Aerogel. Materiale isolante trasparente e innovativo

Se le abbiamo provate tutte ma a ridurre la trasmissione di calore attraverso i vetri non ci siamo riusciti, potremmo inserire dell’aerogel nell’intercapedine del vetro della nostra finestra. L’aerogel è un materiale che fu ottenuto sperimentalmente per la prima volta nel 1931 da Steven Kistler.


 ISOLAMENTO
Data la sua bassissima trasmittanza termica, l’aerogel è un ottimo isolante termico! Basti pensare che è utilizzato per l’imbottitura delle tute degli astronauti della NASA: bastano soli 3 mm di aerogel per proteggere l’uomo da temperature di -50°C. I ridotti spessori necessari, lo renderebbero quindi un materiale isolante perfetto per l’edilizia, ma i suoi costi proibitivi glie lo impediscono.

LEGGEREZZA E RESISTENZA MECCANICA
E’ costituito per il 96% da aria e per il restante 4% da silice che, con il suo piccolo peso specifico, conferisce al sistema grande leggerezza. A causa della sua scarsa resistenza a trazione però (per il suo aspetto è chiamato “fumo ghiacciato”), deve essere sempre inglobato in lastre di vetro o di materiale plastico e non può essere utilizzato come sostituto del vetro.

LA FORMA IN CUI SI PRESENTA
Tra le suddette lastre, l’aerogel può trovarsi in forma granulare o monolitica.
Forma granulare. Quando l’aerogel si presenta in questa forma, è caratterizzato da scarsa trasparenza (la vetrata presenta un aspetto traslucido e i suoi contorni appaiono nebbiosi) ma buon isolamento termico.
Forma monolitica
. E’ questa la forma in cui si deve trovare l’aerogel per poter essere utilizzato come vetro da finestra in edilizia. In questo caso infatti, il materiale risulta trasparente e le sue caratteristiche di isolamento restano invariate (si possono raggiungere trasmittanze di circa 0,5 W/mqK).


ASPETTI NEGATIVI
Nonostante le sue ottime caratteristiche di isolamento termico, che lo rendono tra i materiali migliori da questo punto di vista, quando la vetrocamera è riempita con aerogel piuttosto che semplicemente con aria, si riscontrano degli aspetti negativi:
–         riduzione della trasmissione luminosa del 25-30%;
–         riduzione della trasmittanza termica tra il 40 e il 60%;
–         distorsioni delle immagini;
–         resa cromatica scadente (la luce trasmessa assume tipicamente colorazioni dal blu per gli sfondi scuri al giallo per quelli chiari);
–         elevati costi.

https://www.youtube.com/watch?v=G2TbHTU-QNs

ISOLANTI ECO

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L’edilizia si basa su presupposti ben precisi, primo fra tutti quello per cui ad ogni territorio/latitudine corrisponde un’adeguata scelta di materiali. Se la casa ideale contempla la bioedilizia, anche il materiale isolante che andrà a riempire le intercapedini dei muri dovrà essere ecocompatibile: ecco una lista di isolanti naturali.

Il più classico è la fibra di legno. Ottimo isolante termico ed acustico, il legno si utilizza sotto forma di pannelli che avranno densità più o meno alta a seconda delle necessità (resistenza alla compressione o flessibilità). In Italia si adotta spesso la fibra di legno di pioppo mineralizzata con magnesite, chiamata Eraclit.

http://www.stile.it/abitare/tendenze/articolo/art/a-roma-un-quartiere-di-legno-e-autosufficiente-id-16728/

Il suo uso è noto sin dall’antichità, soprattutto in zone molto umide: il sughero è un ottimo isolante termico, che viene ridotto in granulie compattato in pannelli; spesso i pannelli sono tenuti insieme da colle non propriamente naturali.

http://www.lastampa.it/2013/08/08/scienza/ambiente/architettura/lecoresort-rivestito-in-sughero-Q49DqH3M8lEcQ7sc6VwtZO/pagina.html

In Asia si fa largo uso della fibra di cocco, che garantisce ottime prestazioni sia dal punto di vista termico che acustico, e si utilizza molto per pavimenti galleggianti. Più consona alle latitudini occidentali è la fibra di canapa, estremamente assorbente in caso di umidità.

Ancora, molto comune in Scandinavia è la fibra di cellulosa, o lana di cellulosa. Si tratta di carta di giornale riciclata, scomposta in fibra e trattata con sali di boro per diventare ignifuga  (si scioglie ma non emette fumi tossici) e anti-parassiti (e anti-topi). Si vende a sacchi e si presenta sotto forma di fiocchi soffici e lanosi, e si inserisce nelle cavità tramite insufflaggio. La comunissima lana di pecora è molto utilizzata in edilizia, ovviamente la lana che viene scartata dalla produzione tessile. Si compattano le fibre che formano un feltro isolante.

