Colorantes y decolorantes

Los colorantes son sustancias que, añadidas a la mezcla vítrea, pueden proporcionar distintas coloraciones al producto final, en función del material añadido.

Para obtener el color deseado es conveniente estudiar tanto el tipo de sustancias colorantes que debemos añadir como aquellas, pertenecientes a la masa vítrea, que convivirán en el estado final del vidrio. Estos últimos compuestos producen varios efectos sobre el material coloro, como la deformación de las orbitas

electrónicas o la variación de elementos perimetrales que pueden envolver a la coloración (número de coordinación). Ambos aspectos deberíamos tenerlos en cuenta a la hora de realizar una correcta dosificación del colorante o de obtener un color determinado.

Los compuestos colorantes se realizan generalmente con la aportación de un fundente, plúmbico (sílice + minio) o alcalino (Sílice + Óxido de Boro + Óxido de Sodio), y una sustancia colorante que, en la mayoría de los casos, suele ser un óxido metálico.

Compuestos de hierro

Es importante conocer el grado de oxidación del hierro y la cantidad de impurezas que presenta. El hierro produce, habitualmente, una coloración con tonalidades marrones o amarillentas.

Compuestos de magnesio

Se pueden obtener de forma natural a través de minerales como la magnesita, la braunita, la pirolusita o la magmannita.

Las aplicaciones del magnesio en el vidrio no se reducen exclusivamente a la coloración, ya que es utilizado en la fabricación de vidrios fluorescentes. Igualmente puede ser empleado como decolorante, mediante una reacción de oxidación-reducción, o para obtener ciertas propiedades interesantes como la absorción solar o la semiconducción.

El magnesio puede producir tonalidades muy diversas en función del material con el que se asocie. Azules si va

asociado con cobalto, caramelo si se une a potasio o plomo, morado si actúa es solitario, etc.

Compuestos de cobalto

Extraído de minerales como la cobaltina, smaltina, linneita o asbolita. Generalmente empleado para la obtención de una coloración azulada.

Pirolusita Varios colorantes

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Se encuentran en la naturaleza en minerales como pentlandita, garnierita, niccolita y cloandita. Empleado para la obtención de tonalidades verdosas.

Compuestos de Cromo

Se suele obtener de minerales como la cromita. Interesan los compuestos de óxido de cromo, cromatos potásicos, sódico, de bario y de plomo, etc. En solitario producen tonalidades verdes.

Minerales de Cobre

Los más empleados son la cuprita, calcosina, calcopirita, bornita y malaquita. Empleado para la obtención de tonalidades color turquesa o mezclado con cobalto para tonos más azulados.

Oro

El oro se emplea en cantidades muy pequeñas mezclado con cloruro de estaño. Mezclado con cadmio produce coloraciones rojizas.

Algunos compuestos colorantes

Azules - 30 gr de flux, 1 gr de óxido de cobalto, 2 gr de óxido de manganeso. -30 gr de flux, 1 gr de óxido de cobalto.

Turquesas -30 gr. de flux, 3,5 gr. de óxido de cobre.

-30 gr. de flux, 4 gr. de carbonato de cobre, 0,5 gr. de óxido de cobre. -30 gr. de flux, 3 gr. de óxido de cobre rojo

Verdes -30 gr. de flux, 3 gr. de oxido de cromo -30 gr. de flux, 3 gr. de óxido de níquel.

-30 gr. de flux, 2 gr. de óxido de cobre, 1 gr. de carbonato de cobre. Grises -30 gr. de flux, 1 gr. de silicato de zirconio, 2 gr. de óxido de manganeso

calcinado, y 2 gr. de óxido de cobalto. -30 gr. de flux, 1 de calcina negra.

Amarillos -30 gr. de flux, 1 gr. de bicromato de potasio. -30 gr. de flux, 3 gr. de cromato de potasio

Morados -30 gr. de flux, 1 gr. de óxido de manganeso (Calcinado). Naranjas - 30 gr. de minio, 1 gr. de óxido de cromo y 3 gr. de cuarzo.

Marrones - 30 gr. de flux, 3 gr. de óxido de manganeso y 2 gr. de cromato de plomo. Caramelo - 30 gr. de flux, 1 gr. de óxido de manganeso y 1 gr. de bicromato de potasio.

Nota: Se denomina con la abreviación flux al fundente empleado en la composición del colorante.

