Mezcla vitrificable Gaffer

En los últimos años Gaffer® Glass ha examinado docenas de vidrios sódico-cálcicos y al plomo de talleres de horneado diferentes, desde el punto de vista de las características de dilatación y viscosidad. Nuestro trabajo, como fabricantes de una carta de colores, encaja de alguna manera en una amplia franja de coeficientes de dilatación, a diferencia de quienes trabajan con Pírex, Ojo de Buey, Spectrum 96 o Moretti, por ejemplo; no se tiene noticia de que exista un “vidrio maestro” al que los fabricantes de gamas de color puedan tomar como modelo para sus vidrios. Así pues, decidimos formular nuestros propios “vidrios maestros”.

Nuestra investigación, tanto teórica como física, ha demostrado que la curva de los coeficientes de expansión lineal, fundidos en talleres en los EEUU, Australia, Nueva Zelanda, Japón e Inglaterra, consigue su punto álgido alrededor de los 96x10-7 (0-300°C), con unos límites exteriores que oscilan entre los 94 y 99,5.

Los datos de viscosidad, basados en los factores de Lakatos y otros1, han demostrado también variaciones muy amplias en las temperaturas de fusión y manipulación, oscilando entre los 1290°C (2354°F) en log2 (una medida de viscosidad a muy altas temperaturas), hasta alcanzar los 1430°C (2606°F). No significa esto que sugiramos que se funda necesariamente a esas temperaturas, pero, para darle una idea, los cálculos de Lakatos son instructivos. La curva de la temperatura en la viscosidad log2 llega a su punto máximo a 1370°C (2498°F), con algunas mezclas que se encuentran sobradamente en el mercado.

Gaffer decidió entonces empezar por diseñar una mezcla a partir de cero que siguiera ciertas líneas que a nosotros nos parecían importantes e hicimos que dicha mezcla fuera accesible en el mercado al ser manufacturada por Philips (código n° 3300) y Spruce Pine Batch en forma de peletización. Los criterios que nosotros consideramos importantes para el taller de vidrio son (aunque no se encuentran aquí en orden de prioridad) los siguientes:

Coste de energía

El costo de energía supone uno de los gastos generales más elevados en la gestión del taller del vidrio. Numerosas mezclas vitrificables fabricadas comercial o artesanalmente no han recibido la atención debida a sus características de viscosidad. La viscosidad de la fusión a unas temperaturas superiores determina la velocidad de eliminación de granos. Una discreta cantidad de algunos productos químicos puede lograr una gran diferencia en la rapidez en que el vidrio se funde y se refina.

La fórmula de las mezclas vitrificables Gaffer? consigue reducir la temperatura del logaritmo teórico 2 a 1325oC (2420oF) [en comparación con la de Spruce Pine 87, que está en los 1380oC (2516oF)], y las temperaturas de manipulación se bajan hasta una escala más cómoda, a 1080oC (1976oF). Análisis realizados en un horno de fusión de 150 kg (330 lb) han demostrado que se produce un ahorro de gas de un 10% cuando se trabaja a 1080oC (1976oF), en comparación a si se hace a 1150oC (2100oF). Esto representa un ahorro considerable en la factura de electricidad y menos deterioro y fracturas en los refractarios. Los gránulos presentan una velocidad de fusión un 15% superior a las mezclas de libre flujo. El ahorro por bajo consumo de energía que se logra con esta mezcla casi compensa los costos de la misma.

Propiedades de Manipulacion

Esta fórmula, aparte de necesitar bajas temperaturas para ser trabajada, requiere también un tiempo de manipulación razonablemente largo. Es muy fácil de recalentar, tiene buen cuerpo y una tensión de superficie moderada. Se trata de un vidrio muy agradecido, tanto si se lo corta con cizalla como si se aplana, se le da forma o se golpea. Muestra poca tendencia a la desvitrificación y se maneja bien bajo la lámpara.       

Compatibilidad

Reconocemos que las normas de compatibilidad nos las ha marcado la competencia con las muestras ampliamente difundidas en el mercado. No tiene ningún sentido que nos estanquemos en nuestro propio universo. La Prueba de la Triple Soldadura en la mezcla de vitrificación Gaffer?, fundida bajo condiciones de control de tiempo y temperatura, muestra una deformación nula con, por ejemplo, Spruce Pine 87 y East Bay Regular.

