Vidrio y plastico by Carlos José Celis

VIDRIO Y PLÁSTI C O Juan Felipe Angarita 201313071 Carlos José Celis 201111804 Profesor Christiaan Job Nieman Janssen

VIDRIO Propiedades Dureza Maleabilidad Inercia Química Coeficientes Conservación Óptica Fibras Color

PLÁSTICO Baquelita Resina Epoxi Policarbonato Poliester PET Polipropileno Termoformar

PR O PU E STA Usuario Observación Requerimientos Propuesta de Valor y Solución

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

26 28 29 30 32 34 36 38

40 42 44 46 48

VIDRIO “El vidrio se hace en un reactor de fusión, en donde se calienta una mezcla que casi siempre consiste en arena silícea (arcillas) y óxidos metálicos secos pulverizados o granulados. En el proceso de la fusión (paso de sólido a líquido) se forma un líquido viscoso y la masa se hace transparente y homogénea a temperaturas mayores a 1 000ºC. Al sacarlo del reactor, el vidrio adquiere una rigidez que permite darle forma y manipularlo. Controlando la temperatura de enfriamiento se evita la desvitrificación o cristalización.” 1

IMAGEN: Proceso de fundir vidrio www.artmavi.com

El vidrio es 100% reciclable

MARTÍNEZ, A. (2016). Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa. [online] Bibliotecadigital.ilce.edu.mx. Available at: http:// bibliotecadigital.ilce.edu.mx/ [Accessed 27 Aug. 2016]. 1

PROPIEDADES Teniendo en cuenta que esta investigación esta dirigida a diseñadores. Al hablar de las propiedades que posee este material, más que profundizar en los coeficientes de dilatación, elasticidad, etc. (que requieren de cierto conocimiento técnico, sin embargo, están adjuntos en este documento) es valioso mencionar las propiedades desde su funcionalidad. Es decir, el vidrio tienen ciertas

características que lo hacen útil en diferentes contextos. Desde fachadas de edificios, hasta artefactos ópticos. “GENERALMENTE, cuando pensamos en el vidrio nos imaginamos un sólido con una rigidez y elasticidad comparables a las del acero, pero con ciertas propiedades mecánicas que limitan sus aplicaciones; como por ejemplo que

foto: Museo de Louvre, París

no tiene ductibilidad, ya que no se deforma a temperatura ambiente, y que si tratamos de cambiar su forma aplicando una fuerza, lo único que logramos es que se rompa. En realidad es un material duro pero frágil al mismo tiempo, y algo que refuerza esa debilidad es la presencia de imperfecciones superficiales, como astilladuras o ranuras.” (Martinez, 2016)

DUREZA

El vidrio no es un material precisamente resistente, es un material supremamente rígido, como un metal, pero frágil. Sin embargo, existen procesos que permiten aumentar la resistencia del vidrio, conservando su transparencia, mediante un control estricto de la temperatura durante el proceso de fundición. “El éxito en la manufactura del vidrio radica en controlar la temperatura del proceso, para regular las fuerzas internas que lo hacen quebradizo. Estas fuerzas internas también se aprovechan para producir vidrio de extrema dureza y resistencia si se emplea la técnica del templado. Templar un vidrio es someterlo a un calentamiento controlado y después enfriarlo rápidamente. La superficie queda en un estado permanente de compresión, de modo que las fuerzas que se apliquen al objeto tendrán que vencer primero las tensiones de comprensión.” (Martinez, 2016)

IMAGEN: Zhangjiajie Puente de Vidrio

MARTÍNEZ, A. (2016). Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa. [online] Bibliotecadigital.ilce.edu.mx. Available at: http:// bibliotecadigital.ilce.edu.mx/ [Accessed 27 Aug. 2016]. 1

MALEABILIDAD La maleabilidad del vidrio se puede apreciar mediante una técnica conocida como vidrio soplado. VIDRIO SOPLADO consiste en utilizar un largo tubo metálico a través del cual se sopla aire a una pieza de vidrio caliente. Por medio del movimiento o el uso de moldes, se empieza a dar forma al vidrio. De esta manera, se pueden obtener formas redondas y muchas más orgánicas.

