DuPont™ SentryGlas® amplia gli orizzonti

Nonostante sia usato da molti anni, il vetro di sicurezza tradizionale (singola lastra temperata), potrebbe correre il rischio di frantumarsi improvvisamente, a causa delle inclusioni di solfuro di nickel, con la possibilità di provocare pericolose cadute di frammenti di vetro. Il vetro stratificato di sicurezza si comporta in modo completamente differente, poiché due o più pannelli di vetro piano vengono stratificati insieme usando un interstrato polimerico che aderisce saldamente al vetro. Il risultato è un vetro stratificato molto trasparente, resistente ad agenti atmosferici, atti di vandalismo, esplosioni e altri rischi per la sicurezza. In caso di rottura i frammenti di vetro rimangono saldamente attaccati all’interstrato invece di precipitare come pericolosi proiettili, danneggiando persone, apparecchiature o mobili. Proprio per questo motivo il vetro stratificato di sicurezza è l’unica forma di vetro autorizzata per installazioni di tetti e coperture, con particolari requisiti di prestazioni post-rottura.

Attualmente, nel 95% dei casi viene utilizzato l’intercalare in polivinilbutirrale (PVB, come DuPont™ Butacite®). Tuttavia, il nuovo interstrato DuPont™ SentryGlas® è sempre più presente sul mercato e il vetro stratificato con DuPont™ SentryGlas®, sviluppato inizialmente per vetrate nelle zone interessate da uragani, è molto più rigido del PVB e può pertanto sopportare carichi maggiori o, a parità di peso, può avere uno spessore minore senza compromettere la sicurezza.

Questa caratteristica crea per gli architetti nuove interessanti prospettive e una libertà progettuale pressoché illimitata, poichè le proprietà del nuovo interstrato rendono possibile la produzione di vetri dalle dimensioni teoricamente illimitate –purchè si riesca a farli entrare all’interno dell’autoclave disponibile. Il vetro più grande mai realizzato finora misura 3 m di larghezza X 13,5 m di lunghezza. La combinazione di trasparenza cristallina duratura, protezione pressoché illimitata contro l’ingiallimento ed eccellente stabilità dei bordi in condizioni atmosferiche estreme, favorisce maggiormente l’utilizzo di DuPont™ SentryGlas® per applicazioni di architettura d’interni e per esterni.

Cento volte più rigido

Se due lastre di vetro poste una sull’altra vengono sottoposte ad un carico, inizieranno a piegarsi separatamente. Lo scorrimento si verifica tra le due superfici più interne a contatto diretto tra di loro, perché una delle due superfici è stata allungata mentre l’altra è stata compressa. Se entrambe le lastre fossero stratificate con interstrato adesivo polimerico, questo dovrebbe poter compensare internamente le differenze di spostamento, in altre parole, dovrebbe poter assorbire le forze tangenziali. (fig.1)

Fig. 1: Effetto sotto carico flettente

Interstrati in PVB come DuPont™ Butacite® si comportano in questo modo quando vengono esposti a carichi temporanei improvvisi e di breve durata. Per questa ragione, il vetro stratificato di sicurezza realizzato con questo tipo di interstrato offre eccellente protezione contro atti vandalici, uragani o esplosioni. Tuttavia, il PVB è un polimero elastico che a lungo termine, sotto carico, tende a flettersi. Di conseguenza, due lastre di vetro stratificate utilizzando PVB ed esposte ad un carico flettente a lungo termine, si comportano esattamente come due lastre che non siano state unite tra di loro.

Pertanto, recenti calcoli statici considerano solamente le proprietà dei componenti del vetro e non l’effetto globale dell’unione tramite l’intercalare polimerico, nel vetro stratificato di sicurezza. L’interstrato DuPont™ SentryGlas® reagisce in maniera nettamente differente. La sua resistenza durante il test di trazione è molto più elevata rispetto al PVB e la sua rigidità a temperatura ambiente è realmente 100 volte maggiore. (fig. 2). Le prestazioni sono analoghe anche a temperature elevate.(fig.3)

Fig.2 Confronto tra PVB e interstrato DuPont™ SentryGlas® su rigidità e sforzo a breve termine

Fig.3 Rigidità (modulo di taglio) del PVB e dell’ interstrato DuPont™ SentryGlas® a temperatura ambiente e a temperature elevate.

