Mappa Concettuale dell’Argomento

CENNI STORICI

Il vetro ha origini molto antiche e ancora oggi è difficile stabilire con certezza quale popolo possa vantarne la scoperta. Anticamente furono i popoli della Mesopotamia, ad utilizzare il vetro nel III millennio, forgiandone delle perline. Successivamente anche gli Egizi appresero questa arte che utilizzarono nella produzione di oggetti artistici. I Romani, seppur in maniera rudimentale, crearono le prime finestre con i vetri ma ciò aveva un prezzo esorbitante tale che solo i patrizi potevano permettersele. Il vetro naturale, o ossidiana, è in uso fin dall’antichità.

La prima manifattura documentata del vetro si ha in Egitto, nel II millennio a.C., quando fu impiegato nella produzione di stoviglie, altri utensili e monili. Nel I secolo a.C. fu sviluppata la tecnica del soffiaggio, che ha permesso che oggetti prima rari e costosi divenissero molto più comuni. Durante l’Impero Romano il vetro fu plasmato in molte forme, principalmente vasi e bottiglie.

I primi vetri erano di colore verde a causa della presenza di impurità di ferro nella sabbia utilizzata. Alcuni vetrai veneziani si spostarono in altre aree d’Europa diffondendo così l’industria del vetro. Fino al XII secolo il vetro drogato cioè con impurità coloranti come metalli non fu impiegato. Ma intorno al 1688 un nuovo processo di fusione fu sviluppato, ed il vetro divenne un materiale molto più comune. L’invenzione della pressa per vetro nel 1827 diede inizio alla produzione di massa di questo materiale. Nel 1920 fu sviluppato un nuovo metodo consistente nello stampaggio diretto delle decorazioni sul vetro fuso.

MATERIE PRIME

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.

PROPRIETA’

LAVORAZIONI

Le lavorazioni più comuni cui può essere sottoposto il vetro sono:

• Foratura

ll vetro può essere forato al trapano con apposite punte diamantate, adeguatamente refrigerate con getto continuo d’acqua. La foratura può essere eseguita da trapani per vetro manuali o a controllo numerico. I fori non devono essere troppo vicini al bordo (a seconda anche dello spessore del vetro) per evitare rotture dovute alle tensioni interne del pezzo. Nuovi macchinari permettono di forare con un particolare tipo di sabbia miscelata ad acqua.

• Taglio

Il taglio di piccoli pezzi può essere eseguito a mano con strumenti appositi, ma in generale viene eseguito da un banco di taglio. Il banco di taglio è un macchinario a controllo numerico che presenta un piano fisso, solitamente vellutato e con fori per generare un cuscino d’aria (utile per lo spostamento del vetro), che viene chiamato anche “pantografo”. Sopra di questo vi è un ponte mobile che tramite un tagliavetro fornito di rotella in carburo di tungsteno o diamante sintetico pratica incisioni sul vetro a seconda della programmazione eseguita tramite un software chiamato “ottimizzatore”; il software ottimizzatore è implementato affinché ottimizzi il taglio, evitando al minimo lo sfrido.

• Curvatura

Il vetro curvo è un vetro sottoposto ad un procedimento di riscaldamento graduale ad alte temperature (tra i 500 e i 750 °C circa), fino a diventare abbastanza plastico da aderire (per gravità o costretto in una qualche maniera) ad uno stampo concavo o convesso, disposto orizzontalmente o verticalmente all’interno del forno di curvatura. Non è possibile ottenere un vetro curvo che si adagi sullo stampo esclusivamente sotto l’azione della sua forza peso senza che il vetro stesso non venga segnato dalla tesatura dello stampo, compromettendone la trasparenza e l’uniformità di spessore della lastra. Per tale motivo, in genere l’azione di curvatura della lastra viene coadiuvata da dispositivi meccanici o pneumatici, che agevolano il processo. Il vetro viene raffreddato molto lentamente (“detensionamento” o “ricottura” del vetro), per evitare di indurre tensioni che ne precluderebbero un’eventuale successiva lavorazione o che potrebbero innescare fenomeni di rottura spontanea del materiale. Viceversa, molto più frequentemente per il vetro impiegato nel settore dell’arredamento, il processo di curvatura si conclude con un raffreddamento istantaneo, al fine di ottenere un vetro curvo temprato. Per vetro curvo si intende comunemente il vetro sottoposto alla curvatura lungo un solo asse della lastra (si pensi ad esempio alla curvatura che subisce un foglio di carta quando si tendono ad avvicinare due lati opposti).

