2.

Materiales y técnicas

La materia prima de las composiciones vítreas es la sílice, presente en arenas, guijarros de río o cuarzo.

1.

Composición y propiedades

La sílice se funde a temperaturas muy altas para obtener una masa vítrea. Dado que este vidrio tiene un punto de fusión muy alto y no se contrae ni se dilata demasiado con el cambio de temperatura, es muy apropiado para aparatos de laboratorio y para los objetos que han de someterse a grandes variaciones térmicas, como los espejos de los telescopios. El vidrio es mal conductor tanto del calor como de la electricidad, por lo que suele utilizarse como aislante eléctrico y térmico. Para elaborar la mayor parte de los vidrios se combina la sílice con diferentes proporciones de otras materias primas. Los fundentes alcalinos, normalmente carbonato de sodio o de potasio, hacen que descienda la temperatura requerida para la fusión y la viscosidad de la sílice. La piedra caliza o la dolomita (carbonato de calcio y magnesio) actúan como estabilizantes en el horneado. Si se añaden otros ingredientes, como el plomo y el bórax, se confiere al vidrio propiedades físicas determinadas.

1.1.

Vidrio soluble y vidrio sodocálcico

El vidrio con gran contenido sódico, que puede disolverse en agua convirtiéndose en un fluido espeso, es conocido como vidrio soluble y se emplea como material ignífugo y cemento de sellado. La mayor parte del vidrio que se produce lleva como álcalis sosa y cal y se utiliza para hacer botellas, vajillas, bombillas, focos, ventanas y lunas.

1.2.

Vidrio al plomo

El vidrio fino que se utiliza para vajillas y se conoce como cristal es el resultado de fórmulas que combinan sílice y potasio con óxido de plomo. El vidrio al plomo es pesado y presenta un elevado índice de refracción a la luz, lo que le convierte en un material apropiado para la fabricación de lentes y prismas, así como para joyas de imitación. Dado que el plomo absorbe las radiaciones de alta energía, en las instalaciones nucleares se utilizan vidrios al plomo para la protección de los trabajadores.

1.3.

Vidrio de borosilicato

Vidrio cuya composición presenta un predominancia de bórax, además de sílice y álcali. De larga durabilidad y muy resistente a los elementos químicos y al fuego, se usa como material de cocina, laboratorio y como equipo para procesos químicos.

1.4.

Color

Las impurezas en la materia prima afectan a la coloración del vidrio. Para obtener una sustancia transparente e incolora, los fabricantes le añaden manganeso, que contrarresta los efectos de las coloraciones verdosas o amarillentas producidas por los óxidos de hierro. El vidrio puede colorearse utilizando óxidos metálicos, sulfuros o seleniuros. Otros colorantes podrían dispersarse en partículas microscópicas.

1.5.

Ingredientes diversos

La fórmula típica del vidrio incluye la reutilización de residuos de vidrio de la misma composición del que se fabrica (vidrio menudo o granalla de vidrio), que facilitan la fusión y homogeneización de la hornada. Por lo general se añaden elementos de afino, tales como el arsénico o el antimonio, destinados a eliminar las burbujas.

1.6.

Propiedades físicas

Dependiendo de la composición, algunos vidrios funden a temperaturas muy bajas, como 500 ºC, mientras que otros necesitan 1.650 ºC. Presentan normalmente una resistencia a la tracción entre 3.000 y 5.500 N/cm², aunque puede llegar a sobrepasar los 70.000 N/cm² si el vidrio ha sido especialmente tratado. La densidad relativa oscila entre 2 y 8, que equivale a decir que oscila entre una densidad menor que la del aluminio y una mayor que la del acero. Variaciones de igual amplitud se dan en las propiedades eléctricas y ópticas.

2.

