In determinate condizioni di illuminazione, osservando il vetro temperato da una certa distanza e angolazione, sulla sua superficie possono comparire delle macchie colorate distribuite in modo irregolare. Questo tipo di macchie colorate è ciò che comunemente chiamiamo "punti di stress". Non influiscono sull'effetto di riflessione del vetro (nessuna distorsione della riflessione), né sull'effetto di trasmissione (non influiscono sulla risoluzione né producono distorsioni ottiche). Si tratta di una caratteristica ottica comune a tutti i vetri temperati. Non rappresenta un problema o un difetto di qualità, ma poiché il vetro temperato è sempre più utilizzato come vetro di sicurezza, e le esigenze estetiche sono in costante aumento, soprattutto su grandi superfici, la presenza di punti di stress nel vetro temperato applicato alle facciate continue può compromettere l'aspetto del vetro e persino l'effetto estetico complessivo dell'edificio. Per questo motivo, si presta sempre più attenzione a questo aspetto.
Cause delle macchie da stress
Tutti i materiali trasparenti possono essere suddivisi in materiali isotropi e materiali anisotropi. Quando la luce attraversa un materiale isotropo, la sua velocità è la stessa in tutte le direzioni e la luce emessa non cambia rispetto alla luce incidente. Un vetro ben ricotto è un materiale isotropo. Quando la luce attraversa un materiale anisotropo, la luce incidente si divide in due raggi con velocità e distanze diverse. La luce emessa e la luce incidente cambiano. Il vetro non ben ricotto, incluso il vetro temperato, è un materiale anisotropo. Come per il vetro temperato, il fenomeno delle macchie di stress può essere spiegato dal principio della fotoelasticità: quando un fascio di luce polarizzata attraversa il vetro temperato, a causa della presenza di stress permanente (stress di tempra) all'interno del vetro, questo fascio di luce si scompone in due fasci di luce polarizzata con velocità di propagazione diverse, ovvero luce veloce e luce lenta, fenomeno noto anche come birifrangenza.
Quando due fasci di luce formati in un determinato punto intersecano un fascio di luce formato in un altro punto, si verifica una differenza di fase nel punto di intersezione a causa della differenza nella velocità di propagazione della luce. In questo punto, i due fasci di luce interferiscono. Quando la direzione dell'ampiezza è la stessa, l'intensità della luce aumenta, dando luogo a un campo visivo luminoso, ovvero a punti luminosi; quando la direzione dell'ampiezza della luce è opposta, l'intensità della luce diminuisce, dando luogo a un campo visivo scuro, ovvero a punti scuri. Finché vi è una distribuzione non uniforme delle sollecitazioni nel piano del vetro temperato, si formeranno punti di sollecitazione.
Inoltre, la riflessione della superficie del vetro fa sì che la luce riflessa e trasmessa abbiano un certo effetto di polarizzazione. La luce che entra nel vetro è infatti luce polarizzata, ed è per questo che si vedono strisce o macchie chiare e scure.
fattore di riscaldamento
Il vetro presenta un riscaldamento non uniforme sul piano prima della tempra. Dopo la tempra e il successivo raffreddamento, l'area ad alta temperatura genererà una minore sollecitazione di compressione, mentre l'area a bassa temperatura genererà una maggiore sollecitazione di compressione. Il riscaldamento non uniforme causerà una distribuzione non uniforme della sollecitazione di compressione sulla superficie del vetro.
fattore di raffreddamento
Il processo di tempra del vetro consiste in un rapido raffreddamento dopo il riscaldamento. Sia il processo di raffreddamento che quello di riscaldamento sono ugualmente importanti per la formazione delle tensioni di tempra. Un raffreddamento non uniforme del vetro sul piano prima della tempra è analogo a un riscaldamento non uniforme e può a sua volta causare tensioni non uniformi. La tensione di compressione superficiale che si forma nelle aree con elevata intensità di raffreddamento è maggiore, mentre quella nelle aree con bassa intensità di raffreddamento è minore. Un raffreddamento non uniforme comporta una distribuzione non uniforme delle tensioni sulla superficie del vetro.
angolo di visuale
Il motivo per cui possiamo vedere le macchie di stress è che la luce naturale nello spettro visibile viene polarizzata quando attraversa il vetro. Quando la luce viene riflessa dalla superficie del vetro (mezzo trasparente) con un certo angolo, parte della luce è polarizzata e attraversa anch'essa il vetro. Anche parte della luce rifratta è polarizzata. Quando la tangente dell'angolo di incidenza della luce è uguale all'indice di rifrazione del vetro, la polarizzazione riflessa raggiunge il massimo. L'indice di rifrazione del vetro è 1,5 e l'angolo di incidenza massimo di polarizzazione riflessa è 56°. Ciò significa che la luce riflessa dalla superficie del vetro con un angolo di incidenza di 56° è quasi interamente luce polarizzata. Nel caso del vetro temperato, la luce riflessa che vediamo proviene da due superfici con una riflettività del 4% ciascuna. La luce riflessa dalla seconda superficie, più lontana da noi, attraversa il vetro stressato. Questa parte della luce è più vicina a noi. La luce riflessa dalla prima superficie interferisce con la superficie del vetro producendo le macchie colorate. Pertanto, la piastra di stress è più evidente quando si osserva il vetro con un angolo di incidenza di 56°. Lo stesso principio si applica al vetro isolante temperato perché presenta un maggior numero di superfici riflettenti e una maggiore polarizzazione della luce. Per il vetro temperato con lo stesso livello di stress non uniforme, i punti di stress che vediamo sono più nitidi e appaiono più evidenti.
spessore del vetro
Poiché la luce si propaga in vetri di diverso spessore, maggiore è lo spessore, più lungo è il percorso ottico e maggiori sono le possibilità di polarizzazione della luce. Pertanto, per un vetro con lo stesso livello di stress, maggiore è lo spessore, più intenso sarà il colore delle macchie di stress.
Varietà di vetro
Diversi tipi di vetro hanno effetti diversi sul vetro sottoposto allo stesso livello di stress. Ad esempio, il vetro borosilicato apparirà più chiaro rispetto al vetro sodico-calcico.
Nel caso del vetro temperato, è molto difficile eliminare completamente i punti di tensione a causa della particolarità del suo principio di rinforzo. Tuttavia, selezionando attrezzature all'avanguardia e controllando attentamente il processo produttivo, è possibile ridurre i punti di tensione e raggiungere un livello tale da non compromettere l'effetto estetico.
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Data di pubblicazione: 9 settembre 2020