EVIDENZA TRASPARENTE by Lorenzo Columbo

EVIDENZA TRASPARENTE

A cura di Lorenzo Columbo

SI RINGRAZIANO per la collaborazione e reperimento di immagini Angelo Minisci

per la collaborazione e reperimento di fonti Francesca Parotti

per la collaborazione David Palterer Silvia Ciappi

per la collaborazione e la pazienza Anna Luoni Lucia Rossanigo Giacomo Rossanigo Riccardo Menchi le vetrerie Vetraria Novara

Vetreria Menchi

EVIDENZA TRASPARENTE

A cura di Lorenzo Columbo

Indice

INTRODUZIONE AL

PROPRIETÀ DEL

TIPI DI

PRODUZIONE DEL

DECORAZIONE DEL

ELABORATI COL

vetro vetro vetro

EVIDENZA TRASPARENTE

L’“Esprit du verre”, una visione di materia. Vetro e non solo ... armonie di forme.

L’ “Esprit du verre”, una visione di materia che si raffronta e dialoga, cercando di donare nuova espressività. Un lavoro appassionato, intrinseco di quel sapere del fare, antico nella tecnica, moderno ed evoluto nella sua interpretazione e nell’insieme tutto ciò fa emergere un progetto ricercato e ormai sperimentato. L’artista/artigiano e designer si pone come attento manipolatore, capace di guidare la materia e le sue evoluzioni. Inevitabilmente la continua sperimentazione diventa principale, condizione di progetti arricchiti da una manualità sempre più esasperata, con una ricognizione approfondita del mestiere e degli strumenti. Conoscere la materia, averne acquisito i particolari e proporne una nuova immagine può riuscire ad un manipolatore consapevole e al contempo folle come un’artista. Questo momento “artigianale” coincide con una sua ricercata espressività rituale, quasi antropologica che ci permette di scoprire il mondo da una sua personale prospettiva, non piatta e monolitica, bensì dinamica e diversa. Lo stupore diventa traccia visibile ed elemento presente in una nuova creatività ma tura. Risultato di un lavoro che rende visibile ciò che è pensabile e quindi soprattutto oggi, un esercizio di pensiero. Il luogo della materia è territorio fatto di silenzio e di nulla, e questo due elementi sono frutto di un processo di scavo e di sottrazione, figure e colore, illusione e allusione, tutto si eclissa per lasciare il campo libero a quel minimo “differente” su cui l’opera dovrà fondarsi. Il design, cioè il progetto, è un po’ come gettare il sasso in avanti. Questo sasso che cade nell’acqua crea una serie di onde concentriche; una parte di esse va avanti nel futuro, mentre un’altra parte torna indietro, addirittura nello stesso punto in cui questo sasso è stato gettato, coinvolgendo quindi direttamente il progettista. Opere-prodotti che sintetizzano il singolare e delicato equilibrio tra progettazione e che esclude ogni riferimento alla funzionalità pratica e diventa un oggetto di trasformazione [che] inverte immagine e funzione [e] trasforma il movimento in forma. Evocano immagini di navicelle spaziali o di animali fantastici di insolite e irreali proporzioni, evidenziando la duttile familiarità del progetto con i delicati equilibri architettonici e pone in l’armonia di linee e di volumi, solidi e fragili al tempo stesso. Il vetro è elegante, di una eleganza nobile. La sua raffinatezza va di pari passo con la sua discrezione, sa imporsi alla nostra attenzione senza l’arrogante invadenza del parvenu, non è imporre arbitrariamente contenuti e modi d’esecuzione ma piuttosto mettere in relazione tra loro questi due momenti. E’ resistente, di una durezza a volte aspra; la sua superficie liscia, levigata, non consente appigli per il nostro animo. Eppure è anche incredibilmente fragile, a volte basta un suono acuto, come una parola fuori luogo, per incrinarne la struttura, l’integrità.

Il vetro ci è così familiare che a volte dimentichiamo quale straordinario potere lo animi. Riduttivamente riteniamo che il suo pregio maggiore risieda nella sua malleabilità, nella rara capacità di essere così disponibile ad assumere qualunque forma. Così, ritenendo che il valore risieda tutto nella perizia di chi lo ha modellato, non siamo più in grado di andare oltre e di comprenderne le reali qualità. A volte un’intuizione particolarmente felice, che esalti semplicemente le sue proprietà più autentiche, la sua trasparenza, la sua capacità a dissolversi in puro colore, è sufficiente a svelarci una realtà inaspettata, resa ancor più stupefacente dall’improvvisa consapevolezza di quale potenziale si nasconda dietro l’apparenza delle cose. Le Corbusier sosteneva che “La chiave è la luce - e la luce illumina le forme - E queste forme hanno una potenza emotiva” e dunque il vetro, è per sua natura lo strumento ideale per dosare il potere di quella ‘chiave’. Una maggiore consapevolezza delle sue qualità più immateriali, un suo impiego più ‘onesto’ sono a mio avviso sinonimi di una rinnovata capacità di oltrepassare con lo sguardo la semplice apparenza del reale. La verità insita nei piccoli oggetti che accompagnano, silenziosi testimoni, la nostra esistenza, è un valore a cui troppo spesso preferiamo rinunciare. Nella schietta forma di una bottiglia, nella sua eleganza, nella morbida sinuosità del suo collo vedo condensato quanto di più autentico ci leghi a questo nostro mondo. Nella sua apparente semplicità questo oggetto ci dice molto più di noi stessi di quanto talvolta non si sia disposti a sentire. Ci parla di come viviamo, di come inconsapevolmente mutano le nostre abitudini. Da questo mutato quadro di riferimento, l’ornamento trae nuove opportunità di sviluppo, infatti come dichiarato da Kant “… questa riguarda solo il piacevole...”. Nell’essere superfluo, eccessivo, dissonante trovano ed ha una funzione, sono i compagni di un esistere non solo funzionale. Non è più il prodotto a rappresentare se stesso ma, il prodotto diventa specchio “di quello che siamo”. Pensiamo al gesto di versare dell’acqua, alla rassicurante solidità del vetro, alla superficie liscia della bottiglia che asseconda la nostra presa. Il gesto può farsi lento, assecondando il piacere che nasce dall’atto del versare anche il liquido che scende nel bicchiere acquista una sua particolare eleganza. E’ la forza della sua visione che costruisce la potenza stessa, e questo non dipende dalla complessità degli strumenti e dei manufatti-artefatti messi in gioco. Questa collisione delle parti come tentativo anche scontato di creare scambio, un «éclat», delle scintille, un piccolo fuoco, un insistere sulle differenze come valore.

Angelo Minisci

1 INTRODUZIONE AL

vetro L’oggetto di studio è il vetro, visto nella maniera più completa possibile. La pubblicazione dal nome Evidenza trasparente vuole far notare sia una caratteristica simbolo del vetro la trasparenza, ma è anche il sinonimo di chiarezza nei confronti di un argomento vastissimo. Infatti l’obbiettivo è mostrare in maniera semplice e chiara (trasparente) tutto il mondo del vetro in maniera evidente. Il progetto parte con un breve cenno storico, per poter poi spiegare nello specifico la sua composizione e fabbricazione, in un secondo momento andremo a conoscere tutte le proprietà del vetro per poterli così distinguere in varie tipologie e comprenderne meglio la fabbricazione. L’ultima sezione è dedicata alla mia esperienza in una vetreria entrando a contatto con la decorazione delle vetrate, vi saranno mostrati una serie di oggetti come paragone di utilizzo e possibilità del vetro, per infine mostrarvi i miei “esperimenti” col vetro.

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STORIA

Datazione di eventi storici riguardanti il vetro

del

VETRO 10

1180 Per la prima volta finestre di vetro trovano impiego domestico

250 AC 79

Scoperta del vetro soffiato

Plinio descrive il processo di manifattura del vetro e ne riporta leorigini leggendarie attribuendone l’invenzione ai fenici

630 AC Primo manuale sulla lavorazione del vetro. Sardanapal (Assiria) caratteri cuneiformi.

900 AC

1453

Rifioritura dell’industria del vetro in Siria e Mesopotamia

I segreti dell’arte del vetro si trasferiscono da Bisanzio a Venezia

100 1480 AC

Soffiaggio del vetro in stampi

Prima apparizione del vetro in Egitto colorazione con cromofori (Cu, Fe, Mn, Al), vetro cavo

70 3000 AC Il vetro viene utilizzato nel Caucaso per la colorazione e smaltatura di vasellame

I romani trasferiscono la tecnologia del vetro in Europa (Spagna, Francia, Italia)

591 Gregorio di Tour menziona l’utilizzo di finestre di vetro nelle chiese

CAP1. Introduzione al vetro

1967 Processo Float

1859 Macchina semiautomatica per la produzione delle bottiglie di vetro

1500

1970

A Murano viene prodotto vetro per contenitori trasparente

Produzione dimostrativa delle fibre ottiche

1834 Leng elabora le prime ipotesi sulla vetrificazione e devetrificazione dellâ&#x20AC;&#x2122;acido silicico

1590

1983

Prodotte dai vetrai di Murano le prime lenti molate per occhiali

Fibre di mullite estruse con il processo sol-gel

1867 Invenzione del forno di fusione in continua

1782 Misura della temperatura tramite pirometri Wedgwood

1925 Processo Pittsburgh per il vetro piano

1665 Produzione di spechi di grandi dimensioni in Francia

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COMPOSIZIONE e FORMAZIONE In senso fisico il vetro è un materiale solido amorfo, solitamente prodottosi quando un adatto materiale viscoso viene solidificato rapidamente, in modo tale che non abbia il tempo di formare una regolare struttura cristallina. Comunemente si intende con il termine vetro uno specifico tipo, il vetro siliceo. In forma pura, il vetro è trasparente, relativamente duro, pressoché inerte dal punto di vista chimico e biologico e presenta una superficie molto liscia. Queste caratteristiche fanno del vetro un materiale molto utilizzato in molti settori, ma nello stesso tempo è fragile e tende a rompersi in frammenti taglienti. Questi svantaggi possono essere modificati in parte o interamente con l’aggiunta di altri elementi o per mezzo di trattamenti termici.

CAP1. Introduzione al vetro

La silice La silice è la più importante delle sostanze capaci di dare origine a vetri. Essa è formata da atomi di silicio e di ossigeno, i primi di raggio atomico piuttosto piccolo in confronto ai secondi, i quali si distribuiscono intorno all’atomo di silicio assumendo una distribuzione tetraedrica.

La silice o biossido di silicio SiO₂ è presente in natura sotto diverse forme: la forma amorfa e la forma microcristallina. Il quarzo è invece silice allo stato più o meno puro con struttura cristallina regolare costituita da un fitto reticolo di tetraedri SiO₄, uniti per i vertici (si noti che il rapporto totale Si/O è di 1 a 2, ossia la formula generale è sempre SiO₂). La silice presenta il fenomeno del polimorfismo, per cui, oltre al quarzo, esistono altre due forme cristalline, dette tridimite e cristobalite, che a loro volta si distinguono in alfa e beta a seconda della temperatura. Le tre forme differiscono per il tipo di cella elementare, rispettivamente trigonale (quarzo), rombica (triadimite) e tetragonale (cristobalite).

