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FUNZIONI DEGLI INGREDIENTI
- Vetrificanti: SiO2, B2O3, P2O5 partecipano alla costituzione del reticolo (in sabbie e minerali silicei)
- Fondenti: carbonati e ossidi di Na, K, Li abbassano la temperatura di fusione
- Stabilizzanti: carbonati e ossidi di Ca, Mg, Ba, Zn, Pb, Al riducono la tendenza alla devetrificazione (favoriscono il mantenimento corretto del reticolo amorfo dopo il raffreddamento)
- Affinanti: quelli a base di nitrati favoriscono l'eliminazione della CO2
- Rottame di vetro (diventa ingrediente nella produzione di vetro): Il vetro è un materiale riciclabile al 100% e per innumerevoli volte. Utilizzando 100 kg di rottame di vetro, ovvero di frammenti vetrosi, si ricavano ben 100 kg di prodotto nuovo, mentre occorrono 120 kg di materie prime vergini per avere 100 kg di prodotto nuovo. A tali vantaggi vanno aggiunti anche i benefici ambientali ed economici derivanti dalla minore quantità di energia utilizzata nella
fusione. È importante sapere che per produrre nuovo vetro, utilizzando il 10% di rottame di vetro, si registra una riduzione del 2,5% di combustibile impiegato (combustibile serve per generare le fiamme libere che nella fornace rendono possibile la fusione del vetro). Con l'inserimento dei cocci di vetro nella pasta di vetro, si riducono anche le emissioni in atmosfera connesse all'attività produttiva. Le minori temperature di fusione del rottame vitreo implicano, infatti, la riduzione del volume dei fumi di combustione, delle emissioni di ossidi di azoto, polveri e anidride carbonica.
Per concludere, un impiego dell'80% di frammenti vetrosi porta a un'economia energetica del 20%
CARATTERISTICHE MECCANICHE
Materiale fragile, si rompe in campo elastico dando luogo alla "frattura fragile". Le sollecitazioni meccaniche non vengono assorbite, ma si propagano fratturando intensivamente il materiale a dispetto della forza notevole del
legamesilicio-ossigeno• La sua sensibilità agli sforzi tensili (di trazione) è amplificata da difetti e da discontinuità della superficie che simanifestano, in particolare, durante le fasi di raffreddamento
Per definire la fragilità di un materiale si usano dei test oggettivi che appartengono allafamiglia di test impiegati per studiare le proprietà meccaniche di un materiale.
Il vetro, quindi, può essere caratterizzato da un punto di vista meccanico.
Con un dinamometro (macchina dotata di una testa inferiore ed una superiore), tra lecui teste viene posizionata una certa porzione di materiale, si misura la resistenza allatrazione del campione. Viene, perciò, applicata una forza che si modifica in funzionedell'allungamento perché viene mantenuta costante la velocità. Seguendo ilcomportamento della deformazione del campione, è possibile ottenere un grafico in cuisi ha un aumento della forza applicata sulla
superficie del materiale fino ad un certo punto di deformazione e poi lo sforzo non aumenta più perché il campione si allunga. Il grafico in immagine fa capire che, mentre un materiale plastico ha un comportamento lineare (all'aumentare dello sforzo, aumenta la deformazione in modo lineare fino ad un certo punto e poi si ha l'allungamento), il vetro, applicando questa forza, si deforma in modo proporzionale, ma poi si rompe. Quando il grafico si interrompe, significa che il campione si è rotto. Si dice che il vetro è fragile perché si rompe nel campo elastico, ovvero nella zona in cui si ha una proporzionalità diretta tra sforzo e deformazione. La sollecitazione meccanica che viene generata dal dinamometro non viene assorbita, ma si propaga arrivando anche a fratturare quel legame forte tra silicio ed ossigeno. Se nel vetro sono presenti i cosiddetti amplificatori di sforzo (microfrattura, bollicina di CO2, ecc.) si ha unasensibilità a questo sforzo molto più accentuata.
2 CARATTERISTICHE TERMICHE
Quando un oggetto di vetro viene rapidamente raffreddato, sulla sua superficie esterna si manifestano sollecitazioni tensili che sono compensate da equivalenti sollecitazioni compressive sulla faccia interna più calda (figura a sinistra).
➔ → T interna > T esterna es: quando si sterilizza una passata di pomodoro
Al contrario, quando è riscaldato bruscamente, le sollecitazioni esterne sono compressive e quelle interne tensili (figura a destra).
Queste sollecitazioni sono transitorie e si esauriscono raggiunto l'equilibrio termico tra i vari punti.
➔ T interna < T esterna Il vetro (come tutti i materiali) è più sensibile alle sollecitazioni tensili e, quindi, il raffreddamento risulta più pericoloso per l'integrità del contenitore.
