Póngase en contacto con Saiweiglass
¿qué es el vidrio sodocálcico? Composición, propiedades y dónde se utiliza
Especificaciones rápidas: vidrio sodocálcico
| Composición | SiO2 70-75%, Na2O 12-15%, CaO 5-12% |
| Densidad | 2,44-2,52 g/cm³ |
| Índice de refracción | 1.51-1.52 |
| CTE | 8,0-9,5 × 10-6/°C |
| Punto de reblandecimiento | ~720°C (1328°F) |
| Dureza Mohs | 5.5-6.5 |
| Temperatura máxima de servicio | ~460°C recocido / ~260°C templado |
| Transmisión ligera | 89-91% (claro, 3 mm) |
El vidrio sodocálcico representa alrededor del 90% de todo el vidrio producido, desde la ventana contigua hasta el frasco de su cocina y el panel de visualización de un terminal de control industrial. Su composición, propiedades y limitaciones son las que necesita saber si es un ingeniero que diseña un producto, un comprador que compra un componente o un tomador de decisiones de compra en una instalación de producción. Este manual proporciona toda la historia, desde la composición química y las propiedades físicas, pasando por el proceso de flotación, hasta los datos sin procesar y una comparación completa con el borosilicato y una lista de los beneficios clave del vidrio sodocálcico en la electrónica industrial.
¿qué es el vidrio de cal sodada?
El tipo de vidrio más frecuente producido y utilizado comercialmente es el vidrio de cal sodada, donde se compone principalmente de sílice, óxido de sodio y óxido de calcio. Es un material transparente y económico. El material se produce fusionando estos tres óxidos a una temperatura de aproximadamente 1500 C y luego dando forma al material fundido en láminas planas, recipientes u otras formas mediante varias técnicas de procesamiento.
Como sugiere el nombre, sus constituyentes se pueden resumir como soda de soda (NaCO, también llamada carbonato de sodio), cal de cal (CaCO, también llamada piedra caliza) y sílice (SiO) detrás de ella. Cuando se fusionan en presencia de otros, el sodio y el calcio se incorporan químicamente a la red de vidrio de sílice, actuando como fundente para hacerla manejable a temperaturas más bajas y estabilizador para evitar que el vidrio formado se disuelva en agua.
El mercado mundial de vidrio sodocálcico es del orden de 60 mil millones de dólares, lo que representa las tres cuartas partes de todo el vidrio producido globalmente por volumen (aunque claramente no en dólares). Es esta gran escala la que permite el uso de grandes líneas de vidrio flotado totalmente continuas que producen vidrio plano de cal sodada durante años con una economía unitaria que ningún vidrio especial puede igualar. Para todo lo que es transparente, tiene una superficie que tiene que ser lisa y libre de defectos, y no está sujeta a un choque térmico severo, el vidrio sodocálcico es el componente básico.
Punto importante a recordar: El vidrio sodocálcico representa alrededor de 90% por volumen de la producción mundial de vidrio. Funciona tan bien o mejor que el vidrio especial, mucho más costoso, para cubiertas industriales, paneles de visualización y aplicaciones de embalaje por debajo de 110 C.
Composición Química y Propiedades Físicas
La primera y más conocida es tomar composiciones conocidas y equivalentes de composiciones conocidas; Como vidrio de sodacalima, esta no es una composición fija que difiere de un fabricante a otro y de una aplicación a otra; para elegir una composición típica es mejor utilizar una composición industrial promedio como base para los cálculos de ingeniería. Los datos siguientes son una composición típica de vidrio de silicato de cal sodada comercial utilizada para la fabricación de vidrio flotado.
| Óxido | Peso % | Papel en la red de vidrio |
|---|---|---|
| SiO2 (dioxid de silicon) | 72.60% | La antigua red « columna vertebral de la estructura de vidrio |
| Na2O (Oxid de sodiu) | 13.90% | Flux « reduce el punto de fusión de ~1.700°C a ~1.500°C |
| CaO (óxido de calcio) | 8.40% | Estabilizador “previene la solubilidad en agua, mejora la durabilidad química |
| MgO (óxido de magnesio) | 3.90% | Estabilizador secundario “reduce la tendencia a la desvitrificación |
| Al2O3 (Oxido de aluminio) | 1.10% | Mejora la resistencia mecánica y la resistencia química |
| K2O (óxido de potasio) | 0.60% | Modifica la viscosidad y las propiedades superficiales |
📐 Nota de ingeniería: Por qué es importante cada óxido
El SiO aparece en la red tridimensional de tetraedros de silicio y oxígeno que le da al vidrio la forma estructural sólida amorfa. La sílice pura comienza a fundirse por encima de los 1700 °C, algo de poca utilidad práctica inmediata.
El NaO (soda) rompe los enlaces Si-O-Si, introduciendo átomos de oxígeno que no forman puentes en la red, lo que la ‘afloja’ considerablemente y reduce inmediatamente la viscosidad de la temperatura de procesamiento en muchos órdenes de magnitud. Este es el principal facilitador económico del vidrio sodocálcico.
