LA VETRERIA

L’arte vetraria ha origini antichissime che risalgono ad oltre tremila anni fa. 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 il Vecchio, alcuni mercanti, tornando dall’Egitto con un grosso carico di carbonato di sodio (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. Secondo Plinio questa è l’origine del vetro e tutti gli autori antichi furono inclini a considerare vera la storia da lui raccontata.

Altri autori meno antichi, hanno screditato questa storia, ritenendo che le temperature raggiunte, utilizzando la legna all’aria aperta come combustibile, sono troppo basse per ottenere la fusione.

Un’altra teoria sull’origine del vetro, collega l’arte vetraria all’antichissima arte della metallurgia: sembra che molte operazioni di fusione dei metalli, danno luogo a scorie sotto forma di vetro colorato. Attente analisi di vetri antichi hanno dimostrato che la sostanza vitrea componente le scorie era veramente di origine metallica. In base a questa seconda teoria, la nascita del vetro sarebbe quindi derivata casualmente da scorie metallurgiche fuse.

I più antichi reperti archeologici di paste vitree risalgono approssimativamente al IV millennio a.C. e sono stati rinvenuti in un’area geografica che va dal bacino mesopotamico all’Egitto.

Tali reperti sono costituiti da anelli, perline, sigilli, intarsi e placche, e ciò sta a dimostrare che le più antiche tecniche di lavorazione permettevano solamente la produzione di oggetti di piccole dimensioni, per lo più destinati ad usi rituali o creati per scopo ornamentale.

A quanto sembra, nei primi tempi della lavorazione, la rarità dovuta alla difficoltà della produzione, faceva considerare il vetro come un materiale prezioso al pari di gemme e pietre dure, con le quali si realizzavano i gioielli.

In generale nell’età del bronzo, il vetro rimase un materiale raro e costoso e probabilmente la produzione era solo ed esclusivamente sotto il patrocinio del re o della classe aristocratica e l’arte vetraria era considerata frutto dell’abilità ma anche della magia e del potere occulto.

Attorno al 1200 a.C., molti dei principali centri di produzione furono distrutti da guerre, carestie ed invasioni barbariche.

La ripresa avvenne nel X secolo a.C., con una vigorosa fioritura di arti e mestieri, compresa l’arte vetraria.

I centri di produzione rimasero sempre quelli della Mesopotamia, dell’Egitto e della Siria, ma le tecniche subirono innovazioni tali da permettere la produzione di nuovi oggetti anche cavi. Inoltre le migrazioni verso ovest, degli operai del Mediterraneo orientale, diffusero le tecniche di produzione presso le culture dell’età del ferro della Jugoslavia, dell’Austria meridionale e dell’Italia, ma nonostante i centri vetrari fossero aumentati, il numero di oggetti prodotti si mantenne basso.

Le ampolle, in particolare, fabbricate con la tecnica del nucleo friabile, furono gli oggetti caratteristici di questo periodo.

Durante l’età ellenistica vi fu un nuovo incremento dei commerci a lungo raggio e le industrie iniziarono a produrre, su larga scala, oggetti di lusso e di uso comune. La manifattura del vetro visse un periodo di prosperità, diffondendosi in tutto il Mediterraneo.

La vittoria di Ottaviano Augusto, che sconfisse Marco Antonio e Cleopatra nel 31 a.C., chiuse l’età ellenistica e diede origine a quella che viene chiamata età augustea, durante la quale la manifattura del vetro, insieme alle altre arti, sperimentò profondi cambiamenti.

In tutta Europa (Francia, Svizzera, Austria, Germania e Spagna) sono stati rinvenuti manufatti in vetro risalenti al periodo augusteo: si tratta di oggetti che venivano inviati ai soldati appartenenti alle legioni di Augusto.

Sappiamo inoltre che durante l’età augustea, l’industria vetraria possedeva una grande inventiva e produttività, tale da riuscire ad immettere sul mercato anche materiale molto economico.

Nei primi decenni prima di Cristo venne introdotta la tecnica della soffiatura che sostituì laboriosi e costosi procedimenti di colatura e formatura a caldo. In questo periodo iniziò anche ad essere prodotto vetro incolore, ricercato per realizzare oggetti di migliore qualità.

