Processi di produzione e lavorazione del vetro: dalla forgiatura alla tempra

Il vetro è un solido amorfo, la cui esistenza si può spiegare definendolo un liquido sottoraffreddato, ovvero un liquido ad elevata densità. Uno degli elementi chiave per la produzione del vetro è la silice amorfa.

Processo di produzione del vetro

Gli step principali per la produzione del vetro sono cottura, forgiatura, ricottura.

Il vetro viene prodotto all'interno di grossi forni continui a pianta rettangolare, caricati a partire da un'estremità con le materie prime macinate. Il composto si sposta nella parte centrale e man mano fonde, fino a raggiungere la temperatura di 1500° C. Il vetro fuso che si ottiene è un materiale di cui è diminuita la viscosità e che ha perso la fase gassosa. Successivamente questo composto passa in una zona più fredda in modo da ottenere una viscosità ideale.

Forgiatura del vetro

La forgiatura è il processo che porta il vetro ad assumere la forma desiderata, e può essere fatta con varie tipologie: soffiatura, pressatura, laminazione e stiramento.
Durante la soffiatura un blocchetto di vetro viene raccolto all'estremità di un tubo di ferro. soffiando aria compressa dalle estremità del tubo si forma una bolla alla quale viene poi conferita la forma desiderata. Questo metodo si usa per produrre oggetti di varia forma che abbiano una geometria cava.

Nella pressatura invece il fuso viene messo in uno stampo e viene compresso da un pistone che gli fa assumere la forma dell'intercapedine tra essi compresa. Il pistone e le pareti fredde dello stampo permettono al pezzo di indurire. Questo metodo è molto utilizzato per produrre degli oggetti con spessore costante oppure bicchieri e vasi.

La laminazione è un metodo che sfrutta una porzione di vetro allo stato pastoso facendola passare attraverso dei cilindri metallici raffreddati con acqua, che schiacciano la lamina fin quando non si raggiunge lo spessore desiderato.

Con lo stiramento si utilizza una lamina metallica che viene immersa nel vetro fuso. Quando essa viene sollevata trascina con sé la pasta di vetro e questo permette di modellare il pezzo da rulli che lo distendono fino a farlo raffreddare e raggiungere la rigidità ideale.

Ricottura e tempra del vetro

Durante la lavorazione il vetro subisce spesso un raffreddamento molto veloce, e questo determina delle tensioni interne che minano la sicurezza e la rigidezza del pezzo. Per questo motivo si fa una ricottura a temperature minori rispetto a quelle della precedente lavorazione in modo da abbassare nuovamente la viscosità ed eliminare le tensioni. Spesso la temperatura ideale è di circa 550° C.

Vetri di sicurezza e resistenza

I vetri di sicurezza devono rispettare delle determinate caratteristiche meccaniche e devono essere più resistenti. Uno dei meccanismi che si usano più spesso per conferire queste proprietà al vetro è la tempra. Dopo essere stato formato il vetro viene raffreddato con dei getti d'aria che colpiscono le zone esterne creando un gradiente di temperatura rispetto all'interno. Essendosi raffreddate più velocemente le pareti esterne si comprimono contro quelle interne caratterizzate da una temperatura più elevata, e le altre si dilatano creando una zona tesa. Per fare una tempra termica c'è bisogno che il vetro sia di un certo spessore, ma quando questo non è possibile si fa un trattamento chimico che genera degli stati tensionali sostituendo alcune specie ioniche con altre più ingombranti in modo tale da creare delle zone di trazione e compressione che ristabiliscono lo stress dovuto dalla lavorazione.

Un altro metodo per conferire rigidezza al vetro è la produzione del vetro laminato, che si ottiene interponendo un polimero tra due lastre di vetro in modo che in caso di rottura il vetro si rompa a raggiera, ma i frammenti vengano trattenuti dallo strato di plastica.

Resistenza chimica del vetro

Il vetro è un materiale in genere molto resistente alla corrosione chimica ma poco resistente a processi di dissoluzione dovuti al contatto con acidi, come per esempio l'acido fluoridrico, capace di dissolvere la matrice silicea. Anche l'acqua è in grado di formare dei sali e delle opacizzazioni sulla superficie.