Sono costituite da un insieme di ossidi inorganici micronizzati, dosati con precisione per ottenere una miscela omogenea, caratteristica e ripetibile.
La più corrente formulazione si identifica come “Vetro E” che fornisce un insieme di caratteristiche tali da conferire ai compositi (in tal caso detti “vetro-resina”) proprietà fisico-chimico-meccaniche apprezzate in moltissime applicazioni.
Variando la percentuale e la natura dei vari ossidi si possono ottenere diverse formulazioni di vetro, in cui vengono esaltate specifiche caratteristiche, per ottenere prestazioni superiori a quelle offerte dal vetro E, sia pure a fronte di costi più elevati.
Le più note sono:
Vetro ECR – è un’evoluzione recente del vetro E, che fornisce un netto miglioramento della resistenza alla corrosione (soprattutto in ambiente acido) oltre a più elevati valori di caratteristiche meccaniche e di resistenza termica. Grazie alla composizione boron-free i gas emessi dal forno rispettano le più recenti normative in materia di ecologia.
Questa formulazione è ormai la più diffusa e richiesta dal mercato.
VETRO S – si tratta anche qui di una formulazione priva di boro e di alcali che conferisce alle fibre significative differenze in positivo rispetto al vetro E ed ECR : più elevate prestazioni meccaniche come incremento del 20-30% per resistenza a trazione e modulo, del 50% per la resistenza all’urto e alla fatica; minimo degrado di questi parametri ad alte temperature; marcata resistenza alla corrosione e all’invecchiamento. Necessita di più alte emperature di fusione e filatura e quindi risulta molto più costoso del vetro E ed ECR.
Vetro AR – è stato sviluppato per il rinforzo di conglomerati cementizi; l’alto tenore in ossido di Zirconio gli conferisce un’ottima resistenza ai componenti alcalini che si sviluppano durante la presa. Il miglioramento più evidente è l’ incremento del modulo a rottura che permette un alleggerimento dei pezzi realizzati in composito Cemento/Vetro.
Vetro C – è una formulazione ormai datata, di costo leggermente inferiore al vetro E, che offre una buona resistenza chimica ma caratteristiche meccaniche nettamente inferiori al vetro E, così come la sua resistenza all’invecchiamento. Oggi mantiene un certo interesse come rinforzo di liner chimico-resistente per tubi e serbatoi, mentre è quasi abbandonato per impieghi strutturali a causa dell’alto contenuto in ossidi alcalini che favoriscono fenomeni di idrolisi nel composito. E’ quindi da evitarne l’impiego come rinforzo del cemento (come qualcuno suggerisce)
Vetro D – si caratterizza per un alto contenuto di silice ed ossido di boro (lasciando pochi percento o tracce ad altri componenti). Questa formulazione, a fronte di caratteristiche meccaniche inferiori al vetro E presenta ottime proprietà dielettriche (bassa costante dielettrica e minima tangente dell’angolo di perdita) che ne rendono possibile e necessario l’impiego per radomi e circuiti stampati ad alte prestazioni.
Composizione indicativa dei vari tipi di vetro
| vetro E |
vetro ECR | vetro S |
vetro AR | vetro C | vetro D | ||
| Silice SiO2 | % | 53-55 | 58,2 | 65 | 60 | 65-66 | 73-74 |
| Allumina Al2O3 | % | 14-16 | 11,6 | 25 | 0,7-1 | 4-5 | – |
| Calcio CaO | % | 19-21 | 21,7 | – | 5 | 13-14 | 0,5-0,6 |
| Magnesio MgO | % | 2-3 | 2 | 10 | – | 2-3 | |
| Boric anydride | % | 7-9 | – | – | – | 5-6 | 22-23 |
| Ossidi alcalini Na2O Ossidi alcalini K2O |
% | < 1 | 1,02 | – | 14 | 8-9 | 2,8 |
| Ossidi di Ferro Fe2O3 | % | < 0,5 | 0,1 | tracce | – | < 0,5 | 0,1-0,2 |
| Ossidi di Zirconio ZrO2 | % | – | – | – | 18-20 | – | – |
| Ossidi di Titanio TiO2 | % | – | – | – | – | – | – |
| Fluoro e altri | % | tracce | – | – | – | tracce | – |
Caratteristiche delle fibre di vetro
| vetro E | vetro ECR | vetro S | vetro AR | vetro C | vetro D | ||
| Peso specifico | g/cm3 | 2,63-2,64 | 2,66 | 2,45 | 2,68 | 2,56 | 2,16 |
| resistenza a trazione | MPa | 3815-3830 | 4050 | 4955 | 3700 | 3660 | 2500 |
| modulo di elasticità | GPa | 78-79 | 82 | 88 | 77 | 55 | |
| allungamento a rottura | % | 4,8 | 4,9 | 5,5 | – | 4,8 | 4,5 |
| ripresa umidità | % | < 0,1 | < 0,1 | < 0,1 | < 0,6 | ||
| indice di rifrazione | – | 1,547-1,562 | 1,565 | 1,522 | 1,562 | 1,537 | 1,47 |
| resistenza al fuoco | – | incomb. | incomb. | incomb. | incomb. | incomb. | incomb. |
| coefficiente di dilatazione termica lineare | cm/cm °K-1 | 5×10-6 | 6×10-6 | 5,5×10-6 | – | 5×10-6 | 3,5×10-6 |
| calore specifico a 23 °C | kJ/kg °K | 0,8 | 0,79 | 0,81 | – | 0,787 | – |
| conduttività | watt/m °K | 1 – 1,3 | 1,22 | 1,34 | – | – | – |
| costante dielet. a -10 GHz | – | 6,90 – 6,97 | 7,07 | 5,4 | – | 6,9 | 3,8-4,1 |