IMAGEN: Lámparas de Jeremy Pyles TÉCNICA: Vidrio soplado 10

“ I N E R C IA Q U Í M I CA” “La resistencia que ofrece el vidrio al ponerlo en contacto con el agua o con agentes atmosféricos, así como con soluciones acuosas de ácidos, bases y sales, es una propiedad de gran importancia llamada durabilidad química, que lo hace tomar ventaja sobre otro tipo de materiales, como los plásticos, por ejemplo. Los vidrios comunes parecen ser químicamente inertes, pero en realidad reaccionan con muchas sustancias, lo que sucede es que lo hacen lentamente y por eso se pueden utilizar. Cuando se habla de altas resistencia a reactivos químicos se quiere decir que para que las reacciones ocurran tiene que pasar un tiempo muy largo, por lo que prácticamente no reaccionan. El vidrio tiene una resistencia excelente a los ácidos, excepto al fluorhídrico, y a las soluciones alcalinas frías. Por eso es muy útil como envase de reactivos químicos. También es particularmente adecuado para tuberías transparentes. Por supuesto que tiene el gran inconveniente de su fragilidad y de la poca resistencia a los cambios bruscos de temperatura, pero en ese caso se puede usar vidrio blindado con fibra de vidrio de poliéster para evitar roturas, teniendo así la ventaja de la resistencia a la corrosión del vidrio y la fuerza estructural del acero.” (Martinez, 2016) Estas características hacen del vidrio especialmente utilizados para la manipulación de alimentos, para laboratorios y el contacto con seres vivos (peceras).

IMAGEN: Terrarium Lamps by Nui Studio Light

MARTÍNEZ, A. (2016). Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa. [online] Bibliotecadigital.ilce.edu.mx. Available at: http:// bibliotecadigital.ilce.edu.mx/ [Accessed 27 Aug. 2016]. 1

COEFICIENTES PARA EL CÁLCULO DE PROPIEDADES DEL VIDRIO I

PROPIEDAD

FUENTE

Peso molecular Dilatación

Winkelman & Schott

Tensión superficial

Rubenstein

Densidad

a1 a2

Indice de refracción

60,06 0,267

Fe 2O3

101,94 1,667

CaO

159,69 1,333

325

598

500

Gilard & Dubrul

0,454

0,39

0,15

Gilard & Dubrul

1,458

1,51

1,875

0,1533

MgO

56,06 1,667 492

577 0,25

0,002 1,785

Winkelman & Schott

0,175

0,15

0,4163

Módulo de elasticidad

Appen

6,8

11,4

5,21

11,15

Winkelman & Schott

900

500

900

Tracción Compresión

Constante dieléctrica

Appen & Bresker a

Calor específico

Sharp & Ginter

Viscosidad (log n)

Desvitrificación

Alcalinidad Estracto seco D.G.G. Atacabilidad superficial Atacabilidad DIN 12111 Cond. Eléctrica 1500ºC Cond. Eléctrica 1100ºC

Calores de formación a Kcal/mol

Russ 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 Softening (7,6) Annealing (13) Strain (14,5) TSD TVM VM DGG

25ºC

CIDA

CIDA CIDA CIDA CIDA CIDA CIDA CIDA R.M.P R.M.P.

Óxidos Metasilicatos Sulfato Carbonato Otros

www.areadecalculo.como

10000

12300

3,8

9,2

14,4

468 1657

b Conductividad térmica

12300

3 2,3 1860,85 1679,11 1532,92 1405,28 1296,73 1202,52 1121,68 1056,94 998,99 863,84 602,36 558,52 1108,99 1006,51 -15,66 -13,9681 14,5453 -0,584996 -83,778258

203,35

453 1765

380 1449

6,25 3 3,2 695,71 -382,4 694,63 -409,62 604,63 -386,71 498,3 -352,66 438,77 -318,15 390,1 -293,45 333,4 -248,96 248,76 -222,86 195,06 -160,28 226,48 -131,34 200,72 -15,8 298,17 -123,14 990,9 585,9 276,44 -492,99 -112,25 9,66 -23,2257 14,5 -522,809 315,63 -4,92383 160,94 -280,46348 398,4195671 0,016 0,02

