Trattamento termico: dove il vetro ricotto viene sottoposto ad uno speciale trattamento termico in cui viene riscaldato a circa 680°C e successivamente raffreddato.

Rinforzo chimico: Il vetro è coperto da una soluzione chimica che produce una maggiore resistenza meccanica. Chimicamente - il vetro rinforzato ha proprietà simili al vetro trattato termicamente.

La velocità di raffreddamento influisce direttamente sulla resistenza del vetro. Il regolare processo di raffreddamento - o ricottura - del vetro float si traduce in una velocità lenta. Il vetro più forte può essere prodotto modificando la velocità di raffreddamento. Due tipi di vetro più forte sono:

• Vetro rinforzato termicamente
• Vetro temperato

Il vetro rinforzato termicamente viene raffreddato a una velocità più veloce rispetto al normale vetro ricotto. Il vetro temperato, a sua volta, viene raffreddato a una velocità maggiore rispetto al vetro rinforzato termicamente. Un altro modo per rafforzare il vetro è utilizzare più di un lite di vetro nell'applicazione. Il vetro stratificato è costituito da due o più litri di vetro, uniti da uno strato di plastica.

In molti edifici moderni, il vetro deve essere il più forte possibile. Tre motivi fondamentali per rafforzare il vetro sono:

• Aumentare il carico del vento
• Aumentare la resistenza agli urti
• Combattere lo stress termico

Architetti e designer devono considerare la forza del vento su un edificio o un'installazione quando scelgono il vetro. Il vento provoca la deflessione del vetro. Questa deflessione mette a dura prova non solo il vetro stesso, ma l'intero sistema di vetratura: la struttura, le guarnizioni e i sigillanti.

La resistenza agli urti è strettamente correlata al carico del vento perché il vento trasporta cose come chicchi di grandine, polvere, piccole pietre e altri detriti. Durante i tornado e gli uragani, il vento trasporta molti oggetti più grandi.

Man mano che il vetro si riscalda, si espande. La parte centrale di un lite diventa più calda e si espande ad una velocità maggiore rispetto ai bordi. Le sollecitazioni sui bordi sono solitamente maggiori al centro di ciascun spigolo e diminuiscono verso gli angoli. Lo squilibrio mette a dura prova i bordi. Questo è chiamato stress termico. La resistenza del bordo del lite, quindi, determina notevolmente la sua capacità di resistere alla rottura. I bordi puliti offrono la massima resistenza ai bordi. Questo è particolarmente importante con il vetro che assorbe il calore. Un sistema di vetratura ben progettato riduce anche le sollecitazioni sul vetro.

Il vetro rinforzato termicamente viene prodotto riscaldando uniformemente il vetro ricotto, quindi raffreddandolo a una velocità più lenta rispetto al vetro temperato. Le caratteristiche includono:

• È circa due volte più forte del normale vetro ricotto delle stesse dimensioni e spessore.
• È più resistente al carico del vento e agli urti rispetto al normale vetro ricotto ma meno resistente del vetro temperato.
• Fratture in pezzi grandi e frastagliati, simili al vetro ricotto.

Il vetro rinforzato termicamente viene generalmente utilizzato nei grattacieli per aiutare il vetro a resistere allo stress termico. Viene anche utilizzato nella produzione di vetro spandrel. Il vetro Spandrel è vetro oscuro che viene utilizzato in aree non visive. Poiché il vetro rinforzato termicamente si frattura in grandi pezzi frastagliati, non si qualifica come materiale per vetri di sicurezza. Tutti i codici di costruzione richiedono vetri di sicurezza per porte doccia, porte commerciali e facciate di negozi per motivi di sicurezza.

Il vetro guadagna una notevole resistenza dalla tempra. Un lite di vetro temperato è circa quattro volte più forte di un lite di vetro ricotto delle stesse dimensioni e spessore. Le caratteristiche includono:

• L'unica caratteristica del vetro ricotto influenzato dalla tempra è la sua resistenza alla flessione o alla trazione:
• La tempra aumenta la resistenza alla trazione del vetro.
• Questo rende il vetro temperato più in grado di resistere alle forze causate dal calore, dal vento e dagli urti.
• Il rinvenimento non cambia:
• Il colore, la composizione chimica o le caratteristiche di trasmissione della luce del vetro ricotto.
• La sua forza di compressione (la capacità del vetro di resistere alle forze di schiacciamento)
• La velocità con cui il vetro conduce e trasmette calore.
• La velocità con cui il vetro si espande quando riscaldato.
• La rigidità del vetro.

