L'ACCIAIO INOSSIDABILE (seconda parte)

Poiché questo blog si occupa di arredamento, l’acciaio inossidabile che ci riguarda maggiormente è quello austenitico. Nella denominazione dell’UNI uno di questi acciai viene identificato con la sigla: X10CrNi1810, ma è un po’ scomodo usare questa dicitura per parlare con un fabbro che, per esempio, deve realizzare un telaio in acciaio inossidabile per una vetrinetta in legno che noi stiamo realizzando.

In effetti nelle comunicazioni con gli artigiani del settore non si usa abitualmente questa classificazione perché è troppo complicata, quindi generalmente si adotta per convenzione la classificazione degli Stati Uniti che definisce molto più semplicemente questo acciaio come: AISI 304, che nei colloqui con gli addetti ai lavori è molto più rapido da descrivere.

AISI significa: American Iron and Steel Institute, cioè Istituto Americano per il Ferro e l’Acciaio che è l’organismo che determina la classificazione dei vari acciai negli Stati Uniti e, visto che usa delle sigle brevi, per comodità abbiamo deciso di adottarla anche noi.

Comunque per dare una spiegazione alla sigla dell’UNI citata precedentemente, possiamo dire che la X iniziale significa che stiamo parlando di un acciaio “fortemente legato” o “altolegato”, che significa che c’è un elemento aggiuntivo alla lega Ferro-Carbonio (che è la lega standard dell’acciaio semplice) che è presente in una percentuale superiore al 5%.

Successivamente troviamo le sigle degli elementi aggiuntivi che concorrono alla formazione della lega: Cr significa Cromo e Ni rappresenta il Nichel; le loro percentuali nella lega sono identificate dai numeri successivi: 18% per il Cromo e 10% per il Nichel.

Con la sigla AISI 304 vengono però identificati degli acciai in cui le percentuali di Cromo e di Nichel possono essere anche leggermente diverse, per cui non meravigliatevi se la trovate associata ad acciai inossidabili un po’ diversi da quello che ho menzionato io.

Però, quando parliamo di acciaio inossidabile con la convinzione di trattare un materiale incorruttibile potremmo incorrere in un errore; mi spiego meglio: se devo far costruire un manufatto che deve resistere alle intemperie e devo montarlo a Firenze, posso tranquillamente utilizzare l’AISI 304 che ho citato precedentemente; ma se devo montarlo a Rimini o in qualche altra zona di mare, commetterei uno sbaglio perché l’aria salmastra che si trova nelle zone a contatto col mare riesce a corrodere l’acciaio inox che ho scelto. 

Se voglio montare lo stesso manufatto vicino al mare devo cambiare tipo di acciaio inox ed utilizzare l’AISI 316, che dall’UNI viene classificato come: X5CrNiMo1712-2; come si vede da quest’ultima sigla, c’è un nuovo elemento di lega che viene indicato con Mo e che è il simbolo chimico del Molibdeno (presente in percentuale del 2%), che fa in modo che la lega resista ai cloruri presenti nell’aria salmastra; il Cromo è presente al 17% e il Nichel al 12%.

Un’altra caratteristica degli acciai inox austenitici è la “autocicatrizzazione” che significa che un manufatto a cui, per qualunque motivo, venga tolta l’ossidazione superficiale, la ripristina automaticamente.

Chiarirò l’argomento con un esempio: supponiamo che una signora entri in un negozio che ha una vetrina con l’intelaiatura in acciaio inox lucido e, passando attraverso l’ingresso, sfreghi la sua borsa dotata di borchie metalliche contro l’infisso, procurando alcuni segni che ovviamente spiccano sulla superficie lucida a specchio come mosche nel latte.

Al di là del commento del proprietario della vetrina, di cui non ci preoccupiamo, per risolvere il problema estetico c’è un solo sistema: si chiama un lucidatore di metalli che arriva attrezzato con uno spazzone portatile (che un elettroutensile simile ad una smerigliatrice portatile, ma che monta dei dischi diversi), alcune carte vetrate molto fini e dei panetti di pasta abrasiva.

