La fabricación de vidrio es un proceso muy antiguo, con evidencia arqueológica de fabricación de vidrio que data de antes del 2500 a. C. Una vez que fue un arte raro y preciado, la fabricación de vidrio se ha convertido en una industria común. Los productos de vidrio se utilizan comercialmente y en el hogar como envases, aislantes, fibra de refuerzo, lentes y arte decorativo. Si bien los materiales utilizados para hacerlos pueden variar, el proceso general de cómo hacer vidrio es el mismo y se describe a continuación.
Pasos
Método 1 de 2: Uso de un horno o un horno
Paso 1. Obtenga arena de sílice
También llamada arena de cuarzo, la arena de sílice es el ingrediente principal en la fabricación de vidrio. Se busca vidrio sin impurezas de hierro para piezas de vidrio transparente, ya que el hierro hará que el vidrio se vea verdoso cuando esté presente.
- Use una mascarilla si manipula arena de sílice de grano extremadamente fino. Si se inhala, puede irritar la garganta y los pulmones.
- La arena de sílice está disponible en los minoristas en línea. Es bastante barato: pequeñas cantidades no deberían costar más de 20 dólares. Si desea operar a escala industrial, los minoristas especializados pueden ofrecer tarifas competitivas en pedidos grandes, a veces inferiores a $ 100 por tonelada.
- Si no es posible encontrar arena lo suficientemente libre de impurezas de hierro, su efecto de tinte se puede contrarrestar agregando pequeñas cantidades de dióxido de manganeso. O, si quieres un cristal verdoso, ¡deja la plancha puesta!
Paso 2. Agregue carbonato de sodio y óxido de calcio a la arena
El carbonato de sodio (comúnmente llamado sosa de lavado) reduce la temperatura necesaria para fabricar vidrio comercialmente. Sin embargo, permite que el agua pase a través del vidrio, por lo que se agrega óxido de calcio o cal para anular esta propiedad. También se pueden agregar óxidos de magnesio y / o aluminio para hacer que el vidrio sea más duradero. Generalmente, estos aditivos no absorben más del 26 al 30 por ciento de la mezcla de vidrio.
Paso 3. Agregue otros productos químicos, según el propósito previsto del vidrio
La adición más común para el vidrio decorativo es el óxido de plomo, que proporciona el brillo a la cristalería, así como la suavidad para que sea más fácil de cortar y también reduce el punto de fusión. Los lentes de los anteojos pueden contener óxido de lantano debido a sus propiedades refractivas, mientras que el hierro ayuda al vidrio a absorber el calor.
El cristal de plomo puede contener hasta un 33 por ciento de óxido de plomo; sin embargo, cuanto más óxido de plomo, más habilidad se requiere para dar forma al vidrio fundido, muchos fabricantes de cristales de plomo optan por un menor contenido de plomo
Paso 4. Agregue productos químicos para producir el color deseado en el vidrio, si lo hubiera
Como se señaló anteriormente, las impurezas de hierro en la arena de cuarzo hacen que el vidrio hecho con ella parezca verdoso, por lo que se agrega óxido de hierro para aumentar el tinte verdoso, al igual que el óxido de cobre. Los compuestos de azufre producen un tinte amarillento, ámbar, pardusco o incluso negruzco, dependiendo de la cantidad de carbono o hierro que también se agregue a la mezcla.
Paso 5. Coloque la mezcla en un buen crisol o soporte resistente al calor
El recipiente debe poder soportar las temperaturas extremadamente altas dentro del horno; dependiendo de sus aditivos, su mezcla de vidrio puede derretirse en un rango de temperaturas entre 1, 500 y 2, 500 grados Celsius. Su contenedor también debe sujetarse fácilmente con ganchos y postes de metal.
Paso 6. Derretir la mezcla en un líquido
Para el vidrio de sílice comercial, esto se hace en un horno de gas, mientras que los vidrios especiales se pueden crear usando un fundidor eléctrico, un horno de olla o un horno.