40,32 0,033

0,175

Módulo de Poisson Resistencia mecánica

Al2O3

SiO 2

0,004 1,7 0,25 9,2

2000

100

2000

11000

17,4

15,4

410

514

1709

2142

8,8 4,55 3,9 3,9 -1100,61 -594,8 -953,51 -422,86 -789,95 -294,46 -635,79 -202,38 -505,94 -127,02 -388,82 -63,4 -283,18 -15,53 -200,07 14,03 -118,55 39,84 26,87 44,41 275,23 86,48 256,98 96,15 1375,85 603,82 665,36 257,6 126,24 -21,47 -3,63613 27,7449 12,289 191,346 0,497177 -0,908369 -245,89803 -303,557935 0,008 0,026 0,027 0,041

399,09

198,5

151,7

143,84

642

273,5

377,9 338,73

347,5 304,94

289,5

558,8

COEFICIENTES PARA EL CÁLCULO DE PROPIEDADES DEL VIDRIO I

PROPIEDAD

FUENTE

Peso molecular Dilatación

Winkelman & Schott

Tensión superficial

Rubenstein

Densidad

a1 a2

Indice de refracción

Al2O3

SiO 2 60,06 0,267

Fe 2O3

101,94 1,667

CaO

159,69 1,333

325

598

500

Gilard & Dubrul

0,454

0,39

0,15

Gilard & Dubrul

1,458

1,51

1,875

0,1533

MgO

56,06 1,667 492

577

0,175

0,25

0,002 1,785

Módulo de Poisson

Winkelman & Schott

0,175

0,15

0,4163

Módulo de elasticidad

Appen

6,8

11,4

5,21

11,15

Winkelman & Schott

900

500

900

Resistencia mecánica

Tracción Compresión

Constante dieléctrica

Appen & Bresker a

Calor específico

Sharp & Ginter

Viscosidad (log n)

Desvitrificación

Alcalinidad Estracto seco D.G.G. Atacabilidad superficial Atacabilidad DIN 12111 Cond. Eléctrica 1500ºC Cond. Eléctrica 1100ºC

Calores de formación a Kcal/mol

Russ 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 Softening (7,6) Annealing (13) Strain (14,5) TSD TVM VM DGG

25ºC

10000

12300

3,8

9,2

14,4

468 1657

b Conductividad térmica

12300

CIDA

CIDA CIDA CIDA CIDA CIDA CIDA CIDA R.M.P R.M.P.

Óxidos Metasilicatos Sulfato Carbonato Otros

3 2,3 1860,85 1679,11 1532,92 1405,28 1296,73 1202,52 1121,68 1056,94 998,99 863,84 602,36 558,52 1108,99 1006,51 -15,66 -13,9681 14,5453 -0,584996 -83,778258

203,35

453 1765

380 1449

40,32 0,033

0,004 1,7 0,25 9,2

2000

100

2000

11000

17,4

15,4

410

514

1709

2142

399,09

198,5

151,7

143,84

642

273,5

377,9 338,73

347,5 304,94

289,5

558,8

C O N S E RVAC I Ó N Otra de las propiedades del vidrio relacionada a su inercia química es la capacidad de conservar otros elementos. No es casualidad que sea utilizado para conservar alimentos. Más allá de esto, la técnica de vitro -fusión es interesante pues permite colocar un elemento entre dos pedazos de vidrio y someterlo a altas temperaturas. El vidrio se derrite y envuelve el material. Cada pieza es única, pues en cada fusión el vidrio puede reaccionar de forma diferente a cada elemento. IMAGEN: Proyecto Vitro, Nathalia

Barragán Quintero.