La procedura che seguirà il lucidatore sarà questa: inizialmente passerà la carta vetrata (la grana potrà essere 1000, 1500 o 2000 grit, in funzione della profondità dei graffi) per eliminare i graffi prodotti dalla borsa, ripristinando una superficie perfettamente piana. Naturalmente rimarranno i segni sottilissimi creati dallo sfregamento delle carte vetrate, a volte passate in sequenza per lasciare una superficie più liscia possibile.

A questo punto il lucidatore inserisce nello spazzone un disco di Sisal, che è una fibra vegetale abbastanza abrasiva, e comincia a passarla sulla zona precedentemente trattata, utilizzando anche un panetto abrasivo a grana relativamente grossa.

In seguito sostituisce il Sisal con una serie di dischi di cotone, cuciti fra loro per dare una certa consistenza, e completa la lavorazione utilizzando un panetto abrasivo a grana finissima che restituirà la brillantezza all’acciaio inossidabile. 

In questa foto si vede il disco di cotone (a sinistra), il disco di Sisal e due panetti di cera abrasiva; quello azzurro si usa per la finitura con il disco di cotone.

Con questa serie di operazioni l’infisso in acciaio inox lucido è stato perfettamente ripristinato, ma la copertura di ossido di cromo è stata tolta; a questo punto il cromo ricostruisce l’ossidazione nella zona trattata “cicatrizzando la ferita” e ripristinando la protezione in maniera completa. 

L'ACCIAIO INOSSIDABILE (prima parte)

Una delle leghe metalliche più usate nel settore dell’arredamento e nella costruzione di accessori per mobili è l’acciaio inossidabile. Se consideriamo, per esempio, una cucina componibile l’acciaio inox lo possiamo trovare nel lavello, nel piano di cottura, nella cappa aspirante (o filtrante) oppure nel rivestimento di frigoriferi o lavastoviglie. 

Ma l’uso di questa lega si estende fino alla realizzazione di griglie, binari, maniglie o pomoli, oppure profili di vario tipo che non sono solo usati nella realizzazione delle cucine componibili, ma vengono usati anche nella produzione di mobili per il bagno o altre zone dove esiste la presenza di una discreta percentuale di umidità, che potrebbe ossidare un acciaio di tipo tradizionale, facendogli fare la ruggine.

Bisogna però sfatare un mito: l’acciaio inossidabile è stato chiamato in questo modo perché non manifesta un’ossidazione come invece si nota su altri metalli o leghe, ma c’è un piccolo segreto: l’acciaio inox si ossida, ma non si vede!

Infatti uno dei suoi componenti di lega principali è il cromo che è un metallo che si ossida producendo un composto che non si percepisce ed appare completamente trasparente; inoltre questa ossidazione iniziale protegge il metallo sottostante da un’ulteriore ossidazione in profondità, diversamente da quello che accade per i manufatti in acciaio tradizionale (che chiamiamo generalmente “ferro”).

Per esempio pensate ad una cancellata in “ferro” che non ha una protezione adeguata e che, esposta alle intemperie, finisce per essere lentamente ma progressivamente corrosa dalla ruggine (che è ossido di ferro) fino alla completa distruzione.

Nell’acciaio inossidabile il cromo, che è presente in varie concentrazioni in funzione del tipo e delle caratteristiche che deve avere, produce quindi la sua pellicola protettiva di ossidazione primaria, proteggendo tutta la lega ed impedendo quindi che venga corrosa; questo comportamento del cromo si chiama: “autopassivazione”, che significa appunto autoprotezione.

Questo fenomeno è analogo a quello dello zinco, che viene usato per rivestire, per via elettrolitica o per immersione a caldo, i vari manufatti ferrosi che quindi verranno protetti dalla “zincatura” superficiale che si ossida ed impedisce che il materiale sottostante arrugginisca.

Per fare una trattazione corretta dell’acciaio inossidabile bisogna però spiegare che non esiste una sola lega, ma ne esistono tante con differenti proporzioni degli elementi di lega che sono prevalentemente: ferro, carbonio, cromo, nichel e molibdeno.