I motivi principali per utilizzare il vetro temperato sono:

• Il vetro temperato, quando rotto, è progettato per frantumarsi in particelle a forma di cubo. Si qualifica quindi come materiale per vetri di sicurezza.
• Il vetro temperato offre una maggiore resistenza contro la deflessione e, quindi, una migliore resistenza alla forza del vento, rispetto al vetro rinforzato termicamente. È più efficace se collocato all'interno di un sistema di vetratura globale ben progettato.
• La tempra aumenta la capacità del vetro di sopravvivere all'impatto di oggetti che possono colpire l'edificio. Quando il vetro temperato si rompe, si frantuma in piccoli cubi, riducendo la probabilità di gravi lesioni all'impatto.
• La tempra aumenta la resistenza del bordo di una lite. Così il vetro temperato viene specificato quando i progettisti prevedono elevate sollecitazioni termiche.

Il vetro temperato è realizzato riscaldando uniformemente il vetro ricotto. Il vetro può avere uno spessore compreso tra 1/8" e 3/4". Il vetro ricotto viene quindi raffreddato rapidamente soffiando aria uniformemente su entrambe le superfici contemporaneamente. Questo è noto come tempra dell'aria. Il raffreddamento rapido aumenta le forze di compressione sulla superficie e le forze di tensione all'interno del vetro. Per temperare il vetro vengono utilizzati due processi:

• Rinvenimento verticale
• Rinvenimento orizzontale

Nelle pinze di tempra verticale vengono utilizzate pinze per sospendere il vetro dal bordo superiore. Si muove verticalmente attraverso la fornace in questo modo. Nella tempra orizzontale il vetro si muove attraverso il forno su rulli in acciaio inossidabile o ceramica. Dei due processi, la tempra orizzontale è la più comune. Il vetro temperato è identificato da un'etichetta permanente, chiamata bug, che viene posizionata nell'angolo di ogni lite temperata. Il vetro temperato non può essere tagliato, forato o bordato. Questi processi devono essere eseguiti sul vetro prima della tempra.

Il vetro stratificato, a volte chiamato "lami", è realizzato posizionando uno strato di polivinilbutirrale (PVB) tra due o più litri di vetro. Il PVB può essere trasparente o colorato e varia comunemente in spessore da .015 "a .090", ma può essere spesso come .120" per applicazioni speciali. L'intera unità viene quindi fusa sotto calore e pressione in un forno speciale chiamato autoclave. Il processo di laminazione può essere eseguito su vetro trasparente, colorato, riflettente, rinforzato termicamente o temperato. Le caratteristiche includono:

• Quando il vetro stratificato si rompe, le particelle di vetro aderiscono al PVB e non volano o cadono. Alcune combinazioni di spessore di vetro e PVB si qualificano come materiali per vetri di sicurezza secondo gli standard di salute e sicurezza stabiliti dall'American National Standards Institute (ANSI). Ad esempio, il vetro stratificato con uno strato di PVB .030 inserito tra due pezzi di vetro ricotto di due millimetri soddisfa i requisiti minimi per i vetri di sicurezza.

Applicazioni-Oltre ai vetri di sicurezza, il vetro stratificato ha molte applicazioni speciali, tra cui la riduzione del rumore e la sicurezza.

REFLEX Analytical introduce un processo di rafforzamento chimico per i substrati di vetro nella loro capacità di fabbricazione ottica. Il trattamento viene effettuato attraverso uno scambio ionico chimico sulla superficie di un substrato. Lo scambio Na+ -K+ introduce sollecitazioni di compressione in superficie e queste sollecitazioni agiscono come un efficace meccanismo di indurimento, aumentando così la resistenza e diminuendo la suscettibilità all'innesco del danno. Ciò consente di utilizzare il vetro a livelli più elevati di stress di trazione, con resistenze paragonabili alle leghe di alluminio.

In particolare in questo momento, la resistenza alla flessione del vetro trattato chimicamente può raggiungere fino a 100.000 psi (100 Ksi), che è quasi equivalente alle proprietà ottiche e meccaniche del materiale ottico Zaffiro altamente durevole, ma più costoso, che è secondo solo al Diamante in termini di durezza ed è impermeabile all'acqua, la maggior parte degli acidi, alcali e prodotti chimici aggressivi. È stato sviluppato un processo in attesa di brevetto per aumentare la resistenza alla flessione a 150.000 psi (150 Ksi) che supererà di gran lunga la valutazione di Sapphire di 108.000 psi (108 Ksi). Il vetro rinforzato chimicamente dimostra eccezionali proprietà meccaniche, chimiche e ottiche che rappresentano un importante progresso nella tecnologia della scienza del vetro.

Il vetro trattato chimicamente vanta una gamma di trasparenza dall'UV attraverso il visibile e nell'infrarosso. Ciò consente ai progettisti di sistemi d'arma di utilizzare dispositivi di guida siano essi CCD, radiofrequenza, infrarossi o laser. I sostenitori del materiale sottolineano che il vetro trattato chimicamente non è solo per l'uso in applicazioni militari. Può essere utilizzato in numerose applicazioni che richiedono tenacità e chiarezza ottica. Il materiale è utile anche per viewport, coperture protettive e ottiche di superficie frontale in ambienti ostili i cui elementi possono includere condizioni di alta temperatura, alta pressione e vuoto. Le applicazioni meno impegnative includono finestre scanner per punti vendita utilizzate nei negozi di alimentari e negli scanner al dettaglio.

