Il vetro è un materiale inorganico, non metallico che non ha una struttura cristallina. Tali materiali sono chiamati amorfi e sono praticamente liquidi solidi che vengono raffreddati così rapidamente che i cristalli non possono formarsi. I vetri tipici vanno dal vetro silicato di sodio e calce per bottiglie di vetro al vetro al quarzo ad altissima purezza per fibre ottiche. Il vetro è ampiamente utilizzato per finestre, bottiglie, bicchieri, linee di trasferimento e contenitori per liquidi altamente corrosivi, vetri ottici, finestre per applicazioni nucleari, ecc. usato. Storicamente, la maggior parte dei prodotti erano realizzati in vetro soffiato. In tempi recenti, la maggior parte del vetro piano è stata prodotta utilizzando il processo float. La produzione di massa di bottiglie e prodotti decorativi viene effettuata su scala industriale utilizzando il processo del vetro soffiato. Gli oggetti in vetro soffiato a mano sono realizzati in centri artistici / artigianali in tutto il Regno Unito.
Vetro normale
Il componente principale del vetro è il biossido di silicio (SiO 2). La forma più comune di silice utilizzata nella produzione del vetro è sempre stata la sabbia.
La sabbia stessa può essere fusa per fare vetro, ma la temperatura alla quale questo può essere raggiunto è di circa 1700 ° C. Aggiungendo altre sostanze chimiche alla sabbia, la temperatura del fuso può essere significativamente ridotta. L'aggiunta di carbonato di sodio (Na2CO3), noto come carbonato di sodio, in quantità tale da formare una miscela fusa di 75% di silice (SiO2) e 25% di ossido di sodio (Na2O) riduce la temperatura della fusione a circa 800 ° C. Tuttavia, un bicchiere di questa composizione è solubile in acqua ed è chiamato bicchiere d'acqua. Per dare stabilità al vetro, sono necessarie altre sostanze chimiche come l'ossido di calcio (CaO) e l'ossido di magnesio (MgO). Le materie prime per l'introduzione di CaO e MgO sono i loro carbonati, calcare (CaCO3) e dolomite (MgCO3), che emettono anidride carbonica ad alte temperature e lasciano gli ossidi nel vetro.
Vetro borosilicato:
Il vetro borosilicato è costituito dal 70% - 80% di silice (SiO2) e dal 7% - 13% di ossido di boro (B2O3) con piccole quantità di ossido alcalino di sodio (soda) (Na2O) e ossido di alluminio (AI2O3). La vetreria viene spesso utilizzata nei laboratori in cui il contatto ripetuto con il vapore acqueo ad alte temperature può lisciviare ioni alcalini. Il vetro borosilicato ha un contenuto di alcali relativamente basso e, di conseguenza, un'elevata resistenza all'attacco dell'acqua. Il vetro borosilicato ha un'eccezionale resistenza agli shock termici, in quanto ha un basso coefficiente di espansione (3,3 x 10 -6 K-1) e un alto punto di rammollimento. La temperatura massima di lavoro consigliata (a breve termine) per il vetro borosilicato è di 500oC Il vetro borosilicato ha buone proprietà ottiche con la capacità di trasmettere la luce attraverso la regione visibile dello spettro e nella gamma ultravioletta vicina. È quindi ampiamente usato in fotochimica. Grazie alle sue proprietà termiche e ottiche, è ampiamente utilizzato per applicazioni di illuminazione ad alta intensità. Questo vetro è utilizzato nella produzione di fibre di vetro per l'uso in rinforzi in plastica e tessuti - vedi sotto In casa, il vetro borosilicato è noto sotto forma di pentole e altri articoli domestici resistenti al calore come il Pyrex. Questi articoli sono generalmente utilizzati a temperature fino a 250 ° C. Il vetro borosilicato ha un'altissima resistenza all'attacco di acqua, acidi, soluzioni saline, alogeni e solventi organici. Ha anche una moderata resistenza agli alcali. Solo l'acido fluoridrico, l'acido fosforico concentrato a caldo e gli alcali forti causano una significativa corrosione del vetro. Ecco perché questo vetro è ampiamente utilizzato negli impianti chimici e per le apparecchiature di laboratorio.
Caratteristiche generali del vetro
Resistenza meccanica
Il vetro ha una grande forza intrinseca. È solo indebolito da difetti superficiali, che conferiscono al vetro di tutti i giorni la sua fragile reputazione. Uno speciale trattamento superficiale può ridurre al minimo gli effetti dei difetti superficiali. La resistenza pratica alla trazione del vetro è di circa 27MPa a 62MPa. Tuttavia, il vetro può sopportare sollecitazioni di compressione estremamente elevate. Pertanto, la maggior parte della rottura del vetro è dovuta al fallimento della resistenza alla trazione. La ragione della debole resistenza alla trazione del vetro è che di solito è coperto da crepe microscopiche che creano concentrazioni di stress locali. Il vetro non ha meccanismi per ridurre le elevate sollecitazioni locali risultanti ed è quindi soggetto a rapida frattura fragile. Esistono due metodi per ridurre/eliminare questo problema: Trattamento termico o chimico del vetro in modo che le superfici esterne siano sottoposte a sollecitazioni di compressione relativamente elevate, mentre l'area intermedia tra le superfici è sottoposta a sollecitazioni di trazione. Le crepe sono quindi "tenute chiuse dalla costante tensione residua... È vetro temperato / temperato. La resistenza del vetro può essere migliorata fino a un fattore 10 con questo metodo. Assicura che le superfici vetrate non si rompano e che il vetro non entri in contatto meccanico con cose durante l'uso che potrebbero graffiare la superficie. Gli occhiali realizzati senza difetti superficiali hanno un valore di resistenza