“Los seres humanos y la naturaleza, están constituidos por células que por su particularidad microscópica no se aprecian a simple vista, sin embargo, son la unidad fundamental de todo ser vivo. La singularidad y diversidad estética y visual de dichas estructuras, ha sido el punto de partida en este proyecto. Este juego de baldosas hace un intento por, preservar y recrear dichas estructuras, en este caso ficticias y artificiales. La capacidad inmortalizadora del vidrio se hace evidente en este proyecto, conservando y protegiendo estos micromundos, gracias a la maleabilidad

particular de este material que permite contener sin perder la visibilidad de lo que se contiene. Por otro lado, la técnica usada para la elaboración de las piezas (vitrofusión), se destaca por tener un carácter espontáneo que permite que cada pieza sea única e irrepetible. VITRO, es una superficie pensada para el futuro, que busca explotar y rescatar la belleza hallada en lo microscópico, para llevarla a otro estado visual donde sea posible apreciarla y poner en evidencia qué es lo que finalmente nos constituye como seres vivos.” (Barragán, 2015)

Link: https://www.behance.net/gallery/35504829/VITRO

Ó PTI CA Según la RAE se considera óptica a todos los fenómenos relacionados con entendimiento físico de la luz. El vidrio es un material fundamental para la óptica pues su transparencia permite el paso de la luz. Razón por la cual los lentes son construidos con vidrio, para magnificar o intensificar imágenes (luz). Otro ejemplo relacionado con la óptica y los vidrios, es la posibilidad de visualizar fácilmente fenómenos como el de la refracción, gracias a la transparencia del vidrio y a la utilización de agua en un recipiente. Son muchos los fenómenos ópticos que se pueden visualizar a través de los vidrios y en su interacción con otros materiales. IMAGEN: Rain Lamp by Richard

Clarkson

“Continuing with the studio’s nature inspired designs, the Rain lamp uses water and an intricately designed pump system to create a shimmering, ripple effect. The inherent shape of the globe acts as a magnifying lens that projects onto the surface below. LED technology allows for the mixing of light and water in ways that have never before been possible, in a design that is safe, compact and durable. Estimated to last over 100,000 hours, the LED bulb is both stunningly bright and economically efficient. A hidden pump circulates water from the pool and releases droplets that fall around the bulb. As the droplets fall, the light reflects downwards displaying a mesmerizing, rippling dance.” (Clarkson, 2015) 18

FI B RA Ó PTI CA “En su composición, la fibra óptica está constituida por un hilo flexible tan delgado como un cabello humano y normalmente está hecha de vidrio u otro material dieléctrico (que no conduce cargas eléctricas). Su índice de refracción es alto y es capaz de llevar la luz con bajas atenuaciones incluso cuando se curva el cable.”

Tomado de: Portal Vive Digital para la Gente MINTIC, Colombia www.mintic.gov.co

Oleg Zaytsev phtography

FIBRA DE VIDRIO “La fibra de vidrio es un material que consta de numerosos filamentos poliméricos basados en sílice (SiO2) extremadamente finos.” Tomado de Wikipedia

IMAGEN: Drop lamp drop opaque, 1 color / 2 colors, suspended steel cable, lighting kit by Mordomias Lamps

COLOR POR ADICIÓN DE IONES VIDRIO

“+Óxido de hierro (II): vidrio de color azul verdoso (botellas de cerveza.)

+Azufre, junto con sales de hierro y carbono: vidrio color ámbar que van desde el amarillo a casi el negro. +Calcio se obtiene un color amarillo intenso. +Manganeso: tinte verde +Dióxido de manganeso: de color negro, se utiliza para quitar el color verde del vidrio +Cobalto: Pequeñas concentraciones de cobalto (0,025 a 0,1%) imprimen al cristal un color azul. +Óxido de cobre: Un 2 a 3% de óxido de cobre producen un color azul turquesa. +Níquel: produce cristales de color azul o violeta, e incluso negro. +Cromo: un color verde oscuro o en concentraciones más altas, incluso color negro. +Titanio: produce vidrio de color marrón amarillento. +Uranio: se puede agregar en concentraciones del 0,1 al 2% para obtener un vidrio de color amarillo o verde fluorescente.” Tomado de Wikipedia