CaO (cal) reduciría la solubilidad en agua que traería el silicato de sodio puro fragilizado en agua. Con calcio, la red ahora es químicamente estable mientras mantiene una reducción en la temperatura de fusión provocada por la oficina del primero como modificador de la red.
El AlO (alúmina) es un óxido intermedio «que puede ingresar (más de 10% en formulaciones normales) a la red de vidrio, aumentando profundamente la densidad de reticulación. Esta puede ser la razón por la que agregar tan solo 1,1% de alúmina puede mejorar en un grado tan significativo el alto rendimiento de abrasión por desgaste y resistencia química en comparación con los sistemas sin alúmina.
El uso de propiedades mecánicas y térmicas conocidas registradas por el Laboratorio de Investigación del ejército de EE. UU. (DTIC ARL-TR-8187, 2017) complementadas con otras fuentes de información patentadas proporciona las siguientes propiedades establecidas como estándar.
| Propiedad | Valor | Fuente |
|---|---|---|
| Densidad | 2,49 g/cm³ | DTIC ARL-TR-8187 |
| Módulo de Young | 73 GPa | DTIC ARL-TR-8187 |
| La proporción de Poisson | 0.20 | DTIC ARL-TR-8187 |
| Resistencia a la fractura (K1c) | 0,75 MPa·m^(1/2) | DTIC ARL-TR-8187 |
| Conductividad térmica | 0,937 W/(m·K) | Comercio continental |
| CTE (20-300°C) | 8,3 × 10-6/°C | Comercio continental |
| Punto de recocido | 548°C | Comercio continental |
| Punto de reblandecimiento | 715°C | Comercio continental |
¿qué tan caliente puede llegar a estar el vidrio de cal sodada?
El rango de temperatura en el que se puede procesar el vidrio sodocálcico depende crucialmente del punto de transición de temperatura al que recurrimos. La disminución de la capacidad calorífica a 548 °C es donde la tensión interna residual se puede aliviar progresivamente en cuestión de minutos. 1500 °C es donde el vidrio se ablanda y fluye por su propio peso. Para una conformación o conformación más energética, un conductor sería cómodamente viable a alrededor de 1000 °C, y los parámetros anteriores formarían límites de procesamiento superior e inferior. Curiosamente, estas temperaturas de procesamiento todavía tienen poca relación con los límites de temperatura superiores de las aplicaciones de servicio final.
En servicio, el vidrio sodocálcico estándar (que no debe confundirse con la serie Q de TuffX) tiene un límite de temperatura superior de alrededor de 110 °C cuando no está endurecido (recocido) y más cercano a 150 °C con su superficie lisa en espejo templada térmicamente (según las especificaciones técnicas de Continental Trade). La razón de la brecha de 458 °C entre la temperatura de recocido y el límite superior de servicio no se debe a tensiones térmicas sino a aplicaciones de tensiones inducidas por calor cíclico acumulado, con un coeficiente de expansión típico multiplicado por 8,3 * 10/C por el diferencial de temperatura de las aplicaciones.
A niveles básicos de corrosión química, se puede considerar que el vidrio sodocálcico es conversacionalmente muy inerte para todos los productos químicos industriales inorgánicos excepto los más básicos en condiciones normales de funcionamiento, resistiendo la interacción ácida, alcalina, solvente, aceite y agente de limpieza en general, excepto para el fluoruro. (es decir, HF) que contienen productos químicos. Sus limitaciones en el campo de los productos químicos industriales y domésticos son las siguientes: alcalinos químicamente activos (es decir, NaOH) en ambientes acuosos fuertemente básicos a lo largo del tiempo, cualquier sustancia que transporte fluoruro, incluido el HF, y metales fuertemente reductores a alta temperatura. Para el aislamiento más eficaz de cajas de guantes, la industria en general, el almacenamiento de muestras de laboratorio y las aplicaciones de consumo, la durabilidad química, cualquier requisito que se cumpla, parecería estar cubierto.
Cómo se fabrica el vidrio de cal sodada
El proceso continuo del vidrio flotado ha sido fundamentalmente el mismo desde que se inventó en la década de 1950. Lo que ha mejorado y estratificado es la consistencia del control de temperatura, la alta pureza de los componentes crudos originales y el crecimiento del número de proveedores especializados de flotadores europeos y americanos hasta el punto en que se puede comprar con confianza un pozo de vidrio recocido que flota continuamente durante la mayor parte de dos décadas sin tener que empezar en la segunda ejecución.
