INDÚSTRIA DE VIDRO

COMPONENTES: CAMILA CARVALHOCAROLINE CARVALHOGABRIEL MARQUESIGOR OLIVEIRAJOÃO CARLOSMAÍSA BRITOMALGTON WILL

1. HISTÓRIA

Descoberta obscura; Plínio; 6000 ou 5000 a.C. no Egito; Século XV; Primeiras industrias nos Estados Unidos 1608 e 1639; Processo Fourcault; Industrial atual.

2. ECONOMIA

1972 1963Vidro plano, total 1241 737 Folha de vidro plano de janela 157 141 Vidro plano e chapa de vidro por flutuação 362 176 Outros vidros planos 163 100 Vidro laminado 528 315Vidraria 2056 982

Quadro – Valor de vidro e vidraria comercializada (em milhões de doláres)

3. FABRICAÇÃO - Composição

3. FABRICAÇÃO - Composição

Sílica fundida ou sílica vitrosa – grande resistência térmica e altas

temperaturas de fusão. Silicatos alcalinos – são solúveis em água.

Vidro à base de soda e cal - tem ampla gama de aplicações em janelas, em armações transparentes e em toda espécie de vasos.

(1) SiO2: de 70 à 74%(2) CaO: de 10 a 13%(3) Na2O: de 13 a 16%

Vidro de Chumbo – obtido a partir do óxido de chumbo, da sílica e álcalis, usado para fins decorativos e óticos. Elevada resistência elétrica.

3. FABRICAÇÃO - Composição

3. FABRICAÇÃO - Composição

VIDROS BOROSSILICATOS: - Vidros 13 a 28% de e 80% a 87% de Si; - Estabilidade química excelente; - Resistência ao choque excelente; - Resistência elétrica grande.

3. FABRICAÇÃO - Composição

VIDROS ESPECIAIS: Vidro de Colorido - Corantes como o selênio (Se), óxido de ferro e cobalto para atingir as diferentes cores.

3. FABRICAÇÃO - Composição

VIDROS DE SEGURANÇA: Vidro Temperado

- Faz a imersão em um tanque de nitrato de potássio derretido. O processo força os íons do nitrato de potássio aos óxidos de sódio do vidro.

3. FABRICAÇÃO - Matérias - Primas

I. FUNDENTE: Barrilha; Sulfato de sódio impuro ou a cal.II. COLORAÇÃO: Óxido de chumbo; Carbonato de Potássio; Ácido

Bórico.III. ACABAMENTO: Ácido Fluorídrico e produtos abrasivos ;

Barrilha Óxido de Chumbo Ácido Fluorídrico

3. FABRICAÇÃO - Matérias - Primas

IV. PRINCIPAIS COMPOSTOS: - Areia (teor de ferro 0,015% ou 0,45%) ; - Óxido de Sódio ; - Feldspaltos O ( puro e fusível); - Sulfato de Sódio; - Blocos refratários;

4. REAÇÕES QUÍMICAS

4. REAÇÕES QUÍMICAS - Arranjo Cristalino do Vidro

Resfriando-se rapidamente a sílica derretida, uma organização randômica do tetraedro é formada, ligada pelas pontas,originando um material amorfo conhecido como sílica vítrea.

Figura A: Representação bidimensional do arranjo cristalino simétrico e periódico de um cristal de composição A2O3.

Figura B: Representação da rede do vidro do mesmo composto, na qual fica caracterizada a ausência de simetria e periodicidade.

4. REAÇÕES QUÍMICAS - Arranjo Cristalino do Vidro

4. REAÇÕES QUÍMICAS - Agentes de Coloração

4. REAÇÕES QUÍMICAS - A Química do Vidro Colorido

5. METODOS DE FABRICAÇÃO

Fusão Conformação e moldagem Recozimento Acabamento

Os fornos utilizados se resumem em três:1. Fornos Cadinhos

Com capacidades de 2 a 3 toneladas e utilizados para produção de vidros especiais ou quando é necessário proteger bem a massa de vidro fundida. São produzidos em argila especial revestidos de platina.

2. Fornos TanquesCapacidade de abrigar 1.400 toneladas de massa de vidro e tratados com revestimentos refratários. Chamas provenientes de bicos injetores que se alternam dentro do tanque. O aquecimento pode ser por energia elétrica ou a gás (GLP).

3. Fornos RegenerativosSão produzidos nas mesmas condições que os fornos-tanque, porém operam em dois ciclos contínuos com duas câmaras de regeneração onde o ar pré-aquecido pela queima da combustão anterior é misturado com o gás combustível resultando numa nova chama mais quente e mais limpa.

