La lavorazione del vetro è un processo molto antico, con testimonianze archeologiche di lavorazione del vetro risalenti a prima del 2500 a. C. Un tempo arte rara e pregiata, la produzione del vetro è diventata un'industria comune. I prodotti in vetro sono utilizzati commercialmente e in casa come contenitori, isolanti, fibre di rinforzo, lenti e arte decorativa. Sebbene i materiali utilizzati per realizzarli possano variare, il processo generale per la realizzazione del vetro è lo stesso ed è descritto di seguito.
Passi
Metodo 1 di 2: utilizzo di un forno o di un forno
Passaggio 1. Ottieni sabbia silicea
Chiamata anche sabbia di quarzo, la sabbia silicea è l'ingrediente principale nella produzione del vetro. Il vetro senza impurità di ferro è ricercato per i pezzi di vetro trasparente, poiché il ferro farà apparire il vetro verdastro quando presente.
- Indossa una maschera facciale se maneggi sabbia silicea a grana estremamente fine. Se inalato, può irritare la gola e i polmoni.
- La sabbia silicea è disponibile presso i rivenditori online. È abbastanza economico: piccole quantità non dovrebbero costare più di 20 dollari. Se vuoi operare su scala industriale, i rivenditori specializzati possono offrire tariffe competitive su ordini di grandi dimensioni, a volte inferiori a $ 100 per tonnellata.
- Se non è possibile trovare sabbia sufficientemente esente da impurità di ferro, il loro effetto colorante può essere contrastato con l'aggiunta di piccole quantità di biossido di manganese. Oppure, se vuoi un vetro verdastro, lascia il ferro dentro!
Passaggio 2. Aggiungere il carbonato di sodio e l'ossido di calcio alla sabbia
Il carbonato di sodio (comunemente chiamato soda da bucato) abbassa la temperatura necessaria per produrre il vetro in commercio. Tuttavia, consente all'acqua di passare attraverso il vetro, quindi viene aggiunto ossido di calcio o calce per negare questa proprietà. Possono anche essere aggiunti ossidi di magnesio e/o alluminio per rendere il vetro più resistente. Generalmente, questi additivi non assorbono più del 26-30% della miscela di vetro.
Passaggio 3. Aggiungere altri prodotti chimici, a seconda dello scopo previsto del vetro
L'aggiunta più comune per il vetro decorativo è l'ossido di piombo, che fornisce la brillantezza nei bicchieri di cristallo, così come la morbidezza per renderlo più facile da tagliare e abbassa anche il punto di fusione. Le lenti degli occhiali possono contenere ossido di lantanio a causa delle sue proprietà rifrattive, mentre il ferro aiuta il vetro ad assorbire il calore.
Il cristallo al piombo può contenere fino al 33% di ossido di piombo; tuttavia, maggiore è l'ossido di piombo, maggiore è l'abilità richiesta per modellare il vetro fuso, quindi molti produttori di cristalli al piombo optano per un contenuto di piombo inferiore
Passaggio 4. Aggiungere sostanze chimiche per produrre un colore desiderato nel vetro, se presente
Come notato sopra, le impurità di ferro nella sabbia di quarzo fanno apparire verdastro il vetro prodotto con esso, quindi viene aggiunto ossido di ferro per aumentare la tinta verdastra, così come l'ossido di rame. I composti di zolfo producono una tinta giallastra, ambrata, brunastra o addirittura nerastra, a seconda della quantità di carbonio o ferro aggiunta alla miscela.
Passaggio 5. Posizionare la miscela in un buon crogiolo o supporto resistente al calore
Il contenitore dovrebbe essere in grado di resistere alle temperature estremamente elevate all'interno del forno: a seconda degli additivi, la miscela di vetro può sciogliersi a una gamma di temperature tra 1, 500 e 2, 500 gradi Celsius. Il tuo contenitore dovrebbe anche essere facilmente afferrato con ganci e pali metallici.
Passaggio 6. Sciogliere la miscela in un liquido
Per il vetro di silice commerciale, questo viene fatto in un forno a gas, mentre i vetri speciali possono essere creati utilizzando un fusore elettrico, una fornace o un forno.
La sabbia di quarzo senza additivi diventa vetro a una temperatura di 2.300 gradi Celsius (4,172 gradi Fahrenheit). L'aggiunta di carbonato di sodio (soda) riduce la temperatura necessaria per produrre il vetro a 1, 500 gradi Celsius (2, 732 gradi Fahrenheit)
Passaggio 7. Omogeneizzare e rimuovere le bolle dal vetro fuso
Ciò significa mescolare la miscela a uno spessore costante e aggiungere sostanze chimiche come solfato di sodio, cloruro di sodio o ossido di antimonio.
