Tempra

La tempra è un trattamento termico o chimico che ha lo scopo, a differenza della ricottura, di mettere lo strato superficiale del vetro in compressione, migliorandone così la sua resistenza alla rottura.

Il processo di tempra termica consiste nel riscaldare il manufatto vitreo (ad esempio la lastra già sagomata ed eventualmente curvata) fino a circa 600° (temperatura alla quale il vetro si trova allo stato plastico) e quindi nel raffreddarlo rapidamente. Nei primi istanti di tale operazione, la superficie si raffredda più rapidamente dell'interno e, in pochi secondi, data la bassa conducibilità termica, la differenza di temperatura tra la superficie ed il cuore del pezzo raggiunge un valore massimo. Successivamente, la parte interna si raffredda più rapidamente di quella esterna, per cui la differenza di temperatura si riduce progressivamente fino ad annullarsi a temperatura ambiente.
Il risultato globale del processo consiste nell'introdurre tensioni permanenti nel vetro : superficie in compressione, interno in trazione. La formazione di questo stato di tensione causa un assorbimento di energia elastica da parte del vetro. Quando un vetro temprato si rompe, l'energia immagazzinata viene liberata sotto forma di energia superficiale ; per tale motivo si formano, alla rottura, frammenti piccoli e non taglienti, al contrario di quanto si verifica nella rottura di un vetro ordinario ( da questo deriva il grande impiego del vetro temprato come vetro di sicurezza ).
Di conseguenza, ogni tentativo di tagliare, forare, o modellare il vetro temperato, porta irrimediabilmente alla sua rottura. Tutte queste operazioni devono essere fatte prima della tempra.

Caratteristiche
- Resistenza meccanica.
Una lastra temprata, dello spessore di 8 mm, resiste all'urto di una bilia di 1 Kg in caduta libera dall'altezza di 2 metri. La stessa bilia, che cade da 30 cm di altezza, rompe una lastra ricotta dello stesso spessore. Trovandosi in compressione, la superficie della lastra temprata evita la propagazione di microfratture verso l'interno, migliorando, quindi, la resistenza all'urto.
- Un vetro temprato è insensibile ad elevati sbalzi termici (da 100 a 200°C a seconda dello spessore), mentre una lastra ricotta si rompe per repentini sbalzi di temperatura tra i 50 e 100°C.
- Una lastra temprata ha una resistenza alla flessione tre volte maggiore di quella di una lastra ricotta.

Per ottenere uno strato di elevata compressione superficiale, si può ricorrere anche alla tempra chimica. Quest'ultima ha il vantaggio, rispetto alla tempra termica, di non aver bisogno di temperature elevate, con il conseguente pericolo di distorsioni dell'oggetto e di essere utilizzabile anche per manufatti di forma complessa.
Essa consiste nel sostituire a temperatura di circa 450°C ( inferiore a quella di ricottura ) parte degli ioni sodio degli strati superficiali del vetro con ioni potassio, di dimensioni più grandi .
Tale scambio ionico si realizza per immersione dell'oggetto di vetro in bagni di sali potassici fusi (KNO3). La sostituzione del sodio con il potassio comporta una dilatazione del reticolo vetroso superficiale rispetto agli strati interni: ne consegue che la parte esterna viene posta in compressione e quella interna in trazione.
Lo spessore dello strato posto in compressione è molto sottile ( circa 50 micrometri ) e ciò costituisce una seria limitazione all'utilizzazione dei vetri chimicamente temprati.
Una caratteristica di questo vetro è che non presenta alcun aumento della distorsione ottica rispetto al vetro ricotto, a differenza del vetro temprato termicamente.
Il campo di applicazione del vetro temprato è molto vasto. Le sue caratteristiche lo rendono spesso indispensabile, se non addirittura obbligatorio.
L'industria automobilistica è stata la prima ad usare il temprato per i finestrini laterali, il lunotto posteriore, i tettucci apribili delle automobili; l' industria degli elettrodomestici per le porte dei forni.
In edilizia per pareti trasparenti, porte, vetrine, parapetti.
Nell'arredamento degli interni per vetrine,mensole, tramezzi, scale, sanitari, porte automatiche.
Nell'arredamento urbano per pensiline, cabine telefoniche, pannelli pubblicitari.