11-at_il vetro_12-13 - corso architettura tecnica

Prof. Ing. Francesco Fulvi [email protected]

11-TECNOLOGIE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE IL VETRO

Corso di Architettura Tecnica a.a. 2012-2013

Università degli Studi di Parma Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria Civile e Ambientale

Corso di Architettura Tecnica a.a. 2011/2012

Prof. Francesco Fulvi TECNOLOGIE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE IL VETRO

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Tipologie dei materiali

- Pietre naturali. Lapidei: -  Marmo -  Travertino -  Arenaria -  Porfido -  Ghiaia -  Sabbia -  Ecc..

Materiali Artificiali Materiali Naturali

- Legno

- Metalli: -  Ferro -  Rame -  Alluminio

- Pietre artificiali, Laterizi: -  Mattoni -  Tegole -  Ceramica -  Tavelloni -  Ecc..

- Materiali Polimerici (plastici)

- Leganti: -  Cemento -  Calcestruzzo -  Gesso -  Malta -  Calce idraulica

- Vetro

- Acciaio e altre leghe

- Terra cruda


Prof. Francesco Fulvi IL VETRO

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E’ un materiale ceramico amorfo o2enuto per solidificazione di un prodo2o di fusione inorganico che passa dallo stato fluido a quello solido senza cristallizzazione. Le molecole, disposte in modo completamente disordinato, non formano alcun re?colo cristallino, per questo il materiale risulta trasparente. Tale mancanza di stru2ura cristallina è dovuta al modo in cui si effe2ua il raffreddamento del materiale durante il suo processo produDvo. Proprietà Trasparenza, compa2ezza, isotropia, totale inerzia chimica e biologica, impermeabilità ai liquidi, ai gas, ai vapori e ai microrganismi, inalterabilità nel tempo perfe2a compa?bilità ecologica grazie alla possibilità di riciclo per un numero infinito di volte. Il peso per unità di volume è di circa 2500 kg/m3 che per il vetro in lastre corrisponde a 2,5 kg/m2 per mm di spessore.



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Il principale componente del vetro piano è la sabbia silicea (SiO2). Il suo punto di fusione si situa nell'intorno dei 1700°C e la sua consistenza a questa temperatura è simile a quella del miele liquido. La struttura cristallina del silicio ha la forma di un tetraedro, al cui centro vi è un atomo di silicio, collegato simmetricamente ai quattro vertici di atomi di ossigeno: la formula chimica è quindi SiO4 ed ha una carica negativa. Raffreddando velocemente la silice fusa, si forma una struttura casuale di tetraedri, uniti tra di loro agli angoli, che dà luogo ad un materiale amorfo, conosciuto come silice vetrosa. Per ragioni pratiche ed economiche, il punto di fusione e la viscosità della silice devono essere ridotti per consentire la produzione industriale del vetro.



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Le materie prime u?lizzate, pertanto, assolvono principalmente a qua2ro funzioni: 1. Vetrifican1: sostanze che si trasformano, per semplice azione del calore, dalla forma cristallina alla forma vetrosa, amorfa (silice SiO2 – 69/74% ; anidride borica B2O3; anidride fosforica P2O5); 2. Fonden1: consentono la fusione del vetro a temperature realizzabili nei forni industriali, abbassando il punto di fusione da 1700 C° a 1550 C° circa (carbonato di sodio o soda Solvay Na2CO3; carbonato di potassio K2CO3); 3. Stabilizzan1: rendono il vetro inalterabile e resistente agli agen? atmosferici e chimici (carbonato di calcio CaCO3; dolomite MgCa(CO3)2); 4. Affinan1: facilitano l’affinaggio del vetro, aiutando la massa di vetro fuso non omogenea e carica di bolle gassose prodo2e dalla fusione, a trasformarsi in un fluido chiaro, trasparente e omogeneo (solfato di sodio Na2SO4). Le materie prime indicate, se di opportuna purezza, consentono di o2enere vetro trasparente incolore; aggiunte di piccole quan?tà di sostanze coloran?, ad esempio ossidi di ferro e cromo per il verde, compos? di zolfo per il giallo-‐bruno, di cobalto per il blu, consentono di o2enere vetri di colorazione diversa Il vetro è spesso descri2o come un liquido ad eleva?ssima viscosità, privo di un re?colo cristallino regolare e di un punto di fusione preciso. Inoltre non presenta il fenomeno del calore latente di cristallizzazione o di fusione.