La lista delle fibre naturali è lunga, e include fibra di lino, di mais, juta, paglia, cannucciato, ma esistono anche nuovi materiali innovativi, come il Kenaf, un misto di fibre vegetali che ha un elevatissima resistenza alle muffe e al rumore da calpestio se applicata al pavimento. Ed è in fase sperimentale ma potrebbe rappresentare il futuro, l’isolamento termico fatto con micelio, ovvero la radice dei funghi: questa si sviluppa all’interno delle intercapedini andando a formare una vera e propria membrana isolante nel giro di pochi giorni, che si secca in un mese diventando solida e compatta.

http://www.stile.it/abitare/tendenze/articolo/art/costruzioni-eco-arriva-ledilizia-coi-funghi-id-3024/


LA LANA DI PECORA

 

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La lana di pecora è uno dei più interessanti isolanti termoacustici, al contempo innovativo e tradizionale. Adoperata fin dagli albori dell’umanità come capo protettivo dalle intemperie, oggi risulta essere un prodotto ecologico, non inquinante e molto performante. Tuttavia il suo elevato carattere di sostenibilità viene spesso ridimensionato a causa della presenza delle fibre di poliestere per nulla ecosostenibili, adoperate per stabilizzare il feltro in lana pura. Il poliestere, infatti, non è riciclabile e la sua produzione è particolarmente invasiva. Questa riflessione ha indotto alcune Università europee ad intraprendere una ricerca mirata all’eliminazione delle materie plastiche ed all’associazione della lana di pecora ad altri materiali “bio”.

La lana viene sottoposta ad un processo di pulitura e l’attuale normativa prevede che sia trattata con speciali prodotti che ne garantiscano nel tempo la protezione dall’attacco di muffe, funghi, acari e terme. E’, quindi, battericida e non attira la polvere avendo una scarsa carica elettrostatica. L’isolante viene prodotto in rotoli e può essere inserito all’interno di elementi architettonici orizzontali e verticali per migliorare le prestazioni termiche di muri, soffitti e pavimenti. Il prodotto è totalmente naturale e atossico e l’intera filiera produttiva è a basso impatto ambientale. La fibra ottenuta dalla lana di pecora è ecologica e riciclabile, imputrescibile e biocompatibile, elastica e priva di additivi sintetici, colle, resine e polistireni. Non permette fenomeni di condensa perché la lanolina, una cera che riveste le fibre, rende la lana idrorepellente, ma nello stesso tempo è un regolatore igrometrico dell’aria e mantiene costante il tasso di umidità degli ambienti. Ha una buona capacità ignifuga ed è privo di VOC (composti organici volatili). Possiede, inoltre, un’elevata traspirabilità, proprietà che le permette di filtrare e depurare l’aria rendendo salubri gli ambienti.

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La lana di pecora è un materiale interessante per la bioarchitettura in quanto il suo utilizzo comporta una serie di vantaggi per l’ambiente.
Innanzitutto è un prodotto naturale, che si rigenera ogni anno (infatti viene tosata ogni anno nel mese di aprile). In molte Regioni è reperibile localmente per usi legati alla bioedilizia, abbattendo così il costo ambientale dei trasporti. Inoltre è annoverata fra i rifiuti speciali pertanto il suo riutilizzo consente e consentirebbe di recuperare una risorsa sprecata. Com’è noto essa vanta ottime proprietà di fonoassorbenza, termoisolamento, igroscopicità e riduzione dell’inquinamento indoor che la rendono un ottimo elemento per realizzare isolanti biocompositi.

Unica nota dolente: la lana di pecora non è del tutto autoportante, pertanto spesso usufruisce di un supporto in un altro materiale a formare materiali biocompositi. Nella maggior parte dei casi oggi la lana viene irrigidita disponendo all’interno delle reti realizzate in fibre di poliestere secondo una percentuale modesta, pari a circa il 25% del totale. Cosa comporta unire questi due materiali? Per la lana di pecora comporta la perdita dei requisiti di riciclabilità e bassa embodied energy.

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Unire due materiali, pertanto, é un’operazione molto delicata, che sottosta ad approfonditi studi interdisciplinari. Da un’ottica strettamente ecologica, l’unione delle fibre naturali ecosostenibili a quelle sintetiche comporta un depotenziamento delle prestazioni.

Il poliestere, infatti, è una sostanza sintetizzata in laboratorio a partire dal petrolio. Si tratta di una plastica molto diffusa nelle nostre città poiché viene adoperata soprattutto nel settore tessile, viste le sue qualità di tenacia ed elasticità. Ma ciò non è tutto. Il poliestere non è riciclabile e viene prodotto a partire da fonti non rinnovabili. Il processo produttivo è molto impattante a causa anche della quantità ed entità di sostanze emesse in ambiente.

 

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Il suo processo produttivo ha una bassa embodied energy in quanto consta di semplici operazioni, in parte a carattere artigianale ed in parte industriale (quali la tosatura, il lavaggio, la cardatura e la formatura in feltri, materassini, ecc…). È una materia riciclabile e le fibre, essendo molto resistenti, possono subire più di un ciclo di riuso.

La volontà di testare la lana in unione con altri materiali mira, innanzitutto, a conferirle capacità autoportante.
L’idea  è quella di realizzare dei biocompositi che sfruttino le capacità isolanti ed igroscopiche della lana e la resistenza meccanica di altri. Università come quelle di Poznàn, Brno e Palermo hanno intrapreso la sperimentazione della lana miscelata ad altri materiali bio che, oltre a conferirle resistenza, ne incrementino le prestazioni a livello termoigrometrico. Sia il fieno sia la calce sono materie prime diffuse su tutto il territorio pertanto il loro utilizzo favorisce la logica “costruire a km zero”.

L’utilizzo di lana miscelata a fieno consentirebbe l’aumento del potere idrofugo del pannello e la riduzione dell’inquinamento indoor (i materiali naturali sono noti per la loro salubrità maggiore). A ciò si aggiunge il perseguimento del principio “from cradle to cradle”, che punta al riciclo del pannello.