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tridimite а

cristobalite а

140°C 1470°C

> tridimite в

1713°C

quarzo а

870°C

> quarzo в

573°C

240°C

> cristobalite в

> liquido

Riscaldando gradualmente il quarzo sino ad ottenere il liquido, si passa attraverso le varie forme cristalline della silice:

Alcuni passaggi non sono reversibili, per cui dal liquido non si può tornare al quarzo di partenza: la struttura amorfa del liquido viene conservata anche allo stato solido e si ottiene il vetro di quarzo. Anche raffreddando la cristobalite beta non si ottiene tridimite beta, ma la cristobalite alfa una volta raggiunti i 240°C.

liquido

vetro cristobalite в

tridimite в cristobalite а

quarzo в

tridimite а quarzo а

> 117

163

573

870

1470

1610

1713

T/°C

quarzo а

quarzo в

tridimite а

tridimite в

cristobalite а

cristobalite в

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Stato vetroso Noi sappiamo che i solidi presentano in scala microscopica un reticolo cristallino e quindi le molecole che compongono il solido stesso sono arrangiate in strutture ordinate. Se in questa condizione il solido viene riscaldato aumenta lo stato di agitazione delle molecole attorno alla loro precisa posizione nel reticolo fintanto che non si raggiunge il punto di fusione; la struttura cristallina viene meno e le molecole cominciano a scorrere le une rispetto alle altre. Al contrario, raffreddando “lentamente” un liquido al di sotto della sua temperatura di fusione si cominciano a formare gradualmente i cristalli che quindi daranno origine al solido con la sua struttura ben ordinata. Il raffreddamento veloce dallo stato liquido o sotto raffreddamento fa sì che le molecole rimangano allo stato liquido (disordinato) al di sotto della temperatura di fusione visto che la velocità del processo non rende possibile la formazione di nuclei di accrescimento per iniziare la cristallizzazione. Visto che la viscosità cresce molto col diminuire della temperatura si raggiungerà una situazione per cui non sarà più possibile la formazione di un reticolo cristallino. All’aumentare della viscosità le molecole si aggregano per formare prima la pasta di vetro e quindi il solido amorfo. In questo stato le molecole sono distribuite in maniera disordinata ma sufficientemente coesa per mantenere la rigidezza. Questo è quello che si definisce stato vetroso.

Curve di fusione di un solido cristallino e di un materiale vetroso.

Calore specifico

∆Tf

> Temperatura

CAP1. Introduzione al vetro

In questo grafico vediamo il calore scambiato da un fuso in fase di raffreddamento. In rosso si vede la fase liquida, in nero la cristallina che si genera alla temperatura di fusione Tm e in arancio la fase liquida metastabile di liquido sottoraffreddato. In blu abbiamo diverse fasi vetrose che si generano alle temperature di transizione vetrose Tg, dipendenti dalla velocitĂ di raffreddamento. Si puĂ˛ osservare la diversa dipendenza del calore dalla temperatura nella fase liquida e nelle fasi solide.

liquido

Calore scambiato

liquido sottoraffreddato

vetro

> cristallo

Temperatura

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CONDIZIONI di VETRIFICAZIONE Gli aspetti strutturali che causano la genesi di vetro sono tipici dei vetri a base di silice e, piĂš ingenerale, di ossidi. Il vetro Ă¨ definito o come un solido senza ordine a lungo raggio oppure come un materiale che manifesta il fenomeno della transizione vetrosa. Le prime teorie sviluppate tentano di giustificare la formazione del vetro con considerazioni sul carattere strutturale.

CAP1. Introduzione al vetro

Teorie strutturali GOLDSCHIMT fu il primo che credette di aver trovato un criterio per la formazione del vetro, prendendo in considerazione gli ossidi di formula generica AmOn, decretando per il vetro un valore compreso tra 0,2 e 0,4 , creato dal rapporto tra di raggi ionici. In termini cristallochimici questo vuol dire che un catione deve coordinare intorno a se quattro ossigeni: infatti ritroviamo una relazione ben precisa tra il rapporto dei raggi ionici e stabilitĂ dei poliedri di coordinazione. Tuttavia non tutte le sostanze davano luogo a vetro. 21

1.00

0.732

0.645

0.414

0.225

0.155

Rc/Ra

N.C.

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La non cristallinità 22

Dopo la messa a punto della tecnica di diffrazione dei raggi x , che a dato modo di studiare nei dettagli le strutture ordinate dei cristalli, mostrò come le sostanze vetrose, seppur simili a quelle cristalline ,tra le forze di legame e la presenza di un reticolo tridimensionale continuo, queste non presentavano un ordine a lungo raggio. Il disordine del reticolo vetroso mostrava una distribuzione di distanze di legame, e quindi di forze interatomiche.

Esaminano attraverso la tecnica di diffrazione dei raggi x ZACHARIASEN formulò quattro regole che un ossido deve rispettare per far sì che formi un vetro:

il numero di coordinazione del catione deve essere pic-

colo;

nessuno ione ossigeno deve essere legato a più di due

cationi;

3 i poliedri di coordinazione possono avere in comune solo i vertici e non gli spigoli o le facce;

4 ciascun poliedro deve condividere con gli altri almeno tre vertici Questo modello è noto come modello a reticolo disordinato.

Questo modello prevede l’assenza di un ordine a lungo raggio, ma conserva invece l’ordine a corto raggio che determina il poliedro di coordinazione. ZACHARIASEN giustifica la sua teoria inoltre col concetto che la percentuale di ossidi formatori rispetto agli ossidi non formatori, in una miscela per la formazione del vetro, devono essere maggiore. Sulla base delle regole di ZACHARIASEN gli ossidi si dividono in: Formatori: soddisfano cioè le quattro regole e formano vetro partendo dallo stato liquido; danno forte legame covalente e generano strutture in cui i tetraedri non si deformano (con la conseguente difficoltà di ottenere strutture ordinate); Intermedi: da soli non formano vetro, ma introdotti in un sistema di formatori, sono comunque formatori di reticolo; Modificatori: non formano vetro da fuso e, introdotti in un vetro, interrompono il reticolo; formano legami ad elevato grado di ionicità con l’ossigeno; abbassano la temperatura di fusione.

CAP1. Introduzione al vetro

B) In tanti casi questi ricercatori sono riusciti a preparare vetri prima scnosciuti, ma non Ă¨ mai stato trovato un criterio di carattere geneale e privo di eccezioni.

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STRUTTURA A MEDIA DISTANZA Con ordine a lungo raggio ci si riferisce alla struttura molecolare del solido o, meglio, alla disposizione geometrica degli atomi /molecole nello spazio. L’ordine a lungo raggio è tipico dei cristalli dove, comunque ci si sposti da un atomo di riferimento, si trova sempre una sequenza ordinata di atomi. Spiegare la determinazione strutturale a media distanza creò non pochi problemi. L’ipotesi più vecchia è quella di Lebedev del 1921, che descriveva il vetro come costituito da un insieme di “microcristalliti” A) Il modello di Zachariasen, basato sull’ipotesi del reticolo perfettamente disordinato. B) Il modello di Porai-Koshits è noto come struttura paracristallina, in questa ipotesi si suppone che vi siano gradi che variano localmente con il passaggio progressivo da zone disoordinate a zone più ordinate. C) Questo dualismo nelle ipotesi strutturali si ritrova anche nei modelli di simulazione: vi sono esempi di modelli disordinati e di ordine parziale.

CAP1. Introduzione al vetro

A) 25

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Vetro COMUNE

a maggiore grado di cristallinità.

CaCO₃

CaO + CO₂

Il vetro comune è da considerarsi, dal punto di vista chimico, come una miscela omogenea di metasilicato di sodio e calcio (o magnesio) Na₂SiO₃ e CaSiO₃, in cui è riscontrabile una struttura di lunghe catene di tetraedri formanti un groviglio irregolare tridimensionale contenente nei “vuoti” gli oni sodio, calcio e magnesio. Mentre il quarzo rammollisce e fonde intorno ai 1650-1750°C, il vetro comune è molto più facilmente fusibile e quindi lavorabile. Industrialmente il vetro si prepara facendo fondere nei forni opportune miscele di sabbia silicea, calcare e soda solvey. Durante il riscaldamento iniziale (a circa 600-650°C) i carbonati si decompongono in ossidi:

Na₂CO₃

Na₂O + CO₂

Il vetro comune si ottiene fondendo insieme silice SiO₂, soda solvay Na₂CO₃ e calcare CaCO₃ oltre ad altre sostanze. La massa che si ottiene presenta una struttura amorfa (o vetrosa) in cui sono presenti ioni Na+, Ca++, Mg++. La devetrificazione è un processo di lentissima cristalizzazione del vetro che avviene nell’arco di secoli. Col passare del tempo i tetraedri di silice tendono a disporsi in un ordine regolare e finiscono per generare nella massa vetrosa delle zone

E successivamente, a temperatura più alta, intorno ai 1000°C, si combinano con la silice formando metasilicati: CaO + SiO₂ Na₂O + SiO₂

> CaSiO₃ > Na₂SiO₃

La fusione vera e propria avviene intorno ai 1200°C.

Si Ca++ Na+ O

CAP1. Introduzione al vetro

Soda solvey L’aggiunta del calcare è necessaria perché altrimenti il vetro ottenuto sarebbe idrosolubile; la funzione della soda è essenzialmente quella di abbassare la temperatura di fusione (fondente).

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Composizione

Il vetro è composto da una miscela omogenea di ossidi in proporzioni variabili, distinti in formatori e modificatori del reticolo vetroso. I principali formatori di reticolo (per questo detti anche vetrificanti) sono la silice (SiO₂) e l’anidride borica (B₂O₃), ma numerosi altri ossidi tri o tetravalenti (di fosforo, germanio, ecc.) hanno queste caratteristiche. I modificatori si distinguono in fondenti (ossidi alcalini, principalmente di sodio e potassio) e stabilizzanti (ossidi alcalino-terrosi di calcio, magnesio, bario, ...). Gli ossidi di alcuni elementi come il piombo possono essere sia formatori che modificatori del reticolo. I vetri silicatici, i più numerosi, sono costituiti da un reticolo nel quale atomi di silicio e di ossigeno sono legati tra loro da forti legami chimici covalenti. Altri elementi interrompono la continuità del reticolo (per questo sono detti modificatori ) creando legami di tipo ionico.

Formatori La silice (SiO₂, biossido di silicio) è il più comune formatore del reticolo vetroso ed è quindi la più importante materia prima per la produzione del vetro. Circa metà della crosta terrestre è formata da minerali di silice (silicati e quarzo), il maggior costituente di rocce e sabbie. Tuttavia la silice naturale non ha, in generale le caratteristiche necessarie per la produzione del vetro, sia perché forma dei minerali complessi con altri ossidi (come ad esempio nelle argille e nei feldspati con l’allumina, Al₂O₃), sia perché contiene degli elementi come il ferro che, anche in piccola quantità, danno al vetro una colorazione indesiderata. Solo silice che contiene meno dello 0,1% di ossido di ferro (Fe₂O₃) può essere usata per la produzione di lastre; ma, per produrre vetro da tavola e artistico, tale percentuale scende al 0,01% e solo pochi giacimenti di quarzo garantiscono questi limiti. Per il vetro usato nell’ottica la quantità accettabile è ancora più bassa, meno dello 0,001%. E’ una quantità piccolissima, equivalente a 10 milligrammi per chilo di sabbia! Ancora minore deve essere il contenuto di altri minerali, come gli ossidi di cromo, cobalto, rame, ecc.. che hanno un potere colorante maggiore di quello del ferro. Nessuna sabbia naturale è in grado di rispondere ai requisiti del vetro per l’ottica; per questo, anche le sabbie dei migliori giacimenti devono essere ulteriormente purificate con speciali trattamenti.