Nacquero importanti centri di produzione, grazie agli artigiani ambulanti pronti a portare la loro abilità dovunque vi fosse richiesta di vetri e facile rifornimento di combustibile e materie prime. In breve tempo il vetro si trasformò da bene di lusso a merce comunissima per i romani, tanto che si diffusero oggetti semplici e prodotti da manifatture regionali.

Nel II e III secolo d.C. le tecniche di soffiatura e a stampo vennero perfezionate, ma il possesso di vasellame ed oggetti di vetro perse la sua attrattiva quando divenne alla portata di tutte le classi sociali della Roma imperiale.

Tra il III e il IV secolo d.C., quando la capitale si trasferì da Roma a Costantinopoli, l’arte vetraria subì numerose trasformazioni per quanto riguarda decorazioni, forme e colori.

L’attività dell’Italia e dell’Africa continuò ad essere fiorente, ma nelle province a nord delle Alpi, molte industrie cessarono del tutto la loro produzione. I livelli qualitativi scesero e soprattutto dopo le vittorie arabe, venne introdotto un nuovo stile islamico, che segnò la fine delle antiche tradizioni vetrarie.

L’arte del vetro si diffuse in tutta Europa soprattutto durante il periodo dell’Impero Romano e sicuramente, il fenomeno che favorì questa espansione è da ricercarsi nell’orientamento all’uso quotidiano della produzione vetraria.

Il vetro è un materiale ottenuto tramite la solidificazione di un liquido non accompagnata dalla cristallizzazione. I vetri sono solidi amorfi, assimilabili a liquidi sottoraffreddati ad elevatissima viscosità, con i legami intermolecolari e gli attriti interni che ne mantengono inalterata la forma per un tempo lunghissimo.

In linea teorica, i vetri potrebbero essere ottenuti a partire da qualunque liquido, attraverso un rapido raffreddamento che non dia alle strutture cristalline il tempo di formarsi. Nella pratica, hanno la possibilità di solidificare sotto forma di vetro solo i materiali che abbiano una velocità di cristallizzazione molto lenta, come ad esempio l'ossido di silicio (SiO2), il diossido di germanio (GeO2), l'anidride borica (B2O3), l'anidride fosforica (P2O5), l'anidride arsenica (As2O5).

Un esempio di vetro naturale è l'ossidiana, prodotta dal magma vulcanico.

Nel linguaggio comune, il termine vetro viene utilizzato in senso più stretto, riferendosi solamente ai vetri costituiti prevalentemente da ossido di silicio (vetri silicei), impiegati come materiale da costruzione (soprattutto negli infissi), nella realizzazione di contenitori (ad esempio vasi e bicchieri) o nella manifattura di elementi decorativi (ad esempio oggettistica e lampadari). La maggior parte degli utilizzi del vetro derivano dalla sua trasparenza, dalla sua inalterabilità chimica e dalla sua versatilità: infatti, grazie all'aggiunta di determinati elementi, è possibile creare vetri con differenti colorazioni e proprietà chimico-fisiche.

Arte e tecnica della fabbricazione e della lavorazione del vetro si indica come "ialurgia".

Secondo Plinio il Vecchio (nel suo trattato Naturalis Historia), il primo utilizzo del vetro risale al III millennio a.C. in Fenicia. Nel XXI secolo a.C. il vetro veniva impiegato in Egitto per produrre stoviglie, altri utensili e monili (detti perle di vetro). Intorno al 1000-500 a.C. risalgono piccoli vasi in vetro ritrovati in India e Cina.

Le prime finestre in vetro furono progettate nell'antica Roma per adornare le dimore nobiliari.

Nella metà del I secolo a.C. fu sviluppata la tecnica del soffiaggio, che ha permesso che oggetti prima rari e costosi divenissero molto più comuni. Durante l'Impero Romano il vetro fu plasmato in molte forme, principalmente vasi e bottiglie. I primi vetri erano di colore verde a causa della presenza di impurità di ferro nella sabbia utilizzata.

Nel V-VII secolo d.C. si sviluppa l'uso del mosaico in vetro nell'arte bizantina. Oggetti in vetro risalenti ai secoli VII e VIII sono stati rinvenuti sull'isola di Torcello, vicino a Venezia.

Una svolta nella tecnica produttiva si è avuta intorno all'anno 1000, quando nel nord Europa la soda[13] fu sostituita con la potassa, più facilmente ottenibile dalla cenere di legno. Da questo momento i vetri del nord differirono significativamente da quelli originari dell'area mediterranea, dove si è mantenuto l'impiego della soda.