Passaggio 8. Modellare il vetro fuso
La modellatura del vetro può essere eseguita in diversi modi:
- Il vetro fuso può essere versato in uno stampo e lasciato raffreddare. Questo metodo era usato dagli egiziani, ed è anche il numero di lenti che vengono create oggi.
- Una grande quantità di vetro fuso può essere raccolta all'estremità di un tubo cavo, che viene poi insufflata mentre il tubo viene ruotato. Il vetro è modellato dall'aria che entra nel tubo, la gravità tira il vetro fuso e qualsiasi strumento il soffiatore di vetro utilizzi per lavorare il vetro fuso.
- Il vetro fuso può essere versato in un bagno di stagno fuso per il supporto e fatto saltare con azoto pressurizzato per modellarlo e lucidarlo. Il vetro prodotto con questo metodo è chiamato vetro float, ed è così che vengono realizzati i pannelli di vetro dagli anni '50.
Passaggio 9. Raffreddare lentamente il vetro in un forno
Questo processo è chiamato ricottura e rimuove tutti i punti di stress che possono essersi formati nel vetro durante il raffreddamento. Il vetro che non è stato ricotto è significativamente più debole. Una volta completato questo processo, il vetro può essere rivestito, laminato o altrimenti trattato per migliorarne la resistenza e la durata.
- La temperatura precisa per la ricottura può variare in base alla composizione precisa del vetro da un minimo di 750 gradi Fahrenheit a un massimo di 1000 gradi Fahrenheit. Anche la velocità con cui il vetro deve raffreddarsi può cambiare: generalmente, i pezzi di vetro più grandi devono raffreddarsi più lentamente dei pezzi più piccoli. Ricerca metodi di ricottura adeguati prima di iniziare.
- Un processo correlato è la tempera, in cui il vetro sagomato e lucidato viene posto in un forno riscaldato ad almeno 600 gradi Celsius (1, 112 gradi Fahrenheit) e quindi raffreddato rapidamente ("temprato") con getti d'aria ad alta pressione. Il vetro ricotto si rompe in frammenti a 6.000 libbre per pollice quadrato (psi), mentre il vetro temperato si rompe in piccoli pezzi a non meno di 10.000 psi e solitamente a circa 24.000 psi.
Metodo 2 di 2: utilizzo di un barbecue a carbonella
Passaggio 1. Preparare una fornace improvvisata da una griglia per barbecue a carbone
Questo metodo utilizza il calore generato da un grande fuoco di carbone per fondere la sabbia silicea nel vetro. I materiali utilizzati sono relativamente economici e comuni: in teoria, tutto ciò di cui hai bisogno è una breve visita al negozio di ferramenta per essere pronto a realizzare il tuo vetro. Usa una grande griglia per barbecue a carbone: i modelli a "cupola" di dimensioni standard funzionano bene. Usa la griglia più spessa e robusta disponibile. La maggior parte delle griglie a carbone avrà uno sfiato sul fondo: aprilo.
- Anche alle temperature estremamente elevate raggiunte con questo metodo, può essere difficile sciogliere la sabbia silicea in una griglia. Aggiungi una piccola quantità (circa da 1/3 a 1/4 del volume della sabbia) di soda da bucato, lime e/o borace alla sabbia prima di iniziare. Questi additivi abbassano la temperatura di fusione della sabbia.
- Se hai intenzione di soffiare nel bicchiere, tieni a portata di mano un lungo tubo di metallo cavo. Se hai intenzione di versarlo in uno stampo, prepara lo stampo in anticipo. Vuoi uno stampo che non bruci o si sciolga dal calore del vetro fuso: la grafite funziona bene.
Passaggio 2. Conoscere i pericoli di questo metodo
Questo metodo spingerà un barbecue convenzionale oltre i suoi normali limiti di temperatura, così caldo che è persino possibile sciogliere la griglia stessa. Questo metodo può causare lesioni gravi o morte se è tentato incautamente. Procedi con cautela. Tenere a portata di mano una grande quantità di sporco o sabbia o un estintore classificato per le alte temperature per soffocare il fuoco, se necessario.
