Il vetro

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Il vetro è un miscuglio amorfo (non ha forma cristallina), ottenuto fondendo sabbia silicea, costituita, prevalentemente, nella composizione più semplice, da silice (SiO₂), unita talvolta ad altre sostanze naturali come argilla, cromo, ferro. Quest’ultimo sotto forma di ione Fe²⁺ dà una colorazione verde al vetro comune per bottiglie.L’unità fondamentale del vetro è il tetraedro SiO₄ (figura superiore), con gli atomi di ossigeno in comune con un tetraedro adiacente. Le principali caratteristiche del vetro sono la trasparenza, la lavorabilità a caldo.

Materie prime per la fabbricazione del vetro

Industrialmente il vetro si ottiene, aggiungendo alla silice, carbonato di sodio (Na₂ CO₃) e di potassio (K₂C O₃), conosciuti in commercio con i nomi di soda e potassa, che sono detti fondenti perché abbassano la temperatura di fusione della silice (1000°C), che altrimenti fonderebbe a temperature altissime (circa 2000° C). Questi carbonati si decompongono in ossidi e anidride carbonica. Gli ossidi, combinandosi con la silice formano silicati. Il carbonato di calcio (marmo), usato come il più comune stabilizzante, influisce sull’intervallo di lavorazione del vetro e forma anch’esso il silicato di calcio. Il vetro è costituito quindi da una mescolanza di silicati: di sodio, potassio e calcio. Gli stabilizzanti, che rendono il vetro meno alterabile, potenziandone proprietà fisiche e chimiche sono: la magnesia o ossido di magnesio, l’ossido di bario, di piombo, allumina. La magnesia (MgO) allunga l’intervallo di fusione e la lavorabilità del vetro, poiché con il raffreddamento solidifica. L’ossido di bario (BaO), avendo indice di refrazione simile all’ossido di piombo è usato per dare una brillantezza parziale al vetro, l’ossido di piombo (PbO) ne aumenta la densità, dà una notevole brillantezza ed è utilizzato nella produzione dei cristalli. L’allumina (Al₂O₃) fornisce alta resistenza meccanica e chimica. Inoltre gli affinanti facilitano l’espulsione delle bolle che si sono formate nella miscela, migliorando l’omogeneità del vetro.

Colorazione del vetro

Con sali e ossidi metallici si producono le diverse colorazioni del vetro. L’ossido di rame per es. produce un colore rosso, il cromato di piombo un giallo, l’ossido di cobalto gli azzurri ecc. Per rendere incolore la miscela di vetro si aggiungono sostanze ossidanti come il biossido di manganese, detto perciò sapone dei vetrai. Secondo la composizione chimica si possono ottenere vari

tipi di vetro.

La formatura del vetro si può sintetizzare nei seguenti metodi di lavorazione: soffiatura, per i vetri cavi e laminazione per quelli piani, che dagli anni sessanta sono prodotti con il procedimento “float glass.

La soffiatura artigianale era già conosciuta dai fenici sul finire del primo secolo a. C. Tuttora è in uso e consiste nel prelevare da un forno a crogiuolo con l’estremità di una canna d’acciaio, dal diametro tra i 10 e 45 mm. una quantità dosata di vetro, a forma di goccia, che l’artigiano raffredda e sagoma, rotolandola su una piastra meccanica. Poi con la bocca soffia abilmente aria nella canna, prima che il vetro solidifichi, completando il suo lavoro anche in fasi successive di lavorazione. Industrialmente la soffiatura è prodotta per pressione meccanica o per aria compressa in uno stampo dalla forma dell’oggetto voluto, contenente una dose di pasta vetro. La laminazione è un processo di lavorazione mediante il quale il vetro fuso, scorrendo attraverso rulli d’acciaio, forma un nastro continuo, che dopo il raffreddamento deve essere levigato con mole abrasive. Con il procedimento di lavorazione “float glass”, creato dalla britannica Alastair Pilkington, si evita quest’ultimo intervento. La massa vetrosa confluisce dalla bocca del forno in una vasca lunga decine di metri e si stende su un metallo liquido (lega di stagno), contenuto nella vasca, dove il vetro si lascia raffreddare, restando separato dal metallo per la sua differente densità, minore, rispetto a esso.

Ricottura del vetro

Per evitare la rottura del vetro per effetto di un rapido raffreddamento spontaneo, il vetro formato con i vari procedimenti di lavorazione (soffiatura, “float glass”, ecc.) è sottoposto a un lento raffreddamento, detto impropriamente tempera o ricottura in speciali forni a lunghe gallerie in cui la temperatura degrada da 550° fino a quella ambientale. Meno utilizzati sono i forni a muffola di materiale refrattario con camere rettangolari alla temperatura di 550°, in cui i prodotti di lavorazione dopo lo spegnimento del forno, sono lasciati raffreddare fino al giorno successivo a forno chiuso.

Proprietà del vetro

Le proprietà del vetro sono soprattutto la trasparenza e la lavorabilità a caldo. E’ inoltre duro, fragile, ma questi svantaggi possono essere completamente o parzialmente eliminati con trattamenti termici e chimici. Il vetro resiste ai solventi organici e a tutti gli acidi, tranne che al fluoridrico, con cui reagisce, formando tetrafluoruro di silicio. Con gli alcali lentamente il vetro passa in soluzione come ione silicato.

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