L'XI secolo vide l'emergere, in Germania, di una nuova tecnica per la produzione di lastre di vetro per soffiatura, stirando le sfere in cilindri, tagliando questi ancora caldi e appiattendoli quindi in fogli. Questa tecnica fu poi perfezionata nel XIII secolo a Venezia (centro di produzione vetraria del XIV secolo), dove furono sviluppate nuove tecnologie e un fiorente commercio di stoviglie, specchi ed altri oggetti di lusso. Alcuni vetrai veneziani si spostarono in altre aree d'Europa diffondendo così l'industria del vetro.

Fino al XII secolo il vetro drogato (cioè con impurità coloranti come metalli) non fu impiegato.

Nel 1271 lo statuto chiamato Capitolare di Venezia tutelava la manifattura del vetro veneziano, proibendo che venissero importati vetri dall'estero e negando ai vetrai stranieri la possibilità di operare a Venezia.[9] Nel 1291 viene decretato il trasferimento delle vetrerie da Venezia all'isola di Murano, in modo da confinare eventuali incendi.

A Venezia alla fine del XIII secolo, si fa risalire l'invenzione degli occhiali con lenti in vetro quando i "cristalleri" della Serenissima, per le lenti da vista, iniziarono a sostituire il berillo, utilizzato fino ad allora, con il vetro.

Al 1369 risale la produzione di specchi a Murano.

Nel 1450 Angelo Barovier inventa il "cristallo" a Murano, ottenendolo a partire dal vetro con l'aggiunta di sodio e manganese.

Il processo di produzione Crown fu impiegato a partire dalla metà del XIV secolo fino al XIX secolo. In questo processo, il soffiatore fa ruotare circa 4 kg di massa vetrosa fusa all'estremità di una barra fino ad appiattirla in un disco di circa 1,5 metri di diametro. Il disco viene quindi tagliato in lastre.

Nel XVII-XVIII secolo nasce il cristallo di Boemia.

Il vetro veneziano ebbe un costo elevato tra i secoli X e XIV, fino a che gli artigiani riuscirono a mantenere segreta la tecnica. Ma intorno al 1688 un nuovo processo di fusione fu sviluppato ed il vetro divenne un materiale molto più comune. L'invenzione della pressa per vetro nel 1827 diede inizio alla produzione di massa di questo materiale.
La tecnica a cilindri fu inventata da William J. Blenko all'inizio del XX secolo.

Risale al 1903 la prima macchina per la realizzazione delle bottiglie su scala industriale.

Nel 1913 viene messo a punto il procedimento Fourcault per la realizzazione del vetro tirato, seguito nel 1916 dal metodo Libbey-Owens e nel 1925 dal metodo Pittsburg.

Le decorazioni sono incise sul vetro per mezzo di acidi o sostanze caustiche, che corrodono il materiale. Tradizionalmente l'operazione è svolta da artigiani esperti dopo che il vetro è stato soffiato o colato. Nel 1920 fu sviluppato un nuovo metodo consistente nello stampaggio diretto delle decorazioni sul vetro fuso. Questo ha permesso di abbattere i costi di produzione e assieme alla diffusione dell'uso di vetri colorati, portò ad un uso più diffuso delle stoviglie in vetro intorno al 1930.

Intorno al 1928 risale la nascita del vetro di sicurezza.

Nel 1936 vengono realizzate le prime fibre di vetro.

Negli anni sessanta viene messo a punto il processo float per la produzione di vetri piani.

Il vetro è trasparente, duro, pressoché inerte dal punto di vista chimico e biologico, e presenta una superficie molto liscia. Queste caratteristiche ne fanno un materiale utilizzato in molti settori; allo stesso tempo il vetro è fragile e tende a rompersi in frammenti taglienti. Questi svantaggi possono essere ovviati (in parte o interamente) con l'aggiunta di altri elementi chimici o per mezzo di trattamenti termici.

Una delle caratteristiche più evidenti del vetro ordinario è la trasparenza alla luce visibile. La trasparenza è dovuta all'assenza di stati di transizione elettronici nell'intervallo energetico della luce visibile e al fatto che il vetro non ha disomogeneità di grandezza confrontabile o superiore alla lunghezza d'onda della luce, che provocherebbero scattering, come avviene di solito con i bordi di grano dei materiali policristallini.