Stabilizzanti

Fondenti Per abbassare la temperatura di fusione del quarzo (circa 1700 °C) si aggiunge un fondente, generalmente l’ossido di sodio. Nella produzione attuale esso viene aggiunto sottoforma di carbonato (soda) o nitrato. Qualunque sia la sua origine, naturale o artificiale, la soda, a circa 800°, si decompone in anidride carbonica (gas) ed ossido di sodio. Quest’ultimo ha la capacità di reagire, allo stato solido, con la silice trasformando il quarzo in silicati di sodio che fondono a più bassa temperatura. Allo stesso modo si comporta la potassa o carbonato di potassio (K₂CO₃), anch’essa prodotta oggi industrialmente. Oltre a rendere più fusibile la silice, la soda (o potassa) ha la proprietà di allungare l’intervallo di temperature entro il quale il vetro solidifica (intervallo di lavorazione), e rende, come si dice in gergo, il vetro più lungo.

Il vetro silico-sodico o silico-potassico non è stabile; basta l’umidità atmosferica per rovinarne la superficie, formando strati biancastri e corrosi. In acqua questi vetri sono perfettamente solubili e sono usati oggi come detersivi per lavastoviglie. Per avere un vetro stabile si sostituisce parte della soda con altri composti che rinforzano il reticolo vetroso, migliorandone le proprietà chimiche. Questo effetto lo esercitano gli ossidi bivalenti di calcio (CaO), magnesio (MgO), bario (BaO), piombo (PbO) e zinco (ZnO), che per questo sono detti stabilizzanti. Un ulteriore miglioramento si ha introducendo nel vetro altri ossidi come l’allumina (Al₂O₃) e l’anidride borica (B₂O₃). Il carbonato di calcio si trova in natura sotto forma di marmo o calcare. Si decompone, a circa 1000°C in anidride carbonica e ossido che entra a far parte del vetro. La dolomite, carbonato misto di calcio e magnesio, è usata per sostituire, in parte o completamente, il carbonato di calcio. L’allumina viene aggiunta, generalmente, sottoforma di feldspati alcalini (composti di silice, allumina e ossidi di sodio o potassio), minerali abbondanti nella crosta terrestre e facilmente fusibili.

CAP1. Introduzione al vetro

Decoloranti

Serve a migliorare la resistenza chimica del vetro ed a controllare la viscosità del fuso. Il piombo viene aggiunto sotto forma di ossido prodotto industrialmente (minio, Pb₃O₄ oppure litargirio, PbO). Alte percentuali di piombo abbassano la temperatura di fusione, diminuiscono la durezza del vetro e ne aumentano la brillantezza. Il vetro è un materiale totalmente reversibile. Esso può essere rifuso e modellato un numero infinito di volte senza perdere o modificare le sue proprietà. Per questo il rottame di vetro è divenuto, per certe produzioni, una delle più importanti materie prime. Nei forni fusori per la produzione di bottiglie colorate, oltre il 60% (in certi casi quasi il 100%) della miscela vetrificabile è costituita da rottame riciclato cioè da vetro recuperato attraverso la raccolta pubblica (rottame da riciclo o esterno). Tutte le miscele vetrificabili devono contenere un po’ di rottame, in quanto esso accelera la fusione della miscela vetrificabile e consente di risparmiare energia e materie prime.

Affinati La miscela vetrificabile non è ancora completa. Il fuso è un fluido viscoso nel quale si trovano disperse numerose bolle gassose formatesi per decomposizione dei carbonati o per altra origine. Per eliminarle, vengono aggiunti dei composti detti affinanti, come gli ossidi di arsenico (As₂O₅) e di antimonio (Sb₂O₃) associati a nitrati. Fino all’era industriale era usato quasi esclusivamente il biossido di manganese (MnO₂). Nei moderni forni continui gli affinanti principali sono solfati associati a piccole quantità di composti riducenti (carbone, loppa d’altoforno, ...). Questi composti si decompongono ad alta temperatura (oltre 1200°C) liberando bolle di ossigeno che, risalendo nel fuso, assorbono le bollicine che incontrano fino a raggiungere la superficie. Attraversando le stratificazioni di vetro a diversa densità, le bolle svolgono anche una azione di omogeneizzazione del fuso.

Il vetro, così ottenuto, non è ancora il vetro puro trasparente ed incolore o colorato delle vetrerie artistiche. Non basta usare materie prime di sintesi o scegliere quelle più pure; alcuni elementi, come il ferro ed il cromo, sono sempre presenti anche se in piccolissima quantità, comunque sufficiente a colorare leggermente. Si deve aggiungere un altro componente alla miscela: un decolorante. Si tratta di alcuni elementi che in piccola quantità correggono la tonalità di colore secondo un principio fisico (sovrapposizione di un colore complementare che annulla quello ad esempio del ferro) o chimico (ossidazione o riduzione dell’elemento colorante; il ferro, per esempio, a parità di concentrazione nel vetro, colora molto più intensamente se si trova allo stato ridotto che non allo stato ossidato). Il decolorante più noto, che agisce in tutti e due i modi, è il biossido di manganese che, per questa sua proprietà, era chiamato il sapone dei vetrai. Tuttavia il manganese, fissato nel vetro, ha ancora la capacità di catturare l’energia della luce solare e quindi di ossidarsi, dando al vetro una colorazione giallo- viola. Ne sono un esempio i lampioni che illuminano piazza San Marco a Venezia. Inizialmente incolori, a causa del manganese sono diventati viola, liberando così una luce soffusa che è divenuta una caratteristica della piazza di sera. Per questa sua instabilità oggi il manganese è sostituito da una miscela di elementi come il selenio, il cobalto e terre rare che, dosate singolarmente, danno un risultato più completo e stabile.

Coloranti Per la produzione di vetri colorati si ricorre all’impiego nella miscela vetrificabile di opportune sostanze. L’intensità della colorazione dipende dalla quantità di colorante introdotto nella composizione del vetro, dalla presenza o meno di sostanze ossidanti o riducenti nell’atmosfera del forno, dalla conduzione termica della fusione e dal tipo di colorazione (ionica o colloidale).

2 PROPRIETÀ DEL

vetro MECCANiche FISiche CHIMiche ELETTRiche ACUSTiche OTTiche

EVIDENZA TRASPARENTE

MECCANiche Compressione 32

Nella prova di trazione un campione viene allungato sotto tensione, mentre vengono registrati con continuità il carico e l'allungamento. La rottura del vetro non è preceduta da strizione come avviene per altri materiali come l'acciaio dolce, e la sua rottura risulta in corrispondenza di un carico molto basso dato che l'innescarsi di una microfrattura non viene contrastata a causa di imperfezioni locali.

Il vetro è un materiale tipicamente fragile, la cui rottura avviene senza comparsa di fenomeni di deformazione plastica o di snervamento. Le sue proprietà meccaniche, quale la resistenza a trazione, dipendono largamente dallo stato della superficie; infatti la presenza di scalfitture anche microscopiche ne riduce notevolmente le caratteristiche di resistenza. I materiali fragili come i vetri vengono generalmente provati a compressione in quanto anche il loro impiego pratico avviene di solito in queste condizioni. In questa prova si sottopone un provino a compressione crescente e si valuta la deformazione di esso fino a rottura. Il vetro, come già detto, è un materiale fragile quindi la rottura avviene improvvisamente senza deformazione plastica, peraltro il suo comportamento prima della rottura è lineare, quindi facilmente descrivibile. La resistenza a compressione varia da 500 a 2000 N/mm2

VETRO

ACCIAIO DOLCE

Kg/cm2

10000

3000

5000

1000

In meccanica, la compressione σn < 0 è uno degli sforzi elementari monoassiali normali alla superficie di riferimento al quale può essere sottoposto un corpo (insieme alla trazione, la flessione, il taglio e la torsione).

CAP2. Proprietà del vetro

Trazione Nella prova di trazione un campione viene allungato sotto tensione, mentre vengono registrati con continuità il carico e l’allungamento. La rottura del vetro non è preceduta da strizione come avviene per altri materiali come l’alluminio, l’acciaio dolce e il rame, e la sua rottura risulta in corrispondenza di un carico molto basso dato che l’innescarsi di una microfrattura non viene contrastata da una plasticizzazione locale, per cui la presenza di imperfezioni locali inevitabili determinano un comportamento poco favorevole.

Pascal

Di solito il carico di rottura a trazione dei vetro è dell’ordine delle decine di N/mm2).

GPa

0,55 2,76

Il pascal (simbolo: Pa) è un’unità di misura derivata del Sistema internazionale. Il pascal è l’unità di misura della sollecitazione e come caso particolare della pressione, è equivalente a un newton su metro quadrato. L’unità di misura prende il nome da Blaise Pascal, matematico, fisico e filosofo francese.

minima

Young GPa

4,48 5,86

GPa

5,52 9,65

Modulo di Young è il rapporto di stress (che ha unità di pressione) per ceppo (che è adimensionale), e quindi il modulo di Young ha unità di pressione. La sua unità SI è quindi il pascal (Pa o N/m2 o m-1 · kg · s-2). Le unità pratiche utilizzate sono megapascal (MPa a N/mm2) o gigapascals (GPa o kN/mm2). In unità degli Stati Uniti, si è espresso in sterline (forza) per pollice quadrato (psi). Il ksi abbreviazione fa riferimento alla “kips per pollice quadrato”, o migliaia di psi.

resistenza osservata

media

massima

SiO2

diametro 0,03mm

SiO2

diametro 1mm

EVIDENZA TRASPARENTE

Elasticità

Il comportamento detto elastico, è dovuto a uno spostamento reversibile della posizione degli atomi che compongono il materiale. La proporzionalità diretta tra sforzo applicato e deformazione conseguente indica che il comportamento meccanico del materiale può essere descritto dalla costante di proporzionalità, detta modulo di elasticità o modulo di Young. Maggiore è la pendenza della curva sforzo-deformazione, maggiore è il valore del modulo di elasticità. Se il materiale dopo essere stato perturbato dall’applicazione della forza torna spontaneamente alla posizione di equilibrio sarà un comportamento del materiale di tipo elastico. Il vetro avendo un alto valore del modulo di elasticità mostra deformazioni elastiche molto piccole. Il modulo di elasticità longitudinale del vetro va da 50.000 a 80.000 N/mm2.

Coefficiente di Poisson I valori del coefficiente di Poisson per materiali reperibili in natura sono compresi tra 0 e 0,5; il valore massimo corrisponde ad un materiale virtualmente incomprimibile (la gomma, ad esempio, ha valori prossimi a 0,5), mentre il valore minimo corrisponde ad un materiale con modulo di taglio tendente ad infinito. È definito come: υ = - εtrasv/εlong dove υ è il coefficiente di Poisson, εtrasv è la deformazione trasversale, εlong è la deformazione longitudinale. Il segno negativo è dovuto alla scelta della convenzione utilizzata: per sforzi normali positivi (trazione) si ha un allungamento del campione, e contemporaneamente si ha una diminuzione della dimensione trasversale del campione(area della sezione). Il coefficiente di Poisson è, come detto, un coefficiente adimensionale, con l’attenzione di osservare che tale relazione vale solo in uno stato di sollecitazione monodirezionale. In stati tensionali più complessi tale relazione non è più verificata ed il coefficiente di Poisson non coincide più con tale rapporto.