Vetri stratificati più sottili, maggiore sicurezza

La differenza tra le condizioni al contorno fornite da DuPont™ SentryGlas® e PVB rende logico riconsiderare il tipo di approccio quando si progettano pannelli in vetro stratificato caricati staticamente, tenendo inoltre conto delle proprietà meccaniche dell’interstrato. DuPont mette a disposizione varie possibilità di approccio.

Le diverse opzioni vengono illustrate attraverso test effettuati esternamente su vetrate per balaustre [1], dove uno strato monolitico (19 mm temperato) viene paragonato a due vetri stratificati (10 mm di vetro temperato/1.52 mm di PVB/10 mm di vetro temperato e 10 mm di vetro temperato/1.52 mm di DuPont™ SentryGlas®/ 10 mm di vetro temperato.)

I pannelli di vetro, che misurano circa 1,200 mm X 1,200 mm sono stati fissati sul lato inferiore. In un primo test si è applicato un carico lineare (1.5 kN/m) al bordo superiore dei pannelli di vetro (opposto al punto di fissaggio.) In due successivi test, e’ stato applicato un carico puntuale (1.5 kN) al centro dei pannelli e uno sugli angoli più esterni. Il comportamento del vetro, ovvero la flessione del bordo superiore, è stata misurata a temperatura ambiente. I risultati di tutti e tre i test hanno ampiamente dimostrato che la freccia del vetro di sicurezza stratificato con DuPont™ SentryGlas® è meno della metà rispetto all’interstrato in PVB, e più o meno simile a quella riscontrata nel vetro monolitico (fig.4). La tensione meccanica accumulata nel vetro era proporzionalmente più bassa.

Fig. 4. Confronto della freccia tra i pannelli testati (sample) in vetro temperato monolitico e vetri stratificati con PVB o DuPont™ SentryGlas®, ciascuno sottoposto a carico puntuale e lineare.

Dal test appena citato e dai successivi, si traggono le seguenti conclusioni: la rigidità di DuPont™ SentryGlas® è così elevata che il trasferimento di carico tra le lastre di vetro è quasi perfetto. Questa proprietà permane a un’ampia gamma di temperature, anche a lungo termine. DuPont™ SentryGlas® offre la possibilità di produrre vetri stratificati in grado di sopportare un carico molto elevato, con un eccezionale rapporto prestazioni/peso. In confronto a vetri stratificati in PVB, ci sono ottime opportunità per:

• una riduzione dello spessore del vetro, spesso di circa uno o due spessori nominali
• l’installazione di pannelli più ampi con determinati carichi, o
• una riduzione del numero di punti fissaggio per vetrate prive di intelaiatura.

Per l’utilizzatore, questo permette da un lato una certa riduzione dei costi, dall’altro una riduzione del peso complessivo della vetrata, particolarmente apprezzato quando occorre movimentare yachts o vagoni ferroviari.

I vantaggi dell’interstrato DuPont™ SentryGlas® in tema di resistenza all’impatto vengono illustrati nella figura 5. I vetri stratificati, ognuno composto da due strati di vetro con intercalare rispettivamente in PVB e in DuPont™ SentryGlas®, sono stati sottoposti ad una serie di impatti alla temperatura di -12°C. I test hanno avuto inizio con 25 impatti da 4,300 N, seguiti da 10 impatti da 8,600 N. Entrambi i vetri stratificati hanno sopportato il test iniziale senza rompersi. I vetri stratificati con PVB hanno ceduto al secondo impatto di 12,900 N. Il vetro con DuPont™ SentryGlas® ha sopportato altri 10 impatti e ha ceduto solamente ad un terzo impatto di 17,200 N.

Fig. 5 Confronto della resistenza all’impatto dei vetri stratificati, rispettivamente con DuPont™ SentryGlas® e con PVB.