Il vetro comune non è invece trasparente alle lunghezze d'onda minori di 400 nm (ovvero il campo ultravioletto), a causa dell'aggiunta della soda. La silice pura (come il quarzo puro, piuttosto costosa) non assorbe invece gli ultravioletti e viene perciò impiegata nei settori dove occorre questa caratteristica.

Il vetro può essere prodotto in forma così pura da permettere il passaggio della luce nella regione dell'infrarosso per centinaia di chilometri nelle fibre ottiche.

La miscela viene fusa a 1200-1500 °C e poi lasciata raffreddare a 800 °C. Viene quindi sottoposta a diversi processi di lavorazione, come la soffiatura (per i vetri artistici), lo stampaggio (per bicchieri e contenitori), la filatura e la colata.
Il vetro comune è detto anche "vetro siliceo", in quanto costituito quasi esclusivamente da diossido di silicio (SiO2). Il diossido di silicio ha un punto di fusione di circa 1800 °C, ma spesso durante la produzione del vetro vengono aggiunte altre sostanze (dette "fondenti"), che abbassano il punto di fusione anche al disotto dei 1000 °C, quali ad esempio:

la soda (carbonato di sodio Na2CO3)
la potassa (carbonato di potassio)
Fondenti usati spesso nell'industria vetraria sono i borati e i nitrati. Poiché la presenza di soda rende il vetro solubile in acqua (caratteristica non desiderabile), viene aggiunta anche calce (CaO) per ripristinare l'insolubilità.

Altre sostanze possono essere aggiunte per ottenere diverse proprietà. A seconda dell'azione sul reticolo cristallino, gli ossidi aggiunti nei vetri possono essere classificati in:

ossidi formatori di reticolo: ossido di silicio, ossido di boro e ossido di fosforo.
ossidi modificatori di reticolo: ossidi di metalli monovalenti e bivalenti (tra cui: sodio, potassio, calcio e magnesio)
ossidi intermediari: ossido di alluminio e ossido di piombo.
Le sostanze aggiunte al vetro possono inoltre essere classificati in base alla loro funzione:

fondenti: abbassano la temperatura di fusione e migliorano la fluidità del vetro durante la sua produzione (ossidi di sodio e potassio);
stabilizzanti: migliorano le proprietà chimiche e meccaniche del vetro prodotto (ossidi di calcio, bario, magnesio e zinco);
affinanti: agevolano l'eliminazione di difetti (triossido d'arsenico, nitrati alcalini e nitrati d'ammonio);
coloranti: modificano l'aspetto cromatico del vetro prodotto (ossidi di ferro, rame, cromo e cobalto);
decoloranti: neutralizzano il colore impartito da altre sostanze (biossido di manganese);
opacizzanti: per la produzione del vetro opalino (fosfati di sodio, cloruri di sodio, fosfati di calcio, cloruri di calcio, ossido di stagno e talco).

Il vetro al piombo, noto anche come cristallo o vetro Flint, si ottiene aggiungendo ossido di piombo, sotto forma di litargirio giallo (PbO) o minio rosso (Pb3O4), ed ha un indice di rifrazione maggiore di quello del vetro comune, con l'effetto di apparire più brillante.

Aggiunte di carbonato di bario (BaCO3) aumentano ugualmente l'indice di rifrazione del vetro, mentre aggiunte di ossido di torio producono un elevatissimo indice di rifrazione ed i vetri così ottenuti sono usati per produrre lenti di alta qualità.

Il boro è aggiunto sotto forma di borace (Na2B4O7) o acido borico (H3BO3) per migliorare le caratteristiche termiche ed elettriche (come nel caso del vetro Pyrex).

L'aggiunta di alte quantità di ferro provoca l'assorbimento della radiazione infrarossa, come nei filtri per l'assorbimento di calore nei proiettori cinematografici. Con il cerio si ottiene un forte assorbimento delle radiazioni ultraviolette, ottenendo vetri in grado di offrire protezione dalla radiazioni ultraviolette ionizzanti.

Metalli e ossidi metallici vengono aggiunti nella produzione del vetro per dare o alterare il colore. Il manganese in piccole quantità neutralizza il verde causato dalla presenza di ferro, mentre in quantità elevate dà il colore ametista.[19] Similmente il selenio in piccole dosi è usato per decolorare, mentre in quantità elevate dona colore rosso. Piccole concentrazioni di cobalto (0,025-0,1%) danno colore blu. Ossido di stagno con ossidi di arsenico e antimonio danno un vetro bianco opaco, usato nei laboratori di Venezia per imitare la porcellana.