SiO2

B2O3

Alluminosilicato

Borosilicato

CAP2. ProprietĂ del vetro

Modulo di Young

Coefficiente di Poisson

0,26 0,24 0,24 0,17

GPa

EVIDENZA TRASPARENTE

Durezza La Scala di Mohs è ampiamente utilizzata ancora oggi e prende il nome dal famoso mineralogista tedesco che l’ha ideata nel 1812. Studiando le proprietà fisiche dei minerali, Mohs la realizzò sulla base della durezza dei materiali. La scala ha come riferimento dieci minerali ordinati progressivamente secondo la loro durezza, dal più tenero caratterizzato dal numero 1, al più duro indicato dal numero più alto, il 10. L’utilità della scala di Mohs si basa sul fatto che si possono utilizzare i minerali di durezza conosciuta per determinare la durezza relativa degli altri minerali presi in esame Tali proprietà variano con la composizione e in molti casi sono additive e calcolabili in base alla percentuale dei componenti. Così pure la durezza, intesa come resistenza alla scalfittura, è legata al tenore dei componenti (per es., silice) e, a parità di questi, dipende dal rapporto CaO/Na₂O.

CAP2. ProprietĂ del vetro

Diamante

Corindone 37

Topazio

Quarzo

6.2

Ortoclasio Apatite 4.5

4.1 Fluorite Calcite

2.0 Gesso

Talco SiO2

B2O3

Soda Calcica Silice

Borosilicato

EVIDENZA TRASPARENTE

FISiche Viscosità 38

Proprietà importante dei vetri è la viscosità, la cui dipendenza dalla temperatura.

Nello schema seguente vi è un confronto tra gli andamenti della viscosità g in funzione della temperatura T per diversi tipi di vetro: punto di fusione A), punto di rammolimento B), punto di ricottura C), punto di irrigidimento D).

Su queste curve si distinguono due intervalli di temperatura, di ricottura e di lavorabilità, che per ogni vetro danno il campo di temperatura entro il quale essi possono venire rispettivamente lavorati (cioè possono assumere le varie forme desiderate) ed entro il quale debbono essere portati per essere ricotti. Dalla risulta anche che i diversi vetro presentano temperatura di inizio di fusione diversa a seconda della composizione. La viscosità è la misura dell’attrito interno di un fluido. L’unità di misura, secondo il vecchio sistema, tuttora valido, è il Poise. Una definizione reologica (la reologia è la scienza che studia i fenomeni di scorrimento) dice che la viscosità di un fluido è la misura del suo attrito interno in una meccanica di movimento esente da turbolenze. Una sostanza ha la viscosità di Poise quando una tensione di scorrimento unitaria produce un gradiente di scorrimento unitario.

> η (Pa.s)

1015

D 1013

C 1011

vetro al quarzo

109

vetro normale

107

105

vetro al piombo

103

> 400

600

800

ricottura

1000

lavorabilità

1200

1400

T/°C

CAP2. ProprietĂ del vetro

1600 850 915 780 730 660

1250 565 715 570 550 430

2200 1220 1200 1150 1050 820

1013 Ricottura

Vetro di silice

107.4 Rammollimento

Pirex

alluminosilicato

104 Lavorazione

Vetro da laboratorio

Vetro da tubi

Vetro da lastre

log Îˇ

T2 T3

ricottura

soffiatura colata

stampaggio

tiraggio

T8 T9

2 500

1000

fusione affinaggio 1500

T/Â°C

T1 T2 T3 T4

temp. di tensione 1014.5

rammollimento 107.6 di littleton

T6 T7 T8 T9

trasformazione

1013.3

ricottura

1013

rammollimento 1011.5 dilatometrico

flusso lavoro goccia fusione

105 104

103 102

EVIDENZA TRASPARENTE

Dilatazione termica Quasi tutti i solidi si dilatano quando vengono riscaldati e si contraggono al raffreddamento. La dilatazione termica può esser spiegata con l’aumento dell’ampiezza delle oscillazioni degli atomi intorno alla posizione di equilibrio che si verifica con l’aumento della temperatura. Bisogna però spiegare due diverse manifestazioni: Se la curva di potenziale è simmetrica la distanza media tra gli atomi non aumenterebbe all’aumentare del livello energetico.

40 Ma il potenziale interatomico non è simmetrico essenndo espresso da una relazione del tipo: U = - a/rn + b/rm E l’asimettria dipende dalla natura del legame, cioè dai valori che n ed m assumono.

> U

a Ux

Distanza interatomica media

In un potenziale simmetrico l’aumento dell’ampiezza delle vibrazioni determina alcuna variazione della distanza media tra gli atomi.

CAP2. Proprietà del vetro

> U

Ux n=1; m=3

n=2; m=3

Distanza interatomica media

In un potenziale asimmetrico, le cui caratteristiche dipendono dal tipo di legame, l’aumento della temperatura determina un aumento della distanza media interatomica.

Nella figura vengono rappresentate due curve relative a due diversi legami. Per valori di n più elevati la curva risulta più simmetrica e la dilatazione termica è minore.

Isolamento termico Data la scarsa conduttività termica del vetro, il riscaldamento o il raffreddamento parziale di una vetrata determina in questa delle sollecitazioni che possono provocare rotture cosiddette termiche. L'esempio più comune di rischio di rottura termica è quello rappresentato dai bordi coperti di un vetro ad elevato assorbimento energetico, che in presenza di forte irraggiamento solare si riscalderanno più lentamente della superficie esposta. Nei casi in cui le condizioni di utilizzo o di posa in opera rischiano di determinare in un vetro considerevoli differenze di temperatura, sarà necessario adottare delle precauzioni in fase di posa o di lavorazione. Con un trattamento termico complementare, come la tempra, si consente al vetro di sopportare delle differenze di temperatura sino ai 200°C.

EVIDENZA TRASPARENTE

1.0

CHIMiche Attacco acido

0.8

20 42

L’attacco acido dei vetri avviene secondo un meccanismo di scambio tra gli ioni H+ e gli ioni NA+ (o K+). Le interazioni tra questi ioni ed il reticolo propriamente detto sono poco significative, ovviamente questo vale per solo fino a pH 7 e per soluzioni tamponate, così che si eviti lo sconfinamento verso pH alcalinni. I modificatori di reticolo, migrano da un vuoto e l’altro anche nella soluzione di contatto, ciò può dare luogo allo scambio di ione H+ con il modificatore di reticolo, per soddisfare la condizione di elettroneutralità in un volume generalmente piccolo. 15

0.6 =SiO-Na+ + H+

> =Si-OH + Na+

Questo determina un impoverimento da parte del vetro di ioni alcalini e un arricchimento in silice. Il vetro così può subire conseguenze come la cristallizzazione e una più alta percentuale di rottura.

Perdita di peso in g/cm2

NaO2 estratto in mol/cm2

0.4

0.2

0.0

CAP2. Proprietà del vetro

2.5

2.0 43

La quantità di ioni alcalini che passano in soluzione in un attacco acido è lineare con la radice quadrata del tempo.

Acquisto di Acqua in mol/cm2

1.5

1.0

0.5

Nella figura viene rappresentato un attacco acido di un vetro: relazione tra perdita di peso di Na2O, acquisto H2O e tempo.

Durata dell’attacco in d½ 30

0.0

EVIDENZA TRASPARENTE

Attacco alcalino Il meccanismo di attacco da parte di soluzioni alcaline è abbastanza semplice. In questo caso è lo ione OH- a giocare un ruolo principale interagendo con il reticolo vetroso. 10

=Si-O Si-O-Si + OH-

=Si-O- + OH-Si=

Gli idrossili OH- rompono i legami vetrosi e procedono più velocemente all’aumentare del pH, ciò comporta la rottura di ponti ossigeno che, in condizioni particolari portano alla solubilizzazione del vetro

0.8

Attacco dell’acqua L’attacco del vetro è di tipo intermedio tra i due meccanismi visti fino ad ora e può essere schematizzato in tre stadi: 1 Il primo stadio è uno scambio ionico tra H+ e/o H₃O+ pre-

0.6

senti nell’acqua e gli ioni alcalini del vetro.

2 Il secondo stadio comporta un parziale idratazione del reticolo silicio-ossigeno del vetro.

CONCENTRAZIONE DI ALCALI

0.4

il terzo stadio consiste in una dissoluzione del vetro nella

soluzione di contatto.

VETRO CONTENENTE IONI DI IDROGENO

0.2

CAP2. Proprietà del vetro

Durabilità La resistenza chimica del vetro, meglio detta durabilità, esprime il comportamento della superficie del vetro nei confronti di attacchi chimici di qualsiasi natura. L’elevata resistenza chimica del vetro, ne rappresenta una delle sue più apprezzate proprietà. Ciò non vuol dire che il vetro non viene attaccato, ma piuttosto che le velocità di reazione sono molto basse e spesso decrescenti nel tempo. I vetri resistono bene all’attacco chimico e possiedono un’ottima resistenza agli acidi, a eccezione dell’acido fluoridrico.

Dissoluzione di un vetro sottoposto ad attacco acquoso.

VETRO ACQUOSO CONTENENTE IONI DI ALCALI

DISTANZA (μm) 8

EVIDENZA TRASPARENTE

ELETTRiche Isolamento elettrico 46 Il vetro a temperatura ambiente è un isolante elettrico ma se viene riscaldato a temperature superiori a 800 °C diventa conduttore. Non si tratta di una conduzione elettronica come per i metalli ma di tipo ionico: in particolare sono responsabili della conduzione gli ioni alcalini litio, sodio e potassio; per cui all’aumentare della concentrazione degli ioni alcalini la resistività elettrica si riduce.

Conducibilità elettrica La conduttività dei vetri può essere di tipo ionico, protonico o elettronico. Quella ionica, propria dei vetri contenenti alcani, dipende ovviamente dalla mobilità nel campo elettrico dei cationi e dell’anione O₂-: un fattore importante è quindi il tipo di struttura di vetro e la polarizzabilità degli ioni stessi in campo elettrico. Nei vetri contenenti ioni idrogeno e sulle superfici degli altri si manifesta invece una conduttività protonica. Aggiungndo al vetro composti di uno stesso elemento a valenza diversa come ad esempio quelli delle coppie FE₃+ - FE₂+ è possibile ottenere materiali semiconduttori e conduttori; La conduttività elettrica dei vetri trova impiego nella costruzione di elettrodi selettivi nei confronti dello ione H+, costruiti in vetro Na₂O-, Cao-, SiO₂ o degli ioni alcalini in vetro di alluminosilicati di Li, Na e K.

CAP2. Proprietà del vetro

> log е 47

Frequenza

50 Hz 1 kHz 10 kHz

100 kHz

1 MHz

> 1/T

EVIDENZA TRASPARENTE

ACUSTiche L'isolamento acustico del vetro è identificato dall'indice di attenuazione acustica Rw misurato in decibel (dB). La molteplicità delle esigenze progettuali e/o architettoniche dell'edilizia moderna, impone di abbinare alle prestazioni di isolamento acustico delle vetrate, quelle di isolamento termico nonché di sicurezza. Per queste ragioni, sono state studiate soluzioni alternative all'utilizzo della sola lastra monolitica: i vetri stratificati. I vetri stratificati sono composti da 2 o più lastre di vetro piano unite fra loro mediante l'interposizione di uno o più strati di materiale plastico. A parità di composizione considerata, tali prodotti permettono un incremento della prestazione acustica nell'ordine dei 2 / 3 dB rispetto ai vetri stratificati realizzati con PVB tradizionali. Si tenga presente che un aumento (o diminuzione) del potere fonoisolante di una vetrata nell'ordine di 3 dB, equivale ad un dimezzamento (o raddoppio) dell'intensità sonora percepita dal nostro orecchio.