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La fabbricazione



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FORMATURA Soffiaggio: per realizzazione di oggeD cavi, contenitori, a macchina o a bocca Stampaggio: per oggeD pieni, la massa fluida viene introdo2a nello stampo (in acciaio in genere) e compressa Colata: la massa fusa viene colata in stampi di cui assume la forma Laminazione: per la fabbricazione di lastre introducendo la pasta tra rulli la cui distanza determina lo spessore Il vetro lavorato o semilavorato viene poi introdo2o nei forni di rico2ura a 480-‐550°C per eliminare le tensioni interne dovute a raffreddamento veloce degli stra? superficiali, poi viene fa2o raffreddare lentamente. Successivamente si passa alla rifinitura con mole abrasive e lucidatrici a pasta di ossido di ferro.



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Lavorazione per colata •  Procedimento sviluppato nella Francia del XVII •  Vetrerie Saint Gobain, Piccardia •  Il vetro fuso viene colato su un piano metallico, steso con un rullo, ricotto molato e

lucidato •  Spessori massimi 4x2m



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Vetro float

Il processo del vetro float, messo a punto Sir Alastair Pilkington nel 1952, costituisce oggi lo standard mondiale della produzione vetraria di alta qualità.



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Il processo, che in origine consentiva di produrre solo vetri con spessore da 6mm, ora raggiunge spessori che variano da 0,4 mm a 25 mm. Le materie prime opportunamente miscelate vengono immesse nel bacino di fusione con aggiunta di rottame. La massa vetrosa passa dal bacino di fusione al bagno di stagno in atmosfera controllata. Il vetro galleggia sullo stagno, si distribuisce e forma una lastra uniforme. I diversi spessori si ottengono variando la velocità di estrazione del vetro dal bagno. Dopo la ricottura (raffreddamento controllato) si ottiene un vetro finito, perfettamente trasparente e con superfici parallele. Il Gruppo NSG possiede strutture commerciali in 130 paesi con 49 linee float nel mondo in grado di realizzare oltre 6,4 milioni di tonnellate di vetro float/anno e assume 36.000 dipendenti. Uno stabilimento di vetro float opera ininterrottamente per una "campagna" di 11-15 anni. Produce circa 6.000 km do vetro all'anno, con uno spessore variabile da 0,4 mm a 25 mm e con larghezze fino a tre metri.



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ProdoD PROFILI SAGOMATI Barre di vetro traslucido con sezione a forma di U Possono essere normali o armate si usano per realizzare pare? (esterne o divisorie) coperture e/o pensiline



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Dim. 20x20x8

Vetro ma2one



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Lastre prodo2e in spessori unifica?, si dis?nguono nelle seguen? categorie. Vetri semplici: spessore compreso tra 1,5 mm e 1,8 mm. Vetri semidoppi: spessore 2,5 mm. Vetri doppi: spessore da 3,5 mm a 4 mm. Mezzi cristalli: spessore compreso tra 4 mm e 6 mm. Cristalli: spessore da 6 mm a 12 mm. Vetrocamera: E’ composto da due o tre lastre di vetro separate da intercapedini (di aria disidratata o gas) sigillate lungo i bordi. Le proprietà dei vetricamera dipendono da spessore dei vetri, cara2eris?che e spessore dell’intercapedine eventuali tra2amen? superficiali delle lastre impiegate. Uno spessore comune è mm. 6 + 12 + 4 = mm 22