Las materias primas básicas utilizadas para producir vidrio sodocálcico son arena de sílice (fuente de SiO, generalmente pureza 99%+), carbonato de sodio o carbonato de sodio (fuente de Na CO, el fundente) y carbonato de piedra caliza o calcio (fuente de CaCO, el estabilizador). El contenido de magnesio O en el fundente se obtiene mediante el uso de Dolomita (una mezcla de carbonato de calcio y magnesio). Cantidades menores de arena de alúmina o feldespato proporcionan AlO y agentes clarificantes, sulfato de sodio o compuestos de arsénico (en formulaciones antiguas) se utilizan para ayudar a eliminar las burbujas de la masa fundida.
Mezcla y fusión por lotes: el lote de materia prima se pesa y se mezcla hasta obtener una composición específica y se carga en un horno de tanque; la temperatura ronda los 1.500 °C. A esta temperatura, los elementos del lote se combinan y descomponen con la formación de óxidos de carbono a partir de los carbonatos y se funden hasta obtener un líquido de la composición deseada. La masa fundida se refina (se eliminan las burbujas de gas) y se acondiciona a la viscosidad de trabajo para la operación de formación.
Durante la fabricación de vidrio flotado, la masa fundida acondicionada se dispensa en un baño de estaño fundido mantenido alrededor de 1100 °C. Dado que el vidrio fundido tiene una gravedad específica más baja que el estaño líquido, el vidrio flota sobre la capa y, extendiéndose por su propio peso, tensión superficial y gravedad, forma una lámina completamente plana. La ausencia de irregularidades superficiales en la superficie plana del metal fundido significa que no es necesario esmerilar ni pulir y la cara inferior del vidrio flotado adquiere la planitud exacta del baño de estaño.
Luego, la atmósfera de cocción muele finamente la cara superior para producir un acabado pulido al fuego en la superficie del vidrio. Luego, los rodillos horizontales extraen la lámina del extremo del flotador a una velocidad exacta para producir el espesor objetivo deseado, en el rango de 2 mm a 19 mm inclusive, para el vidrio plano estándar. Tenga en cuenta que “vidrio flotante” es un término relacionado con el proceso de producción y no con la composición del vidrio, y es predominantemente cal sodada, pero también se pueden depositar borosilicato u otras composiciones usando el método de flotación
El recocido se produce en un horno de túnel largo llamado lehr (pronunciado lear), lo que hace que la cinta de vidrio se recozca mediante un enfriamiento lento desde una temperatura de alrededor de 600°C hasta justo por debajo de la temperatura ambiente en un perfil de temperatura programable. Si el vidrio se enfriara rápidamente, se acumularían intensidades de tensiones internas. Estos pronto provocarían que el vidrio se rompiera espontáneamente.
La hoja de recocido está configurada de manera que las tensiones internas se relajen en el punto de recocido a 548°C, mucho antes de que el vidrio alcance el punto de transición vítrea donde el vidrio es rígido. La etapa final del tratamiento térmico es que el material recocido salga de la hoja a temperatura ambiente. Esto está sujeto a una inspección óptica ligera antes de cortarlo en los tamaños de láminas estándar.
Para vasos para envases, botellas, frascos y artículos huecos, la ruta de fabricación diverge después de la fusión. En lugar de formar flotador, el vidrio de cal sodada fundido se envía a máquinas de sección individual (IS) donde los recipientes se forman mediante moldeo por soplado o por presión a aproximadamente 700 °C y luego se traslada a una lehr para su recocido.
Luego se llevan a cabo tratamientos de posformación, incluido el endurecimiento térmico (calentado a ~700 °C durante un período seguido de un rápido enfriamiento con aire) o el fortalecimiento químico (mediante inmersiones en un baño de sal de nitrato de potasio a aproximadamente 420 °C), en componentes de vidrio terminados como distintos procesos posteriores, como se describe en la sección de fortalecimiento a continuación.
Vidrio de cal sodada versus vidrio de borosilicato
La elección entre cal sodada y borosilicato es la opción de vidrio de mayor importancia comercial a la que se enfrentará la mayoría de ingenieros y gerentes de adquisiciones. Ambos son transparentes, estables químicamente y disponibles comercialmente en muchos formatos y espesores. La decisión está impulsada por seis parámetros cuantificables y la recomendación práctica de los datos resultantes, a menudo la contradictoria.
¿cuál es la diferencia entre cal sodada y vidrio de borosilicato?
La característica particular de la composición de vidrio de borosilicato es la inclusión de trióxido de boro (BO, típicamente 12-15%) en lugar de la mayor parte del sodio y calcio que comúnmente se obtienen del vidrio de cal sodada. El boro ingresa a la red de vidrio como una red anterior al igual que el silicio, lo que resulta en una estructura de red densa y altamente reticulada. El efecto es una reducción dramática en el coeficiente de expansión térmica (8-9 10/ a 3,3 10/ para el borosilicato) y una caída importante en la resistencia química a los líquidos acuosos. Significativamente, estas son las distinciones que cuentan la historia de cuándo y por qué el vidrio de borosilicato vale las primas de capital y rendimiento.
