Vetroceramica: caratteristiche, manutenzione ed utilizzo.

Vetroceramica: caratteristiche, manutenzione ed utilizzo

La vetroceramica, uno dei materiali più resistenti al calore, cos’è e come si ottiene, dalle caratteristiche alle applicazioni e utilizzi.  

Cos’è la vetroceramica? 

La vetroceramica è un materiale composito fatto di cristalli di piccole dimensioni immersi in una massa amorfa di materiale vetroso (amorfa perché pur presentandosi allo stato solido, la sua struttura presenta caratteristiche tipiche dello stato liquido). Un materiale composito perché al proprio interno troviamo una fase vetrosa ed una cristallina.

Come si ottiene?

Si ottiene attraverso un processo definito “Cristallizzazione controllata”, che consente di ottenere un materiale, la vetroceramica, con proprietà superiori a quelle del vetro di partenza e dei materiali ceramici in commercio: una  buona resistenza a flessione, tenacità a frattura e  alta resistenza al calore e alle escursioni termiche. In pratica, con la vetroceramica “si cerca” di ovviare alla fragilità del vetro, migliorandone   la durezza,  la resistenza al calore,  agli agenti chimici e  all’usura. Anche rispetto ai comuni materiali ceramici risulta migliorata la resistenza meccanica.

Il  metodo tradizionale  per ottenere la vetroceramica consiste nel sottoporre il vetro ad un particolare  trattamento termico che genera  la nucleazione (aumento del numero dei cristalli) e crescita  dei cristalli presenti nella massa vetrosa.  Più precisamente il trattamento termico prevede due fasi: 

  • In una prima fase il materiale vetroso viene portato alla temperatura che assicura la nucleazione, per favorire la quale vengono immessi cristalli insolubili nella massa vetrosa.  Durante questa fase si assiste alla formazione dei nuclei di cristallizzazione, dove i cristalli immessi assumono il ruoli di siti di nucleazione (inizia il processo di cristallizzazione).

  • Segue una seconda fase in cui il materiale vetroso viene nuovamente riscaldato alla temperatura che assicura la massima crescita dei nuclei di cristallizzazione formatesi nella precedente fase. Durante questa seconda fase si completa la cristallizzazione (passaggio dallo stato liquido allo stato solido).

A seconda della composizione  del vetro di partenza e del rapporto tra fase vetrosa e fase cristallina si ottengono vetroceramiche con caratteristiche  e proprietà diverse, in linea con le esigenze dei vari settori di utilizzo: ottico, meccanico, elettrico:

  • Partendo dal  vetro di litio-alluminosilicati (Sistema LAS),  la vetroceramica sarà caratterizzata da fattori di dilatazione termica nulli ed elevate proprietà chimico-meccaniche. 
  • Partendo dal vetro di magnesio-alluminosilicati (Sistema MAS), la vetroceramica ottenuta presentarà un’elevata resistenza meccanica.
  • Partendo dal  vetro di zinco-alluminosilicati (Sistema ZAS) la  vetroceramica sarà  utilizzabile nel settore meccanico.

Per completezza aggiungiamo che le caratteristiche delle diverse vetroceramiche, oltre che dal vetro di partenza, dipendono dalle studiate varianti apportate al metodo tradizionale di produzione, che hanno assicurato vetroceramiche lavorabili alle macchine utensili, utilizzabili nel settore dell’ottica e così via.  

Caratteristiche tecniche.

Le principali caratteristiche della vetroceramica sono:

  • Resistenza meccanica tipica della ceramica, che si possono migliorare col trattamento di tempra chimica o termica. 
  • Resistenza al calore, agli urti ed alle escursioni termiche.
  • Resistenza alle sostanze corrosive.
  • Indeformabilità: non subisce deformazioni  fino a 600-700°C.
  • Coefficiente di dilatazione termica pressoché nullo.
  • Infrangibilità: tenacità a frattura molto elevata. 
  • Assenza di porosità tipica dei materiali ceramici. 
  • Rigidezza maggiore rispetto al vetro.
  • E’ un materiale eco-compatibile, completamente riciclabile, facile da pulire per assenza di porosità.

