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Non è questa la sede e il momento per disquisire troppo sull’argomento, che è vastissimo. Un minimo però di notizie sono indispensabili. E quindi prima di fare una scelta in questo senso è opportuno spendere alcune parole per parlare sia del vetro normale sia di quello ottico.
Il vetro in senso fisico è un materiale solido amorfo, ovvero un solido che non ha forma propria e che manca di reticolo cristallino. Solitamente il vetro si produce quando un adatto materiale viscoso viene solidificato rapidamente. Così facendo non si forma la struttura cristallina. Un buon esempio può essere quello che si ha versando dello zucchero da tavolo fuso su una superficie fredda. Il risultato è la formazione di un solido amorfo, con fratturazione di tipo concoide, privo di struttura cristallina come aveva invece lo zucchero iniziale. La frattura concoide è un tipo di frattura con forma di conchiglia, con superfici curve a contorno irregolare.
I tipi di vetro reperibili in commercio sono veramente tanti ma noi siamo essenzialmente interessati ai seguenti:
- vetro comune, di tipo industriale (un tipico esempio è il calcio sodico)
- vetro con coefficiente di espansione basso (pyrex, astrositall, suprax, zerodur, ULE)
- vetro specifico per ottica (particolarmente idoneo per la realizzazione di lenti ecc.)
Il vetro comune è comunemente impiegato sia nelle costruzioni edilizie sia in tante altre applicazioni. Il vetro comune è costituito quasi esclusivamente da diossido di silicio (SiO2) (chiamato anche silice, lo stesso componente del quarzo) e dalla sua forma policristallina, la sabbia. In forma pura, la silice ha un punto di fusione di circa 2000°C ma spesso durante la produzione del vetro vengono aggiunte altre sostanze per abbassare questa temperatura. Una di queste è la soda (carbonato di sodio Na2CO3) oppure la potassa (carbonato di potassio) che abbassano il punto di fusione a circa 1000°C. Purtroppo la presenza di soda rende il vetro solubile in acqua (caratteristica certo non desiderabile), per cui viene aggiunta anche calce (ossido di calcio, CaO) per ripristinare l'insolubilità.
E’ chiaro che questo tipo di vetro non proprio ideale per la costruzione del primario di un telescopio, stante il fatto che il suo coefficiente di espansione è elevato, ma dal punto di vista sia della reperibilità sia della lavorabilità, è tutto sommato una scelta ragionevole. L’unico vero problema è dovuto al fatto che non si trova comunemente in commercio in spessore maggiore di 25 millimetri. Questo limita il suo uso a specchi di diametro relativamente grande. In genere il massimo diametro che è ragionevole costruire con questo spessore è dell’ordine dei 300 - 400 millimetri. Il rapporto diametro/spessore, che come è noto è un parametro importante , è in questo caso ancora a livelli ragionevoli in quanto compreso fra 15 e 20. Per ciò che riguarda la stagionatura e quindi la stabilità nel tempo di questo tipo di vetro, bisogna considerare che di norma viene prodotto con un procedimento tale che dopo essere stato colato subisce comunque un processo di raffreddamento lento e progressivo, denominato ricottura. La ricottura consiste in un riscaldamento del vetro fino alla temperatura superiore di ricottura e serve ad eliminare le torsioni che si generano durante la formatura e che rendono difficile le operazioni di finitura come, ad esempio, il taglio. E' una fase essenziale per eliminare le tensioni interne formatesi per irregolarità di riscaldamento o raffreddamento.
La scelta della temperatura e della velocità di raffreddamento sono in funzione del tipo di vetro e del suo spessore. Dopo aver raggiunto la temperatura dovuta, l'oggetto viene mantenuto in tale stato per un periodo sufficiente ad assicurare il raggiungimento dell'uniformità termica in ogni suo punto; quindi viene raffreddato lentamente fino a una temperatura inferiore di 50 °C a quella di ricottura, ed infine viene portato rapidamente a temperatura ambiente.
Trattamenti speciali sono la siliconatura e la solforazione. La prima, utilizzata soprattutto per i contenitori, avviene nel forno di ricottura. La seconda necessita di una ricottura del vetro in ambiente SO2. Quest'ultimo determina la formazione di silicati alcalini solubili e quindi un depauperamento superficiale di alcali, con conseguente maggiore resistenza chimica. Il 90% del vetro piatto prodotto nel mondo, detto vetro float, è fabbricato con il sistema "a galleggiamento" inventato da Alastair Pilkington dove il vetro fuso è versato ad una estremità di un bagno di stagno fuso. Oggi quest'operazione è effettuata in atmosfera controllata. Il vetro galleggia sullo stagno e si spande lungo la superficie del bagno, formando una superficie liscia su entrambi i lati. Il vetro si raffredda e solidifica mentre scorre lungo il bagno formando un nastro continuo. Il prodotto è poi "lucidato a fuoco", riscaldandolo nuovamente su entrambi i lati, e presenta così due superfici perfettamente parallele. Le lastre sono realizzate con spessori standard di 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19 e 22 mm. Come abbiamo già detto qualche volta è possibile trovare anche lastre da 25 millimetri. Chiaramente noi stiamo parlando di vetro per specchi “sottili”, particolarmente idonei per telescopi dobsoniani. Questo tipo di specchi dovranno essere supportati da una cella adeguata, munita di diversi punti di appoggio.
I vetri con coefficiente di espansione basso sono ovviamente molto più adatti per la produzione di parti ottiche ma anche molto più costosi.
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