| Propiedad | Vidrio de cal sodada | Vidrio de borosilicato |
|---|---|---|
| CTE | 8-9×10-6/°C | 3,3 × 10-6/°C |
| Resistencia al choque térmico (ATO) | ~50°C (recocido) / ~118°C (templado) | ~170°C |
| Temperatura máxima de servicio | 110-150°C | ~500°C |
| Densidad | 2,50 g/cm³ | 2,23 g/cm³ |
| Costo (relativo) | 1× (línea de base) | 3-5× |
| Reciclabilidad | Ampliamente reciclado (cullet estándar) | Contaminante en corriente de reciclaje de cal sodada |
Un gran gerente de adquisiciones de plantas de envasado de alimentos que solicita proveedores de frascos de vidrio. Después de observar los precios del borosilicato, tres veces los costos de la cal sodada, un nuevo examen de los parámetros del proceso y las temperaturas reales de funcionamiento; una búsqueda de posibles tratamientos térmicos significativos en pasteurización reveló una temperatura máxima de funcionamiento de 85 °C, en la curva de tratamiento más baja y perfectamente aceptable para satisfacer el tratamiento térmico del proceso sin requerir el uso de un borosilicato significativamente más caro. Al realizar pedidos en grandes cantidades, se ahorra aproximadamente un dólar por pieza en un producto nuevo e igualmente resistente.
Observación contraintuitiva: cuando se optimiza para la resistencia al choque térmico, la resistencia al impacto de la cal sodada es significativamente mayor que la de los equivalentes de borosilicato de espesor similar. Es más probable que un vaso de cal sodada templada de cal sodada resista un evento de caída que un borosilicato (por ejemplo, un portaobjetos de microscopio) en su espesor de contraparte porque el borosilicato no se puede templar a ese nivel altamente estresante sin desconcharse. Por lo tanto, el problema del rendimiento del impacto térmico requiere una comprensión matizada y sutil para la selección que las comparaciones de costos genéricos por sí solas no pueden insinuar.
“El error más común que vemos en la selección de vidrio industrial es la sobreespecificación de borosilicato porque las aplicaciones rara vez requieren que excedan los 80C.10 de 10protección y ocho de cada diez trabajos de vidrio de cubierta, la cal sodada químicamente reforzada proporciona un rendimiento de impacto comparable a un costo mucho menor”
Para todos los artículos de vidrio de laboratorio, equipos de procesos/sistemas farmacéuticos y todas las aplicaciones que requieren contacto directo con la llama abierta o vertido en líquidos con diferencias transitorias de temperatura, el borosilicato de 170 °C es la opción de vidrio de referencia. Para todas las aplicaciones de pantallas, acristalamientos arquitectónicos, envases de alimentos y equipos de consumo donde el rango de temperatura de funcionamiento del servicio rara vez excede los 80 °C.10 de 10 robustos,1110 la protección con ciclos térmicos graduales e incluso graduales dominará los requisitos, la cal sodada -1 reforzada química o térmicamente - (o para rendimiento extremo, combinando los dos cuando corresponda) es la mejor opción.3 a 5 de 10premium para borosilicato, sin funciones técnicas que respalden no puede ganar la decisión.
Aplicaciones del vidrio sodocálcico « Del embalaje a la electrónica
El vidrio sodocálcico se utiliza en dos segmentos generales del mercado: productos básicos, productos de consumo doméstico (es decir, botellas de vidrio, frascos) y segmentos industriales de precisión (pantallas telefónicas reforzadas química/térmicamente y aparatos científicos y aeroespaciales de precisión). Comprender las distinciones en adquisiciones, Los procesos de fabricación y los acabados superficiales entre los dos segmentos del mercado ayudan a elegir correctamente las especificaciones.
En los mercados de consumo, el vidrio sodocálcico comprende las botellas, frascos, cristales para ventanas y plantillas de vidrio utilizados para fabricar los 20 mil millones de artículos para bebidas y las 15 mil millones de bombillas incandescentes del mundo cada año. Estas aplicaciones de productos básicos se exigen al vidrio sodocálcico por su bajo costo, alta calidad óptica y compatibilidad con procesos automatizados de formación de vidrio de alta velocidad. El segmento de vidrio para envases -otra aplicación básica de botellas y frascos de bebidas, alimentos y productos farmacéuticos -- constituye el mayor volumen de vidrio sodocálcico que se consume anualmente. El vidrio plano para automóviles -vidrio para reemplazo, posventa y cristales para automóviles instalados en fábrica - fue el segundo segmento de mayor volumen. La cristalería para beber y la cristalería para servicios de alimentación ocupan un distante tercer lugar, considerando sólo el volumen; sin embargo, la variedad de procesos de templado utilizados por estos mercados hace de este un segmento altamente exigente en términos técnicos de procesos. Para cada aplicación, la estabilidad química de la cal sodada (que cumple con las normas de contacto con alimentos de la UE y la FDA), la tolerancia al lavavajillas y la reciclabilidad infinita resultan tan ventajosas como sus propiedades ópticas.