Lana di pecora e calce idrata
Diverso è il presupposto che sta alla base dell’amalgama di lana di pecora e calce. In seno ad uno studio dinamico dell’edificio, risulta auspicabile sviluppare materiali isolanti che oltre, ad assicurare una barriera al flusso di calore, siano capaci di simulare un comportamento inerziale e massivo della parete. E non a caso la calce idrata è un prodotto qualificato da elevata densità e da bassa trasmittanza termica periodica.
Il principio non è nuovo: l’architettura tradizionale in muratura portante è rinomata per la sua efficienza termini di sfasamento dell’onda termica. Imparare dal passato è , in fondo, il primo passo per la sperimentazione.

IL VETRO

LE ORIGINI

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Il vetro ha origini molto antiche e ancora oggi è difficile stabilire con certezza quale popolo possa vantarne la scoperta, che probabilmente avvenne per invenzione fortuita. Secondo un’antica leggenda fenicia, tramandata da Plinio, alcuni mercanti, tornando dall’Egitto con un grosso carico di carbonato di soda (detto anche “natrum” cioè salnitro), si fermarono una sera sulle rive del fiume Belo per riposare. Non avendo pietre a disposizione su cui collocare gli utensili per la preparazione delle vivande, presero alcuni blocchi di salnitro e vi accesero sotto il fuoco che continuò a bruciare per tutta la notte. Al mattino i mercanti videro con stupore che al posto della sabbia del fiume e del carbonato di soda vi era una nuova materia lucente e trasparente. La leggenda contiene delle verità sulla composizione del vetro e sulla diffusione di questo materiale ad opera dei Fenici. Il vetro nasce dalla combinazione della silice, minerale contenuto nelle sabbie dolci, combinata con la calce (carbonato di calcio); la fusione è favorita da una sostanza alcalina, la soda: quest’ultima era ricavata nell’antichità dalle ceneri delle alghe o di piante costiere. La sabbia del fiume Belo, in Fenicia, era molto adatta e ricercata per la fabbricazione del vetro. Inoltre quasi sicuramente, furono i mercanti e navigatori Fenici a diffondere gli oggetti e le tecniche del vetro nel bacino del Mediterraneo.

La più antica manifattura, che sorse nell’Asia occidentale, forse nelle regioni mitanniche o urriane della Mesopotamia, risale all’età del Bronzo, intorno alla metà del terzo millennio a.C. Probabilmente fu la naturale conseguenza dell’impiego di smalti vitrei per la decorazione di vasellame, tegole, oggetti vari e di altre tecniche di lavorazione della ceramica. I più antichi reperti archeologici sono costituiti da perline, sigilli, intarsi e placche. Le più antiche tecniche di lavorazione, infatti, permettevano soltanto la produzione di oggetti di piccole dimensioni, per lo più destinati ad usi rituali o a scopo ornamentale. I primi recipienti di vetro, provenienti da quest’area, risalgono invece ai secoli XVI e XV a.C., e si tratta prevalentemente di vasi a beccuccio.

I reperti rinvenuti in Egitto, risalgono all’epoca faraonica e portano il cartiglio del faraone Thutmose III della XVIII dinastia. In quel periodo gli egiziani condussero alcune vittoriose spedizioni in Mesopotamia, in Siria e in Palestina e probabilmente appresero la composizione e i metodi di fusione proprio da alcuni prigionieri, esperti vetrai. In questo periodo le manifatture Egizie produssero una gran varietà di oggetti come perline, scarabei, amuleti, pomoli per mobili e intarsi, come testimoniato dai ritrovamenti nella tomba di Tutankhamon.

Nell’area mediterranea orientale, l’industria dell’Età del Bronzo fiorì nei periodi di splendore delle maggiori civiltà, tra l’inizio del XV e il XIII secolo a.C. Però mentre la conoscenza delle tecniche vetrarie si diffuse rapidamente, il vetro rimase un materiale raro e costoso, assimilato ai materiali preziosi e semi preziosi, come le pietre dure o le gemme, a causa della difficoltà di produzione. Probabilmente le fabbriche avevano sede nei maggiori centri urbani e svolgevano la loro attività sotto il patrocinio del re o della classe aristocratica. Si trattava di piccoli laboratori di dimensioni e produzione limitate. I vetrai costituivano una classe di operai d’élite dediti a un’arte “esoterica”: i metodi della loro attività erano considerati frutto dell’abilità ma anche della magia e del potere occulto.

Intorno al 1200 a.C. molti dei principali centri della tarda Età del Bronzo furono distrutti dalle guerre e dalle carestie. La cultura minoica e micenea (della Grecia meridionale, di Creta e di Cipro) e il potente Regno Ittita dell’Anatolia scomparvero completamente. In seguito alla caduta di questi Stati, l’area mediterranea orientale e l’Asia occidentale vissero un’epoca di barbarie e di declino culturale che provocò una grave crisi commerciale e industriale, specialmente nella produzione degli articoli di lusso.


 

COS’E’?

La tecnica produttiva consiste nella solidificazione lenta e progressiva, per evitare la cristallizzazione, di una miscela omogenea fusa composta da silice, che funge da vetrificante, soda con funzioni di fondente, e calce, con funzioni di stabilizzante. La composizione del vetro chiaro è 72% silice; 13,5% soda; 10,7% calce; 2,6% magnesio; 0,7% allumina; 0,5% anidride solforosa. L’introduzione nella massa fusa di ossidi metallici consente di ottenere lastre colorate in pasta. Questa miscela fonde ad una temperatura di 1500° circa, diventando una massa liquida molto viscosa. In seguito al raffreddamento, la massa si solidifica senza riorganizzare il reticolo cristallino dei suoi componenti e acquista struttura amorfa, con le molecole disposte secondo una disposizione casuale, simile a quella dei liquidi.