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II.9 – El casco de vidrio (vidrio reciclado)

Es la materia prima en auge en el proceso de elaboración del vidrio, ya que presenta ventajas tan notorias como la reutilización completa de un residuo, la disminución del consumo de otras materias primas de origen primario o la reducción del consumo de energía. Además de poder ser fundido en todo tipo de hornos que emplea la industria para el resto de los materiales.

-Ventajas sobre otras materias primas

El casco de vidrio tiene la misma composición que el vidrio a fabricar, las mismas materias primas etc. Con la salvedad que el proceso químico de fusión de las mismas ya se ha producido y que presenta un 20% menos de masa equivalente. Todo ello conlleva a utilizar el casco de vidrio en mayor proporción, ya que permitiría una reducción de la energía empleada en la fundición

de las materias primas. Se estima que por cada 10% adicional de casco de vidrio empleado en la elaboración del producto final, produciría una disminución de la energía empleada en el horno del 2,5 al 3%. Este punto es muy importante, ya que el consumo energético representa entre un 20 y un 30% del coste total.

El ahorro también se produce en la cantidad de materias primas que se aportan al proceso, ya que se calcula que 1 tonelada de vidrio reciclado ahorra 1,2 t de materias primas.

Otra ventaja que presenta el empleo de vidrio reciclado es la reducción de emisiones de CO2,

SOx, NOx y partículas diversas. Esto es debido a la utilización de una menor cantidad de

combustible, menores temperaturas de horno y menores emisiones derivadas de la utilización de combustible fósiles. Otro aspecto a tener en cuenta es la sustitución de carbonatos y sulfatos de diversas materias primas por casco de vidrio, esto evita las reacciones de descarbonatación y desulfatación, evitando las emisiones de CO2 y SOx.

-Inconvenientes

Requiere de un sistema de procedimientos y circuitos adecuados de recuperación del casco de vidrio. Estos sistemas están desarrollados para la recogida de vidrio hueco y doméstico, sin embargo queda un largo camino que recorrer para que esta realidad sea efectiva en vidrios planos, empleados en la construcción, pantallas de televisión, monitores, lunas de coches, etc. El consumo de esta materia prima podría llegar incluso al 100% del total. Sin embargo este hecho sólo se produce en el vidrio hueco, ya que no se requieren propiedades específicas del producto final. Esto no ocurre en el sector de la construcción, donde el consumo de casco de vidrio debe estar restringido debido a la necesidad de proporcionar ciertas características concretas a los vidrios utilizados como cerramientos.

Botellas amontonadas para su reciclaje

Bloque 3: Fabricación III. Composición P ág in a

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El tipo de vidrio, así como las propiedades que le queramos transmitir, determinará las cantidades de las distintas materias primas que introduciremos en el horno para su fundición. Cualquier tipo de modificación en la dosificación puede proporcionar, al producto final, propiedades completamente distintas. De la misma manera, aun realizándose con proporciones similares, parámetros de fusión diferenciados pueden producir diferentes productos.

A continuación expondremos algunas de las formulaciones más comunes en la fabricación del vidrio:

SiO2 Na2O K2O CaO+MgO BaO PbO AL2O3 ZnO Otros

Plano 72-73 13-16 - 7-13,5 - - 0,2-1,5 - Fe2O3: 0,02-1 Hueco 70-75 10-16 0,3 2-16 - - 1-2,5 - B2O3: 0-1 Doméstico 56-81 2,5- 18,1 7,1- 13 0,9-19,0 - 14- 35 0,2- 17,5 - P2O5: 2,6 Li2O: 8,0 TiO2: 1,5 B2O3: 0,2- 17,1 FNa + F3Al3: 4 Moldeados 70-75 10-16 0-3 2-16 - - 1-2,5 - - Tubo de vidrio 71,6 7,9 1,4 0,3 2,8 - 5,5 0,4 B2O3: 9,9 Filamento continuo(*) 53-60 0,5-2 - 20-24 - - 11-16 - B2O3: 0-10 Lanas minerales

Las fórmulas de lana de vidrio suelen estar en el 65 y el 80% de SiO2 y entre el 20-35% en el resto de los componentes. En el caso de las lanas de roca, la mayoría de los componentes, por no decir el 100%, procede de rocas basálticas y escorias.

*- Las composiciones son muy variadas en función de su futura aplicación: textiles, eléctricas, etc.

En el caso del vidrio doméstico, su composición variará en función de si se trata de vidrios sódico-cálcicos, cristales al plomo, borosilicatos térmicos, borosilicatos opal blanco o vitrocerámicos.

Bloque 3: Fabricación IV. Mezcla de componentes