I componenti personalizzati sono incoraggiati e disponibili su richiesta; I disegni meccanici con specifiche e tolleranze sono prerequisiti.

Il vetro temperato è realizzato in vetro ricotto tramite un processo di tempra termica. Il vetro viene posto su una tavola a rulli, portandolo attraverso un forno che lo riscalda al di sopra del suo punto di ricottura di circa 720 °C. Il vetro viene quindi rapidamente raffreddato con correnti d'aria forzata mentre la parte interna rimane libera di fluire per un breve periodo. Un processo chimico alternativo consiste nel forzare uno strato superficiale di vetro di almeno 0,1 mm di spessore in compressione mediante scambio ionico degli ioni di sodio nella superficie del vetro con gli ioni di potassio più grandi del 30%, mediante immersione del vetro in un bagno di nitrato di potassio fuso. La tempra chimica comporta una maggiore tenacità rispetto alla tempra termica e può essere applicata a oggetti in vetro di forma complessa. [1] [touchscreen:modifica] Vantaggi

Il termine vetro temperato è generalmente usato per descrivere il vetro completamente temperato, ma a volte è usato per descrivere il vetro rinforzato termicamente poiché entrambi i tipi subiscono un processo di "tempra" termico. Esistono due tipi principali di vetro trattato termicamente, rinforzato termicamente e completamente temperato. Il vetro rinforzato termicamente è due volte più forte del vetro ricotto, mentre il vetro completamente temperato è in genere da quattro a sei volte la resistenza del vetro ricotto e resiste al riscaldamento nei forni a microonde. La differenza è la tensione residua nel bordo e nella superficie del vetro. Il vetro completamente temperato negli Stati Uniti è generalmente superiore a 65 MPa mentre il vetro rinforzato termicamente è compreso tra 40 e 55 MPa. È importante notare che mentre la resistenza del vetro non cambia la deflessione, essere più forte significa che può deviare di più prima di rompersi. [touchscreen:citazione necessaria] Il vetro ricotto devia meno del vetro temperato sotto lo stesso carico, a parità di condizioni. [touchscreen:modifica] Difetto

Il vetro temperato deve essere tagliato a misura o pressato per modellare prima dell'indurimento e non può essere rilavorato una volta temprato. La lucidatura dei bordi o i fori nel vetro vengono eseguiti prima dell'inizio del processo di tempra. A causa delle sollecitazioni equilibrate nel vetro, il danneggiamento del vetro alla fine comporterà la frantumazione del vetro in pezzi delle dimensioni di un'unghia. Il vetro è più suscettibile alla rottura a causa di danni al bordo del vetro dove lo sforzo di trazione è maggiore, ma la frantumazione può verificarsi anche in caso di un forte impatto al centro della lastra di vetro o se l'impatto è concentrato (ad esempio, colpire il vetro con una punta). L'uso di vetro temperato può rappresentare un rischio per la sicurezza in alcune situazioni a causa della tendenza del vetro a frantumarsi completamente in caso di impatto intenso piuttosto che lasciare frammenti nel telaio della finestra[2].

Il rinvenimento chimico è un trattamento superficiale eseguito in transizione vitrea, quando i vetri vengono immersi in un bagno con sale di potassio fuso a una temperatura superiore a 380 [touchscreen: gradi] C. Uno scambio avviene tra gli ioni di potassio nel sale e gli ioni di sodio sulla superficie del vetro. L'introduzione di ioni potassio più grandi di quelli di sodio porta a uno stress residuo, che è caratterizzato da una tensione compressa sulla superficie che viene compensata dalla tensione di tensione all'interno del vetro.

Il rinvenimento chimico dovrebbe essere considerato nelle seguenti situazioni:

• Quando lo spessore del vetro è inferiore a 2,5 mm (è molto difficile temperare termicamente il vetro di questa magrezza);

• quando il vetro con caratteristiche di flessione o dimensionali complesse non può essere temperato con apparecchiature termiche;

• dove è richiesta una resistenza meccanica superiore a quella ottenibile con la tempra termica (ad esempio, in applicazioni industriali o architettoniche speciali);

• dove è richiesta una resistenza agli urti superiore a quella ottenibile con la tempra termica tradizionale;

• dove vi è un elevato requisito ottico e nessuna deformazione superficiale del vetro può essere tollerata (ad esempio, per applicazioni industriali e motoristiche).

Il vetro temperato chimicamente può essere formato con una composizione chimica speciale, come il vetro sodio-calcico. Può partire da uno spessore di 0,5 mm e può misurare fino a 3200 x 2200 mm.

È possibile ottenere valori diversi a seconda della durata del ciclo e della temperatura e possono essere selezionati in base alle esigenze speciali del progetto e alle condizioni in cui verrà utilizzato l'articolo in vetro. Il vetro temperato chimico può essere tagliato, rettificato, forato, modellato e decorato.