IMAGEN: PHARE by Ferréol Babin

“Phare, made for the exhibition Objet Lumière, is an installation that uses found glass containers as colored filters. Small lighting devices are fastened with rubber bands to different bottles or vases to create tinted lights. The idea was to create unique effects with standard leds bulbs, and by using existent objects that could be bought in second-hand shops.” (Babin, 2013)

COLOR: DICROÍSMO 1. m. Fís. Propiedad que tienen algunos cuerpos de presentar dos coloraciones diferentes según la dirección en que se los mire. (Tomado del diccionario de la Lengua Española, RAE)

PROCESO DE DAR COLOR “En el proceso para la fabricación del vidrio dicróico, se utiliza una cámara de vacío en donde el vidrio ya en placas y en caliente, se reviste con múltiples capas de óxidos metálicos que son vaporizados sobre el mismo. Se emplean óxidos de metales como titanio, silicio o magnesio, que se depositan en la superficie del vidrio a más de 150 °C en un horno de vacío. Los colores que el vidrio va a transmitir dependen de los óxidos metálicos que se hayan utilizado para cubrirlo. Dependiendo de los óxidos empleados, al arder emite un color característico de acuerdo a sus propiedades químicas y la intensidad dependerá del oxígeno disponible en el momento del calentamiento, así por ejemplo el Litio da rojo, el Sodio da un color dorado, el Magnesio, unos destellos plateados, el Aluminio, blanco plateado, el Azufre, un amarillo pardo, el Cobre, azul y el Bario es el que produce el verde, ahora bien, faltan muchos otros compuestos químicos que funcionan como estabilizadores, retardadores, catalizadores, que dan efectos como corridos, chispas, otros que hacen que el brillo sea más intenso. No obstante, eso depende de la mezcla y de las proporciones, y también hay otros elementos que producen los mismos colores.” (Tomado de Wikipedia) IMAGEN: Lámpara The Rainbow II

glass made by Bruck Lighting

PLÁSTI C O Los plásticos son polímeros derivados del petróleo. Para hablar de plásticos es fundamental hacer una buena definición de la misma palabra debido a que existen infinidad de tipos de plásticos. Para fines de esta investigación nos limitaremos a los polímeros sintéticos, su clasificación y sus diversas propiedades. Al decir que el plástico es un polímero derivado del petróleo significa que esta compuesto principalmente por monómeros de carbono. “Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas.” Tomado de www.textoscientificos.com

IMAGEN: Lámpara Bourgie

por Ferrucio, producida por Kartell

B A Q U E L I TA La baquelita es un polímero sintético muy utilizado en la elaboración de lámparas, como uno de sus componentes secundarios. Es un plástico muy fuerte, muy bueno al ser un excelente aislante eléctrico. Sin embargo, solo existe en color negro y no es muy recomendable para acabados debido a su precio y su aspecto.

RESINA

EPOX I

La resina epoxi es un material muy utilizado. En primer lugar, se utiliza para hacer vaciado en moldes, se seca rรกpido y posee buena resistencia mecรกnica. Ademรกs, es transparente, entonces, puede ser bien utilizada para la elaboraciรณn de lรกmparas pues deja pasar la luz.

IMAGEN: Cobra cod. 629, por Elio

Martinelli, 1968

Posible uso: hacer moldes en caucho de silicona para hacer un posterior vaciado y obtener la forma deseada. Negativo: puede ser toxica.

PO LI CAR B O NATO “El Policarbonato es un termoplástico con propiedades muy interesantes en cuanto a resistencia al impacto, resistencia al calor y transparencia óptica, de tal forma que el material ha penetrado fuertemente al mercado en una variedad de funciones.” tomado de: www.acrilico-y-policarbonato.com

IMAGEN: POLIEDRO LAMP, por Elio Martinelli.

POLIESTER “Es un Homopolímero de poliéster saturado para la producción de filamentos textiles y fibra cortada tipo lana o algodón. Se caracteriza por: -Fácil hilabilidad. -Resistencia mecánica. -Resistencia al lavado. -Estabilidad en el proceso de teñido.” tomado de Enka de Colombia S.A.