Mezcla y fusión

Después de una minuciosa preparación y medición se mezclan las materias primas y se someten a una fusión inicial antes de pasar a las altas temperaturas requeridas para la vitrificación. En el pasado, la fusión se realizaba en vasijas de arcilla que se calentaban en hornos alimentados con madera o carbón. Todavía hoy se utilizan vasijas de arcilla refractaria, que contienen entre 0,5 y 1,5 toneladas de vidrio, cuando se requieren cantidades relativamente pequeñas para trabajarlas a mano. En las industrias modernas la mayor parte del vidrio se funde en grandes calderos, que se utilizaron por primera vez en 1872, con capacidad para más de 1.000 toneladas de vidrio y que se calientan mediante gas, fuel-oil o electricidad. El caldero se alimenta continuamente por una abertura que se encuentra en uno de los extremos, mientras el vidrio fusionado, afinado y templado va saliendo por el otro extremo. En esos grandes calderos o crisoles, el vidrio alcanza la temperatura a la que puede trabajarse y, a continuación, la masa vítrea pasa a las máquinas de moldeado.

3.

Moldeado

Para el trabajo del vidrio en su estado plástico se emplean cinco métodos básicos que producen una variedad ilimitada de formas y son: el colado, el soplado, el prensado, el estirado y el laminado.

3.1.

Colado

Este proceso, utilizado ya en la antigüedad, consiste en verter la pasta vítrea en moldes y dejarla enfriar y solidificar. En la actualidad se han desarrollado procesos de colado por centrifugado en los que la pasta vítrea es propulsada contra las caras de un molde que rota a gran velocidad. Por su capacidad para moldear formas precisas y ligeras, el moldeado centrífugo se usa, por ejemplo, para la producción de los tubos de imagen de la televisión.

3.2.

Soplado

Durante la segunda mitad del siglo I a.C. se descubrió en Oriente Próximo, en la costa fenicia, un procedimiento revolucionario, el de soplar el vidrio y expandirlo hasta lograr todo tipo de formas. Pronto se extendió esta forma de moldear el vidrio y se convirtió en el método generalizado para moldear vasijas hasta el siglo XIX. El elemento fundamental consiste en un tubo o caña de hierro de 1,20 m de largo, con una boquilla en uno de los extremos. El soplador de vidrio o artesano vidriero toma una pequeña cantidad de la pasta vítrea con el extremo de la caña de soplar y le da una forma más o menos cilíndrica haciéndola girar sobre una plancha de hierro colado que, a su vez, la enfría un poco. Después empieza a soplar a través de la caña para formar una burbuja con la masa vítrea y obtener a partir de ella la forma y el espesor deseados, moldeando y recalentando constantemente la masa junto a la puerta del horno. Para obtener formas más refinadas se utilizan herramientas sencillas, como tijeras, pinzas (pucellas) y espátulas, y el artesano suele sentarse en una silla especial para el soplado, con largos posabrazos para poder apoyar la caña de hierro. También se usan moldes para dar forma al vidrio soplado. Pueden ser medios moldes, que sirven de plantilla para la masa y luego se quitan para continuar soplando hasta alcanzar el tamaño deseado, o moldes enteros, dentro de los que se sopla la masa vítrea para darle forma, tamaño y decoración. Pueden añadirse piezas adicionales que se manipulan para formar picos, asas y pies o para crear diseños decorativos. A una burbuja ya moldeada se le da un toque de color sumergiéndola en una fusión vítrea de otro color. Para obtener vidrio de varias capas se coloca la masa vítrea y se le van fusionando de una en una varias capas de vidrio de diferentes colores, y para su acabado y pulido se coloca la pieza junto a la boca del horno, sobre una barra de hierro, y se retira la caña de soplar. En 1903 se inventó una máquina de soplado totalmente automática.

3.3.