Il vetro si deve quindi considerare, dal punto di vista fisico, un liquido estremamente viscoso. Possiede una discreta resistenza meccanica ma una scarsa deformabilità con conseguente rottura per fragilità.

 


 

FORMATURA

–       Modellazione: l’artigiano vetraio plasma la massa vetrosa (semifluida a circa 700° C) modellandola con appositi strumenti

–       Soffiatura: si realizza a bocca con ugelli che immettono nell’impasto aria compressa.

È utilizzata per la creazione di pezzi d’arte o per i vetri di laboratorio.

–       Colata e stampaggio: è un tipo di lavorazione in cui gli stampi, che possono essere di gesso, di refrattario o di ghisa, sono riempiti tramite gravità ed eventuale rotazione centrifuga attorno all’asse di rivoluzione, in modo da agevolare l’adesione della massa vetrosa allo stampo. Lo stampaggio può avvenire per compressione o per soffiatura.

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FORMATURA DELLE LASTRE

 

Laminazione: è adottata per la produzione di vetro piano. In questo tipo di tecnica, il vetro fuso scorre attraverso rulli di acciaio internamente raffreddati, dando luogo ad un nastro continuo della larghezza massima di 4 m e dello spessore minimo di 1mm. La finitura è realizzata in superficie, dopo il raffreddamento della massa, tramite mole abrasive che levigano ambedue le facce. Nei vetri laminati è possibile includere reticoli d’acciaio (vetri retinati) oppure vetri stampati (uno dei rulli porta l’incisione del disegno da riprodurre).

 

–       Formatura per stiro (vetri tirati): consiste nel prelevare la massa fusa dal forno traendola e spianandola per mezzo di una serie di rulli posizionati verticalmente. Queste lastre presentano delle imperfezioni e difetti di planarità.

–       Float-glass: 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.

La massa fluida in uscita dal forno di fusione cola, per tracimazione, su di un piano costituito da stagno fuso in una camera con atmosfera inerte (bagno). Il fluido vetroso, a causa della differenza di peso specifico, galleggia nel bagno e, quindi, spontaneamente si dispone a formare una superficie perfettamente piana e levigata, di spessore costante. Dato il continuo movimento in orizzontale della massa vetrosa, il raffreddamento avviene molto lentamente e si annullano le tensioni interne residue dovute al processo di fabbricazione. Il prodotto così ottenuto risulta perfettamente piano, di spessore costante e, quindi, di ottime caratteristiche estetiche. La lastra vetrata, una volta uscita dall’impianto float, è finita e, per la maggior parte degli impieghi, necessita solo di essere tagliata e molata sui bordi per smussarne il filo tagliente. Il taglio avviene una prima volta in modo trasversale per creare le lastre, generalmente di 6 m di lunghezza, e una seconda longitudinale per rimuovere le tracce dei rulli. Con il vetro float è divenuta superflua la fase di lucidatura, generalmente effettuata con abrasivi sottili, al fine di eliminare ogni distorsione ottica superficiale, dovuta a un non perfetto parallelismo delle lastre.

 

SECONDA LAVORAZIONE DELLE LASTRE

–       Taglio: si incide il vetro con una punta diamantata e si rompe per flessione

–       Molatura dei bordi: serve a smussare gli angoli taglienti delle lastre.

–       Foratura: è possibile forare il vetro non temprato con particolari punte da trapano.

–       Smerigliatura: trattamento mediante spruzzi di sabbia ad alta pressione che opacizza la superficie conferendole aspetto biancastro.

–       Curvatura: si riscalda la lastra fino a rammollimento (550°) e si fa aderire a curve idonee.

 


PROPRIETA’ CARATTERISTICHE

–       Coefficiente di trasparenza: il rapporto tra il flusso luminoso che attraversa la lastra e quello incidente su di essa: anche il vetro più trasparente e incolore non lascia infatti passare in modo completo tutta la luce che lo investe, ma ne assorbe e ne riflette una parte.

–       Conduttività termica: il vetro è un materiale che può avere valori di conduttività estremamente diversi. Il vetro in lastre ha una conduttività superiore a quella dei laterizi pieni, ma, se ridotto in fibre acquista una bassissima conduttività che lo fa classificare tra i materiali isolanti.

–       Resistenza al fuoco: i prodotti vetrati ordinari non sono in grado di fornire la resistenza al fuoco prescritta per legge. Esistono prodotti specifici da più lastre di cristallo temprato tra le quali sono interposti strati di una sostanza gelatinosa ad alto potere isolante.

–       Fragilità: la scarsa resistenza agli urti, è il difetto più tipico del vetro, dovuto allo stato disordinato della sua struttura molecolare, che non permette una omogenea distribuzione degli sforzi, facilitando il rapidissimo accumulo di tensioni che portano alla rottura.