Indice di attenuazione acustica, dB

muratura a doppia parete

muratura semplice

Frequenza Hz

CAP2. ProprietĂ del vetro

7,5

10 12,5 15 49

Massa Kg/m2

29,0 30,0 30,0 31,0

Indice ISO Rw

Vetro 3mm

Vetro 4mm

Vetro 5mm

Vetro 6mm

EVIDENZA TRASPARENTE

OTTiche 50

La trasparenza di un vetro, cioè il rapporto fra l’intensità della radiazione trasmessa e quella della radiazione incidente, dipende dall’assorbimento all’interno del vetro stesso e della riflessione sulle sue superfici. L’assorbimento A segue la legge esponenziale di Lambert: A=exp kl, dove l è lo spessore del materiale e k il coefficiente di trasmissione, il quale dipende dal tipo di vetro e dalla temperatura; il limite di assorbimento ottico nell’ultravioletto dei vetri contenenti ossigeno è dato dai livelli elettronici eccitati dello ione O₂-, i quali vengono modificati dal grado di polarizzazione del gruppo, dalla non armonicità dei termini vibrazionali e quindi dall’unità strutturale in cui tale ione si trova, dalla natura dei legami ecc. La presenza di atomi di ossigeno non a ponte tende a spostare l’assorbimento ottico verso energie minori, e quindi l’aggiunta di alcali alla silice fa spostare verso le lunghezze d’onda maggiore il limite di assorbimento. Il limite di assorbimento nell’infrarosso è dato dalle frequenze vibrazionali dei legami. A titolo orientativo, si può indicare per la silice vetrosa pura del 90% di trasmissione.

Il potere riflettente di un vetro dipende sia dall’indice di rifrazione che dalla composizione e della struttura dello stato superficiale. A seconda degli usi cui il vetro è destinato, le superfici vengono trattate sia con processi chimici di metallizzazione e di attacco con acido fluoridrico sia con processi meccanici di abrasione e lucidatura per ottenere superfici rispettivamente ad elevato o a basso potere riflettente. Per dei vetri in ottica si sono studiate composizioni con indice di rifrazione n e dispersione v molto differenti.

Effetto disperdente sul prisma

CAP2. Proprietà del vetro

Rifrazione all’interfaccia aria vetro

> >

P1 51 r1

L’indice di rifrazione di un vetro, omogeneo e chimicamente perfetto, a temperatura costante e per una data lunghezza d’onda dipende dalla composizione in un modo che non può essere facilmente previsto, e che è legato sia alla rifrattività molecolare sia al volume molare. In genere, la rifrazione di un vetro viene aumentata con l’aggiunta di un ossido metallico in sostituzione della silice. L’indice di rifrazione nei vetri è in genere una funzione crescente della temperatura, ma con un coefficiente diverso da vetro a vetro; una sua brusca variazione in funzione della temperatura indica una modificazione della struttura del vetro.

3m min

campione di vetro costeggiato 30° 30°

punto di luce

Riflessione

punto d’osservazione

3 TIPI DI

vetro QUARZO FUSO SILICATO SODICO SILICO-SODICO-CALCICO VETRI BOROSILICATI PIREX VETRI AL PIOMBO VETRI PER OTTICA

EVIDENZA TRASPARENTE

GOOD ATTRIBUTE

BAD ATTRIBUTE

CAP3. Tipi di vetro

TRASPARENTE A UV E IR 55

FUSIONE DEL QUARZO 2000°C

Quarzo fuso Il quarzo fuso (vetro di silice) è una sostanza vitrea ideale per caratteristiche chimiche e fisiche, ma di produzione costosa per le difficoltà della sua fusione ad altissima temperatura (oltre 1700°C).

EVIDENZA TRASPARENTE

Silico sodico calcico

Al gruppo del vetro silico-sodico-calcico (vetro comune), appartiene la più vasta produzione vetraria come le lastre per edilizia, arredamento e auto, le bottiglie, il vetro da tavola, ecc... commercialmente viene distinto in base al colore in bianco (perfettamente decolorato), mezzo bianco, colorato ( verde, ambra...).  L'ossido di calcio, che nella miscela vetrificabile non supera, in peso, il 12-13%, viene, in parte, sostituito da altri ossidi bivalenti quando si vuole ottenere vetro con particolari proprietà chimico-fisiche.  L'ossido di magnesio (MgO), oltre a migliorare la fusibilità e la lavorabilità del vetro, riduce la tendenza alla denitrificazione. L’ossido di bario (BaO) migliora la lavorabilità, impartisce brillantezza e influisce sulle caratteristiche dielettriche e di resistenza elettrica del vetro. L’ossido di zinco (ZnO) riduce il coefficiente di dilatazione e migliora la resistenza chimica dei vetri. Un suo impiego consistente è previsto nelle composizioni dei vetri opale e in quelle dei vetri colorati al solfo-seleniuro di cadmio in cui è determinante per lo sviluppo del colore rosso. Infine l’allumina (Al2O3), introdotta nel vetro al posto della silice, agisce sulla viscosità, sul coefficiente di dilatazione, sulla resistenza meccanica e chimica del vetro.

BASSO COSTO

POCO RESISTENTE A CALORE E SBALZI TERMICI

CAP3. Tipi di vetro

SCARSA ELASTICITÀ QUINDI ELEVATA FRAGILITÀ

ELEVATA RESISTENZA CJHIMICA

Vetri borosilicati Sono vetri di elevata resistenza chimica (per questo detti neutri) e di composizione molto varia: contengono, in genere quantità relativamente elevate di allumina (Al2O3) e anidride borica (B2O3). Questi tipi di vetro vengono usati per la fabbricazione di contenitori per medicinali (flaconi e fiale), per apparecchiature da laboratorio chimico, per inertizzare le scorie radioattive, ecc. Per le loro proprietà (modesta dilatazione termica) sono resistenti al calore e trovano numerosi impieghi per manufatti da forno (vetro Pyrex) o per particolari applicazioni. Nei vetri borosilicati il boro è presente sia come gruppo BO3 sia come gruppo BO4; la loro struttura si discosta notevolmente da quella di un vetro a struttura tridimensionale continua, e sembra piuttosto costituita da più fasi di borati e silicati.

Pirex I vetri Pirex costituiscono la categoria di vetri al boro più importante da un punto di vista pratico, e trovano largo impiego nella vetreria da laboratorio; contengono circa l’80% di SiO2, il 15% di B2O3 ed il 5% di alcali e allumina. Questi vetri sono particolarmente resistenti alle sollecitazioni termiche, per cui vengono molto usati anche per la produzione di vasellame domestico resistente al fuoco.

EVIDENZA TRASPARENTE

TEMPERATURA DI LAVORAZIONE BASSA

POCO ECOLOGICI

Vetri al piombo Con questo termine si indicano i vetri trasparenti che per la loro elevata qualità imitano il cristallo di rocca naturale. A questo gruppo appartengono vetri particolarmente puri con quantità di ossido di piombo superiori al 24%. Esigono materie prime di grande purezza e sono caratterizzati da una grande lucentezza (elevato indice di rifrazione). Sono usati nel settore artistico, da tavola e nella realizzazione di schermature per proteggere da radiazioni ionizzanti. La necessità di sostituire l'ossido di piombo per motivi ecologici, ha portato allo sviluppo negli ultimi anni di vetri con proprietà ottiche analoghe, contenenti potassio, bario, zinco e zirconio. Il termine cristallo è riferito anche a vetri silico-sodico-calcici (cristallo veneziano, inventato nel XV secolo) e potassico-calcici (cristallo di Boemia).

CAP3. Tipi di vetro

Vetri per ottica Fra tutti i vetri è il più pregiato; questo vetro deve presentare alti valori di isotropia (medesimo indice di rifrazione), essere trasparente, inalterabile, omogeneo, capace di subire lavorazione a freddo fino al perfetto pulimento. Devono inoltre essere assenti difetti come bolle o strie e il vetro deve essere privo di tensioni interne. Le loro proprietà ottiche sono definite dall’indice di rifrazione e dalla variazione dello stesso in funzione della differente lunghezza d’onda dei raggi luminosi (dispersione). Alcuni tipi di vetro per ottica sono: il flint (vetro piombico con anidride borica e ossido di bario), il crown (vetro calcico con anidride borica, ossido di bario, di zinco e fosfati) ed i borosilicati con elevato tenore di boro.

ALTO INDICE DI RIFRAZIONE

NON VI POSSONO ESSERE DIFETTI NEL VETRO

4 PRODUZIONE DEL

vetro Vetro piano Vetro cavo Fusione Formatura Ricottura Finitura Riciclaggio

La ricottura

Deposto a 600°C sui rulli di un tunnel di raffreddamento, lungo 100 metri, il nastro di vetro si raffredda sotto controllo fino alla temperatura ambiente. Il nastro di vetro acquista intorno ai 500°C le proprietà di un solido perfettamente elastico.

Il float

A 1100°C il vetro fuso cola dal forno su di un bagno di stagno fuso. Il vetro galleggia sulla superficie liquida e piana e viene tirato sino a divenire un nastro a facce parallele. Sui bordi del nastro le ruote den tate (toprolls) distendono o retraggono il vetro lateralmente, per ottenere lo spessore desiderato. Gli spessori ottenuti sono compresi tra 1,1 e 19 mm

Le materie prime, contenute in silos, vengono elettronicamente pesate con una precisione pari ad 1/1000 ed opportunamente miscelate ed umidificate. Si ottiene così la miscela vetrificabile che viene convogliata, mediante nastri trasportatori, nel forno fusorio, all'interno del quale la temperatura raggiunge i 1550 °C, la più alta dell'industria.

La laminazione

All'uscita dal forno, il vetro passa tra due rulli metallici che gli conferiscono lo spessore ed il disegno desiderati. In tal modo sono prodotti i vetri stampati, utilizzati nell'architettura di interni, nell'arredamento, nella decorazione.

La squadratura

Raffreddato all'aria libera, il nastro di vetro è controllato e, successivamente, tagliato in lastre dalla dimensione massima di 6 x 3,21 m, con taglio dei bordi longitudinali. Gli elementi sono successivamente posizionati verticalmente su dei cavalletti per mezzo di elevatori a ventosa.

La lastra di vetro viene "tirata" verticalmente in continuo, partendo da un bagno di vetro fuso. Con questo processo si ottengono i vetri per le vetrate artistiche.

