Studio sulla qualità ottica e sulla resistenza dei bordi del vetro dopo il processo di molatura e lucidatura

Data: 22 novembre 2022

Autori: Paulina Bukieda, Katharina Lohr, Jens Meiberg & Bernhard Weller

Fonte:Strutture in vetro e ingegneria volume 5, (2020)

https://doi.org/10.1007/s40940-020-00121-x

I bordi del vetro risultano dal taglio delle lastre di vetro e da un'ulteriore finitura opzionale. L'interferenza meccanica nel fragile materiale del vetro provoca difetti e crepe sulla superficie del bordo. Questi difetti influiscono sulla resistenza dell'intera vetrata. Nell'ambito di un progetto di ricerca presso l'Istituto per l'edilizia della Technische Universität Dresden, il processo di levigatura e lucidatura viene esaminato in termini di effetti visibili caratteristici sul bordo del vetro e di resistenza del bordo. Pertanto un focus speciale del progetto di ricerca è l'effetto di diverse mole a tazza lucidanti per la superficie smussata del vetro ricotto. L'articolo presenta alcune nozioni di base sulle fasi di lavorazione delle superfici dei bordi del vetro, introduce le mole a tazza di molatura e lucidatura considerate e fornisce una panoramica degli esami sperimentali eseguiti.

L'analisi microscopica consente la caratterizzazione dei difetti tipici delle superfici. Inoltre, vengono eseguite prove di flessione a quattro punti per determinare le sollecitazioni di trazione a flessione al momento della rottura. La combinazione di entrambi i metodi consente un'analisi del difetto che causa la frattura prima della distruzione e una correlazione tra la qualità della superficie ottica e le sollecitazioni di trazione a flessione. Inoltre, il microscopio potrebbe essere utilizzato per supportare la regolazione di una rettificatrice e controllare la qualità riproducibile dei bordi. La valutazione mostra che uno sviluppo speciale di mole a tazza lucidanti per lo smusso può migliorare la qualità della superficie e di conseguenza aumentare la resistenza del tagliente.

Considerazione della resistenza del bordo del vetro nella progettazione

I carichi meccanici e termici nella costruzione di finestre e facciate crescono con le moderne esigenze architettoniche e i rigidi requisiti di fisica delle costruzioni. Con l'aumento dei formati di vetro e delle strutture di vetro complesse, la sovrapposizione di carichi meccanici e soprattutto termici può causare sollecitazioni critiche soprattutto nelle zone dei bordi. Secondo le attuali norme di progettazione in vari paesi europei, il valore progettuale del vetro ricotto deve essere ridotto per dimensionare i bordi del vetro (Feldmann e Kasper 2014, p. 55). Nel caso degli standard tedesco e austriaco (DIN 18008-1 2019 e ÖNORM B 3716-1 2016) è richiesta una riduzione dell'80% della resistenza caratteristica alla flessione del vetro ricotto. Tale riduzione tiene conto dell'elevata dispersione della resistenza del bordo dovuta alla lavorazione e rappresenta un livello minimo di resistenza del bordo del vetro.

La ridotta resistenza del bordo del vetro ricotto e la mancanza di scenari di carico adattabili sui bordi del vetro portano a insicurezze. Per garantire un certo livello di sicurezza nella progettazione delle strutture in vetro e delle vetrate senza danni, è necessario un ulteriore esame approfondito dei bordi del vetro. Attualmente i progettisti utilizzano spesso il vetro temperato, che presenta una maggiore resistenza dei bordi. Tuttavia, la maggiore resistenza dei bordi comporta il rischio di rottura spontanea a causa dell'inclusione di solfuro di nichel e una riduzione della qualità ottica poiché possono essere visibili anisotropie. Inoltre l'utilizzo del vetro temperato è molto costoso. È auspicabile un uso più efficiente del vetro ricotto. Per questo motivo sono necessari un approccio progettuale di sicurezza e una produzione di vetro ricotto con una resistenza del bordo accettabile e una bassa dispersione.

Geometrie e tipologie dei bordi del vetro

I bordi del vetro risultano dal taglio di una lastra di vetro e da ulteriori finiture opzionali. Il processo di taglio definisce la geometria e la dimensione delle lastre di vetro. Nel successivo processo di levigatura e lucidatura, il materiale viene eroso sulla superficie del bordo e sui margini, per garantire la precisione dimensionale e migliorare la qualità ottica. I cosiddetti bordi lavorati riducono il rischio di lesioni e consentono un'ulteriore tempera termica dei vetri.