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Vetro stratificato

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Voce principale: Vetro.
Parabrezza rovinato da crepe a ragnatela tipiche del vetro stratificato.
Vetro stratificato a prova di proiettile.

Il vetro stratificato o vetro composito (impropriamente detto laminato dall'inglese laminated glass) è un vetro di sicurezza che non si divide in molteplici pezzi quando fratturato[1]. Alla rottura, uno strato intermedio, tipicamente di polivinilbutirrale (PVB), mantiene uniti gli strati di vetro circostanti. In questo modo, anche se il vetro si rompe, non abbandona la sua sede, riducendo il rischio per oggetti o persone vicine. L’impatto produce una caratteristica forma a ragnatela[2].

Come accennato, l'utilizzo di questa tecnologia è fondamentale in oggetti potenzialmente pericolosi per l’uomo in caso di rottura, come i parabrezza delle automobili. Nei veicoli moderni, il vetro stratificato è adottato non solo per la sicurezza passiva, ma anche perché consente una sostituzione controllata in caso di danni, con procedure e costi specifici legati alla struttura multistrato del parabrezza[3]. In aree soggette a frequenti uragani, la tecnologia è impiegata per facciate continue, vetrine e finestre. Lo strato di PVB contribuisce inoltre a migliorare l’insonorizzazione e blocca fino al 99% della radiazione ultravioletta[4]. Il vetro stratificato viene talvolta utilizzato anche nella creazione di sculture.

Storia

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Il vetro stratificato fu inventato nel 1903 dal chimico francese Edouard Benedictus, che si ispirò ad un incidente di laboratorio. Una fiala di vetro era stata rivestita per errore con del materiale plastico nitrocellulosa e una volta caduta a terra si frantumò senza dividersi in parti[5]. Benedictus fabbricò un composto di vetro e plastica per ridurre gli infortuni dovuti ad incidenti stradali. La tecnologia non fu immediatamente adottata dai costruttori di automobili, ma ebbe immediato successo nella parte oculare della maschere antigas costruite durante la prima guerra mondiale.

Parallelamente, nel 1905 l’avvocato inglese John Crewe Wood brevettò nel Wiltshire un tipo di vetro laminato destinato ai parabrezza, in cui gli strati erano uniti mediante balsamo del Canada[6][7]. L’anno successivo fondò la Safety Motor Screen Company per produrre e commercializzare il suo prodotto[8].

Un ulteriore progresso si ebbe nel 1927, quando i chimici canadesi Howard W. Matheson e Frederick W. Skirrow svilupparono il polivinilbutirrale (PVB)[9]. Entro la metà degli anni Trenta, negli Stati Uniti si osservò che un vetro di sicurezza formato da due strati di vetro e uno di PVB non si scoloriva facilmente e opponeva maggiore resistenza agli urti. Nel giro di pochi anni questo materiale sostituì in gran parte le soluzioni precedenti[10][11]. Nel Regno Unito, il Road Traffic Act del 1930 rese obbligatori i parabrezza in vetro di sicurezza, senza però specificare l’uso esclusivo del vetro stratificato[12].

Nel 1939, circa duecentomila metri quadrati del vetro di sicurezza Indestructo erano utilizzati ogni anno nelle fabbriche della Ford a Dagenham in Inghilterra[13]. Il vetro veniva prodotto dalla British Indestructo Glass Ltd di Londra[13]. La Ford lo scelse nel 1939 in quanto "dà la miglior protezione possibile. Oltre ad essere a prova di rottura è permanentemente trasparente"[13]. Da ciò si possono intuire i difetti che inizialmente rallentarono la diffusione del vetro stratificato.

Il vetro stratificato nella sua versione moderna viene creato unendo due o più strati di vetro float insieme ad uno strato intermedio plastico, in genere di polivinilbutirrale (PVB). Il PVB è infilato tra gli strati di vetro che viene pressato in modo da espellere ogni traccia di sacche d'aria e creare la prima unione tra i due materiali, poi rinsaldata riscaldando il tutto a 70 °C in un bagno d'olio pressurizzato. Il colore scuro della parte superiore di alcuni parabrezza dipende dal PVB.

Specifiche

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Tipicamente la struttura di una lastra di vetro stratificato sarebbe composta da 3 mm di vetro / 0.38 mm di materiale plastico / 3 mm di vetro. Questo prodotto finale sarebbe indicato con il nome di vetro stratificato da 6.38.

Incrementando il numero di strati o lo spessore del vetro, la lastra aumenta la propria resistenza. Ad esempio il vetro antiproiettile è spesso formato da alcuni strati di vetro float, vetro rinforzato e polimetilmetacrilato e può raggiungere lo spessore di 100 mm. Un vetro di simile fabbricazione è quello che viene utilizzato per i vetri anteriori degli aeromobili: spesso tre strati di vetro da 6 mm ciascuno e spesse lastre di PVB nel mezzo.

