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El vidrio es un material amorfo, producto de la fusión de óxidos inorgánicos y que solidifica sin cristalizar. Tiene estructura sin orden preestablecido y su viscosidad es inferior a los 10 13 poises. Para la fabricación de envase se emplean vidrios de tipo sodo-cálcicos de composición básica:

(Si02 )a(Na20)2 (Ca0 )c(….. )

El vidrio como material de envasado tiene las siguientes ventajas; es químicamente inerte, y posee claridad, rigidez y resistencia a presiones internas, así como a altas temperaturas además de poseer un bajo coste. Sus desventajas son su fragilidad y su elevado peso.

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Propiedades físicas
· Densidad: 2,5 g/L.
· Dureza: 5-6,6 (escala de Mohs)
· Viscosidad: Curva continua sin meseta.

Propiedades mecánicas
· Dilatación: 10-6
· Elasticidad 10 veces mayor a compresión que a tracción.
· Resistencia al choque muy variable.
· FRAGILIDAD.

Propiedades químicas
· Desvitrificación.
· INERCIA QUÍMICA.

Propiedades ópticas
· Brillo.
· Indice de refracción.
· TRANSPARENCIA.

Propiedades físicas (peso)
El peso del vidrio comparado con el de otros materiales de envases sigue siendo una desventaja importante. Si se compara con el peso de las botellas de plástico, las de vidrio pesan 15 g más para la misma capacidad de envase. Para algunos casos concretos el peso es un punto a favor, ya que los envases de vidrio son más fáciles de manejar en líneas de envasado rápido. Además para algunos productos cosméticos sigue siendo más atractivo que otros materiales.

Propiedades mecánicas del vidrio
La resistencia mecánica depende de la forma del recipiente de vidrio. Así para una muestra cilíndrica el módulo de rotura por impacto sería:

MR = Fmax . 8.I.10 6 .D3
Fmax = Fuerza Máxima
I = Distancia entre apoyos
D = Diámetro de muestra

Datos adicionales:
.Resistencia Teórica de los enlaces SiO 2,22.1010 N/m2
.Resistencia Real de los enlaces SiO 107 N/m2

La pérdida de resistencia mecánica se explica por la presencia de grietas o microfisuras en la superficie del vidrio que actúan como focos de acumulación de tensiones mecánicas aplicadas. La resistencia a los choques es muy variable según las condiciones (de caída, percusión, etc.) aparte de intervenir el estado superficial.

Otros aspectos que influyen en las prestaciones de los envases, son la forma geométrica y el espesor, actualmente los industriales del sector disponen de modelos que permiten prever el comportamiento en base a las exigencias del cliente, y así, calcular los espesores para una forma dada.
También se consideran aspectos como la presión interna, expresada en bar/mm para la rotura. El aplastamiento vertical, en daN y los choques térmicos expresados en T ºC.

1kgf/cm2 = 1 daN/cm2; 1 Kgf = 10 N;
1 Kgf = 1 daN (decaNewton)

Estos datos representan valores medios y van acompañados de la desviación típica con objeto de mostrar la dispersión de las propiedades mecánicas de los envases.

El color
El color del vidrio es producido por adición de óxidos de los elementos pertenecientes a los grupos de transición de la tabla periódica, siendo los más importantes el titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel y cobre.

Las porciones en que estos óxidos entran en el vidrio pueden ser pequeñas, pero varían con la intensidad de coloración que se desee obtener y con el poder colorante del óxido. Aunque estos colorantes tienen poca influencia en las propiedades físicas generales del vidrio base, a veces es necesario modificar la composición de éste para obtener un color determinado.

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Los tipos de envases principales que se pueden obtener son: tarros, vasos para bebidas y equipos de vidrio para laboratorios químicos, botellas (de cuello estrecho), frascos.

Las características principales de los envases de vidrio

1. Materias primas abundantes.
2. Impermeabilidad y hermeticidad.
3. Transparencia.
4. Inercia química. Neutralidad con el contenido.
5. Moldeabilidad.
6. Versatilidad de formas.
7. Compatibilidad en microondas.
8. Facilidad de recuperación y reciclado.
9. Envases preformados.
10. Peso y volumen en vacío.
11. Baja conductividad térmica.
12. Fragilidad.

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Actualmente los principales procesos de fabricación de envases de vidrio son: el soplado-soplado (botellas de boca estrecha) y el prensado-soplado (recipientes de boca ancha.) Las máquinas suelen ser de tipo IS (máquinas de sección independiente o individual) y son alimentadas por hornos de fusión y pueden llegar a producir hasta 300 recipientes por minuto y manipular más de 100 toneladas de vidrio por día.

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1. Alimentación de la cavidad del molde.
2. Prensado.
3. La pieza obtenida parcialmente (llamada Parison) es transferida al molde de soplado sostenida por un collar.
4. Soplado de su forma final.
5. Túnel de recocido.
6. Tratamiento de la superficie.
7. Control de calidad e inspección.
8. Sobre-embalaje de los artículos.