I vari acciai inox si possono suddividere principalmente in tre categorie: Martensitici, Ferritici ed Austenitici; per dare una rapida descrizione delle categorie, senza scendere troppo scientificamente nei particolari, possiamo affermare che i martensitici si possono temprare e quindi indurire notevolmente, si usano per produrre prevalentemente lame in quanto è anche affilabile e vengono destinati alla produzione della coltelleria da cucina, lame per bisturi, forbici e simili. Sono inoltre magnetizzabili, per cui vengono attratti dalle calamite.

Gli acciai inossidabili ferritici sono di uso generale e vengono utilizzati per la produzione di banchi per bar, ristoranti e comunità, lavelli, piani di cottura e cappe aspiranti per le cucine componibili e comunque per oggetti a contatto con gli alimenti; sono magnetizzabili ma non sono temprabili o affilabili.

Quelli che invece sono maggiormente utilizzati nel settore dell’arredamento sono quelli austenitici, che hanno la possibilità di essere saldati facilmente per comporre strutture complesse e possono essere lucidati a specchio; non sono magnetizzabili né temprabili. 

In alternativa alla lucidatura a specchio, gli acciai inossidabili possono essere satinati con un procedimento che comporta la carteggiatura lineare con carte o tele abrasive di grane differenti per ottenere finiture opache più o meno grossolane: ovviamente più la grana degli abrasivi ha un numero alto e più la satinatura risulta uniforme e fine. 

Una finitura opaca più fine di quella con il trattamento precedente si può ottenere utilizzando nastri o fogli di Scotch brite al posto delle carte o tele abrasive.

IL VETRO (ottava parte)

Tra le varie operazioni a cui può essere sottoposto il vetro c’è la retroverniciatura: la lastra viene sistemata in posizione orizzontale in una cabina dotata di un’adeguata aspirazione dei vapori e della vernice in sospensione; sul retro della lastra viene effettuato una pulizia per eliminare tracce di sostanze estranee, poi si applica la vernice del colore scelto con una pistola a spruzzo. 

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Ad essicazione avvenuta, il vetro viene girato per verificare la corretta distribuzione della vernice; una cosa importante da tenere presente è che il colore originale della vernice viene più o meno alterato dal vetro usato e dal suo spessore, nel senso che il miglior risultato (in termini di fedeltà di colore) avviene quando usiamo un vetro extrachiaro, possibilmente sottile. 

L’uso di un vetro float di uno spessore consistente provocherà immancabilmente un viraggio del colore originale spruzzato sul retro, per effetto della diversa trasparenza della pasta.

Al vetro trasparente può essere fatto anche un altro trattamento: l’acidatura. L’unico acido che corrode il vetro è l’acido fluoridrico e con questo si possono incidere le lastre creando dei disegni, oppure è possibile intervenire in maniera uniforme su tutta la superficie ottenendo un vetro leggermente opaco. 

Nella foto si vedono due campioni acidati con la stessa procedura, ma di spessore diverso: 4 mm. a sinistra e 10 mm. a destra; aumentando lo spessore, quindi la distanza dall’oggetto sottostante, si nota un’immagine meno definita.

Esistono inoltre i vetri stampati, in cui una delle due superfici non è perfettamente liscia ma reca un’impronta realizzata con uno stampo che crea delle creste e degli avvallamenti che confondono la vista degli oggetti retrostanti; anche qui la distanza dall’oggetto modifica notevolmente la sua visibilità. Viene spesso usato per le finestre dei bagni e delle docce, tenendo la parte stampata all’esterno. 

Il trattamento più appariscente che si effettua sul vetro è la sua trasformazione in uno specchio; il procedimento è abbastanza complesso, come si apprende da questo filmato: 

Gli specchi di tipo tradizionale possono essere prodotti utilizzando del vetro float o dell’extrachiaro; con quest’ultimo si ottiene un prodotto di qualità superiore per effetto della migliore trasparenza del vetro.

Se però escludiamo la grande produzione di serie e consideriamo la possibilità di intervenire sul vetro in maniera artigianale, si possono ottenere effetti abbastanza insoliti ed originali come quelli della foto seguente: 

In questa foto si intravede la zona riflettente in cui si nota la mia camicia ed un mio braccio mentre fotografo i campioni.

Inoltre il vetro può essere anche incollato e per ottenere questo risultato si devono accostare le due parti, poi si deposita un adesivo metacrilato con una siringa o con un tubetto particolare lungo la linea di giunzione; la colla penetra per capillarità tra i due vetri e il suo indurimento viene procurato in pochi secondi dall’esposizione ad un fascio di luce ultravioletta emessa da una lampada sistemata opportunamente. 

