Vetro borosilicato 3.3
Altamente resistente alla corrosione, liscio e non poroso.
Componenti in vetro QVF®
Vetro universale con qualità ottimale per tutte le applicazioni.
Composizione chimica
Le proprietà speciali — in particolare l’elevata resistenza chimica, la resistenza alle temperature e il basso coefficiente di dilatazione lineare — del vetro borosilicato 3.3 utilizzato esclusivamente per i componenti in vetro QVF® per la costruzione di impianti e tubazioni in vetro sono ottenute grazie al rigoroso rispetto della sua composizione chimica, come segue:
Resistenza chimica
Un vetro multiuso con qualità ottimale per tutti i prodotti.
Il vetro borosilicato 3.3 è resistente all’attacco chimico della maggior parte dei prodotti, il che rende la sua resistenza molto più completa rispetto a quella di altri materiali ben noti. È altamente resistente all’acqua deionizzata, alle soluzioni saline, alle sostanze organiche, agli alogeni come cloro e bromo e alla maggior parte degli acidi. Solo poche sostanze chimiche possono causare una corrosione significativa della superficie del vetro, in particolare l’acido fluoridrico, l’acido fosforico concentrato e soluzioni caustiche forti ad alte temperature. Tuttavia, a temperatura ambiente, soluzioni caustiche fino al 30% di concentrazione possono essere gestite dal vetro borosilicato senza difficoltà.
Il vetro borosilicato 3.3 può essere classificato secondo i metodi di prova pertinenti come segue (vedi anche ISO 3585 e EN 1595):
- Resistenza idrolitica a 98 °C – Classe di resistenza idrolitica ISO 719‑HGB 1
- Resistenza idrolitica a 121 °C – Classe di resistenza idrolitica ISO 720‑HGA 1
- Resistenza agli acidi – Deposito di Na₂O < 100 mg/dm² secondo ISO 1776
- Resistenza agli alcali – Classe di resistenza agli alcali ISO 695‑A2
Attacco acido
Le curve di corrosione mostrano un valore massimo per diversi acidi nell’intervallo di concentrazione tra 4 e 7 N (ad esempio HCl all’azeotropo con 20,2% in peso). Al di sopra di questo valore, la velocità di reazione diminuisce notevolmente, così che lo strato eroso ammonta solo a pochi millesimi di millimetro dopo alcuni anni. È quindi giustificato definire il vetro borosilicato 3.3 come un materiale resistente agli acidi.
Attacco alcalino
Dalle curve di corrosione si può osservare che l’attacco sulla superficie del vetro aumenta inizialmente con l’aumentare della concentrazione della soluzione caustica, ma dopo aver raggiunto un valore massimo assume un andamento praticamente costante.
L’aumento della temperatura incrementa la corrosione, mentre a basse temperature la velocità di reazione è così ridotta che la diminuzione dello spessore della parete è difficilmente rilevabile nel corso di diversi anni.
Proprietà fisiche
Il vetro borosilicato 3.3 si distingue dagli altri materiali da costruzione utilizzati negli impianti di processo non solo per la sua resistenza alla corrosione quasi universale (vedi sopra), ma anche per il suo coefficiente di espansione termica molto basso. Non è quindi necessario adottare costose misure per compensare l’espansione termica dovuta alle variazioni di temperatura. Questo aspetto assume particolare importanza nella progettazione di lunghe tubazioni in vetro.
Le proprietà fisiche più importanti per la costruzione di impianti sono riportate di seguito (vedi anche ISO 3585 e EN 1595).
• Coefficiente di dilatazione termica lineare – a 20/300 = (3,3 ± 0,1) x 10⁻⁶ K⁻¹
• Conducibilità termica tra 20 e 200 °C – l 20/200 = 1,2 W m⁻¹ K⁻¹
• Calore specifico tra 20 e 100 °C – Cp 20/100 = 0,8 kJ kg⁻¹ K⁻¹
• Calore specifico tra 20 e 200 °C – Cp 20/200 = 0,9 kJ kg⁻¹ K⁻¹
• Densità a 20 °C – r = 2,23 kg dm⁻³
Proprietà meccaniche
La resistenza a trazione ammissibile del vetro borosilicato 3.3 include un fattore di sicurezza che tiene conto dell’esperienza pratica sul comportamento del vetro e, in particolare, del fatto che si tratta di un materiale non duttile. A differenza di altri materiali da costruzione utilizzati per scopi simili, non è in grado di compensare le tensioni che si verificano in presenza di irregolarità locali o difetti, come accade nei materiali duttili come i metalli. Il fattore di sicurezza tiene conto anche di ulteriori processi ai quali i componenti possono essere stati sottoposti (lucidatura delle superfici), della manipolazione del vetro (micro‑danneggiamenti superficiali) e delle pressioni e temperature ammissibili alle quali possono essere sottoposti durante l’utilizzo.
I valori di progetto indicati nella tabella seguente e specificati nella norma EN 1595 si applicano quindi alle sollecitazioni ammissibili di trazione, flessione e compressione cui i componenti in vetro possono essere sottoposti, tenendo conto delle condizioni superficiali probabili del vetro durante l’esercizio.
• Resistenza a trazione e flessione – K/S = 7 N mm⁻²
• Resistenza a compressione – K/S = 100 N mm⁻²
• Modulo di elasticità – E = 64 kN mm⁻²
• Coefficiente di Poisson (rapporto di contrazione trasversale) – n = 0,2
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