Aggiunte dal 2 al 3% di ossido di rame producono un colore turchese, mentre il rame metallico dà un rosso opaco, e viene impiegato come surrogato del rubino rosso. Il nichel, dipendentemente dalla concentrazione, induce blu, violetto o anche nero. L'aggiunta di titanio dà un vetro giallo-marrone. L'oro in concentrazioni minime (0,001%) produce un vivace colore rosso rubino, mentre una quantità ancora minore dà sfumature meno intense di rosso, commercializzate con il nome di "vetro cranberry" (lampone).

L'uranio (0,1-2%) può essere aggiunto per dare un colore giallo o verde fluorescente. Il vetro all'uranio solitamente non è sufficientemente radioattivo da essere pericoloso ma, se polverizzato (per esempio mediante lucidatura con carta vetrata) ed inalato, può essere cancerogeno.[senza fonte] I composti dell'argento, in particolare il nitrato, producono una gamma di colorazioni comprese tra il rosso arancio ed il giallo.

Il modo in cui la pasta vetrosa è scaldata e raffreddata influisce molto sul colore generato da questi elementi, secondo meccanismi chimico-fisici non del tutto compresi. Periodicamente vengono scoperte nuove colorazioni per il vetro.

Il vetro è un materiale molto utilizzato per la sua durezza e scarsa reattività. Molti oggetti di uso comune sono di vetro, come bicchieri, scodelle, bottiglie, lampadine, specchi, tubi catodici per televisori e monitor, oltre alle finestre.

Con il termine cristallo viene indicato un vetro pregiato con il quale si producono articoli per la casa, calici, bicchieri e altri prodotti di elevata qualità. Le caratteristiche principali che distinguono il cristallo dal vetro comune sono la particolare lucentezza (dovuta all'indice di rifrazione più elevato) e la "sonorità" (particolarmente apprezzata nei calici). Il cristallo viene ottenuto aggiungendo ossido di piombo (PbO) alla miscela silicea.

Nei laboratori di chimica, fisica, biologia e altri campi, flaconi, vetrerie per analisi, lenti e altri strumenti sono fatti di vetro. Per queste applicazioni è spesso utilizzato un vetro con borosilicati (o vetro Pyrex), a causa della maggiore robustezza e minore coefficiente di dilatazione termica, che garantisce una buona resistenza agli shock termici e maggiore precisione nelle misure ove si hanno riscaldamenti e raffreddamenti. Per alcune applicazioni è richiesto il vetro di quarzo, che è però più difficile da lavorare. La maggior parte delle vetrerie è prodotta industrialmente, ma alcuni grandi laboratori richiedono prodotti così specifici che dispongono di un tecnico soffiatore interno.

I vetri vulcanici come l'ossidiana sono impiegati dall'età della pietra per realizzare utensili litici, ma la tecnica di lavorazione arcaica può essere applicata anche ai vetri attuali prodotti industrialmente.

I rottami di vetro provenienti dalla raccolta differenziata vengono utilizzati per la maggior parte per ottenere vetro cavo. Per tale motivo, la raccolta differenziata del vetro è rivolta al riutilizzo di rottami di oggetti in vetro cavo (bottiglie, flaconi e barattoli in vetro), mentre i vetri per finestre e gli specchi (che vengono ottenuti tramite processo float) non vanno inseriti nelle campane per la raccolta del vetro, in quanto vanno stoccati separatamente. Non vanno inoltre inseriti nelle campane per la raccolta i vetri pyrex (utilizzato per pirofile e vetreria da laboratorio) e i vetri inseriti in dispositivi elettrici/elettronici (schermi di televisori e lampadine).

Dopo la raccolta, i rottami di vetro vengono sottoposti ad alcuni trattamenti per allontanare impurezze di altri materiali (tra cui carta, plastica, ceramici e metalli); tali trattamenti includono:

lavaggio con acqua
separazione manuale
vagliatura
aspirazione con aria
deferizzazione tramite dispositivi magnetici e metal detector.
Risulta utile effettuare una raccolta differenziata del vetro per colore, in quanto vetri di colore uguale presentano in genere composizione e proprietà chimico-fisiche più simili.


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