Il vetro tirato

La fusione delle materie prime

EVIDENZA TRASPARENTE

PRODUZIONE DEL VETRO PIANO

1500°C 1550°C 1250°C

Mollette

Per spessori inferiori allo spessore naturale

Forno

BACINO

1200°C 1150°C

1100°C

SPESSORE NATURALE 6mm circa

PIANTA BAGNO

Bagno

STAGNO FUSO

600°C

Ricottura

Per spessori superiori allo spessore naturale

Barriere di refrattario

200°C

CAP4. Produzione del vetro

EVIDENZA TRASPARENTE

PRODUZIONE DEL VETRO CAVO I contenitori in vetro cavo prodotti industrialmente si ottengono da un procedimento di soffiatura del materiale fuso in stampi. Le fasi di produzione si possono così sintetizzare: 64

Le materie prime, contenute in silos, vengono opportunamente dosate, miscelate ed immesse nel forno fusorio per mezzo di nastri trasportatori. Il forno, costruito in materiale refrattario in grado di resistere per anni alle elevate temperature di fusione (1.600°C), è prevalentemente alimentato con gas metano e autoregolato in tutte le sue funzioni. Attivo 24 ore su 24, è controllato da monitor e calcolatori di processo che consentono di verificare costantemente i parametri di funzionamento e di ottenere la corretta vetrificazione delle materie prime.

Il liquido fuso in uscita dal forno, entra in canali di condizionamento termico e, raggiunta l'opportuna viscosità, viene "tagliato" in gocce di dimensione e peso proporzionale all'oggetto che si vuole realizzare. La goccia di vetro incandescente (1.200°C circa) giunge, per caduta verticale guidata, allo stampo della macchina formatrice. Il processo tradizionale di "formatura" di un contenitore con il procedimento "soffio-soffio" ha trovato le sue evoluzioni nel processo "presso-soffio" dapprima applicato a contenitori con imboccatura di grande dimensione e recentemente anche nei più difficili contenitori con imboccatura stretta. Queste nuove tecnologie consentono di ottenere contenitori più leggeri con migliori prestazioni meccaniche.

Alla formatura segue la fase di “ricottura”, procedimento che consente di eliminare le tensioni del vetro mediate riscaldamento preliminare e successivo raffreddamento graduale dell’oggetto fino a raggiungere la temperatura ambiente. Dopo l’avvenuta formatura il contenitore è infatti sottoposto a fortissime tensioni poiché la superficie esterna, a contatto della temperatura ambiente, tende a raffreddarsi più velocemente della superficie interna. Le tensioni generate da questo squilibrio termico potrebbero compromettere la resistenza meccanica del contenitore. Segue un accurato controllo qualitativo automatico che sottopone a verifica tutte le caratteristiche di ogni singolo pezzo prodotto: dimensioni, forma, spessore, calibratura delle bocche, integrità, resistenza. I contenitori non considerati idonei vengono espulsi automaticamente dalla linea di imballaggio ed immediatamente riciclati nel medesimo processo produttivo per essere rifusi.

CAP4. Produzione del vetro

La goccia di vetro cade nello stampo abbozzato

Formazione dellâ&#x20AC;&#x2122;imboccatura della bottiglia

Apertura dello stampo abbozzatore

Posizionamento della testa soffiante

Soffiatura della forma preliminare (abbozzo)

Trasferimento dellâ&#x20AC;&#x2122;abbozzo nello stampo finitore aperto

Soffiatura ad aria compressa e formazione definitiva della bottiglia

Apertura dello stampo ed estrazione della bottiglia finita

EVIDENZA TRASPARENTE

PRODUZIONE DEL VETRO 66

Fusione La carica, formata da vari componenti, ognuno nel tenore richiesto, è polverizzata e mescolata; alla miscela si aggiungono rottami di vetro come fondenti. Durante la fusione viene eliminata l’acqua presente, si dissociano i carbonati e i solfati (con sviluppo rispettivamente di anidride carbonica o solforosa) e una massa fusa quasi omogenea si forma con velocità dipendente da natura e granulometria dei componenti. Alla fusione segue l’affinazione, per cui si eliminano le bollicine di gas presente (che darebbero origine a difetti nei manufatti), anche aggiungendo alla massa fusa piccole percentuali di agenti affinanti, che fanno aumentare il volume delle bolle, provocandone l’espulsione, o fanno diminuire la solubilità dei gas nel vetro. In questa fase si può anche decolorare il vetro fuso, per es. ossidando i sali di ferro presenti a sali ferrici gialli, il cui colore è mascherato dall’aggiunta di un sale di manganese di colore azzurro complementare del giallo. La fase di affinazione consente anche di omogeneizzare il vetro fuso, ottenendo una massa di uguale composizione chimica in tutti i punti per evitare differenze di proprietà fisiche. Segue, infine, la fase di riposo (o di condizionamento), cioè di graduale raffreddamento della massa fino alla temperatura di foggiatura o di formatura. La fusione si effettuava in passato in forni a crogiolo (di impiego ormai limitato alla produzione di vetro artistico e di vetro speciali) mentre oggi essa avviene in forni continui a vasca, suddivisi nei tre compartimenti di fusione, affinazione e riposo; in tali forni, riscaldati a gas o a nafta, la fiamma cede calore al vetro solo per irraggiamento. I forni a vasca per vetro float sono lunghi fino a 100 m.

CAP4. Produzione del vetro

EVIDENZA TRASPARENTE

Formatura

Per la formatura un vetro va portato in un campo di temperatura (intervallo di lavorabilità) in cui esso assume viscosità tale da essere agevolmente formato conservando senza alterazione la forma impartita. La formatura del vetro cavo avviene per soffiatura, pressatura o centrifugazione. Secondo l’antico metodo della soffiatura, l’operaio soffiatore immerge una canna da soffio (di ferro, ristretta a un’estremità e allargata all’altra) nel crogiolo del vetro fuso, ne asporta una certa quantità e soffiando all’interno della canna trasforma il vetro in globo cui conferisce spessore e forma con appropriati movimenti (grazie a utensili come pinze, spatole ecc.). Per ottenere oggetti di pari dimensioni si può soffiare il vetro prelevato entro uno stampo (di legno o metallo) apribile. L’operazione di stampaggio per soffiatura si può eseguire in modo automatico o continuo: alcune macchine di grande produttività lavorano il vetro fornendo gli stampi di una quantità dosata di vetro, e facendolo aderire allo stampo con un getto di aria compressa. Nella formatura per pressatura, il vetro, di sufficiente plasticità, è immesso in uno stampo metallico caldo, in cui si abbassa un controstampo, che, con una pressione di 5-10 bar, spinge il vetro a occupare lo spazio fra stampo e controstampo; ciò determina lo spessore dell’oggetto, la cui forma esterna corrisponde a quella della parete interna dello stampo. Specie per i contenitori a bocca larga si combina pressione e soffiatura; con la pressione si ha un semilavorato che viene finito per soffiatura una volta trasferito in uno stampo caldo. Lo stampaggio per centrifugazione è adatto per forme particolari e spessori uniformi; consiste nel versare il vetro fuso entro uno stampo in veloce rotazione. La formatura del vetro piano avviene per stiratura verticale o con il sistema float. Nella stiratura verticale si solleva da una massa fusa un velo di vetro abbastanza plastico da essere innalzato senza restringimento laterale: il vetro, sotto forma di nastro continuo, è spinto a sollevarsi attraverso una fessura orizzontale ricavata in un blocco refrattario mantenuto sommerso nel vetro fuso. Il nastro di vetro passa tra due serie di rulli affacciati. Nel sistema float, cioè a galleggiamento, il nastro continuo di vetro fuso uscente dal forno di fusione viene disteso, a galleggiare, su uno strato di stagno fuso in una camera ad atmosfera controllata. Per effetto della forza di gravità e della tensione superficiale, il vetro assume una perfetta planarità e una perfetta finitura superficiale, realizzata sulla superficie superiore con bruciatori. Il bagno di stagno fuso è mantenuto a temperature controllate e in atmosfera debolmente riducente per evitarne l’ossidazione. Il sistema è caratterizzato da notevole produttività.

CAP4. Produzione del vetro

Ricottura La ricottura serve a eliminare le torsioni, dovute a differenze di temperatura tra punto e punto, che si generano durante la formatura e che rendono difficili i trattamenti di finitura (taglio ecc.); il trattamento consiste in un riscaldamento fino alla temperatura massima di ricottura, tipica di ogni tipo di vetro, alla quale l’oggetto è mantenuto per il tempo sufficiente ad assicurare l’uniformità termica in ogni punto, e in un successivo raffreddamento, prima lento fino a una temperatura inferiore di circa 50 °C a quella di ricottura, poi rapido fino a temperatura ambiente. La ricottura si effettua in forni per lo più a marcia continua, del tipo a tunnel.

EVIDENZA TRASPARENTE

Finitura 70

Essa comprende la smerigliatura con polvere di abrasivi (vetro smerigliato), la molatura con mole (vetro molato), la piegatura, la tempra. La smerigliatura giunge, con polveri sempre più fini, fino al pulimento (come nel caso di vetro per ottica, vetrine, specchi, autoveicoli). Meno accurata è la smerigliatura per giunti, tappi e rubinetti a tenuta, più grossolana ancora quella eseguita con getti di sabbia. La piegatura si esegue per es. su parabrezza di auto, vetrine di negozi ecc. Poiché è difficile ottenere direttamente nella lavorazione il grado di curvatura desiderato, si pongono delle lastre piane in stampi che si introducono in forni a temperatura superiore a quella di rammollimento, così che la lastra si deforma assumendo la forma dello stampo. Il processo di tempra fisica consiste nel portare la lastra di vetro a circa 650 °C e nel raffreddarla poi rapidamente con getti d’aria fredda sulle due superfici: si creano così tensioni permanenti di compressione sulle superfici del vetro, bilanciate all’interno da tensioni permanenti di trazione. La tempra del vetro si effettua in impianti costituiti da un forno a resistenza elettrica o a metano, in cui la variazione di temperatura è di ± 3 °C, e da una zona di raffreddamento rapido, ottenuto con aria insufflata da potenti ventilatori. Con la tempra, la resistenza meccanica del vetro alla trazione, all’urto e allo sbalzo termico aumenta da 3 a 5 volte; per poterlo rompere, la forza applicata deve vincere innanzitutto la compressione superficiale ed esso si rompe in tanti piccoli e regolari frammenti non taglienti, di dimensione controllabile. La tempra di un vetro si realizza anche chimicamente per scambio ionico, sostituendo in superficie uno ione del vetro con uno ione di dimensione maggiore che determina una tensione di compressione superficiale che aumenta la resistenza meccanica fino a 15 volte: il processo avviene per immersione del vetro in sali fusi a temperature intorno ai 400 °C.

CAP4. Produzione del vetro

Macchina per satinare il vetro

EVIDENZA TRASPARENTE

RICICLAGGIO DEL VETRO La miscela di materie prime tradizionali, utilizzata nella produzione del vetro, è sostituibile con il rottame di vetro che può essere riciclato, cioè reimmesso nel ciclo produttivo, un numero illimitato di volte. Il rottame proveniente dalle raccolte differenziate urbane ed industriali del vetro viene processato in appositi impianti di trattamento, dove avvengono le fasi di eliminazione dei rifiuti e materiali metallici. La prima lavorazione consiste in una cernita manuale, volta ad eliminare i corpi estranei di grosse dimensioni. Successivamente, il vetro viene vagliato per suddividerlo in 2 o 3 frazioni che vengono sottoposte ad una nuova cernita manuale per rimuovere frammenti di ceramica, porcellana, pietre, corpi metallici, plastica, etc... Nella fase successiva avviene la frantumazione delle frazioni grossolane su impianti che devono operare senza produrre eccessive quantità di polvere di vetro e garantendo la completa assenza di frammenti di grosse dimensioni. Quindi, il materiale viene trattato con elettrocalamite e/o con magneti al neodimio, per rimuovere i corpi magnetici presenti. Il rottame viene di seguito sottoposto ad una ulteriore selezione tramite aspirazione per allontanare i corpi leggeri (carta, alluminio, legno, ecc...). Il materiale è poi ulteriormente selezionato da macchine automatiche in serie capaci di individuare e scartare i corpi metallici non ferrosi (alluminio, piombo, rame) e i corpi opachi presenti, consentendo lo scarto di prodotti non fusibili quali ceramica, vetroceramica, porcellana, sassi, etc... L'ultima fase del processo è una definitiva cernita manuale per eliminare i piccoli residui di ceramica, pietre e metalli ancora presenti malgrado le precedenti operazioni.

