

Electrónica (fibra de vidrio)

Medicina (ojo de vidrio, recipientes de laboratorio, etc.)

http://es.geocities.com/dionisos071/Galerias/enlacegaleria01.index.html

Cap. II El Vidrio - 2014

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