Las propiedades térmicas de los productos de vidrio así como el comportamiento en temperatura del fundido son de gran importancia para la correcta modelización CFD y para la correcta gestión del proceso productivo del vidrio (gestión del boosting, temperatura de la gota, curva de recocido).
La Estación Experimental del Vidrio es un centro de excelencia reconocido a nivel internacional para la medición de las propiedades físico térmicas del vidrio, y es uno de los pocos en el mundo dotado con el instrumental científico y la competencia necesaria para una caracterización integral y completa de tales propiedades: viscosidad, densidad y resistividad eléctrica a alta temperatura (hasta 1650ºC), curvas de dilatación térmica, determinación del punto de ablandamiento y recocido, son algunos de los ejemplos de servicio de análisis que la SSV provee a los productores de vidrio para apoyarlos en sus exigencias de definición y control del proceso productivo.
La evolución de la viscosidad a altas temperaturas es de fundamental importancia para los aspectos cruciales del proceso productivo del vidrio como son la fusión, el refinado y el moldeo.
La viscosidad a alta temperatura se mide mediante un reómetro rotatorio en el interior de un horno calibrado: un rotor de platino es sumergido en el vidrio fundido (contenido en un crisol de Pt) a una determinada temperatura, y se mide el par necesario para mantener en rotación el rotor a velocidad constante, que está dado en función de la viscosidad del vidrio fundido.
La tensión superficial a alta temperatura del vidrio es un parámetro crucial para evaluar su comportamiento agresivo contra los materiales refractarios de la empalizada, en particular porque determina si el vidrio producirá una corrosión generalizada y congruente, o bien una corrosión localizada a lo largo de la línea de superficie (punto triplo, efecto Marangoni), con formación del característico coup de sabre.
Además, la tensión superficial es una propiedad de extrema importancia en el caso de la producción de fibras de vidrio, ya que tiene un impacto fundamental en la regulación operativa de la cadena productiva, sobre la posibilidad y modalidad de girar el huso, etc.
La determinación de la tensión superficial a alta temperatura es a menudo efectuada siguiendo un método especialmente optimizado totalmente por la SSV.
El punto de ablandamiento o softening point de Littleton es la temperatura a la cual la viscosidad del vidrio es igual a 10^7.6 poise, y representa el punto en el cual el vidrio comienza a perder su propia forma bajo el efecto del propio peso.
La determinación del punto de ablandamiento es llevada a cabo siguiendo los dictámenes de la norma ASTM C-338/93 midiendo la elongación sobre el propio peso de una fibra de dimensiones normalizadas obtenida a partir de una muestra de vidrio.
El punto de tensión y el de recocido son definidos como las temperaturas por las cuales las tensiones residuales en el vidrio son completamente distendidas en tiempos del orden respectivamente de días o bien de algunas horas, y representan dos parámetros de fundamental importancia en la definición del ciclo de recocido de los productos de vidrio.
Su determinación es efectuada según la norma ASTM C-336/71 en modo muy similar al de softening point, midiendo la elongación de una fibra de dimensiones normalizadas bajo la acción de una tracción de peso calibrado.
La temperatura de transición vítrea indica el intervalo de T en correspondencia del cual el comportamiento del vidrio cambia de viscoelástico (plástico y tenaz) a puramente elástico (rígido y frágil). Su determinación se efectúa sobre la base de la medida de elongación de una probeta de dimensiones normales en función de la temperatura, y corresponde al intervalo de T por el cual la curva resultante tiene un característico cambio de pendiente.
La conductividad eléctrica del vidrio es un parámetro de crucial importancia para la optimización del boosting eléctrico o para la configuración de los hornos eléctricos. Ésta se mide en un horno calibrado usando un par de electrodos de Pt de forma oportuna, constituidos por una copa semiesférica que contiene vidrio fundido y un bulbo semiesférico que es sumergido en el interior de este último durante la medida. La resistividad del vidrio es medida para temperaturas comprendidas entre los 600 y los 1600ºC al pasaje de corriente alterna a varias frecuencias.
La determinación de la dependencia funcional de la densidad del vidrio de la temperatura es importante para las simulaciones fluidodinámicas (CFD) del proceso de fusión del vidrio, y es llevada a cabo usufructuando el principio de Arquímedes: el peso de una esfera de platino inmersa en el vidrio fundido en un horno calibrado es determinado a varias temperaturas (típicamente comprendidas entre 1000 y 1600ºC).
Además, si la medida es realizada en condiciones dinámicas (T crecientes), es posible individuar la temperatura por el cual comienzan a desarrollarse burbujas ligadas a la saturación de la solubilidad de los gases dentro del vidrio (reboil).
La conductividad térmica de tipo fonónico del vidrio es evaluada desde temperatura ambiente hasta 180ºC mediante el método del disco caliente.
Este análisis consiste en la determinación de los tiempos característicos de relajamiento en función de la temperatura de una fibra de vidrio sometida a un esfuerzo de torsión.
La determinación de la curva de desvitrificación de un vidrio dado permite evaluare su grado de inestabilidad e individuar su temperatura crítica para la nucleación y crecimiento de cristales, por lo tanto es de crucial importancia por ejemplo en el sector de la vitrocerámica, o en caso de crisis de defectos en los productos terminados.
La prueba es llevada adelante con la ayuda de un horno de gradiente especialmente calibrado, y el método de evaluación ha sido optimizado internamente por la SSV siguiendo las indicaciones de la norma ISO de referencia; el ensayo se puede complementar además con un análisis de DRX, con el fin de identificar las fases cristalinas eventualmente desarrolladas.
Esta propiedad es importante cuando el vidrio debe ser acoplado a otro material, o bien para evaluar su resistencia al shock térmico; el CTE medio es determinado midiendo la elongación de una probeta normalizada de vidrio entre temperatura ambiente y otra temperatura preestablecida (por ej. 200ºC, 300ºC o 400ºC).