Che cos'è il vetro resistente al calore?
Il vetro resistente al calore è un vetro più resistente agli shock termici rispetto al vetro normale. È quindi adatto per applicazioni industriali, edili e di cottura in cui i cambiamenti di temperatura potrebbero causare la rottura del vetro ordinario. Il vetro resistente al calore è di solito vetro borosilicato, vetro temperato con carbonato di sodio o vetroceramica. Il bakeware in vetro è spesso definito dal pubblico come Pyrex®, ma questo è correttamente un marchio di fabbrica di Corning®, Inc., un importante produttore di prodotti in vetro e ceramica.
Quando la maggior parte dei materiali viene riscaldata, si espandono; quando raffreddati, si contraggono. Questa proprietà è nota come espansione termica e il numero che indica quanto un determinato materiale si espande o si contrae è chiamato coefficiente di espansione termica . Il vetro ha un alto coefficiente di dilatazione termica, il che significa che si espande molto rapidamente quando riscaldato. Questa rapida espansione può causare la rottura del vetro, una conseguenza nota come shock termico . Il vetro può essere realizzato per resistere agli shock termici modificando la sua composizione chimica, il metodo di fabbricazione o entrambi.
La maggior parte del vetro ordinario viene prodotto mescolando biossido di silicio, calce, carbonato di sodio e piccole quantità di altri minerali. Questo è noto come vetro soda-calce e viene utilizzato per bottiglie e barattoli di vetro, vetri e altre applicazioni comuni. Alla fine del XIX secolo, il chimico tedesco Otto Schott ha inventato il vetro borosilicato aggiungendo boro alla miscela.
Il vetro borosilicato è più leggero e resistente del vetro soda-lime, ha un punto di fusione più elevato e un coefficiente di dilatazione termica molto più basso. È utilizzato per apparecchiature di laboratorio in vetro resistente al calore, come provette; per bakeware e piatti da portata; e in applicazioni industriali dove è necessaria un'elevata resistenza agli shock termici, come le piastrelle isolanti termiche. Viene anche utilizzato come vetro ottico di alta qualità, ad esempio nei grandi telescopi, perché trasmette bene la luce e resiste al cambiamento di forma.
Corning® ha reso popolare l'uso del vetro borosilicato nei prodotti da forno con il suo marchio Pyrex®, ma la maggior parte dei Pyrex® venduti negli Stati Uniti oggi è in vetro temperato con carbonato di sodio. Il vetro temperato è stato trattato termicamente durante la produzione, causando la contrazione della parte interna del vetro e l'aumento della tensione superficiale, con conseguente miglior bilanciamento delle sollecitazioni nel vetro. Il vetro temperato è più forte del vetro non temperato e resiste meglio agli shock termici.
Il vetro temperato resistente al calore viene utilizzato nelle pentole e negli schermi del camino in vetro. Lo svantaggio principale dell'utilizzo di questo tipo di vetro è che la sua forma non può essere modificata dopo il raffreddamento. Tagliare o scheggiare il vetro temperato sbilancia le sue sollecitazioni interne, facendolo rompere facilmente. Quando si rompe, tende a rompersi in piccoli pezzi piuttosto che in frammenti grandi e taglienti. Per questo motivo viene spesso utilizzato nei parabrezza delle automobili.
La vetroceramica è un vetro che è stato trattato termicamente fino a quando i cristalli iniziano a formarsi nel vetro. Variando la quantità di cristallo, è possibile creare vetri resistenti al calore con un'ampia gamma di possibili coefficienti di dilatazione termica. La vetroceramica viene utilizzata principalmente per piani di cottura in vetroceramica e piani di cottura, schermi per caminetti e pannelli in vetro resistenti al fuoco. Nella costruzione, una finestra o un pannello di vetro che viene descritto come "resistente al fuoco" è di solito vetro soda-calce che è stato smaltato con vetroceramica, oppure è costituito da due lastre e riempito con un materiale ignifugo.