Maggiore sicurezza post-rottura

Per applicazioni in architettura, il vetro stratificato di sicurezza è l’unico vetro di sicurezza con elevate qualità ottiche che rimane intatto dopo la rottura. A seguito di un impatto forte il vetro si rompe mentre i pericolosi frammenti di vetro rimangono saldamente attaccati all’interstrato. Di conseguenza, il rischio di infortuni per i passanti è notevolmente ridotto e, al contempo, rimangono inalterati alcuni vantaggi come la protezione da vento e pioggia.

Misure comparative dimostrano che questo aspetto positivo è molto più evidente nei vetri stratificati con DuPont™ SentryGlas® che non in quelli con PVB (fig.6.) Durante il test entrambi i vetri stratificati sono stati caricati con 3,300 N, successivamente il vetro è stato frantumato lasciando il carico. La deformazione (spostamento del centro) è stata registrata nel tempo. La deformazione dell’intercalare in PVB è stata maggiore rispetto all’interstrato in DuPont™ SentryGlas®. In più, l’interstrato in PVB si è lacerato dopo circa 7 minuti mentre quello in DuPont™ SentryGlas® è rimasto intatto.

Fig. 6. Confronto post-rottura sullo scorrimento plastico (creep) nei vetri stratificati con PVB e in quelli con DuPont™ SentryGlas®.

Eccellente resistenza agli agenti atmosferici

Se paragonato con interstrati standard, DuPont™ SentryGlas® è inoltre più resistente all’umidità e agli agenti atmosferici a temperature che vanno da -30°C a +70°C. Questi sono gli impressionanti risultati di test di laboratorio e ricerche effettuate per applicazioni esistenti. I bordi dei pannelli in vetro stratificato venivano coperti per nascondere eventuali danni causati dalle intemperie. Grazie all’eccezionale stabilità dei bordi dell’interstrato DuPont™ SentryGlas®, non sono stati riscontrati effetti indesiderati come delaminazione su nessuna di queste applicazioni, neanche su pannelli con bordi aperti, esposti al clima caldo e umido della Florida per sette anni.

Quando usati in combinazione con un sigillante siliconico standard, gli elementi fissati di testa con interstrato DuPont™ SentryGlas® non mostrano scolorimento né altre forme di danni sui bordi, anche dopo anni di esposizione alle intemperie. I vetri di sicurezza con interstrato DuPont™ SentryGlas® vengono usati in tutto il mondo per applicazioni esterne. Anche a distanza di anni offrono lo stesso livello di sicurezza e conservano i bordi intatti come all’inizio.

Massima trasparenza per molti anni

Oltre ad elevata rigidità, l’interstrato DuPont™ SentryGlas® offre un ulteriore vantaggio: rende possibile la realizzazione di vetrate estremamente trasparenti. Dopo anni di utilizzo, l’interstrato conserva la sua trasparenza originale. Il suo tasso di ingiallimento è 1.5 o inferiore e non aumenta in modo significativo. Interstrati standard hanno valori di ingiallimento tra 6 e 12. In più, i vetri stratificati con DuPont™ SentryGlas® non richiedono adesivi, né altri coadiuvanti per stratificazione o plastificanti, che potrebbero essere causa di scolorimento.

Applicazione universale

Grazie alle eccellenti proprietà ottiche dell’interstrato DuPont™ SentryGlas®, architetti e designer possono realizzare vetrate di sicurezza ad elevata trasparenza con vetro extrachiaro. Tra le molteplici applicazioni troviamo:

• Uffici ed edifici pubblici che necessitano l’entrata di una maggiore quantità di luce solare
• Vetrine di esercizi commerciali di grandi e piccole dimensioni
• Vetri di sicurezza per vetrine di gioiellerie
• Finestre panoramiche
• Lucernari
• Vetrate trasparenti ad elevata sicurezza
• Vetri per serre
• Finestre con colori neutri per studi d’arte e fotografici

Architetti e ingegneri edili che vogliano ottenere il massimo dai particolari vantaggi di DuPont™ SentryGlas®, possono trovare in tutto il mondo laminatori specializzati nella produzione di vetro stratificato ad elevate prestazioni. Il processo di laminazione è quasi identico a quello usato per il vetro stratificato standard.