¿para qué se utiliza el vidrio sodocálcico en electrónica?
En electrónica industrial, el vidrio sodocálcico sirve como sustrato de precisión y material de cobertura en muchas categorías de productos. En comparación con el vidrio de consumo, la cal sodada industrial se especifica para un control dimensional más estricto, se procesa con recubrimientos multifuncionales y acabados de bordes y se fortalece térmicamente en algunos casos antes del ensamblaje. Las siguientes aplicaciones describen los segmentos dominantes de demanda de electrónica industrial para el vidrio de cubierta de cal sodada procesado con precisión en 2024-2025:
Vidrio de cubierta de pantalla táctil para HMI, POS y dispositivos médicos -vidrio de cal sodada químicamente reforzado o químicamente reforzado y recubierto de forma protectora en el rango de 1,1 mm a 3,2 mm definido como una especificación estándar para interfaces industriales hombre-máquina, que se vende a un precio superior por la combinación de perfil de tensión superficial de alto valor, procesamiento de características y recubrimiento óptico exige que este sea el segmento de aplicación más atractivo para la cal sodada procesada para los mercados de consumo.
Vidrio de visualización para automóviles para infoentretenimiento y grupos de instrumentos 'El vidrio de cal sodada fina en el rango de 0,7 mm a 1,1 mm, reforzado químicamente y unido ópticamente, es un vidrio de cubierta probado y aceptado en pantallas de automóviles, desde pantallas de infoentretenimiento básicas hasta grupos de instrumentos digitales. Los requisitos de especificación para automóviles incluyen ciclos de temperatura de 40 °C a +85 (rango de funcionamiento electrónico), no resistencia a golpes térmicos 'un rango que la cal sodada maneja sin dificultad.
Paneles de estaciones de carga para vehículos eléctricos «en lugar de vidrio CF para automóviles, el vidrio de cal sodada templado para exteriores en el rango de 4 mm a 6 mm es más adecuado para paneles de visualización en infraestructura de cara al público. La resistencia al impacto (IK08 o IK10) y la máxima protección contra daños por impacto cuando se instala (grado de temperatura, duración del temple, dirección de temple) hacen de la cal sodada el vidrio preferido en esta aplicación emergente.
Lentes de iluminación y paneles difusores para accesorios de iluminación LED -- El vidrio de alta transmisión (91-92% versus 89% para transparente estándar) de baja calidad de hierro y cal es ideal para lentes y difusores ópticos para accesorios LED, en entornos arquitectónicos e industriales.
Las cubiertas para interruptores domésticos inteligentes, las cubiertas para pantallas de termostatos, etc. - vidrio de cal sodada mono y multicapa ultrafino en el rango de 0,5 mm a 1,1 mm con revestimiento AF, proporcionan la calidad óptica y la resistencia a los rayones del vidrio especial a precios de cal sodada. para interruptores premium, termostatos e instalaciones de hogar inteligente
Un OEM de automatización industrial necesita 5.000 paneles de vidrio de cubierta HMI personalizados por año para interfaces de máquinas CNC. Los paneles requieren un recubrimiento AG (antirreflejos), rectificado de bordes a 0,1 mm y clasificación de impacto IK07. En el espacio de una competencia, el proceso de selección óptimo revela una composición de vidrio para las tres especificaciones en producción de gran volumen en presencia de vidrio sodocálcico químicamente reforzado a 1,1 mm. Esta selección invalida una dependencia no espiratoria de sustratos de vidrio de aluminosilicato grueso para aplicaciones de grado industrial. En la práctica, las tres especificaciones están impulsadas por la selección del procesamiento (tensión de compresión de la superficie, calidad del acabado de los bordes, adhesión del recubrimiento), no por la selección de la materia prima en la mayoría de los casos.
Para conocer los parámetros técnicos detallados sobre el vidrio sodocálcico procesado para aplicaciones industriales, consulte los recursos de SW GLASS sobre las especificaciones técnicas del vidrio sodocálcico, vidrio de cubierta de pantalla táctil personalizado, soluciones industriales de vidrio para pantallas HMI, y vidrio de cubierta de pantalla automotriz.
¿se puede templar y fortalecer el vidrio de cal sodada?
Sí, el vidrio sodocálcico se puede templar térmicamente y fortalecer químicamente; la selección entre los dos procesos es función del espesor del vidrio, las tolerancias dimensionales y los requisitos de uso final. Ambos métodos funcionan sobre la base de poner el vidrio en una compresión superficial profunda que debe superarse antes de que cualquier grieta pueda propagarse. El proceso de transformar el vidrio quebradizo en un material estructural de alto rendimiento.