Il vetro è un materiale riciclabile al 100% e per innumerevoli volte. La raccolta differenziata mono materiale del vetro è il sistema più semplice, meno costoso e che consente di ottenere una qualità del materiale adeguata, già in fase di raccolta, alle necessità tecnologiche delle successive fasi di trattamento e riciclo metodo confermato dalle più importanti esperienze europee che si basano ormai da anni sulla raccolta del vetro separata per colore: traguardo al quale anche il nostro Paese dovrà puntare quanto prima. Oltre ad un risparmio di risorse abbiamo anche benefici ambientali ed economici grazie al minor uso di energia utilizzata per la fusione. Infatti producendo nuovo vetro con l’inserimento di rottame vitreo diminuisce il consumo di combustibile dato le sue minori temperature di fusione, così facendo si abbatterebbero le emissioni dei fumi di combustione, delle emissioni di ossido di azoto, polveri e anidride carbonica.

5 DECORAZIONE DEL

vetro Storia della decorazione Vetraria

EVIDENZA TRASPARENTE

STORIA della

DECORAZIONE 76

Il vetro non è un invenzione recente. Infatti è noto che fin dal III millennio a.C. quando non veniva soffiato, ma generalmente colato in forme: così gli Egizi producevano ampolle da profumo e vasi funerari. Successivamente si sviluppò la tecnica della soffiatura che si impose in tutto l’occidente all’inizio dell’alto Medioevo. Il vetro piatto, in lastre, era conosciuto fin dai romani dal I secolo d.C. e veniva impiegato in piccoli pezzi incastonati in montature decorative. Nel V secolo ritroviamo le prime testimonianze documentali del Vescovo Sidonio che descrive come già le vetrate decorassero la basilica dei Maccabei a Lione. Pare che queste fossero dipinte e quindi in grado di raccontare una storia o affrescare una scena rappresentando una narrazione complessa. Le vetrate non erano solo filtri della luce, considerata espressione divina, ma si ponevano come tramite mistico nel portare la luce di Dio entro il cuore umano. Da questo concetto si comprende come la vetrata istoriata fosse così centrale negli edifici della Chiesa medioevale. I primi reperti materiali di vetrata dipinta risalgono al con la testina di Lorsch, ma ancor più conosciuto è il volto del Cristo rinvenuto a Wissenburg, datato 1060. Al 1100 risalgono le vetrate della cattedrale di Augusta, in Germania, raffiguranti Mosè ed altri personaggi dell’Antico Testamento, sì rappresentanti come figure imponenti visti fondamentalmente, ma di gran pregio esecutivo nella tecnica a grisaille. In epoca romanica la vetrata istoriata si coniuga con la tecnica degli smalti e delle arti minori. Diversamente da queste però, l’arte della vetrata, assume la valenza di un’arte monumentale strettamente legata all’architettura, dove essa trova la naturale espressione. In epoca romanica le pareti avevano funzione portante, servivano a reggere il tetto. Per questa loro funzionalità erano quindi spesse, con piccole aperture dove venivano inserite le vetrate, in genere proponendo colori chiari per permettere alla luce di filtrare, oppure incolori prive di rappresentazioni se inserite nelle chiese Cistercensi. Solo con l’avvento del Gotico che le pareti finestrate si ampliano notevolmente, rimanendo si sempre suddivise in piccoli pannelli, così da distribuirne il peso sui montanti che a loro volta, invece, sempre più sottili. Ecco che allora la vetrata diviene più colorata permettendo narrazioni sempre più complesse e le lastrine diventano più grandi, anche per questioni strutturali inerenti il peso dei trafilati in piombo. La fioritura della vetrata continua fino a metà del XVI secolo successivamente, si assiste alla distruzione e alla perdita di un grande patrimonio artistico ad opera sia dei protestanti che dei calvinisti che demoliscono tutto ciò che ha a che fare con la fede cattolica. Per contro, si assit allo sviluppo della vetrata civile, raffigurante stemmi o simboli araldici a municipi o a case private. Nei paesi che restano fedeli alla dottrina cattolica, la controriforma trasforma ampiamente la mentalità religiosa e la vetrata non viene più intesa come nell’edificio gotico. Le scene “invadono” lo spazio non tenendo presente la

e scene “invadono” lo spazio non tenendo presente la suddivisione in lancette delle finestre, e le lastrine divengono di maggiori dimensioni. La possibilità di utilizzare il diamante, al posto del ferro arroventato, permette tagli del vetro arditi, adatti alle nuove esigenze rinascimentale. Le colorazioni del vetro sono sempre in maggior numero e l’utilizzo degli smalti ne moltiplica le possibilità, avvicinando la vetrata alla pittura su supporti opachi. Per tutto il XVII secolo l’arte della vetrata subisce un rapido declino: i materiali di fabbricazione sono sempre più rari e rare le commissioni. All’inizio del XIX secolo in Francia, la vetrata, così com’è concepita nei secoli addietro, sembra quasi destinata a scomparire. Fu attraverso la riscoperta del periodo Medioevale e dell’arte gotica, nei primi anni dell’Ottocento, da parte del pensiero romantico, che si innesca però un circolo virtuoso di interesse verso l’arte della vetrata. Non senza difficoltà, ad iniziare da alcune botteghe tedesche, l’arte di utilizzare le grisaglie e di incastonare i vetri nei trafilati in piombo riprende piede, nonostante si continui in altre a riproporre raffinati dipinti su vetro. Fu nel 1861 che William Morris e i suoi soci, tra cui Edward Burnes Jones, fondarono a Londra una società per la decorazione e le arti grafiche. Si occupava di numerosi settori decorativi tra cui tessuti, decorazioni murali ed arredamento. Questa bottega esercitò una notevole influenza sulla vetrata in Inghilterra e in Europa fino alla prima guerra mondiale. Viene successivamente esportata negli Stati Uniti, dove si aprono nuove botteghe e lo stile diventa eclettico. Con le esposizioni universali circolano in Francia i lavori di Louis Comfort Tiffany, dal carattere eclettico ed in vetro opalescente, ma si diffonde anche il gusto della flora e della fauna riprese dalle stampe giapponesi, che diventano i punti di riferimento per i pittori su vetro che le ripropongono. Dal 1850 in poi, la vetrata diventa di largo utilizzo negli edifici pubblici e abitazioni private, associata alla decorazione delle stanze e dell’arredamento. La vetrata si svincola definitivamente dall’origine religiosa ed iconografica diventando un’arte quasi esclusivamente decorativa. Più tardi, quattro architetti europei Gaudì, Mackintosh, Guillarme e Horta rinnovano alla fine del XIX secolo lo spirito della vetrata e la ripostano a ritrovare la sua primitiva monumentalità. I quattro esercitano una grande influenza sulla nascita del movimento europeo Art nouveau. Essi concepiscono l’architettura come un insieme in cui la decorazione o l’arredamento sono importanti quanto l’edificio. Tale corrente prende diversi nomi: Stile giovane in Germania, Stile Liberty in Italia e Art nouveau in Francia, ciascuna con connotazioni diverse, dalla linearità di Mackintosh, alle lucenti vetrate di Gaudì. In Francia, però, è che l’arte delle vetrate conferì alla corrente un carattere eccezionale.

CAP5. Decorazione del vetro

EVIDENZA TRASPARENTE

VETRARIA Di Anna Luoni NOVARA

EVIDENZA TRASPARENTE

PROGETTO CHIESA Chiesa Santuario Sacro Cuore di Gesu’ Novara Restauro conservativo delle vetrate dell’abside Relazione finale 80

Maggio 2014 Località Novara – Via Scavini, 18 Ente proprietario Parrocchia del Sacro Cuore di Gesù Oggetto Vetrate absidali e rosoni Epoca Sec. XIX Autore ignoto siglato con AMC Torino Misure finestre cm. 550 x cm. 97. Oculi diametro cm. 94

Stato di fatto Le vetrate risultano in precario stato di conservazione. Su tutta la superficie insiste uno spesso strato di particolato e nerofumo. Alcune tessere sono spezzate. In particolare i pannelli composti da vetri a corona (rulli o fondi di bottiglia) risultano estroflessi al piede a causa del peso dei pannelli stessi, di grande dimensione. Lo stucco (pastiglia) lungo le linee della legatura che si è sgretolato nel corso degli anni,.oltre a produrre un generale indebolimento statico, non è più in grado di ammortizzare le vibrazioni cui il manufatto è sottoposto, soprattutto in occasione dell’apertura dello sportello posto alla base. I vetri di protezione, originari e molto sottili (mm, 2,5) sono in più punti spezzati e, non garantiscono più adeguato riparo delle vetrate rispetto ad agenti atmosferici, particolato ecc A seguito della presa visione al piano i rosoni soprastanti, non presi in considerazione in un primo momento, risultano fortemente estroflessi e deformati verso l’interno dell’edificio, con tessere in più punti spezzate. Inoltre risultano pericolanti a causa della caduta dello stucco perimetrale. Le reti di protezioni esterne risultano fortemente ossidate ed assottigliate, in alcuni punti consunte, ormai inadatte a proteggere le vetrate

Notizia di restauri precedenti Nel corso degli anni sono stati effettuati interventi relativi alla stuccatura perimetrale delle vetrate e, con ogni probabilità, apposte le barre trasversali, per altro mal fissate, forse per impedire l’ulteriore deformazione delle vetrate a rulli. Alcune fratture sono state malamente riparate con stucco da vetro soprattutto nelle cornici. Le vetrate non risultano però essere state oggetto di un restauro complessivo.