Passaggio 3. Prendi tutte le precauzioni possibili per proteggere te stesso e la tua proprietà dal calore elevato
Prova questo metodo su una superficie sporca o sabbiosa all'aperto con molto spazio. L'esecuzione di questa operazione su una superficie di calcestruzzo nuda non ricoperta di sabbia o sporco potrebbe provocare una scheggiatura esplosiva del calcestruzzo se vi cade del vetro fuso caldo. Non utilizzare apparecchiature insostituibili. Stai alla larga della griglia mentre riscaldi il vetro. Dovresti anche indossare il maggior numero possibile di indumenti protettivi, tra cui:
- Guanti o muffole da forno per impieghi gravosi
- Una maschera da saldatore
- Un grembiule resistente
- Indumenti resistenti al calore
Passaggio 4. Prendi un aspirapolvere da negozio con un attacco per tubo lungo
Usando del nastro adesivo o un altro metodo, inclinare il tubo in modo che soffi direttamente nello sfiato inferiore senza toccare il corpo principale della griglia. Potresti voler fissare il tubo a una delle gambe o delle ruote della griglia. Tenere l'aspiratore principale il più lontano possibile dalla griglia.
- Assicurati che il tubo sia sicuro e non si muova - se si allenta mentre stai facendo il tuo bicchiere, dovresti non avvicinarsi alla griglia se fa molto caldo.
- Accendi l'aspirapolvere per testare il posizionamento del tubo. Un tubo preciso soffierà direttamente nello sfiato.
Passaggio 5. Rivestire l'interno della griglia con carbone
Usa più carbone di quanto faresti per grigliare la carne. I risultati positivi sono stati ottenuti riempiendo la griglia quasi fino all'orlo. Metti una pentola o un crogiolo di ghisa contenente la sabbia al centro della griglia, circondata da carbone.
Il carbone di legna (o "grumo") brucia più caldo e più velocemente del carbone di legna, rendendolo una scelta migliore se disponibile
Passaggio 6. Accendi il carbone
Consulta la confezione del carbone per sapere se il tuo carbone può essere acceso direttamente o se richiede un liquido per accendini. Lascia che le fiamme si diffondano uniformemente.
Passaggio 7. Attendi che il carbone si scaldi
Quando i carboncini sono grigiastri ed emanano un bagliore arancione, sono pronti. Dovresti essere in grado di sentire il calore semplicemente stando vicino alla griglia.
Passaggio 8. Accendere l'aspirapolvere per introdurre aria nel carbone
Il carbone alimentato con aria dal fondo può bruciare estremamente caldo (fino a 2, 000 gradi Fahrenheit). Attenzione: possono verificarsi grandi incendi.
Se non sei ancora in grado di raggiungere temperature abbastanza elevate, prova a sostituire il coperchio introducendo aria attraverso lo sfiato
Passaggio 9. Quando il vetro è fuso, usa con molta attenzione strumenti di metallo per rimuoverlo e modellarlo
A causa della bassa temperatura del metodo a griglia, il vetro fuso può essere più rigido e più difficile da lavorare rispetto al vetro di un forno. Modellalo con un tubo, uno stampo o altri strumenti come faresti normalmente.
Suggerimenti
- Alcune sabbie da spiaggia possono essere utilizzate al posto della pura sabbia silicea, sebbene il vetro risultante possa essere opaco, scolorito o di qualità inferiore. Usa la sabbia più bianca, più fine e più uniforme disponibile.
- Se la tua sabbia o gli additivi sono a grana grossa, polverizzali con un mortaio con pestello o una smerigliatrice meccanica. Le particelle a grana più fine si sciolgono più rapidamente.
-
Pezzi macinati di vecchio vetro possono essere aggiunti alla sabbia prima di fonderli per riciclarli in nuovo vetro. Il vecchio vetro, o "bretelle", deve prima essere controllato per le impurità che potrebbero indebolire il nuovo vetro fatto con esso - cercare le bolle.
Quando si mola il vetro, indossare una maschera facciale per prevenire l'inalazione accidentale
- Usa una fiamma ossidrica ad alta temperatura per fondere o tagliare piccoli pezzi, bacchette o fili.
Avvertenze
- Sempre prestare attenzione intorno a fonti di calore elevato. Non tentare mai di fare il vetro intorno a bambini o animali domestici.
-
Spegnere gli incendi estremamente caldi con l'acqua può peggiorarli. Ad esempio, un fuoco che brucia a 2.000 gradi Celsius è abbastanza caldo da dividere l'acqua (H2O) nei suoi componenti atomi di idrogeno e ossigeno, rilasciando un'enorme quantità di energia termica. Per incendi molto caldi, è meglio tenere a portata di mano un grande secchio di terra o sabbia.
Gli estintori di classe D contengono cloruro di sodio (sale da cucina) e sono usati per soffocare gli incendi di metalli