• Smerigliatura

Esistono tre modi per smerigliare il vetro:

1. sabbiatura, che viene eseguita con uno strumento molto particolare che “spara” la sabbia ad alta velocità, scalfendo il vetro. Purtroppo è un lavoro da far fare a persone esperte nel settore e, proprio per questo, ha un costo piuttosto alto.
2. acidatura, una speciale pasta, molto acida, che va spennellata nel vetro e lasciata asciugare almeno 24 ore. Dopo il periodo di asciugatura, la pasta va eliminata con una lama, che completa l’abrasione del vetro.
3. smerigliatura, usando un piccolo smerigliatore per unghie, si usa come una penna.

Naturalmente, per riuscire a seguire il disegno correttamente, senza sbavature, senza rovinare le parti del vetro che si vogliono tenere intatte, per tutti e tre i sistemi è necessario eseguire alcuni passaggi. Pulire perfettamente il vetro con dell’alcol puro per togliere qualsiasi residuo dalla superficie. Quindi il vetro va ricoperto con la carta adesiva; è importante non lasciare spazi liberi, proprio per evitare che si smeriglino parti del vetro che si vogliono lasciare lucide. La carta deve aderire perfettamente, senza bolle d’aria. Si traccia il disegno con un pennarello indelebile. Aiutandosi con un taglierino ben affilato, s’intagliano le parti che si vogliono smerigliare. Il taglio deve essere netto, preciso, senza sbavature. In caso contrario, il contorno del soggetto risulterà poco chiaro, non ben definito. Viene asportata la carta adesiva in eccesso. Già in questo passaggio ci si rende conto di come sarà il vetro a lavoro ultimato. Se non si è soddisfatti , conviene ricominciare da capo, sin dal primo passaggio. Se invece il soggetto ottenuto ci piace, possiamo procedere o con la pasta per smerigliare o con lo smerigliatore.

• Molatura

Il vetro viene sottoposto a una operazione di molatura quando si deve eliminare il bordo che dopo il taglio diventa tagliente e dalla forma irregolare. La molatura quindi è l’operazione che trasporta e re-uniforma definitivamente il bordo del vetro.

Questo può essere molato in diversi modi: filo lucido e tondo, dove il bordo viene lucidato con cura e arrotondato, il grado di lavorazione è alto; filo lucido e piatto: il bordo viene lucidato e risulta perpendicolare alla superficie, il grado di lavorazione e sempre alto; filo grezzo, dove si ottiene una rugosità maggiore.

• Tempra

La tempra è il raffreddamento termico che avviene per indurire il vetro. Il vetro viene tagliato in modo adeguato, viene riscaldato su un tavolo a rulli a 640° e subito dopo viene raffreddato da un getto d’aria fredda in modo da raffreddarne solo l’esterno e lasciare l’interno caldo e malleabile.

LA VETRERIA – TRA INDUSTRIA e ARTIGIANATO

Lavorazione industriale

Il vetro è un elemento che non presenta un punto di fusione netto, pertanto si lavora in un range di temperatura in cui esso è allo stato plastico. I limiti di tale intervallo oscillano tra picchi massimi detti “punti di aggregazione”, in cui la temperatura è di 1100 °C circa, e livelli minimi, detti “punti di trasformazione”, in cui la temperatura si aggira intorno a 800 °C.

La fabbricazione e la lavorazione del vetro si articolano in quattro fasi:

• fusione,
• formatura,
• ricottura,
• finitura.

Fusione: è la fase iniziale, durante la quale, la carica, formata da componenti diversi tra loro, viene polverizzata e mescolata a rottami di vetro che agiscono da fondente. Durante la fusione, si verificano l’eliminazione dell’acqua presente nei componenti di partenza, la dissociazione dei carbonati e dei solfati con sviluppo di anidride carbonica o solforosa, la formazione di una massa fusa il più possibile omogenea. Il secondo momento della fusione è detto affinaggio o affinazione: essa rappresenta l’operazione in cui la massa fusa viene privata di tutte le bollicine di gas presenti, che potrebbero dare origine a difetti nei manufatti preparati. L’affinazione viene realizzata aggiungendo alla massa fusa piccole percentuali di agenti affinati. Conclusa questa fase, il vetro fuso è una massa avente in tutti i punti uguale composizione chimica e, conseguentemente, le medesime proprietà fisiche. E’ possibile, a questo punto, operare una decolorazione del vetro, tramite l’ossidazione di sali di ferro. La fusione si conclude con la fase di riposo o di condizionamento, durante la quale la massa fusa viene raffreddata gradualmente fino alla temperatura di foggiatura o di formatura.

Formatura: viene eseguita in diverse modalità quando il vetro è ancora fluido e si trova in un campo di temperatura nel quale assume viscosità tale da poter essere lavorato e da conservare la forma impartita, senza alterazioni.