No resiste altas temperaturas

IMAGEN: MOS 01 lamp, by BOVER

P E T tereftalato de polietileno Es de los plásticos más utilizados, en textiles y en envases de bebidas. Hay muy buenos ejemplos de la reutilización del PET para hacer textiles u otros productos, como el ejemplo de la imagen. Es un producto muy contaminante, aunque puede ser reciclado. No resiste altas temperaturas.

IMAGEN: PET lamps, por Álvaro Catalán de Ocón.

POLIPROPILENO “-Costo -Fácil de manufacturar -Buena resistencia química -Bajo coeficiente de fricción -Excelente aislante térmico -Buena resistencia al impacto Puntos Débiles: -Muy sensible a rayos UV -Resistencia mecánica” Tomado de: Presentación Plásticos, Diseño de Materiales y Procesos, Universidad de los Andes, Camilo Ayala.

Facíl de conseguir en laminas, se puede moldear con pistola de calor y pegar con cloruro de metileno

IMAGEN: ECLIPSE table lamp

TERMOFORMAR El termoformado es un proceso mediante el cual se calienta una lamina de plรกstico, para luego aplicarle un molde o una forma. El plรกstico adquiere la forma del molde.

IMAGEN: BLIGHTSTER lamp, por Rodrigo Alonso.

PR O PU E STA

USUARIO

Tatuadores, ilustradores, artistas, estudiantes de arquitectura. Usuario joven en fase de exploraciรณn de sus habilidades o consolidaciรณn de las mismas. Requiere de luz y un buen soporte para trabajar en sus proyectos grรกficos. No tiene un lugar fijo, trabaja en la universidad, en la calle, en donde sea necesario.

IMร GENES: @uhworks

O B S E RVAC I ร N / / OPORTUNIDAD

-Utilizar las ventanas de la casa como mesa de trabajo para calcar. -Convertir la mesa de vidrio del comedor en soporte; ubicar bajo la mesa una lรกmpara de mesa de noche. -Llevar bitรกcora de ilustraciones a todo lugar.

IMAGEN: Una mente brillante, Ron Howard. Libreta, Fernando Gonzรกles

REQUERIMIENTOS

Mesa para ilustrar, portátil, con luz propia. 1. El producto cuenta con una superficie rígida. 2. El producto cuenta con una superficie plana (la misma del numeral 1). 3. La superficie cuenta con luz uniforme (en toda su superficie, valga la redundancia) 4. La superficie es translucida, es decir, deja pasar la luz. 5. El producto cuenta con luz. 6. La fuente de luz del producto esta cubierta por la superficie. 7. El producto es portátil. 8. Dimensiones menores o iguales a 30x45 cms de superficie (ancho x largo). Para poder ser llevado en un back pack 9. Dimensiones: altura menor a 10 cms. Para no ocupar gran espacio en un back pack. 10. El costo de fabricación total del producto es máximo $40.000.

DESEOS 11. Material antideslizante, el producto debe sostenerse solo en una superficie con un ángulo de inclinación de 35 grados. 12. Dureza: la superficie del producto debe ser apta para el corte con bisturí. 13. El producto soporta caídas de 2 metros de altura, sin dañar su mecanismo de iluminación. 14. El producto soporta caídas de 2 metros de altura, sin quebrar su superficie. 15. La superficie esta hecha en policarbonato.

PR O PU E STA VALO R

Al ser un producto de carácter portátil no limita el desarrollo de sus actividades a un solo espacio. -Proporcionar ambiente cómodo.

PR O PU E STA SOLUCIÓN

Herramienta de trabajo portátil para desarrollar de manera cómoda y practica las diferentes actividades que un artista o estudiante requiere, sin limitaciones de un espacio de trabajo. La usabilidad radica en que es un producto que proporciona un escenario cómodo de trabajo para diferentes usuarios con diferentes actividades, o sea el producto en si cumple con una única función (Facilitar y mejorar el proceso de calcado) pero responde a diferentes usuarios.

para ver mรกs bocetos ir a sketch drive