COMPORTAMENTO TERMICO DELLE SUPERFICI VETRATE

Attraverso una superficie vetrata avvengono scambi di energia termica riconducibili a due forme essenziali:

  1. Dispersione di calore attraverso superfici vetrate: il vetro possiede un’elevata conduttività termica, ha perciò una scarsa attitudine ad opporsi al passaggio del calore, anche quando viene applicato in lastre di spessore maggiore. L’attitudine a contrastare il passaggio del calore aumenta invece decisamente se si impiegano determinati prodotti vetrari, come quelli costituiti da due lastre separate da un’intercapedine di aria (cristalli uniti al perimetro o pannelli vetrocamera).
  2. Apporto di energia radiante dall’esterno: l’irraggiamento solare che colpisce una superficie vetrata determina un apporto di energia. Questa energia viene in parte riflessa all’esterno e va perduta, in parte assorbita dal vetro e in parte trasmessa all’interno. Per valutare l’apporto di energia attraverso il vetro si ricorre al fattore solare che rappresenta il rapporto tra l’energia totale entrante in un ambiente e l’energia incidente. Esso varia a secondo dello spessore e delle caratteristiche del vetro (colorazione del vetro).

POTERE FONOISOLANTE

Il potere fonoisolante dei serramenti, cioè la capacità di ridurre la trasmissione dell’energia sonora incidente, dipende dalla composizione degli strati e dalla massa dell’elemento. Il fonoisolamento aumenta se si ricorre ai vetri stratificati, per effetto del diverso comportamento elastico del film plastico interposto. Per raggiungere valori più elevati del potere fonoisolante è necessario installare le doppie finestre, cioè due serramenti, distanti tra loro almeno 20 cm, in modo che l’intercapedine d’aria che li separa possa funzionare da cuscinetto ammortizzante per il passaggio del rumore.


PRODOTTI VETRARI

Cristalli trasparenti: lastre prodotte per colata su bagno metallico di stagno fuso (Float Glass) perfettamente incolori, trasparenti e lisce.

Cristalli atermici: derivano dal vetro float con l’impiego di coloranti nella pasta vetrosa e possiedono la proprietà di ridurre l’irraggiamento solare negli ambienti anche se il loro colore viene sfruttato maggiormente per fini architettonici.

Vetri stampati: sono vetri traslucidi, ottenuti per colatura e laminazione attraverso cilindri che imprimono su una o entrambe le superfici disegni o decorazioni. Sono frequentemente impiegati nelle porte a vetri, utilizzando la loro caratteristica di lasciar passare la luce senza consentire la visione nitida delle immagini.

Vetri profilati a U (U-Glass): sono costituiti di barre di vetro profilate a forma di U, prodotte per laminazione della paste di vetro tra cilindri opportunamente sagomati. Vengono prodotti nei tipi normale e armato: quest’ultimo incorpora nella sua massa fili longitudinali di acciaio. Sono detti vetri strutturali perché la loro sezione a U, di spessore 6 mm, conferisce buone doti di resistenza e permette di vetrare ampie superfici verticali con il semplice vincolo degli elementi alle estremità.

Vetri di sicurezza

–       Cristalli temprati: si ricavano da lastre riscaldate al di sotto della temperatura di rammollimento e raffreddate con getti d’aria sulle due facce. In tal modo aumenta la resistenza del vetro e, in caso di rottura, riduce la lastra in piccoli pezzi, anziché in schegge taglienti. Il vetro temprato è di comune impiego nelle vetrate senza telaio e nelle vetrine.

–       Cristalli armati: contengono al loro interno fili metallici che trattengono le schegge in caso di rottura. Il reticolo metallico dei vetri retinati ha il solo scopo di trattenere le schegge e non migliora le caratteristiche di resistenza meccanica.

Cristalli stratificati: si ottengono intercalando un foglio di butinale polivinilico tra due lastre, in modo da incollarle stabilmente, a caldo e sotto pressione. Un esempio è costituito dai vetri per auto, in cui lo strato inserito tra due lastre è di tre millimetri.

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vetri cromogenici sono quelli in grado di assumere un comportamento che dipende dalla luce, dalla temperatura o da una differenza di potenziale elettrico applicata. Si dicono fotocromici quando la trasparenza ed il controllo solare varia nel tempo in base alla luce, termocromici se tali caratteristiche si modificano in funzione della temperatura ed elettrocromici se le suddette peculiarità si modificano in base alla variazione di una tensione elettrica.


 VETRI FOTOCROMICI
I vetri fotocromici variano le proprie caratteristiche ottiche in funzione della loro esposizione ai raggi ultravioletti solari: maggiore è tale radiazione e più diventano scuri, al buio tornano chiari e trasparenti. Fino ad oggi sono stati impiegati principalmente come lenti per gli occhiali da sole.

VETRI TERMOCROMICI
I vetri termocromici hanno proprietà ottiche che variano in funzione della loro temperatura: maggiore è la temperatura, più il vetro si opacizza. Se utilizzati nel settore edile, è fondamentale che la temperatura alla quale si innesca il fenomeno sia nell’intervallo del benessere termico e visivo dell’uomo.

VETRI A CRISTALLI LIQUIDI
I vetri a cristalli liquidi vedono cambiare l’orientamento dei cristalli tra gli elettrodi del sistema in funzione della differenza di potenziale applicata. Lo stesso vale per i sistemi con particelle sospese. La variazione della trasparenza copre tutto lo spettro della radiazione solare ed è più marcata nel campo del visibile. Quando il dispositivo è acceso, la vetrata è trasparente perché i cristalli o le particelle sono allineate. Quando il dispositivo è spento, la vetrata appare traslucida.