El templado térmico calienta el vidrio a aproximadamente 700 C (cerca del punto de ablandamiento, donde se pueden relajar las tensiones internas en el vidrio) y el rociado enfría el vidrio con chorros de aire de alta velocidad. A medida que la superficie se enfría y se congela en estado de compresión, la capa interior luego se enfría y se contrae, empujando la capa superficial con más fuerza para comprimirla. El módulo de ruptura aumenta de ~41 MPa en la lámina de vidrio de cal sodada inicial recibida, a 165 MPa en el equivalente templado térmicamente. La lámina templada gruesa resultante tiene un modo de rotura seguro (los fragmentos son relativamente romos, lo que reduce el riesgo de laceración), propiedad regida por ASTM C1048 y EN 12150. El espesor mínimo práctico de cal sodada para el templado térmico es de aproximadamente 3 mm, por debajo del cual el gradiente térmico no es suficiente para impartir un estado de compresión.
El fortalecimiento químico mediante intercambio iónico es un proceso muy diferente. El vidrio se coloca en un gran caldero de sal fundida (KNO) a aproximadamente 420 C durante 4 a 8 horas. El catión potasio (K), que se clasifica en la red, reemplazó al catión sodio (Na) en la red de vidrio. Debido a que estos iones más grandes ocupan más espacio en la red, la capa superficial se somete a valores de compresión muy altos. La combinación de alta compresión superficial (CS) combinada con baja profundidad de capa (DOL) proporciona la mejor resistencia superficial al impacto por rayado y al contacto de los métodos de fortalecimiento. El fortalecimiento químico puede fortalecer el vidrio hasta 0,5 mm, sin distorsión, por lo que es ideal para vidrios de cubierta delgada en dispositivos de alto impacto donde incluso 3 mm de aluminosilicato no son prácticos (la única opción).
Para un monitor de paciente portátil, un fabricante de un dispositivo médico requiere una cubierta de vidrio de 0,7 mm de espesor. El templado térmico físico no es una opción, ya que no se puede lograr por debajo de 3 mm, debido a la falta de un gradiente térmico suficiente para formar compresión superficial, y el vidrio se recoce en el enfoque. El vidrio reforzado con intercambio iónico químico proporciona la tensión de compresión superficial solicitada de 500-650 MPa en la cámara de 0,7 mm de espesor, lo que permite una resistencia a la caída equivalente a la del vidrio recocido mucho más grueso sin exceder el peso y el espesor total del diseño del dispositivo.
La solución no introduce distorsión óptica de la pantalla, lo que es valioso para que un entorno clínico mantenga la legibilidad de la pantalla.
📐 Fortalecimiento del Marco de Decisión de Procesos
- Espesor 4 mm + relación calidad-precio Atemperamiento térmico (el costo es menor, mientras que el valor absoluto de MOR es mayor)
- Espesor < 3 mm, ya que se fortalece químicamente (no es posible el templado térmico por debajo de este punto)
- Instalación exterior o Acreditación de impacto, estándar IK Templado (patrón de rotura seguro para la mayoría de las regulaciones de construcción y estándares IEC),
- Se necesita unión óptica Fortalecida químicamente (sin arco ni deformación que causen fallas en la unión óptica)
📐 Nota de ingeniería: Compensación entre CS y DOL
Por lo tanto, en el fortalecimiento químico, 2 de los resultados más importantes del proceso son CS y DOL:. Bueno, cuanto mayor sea el CS, mayor será la resistencia al rayado y la resistencia al EHD. Mientras que, cuanto más profundo sea el DOL, mejor será la resistencia a los eventos EGD (impacto del punto de metralla, etc.).
Pero esta demanda siempre se ha visto comprometida: una vez que el CS supera los 700 MPa, la energía elástica almacenada en la superficie del vidrio cuando está en condiciones de sobreestimulación puede ser tan alta que es probable que se produzca una fractura espontánea (“autodestrucción”, es decir, una un pequeño número de gafas de cobertura sobrecargadas se rompen);14 los sistemas comerciales dedicados a cubrir dispositivos electrónicos-4 están configurados en un rango seguro en algún punto intermedio (CS alrededor de 500-650 MPa; DOL alrededor de 25-35 m).
Para conocer las capacidades de fortalecimiento de SW GLASS, consulte capacidades del proceso de templado térmico y servicio de intercambio iónico de fortalecimiento químico.
Ventajas y limitaciones del vidrio sodocálcico
Todas las especificaciones vienen con compromisos. Conocer las verdaderas limitaciones del vidrio soda-cal «sin defectos magnificados, sin hacer caso omiso de posibles problemas « es tan importante como saber para qué sirve la cal soda. A continuación se muestran algunas comparaciones de propiedades, utilizando datos de DTIC, especificaciones ASTM y experiencia en fabricación.
✔ Ventajas
- El costo por unidad de área más bajo que todos los tipos de vidrio en volúmenes de producción determinados.
- 100% reciclable para siempre, propiedades ópticas y mecánicas no afectadas durante todo el reprocesamiento.
- Muy buena transparencia óptica. Transmisión de luz 89-91% a 3 mm en la formulación transparente.