Per verificarne la resistenza, normalmente i contenitori sono testati per la capacità di sopportare
Il vetro incolore è un materiale trasparente nella regione visibile (380-750 nm). Ciò significa che più del 90% della luce incidente viene trasmessa attraverso il vetro e solo un 10% viene assorbita e riflessa dal materiale.
Nei vetri a base di silicati, la trasmissione è limitata solo a 150 nm nella regione UV e a 6000 nm nella regione IR (infrarossa): ciò è dovuto all'assorbimento della silice a quelle lunghezze d'onda.
La trasmissione può essere ridotta e controllata attraverso l'addizione di additivi coloranti come ossidi metallici, sulfiti, e altri composti riportati in tabella.
La maggior parte degli ossidi di metallo (cobalto, nickel, cromo, ferro, ecc.)
dannoorigine a bande diassorbimento non solonella regione del visibilema anche in quelle UV e IR.
IDONEITÀ ALIMENTARE
Il vetro, come tutti i materiali di confezionamento, deve rispondere a requisiti di idoneità alimentare. In genere il vetro ha unanotevolissima inerzia chimica (solo l’acido fluoridrico e soluzioni alcaline possono degradarlo significativamente), ma anch’esso èsoggetto ad interazioni con i prodotti cui viene in contatto.
- Il sodio presente nel reticolo amorfo NON è legato fortemente alla struttura e può essere rilasciato se il vetro è soggettoad attacco ACIDO che corrisponde a uno scambio ionico tra idrogeno e ioni alcalini (Na, K):
+ +Na (vetro) + H O → H (vetro) + NaOH2
La velocità di questo attacco, che comporta la rimozione degli alcali dagli strati superficiali del vetro, è influenzata dallecaratteristiche di diffusione degli ioni alcalini.
- Più pericoloso (per il vetro, non per
Il vasellame viene usato sempre meno.
Migrazione globale e limite di cessione di Piombo
Le condizioni di prova sono differenti a seconda del tipo di vetro:
- Tipo A: Acqua a 120 °C per 30 minuti
- Tipo B: Acqua a 80 °C per 2 ore
- Tipo C: Acido acetico 3% a 40 °C per 24 h (Limite di cessione di Piombo < 0,3 ppm)
Si misura sia migrazione globale sia specifica del piombo perché non interessa solo una perdita complessiva di massa, ma anche che quel particolare additivo (Pb) non superi un certo livello di migrazione.
Il limite di migrazione globale è pari a 50 ppm o 8 mg/dm³.
Il vetro deve essere testato utilizzando il simulante peggiore nelle peggiori condizioni di utilizzo. Il simulante che rispetta queste condizioni è l'acqua.
Si può essere certi che non ci sia una migrazione specifica di piombo eseguendo più attacchi.
Si deve essere certi che il piombo non venga rilasciato in concentrazioni superiori a quelle previste.
dalla legge.
FABBRICAZIONE DELLE BOTTIGLIE
I contenitori in vetro (vasetti, barattoli, bottiglie, flaconi, ecc.) si producono attraverso 2 tecniche non molto differenti tra loro:
- tecnica soffio-soffio
- tecnica presso-soffio
Entrambe le tecniche prevedono l'uso di due stampi, ossia di componenti tenuti insieme a formare la camera chiusa nella quale si forma il contenitore:
- stampo FORMATORE che dà la forma iniziale o "parison" tale → stampo forma l'anello, l'imboccatura (la parte che riceve la chiusura) e un corpo della bottiglia parzialmente formato
- stampo FINITORE nel quale si produce la forma finita
Lo STAMPO FORMATORE è costituito da due metà che combaciano a formare il corpo principale del contenitore. Il fondo delle due metà dello stampo, contro cui si forma il fondo del contenitore è chiuso da una piastra di colata.
L'anello del collare, che forma la parte filettata del contenitore, è
incorporato allo stampo formatore. La precisione nel fare aderire le due metà dell'anello del collare è molto importante, dal momento che ogni giunto di separazione che dovesse sporgere potrebbe interferire con la corretta chiusura e sigillatura. Tecnica soffio-soffio e Tecnica presso-soffio I contenitori di vetro prodotti con i 2 tipi di processo differiscono solamente nel modo di formare il parison. Il processo SOFFIO-SOFFIO (A) viene usato per le bottiglie dall'imboccatura stretta, mentre il processo PRESSO-SOFFIO (B) viene usato per la fabbricazione di vasetti a imboccatura larga. A. Nella tecnica soffio-soffio si impiega un impianto che prevede 2 stampi, lo stampo formatore (a sinistra) e lo stampo finitore (a destra). Questa tecnica generalmente viene impiegata per realizzare le bottiglie, quindi gli oggetti a collo lungo. Il bolo viene fatto cadere direttamente in queste macchine formatrici caratterizzate dalla presenza dello stampo formatore che dàorigine all'imboccatura finale della bottiglia. La temperatura nello stampo è di 900-1200°C perché si deve
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