1 Fusione del vetro Produzione di vetro: • per via chimica (Physical Vapour Deposition - PVD, Chemical Vapour Deposition - CVD) • da soluzione (sol-gel) • da polvere (sinterizzazione) • da fuso materie prime decomposizione e fusione vetro !T>0 !T<0 La fusione di materie prime vetrificabili rappresenta la tecnica più utilizzata per la produzione di manufatti in vetro. Le tecniche PVD, CVD e sol-gel sono utilizzate in applicazioni specifiche dove vengono richieste elevate purezze (come nel caso delle fibre ottiche). Più raramente si fa ricorso alla sinterizzazione di polveri di vetro.
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Fusione del vetro - sglavo.it · corrispondenti ossidi (gassosi) che vengono a depositarsi sulla superÞcie da rivestire ottenendo un vetro purissimo. 2. Tecnica sol - gel. Si parte
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Fusione del vetro
Produzione di vetro:
• per via chimica (Physical Vapour Deposition - PVD, Chemical Vapour Deposition - CVD)
• da soluzione (sol-gel)
• da polvere (sinterizzazione)
• da fuso
materie prime decomposizione e fusione vetro
!T>0 !T<0
La fusione di materie prime vetrificabili rappresenta la tecnica più utilizzata
per la produzione di manufatti in vetro.
Le tecniche PVD, CVD e sol-gel sono utilizzate in applicazioni specifiche
dove vengono richieste elevate purezze (come nel caso delle fibre ottiche).
Più raramente si fa ricorso alla sinterizzazione di polveri di vetro.
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1. Chemical vapour deposition
Per la produzione di fibre ottiche o rivestimenti
2. Sol-gel
Per la produzione di rivestimenti o fibre
Soluzione acquosadi alcossidi (Si(OR)4) “Sol”
“Gel” Vetro!T >0
Si(OR)4 + H2O
(OR)3Si-OH + ROH
(OR)3Si-OH + Si(OR)4 ! (OR)3Si-O-Si(OR)3 + ROH
(OR)3Si-OH + (OR)3Si-OH ! (OR)3Si-O-Si(OR)3 + H2O
Ceramics and Glasses, Engineered Materials Handbook, vol. 4, ASM international, USA, 2000
1. Tecnica PVD. Utilizzando reagenti come i cloruri di silicio, germanio e
boro si possono produrre, per reazione con l’ossigeno ad elevata temperatura, i
corrispondenti ossidi (gassosi) che vengono a depositarsi sulla superficie da
rivestire ottenendo un vetro purissimo.
2. Tecnica sol - gel. Si parte da una soluzione acquosa di alcossidi. Per
reazione con acqua questi formano idrossidi (sol) e quindi una struttura
interconnessa e più viscosa (gel). Per successivo riscaldamento si ottiene il
vetro corrispondente.
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Materie prime per processi da fuso
Fattore gravimetrico =
quantità necessaria per ottenere una quantità
ponderale unitaria del componente
Miscela vetrificabile o carica:
•formatori•flussanti•modificatori di proprietà•coloranti•affinanti
Introduction to glass science and technology, J. E. Shelby, The Royal Society of Chemistry, 1997
Le materie prime tipicamente utilizzate nei processi di fusione non sono pure e,
in genere, non sono nemmeno ossidi. Risulta utile conoscere per ciascuna di
esse la resa in ossido, corrispondente al fattore gravimetrico (= quantità di
materia prima per ottenere una quantità unitaria di ossido).
Esempio: Albite
Per avere 1 kg di Na2O si può partire da 8.46 kg di di albite; tuttavia l’uso
dell’albite comporta anche la presenza di SiO2 e Al2O3.
In una miscela vetrificabile (ovvero che porta alla formazione di vetro), detta
anche carica, sono in genere presenti: formatori (garantiscono la formazione
del reticolo vetroso), flussanti (riducono la temperatura di fusione della
miscela), modificatori di proprietà, coloranti e affinanti (permettono
l’ottenimento di un vetro omogeneo ed esente da bolle).
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Formatori
- silice (SiO2)
- anidride borica (B2O3)
- anidride fosforica (P2O5)
formano vetro da soli
- ossidi di Ge, As, Sb, Al, V
- S, Se, Te, BeF2, ZrF4
formano vetro se miscelati con altri ossidi formatori
quarziti, sabbie silicee (impurezze ! 0.1-10%!)
feldspati, silicati (altri ossidi!!)
borace (Na2O!), acido borico
fosfati (NaO, CaO!)
rottame (10-60%)
Le materie prime apportatrici di formatori possono introdurre altri ossidi a
causa delle impurezze (come nel caso delle sabbie quarzifere) o della loro
composizione chimica (come per la borace, i feldspati, ecc., che introducono
quantità significative di modificatori).
Nella carica può essere introdotto un tenore variabile (10- 60%) di rottame che
garantisce la produzione di fase liquida a più bassa temperatura. Questo è utile
se proveniente da rottame interno (della stessa produzione) non influenzando
composizione chimica e colore. Più attenzione va fatta nell’uso del rottame
esterno.
Nella produzione di vetro cavo la normativa impone l’uso di rottame superiore