Ricottura: consiste in un riscaldamento del vetro fino alla temperatura superiore di ricottura e serve ad eliminare le torsioni che si generano durante la formatura e che rendono difficile le operazioni di finitura come, ad esempio, il taglio. E’ una fase essenziale per eliminare le tensioni interne formatesi per irregolarità di riscaldamento o raffreddamento. La scelta della temperatura e della velocità di raffreddamento sono in funzione del tipo di vetro e del suo spessore. Dopo aver raggiunto la temperatura dovuta, l’oggetto viene mantenuto in tale stato per un periodo sufficiente ad assicurare il raggiungimento dell’uniformità termica in ogni suo punto; quindi viene raffreddato lentamente fino a una temperatura inferiore di 50 °C a quella di ricottura, ed infine viene portato rapidamente a temperatura ambiente.

Lavorazione artigianale

Il vetro di Murano è uno dei più preziosi vetri che vengono realizzati in Italia. Lo si realizza, secondo tradizioni antiche di secoli, sulla famosa isola di Murano, vicino Venezia. La scelta di questa isola per realizzare i vetri non fu affatto casuale. I primi forni vi furono installati nel 1291, sia perché Murano era fuori dal centro cittadino, quindi eventuali incendi non avrebbero arrecato grandi danni (i forni all’epoca erano realizzati in legno), sia perché si trovava di tramontana rispetto a Venezia, quindi i fumi della produzione non avrebbero raggiunto la città principale. Esistono diverse tecniche con le quali i mastri vetrai, oggi, producono i loro preziosissimi oggetti, a seconda del tipo di vetro devono realizzare: vetro di Murrina, vetro in piastra, vetro a lume, vetro soffiato.

Tra tutte le tecniche, la più lunga e complessa è senza dubbio quella del vetro di Murrina. Si inizia con il tagliare in tanti piccoli pezzi le canne di Murrina, delle canne di vetro colorato. Quindi, questi piccoli pezzi sono adagiati, uno ad uno ed a mano, all’interno di formine di rame, in maniera molto paziente e con fantasia, per creare dei disegni sempre diversi. Durante la notte, questo “puzzle” viene tenuto in forno, in maniera che il vetro si sia solidificato in un pezzo unico e che questo possa quindi essere lavorato e levigato per poterlo adattare ai vari orologi, tappi, cornici, lampade, lampadari e quant’altro.

La lavorazione del vetro in piastra è la tecnica più recente. Su una lastra di vetro vengono sparsi diversi oggetti, come foglie di oro e argento e pezzi di Murrina, che vengono composti, con fantasia, per realizzare un grande disegno, sempre diverso ogni volta. Sul disegno così ottenuto, quindi, viene posta un’altra lastra di vetro, come fosse un panino. L’oggetto viene quindi tenuto in forno per una notte, in maniera da divenire un pezzo unico, e viene quindi tagliato per i vari oggetti a cui farà da ornamento.

La lavorazione del vetro a lume è la più antica fra tutte. Il mastro vetraio, con una fiamma a gas che raggiunge temperature molto alte, fonde e mescola insieme diversi tipi di vetro e foglie di oro e argento, per creare delle forme e dei colori sempre differenti. I vetri ottenuti da questa tecnica vengono usati per abbellire lampade, lampadari, collane, pendenti e bijoux.

La lavorazione del vetro soffiato è una tecnica di alto livello, con la quale il vetro viene modellato a caldo e, tramite delle filigrane, creano il famoso e tanto apprezzato effetto merletto all’interno del vetro stesso.

FLOAT GLASS

Per quanto concerne la produzione di vetro piano, a partire dalla fine degli anni Cinquanta è stato introdotto il processo float (Pilkington) in sostituzione dei precedenti metodi di tiratura. Il prodotto che si ottiene (float glass) ha sostituito il cristallo ottenuto da molatura di vetro greggio tirato. Nel processo denominato float glass, la pasta vitrea, proveniente dal crogiolo alla temperatura di 1100 °C, assume forma perfettamente piana in un forno a tunnel la cui base è formata da un letto di 7cm di stagno fuso. Questo è posto in atmosfera contenente azoto e idrogeno, in modo da non essere ossidato. Lo stagno leviga la superficie inferiore del vetro per diretto contatto, mentre la parte superiore si appiattisce per gravità essendo ancora allo stato semifuso.

I TIPI DI VETRO

Esistono diverse composizioni di vetro. Quelle che elencheremo ora sono le più usate.

Il vetro solubile

E’ un prodotto trasparente che trova larga applicazione in molte industrie. La maggior quantità viene utilizzata come detersivo per lavastoviglie ma trova impiego anche nella produzione di pietre d’arte artificiali; serve per indurimento di cementi, marmi e come mezzo sbiancante nelle lavanderie di lana, nella fabbricazione di adesivi, smalti, fiammiferi ecc.