- Fortalecible térmica y químicamente; MOR que asciende de 41 MPa a 165 MPa al templarse
- Químicamente inerte y aprobado para la fabricación en contacto con alimentos por la FDA 21 CFR y la UE 10/2011 para contacto con alimentos.
- Extremadamente trabajable en un amplio rango de viscosidad, lo que permite moldeo por soplado, conformado por flotador, prensado y estirado
⚠ Limitati
- Menor tolerancia al choque térmico « ΔT ~50°C (recocido) vs ~170°C para borosilicato; descalificante para aplicaciones de llama directa o inmersión rápida
- Menor dureza al rayado que el vidrio de aluminosilicato “Mohs 5.5-6.5 vs 6.5-7 para aluminosilicato; relevante para vidrio de cubierta para ambientes abrasivos
- La formulación transparente estándar contiene óxido de hierro residual, lo que produce un ligero tinte verde visible en los bordes; Las variantes con bajo contenido de hierro (por ejemplo, Optiwhite, Starphire) están disponibles a un precio superior
- No es adecuado para ciclos rápidos de temperatura, aplicaciones de calefacción directa o entornos de autoclave de laboratorio
- La transmisión UV de ~75% UVA (315-400 nm) puede acelerar la degradación de contenidos sensibles a los rayos UV; Recubrimientos bloqueadores de rayos UV o vidrio ámbar necesarios para envases farmacéuticos y de archivo
La regla 90/5 de la selección de vidrio industrial
Los profesionales en el campo bien podrían usar lo que podría denominarse la regla 90/5: alrededor del 90% de todas las aplicaciones de vidrio de cobertura se cumplen adecuadamente con vidrio sodocálcico a aproximadamente 1⁄4 del precio del vidrio especializado, y es solo el resto:45 100 4 ácidos y detergentes termociclados de calidad alimentaria, o con clasificación de impacto militar, donde se llama borosilicato o aluminosilicato. Su primera pregunta antes de especificar un grado premium: ¿Qué propiedad del vidrio sodocálcico falla realmente en este uso, es decir, a temperatura, tiempo, exposición química y nivel de impacto, se verá en la práctica, donde se necesita una mejor calidad?
Si no hay una respuesta cuantificada o específica a esa pregunta, querrás cal sodada.
Preguntas frecuentes
¿es seguro el vidrio de cal sodada?
Ver respuesta
Sí, el vidrio de cal sodada está aprobado por la FDA 21 CFR y el Reglamento de la UE 10/2011 para uso en contacto con alimentos. Sin plomo, sin Bpa y sin ftalatos, básicamente el 99,9% de todos los vidrios en contacto con alimentos en el frente o la parte posterior del mundo, desde frascos de conservas, artículos para biberones hasta recipientes de bebidas comerciales y viales farmacéuticos es cal sodada. Su durabilidad química también garantiza que no escupa una cantidad mensurable de ningún componente en su contenido, incluso cuando se almacena durante mucho tiempo en un calor suave como la pasteurización (85C).
¿el vidrio sodocálcico contiene plomo?
Ver respuesta
No. El vidrio de cal sodada está libre de plomo. Su composición básica de dióxido de silicio, carbonato de sodio y carbonato de calcio está libre de plomo y no contiene nada que pueda contener plomo.
El cristal de plomo contiene 24-35% PbO.
¿es apto para lavavajillas de vidrio sodocálcico?
Ver respuesta
Depende. Pero si las temperaturas del lavavajillas superan los 80 °C, se esperaría que el uso repetido del lavavajillas provocara microfisuras en cristalería de paredes más delgadas. El vidrio templado de cal sodada es más resistente.
¿se puede reciclar el vidrio sodocálcico?
Ver respuesta
Sí «Los vidrios de cal sodada pueden reciclar 100% sin ninguna reducción de la calidad, se vuelven a refinar y se reciclan muchas veces. El vidrio reciclado llamado vidrio cuando se incorpora con las materias primas vírgenes, se funde a una temperatura más baja. Esto ahorra energía en el horno en aproximadamente 4% cada 10% del vidrio utilizado en la mezcla por lotes.
Es el tipo de vidrio más reciclado del planeta y muchos países tienen una tasa de recolección superior a 70% para el vidrio en envases. Hay una cosa importante a considerar: en el proceso de recolección y el uso de vidrios de cal sodada, algunos materiales son indeseables como el vidrio de borosilicato o las piezas cerámicas de utensilios de cocina/horno, ya que serían contaminantes para las corrientes de reciclaje de cal sodada porque se derretirían de manera diferente y también crearían inclusiones en el vidrio flotado reciclado.
¿es el vidrio sodocálcico lo mismo que el vidrio flotado?