Di Ingo Stelzer, DuPont Deutschland, Neu-Isenburg e
Valentina Gizzi, DuPont™ SentryGlas® Senior Market Development Representative

Letteratura

[1] John Colvin, JCGC Ltd.: Comparison of Monolithic and Laminated Glass; Glass Performance Days 2007, Tampere/Finland, Conference Proceedings, Pagine 648 - 649, www.gpd.fi

Elenco delle foto di alcune applicazioni

Facciata sud del “Triangolo di Colonia”



I 2500 m² di vetro di sicurezza stratificato con interstrato DuPont™ SentryGlas® rendono la facciata sud del “Triangolo di Colonia” una sfida alle leggi dell’aerodinamica e della trasparenza. Josef Failer di Flachglas-Wernberg, società che si è occupata del progetto e della stratificazione del vetro, ha affermato: “Utilizzando il nostro vetro stratificato SiglaPlus®, abbiamo soddisfatto i requisiti di resistenza strutturale al carico del vento di architetti, ingegneri e autorità locali, con una soluzione di vetro stratificato più sottile del 20% rispetto a quella tradizionale.”

Facciata di un ipermercato nel Nord Italia



Teleya, azienda italiana specializzata nel campo delle facciate continue e dei rivestimenti esterni, ha progettato e brevettato una nuova soluzione per facciate estremamente minimalista e molto trasparente, che sfrutta le proprietà esclusive di trasmissione del carico dell‘interstrato strutturale DuPont™ SentryGlas®. Il sistema di facciata fissata per punti ha visto una delle sue prime applicazioni nell‘ipermercato Conad di Cesena. Oltre all’ elevata resistenza e rigidità degli intertstrati, la loro aderenza diretta al metallo è fondamentale per la stabilità complessiva della facciata, poichè consente un trasferimento dei carichi ai dispositivi in acciaio inossidabile fissati per punti, di aspetto molto minimalista.

Balaustre per uno stadio da baseball negli Stati Uniti



Una balaustra in vetro di sicurezza stratificato con interstrato DuPont™ SentryGlas® nello stadio da baseball Petco a San Diego (USA), offre agli spettatori piena visuale del gioco. Grazie a DuPont™ SentryGlas® non è stato necessario utilizzare intelaiature metalliche e corrimano.

Il tetto del quartier generale Endesa

Gli architetti Kohn Pedersen Fox hanno utilizzato il vetro di sicurezza con interstrato DuPont™ SentryGlas® per il tetto del quartier generale Endesa a Madrid, che ha le dimensioni di un campo da football.

Balaustra curva per le scale del cinema



La balaustra curva in vetro di sicurezza stratificato con DuPont™ SentryGlas® rende le scale a chiocciola del cinema multisala di Genova, trasparenti e talmente belle, che vengono usate volentieri dai visitatori, nonostante discendano per due piani in uno spazio strettissimo. Fondamentale per il successo di questo progetto è stato il fatto che i dispositivi di fissaggio fissati per punti potessero essere ancorati direttamente all’interstrato DuPont™ SentryGlas® e non al vetro. Questo fattore ha diminuito la tensione sul vetro ed è stato un elemento cruciale per ottenere un raggio così stretto in un vetro stratificato curvo. Inoltre, un altro vantaggio è rappresentato dall’integrità post rottura di DuPont™ SentryGlas®.

Vetrate leggere per yachts



Viraver Technology srl (Padova), fornitore di vetro stratificato e decorativo, impiega l’ interstrato strutturale DuPont™ SentryGlas® per la realizzazione delle vetrate frontali e laterali dei nuovi yacht costruiti nel cantiere navale dell‘azienda Sanlorenzo Spa. La combinazione di trasparenza, resistenza all’impatto e agli agenti atmosferici assicura che i pannelli di vetro stratificato, con lunghezza variabile da 1 a 3 metri per una larghezza da 1 a 1,5 metri, mantengano trasparenza e resistenza all’impatto anche dopo anni di esposizione alle intemperie. Inoltre, è stato possibile ridurre lo spessore complessivo delle vetrate, poichè il vetro con l‘interstrato DuPont™ SentryGlas® può sostituire il vetro monolitico in termini di resistenza, con un peso totale però inferiore, elemento fondamentale per la progettazione nautica.