Il vetro comune

Appartiene alla più vasta produzione vetraria. Commercialmente viene distinto in base al colore: bianco (perfettamente decolorato), mezzo bianco, colorato. In funzione all’ impiego che se ne deve fare, viene scelto l’ossido più adatto (calcio, bario, zinco …).

I vetri borosilicati

Sono di elevata resistenza chimica (per questo detti neutri) e di composizione molto varia: contengono, in genere quantità relativamente elevate di allumina e anidride borica. Questi tipi di vetro vengono usati per la fabbricazione di contenitori per medicinali (flaconi e fiale), per apparecchiature da laboratorio chimico, ecc. Per le loro proprietà sono resistenti al calore e trovano numerosi impieghi per manufatti da forno (vetro Pyrex) o per particolari applicazioni.

Il vetro quarzo

È’ vetro costituito da pura silice. Possiede importanti caratteristiche chimico-fisiche, ma ha elevate temperatura di fusione e alta viscosità. La sua lavorazione quindi è molto costosa.

Il vetro piano

Questi tipi di vetro sono largamente diffusi in edilizia e vengono classificati in base allo spessore della lastra, che può variare da 1,6 mm a 10-14 o anche 17 mm. I vetri artistici La produzione di vetri artistici lavorati a mano necessita di un tempo di lavorazione più lungo. Per questo alla silice si aggiunge una percentuale di sostanze che facilitano le lavorazioni, ma rendono il vetro più fragile.

Il vetro artistico

La produzione di vetri artistici lavorati a mano necessita di un tempo di lavorazione più lungo. Per questo alla silice si aggiunge una percentuale di sostanze che facilitano le lavorazioni, ma rendono il vetro più fragile. Il vetro artistico deve essere anche in grado di accogliere elementi coloranti e discrete dosi di piombo, che ne aumenta la lucentezza e la rifrazione.

Il vetro per ottica

Questo tipo di vetro è destinato alle lenti di occhiali, microscopi e cannocchiali, agli obbiettivi delle macchine fotografiche e delle telecamere: deve essere quindi particolarmente raffinato. Un particolare tipo di vetro, chiamato foto cromico (fotocromatico ), assorbe la luce diventando più scuro, fino al cessare della radiazione luminosa.

I vetri di sicurezza

La fragilità del vetro e la formazione di piccoli e taglienti schegge costituiscono un serio ostacolo all’ impiego delle lastre nelle costruzioni edili. Sono stati quindi studiati vari sistemi per aumentare il grado di sicurezza del vetro. Si fabbricano infatti vetri temperati, oppure vetri retinati (per la presenza di una rete metallica all’interno della lastra) Il vetro retinato è molto utile per gli incendi.

Il vetro per fibre

Le fibre di vetro possono avere un diametro da 1 a 8 micron; notevole è anche l’elasticità alla trazione. Per soffiatura con aria e vapore si ottengono fibre corte e continue, adatte per pannelli isolanti. I vetri per fibre sono: i vetri tessili (paraurti di automobili, scafi di barche,attrezzi sportivi ecc.) lana di vetro o lana di roccia (isolamento di edifici, pareti di frigoriferi, forni, stufe ecc.) e fibre ottiche (telecomunicazioni).

Il vetro camera

E’ composto da due o più lastre; all’interno della vetrata è presente aria disidratata oppure gas isolante. Il vetrocamera garantisce un alto isolamento termico e acustico.

IL RICICLAGGIO

Il vetro è l’unico materiale a possedere una dote preziosa: la riciclabilità totale. Il riciclaggio del vetro consente di risparmiare le materie prime (minerali, sabbia) necessarie per la sua produzione. Il vetro è il materiale “ecologico” per eccellenza. Non è inquinante ed è riutilizzabile per un numero illimitato di volte. Se abbandonata, una bottiglia di questo materiale si decompone solo dopo 4.000 anni. Per questo, è fondamentale separare accuratamente il vetro. Ovviamente, il cosiddetto “rottame di vetro” non può essere riciclato così com’è, deve essere sottoposto a numerose verifiche per eliminare le numerose “impurità” che contiene.

https://www.youtube.com/watch?v=OBDXLxnMvI8

https://www.youtube.com/watch?v=DtbLisamAgU

• www.glassway.org
• www.iceuropa.it/uno/ESAME2009/esame3A/Capelli_Scalini/PAGINE/vetro_storia.htm
• www.vitrum.it/vetrofloat.htm

• DIARIO 2.0
• Quando il VETRO GALLEGGIA: float glass
• AVRO’ UN VETRO COME UNO ZAFFIRO