Utilizzi e applicazioni.

Grazie alle sue  proprietà, la vetroceramica  trova applicazione in numerosi ambiti: edile, ingegneristico, dell’elettronica, nel campo biomedico e dell’ottica e come complementi d’arredo per l’ambiente cucina (piano cottura  e  sportelli di caminetti e focolari). Vediamo gli utilizzi più comuni:

Piani cottura in vetroceramica.  

Gran parte della vetroceramica prodotta viene  destinata alla realizzazione dei piani cottura. Raffinati ed eleganti, i piani cottura in  lastre di vetroceramica, in numero sempre maggiore entrano nelle case degli italiani. La possibilità di rendere l’ambiente cucina più tecnologico, l’eco-compatibilità e le potenzialità del materiale sono le ragioni che ne hanno determinato il successo.  

Immagine di un piano cottura in vetroceramica Puoi approfondire l’argomento consultando la guida: Piani cottura in vetroceramica

Pannelli in vetroceramica per il caminetto. 

Nell’ambito dell’ambiente cucina, la vetroceramica viene usata anche per realizzare i pannelli protettivi che fungono da sportelli ai focolari dei caminetti.  L’alta protezione assicurata da questi manufatti, ne giustifica l’utilizzo. L’obiettivo è quello di  proteggere l’ambiente circostante il focolare, senza dover rinunciare al calore della fiamma.  Rispetto ai pannelli tradizionali, presentano numerosi vantaggi:

  • Bloccano fumo, scintille e cenere.
  • Controllano il flusso d’aria in modo da ottimizzare il processo di combustione.
  • Minimizzano la  dispersione di calore.
  • Assicurano  una combustione migliore, grazie alle proprietà termiche del materiale.
  • Riducono il consumo di combustibile.

Altri utilizzi.

  • Nel campo dell’elettronica: la  vetroceramica trova largo impiego per il rivestimento di componenti elettronici, grazie alle sue proprietà dielettriche e alla bassa espansione termica.
  • Nel campo biomedico e dentistico: le bio-vetroceramiche da quasi 20 anni sono impiegate per protesi ossee, impianti e corone dentarie, in quanto materiali in grado di riprodurre le stesse proprietà di ossa e denti.
  • Nel campo dell’ottica: le vetroceramiche trasparenti vengono impiegate nella realizzazione di lenti per telescopi, celle solari, cristalli liquidi per gli schermi dei monitor, ottiche di precisione, tutto ciò  grazie al loro basso coefficiente di assorbimento della luce. Unitamente a quello dei piani cottura, questo  dell’ottica rappresenta uno dei settori di maggiore utilizzo della vetroceramica.

Punti di debolezza del materiale.

Nonostante l’ottima resistenza meccanica raggiunta a seguito del  processo di cristallizzazione controllata ed al trattamento di tempra termica o chimica, la vetroceramica continua a far parte della lista dei materiali fragili non utilizzabile quindi per impieghi strutturali (instabilità della struttura cristallina).

Il prezzo molto più alto del vetro, materiale di partenza, ne condiziona l’utilizzo su vasta scala, limitandoli ai casi in cui è richiesto un contenuto coefficiente di espansione termica.

Pulizia del vetroceramica. 

Per la pulizia dei manufatti in vetroceramica, esistono creme specifiche da passare sulla superficie interessata con l’ausilio di una spugnetta o straccetto, lasciare agire per qualche minuto, quindi risciacquare ed infine asciugare col panno pelle.

Bisogna porre  molta cura: le vetroceramiche sono superfici belle a vedersi ma facili a graffiarsi.

Detergente fai da te. Per la pulizia dei manufatti in vetroceramica, è possibile utilizzare  un detergente fatto in casa. Occorrono 400 ml di aceto, 200 ml di alcol, 2 cucchiai di detersivo per i piatti e acqua qb, quindi mescolare gli ingredienti  e utilizzare il detergente così ottenuto con uno spruzzino.

Supervisione: Giuseppe Travaglione

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