CAP6. Elaborati col vetro

EVIDENZA TRASPARENTE

CAP6. Elaborati col vetro

Procedimenti tecnici e fasi del restauro Nello svolgere l’intervento di restauro non ci si è discostati dalle indicazioni progettuali. Vista l’ampiezza delle vetrate si è provveduto a far installare un adeguato ponteggio fisso. A seguito della rimozione dei pannelli a vetrata previa messa in sicurezza si sono installate le tamponature in policarbonato alveolare e si è provveduto al trasporto delle vetrate in studio. Dopo la pulitura preliminare eseguita con Tween 20 ed in ristrette zone, dove erano presenti spesse croste calcaree procurate da ripetute infiltrazioni di acqua piovana, con acido citrico al 5% con ripetuti impacchi di 20 min ciascuno. Nelle parti dipinte (limitate agli sportelli ed ai quadri centrali) non si è riscontrato degrado se non nelle parti del pannello 1a II ovest dove la pittura rosacea effettuata con ogni probabilità con smalto Jean Cousin tendeva a sfarinarsi . Qui la pulitura è stata effettuata con maggiore attenzione per preservare la medesima. Non essendo gravemente compromessa non si è ritenuto dover fissare la medesima con resine. Si è quindi proceduto ad effettuare le operazioni di restauro dei pannelli. Per riportare in piano i pannelli deformati si sono risaldate le giunzioni in stagno da entrambi le parti iniziando dalla parte estroflessa sul recto, quindi sul verso ed infine nuovamente sul recto. Il calore prodotto dalla saldatura ha fatto in modo che la legatura in piombo, duttile, riprendesse l’originaria posizione. Le tessere incrinate rimosse dalla legatura che si è peraltro interamente conservata, sono state saldate con Araldite CIBA 2020. Considerato il peso e la dimensione dei singoli pannelli e la tipologia della vetrata a rulli che, per sua conformazione tende a cedere, si è provveduto a saldare lungo le legature verticali sottili lamine metalliche rivestite di stagno per preservare da futuri cedimenti. Queste lamine sono state adeguatamente sagomate onde seguire l’andamento della legatura e non interferire visivamente con il disegno della vetrata. Si è quindi provveduto al risarcimento della stuccatura tra legatura e trafilato con pastiglia, sia pur avendo notato che la originaria fosse piuttosto ben conservata. Sul posto si è provveduto a bonificare le strutture portanti (telaio) che sono state scartavetrate e protette con vernice del tipo ferromicaceo di colore simile all’originario (grigio). Se in alcune zone soprattutto al piede verso l’esterno i telai presentavano forti fenomeni ossidativi, in altre parti si è ritrovato il vecchio fondo in minio rosso che risultando ancora perfettamente conservato si è ritenuto di lasciare sotto la nuova verniciatura. Per ovviare alle evidenti infiltrazioni verso l’interno dell’edificio si è sigillata la base dei telai con silicone acetico in corrispondenza con il davanzale esterno. Precedentemente le fessure erano tamponate con stucco da vetro, che si è trovato completamente sfarinato e che si è provveduto a rimuovere completamente. Le reti di protezione, orami consunte, ed il telaio che le reggeva sono state rimosse. In corrispondenza degli sportelli apribili posti alla base delle vetrate si sono però apposti telaietti in acciaio muniti di rete in acciaio per evitare l’introdursi di volatili. In luogo dei precedenti vetri esterni, sottili e ricoperti da una spessa crosta opaca composta da ossido di ferro e calcare, si sono posti i nuovi vetri di protezione in vetro temperato da mm. 5 che sono stati sigillati verso la parte esterna. La posa delle vetrate restaurate si è effettuata tenendo conto della necessità di creare un circolo d’aria tra il vetro di protezione e la vetrata medesima sia pur non avendo notato gravi fenomeni di condensa. Approfittando del fatto che le vetrate fossero, sin dall’origine, in altezza di dimensioni inferiori a quelle del telaio metallico si è provveduto in occasione della stuccatura perimentrale, effettuata con stucco acrilico, a eseguire diverse bocche di aerazione al piede ed all’apice dei pannelli. Tali aperture sono state provviste di una sottile retina per impedire l’introdursi di insetti. Il sistema si è rivelato efficace in occasione della saldatura sul posto dei legamenti (fili metallici stagnati). Scaldando la parte interessata si è prodotta condensa tra la vetrata e il vetro di protezione che però si è prontamente dileguata nell’arco di un paio di minuti. Al posto delle vecchie barre, inadeguate perché impossibili da fissarsi saldamente al telaio e non legate alla vetrata, sono state inserite nuove barre in acciaio che sono state fissate con legacci anche alla vetrata in modo da distribuire il peso della vetrata sulla lunghezza. Per i rosoni soprastanti alle finestre si è proceduto in modo analogo .

Novara, 26 maggio 2014

6 ELABORATI COL

vetro ESPERIENZA IN VETRARIA OGGETTISTICA BOTTLUSE BREAK

EVIDENZA TRASPARENTE

A) saldatore

B) stagno

C) tagliavetro

D) filo di rame

E) piombo

F) barattolo

G) pinze

H) pasta salda

I) pennello da filetto

OGGETTI del MESTIERE

CAP6. Elaborati col vetro

L) miscelino

M) resina

N) catalizzatore

O) pennello da velature

L) H)

EVIDENZA TRASPARENTE

ESPERIENZA IN VETRARIA Il vetro può essere decorato in molti modi: i più diffusi sono l’incisione, l’uso di acidi e la pittura. L’incisione può avvenire secondo varie tecniche: ad esempio, con la molatura si avvicina la superficie a dischi rotanti e abrasivi di dimensioni differenti, capaci della massima precisione, mentre per ottenere effetti diversi i disegni vengono tracciati a mano con l’ausilio di una punta di diamante. L’azione di acidi e la sabbiatura danno luogo a un effetto smerigliato e si rivelano adatte soprattutto per oggetti di grandi dimensioni quali i vetri per finestre. Infine è possibile dipingere il vetro servendosi di smalti, che vengono poi fusi con il vetro in un forno a bassa temperatura. Il vetro dorato si ottiene applicando alla superficie foglie, vernici o polveri d’oro, che vengono sottoposte a cottura.

EVIDENZA TRASPARENTE

CAP6. Elaborati col vetro

EVIDENZA TRASPARENTE

OGG ETT IST I CA

Jaime Hayon, Cristal Set Candy, Baccarat, 2009. www.baccarat.com/intro.html

Jaime Hayon, Cristal Candy Set, Baccarat, 2009. www.baccarat.com/intro.html

Esempi odierni di oggetti in vetro creati da designer, permettendo cosĂŹ un confronto visivo con lâ&#x20AC;&#x2122;arte della decorazione.

Sam Baron, Campana in vetro soffiato con martello, Fabrica, FuoriSalone, Milano, 2009.

Tak Cheung, Campana in vetro soffiato con manici di bicicletta, Fabrica, FuoriSalone, Milano, 2009

Lucy Salamanca, Gerbera, Vaso in cristallo, 2010. www.rcrcrystal.com/cristalleria_italiana/ home.html

CAP6. Elaborati col vetro

Michele De Lucchi, Bolle, Collezione Clearline, Arnolfo di Cambio. www.arnolfodicambio.com

Angelo Minisci, Studio Blam, Collezione privata, Art첫, Cristallo e vetro soffiato, 2000-2004. www.blam-design.com

Enzo Mari, Collezione Clearline, Arnolfo di Cambio. www.arnolfodicambio.com

Angelo Minisci, Studio Blam, Collezione privata, Re, Cristallo e vetro soffiato, 2000-2004. www.blam-design.com

Design Marcolin, Collezione Marcolin, Collevilca Cristelleria, Arcobaleno. www.collevilca.com

Angelo Minisci, Studio Blam, Collezione privata, Regina, Cristallo e vetro soffiato, 2000-2004. www.blam-design.com

Design Marcolin, Collezione Marcolin, Collevilca Cristelleria, Arcobaleno. www.collevilca.com

EVIDENZA TRASPARENTE

BOTTLUSE Lorenzo Columbo

BOTTLE + USE

Primo tentativo: forno con temperatura allâ&#x20AC;&#x2122;apice a 800Â°C per 20 minuti.

Secondo tentativo: forno con temperatura allâ&#x20AC;&#x2122;apice a 750Â°C per 20 minuti.

Primo tentativo: le bottiglie si sono fuse troppo, sbordando dagli stampi.

Secondo tentativo: le bottiglie si sono fuse poco, le parti piene non si sono scaldate abbastanza

EVIDENZA TRASPARENTE

BOTTLE 1 98

CAP6. Elaborati col vetro

BOTTLE 2 99

EVIDENZA TRASPARENTE

BOTTLE 3 100

BOTTLE 4 101

EVIDENZA TRASPARENTE

102

BREAK HANDMADE GLASSES Lorenzo Columbo

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SHARP AS A PELUCHE

EVIDENZA TRASPARENTE

104

Conclusione Il vetro che pure è uno dei materiali più antichi di cui si è servita l’umanità, ha ancora enormi possibilità nel campo della scienza e della tecnica ed i suoi impieghi sono in continua espansione. Una migliore conoscenza dello stato vetroso riesce oggi ad esprimere dal vetro proprietà del tutto inconsuete e fino a poco tempo fa indispensabili. Sfruttando, ad esempio, e spingendo al limite la naturale tendenza di un vetro a devetrificare, cioè a passare allo stato cristallino, si possono ottenere i cosiddetti vetri ceramici, quasi interamente cristallizzati con coefficiente di dilatazione trascurabile ed alta resistenza sia meccanica che termica. Generalmente s’impiegano allo scopo vetri al litio nei quali la devetrificazione viene favorita per la presenza di agenti nucleanti, quali ad esempio platino, oppure vetri silico-alluminio-magnesiaci con biossido di titanio o fluoruri quali agenti nucleanti. Si stanno studiando ora vetri a trasmissione variabile in funzione della luce incidente, grazie alla presenza di minutissimi cristalli di alogenuri di argento o di elementi a valenza variabile il cui equilibrio di ossido-riduzione sia influenzato dai fotoni incidenti. Si cominciano a produrre vetri con proprietà meccaniche elevatissime per trattamenti superficiali quali quelle che provocano una scambio sodio-litio con conseguente stato tensionale. Si conoscono ora vetri con proprietà assorbenti di neutroni, vetri a conducibilità elettronica, vetri con effetto laser, ecc.. Le possibilità future del vetro sono ancora oggi imprevedibili, ma tutto lascia pensare che i suoi impieghi possano essere ben superiori a quelli pur notevolissimi oggi in atto.

BIBLIOGRAFIA Canonica, L. (a cura di) 1976 Enciclopedia internazionale di chimica, Novara: Edipem. Causa, M. 1996 L’arte del vetro dall’antichità al rinascimento, Milano: Opportunity books. 1996 L’arte del vetro dal rinascimento ai giorni nostri, Milano: Opportunity books. Cotton, F. A.; Wilkinson, G. 1972 Advanced inorganic chemistry, London: Longman (trad. it. Chimica inorganica, Milano: Ambrosiana). Del Curto, B.; Marano, C. (a cura di) 2008 Materiali per il design, introduzione ai materiali e alle loro proprietà, Milano: Ambrosiana. Di Spirito, M. 2000 Incisione del vetro e degli specchi, Milano: Il castello. Festa, D. Guadagnino, E. 1995 Stazione sperimentale del vetro, proprietà chimiche del vetro, Murano. Galzigna, L.; Pavoni, F.; Righobello, M, P. 1991 Chimica organica e industriale, Brescia: La scuola. Guglielmi, M. 1995 Rivista della stazione sperimentale vetro, struttura dei vetri inorganici, Padova. Licciulli, A. 2006 Il vetro, microstruttura e proprietà, Siracusa. Melegati, L. 1994 Vetri, Milano: Mondadori. Moore, W. J. 1950 Physical chemistry, New jersey: Prentice-hall. Polato, P. 1996 Stazione sperimentale del vetro, proprietà ottiche del vetro, Murano. Sglavo, V. M. 1995 Materiali per l’ingegneria, Trento: 4a scuola AIMAT. Vetro, M. 2013 Tutti pazzi per il vetro, Roma: Aracne. Stazione sperimentale del vetro, http://www.spevetro.it/vetro.html Treccani, http://www.treccani.it/enciclopedia/vetro/ Wikipedia, https://it.wikipedia.org/wiki/vetro