Come la sabbia diventa vetro
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Molti di noi sanno che il vetro è fatto di sabbia. Ma come, esattamente? Scopri tutto nella nostra guida rapida.
Visitando il deserto vicino ad Alamogordo, nel New Mexico, potresti imbatterti in una sostanza vetrosa verde nota come trinitite.
La trinitite è il residuo rimasto dopo che gli USA hanno testato la bomba nucleare Trinity nel Luglio 1945. Il calore era così intenso che la sabbia si è trasformata in vetro.
Questo esempio storico illustra un punto fondamentale sulla produzione del vetro: sabbia più calore uguale vetro. Ma per produrre vetro commerciale, è necessario aggiungere più ingredienti, e si può fare senza un'esplosione nucleare (per fortuna).
Quanto è caldo?
Se hai camminato su una spiaggia in una calda giornata estiva, saprai che la sabbia può diventare piuttosto calda. Ma un caldo estivo non sarà mai sufficiente a sciogliere la sabbia, il primo passo per trasformarla in vetro.
No, to melt sand you need extreme heat: around 1,700°C (3,092°F). That's the temperature of a
spacecraft returning to Earth.
Mettiamola così: se vuoi produrre il vetro, avrai bisogno di un forno più grande di quello che la tua cucina può fornirti.
Perché la sabbia diventa vetro?
La trasformazione della sabbia in vetro avviene in due fasi: calore estremo e successivo raffreddamento rapido.
La sabbia ha una struttura cristallina. È composta da minuscoli cristalli di quarzo che a loro volta sono costituiti da molecole di biossido di silicio (o "silice").
Il calore estremo colpisce queste molecole. Quando la sabbia si scioglie, perde questa struttura cristallina e ne acquisisce una nuova, da qualche parte tra lo stato liquido e quello solido.
Potresti aver sentito dire che il vetro è un liquido. Questo si basa su un vecchio malinteso sulla fabbricazione delle finestre.
È vero, tuttavia, che prima di solidificarsi, il vetro si trova in una sorta di limbo molecolare, uno stato intermedio che gli scienziati chiamano "solido amorfo".
Con cosa si mescola la sabbia per creare il vetro?
È possibile realizzare il vetro semplicemente riscaldando e poi raffreddando rapidamente la sabbia. Ma i produttori commerciali aggiungono alcuni ingredienti speciali.
Take one vat of sand. Add waste glass from recycling. Stir in some soda ash (sodium carbonate) and a dash of limestone (calcium carbonate). Prepare on a high heat and
voila! You have glass that's ready for market.
Alcuni produttori aggiungeranno coloranti e agenti di raffinazione. Ma chiunque sia responsabile del processo, gli ingredienti essenziali sono sabbia, carbonato di sodio e calcare.
La soda ha l'importante scopo di abbassare il punto di fusione della sabbia. Perché? Perché il calore estremo è estremamente costoso e dispendioso. Riducendo il punto di fusione, i produttori possono produrre vetro in modo più efficiente dal punto di vista energetico.
Tuttavia, questo crea un problema. Il punto di fusione più basso significa che la sabbia potrebbe dissolversi a contatto con l'acqua. Il calcare è uno stabilizzatore che viene mescolato per contrastare questo fenomeno.
Come viene modellato il vetro?
Una volta sciolta la sabbia, puoi sistemarla in diversi modi. Se vuoi creare una bottiglia o un altro contenitore, ad esempio, puoi versare il vetro liquido in uno stampo e raffreddarlo rapidamente.
Oppure, se vuoi creare un pannello piatto per una finestra, lo fai galleggiare. Ciò comporta l'immissione del vetro fuso in un bagno di stagno.
Se state immaginando una vasca fatta di stagno, ripensateci. Questa è una vasca riempita di stagno fuso. Lo stagno fuso è più denso del vetro, il che consente al vetro fuso di galleggiare sulla superficie.
Galleggiando su un mare di stagno fuso, il vetro forma un nastro perfettamente liscio. La temperatura viene lentamente abbassata finché il vetro può essere sollevato fuori dal bagno.
Oltre a stampi e bagni di stagno, c'è la buona vecchia soffiatura del vetro, un processo che è rimasto pressoché invariato dal primo secolo a.C. È incredibile pensare che le sculture in vetro veneziano, per esempio, fossero realizzate con niente più che vetro e fiato umano.
È possibile produrre vetro senza sabbia?
At the University of Cincinnati, Carlos Co and his colleagues made a fascinating
discovery. They managed to make a kind of glass out of just sugar, oil and a surfactant – no sand needed.
La miscela è stata agitata, riscaldata a 250 gradi e poi raffreddata. Il risultato è una specie di emulsione, ma poiché contiene zucchero, non acqua, è dura come una caramella piuttosto che viscida come la maionese.
Co and Co. credono che potrebbe essere utilizzato nei settori alimentare, farmaceutico e della tecnologia ottica. Ma per ora, il vetro che incontri ogni giorno sarà sicuramente stato fatto con la sabbia.
A quali altri scopi viene utilizzata la sabbia?
Oltre a essere parte integrante della fabbricazione del vetro, la sabbia viene utilizzata in un numero sorprendente di modi.
Non è sempre stato usato per fare del bene. In epoca classica e medievale, veniva riscaldato e versato sui nemici invasori.
In senso più positivo, è un componente principale di altri tre materiali da costruzione: mattoni, terra cruda e calcestruzzo. Viene anche mescolato con cemento e calce per creare malta da costruzione.
Hai mai visto pareti, soffitti e pavimenti con una texture volutamente ruvida? Probabilmente è perché sono stati dipinti con una miscela di sabbia e vernice.
Finora, così ogni giorno. Ma sapevi che la sabbia è stata usata anche per costruire barriere coralline e isole artificiali?
Esistono molti altri utilizzi, ma qui a ToughGlaze vogliamo parlarvi di uno che ci sta molto a cuore: la sabbiatura.
Questo è quando si sabbia una lastra di vetro, creando un effetto bianco latte. È possibile sabbiare l'intera lastra per ottenere un vetro colorato o incidere loghi e altri elementi visivi sulla superficie con uno stencil.
La sabbiatura non è sempre fatta con il vetro, a volte i trasformatori usano gusci di noce frantumati. Ma come suggerisce il nome, la sabbia è spesso il materiale di riferimento per il processo.
Sandblasted glass is often used for privacy in bathrooms and front doors. But you can also see sandblasted designs in offices and other commercial spaces.
Ecco qua: un tour veloce del ruolo essenziale svolto dalla sabbia nella produzione del vetro. Speriamo che vi abbia dato qualche spunto di riflessione.
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