A fin de probar que se trata de un vidrio agradecido en cuanto a la volatización, lo fundimos a 1400oC (2550oF) durante ocho horas a partir de la primera carga (comparándola con el estándar de temperatura/tiempo de fusión, a 1310oC/2400oF durante seis horas), y bajamos su COE tan sólo en 0,5 puntos. Tras una semana a temperaturas de manipulación, muestra una desviación muy escasa, quizás de 0,5 puntos como mucho.

PROPIEDADES FÍSICAS . 3

Expansión: entre 0-300oC: 96.0 x 10-7
Entre 25-300oC: 98.5 x 10-7

Punto de recocción: 486oC (907oF)
Punto de deformación: 439oC (822oF)  

Durabilidad

Muchas de las muestras que hemos analizado han demostrado poseer una durabilidad limitada, mientras otras parecen, en cierta manera, superiores. El aluminio es el agente barato más eficaz para hacer el vidrio más duradero pero, si se añade en una cantidad demasiado alta, forma un vidrio más difícil de fundir. A temperaturas de fusión, un 2% de Al2O3 puede subir dicha temperatura manteniendo la misma viscosidad hasta los 35oC (casi 100oF). La mezcla de vitrificación Gaffer? contiene una cantidad mucho menor de aluminio, pero la suple con óxido de zinc, que es tan eficaz como el aluminio en su resistencia al agua, al vapor y a los ácidos, aunque se disminuya al mismo tiempo la relación viscosidad/temperaturas. El análisis con Integrix3 muestra su resistencia al agua y a los ácidos, lo cual encaja perfectamente dentro de los parámetros industriales para los vidrios contenedores.

IMPACTO EN LOS REFRACTARIOS Y EL MEDIO AMBIENTE

Peletizar la mezcla comporta beneficios obvios, no sólo una fusión más rápida, sino que también se elimina prácticamente el polvo, lo que prolonga la vida de la superestructura refractaria y reduce en general los niveles de polvo en el taller. Es necesario señalar que algunas de las nuevas mezclas de vitrificación que provienen de Glasma y Philips contienen carbonato de bario en proporciones bastante altas, lo cual no es sólo tóxico, sino que en cantidades superiores al 4% es altamente corrosivo para los recipientes. La mezcla de vitrificación Gaffer es relativamente no tóxica y no contiene óxidos de bario ni de plomo. Decidimos además no añadir fluoridos que, aunque útiles para reducir la viscosidad, son volátiles a temperaturas de fusión y aceleran la corrosión de los recipientes y superestructuras. Los fluoridos, además, contribuyen a las emisiones de gases tóxicos y corrosivos. Está demostrado que la mezcla de vitrificación Gaffer es un vidrio de bajo impacto en cuanto a la corrosión y la toxicidad. Al mismo tiempo, es adecuado para el horno eléctrico4 o de gas. 

Footnotes.

  1. Los datos de viscosidad/temperatura se recogen utilizando los factores dados por Lakatos T., Johanssen L., Simmingsköld B., Viscosity-Temperature Relations in glasses composed of SiO2-Al2O3-Na2O-K2O-BaO-PbO-B2O3-CaO-ZnO-Li2O in the Compositional Range of “Crystalline” Glasses. Glasteknisk Tidskrift. 34 (3) 1979. 61-65. 
  2. Nos basamos en la Prueba de la Triple Soldadura para todos los análisis de desajustes de compatibilidad o térmicos. Es mucho más exacta que los análisis de hilos o que los dilatómetros. Véase Hagy H.E., The Trident Seal- A Rapid and Accurate Expansion Differential Test. J. Am. Ceram. Soc. 62 (1972) 60-62. 
  3. Los análisis fueron realizados por Integrex Testing —una división del laboratorio de Owens Corning Inc.— con vidrio recién fundido afinado después de la última carga durante seis horas a 1310°C (2390°F), en un horno con patas. 
  4. Recomendamos que se establezca una corriente de aire alrededor de la conexión entre la fuente de alimentación eléctrica y los elementos o las conexiones de los electrodos.

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