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1. La porción de vidrio se deposita en la cavidad del molde invertido.
2. Prensado con émbolo.
3. Primer paso de soplado.
4. La pieza parcialmente formada llamada Parison se reorienta y se transfiere al segundo molde de soplado más grande.
5. Soplado de su forma final.
6. Túnel de recocido.
7. Tratamiento de la superficie.
8. Control de calidad e inspección.
9. Sobre-embalaje de los artículos.

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Túnel de recocido
Cuando los recipientes salen de la máquina sopladora final, todavía mantienen una temperatura de unos 650ºC y, para evitar la formación de tensiones internas debido al enfriamiento rápido, los recipientes son llevados hacía un túnel o lehr, con temperatura controlada, a través del cual pasan lentamente siendo recalentados y posteriormente enfriados de una forma predeterminada.

Tratamiento de la Superficie
La tendencia hacia la producción de envases de vidrio más ligeros determina una mayor aplicación de tratamientos sobre la superficie del vidrio para mantener su resistencia, permitiendo así un flujo suave en las líneas de envasado y mejorando su resistencia a la abrasión. La segunda etapa o tratamiento «en frío», se aplica a los recipientes recocidos y enfriados a la salida del túnel o lehr, y consiste en aplicar un compuesto orgánico tal como ácido oleico, para aumentar la lubricidad de los recipientes y permitir moverse mejor en las líneas de llenado de alta velocidad. Si la aplicación de estos materiales para dar tratamiento al vidrio se aplica en niveles excesivos, establece contacto con el anillo del cuello, tienen efectos perjudiciales sobre la eficacia del cierre, la retirada de tapas a torsión y tienden a oxidar las aletas de las tapas.

Control de calidad e inspección
Para obtener una mayor calidad en la producción de envases, la industria del vidrio se ha equipado con medios de control automáticos muy sofisticados, que generalmente consisten en máquinas optoelectrónicas que se encargan de realizar controles dimensionales funcionales del artículo, así como de su aspecto, críticos para el cliente. Actualmente en la línea de producción moderna se dispone, de serie:

· Una máquina de control de anillos (diámetro interno del cuello.)
· Un simulador de tensión para eliminar todas las botellas anormalmente frágiles.
· Una máquina de control que evalúa los defectos de espesor, de ovalización o cualquier microfisura de la superficie, críticos para la resistencia mecánica.
· Una máquina de control del aspecto para eliminar suciedad, partículas de vidrio y defectos de pasta, como granos, burbujas, etc.
· Finalmente los sistemas de lectura de los números del molde a partir de un código de identificación colocado en el artículo, con el fin de asociar cada defecto al molde correspondiente.

Estas máquinas de control van asociadas a un ordenador, donde se almacena y se trata toda la información referente a la selección de los recipientes, con objeto de informar en tiempo real al operario y guiar sus acciones para obtener una mayor calidad.

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Es un elemento fundamental para garantizar la estanqueidad del recipiente en su totalidad. Las bocas y secciones de bocas de las botellas y tarros, están adaptadas a los distintos tapones utilizados y están normalizadas, según se trate del tipo de tapón incorporado.

Los tipos de cierres para el sellado de recipientes de vidrio pueden dividirse en tres grupos principales según su misión:

· Sellados normales (para presión atmosférica): son cierres para dar un buen sellado cuando las presiones externas e internas son aproximadamente iguales. Son capaces de aguantar pequeños cambios de presión, tales como los causados por cambios en la temperatura ambiental.
· Sellados de presión: son aquellos que soportan altas presiones internas, tales como las que ocurren en bebidas carbónicas.
· Sellados de vacío: son los que deben dar un cerrado hermético donde las presiones internas del recipiente son inferiores a las exteriores.

La forma de aplicación de los cierres según su forma de aplicación puede ser de:

· Rosca
· Presión
· Corona

Los materiales más utilizados son muy diversos, el corcho es el más utilizado para el vino, y puede ser de corcho natural, corcho aglomerado o mezcla de los dos.

Los cierres metálicos se utilizan en diversas formas, como:

· Tapones corona: cápsulas de hojalata o hierro cromado barnizado y decorado, con faldón ondulado provisto de una junta interna que encaja sobre la boca de la botella.
· Cápsulas de aluminio desgarrables con lengüeta y unión solidaria o no.
· Cápsulas de presión o tapones de tornillo, suelen ser de aluminio, y poseen una junta interna y una falda más o menos elevada preenroscada o no. En este último caso el tapón se encaja a rosca en la boca de la botella.

En cuanto a los cierres de plásticos existen básicamente dos tipos, fabricados ambos a base de resinas modificadas de polipropileno. El tipo de cierre más simple no contiene compuesto sellante, pero la presencia de aletas flexibles o anillos moldeados permite el cierre hermético.
La segunda generación de cierres que mejoran la hermeticidad de los primeros, son los fabricados con compuestos de recubrimiento basados en PVC. En cierres de tipo cápsulas se utilizan poliamidas complejas, formadas por dos láminas de aluminio que cubren una lámina de polietileno.

A continuación se muestran algunos ejemplos de cierres más comunes;

· Para botellas: rosca estándar, pilferproof, tapón corona, tapón interior (rosca, corcho, goma)
· Para tarros: eurocap, pry-off, twist off, press-twist (PT), roscas especiales.