La arena de cuarzo sin aditivos se convierte en vidrio a una temperatura de 2, 300 grados Celsius (4, 172 grados Fahrenheit). La adición de carbonato de sodio (soda) reduce la temperatura necesaria para hacer vidrio a 1, 500 grados Celsius (2, 732 grados Fahrenheit)
Paso 7. Homogeneizar y eliminar las burbujas del vidrio fundido
Esto significa agitar la mezcla a un espesor constante y agregar productos químicos como sulfato de sodio, cloruro de sodio u óxido de antimonio.
Paso 8. Dar forma al vidrio fundido
La forma del vidrio se puede realizar de varias formas:
- El vidrio fundido se puede verter en un molde y dejar enfriar. Este método fue utilizado por los egipcios, y también es la cantidad de lentes que se crean hoy.
- Se puede recoger una gran cantidad de vidrio fundido en el extremo de un tubo hueco, que luego se sopla mientras se gira el tubo. El vidrio se forma por el aire que ingresa al tubo, la gravedad tirando del 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 como soporte y se puede chorrear con nitrógeno presurizado para darle forma y pulirlo. El vidrio fabricado con este método se llama vidrio flotado, y así se fabrican los paneles de vidrio desde la década de 1950.
Paso 9. Enfriar lentamente el vidrio en un horno
Este proceso se denomina recocido y elimina cualquier punto de tensión que se haya formado en el vidrio durante el enfriamiento. El vidrio que no ha sido recocido es significativamente más débil. Una vez que se completa este proceso, el vidrio se puede recubrir, laminar o tratar de otro modo para mejorar su resistencia y durabilidad.
- La temperatura precisa para el recocido puede variar según la composición precisa del vidrio desde un mínimo de 750 grados Fahrenheit hasta un máximo de 1000 grados Fahrenheit. La velocidad a la que debe enfriarse el vidrio también puede cambiar; en general, los trozos de vidrio más grandes deben enfriarse más lentamente que los trozos más pequeños. Investigue los métodos de recocido adecuados antes de comenzar.
- Un proceso relacionado es el templado, en el que el vidrio moldeado y pulido se coloca en un horno calentado al menos a 600 grados Celsius (1,112 grados Fahrenheit) y luego se enfría rápidamente ("templado") con ráfagas de aire a alta presión. El vidrio recocido se rompe en fragmentos a 6, 000 libras por pulgada cuadrada (psi), mientras que el vidrio templado se rompe en pedazos pequeños a no menos de 10, 000 psi y generalmente alrededor de 24, 000 psi.
Método 2 de 2: usar una barbacoa de carbón
Paso 1. Prepare un horno improvisado con una parrilla de barbacoa de carbón
Este método utiliza el calor generado por un gran fuego de carbón para derretir arena de sílice en vidrio. Los materiales utilizados son relativamente baratos y comunes; en teoría, todo lo que necesitará es un viaje corto a la ferretería para estar listo para hacer su propio vidrio. Use una parrilla grande de carbón para barbacoa; los modelos de "domo" de tamaño estándar funcionan bien. Use la parrilla más gruesa y resistente disponible. La mayoría de las parrillas de carbón tienen un respiradero en la parte inferior; abra este respiradero.
- Incluso a las temperaturas extremadamente altas que se alcanzan con este método, puede ser difícil derretir arena de sílice en una parrilla. Agregue una pequeña cantidad (aproximadamente de 1/3 a 1/4 del volumen de su arena) de soda para lavar, lima y / o bórax a su arena antes de comenzar. Estos aditivos reducen la temperatura de fusión de la arena.
- Si va a soplar su vaso, tenga a mano un tubo de metal largo y hueco. Si lo va a verter en un molde, prepare su molde de antemano. Quieres un molde que no se queme ni se derrita por el calor del vidrio fundido; el grafito funciona bien.
Paso 2. Conozca los peligros de este método
Este método empujará una barbacoa convencional más allá de sus límites de temperatura normales, tan caliente que incluso es posible derretir la propia parrilla. Este método puede causar lesión grave o muerte si se intenta imprudentemente. Proceda con precaución. Tenga a mano una gran cantidad de tierra o arena o un extintor clasificado para altas temperaturas para sofocar el fuego si es necesario.
