Il vetro resistente al calore è un vetro più resistente agli shock termici rispetto al vetro normale. È quindi adatto per applicazioni industriali, edili e di cottura in cui i cambiamenti di temperatura potrebbero causare la frantumazione del vetro ordinario. Il vetro resistente al calore è solitamente vetro borosilicato, vetro sodocalcico temperato o vetroceramica. Le stoviglie in vetro vengono spesso chiamate Pyrex® dal grande pubblico, ma questo è propriamente un marchio di Corning®, Inc., un importante produttore di prodotti in vetro e ceramica.
Quando la maggior parte dei materiali viene riscaldata, si espandono; una volta raffreddati, si contraggono. Questa proprietà è nota come espansione termica e il numero che indica quanto un dato materiale si espande o si contrae è chiamato coefficiente di espansione termica. Il vetro ha un alto coefficiente di espansione termica, il che significa che si espande molto rapidamente quando riscaldato. Questa rapida espansione può causare la frantumazione del vetro, una conseguenza nota come shock termico. Il vetro può essere fatto per resistere agli shock termici modificando la sua composizione chimica, il metodo di fabbricazione o entrambi.
La maggior parte del vetro comune viene prodotta mescolando biossido di silicio, calce, carbonato di sodio e piccole quantità di altri minerali. Questo è noto come vetro sodocalcico e viene utilizzato per bottiglie e barattoli di vetro, vetri delle finestre e altre applicazioni comuni. Alla fine del XIX secolo, il chimico tedesco Otto Schott inventò il vetro borosilicato aggiungendo boro alla miscela.
Il vetro borosilicato è più leggero e più resistente del vetro sodocalcico, ha un punto di fusione più alto e ha un coefficiente di dilatazione termica molto più basso. Viene utilizzato per apparecchiature di laboratorio in vetro resistente al calore, come le provette; per teglie e piatti da portata; e nelle applicazioni industriali dove è necessaria un’elevata resistenza agli shock termici, come le piastrelle per isolamento termico. Viene anche utilizzato come vetro ottico di alta qualità, ad esempio nei grandi telescopi, perché trasmette bene la luce e resiste ai cambiamenti di forma.
Corning® ha reso popolare l’uso del vetro borosilicato nei prodotti da forno con il suo marchio Pyrex®, ma la maggior parte dei Pyrex® venduti oggi negli Stati Uniti è vetro soda-calcico temperato. Il vetro temperato è stato trattato termicamente durante la produzione, causando la contrazione della parte interna del vetro e l’aumento della tensione superficiale, con conseguente migliore bilanciamento delle sollecitazioni nel vetro. Il vetro temperato è più forte del vetro non temperato e resiste meglio agli shock termici.
Il vetro temperato resistente al calore viene utilizzato nelle pentole e negli schermi dei caminetti in vetro. Il principale svantaggio dell’utilizzo di questo tipo di vetro è che la sua forma non può essere modificata dopo il raffreddamento. Tagliare o scheggiare il vetro temperato ne sbilancia le sollecitazioni interne, facendolo rompere facilmente. Quando si rompe, tende a rompersi in piccoli pezzi piuttosto che in frammenti grandi e taglienti. Per questo motivo viene spesso utilizzato nei parabrezza delle automobili.
La vetroceramica è un vetro che è stato trattato termicamente fino a quando i cristalli iniziano a formarsi nel vetro. Variando la quantità di cristallo è possibile creare vetri resistenti al calore con un’ampia gamma di possibili coefficienti di dilatazione termica. La vetroceramica viene utilizzata principalmente per piani cottura e piani di cottura in vetro, per schermi per caminetti e per pannelli in vetro resistenti al fuoco. Nella costruzione, una finestra o un pannello di vetro descritto come “resistente al fuoco” è solitamente vetro sodocalcico che è stato smaltato con vetroceramica o è costituito da due lastre e riempito con un materiale ignifugo.