Sviluppi recenti hanno aumentato le dimensioni della famiglia di materiali utilizzati per la stratificazione del vetro. A parte il PVB, altri importanti materiali plastici in questo processo sono l'Etilene vinil acetato (EVA)[14] ed il poliuretano termoplastico (TPU)[15]. Il grado di adesione di PVB, TPU ed EVA non è alto solo nei confronti del vetro, ma anche di eventuali strati di poliestere (PET). Dal 2004 strati di PET metallizzati ed elettroconduttivi sono utilizzati per inserire LEDs nel vetro. La seguente struttura viene utilizzata in questi casi:

  • Top Layer, vetro
  • Interlayer, materiale termoplastico trasparente, ad esempio TPU, PVB o EVA
  • Interlayer, LEDs su un substrato di polimero trasparente conduttivo
  • Interlayer, materiale termoplastico trasparente, ad esempio TPU, PVB o EVA
  • Bottom layer, vetro

Processo di manifattura

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Vi sono vari metodi di produzione:

  1. due o più lastre di vetro sono collegate con l'introduzione di PVB e lo sfruttamento di calore e pressione.
  2. due o più strati di vetro e policarbonato sono fusi con interstrati di poliuretano alifatico, sempre con l'utilizzo di calore e pressione.
  3. utilizzo di resine raffinate.

Metodi di taglio

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Gli strati plastici rendono il taglio difficoltoso. Una pratica non completamente sicura prevede il taglio di entrambi i lati contemporaneamente, con l'inserimento di un liquido infiammabile come alcool etilico denaturato nel taglio e la sua accensione volta alla fusione della plastica. Metodi più sicuri sono comunque i seguenti:[16]

  • tavoli da taglio speciali;
  • seghe verticali;
  • lampade o emettitori di aria calda.

Note

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  1. ↑ Ajitanshu Vedrtnam e S. J. Pawar, Laminated plate theories and fracture of laminated glass plate – A review, in Engineering Fracture Mechanics, vol. 186, 1º dicembre 2017, pp. 316–330, DOI:10.1016/j.engfracmech.2017.10.020. URL consultato il 2 ottobre 2025.
  2. ↑ (EN) Peter Metcalfe e Roger Metcalfe, Excel Senior High School: Engineering Studies, Pascal Press, 2004, ISBN 978-1-74125-051-0. URL consultato il 2 ottobre 2025.
  3. ↑ Sostituzione parabrezza. Sostituire o riparare il parabrezza?, su www.auto-doc.it. URL consultato il 2 ottobre 2025.
  4. ↑ Lamination to Kinds of Materials, su www.bycunited.com. URL consultato il 2 ottobre 2025.
  5. ↑ (FR) Contribution à l'histoire industrielle des polymères en France par Jean-Marie Michel - Société Chimique de France, su www.societechimiquedefrance.fr. URL consultato il 2 ottobre 2025 (archiviato dall'url originale il 4 maggio 2016).
  6. ↑ J. C. Wood. Transparent screen. Application Filed March 12, 1906., su pdfpiw.uspto.gov. URL consultato il 2 ottobre 2025 (archiviato dall'url originale il 28 gennaio 2021).
  7. ↑ John Crewe Wood, Transparent screen, US830398A, 4 settembre 1906. URL consultato il 2 ottobre 2025.
  8. ↑ A good idea at the time: Safety Motor Screen, su www.telegraph.co.uk. URL consultato il 2 ottobre 2025.
  9. ↑ USA101725362, su pdfpiw.uspto.gov. URL consultato il 2 ottobre 2025 (archiviato dall'url originale il 2 febbraio 2021).
  10. ↑ Earl L. Fix, Safety glass, US2045130A, 23 giugno 1936. URL consultato il 2 ottobre 2025.
  11. ↑ (EN) Fred Aftalion, A History of the International Chemical Industry, Chemical Heritage Foundation, 2001, p. 153, ISBN 978-0-941901-29-1. URL consultato il 2 ottobre 2025.
  12. ↑ (EN) Alan Irwin, Risk and the Control of Technology: Public Policies for Road Traffic Safety in Britain and the United States, Manchester University Press, 1985, p. 197, ISBN 978-0-7190-1723-0. URL consultato il 2 ottobre 2025.
  13. 1 2 3 The Autocar, May 12th 1939, pp53
  14. ↑ Bridgestone Inc., DE4308885(B4) "Laminated glass with thermoset film of (meth)acrylate or hydrocarbon resin - containing EVA and organic peroxide for high impact strength, penetration resistance and transparency "
  15. ↑ Bayer Inc., US2006135728 "Thermoplastic polyurethane (TPU) having good adhesion to glass "
  16. ↑ Cutting of laminated glass, su www.hse.gov.uk. URL consultato il 2 ottobre 2025 (archiviato dall'url originale il 24 novembre 2007).

Altri progetti

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Collegamenti esterni

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