Paso 3. Tome todas las precauciones posibles para protegerse y proteger su propiedad del calor intenso
Intente este método en una superficie sucia o arenosa al aire libre con mucho espacio. Hacer esto en una superficie de concreto desnudo que no esté cubierta con arena o suciedad podría resultar en que el concreto se astilla explosivamente si se deja caer vidrio fundido caliente sobre él. No utilice ningún equipo insustituible. Permanecer tranquilo de la parrilla mientras calienta el vaso. También debe usar la mayor cantidad de ropa protectora posible, que incluye:
- Guantes o manoplas para horno resistentes
- Máscara de soldador
- Un delantal resistente
- Ropa resistente al calor
Paso 4. Consiga una aspiradora de taller con un accesorio de manguera largo
Con cinta adhesiva u otro método, incline la manguera de modo que sople directamente en la ventilación inferior sin tocar el cuerpo principal de la parrilla. Es posible que desee sujetar la manguera a una de las patas o ruedas de la parrilla. Mantenga la unidad de aspiración principal lo más lejos posible de la parrilla.
- Asegúrese de que la manguera esté segura y no se mueva; si se suelta mientras está haciendo su vaso, debe no acérquese a la parrilla si hace mucho calor.
- Encienda la aspiradora para probar la posición de la manguera. Una manguera precisa soplará directamente en la ventilación.
Paso 5. Cubra el interior de su parrilla con carbón
Use más carbón del que usaría para asar carne. Se han obtenido resultados satisfactorios llenando la parrilla casi hasta el borde. Coloque una olla de hierro fundido o un crisol que contenga su arena en el centro de la parrilla, rodeada de carbón.
El carbón de madera dura (o "trozos") se quema más caliente y más rápido que el carbón de briquetas, por lo que es una mejor opción si está disponible
Paso 6. Encienda el carbón
Consulte el empaque del carbón para saber si su carbón se puede encender directamente o si requiere líquido para encendedor. Deje que las llamas se extiendan uniformemente.
Paso 7. Espere a que el carbón se caliente
Cuando los carbones se pongan grisáceos y emanen un brillo anaranjado, estarán listos. Debería poder sentir el calor simplemente estando cerca de la parrilla.
Paso 8. Encienda la aspiradora de taller para introducir aire en el carbón
El carbón alimentado con aire del fondo puede arder extremadamente (hasta 2000 grados Fahrenheit). Tenga cuidado, pueden ocurrir grandes llamas.
Si aún no puede alcanzar temperaturas lo suficientemente altas, experimente reemplazando la tapa mientras introduce aire a través del respiradero
Paso 9. Cuando su vidrio esté fundido, use con mucho cuidado implementos de metal para quitarlo y darle forma
Debido a la baja temperatura del método de parrilla, el vidrio fundido puede ser más rígido y más difícil de trabajar que el vidrio de un horno. Dale forma con un tubo, molde u otras herramientas como lo harías normalmente.
Consejos
- Algunas arenas de playa se pueden usar en lugar de arena de sílice pura, aunque el vidrio resultante puede ser opaco, descolorido o de menor calidad. Utilice la arena más blanca, fina y uniforme que esté disponible.
- Si la arena o los aditivos son de grano grueso, pulverícelos con un mortero y un mortero o una amoladora mecánica. Las partículas de grano más fino se derriten más rápido.
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Los trozos de vidrio viejo molidos se pueden agregar a la arena antes de derretirlos para reciclarlos en vidrio nuevo. Primero se debe revisar el vidrio viejo, o "vidrio de desecho", en busca de impurezas que debiliten el vidrio nuevo hecho con él; busque burbujas.
Cuando muele vidrio, use una mascarilla para evitar la inhalación accidental
- Utilice un soplete de alta temperatura para fusionar o cortar trozos pequeños, varillas o hilos.
Advertencias
- Siempre tenga cuidado con las fuentes de calor alto. Nunca intente hacer vidrio alrededor de niños o mascotas.
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La extinción de incendios extremadamente calientes con agua puede empeorarlos. Por ejemplo, un fuego que arde a 2000 grados Celsius es lo suficientemente caliente como para dividir el agua (H2O) en sus átomos de hidrógeno y oxígeno componentes, liberando una enorme cantidad de energía térmica. Para incendios muy calientes, es mejor tener a mano un balde grande de tierra o arena.
Los extintores de incendios de clase D contienen cloruro de sodio (sal de mesa) y se utilizan para sofocar incendios de metales