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Tra2amen? superficiali decora?vi TECNICHE UTILIZZATE SERIGRAFIA Con questo processo si trasferisce ogni mo?vo grafico e fotografico con sistemi fototecnici su un setaccio. Il procedimento avviene sia su superficie completa, sia su re?colo. Per mezzo di grisaglia o di altri colori vetrificabili si può stampare in serigrafia qualunque ?po di vetro e in seguito cuocerlo nel forno ad una temperatura di 600° per fissare i colori. SABBIATURA Procedimento che sfru2a un ge2o di sabbia ad alta velocità che perme2e di o2enere una scalfi2ura del vetro, grazie a mascherature da cui si ricava il disegno sul vetro. L'erosione superficiale del vetro determina semplici opacizzazioni o for? incisioni a diversi livelli, percepibile anche al ta2o. Durante la sabbiatura, soltanto le zone che devono rimanere trasparen? sono mascherate per protezione con una pellicola adesiva gommosa, capace di resistere al processo abrasivo, in modo da proteggere tu2e le par? che non si intendano sabbiare. La profondità ed il grado della traslucidità della rifinitura sand-‐blasted variano secondo la forza ed il ?po di sabbia usa?. PELLICOLE Le pellicole per vetri sono soDli film di materie plas?che che presentano un lato adesivo per l'applicazione.La pellicola è stampabile mediante una tecnologia di stampa digitale ed è quindi possibile realizzare decorazioni grafiche personalizzate, con qualsiasi immagine. E' disponibile in due versioni: per applicazioni all'esterno del vetro (Prima superficie) e per applicazioni all'interno del vetro (Seconda superficie). Se applicata sul lato interno del vetro si possono ridurre i cos? di applicazione e la grafica è meno sogge2a ai danneggiamen?.



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Is?tuto farmaceu?co del Kantonsspital, Basilea, J. Herzog & P. de Meuron, 1995-‐1997. Le facciate dell’edificio sono rives?te con un sistema di pannelli vetra? contraddis?n? dal colore verde, impresso sui vetri mediante tecnica serigrafica.



19 Lastre curve sabbiate nell’auditorium a San Sebas?an (E) arch. Rafael Moneo 1999



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Libreria Peckham, Londra, William Alsop, 1997-‐2000. Par?colare del fronte nord dell’edificio realizzato con una facciata con?nua in cui si alternano pannelli di vetro stra?ficato trasparen? e colora? in giallo, arancio, verde e rosso. I vetri colora? sono o2enu? dall’inserimento di pellicole in PVB (polivinilbu?rale) all’interno delle lastre in vetro stra?ficato. Gli intercalari sono singoli o mul?pli per o2enere diversi effeD croma?ci



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Gli infissi ed in par?colare le loro par? vetrate sono le par? dell’involucro più sensibili rispe2o alle sollecitazioni termiche nelle diverse situazioni clima?che



VALORE Ug DEL VETROCAMERA

[W/m2K] UNI EN 673 calclo UNI EN 674 misura



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-‐ una parte viene riflessa -‐ una parte di essa viene assorbita, e successivamente riemessa -‐ una parte viene trasmessa in funzione di parametri che riguardano la natura del materiale stesso e le cara2eris?che della radiazione, come la distribuzione spe2rale e l'angolo d'incidenza

Interazione tra radiazione solare e vetro



FONTE CASACLIMA



Valori a confronto



FONTE CASACLIMA



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Scelta della posizione del rives?mento



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Fa2ori che influenzano la durata della vetrata isolante tripla



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Quali elemen? influiscono sul valore Uw



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Tipologie di distanziatori



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ConduDvità termica dei materiali del giunto perimetrale



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Cos’è il warm edge?



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Esempio di sistema distanziatore termicamente migliorato



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Vantaggi



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Vantaggi



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Il valore Uw-‐eq



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Il valore Uw-‐eq



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PILKINTON h2p://www.pilkington.com/Europe/Italy/Italian/building+products/glass+in+architecture/tools/spectrum/default.htm

Aziende

GLAVERBEL h2p://www.agc-‐glass.eu/

SAINT GOBAIN h2p://it.saint-‐gobain-‐glass.com/b2c/default.asp

GUARDIAN h2p://www.sunguardglass.it/IntroToAdvancedArchitecturalGlass/News/gi_009442

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