 VETRI ELETTROCROMICI
I vetri elettrocromici sono costituiti da più strati: un elettrolita è inglobato tra due elettrodi a loro volta incorporati tra due conduttori trasparenti. Il tutto è inserito tra due lastre di vetro. Quando viene applicata una tensione elettrica, avviene una reazione elettrochimica che causa la migrazione di ioni all’elettrodo e dall’elettrodo cromo genico, provocando una variazione del colore del componente. Quando al sistema viene applicata la tensione, il vetro si colora. A circuito aperto il sistema conserva memoria perché l’elettrolita ha una bassa conduttività elettronica. Per ottenere il ritorno alle condizioni di trasparenza bisogna invertire la polarità permettendo ai cationi di abbandonare l’elettrodo migrando verso il contro elettrodo. Con tali sistemi si può abbassare notevolmente la trasmissione luminosa ed infrarossa modulando la differenza di potenziale.


VETRI FOTOVOLTAICI

Esistono dei vetri, semplici all’apparenza, in grado di catturare la luce del sole producendo energia pulita. Il segreto è in una specie di vernice che riveste il vetro, un particolare gel che inizialmente non era ritenuto adatto alle civili abitazioni perché non ancora perfettamente trasparente. Eliminata l’opacità però, si è giunti ad un prodotto utile come un pannello fotovoltaico ma molto meno costoso. Si parla infatti di circa 2 euro per watt (oltre la metà di un pannello fotovoltaico). Il gel in questione contiene silicio amorfo reso semiconduttore grazie ad un procedimento nanotecnologico che può essere applicato in intercapedine o superficialmente.

 APPLICAZIONE IN INTERCAPEDINE
Quando il gel al silicio amorfo viene applicato nella vetrocamera, è in grado di trasformare l’energia solare in energia elettrica producendo fino a 300 watt per metro quadrato. Per trasformare un vetro doppio in un vetro fotovoltaico, deve essere smontato, l’intercapedine riempita di gel e poi dotato di due contatti elettrici, rimontato sulla finestra e connesso alla centralina.

APPLICAZIONE SUPERFICIALE
In assenza di intercapedine tra i due vetri, al gel al silicio amorfo, viene sostituito un spray analogo per componenti, che è in grado di generare fino a 100 watt per metro quadrato.

 Il gel fotovoltaico è indubbiamente un prodotto in grado di suscitare grande interesse anche per via della integrabilità architettonica. Sebbene svolga la sua stessa funzione, un vetro fotovoltaico non ha l’aspetto di un pannello fotovoltaico e per questo motivo non è soggetto a limitazioni legate all’integrazione architettonica.


IL VETRO RICICLATO

Con le nuove tecnologie, dal vetro riciclato  è possibile ricavare un materiale con requisiti e caratteristiche identiche a quello del vetro vergine, utilizzandolo anche per le stesse applicazioni.
Per eseguire questo processo ci si avvale sia degli scarti industriali sottoforma di frammenti e scaglie, che di vetro proveniente dalla raccolta differenziata. Si procede quindi a una fase di selezione, dividendo il vetro in base al colore. Poi si esegue un’operazione di depurazione meccanica e manuale per evitare inquinamenti con altri materiali, infine si eseguono la frantumazione e la vagliatura.

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Ora i resti vitrei sono pronti per essere fusi da soli o mescolati con vetro vergine, secondo il grado di purezza che si vuole ottenere.
Il vetro riciclato con una quantità d’impurità più alta verrà, infatti, usato prevalentemente in ambito edile, invece per imballaggi e manufatti occorre rispettare vincoli molto rigidi per quanto riguarda i parametri di purezza.

BENEFICI AMBIENTALI DEL VETRO RICICLATO
Questo tipo di lavorazione apporta benefici ambientali non indifferenti, a partire da una riduzione di consumo delle materie prime, fra tutte la silice che è un prodotto di cava. Facile fare i conti: cento chili di vetro differenziato producono cento chili di nuovo prodotto; al contrario, da centoventi chili di materia prima si ottengono solo cento chili di nuova materia.

Inoltre, il processo produttivo per il riciclo del vetro non consuma così tanta energia come quello del vetro vergine, contribuendo quindi a ridurre le emissioni di CO2 nell’atmosfera.
Infine la raccolta differenziata presenta il vantaggio di evitare l’accumulo di materiale nelle discariche, che neppure le altissime temperature di termovalorizzazione riescono a fondere completamente, potendo anzi causare danni agli impianti.

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APPLICAZIONI
Gli ambiti di applicazione del vetro riciclato sono tantissimi. In campo edile è usato come materiale da costruzione, rifinitura per piccole e grandi superfici, rivestimenti, serramenti, pavimenti, isolanti, sottofondi stradali e altre applicazioni. Si usa profusamente anche nel campo del design, dell’arredamento, dell’arte, degli accessori moda, nell’ambito alimentare, farmaceutico e cosmetico.

Sicuramente le sue trasparenze, i suoi giochi di colore, le sue forme ricercate e particolari ne fanno un materiale sempre al passo con i tempi, attuale e di grande impatto visivo, con tante storie da raccontare ancora.

 

Video

Taglio laser

Taglio laser
Il laser può tagliare i materiali in base a tre principi diversi: per vaporizzazione, per fusione o per combustione. In tutti e tre i casi, il processo di taglio si innesca e si mantiene grazie all’energia che il raggio laser può concentrare in un punto molto piccolo. A seconda del tipo di laser, del tipo di materiale e delle potenze in gioco può prevalere l’uno o l’altro meccanismo.