Ver respuesta
No exactamente “-on los dos términos se refieren a cosas diferentes. ”Cal sodada“ se refiere a la química (se añaden óxido de sodio y calcio a la sílice original) y al ”vidrio flotante”, el proceso de fabricación (específicamente, hacer flotar el vidrio fundido caliente sobre un lecho de estaño fundido para formar láminas). La razón por la que ambos términos se utilizan para describir lo mismo, es decir, vidrio sodada en su forma de lámina plana, es porque casi todo el vidrio flotado en el mundo tiene una composición de cal sodada, y los dos términos se están utilizando como sinónimos. Sin embargo, la cal sodada en su forma terminada se puede fabricar mediante moldeo por soplado (contenedores), trefilado (tubos), prensado (artículos de laboratorio) o laminado (vidrio estampado).
Y las líneas flotantes, aunque las más utilizadas, no son el único medio para formar vidrio.
¿el vidrio sodocálcico bloquea la luz ultravioleta?
Ver respuesta
El vidrio de cal sodada transparente habitual transmitirá alrededor de 75% de toda la radiación UVA (315-400 nm), aunque bloqueará la gran mayoría de toda la radiación UVB muy por debajo de 315 nm. Aunque este nivel de transmisión es aceptable para la mayoría de los envases de consumo, puede provocar una degradación significativa de contenidos limitados por rayos UV, como algunos productos farmacéuticos, alimentos sensibles a la luz y objetos de museo. Para estas aplicaciones se debe especificar un vidrio de cal sodada con bajo contenido de hierro y con un recubrimiento bloqueador de rayos UV aplicado, o vidrio de cal sodada de color ámbar (que bloquea muchos más rayos UV a través de los colorantes de hierro y azufre). Las películas de capas intermedias de bloqueo de rayos UV unidas a vidrio flotado estándar también son una opción económica para aplicaciones de arquitectura.
¿necesita soluciones personalizadas de vidrio sodocálcico?
Desde vidrio de cubierta para pantallas industriales hasta paneles reforzados químicamente para dispositivos médicos, SW GLASS ofrece vidrio de cal sodada procesado con precisión con opciones de recubrimiento AG, AR y AF.
Nuestra perspectiva sobre esta guía
SW GLASS (Dongguan Saiwei Glass Co., Ltd.) ha estado procesando vidrio sodocálcico para aplicaciones de visualización industrial y vidrio de cubierta táctil durante más de una década, para miles de trabajos de vidrio de cubierta, desde paneles químicamente reforzados de 0,5 mm para dispositivos portátiles hasta 6 mm. láminas templadas térmicamente para gabinetes EVSE. Los datos de propiedad de este artículo, constantes de tracción y flexión, puntos de recocido, tasas de expansión térmica y ventana de composición, provienen de investigaciones militares publicadas (DTIC ARL-TR-8187, 2017), las normas ASTM C169 y F2179, y el material de referencia estándar NIST 622, agregado a donde lo indica la hoja de datos técnicos de Continental Trade y nuestros registros de medición en producción. Los estudios de casos de escenarios se sintetizan a partir de una variedad de escenarios de aplicación típicos que vemos en los trabajos de los clientes, claramente marcados como tales. Cuando no había datos definitivamente creíbles disponibles para un punto específico, lo elidimos con declaraciones de calificación, marcadas en la fuente HTML. No tenemos ningún interés libre en recomendar cal sodada sobre otros vasos especiales (procesamos ambos), por lo que la guía del artículo sobre cómo se desempeña cada uno es objetivamente ingeniería.
Referencias y fuentes
- Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. “vidrio flotante de silicato de cal sodada: una comparación de propiedades” (ARL-TR-8187, 2017) -ñ https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/AD1041517.pdf
- ASTM International “C169 Standard Test Methods for Chemical Analysis of Soda-Lime and Borosilicate Glass” '- https://www.astm.org/c0169-16r22.html
- ASTM International “Especificación estándar F2179 para vidrio de silicato de cal y soda recocido” «gn https://www.astm.org/f2179-20.html
- NIST “Material de referencia estándar 622: vidrio de sílice, cal y soda” « https://tsapps.nist.gov/srmext/certificates/622.pdf
- Sociedad Estadounidense de Cerámica “Thermal Stress and Glass Cookware That Shatters” ' https://ceramics.org/ceramic-tech-today/hells-kitchen-thermal-stress-and-glass-cookware-that-shatters/
- Encyclopaedia Britannica “ ”Vidrio sodocálcico: fabricación, propiedades, usos” -ñ https://www.britannica.com/technology/soda-lime-glass
Artículos relacionados
- Gorilla Glass vs Dragontrail vs Panda Glass « ¿Qué Cover Glass gana?
- Explicación del proceso completo de fabricación de vidrio
- Cómo se fabrica el vidrio de cubierta “Desde la materia prima hasta el panel terminado
- Vidrio laminado versus templado « Una guía de comparación visual
- Vidrio de Aluminosilicato « Cuando su aplicación exige más
- Vidrio bajo en hierro para aplicaciones ópticas ultra claras