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L’incollaggio non è necessariamente vetro-vetro, ma può essere anche vetro-metallo; la cosa indispensabile è che le superfici che vengono a contatto siano perfettamente piane in modo che lo spazio fra loro sia quasi inesistente ed il collante possa espandersi correttamente. 

A conclusione di questa serie di articoli sul vetro, pubblico una tabella che riassume le caratteristiche del vetro: 

IL VETRO (settima parte)

Un’altra lavorazione che si può eseguire sul vetro è la sabbiatura; ma non mi riferisco a quella che si effettua sulla lastra intera, ma a quella che permette di realizzare delle figure opache su una lastra trasparente e che può essere un motivo decorativo per migliorare l’estetica di un vetro, oppure per evidenziarne la presenza in modo che le persone non vi sbattano contro, altrimenti si fa per evitare una trasparenza completa di una parete divisoria di un ufficio. 

Per effettuare questa operazione si applica un foglio di carta adesiva speciale in cui sono state ricavate delle zone vuote, generalmente con un plotter da taglio comandato da un computer.

Il foglio così ottenuto viene applicato sul vetro, poi si usa la pistola da sabbiatura che provvede a soffiare dei microgranuli di corindone sulla zona da trattare; al termine della lavorazione si toglie il foglio adesivo (che si chiama “maschera di sabbiatura”) ed apparirà il disegno opaco realizzato nelle zone vuote.

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Questo campione è un po’ particolare perché è stato ottenuto stratificando un vetro sabbiato con uno specchio, sistemato posteriormente, che si nota perché riflette parzialmente la mia immagine mentre lo sto fotografando.

La maschera per effettuare la sabbiatura si può preparare anche manualmente, quando il disegno non è particolarmente complicato. 

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D’altra parte, quando non esistevano i plotter da taglio, le maschere di sabbiatura venivano preparate incidendo manualmente con un bisturi un foglio di carta o di plastica adesiva, sia che il disegno fosse semplice o complicato.

Un’ulteriore lavorazione che si può fare sul vetro è la retro-verniciatura, cioè il vetro viene trattato con opportune vernici opache colorate sulla faccia posteriore; l’effetto che si ottiene, guardandolo dal davanti, è quello di una superficie lucida come se fosse un pannello di legno laccato lucido brillante, con il notevole vantaggio che lo si può pulire con qualunque tipo di detergente senza rischiare di danneggiarlo.

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Un’evoluzione ulteriore della tecnologia legata alla lavorazione del vetro è la stampa digitale, anche questa da effettuare sul retro della lastra. Si può realizzare un vetro fotografato con qualunque immagine, purché sia in alta definizione; se volete utilizzare le foto dei vostri familiari per decorare degli sportelli intelaiati di un mobile, è sufficiente inviare delle foto digitali come allegato ad una e-mail, specificando la dimensione dei vetri che volete che siano stampati ed il gioco è fatto in poco tempo, come la foto seguente: 

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IL VETRO (sesta parte)

Tra le varie lavorazioni che si possono fare in una vetreria attrezzata c’è anche la realizzazione di vetri con inserti particolari come, per esempio: reti metalliche sottili, tessuti, pizzi o cose del genere; per ottenere questo risultato si utilizzano due lastre di vetro e due fogli di un materiale plastico particolare che si chiama Etilvinilacetato (EVA). 

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Questo materiale si presenta come un foglio di plastica morbida e traslucida, si taglia con estrema facilità e, per procedere alla realizzazione del “pacchetto”, si inserisce il materiale scelto fra due fogli di EVA opportunamente tagliati, poi si completa con le due lastre di vetro che vanno all’esterno, come si vede nella foto seguente: 

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In seguito si infila tutto in un’autoclave come questa: 

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In questa autoclave, oltre ad innalzare la temperatura, si crea anche una discreta depressione per fare in modo che le due lastre di vetro si avvicinino, aderendo perfettamente al materiale inserito con la complicità dell’EVA che si ammorbidisce riempiendo tutti gli spazi liberi e diventando perfettamente trasparente.

