RIVISTA DEL VETRO Giugno/Luglio 2024 | Page 67

radiazione infrarossa generata internamente nel forno da resistenze elettriche ( forni radianti ), o forni dove il vetro è riscaldato da aria calda che lambisce la sua superficie ( forni a convezione ), oppure forni misti dove sono presenti entrambe le modalità di riscaldamento . In genere , a parità di altre condizioni , il tempo di riscaldamento ( necessario a portare tutto il vetro uniformemente alla temperatura di tempra ) in un forno radiante è superiore del 25-30 % rispetto ad un forno a convezione pura . Tuttavia più lento è il riscaldamento , ovvero più a lungo resta il vetro nella camera di riscaldamento , più uniforme sarà la temperatura nella lastra . Questo però va sempre attentamente valutato per limitare le deformazioni causate dall ’ appoggio sui rulli o altri difetti causati da un eccessivo riscaldamento . Quanto al vetro , se è colorato assorbe la radiazione più velocemente rispetto a uno chiaro ( similmente se si confronta un vetro chiaro con uno extrachiaro ) e la presenza di smalti o rivestimenti ( coating ) può modificare drasticamente il processo . Di particolare importanza sono soprattutto i secondi , poiché gli smalti presentano un comportamento simile al vetro rispetto alla radiazione infrarossa che tipicamente è il mezzo di apporto del calore verso la lastra . Secondo una regola generale , se il coating determina un ’ emissività del vetro inferiore a 0.14-0.15 può essere utilizzato solo un sistema a convezione per raggiungere un risultato ottimale , in quanto sotto i 450-500 ° C il rivestimento riflette la maggior parte della radiazione infrarossa . Nella pratica è anche possibile temprare un vetro basso emissivo ( per esempio con emissività di 0.01 ) anche con un forno a radiazione se il manufatto è di piccole dimensioni , ma il risultato finale come qualità ottica e planarità non sarà mai come quello raggiungibile con un riscaldamento a convezione . Tenendo conto che la tendenza è quella di temprare lastre sempre più grandi , che superano anche i 3x12 m , il riscaldamento a convezione è l ’ unica alternativa . Un ulteriore aspetto da tenere presente è l ’ inerzia termica del forno e si deve fare assolutamente attenzione che l ’ introduzione del vetro nella camera di riscaldamento non vada a ridurre la temperatura della stessa ; per questo la potenza del riscaldamento va opportunamente sovradimensionata . Più è grande la lastra , più la massa di vetro introdotta nel forno andrà a ridurne inizialmente la temperatura . Va anche tenuta in conto l ’ eventuale suddivisione dei vetri che sono caricati nel forno : se si prende in considerazione l ’ area utile di riscaldamento di un forno , per esempio 2.0x4.2 m e si carica il forno con vetri di piccole dimensioni , diciamo 30x50 cm , è possibile inserire da 35 pezzi ( 7 file da 5 pezzi ) a 48 pezzi ( 8 file da 6 pezzi ) per un totale di 5.25 m 2 o 7.2 m 2 . Il tempo di riscaldamento e l ’ energia richiesta per lo stesso sono largamente inferiori se paragonati al riscaldamento di una lastra unica di pari estensione superficiale . Di conseguenza , il consumo energetico del forno è correlato allo spessore del vetro da lavorare ma anche alla pezzatura dei singoli vetri immessi in camera . Quando il vetro entra nella camera di riscaldamento inizia ad assorbire calore secondo tre meccanismi : ( i ) per radiazione ( infrarossa ) sostanzialmente sulla sua superficie essendo il vetro di silicato sodico calcico sufficientemente opaco alla radiazione corrispondente a temperature di 600-700 ° C ( radiazione infrarossa dell ’ ordine dei 3 µ m di lunghezza d ’ onda ); ( ii ) per conduzione nelle zone di contatto con i rulli del forno ; ( iii ) per convezione con la massa d ’ aria presente nel forno eventualmente forzata a lambire la superficie del vetro mediante ventilatori ( come nei forni a radiazione standard ) o soffiata contro il vetro mediante veri e propri ugelli ( come nei forni a convezione ). Non poche sono le problematiche associate al riscaldamento . Per esempio , se il riscaldamento per conduzione tra rulli e vetro è eccessivo quest ’ ultimo tende ad espandere nelle zone di contatto e in generale sulla superficie inferiore , andando a generare una curvatura verso l ’ alto della lastra ; di conseguenza la stessa verrà a trovarsi appoggiata su un numero più limitato di rulli e la concentrazione del carico può portare a danneggiamenti del vetro o a deformazioni nell ’ area di contatto che a volte risultano in effetti ottici localizzati ( effetto lente ) e altri inestetismi . Il riscaldamento risulta ancora più asimmetrico quando vengono sottoposti a tempra vetri rivestiti ( per esempio basso emissivi o selettivi ) che riflettono la radiazione infrarossa . In tal caso , anche tenendo conto della conduzione tra rulli e vetro , è assolutamente necessario aumentare l ’ apporto di energia sulla superficie superiore ( quella rivestita ) attraverso getti di aria calda ; questa deve tuttavia essere particolarmente massiva per compensare la radiazione sul lato opposto ( di solito , in un forno a pura convezione , si dimensiona il sistema in modo da mettere in moto durante il ciclo di riscaldamento una massa d ’ aria calda pari a circa otto volte il peso del vetro ). Un ulteriore problema che si incontra nella tempra di vetri rivestiti nasce dal fatto che per alcune applicazioni le zone di bordo non sono rivestite ( in genere il coating è rimosso
4
Il profilo di sforzo nel caso di una lastra piana è anch ’ esso parabolico , con un massimo di trazione al centro e due minimi di compressione sulle superfici . Lo strato superficiale in compressione ha tipicamente uno spessore pari a un quinto dello spessore della lastra
5
La resistenza a flessione caratteristica si riferisce alla resistenza del vetro in condizioni di carico quasi statiche e per tempi limitati e corrisponde a una probabilità di rottura pari al 5 % al limite inferiore dell ’ intervallo di confidenza del 95 %
67