Vaporizzazione e taglio laser
Laser Nd:YAG, laser ad argon, laser Q-switch e in generale tutti i laser che funzionano ad impulsi: taglio di metalli di piccolo spessore, taglio di plastica e materiali non ferrosi, marcatura, incisione, laser medicali. Ogni impulso scalda istantaneamente il materiale oltre il punto di vaporizzazione, asportandone un piccolo strato (si hanno centinaia o migliaia di impulsi al secondo).

Fusione
Laser CO2 ad onda continua di grande potenza, taglio di metalli di grande spessore. Il laser viene usato per portare a fusione un piccolo punto del metallo; il metallo fuso viene soffiato.

N-Uova terra

N-Uova terra

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N-Uova terra è un composto di argilla e gesso naturale derivante dai gusci d’uovo utilizzato per la realizzazione di elementi contenitivi per piante da giardino. La caratteristica di questo materiale è la sua composizione: 70% di argilla e 30% di gesso ottenuto dai gusci delle uova di gallina.

 

N-Uova terra nasce dall’esigenza di utilizzare gli scarti delle uova ad uso alimentare.

Le proprietà compositive del guscio ricco di calcio e proprio di una sostanza della pellicola stimolatrice di collagene, hanno permesso il suo utilizzo in ambito della coltivazione di piante e fiori da giardino. Questa miscela conferisce effetti benefici per la pianta come concime e come antiparassitario naturale.

 

I gusci delle uova vanno lavati accuratamente e fatti asciugare, facendo attenzione a non eliminare la pellicola protettiva interna, stimolatrice di collagene. Successivamente i gusci vanno tritati fino ad ottenere una polvere simile al gesso.

 

Il gesso naturale viene unito all’argilla: sette parti di argilla e tre di gesso. L’argilla conferirà la giusta solidità al contenitore.

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A questa miscela viene aggiunta l’acqua fino ad ottenere un composto omogeneo che verrà modellato per creare il vaso contenitivo per la pianta; (modellazione manuale o con stampo) ottenuta la forma desiderata, il vaso viene messo ad asciugare in un essiccatoio, o semplicemente all’aria, su un piano di legno. Quando il grigio bagnato dell’argilla lascerà il posto a un grigio più chiaro, il contenitore sarà pronto per essere cotto (a circa 900 gradi) in un forno apposito. Volendo però il vaso può anche essere completato con la sola asciugatura, proprio come si faceva un tempo. Nell’asciugatura, l’argilla perderà gran parte dell’acqua di cui è costituita, di conseguenza il vaso potrebbe risultare di dimensioni anche molto ridotte rispetto alle dimensioni iniziali.

 

Successivamente il vaso è pronto per ospitare la pianta desiderata. Il composto può semplicemente essere aggiunto alla terra come concime per dare tutti gli aspetti benefici alla pianta.

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Cartone ondulato

Cartone ondulato

Il cartone ondulato è stato inventato e brevettato a metà dell’800, e il suo utilizzo è stato sostanzialmente quello dell’imballaggio. Nella sua forma più semplice è costituito da due superfici di carta piana dette copertine che racchiudono una carta ondulata e che si legano tra loro con l’utilizzo di collanti naturali. L’azione combinata delle copertine con l’onda interna conferisce rigidità e resistenza all’insieme e ne determina l’efficacia nel confezionamento e nel trasporto delle merci. In Italia sono prodotti ogni anno circa 6 miliardi di m² di cartone che si trasformano in circa 11 miliardi di scatole. Le caratteristiche del cartone ondulato sono strettamente legate alle caratteristiche delle singole carte che lo compongono. In questo senso possiamo distinguere le carte in due macro categorie: le carte da copertina e le carte per ondulazione.

E’ un materiale che si caratterizza per due fattori:

  • Leggerezza;
  • Resistenza alla compressione;

Un’altra caratteristica che merita di essere evidenziata è quella della “fonoassorbenza”.

Ci sono però altrettanti fattori che ne limitano fortemente l’impiego, in particolare:

  • Difficoltà a utilizzare il cartone ondulato in condizioni di umidità elevata o quando sia richiesta la “lavabilità” dei prodotti realizzati (esistono comunque in commercio cartoni ondulati resistenti a umido, i quali hanno subito trattamenti particolari che ne migliorano notevolmente le prestazioni);
  • Impossibilità di utilizzare il cartone ondulato per impieghi che richiedano particolari prestazioni di “reazioni al fuoco” (ad esempio arredi per edifici pubblici).

Per questo motivo non esistono in commercio prodotti realizzati con carte già “trattate”, e il trattamento fatto in seguito, sul prodotto finito, presenta particolari difficoltà, proprio per la struttura stessa del cartone ondulato. Inoltre, un eventuale trattamento con vernici speciali comprometterebbe una delle principali caratteristiche, vale a dire la riciclabilità del materiale.

A seconda del numero di onde si parla di:

  • ONDA SEMPLICE: 2 copertine e 1 onda;
  • DOPPIA ONDA: 2 copertine, 2 onde e un foglio teso frapposto tra le due onde;
  • TRIPLA ONDA: 2 copertine, 3 onde e due fogli tesi frapposti tra le tre onde.
  • Esiste anche l’onda nuda, un cartone nel quale manca la copertina esterna e in cui l’ondulazione rimane scoperta; solitamente questo tipo di cartone viene utilizzato nel settore cartotecnico, accoppiato con una carta patinata.

Le onde, inoltre, sono classificabili a seconda della loro altezza e quindi, a titolo esemplificativo, si possono avere onde alte, onde medie, onde basse e micro onde.