Al termine del trattamento i vetri con il materiale inserito risultano un unico blocco ed anche più resistente. 

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In maniera simile, ma senza inserti particolari, nasce il vetro stratificato (chiamato anche “laminato” dalla traduzione dell’analogo termine inglese: laminated) che è molto usato, soprattutto come vetro di sicurezza; questo vetro composito nasce con un procedimento simile a quello descritto prima e sempre dentro un’autoclave.

Si trova anche già pronto e viene commercializzato sotto forma di una coppia di vetri di uguale spessore tra i quali è stato inserito un foglio di un materiale plastico che si chiama Polivinilbutirrale (PVB) che ha generalmente uno spessore di 0,38 mm.; in casi particolari i fogli possono diventare 2 (0,76 mm.) oppure 4 (1,52 mm.); il motivo di questo aumento di spessore deriva dalla necessità di rendere l’accoppiamento delle due lastre più resistente agli urti.

Nel caso specifico di due vetri temperati da accoppiare, l’uso di 4 strati è da intendersi obbligatorio, anche per poter compensare i piccoli difetti di deformazione dei pezzi.

Il fatto di realizzare una lastra composta da due vetri monolitici con un foglio di materiale plastico interposto garantisce che, in caso di urto, questa lastra non si spezzi in tante schegge più o meno grandi, ma rimanga unita dal foglio di PVB minimizzando quindi i danni e i rischi di ferite.

Un altro vantaggio dell’uso del PVB all’interno di due lastre di vetro è che questo foglio di materiale plastico trattiene il 99% dei raggi ultravioletti; è un grosso vantaggio per chi deve costruire delle vetrinette da esposizione per musei o affini, oppure per le vetrine dei negozi.

Come tutti sanno, i raggi del sole (che hanno una sensibile componente ultravioletta) tendono a modificare il colore degli oggetti illuminati e talvolta anche la loro struttura cellulare, quindi il vetro stratificato rappresenta una soluzione ottimale per tutte quelle situazioni in cui si devono esporre oggetti che devono essere protetti dai raggi ultravioletti.

Quando capita di dover tagliare un pezzo di questo tipo di vetro sul banco da taglio, la macchina incide le due lastre (sopra e sotto) e, per eliminare il collegamento costituito dal foglio di PVB, accende una resistenza che col calore sviluppato scioglie il foglio plastico, in modo da procedere alla separazione del pezzo dalla lastra iniziale. 

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Una volta, quando non esisteva questa macchina, il vetro stratificato (che è stato inventato nel 1909) veniva inciso manualmente sopra e sotto, poi si muoveva la lastra per spezzare i vetri lungo le incisioni e si versava dell’alcool nella fessura che si veniva a creare, poi gli si dava fuoco e questo eliminava il PVB, permettendo il distacco delle parti.

Il foglio di PVB può essere trasparente ma colorato ed in questo caso l’effetto che si ottiene è lo stesso di un vetro colorato in pasta, come ormai si fa raramente aggiungendo polveri metalliche. 

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IL VETRO (quinta parte)

Un’altra operazione che si può effettuare con le lastre di vetro è la curvatura a caldo; per ottenere un vetro curvo sono necessarie due cose: un forno per il riscaldamento del vetro, che diventerà plastico all’aumentare della temperatura, ed uno stampo in metallo su cui si adagia la lastra quando perde la rigidità tipica del vetro a temperatura ambiente.

Tra lo stampo e la lastra viene interposto un tessuto particolare, resistente alle temperature che si sviluppano all’interno del forno (da 500 a 750°C), che serve ad ottenere una superficie esterna senza difetti. 

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Nella foto precedente, che è stata presa un po’ di traverso, si nota uno stampo a cui sono stati applicati dei blocchetti di appoggio per la lastra nella parte più bassa (da notare la posizione rispetto all’asfalto del cortile).

Con il progressivo riscaldamento, la lastra si adagia sulla superficie curva (sempre con il tessuto in mezzo) trattenuta dai blocchetti perché non scivoli fuori dallo stampo; una volta che il vetro si è adattato alla forma dello stampo, il forno viene spento e la lastra viene generalmente fatta raffreddare lentamente, in modo che non si generino delle tensioni interne.