Prensado

En la antigüedad se utilizaba el prensado en la producción de objetos colados para que el vidrio fundido se pegara perfectamente al molde. Los artesanos árabes usaban sencillas prensas de mano para fabricar pesas y sellos de vidrio. Los fabricantes europeos redescubrieron esta técnica a finales del siglo XVIII, y la utilizaron para hacer tapones de garrafas, pies de copas y otras piezas de vajilla. En la década de 1820 se patentaron los primeros sistemas de prensado totalmente mecánico. Consistían en el vertido en un molde del vidrio fundido que, prensado por un émbolo, adquiría su forma final. Tanto el molde como el émbolo podían tener diseños que quedaban grabados en la pieza.

3.4.

Estirado

El vidrio fundido puede ser estirado en el horno para conseguir tubos, láminas y varillas de vidrio con un corte uniforme. Los tubos se obtienen estirando una masa cilíndrica de vidrio semifluido al mismo tiempo que se aplica un chorro de aire en el centro del cilindro.

3.5.

Laminado

En un principio las láminas de vidrio y, en particular las lunas, se conseguían mediante el vertido de vidrio fundido sobre una superficie plana, efectuando un posterior alisado con rodillo y un acabado final puliendo ambas caras. Hoy se fabrican mediante un alisado continuo con un rodillo laminador doble.

4.

Recocido

Después de dar forma a un objeto de vidrio, éste pasa por el recocido, que suprime las tensiones que hayan podido originarse durante el enfriamiento (véase Recocido). Esas tensiones internas se suprimen recalentando el vidrio a una temperatura muy alta y enfriándolo después muy despacio para evitar nuevas tensiones. Pero también pueden producirse ciertas tensiones intencionadamente para conferirle resistencia. Dado que el vidrio se rompe por las tensiones longitudinales que se originan con un rasguño infinitesimal de la superficie, al comprimirse dicha superficie se aumenta la cantidad de tensión longitudinal que el vidrio puede resistir antes de romperse. Mediante el método llamado temple se comprime la superficie calentando el vidrio hasta un estado casi plástico y luego se enfría rápidamente con un golpe de aire o sumergiéndolo en un baño líquido. La superficie se endurece de forma inmediata; la contracción subsiguiente de las partes internas, que se enfrían más lentamente, ejerce la compresión. Mediante dicho método se pueden obtener compresiones de superficie de piezas de gran grosor cercanas a los 2.460 kg/cm². También se han desarrollado métodos químicos para aumentar la resistencia: procesos de intercambio de iones mediante los cuales se altera la composición o estructura de la superficie del vidrio provocando la compresión. Mediante métodos químicos puede obtenerse una resistencia superior a los 7.000 kg/cm².

5.

Decoración

Después del recocido, un objeto de vidrio puede ornamentarse de muchas maneras. Las más frecuentes son el tallado, el grabado y el dorado.

5.1.

Tallado

Para obtener cristal tallado se realizan facetas, estrías y surcos sobre la superficie mediante discos giratorios de distinto tamaño, material y forma, o con un chorro de agua con un abrasivo. Los pasos que se siguen son la aplicación del dibujo, el tallado en bruto, el esmerilado y el pulido.

Los diseños pueden tallarse con una punta de diamante, con aguja de metal o utilizando ruedas o muelas giratorias, por lo general de cobre.

5.2.

Grabado

Para grabar una decoración se puede recurrir al ácido, con el que pueden obtenerse resultados que van desde un acabado en bruto hasta el acabado mate.

Para el grabado por chorro de arena se proyectan finísimos granos de arena, sílex molido o hierro pulverizado a gran velocidad sobre la superficie del cristal que dejan un acabado mate.

En la decoración en frío se pinta el objeto con laca u óleos sin recurrir al horno para su posterior fijación.

En la pintura con esmalte, una vez aplicada la pintura en frío, se fija a la superficie introduciendo el objeto decorado en un horno a una temperatura inferior a la de la fundición del vidrio.

5.3.

Dorado

Se puede aplicar pan de oro, purpurina o polvo de oro a vajillas de vidrio sin someterlas posteriormente a un segundo horneado. Sin embargo, si se desea que la pieza permanezca inalterable, es necesario hornearla a una temperatura baja.