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Modalità con cui le radiazioni intervengono sulla colorazione dei prodotti contenenti vetro

Il vetro è particolarmente sensibile alla colorazione/decolorazione indotta dalle radiazioni, a causa della sua struttura amorfa e non cristallina. La natura delle modifiche ottiche varia, ma generalmente consiste nella colorazione nella regione della luce visibile e nella formazione di bande di assorbimento nelle regioni dell’infrarosso e/o dell’ultravioletto. La densità ottica viene quasi sempre aumentata. È ben documentato, per esempio, che dosi elevate di raggi gamma modificano le gradazioni del vetro dal marrone scuro al color ambra chiaro. Il vetro chiaro si decolora quando esposto ai raggi gamma, e quindi a una fonte di Cobalto 60. Fibra di vetro, borosilicato e vetro a piombo passano da un colore chiaro a color ambra chiaro, dal marroncino al nero, a seconda dell’energia assorbita. Il vetro lattimo, quando esposto ai raggi gamma, assume un colore grigiastro, in base all’energia assorbita ed eventuali effetti vorticosi vengono evidenziati, probabilmente a causa delle concentrazioni di colore presenti nel vetro non uniformemente miscelate.

Il meccanismo attuale della formazione dei “centri di colore” è stato descritto. Il colore finale creato dipende dalla composizione chimica del vetro e può essere alterato dalla selezione di additivi (ad es., gli ioni cerio possono ridurre la brunitura, gli ioni manganese indurre un colore ametista). Il colore finale sarà dato dal colore originale del vetro e dagli effetti della formazione dei centri di colore.

Il colore ottenuto dall’irradiazione è considerato metastabile e il calore, ad esempio, è risaputo essere in grado di invertire l’effetto. In base al tipo di centri di colore che si formano e alla durezza del vetro, per invertire il colore sono necessari quantitativi variabili di calore o di energia penetrante. Il vetro avente una bassa velocità di diffusione (alto punto di rammollimento) risulta più stabile. La combinazione di tutti questi fattori fornisce a un articolo in vetro una colorazione decorativa unica.

Possono venirsi a creare contrasti di colore sensazionali, a seconda del colore delle vernici utilizzate sull’articolo, della composizione chimica e delle impurità presenti nel vetro. A basse dosi, l’intensità del colore aumenta linearmente mentre ad alte dosi si satura.

Il prodotto finale non risulta radioattivo o contaminato in alcun modo.

Le proprietà fisiche generali del gas colorato includono:

Stabilità del colore:

Nei primi giorni successivi al trattamento, si verifica una leggera perdita di colore mentre successivamente la velocità di scolorimento è scarsa. Il processo può essere effettivamente invertito, causando lo schiarimento del vetro, posizionando l’unità in forno a una temperatura di circa 300 °F per un paio d’ore. Per cui, per applicazioni in cui il prodotto viene esposto a calore elevato o basso (ad es., in lavastoviglie), questo trattamento non risulta essere ideale.

Assorbimento di raggi ultravioletti:

Si verifica un caratteristico leggero assorbimento di radiazioni ultraviolette che varia man mano che il vetro va incontro a decolorazione.

Proprietà fisiche:

A parte la modifica del colore, le normali proprietà fisiche del vetro non vengono modificate.

I vantaggi della colorazione decorativa del vetro mediante irradiazione includono:

  1. Il trattamento viene effettuato all’interno dei contenitori in cartone di spedizione. Non è necessario aprire o manipolare i pezzi singoli.
  2. La procedura è semplice, pulita e completamente sicura per il prodotto finale e per il consumatore.
  3. Nonostante l’economia tende a favorire grandi volumi, anche i volumi ridotti possono essere considerati economicamente allettanti. La procedura di irradiazione non viene influenzata dall’esecuzione di ampie sessioni di trattamento.
  4. Non vi sono sprechi di prodotto o rotture associate alla procedura.

Riepilogo

La colorazione del vetro in seguito a irradiazione è un fenomeno conosciuto. Non produce alcun effetto dannoso sulle proprietà fisiche del vetro e può essere utilizzata costruttivamente per scopi decorativi.

Riferimenti bibliografici

  1. Prasil, Z and T. Marlind, “Two Colors Out of One” Glass Decoloration #125, beta-gamma 2-3/91
  2. Prasil, Z. and T. Marlind, “Radiation Coloration of Glass-State of the Art, Glass Decoloration #249, beta-gamma 2-3/91
  3. Dietz, George R., “Radiation Coloring of Glass” Presentation to Society of Glass Decorators, Annual Meeting October 11-13, 1976, Pittsburgh, PA
  4. Prasil, Z., E. Schweiner and M. Pesek, “Radiation Modification of Physical Properties of Inorganic Solids”, Radiation Physics and Chemistry, Vol. 35, Nos. 4-6, pp.509-513, 1990

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