Ulteriore classificazione è quella delle copertine in base al tipo di carta utilizzata, con particolare riferimento alla composizione e alle caratteristiche meccaniche della stessa. Si possono avere quindi carte Kraft, Liner e Test.

Anche le carte per ondulazione sono classificabili a seconda delle caratteristiche meccaniche; sono identificabili carte semichimiche (S o SS) e Medium (M) o Fluting (F).

Si possono avere cartoni ondulati costituiti con carte prodotte sia da materiale riciclato sia con carte in fibra vergine. Il cartone può quindi essere costituito dallo 0% al 100% di materiale riciclato.

Carte per copertine

Kraft: carta prodotta utilizzando un’elevata percentuale di fibre vergini di conifera; tipicamente  l’80%

Liner – Test: 100% di massa derivante da recupero con prestazioni differenziate.

Carte per ondulazione

Tipo S: carte prodotte utilizzando un’elevata percentuale di fibre vergini di latifoglie; tipicamente maggiore al 65%.

Uso semichimica Medium o Fluting: carte prodotte utilizzando il 100% di materiale derivante da recupero, con prestazioni differenziate.

Prove sul cartone ondulato

Suddivise per tipologia e per grammatura le carte che compongono il cartone, possiamo identificare e misurare le diverse caratteristiche del cartone ondulato per meglio rispondere alle diverse esigenze di impiego:

  • Grammatura del cartone: esprime il peso del cartone al metro quadrato; non sarà altro che la somma delle grammature delle copertine, più la grammatura delle onde (il peso al metro quadrato dovrà essere maggiorato secondo un coefficiente di ondulazione che varierà in base allo spessore ed al passo dell’onda) ed il peso dei collanti.
  • Spessore del cartone: misura la distanza in mm tra le due superfici esterne di un cartone ondulato.
  • Edge Compression Test (ECT): è una prova di compressione che si effettua su una striscia di cartone, volta a misura lo sforzo espresso in kN/m (nel sistema S.I.; si può ottenere comunemente anche il dato espresso in kg*cm) necessario per deformare la striscia stessa. Tale dato consente di confrontare i vari cartoni ondulati rispetto alla loro resistenza alla compressione ed è strettamente correlato con la resistenza all’impilamento degli imballi relativi.
  • Resistenza allo scoppio: misura la resistenza alla perforazione di una cartone ondulato. Si esprime in kPa nel sistema S.I. (o più comunemente in kg/cm²) ed è la misura della resistenza alla rottura di un cartone sottoposto ad una pressione in senso ortogonale alla sua superficie.
  • Box Compression Test (BCT): misura la resistenza di una scatola di cartone ondulato vuota alla compressione verticale, ovvero quanti chilogrammi può portare una scatola prima di schiacciarsi. Questo dato è fortemente correlato con quello di ECT del cartone che compone l’imballo.
  • Assorbimento d’acqua (COBB): misura in gr/m2 la quantità di acqua distillata che viene assorbita da un determinato cartone sottoposto ad una pressione di colonna d’acqua di 1 cm in un determinato intervallo temporale. Il dato che si ricava può essere utile sia per eventuali considerazione sulla stampa (dato che i colori nella stampa flexo sono a base acqua), sia nell’impiego del cartone in ambienti umidi (es. celle frigorifere o cantine).

Inconvenienti più diffusi nella fabbricazione del cartone ondulato

La fabbricazione del cartone ondulato è strettamente legata al livello tecnologico del macchinario impiegato nonché alla qualità della materia prima utilizzata (la carta in bobine) ma dipende anche dall’abilità e dall’addestramento degli addetti al funzionamento dell’ondulatore. Gli inconvenienti più comuni sono:

  • Cartone prodotto con onda schiacciata o inclinata;
  • Cartone non planare o incurvato;
  • Copertine non incollate o danneggiate;

Il cartone ondulato è riciclabile e biodegradabile al 100%. Il riutilizzo del cartone permette non solo un notevole risparmio economico ma garantisce anche il rispetto dell’ambiente riducendo notevolmente il volume dei rifiuti che giungono in discarica. In Italia circa l’80% della fibra impiegata per la produzione del cartone ondulato deriva da materiale di riciclo detto macero e solo il 20% della fibra impiegata è fibra vergine proveniente da foreste ma sempre gestite secondo criteri di sostenibilità ambientale dall’industria cartaria stessa. Con il riutilizzo le fibre di cellulosa tendono a perdere le prestazioni originarie pertanto il ricorso alla fibra vergine è comunque necessario per garantire lo standard prestazionale anche delle carte più povere. Occorre ricordare, inoltre, che il cartone per uso alimentare impiegato a contatto diretto con alimenti deve essere prodotto con carte di pura cellulosa e senza contenuti di macero come previsto dal Decreto Ministeriale del 21 marzo 1973 e successive modifiche (esempio tipico il cartone per le pizze).

Con l’introduzione delle nuove normative legate al settore imballaggi, il cartone ondulato si è confermato come un materiale ecologico e molto adatto per l’imballaggio. I collanti sono ormai tutti naturali derivati da amido di mais o fecola.

Trasformato in imballaggio finito, il cartone ondulato diventa un contenitore robusto, versatile, ideale per raggruppare, trasportare e proteggere i prodotti in esso contenuti. Il modello di scatola più comune e più utilizzato per le sue doti di economicità di produzione e versatilità nell’utilizzo è senza dubbio la scatola americana.