L'Alambicco n°6 - Ottobre 2011

Si dice che il vetro sia stato scoperto casualmente su una spiaggia tra le braci spente di un fuoco. Al di là della leggenda, cosa è e come si prepara? Teoricamente si potrebbe pensare di fondere semplicemente della sabbia silicea. Oltre a tutta una serie di inconvenienti legati alle caratteristiche chimico-fisiche del materiale che così si otterrebbe, questa ipotesi di scuola non si può seguire in quanto il punto di fusione della sabbia (intorno a 1700°C) è troppo vicino al punto di fusione dei materiali refrattari con cui normalmente si rivestono gli alti forni.

Per abbassare la temperatura di fabbricazione, la ricetta del vetro viene arricchita con del carbonato di sodio che, svolgendo funzione di fondente, porta alla formazione di metasilicato e disilicato di sodio, con punti di fusione rispettivamente a 1080 e 870 °C. Le caratteristiche fisiche di ciò che così si ottiene sono molto simili a quelle del vetro comune ma, essendo il silicato di sodio solubile in acqua, questo verrebbe ”lavato via” dalla prima pioggia!

La stabilizzazione del vetro avviene per aggiunta di calcare (carbonato di calcio) e dolomite (carbonato di calcio e magnesio). Si ottiene così un silicato complesso non più solubile in acqua e merceologicamente denominato vetro di silicato sodo-calcico. Altre due materie prime presenti in piccola quantità nella ricetta sono il solfato di sodio ed il carbone. Questi componenti, detti affinanti, intervengono nel complesso delle reazioni chimiche che hanno luogo nell’ambito del processo di fusione e servono a favorire l’eliminazione delle bolle di gas incluse nel fuso. Per la produzione dei vetri colorati, a tutto ciò si aggiungono degli additivi coloranti, principalmente ossidi di metalli di transizione opportunamente selezionati. Nella pratica, insieme ai minerali elencati, viene infornata una percentuale di vetro, proveniente dagli sfridi di produzione. L’utilizzo del rottame, oltre a consentire il completo riciclo degli scarti, favorisce il processo di fusione e migliora la qualità del prodotto finito.

La produzione industriale del vetro grezzo avviene attraverso un processo continuo che si sviluppa su un impianto lungo tra 200 e 300 metri e con capacità di produzione media compresa tra le 400 e le 900 tonnellate al giorno. In modo schematico il processo può essere descritto considerando quattro fasi:
1) Miscela. Qui si miscelano le varie materie prime in rapporto stechiometrico.

2) Fusione. La miscela viene infornata e scaldata fino a circa 1600°C in modo da dare luogo al complesso delle reazioni di formazione del vetro. Il bacino del forno contiene circa 2500 tonnellate di vetro fuso ed al suo interno, oltre al processo di fusione, vengono effettuate alcune operazioni finalizzate ad omogenizzare l’impasto, eliminare completamente i gas inclusi e abbassare la temperatura fino a circa 1100°C, quando la viscosità del fuso è sufficientemente elevata da consentirne la lavorazione.

3) Formazione della lastra. La tecnologia oggi universalmente utilizzata per dare forma al vetro piano è il processo float che consiste nel far colare il vetro fuso su un bagno di stagno liquido. Data la differenza di densità tra i due materiali, l’effetto che si ottiene è analogo a quello che si osserva versando dell’olio sulla superfice dell’acqua. Il materiale più leggero (olio-vetro fuso) galleggia su quello più pesante (acqua-stagno liquido) e la tensione superficiale all’interfaccia tra i due mezzi fa sì che si formi un film con superfici parallele. Questo processo avviene in una galleria all’interno della quale il vetro fuso viene trascinato in senso longitudinale e “stirato” in senso trasversale in modo da ottenere una lastra continua con larghezza e spessore costanti, modulati regolando opportunamente le forze applicate. Il principio è lo stesso che si sfrutta quando si stende la pasta per fare la pizza: più si tira e più diminuisce lo spessore ed aumenta l’estensione (nel nostro caso la larghezza del nastro).

4) Raffreddamento. Intorno ai 600°C il vetro, ormai di consistenza solida, esce dal bagno di stagno e passa sopra ai rulli della galleria di raffreddamento. In questa fase del processo, la temperatura viene abbassata gradualmente in modo che le tensioni interne si distribuiscano in maniera ottimale. Ciò serve a rendere possibile il taglio in lastre e ad evitare che avvengano rotture spontanee del prodotto finito, quando è ancora in fase di raffreddamento o quando è già a temperatura ambiente.

E’ così che si produce il vetro grezzo da cui inizia la filiera dei prodotti vetrari. Le numerose lavorazioni successive consistono in: deposizioni superficiali di film metallici e di vernici, trattamenti con acido, accoppiamento con plastica, processi di tempera e molatura. Ne deriva una gamma molto ampia di prodotti costituita ad esempio da specchi, vetri basso emissivi, satinati, laminati, oltre a elementi d’arredamento e cristalli per auto.