In casi particolari la lastra viene fatta raffreddare velocemente per ottenere un vetro curvo temperato. 

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A volte, come nel caso della foto precedente, si devono utilizzare delle strutture accessorie per “aiutare” il vetro a piegarsi, soprattutto se si tratta di spessori notevoli. Nella foto si vedono delle strutture costruite con un angolare di ferro che sono incernierate in basso e servono proprio a spingere il vetro per addossarlo allo stampo in maniera perfetta.

Naturalmente, non potendo entrare nel forno per l’eccessiva temperatura, bisogna agire dall’esterno con aste che vengono infilate attraverso fori opportuni.

A volte si devono fare stampi molto speciali per produrre vetri curvi sagomati in modo particolare come questo: 

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Oppure come questo:

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In questa foto si vede un vetro con una doppia curvatura adagiato sul telo speciale per stampare, che a sua volta è appoggiato su uno stampo di forma decisamente insolita che ha richiesto una struttura di sostegno indiscutibilmente complicata.

IL VETRO (quarta parte)

Proseguendo nella descrizione delle lavorazioni, possiamo ricordare che il vetro può essere anche forato. 

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Per eseguire un foro si utilizzano degli utensili al diamante o al Widia che devono sempre lavorare con apporto di acqua, che agisce come lubrificante e serve anche per non far salire la temperatura del pezzo, che altrimenti si spaccherebbe. 

Però i fori non si possono fare dappertutto e di qualunque diametro: innanzitutto non si possono fare dei fori che siano inferiori allo spessore della lastra che stiamo lavorando, in secondo luogo la posizione di un foro vicino ad un bordo deve essere distante dallo stesso almeno il doppio dello spessore della lastra. Se invece andiamo a forare vicino ad un angolo, dobbiamo restare distanti dai due bordi almeno quattro volte lo spessore della lastra.

Alla fine delle forature la lastra deve essere necessariamente temperata per evitare che si inneschino delle piccole screpolature, che comunque procederebbero attraversando la lastra fino al raggiungimento di un bordo, provocandone la rottura.

Diversa è la situazione delle asole che vengono praticate sui bordi di sportelli o di porte per l’inserimento di ferramenta specifica. 

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Qui non ci sono distanze da rispettare e la lavorazione, che oggi si effettua quasi sempre con centri di lavoro CNC, risulta perfetta. 

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Una lavorazione indispensabile sulle lastre che rimangono con i bordi a vista è la molatura; questa operazione viene eseguita con mole diamantate o con nastri abrasivi al carburo di silicio, sempre in presenza di abbondante acqua.

In questo modo si ottiene un bordo perfettamente liscio e con un leggerissimo doppio smusso a 45° per eliminare spigoli taglienti. 

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Un arricchimento che viene effettuato spesso nei piani in vetro destinati ai tavoli è la bisellatura, che è una molatura effettuata con una mola inclinata (generalmente a 7°) che impreziosisce i bordi evidenziandone la presenza per effetto di un diverso angolo di rifrazione. 

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Prima ho parlato della tempera che viene effettuata sulle lastre di vetro; credo che sia il caso di spendere due parole per chiarire come funziona: la lastra viene inserita in un forno elettrico che porta il vetro a 680° circa e la sua permanenza nel forno è di un minuto per ogni millimetro di spessore. 

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Una volta terminato il riscaldamento la lastra viene raffreddata con getti di aria fredda, anche in questo caso per un periodo di tempo pari ad un minuto per ogni millimetro di spessore. 

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Al termine del trattamento il vetro risulta sei volte più resistente alla flessione di un analogo pezzo in vetro normale; un altro vantaggio di questo trattamento è che, in caso di rottura, la lastra si frammenta in una miriade di piccoli pezzi di vetro, ma con bordi che non sono taglienti come invece accade per i frammenti di una lastra normale.

Un trattamento simile è l’indurimento, che è ottenuto con un riscaldamento analogo al caso della tempera, ma il raffreddamento viene effettuato più lentamente: un minuto e mezzo per ogni millimetro di spessore della lastra.

La differenza rispetto alla tempera è soprattutto nella pezzatura dei frammenti in caso di rottura: sono molto più grandi.