Fusão

Fusão

É a segunda etapa da produção de vidro que consiste em dar forma ao vidro. Ele pode ser modelado à mão ou conformado mecanicamente. A principal característica desta etapa é o tempo curto para finalizar o objeto que, em questão de segundos, transforma-se de líquido viscoso para sólido límpido.

Sopro/compressão Vidro Plano

o Processo Fourcaulto Processo Colburno Folha contínuao Flutuação

Conformação ou Moldagem

Sopro/Compressão

A máquina efetua uma operação de fundição que usa a pressão do ar para criar um oco interno. O vidro prensado é parecido com o soprado, só há algumas modificações. Em compressão o processo se limita ao gotejamento e prensagem.

O processo de conformação dura cerca de 5 minutos e é realizado nas seguintes etapas: 

Etapa 1 - CarregamentoEtapa 2 – Compressão/prensagemEtapa 3 – TransferênciaEtapa 4 – Assopro finalEtapa 5 – Extração

Sopro/Compressão

Por prensagem:

Por compressão:

Por sopro:

Processo Fourcault

Composto basicamente por uma ferramenta refratária, rolos de estiramento e serpentinas para arrefecimento.

Uma câmara de estiramento é preenchida pela massa de vidro devidamente fundida. Em seguida o vidro é puxado do forno, na vertical, mediante uma máquina de estirar com o escoamento do vidro em forma de fita.

A velocidade que o vidro é puxado pra cima é a mesma com que flui através da fenda, e tem sua superfície arrefecida por serpentinas de água adjacentes à superfície. Ainda na vertical, passa por uma chaminé de recozimento e, ao sair, o vidro é cortado no tamanho em que se deseja para depois ir para lapidação e corte.

Processo Fourcault

Processo Colburn

Neste método o estiramento inicia-se na vertical ao forno, porém após percorrer 91 centímetros o vidro é aquecido e curvado sobre um rolete horizontal, sendo impelido para frente por barras de pega de uma correia transportadora. A folha move-se sobre uma mesa retificadora, através do forno de recozimento com roletes motrizes até chegar à mesa de corte.

Processo Colburn

O Processo de folha contínua é um processo automático contínuo para laminar grosseiramente o vidro numa fita contínua. Depois de fundido, o vidro escoa por uma ampla boca em refratário, passa entre dois rolos que são resfriados a água, tomando o aspecto de uma fita, que é puxada para baixo e passa por roletes menores, também resfriados mas que giram com uma velocidade maior que o dos rolos laminadores. Depois segue para recozimento e/ou corte.

Chapa de vidro

Chapa de vidro

Flutuação

Capaz de produzir vidros de 0,25 a 2,5 cm, o vidro por flutuação produz vidros de alta qualidade. Depois de obtida uma fita de vidro por laminação, a mesma é posta a flutuar num banho de metal fundido. A temperatura na entrada da câmara de flutuação tem que ser elevada para tornar o vidro mole o suficiente para flutuar no metal fundido, onde é banhada. Ao contato com o metal, a superfície inferior é retificada e a superior também se torna plana ao escoar pela ação da gravidade. Essa técnica permite que as irregularidades sejam eliminadas.

Flutuação

Recozimento

Para reduzir a tensão, é necessário recozer todos os objetos de vidro, seja os que foram fabricados mecanicamente, seja os fabricados manualmente. O recozimento envolve, resumidamente, duas operações:

• Manutenção da massa de vidro acima de uma certa temperatura crítica durante um tempo suficientemente dilatado para que as tensões internas sejam reduzidas graças ao escoamento plástico, ficando abaixo de um máximo pré-determinado;

• Resfriamento da massa até a temperatura ambiente, com lentidão suficiente para manter a tensão abaixo desse máximo.

O forno de recozimento (LEHR) é uma câmara aquecida, onde a taxa de resfriamento pode ser controlada.

Recozimento: Têmpera

Resfria-se por igual o vidro sob condições muito controladas, de 600°C a 100°C. O termo Têmpera propriamente dito refere-se a um processo de aquecimento e resfriamento graduais. Na indústria do vidro, o termo é usualmente aplicado ao processo final de resfriamento controlado, praticado em um Lehr.

Todos os tipos de vidro recozido devem sofrer algumas operações de acabamento que, embora relativamente simples, são muito importantes.

Essas operações incluem a limpeza, o esmerilhamento, a lapidação, o despolimento, o esmaltamento, a graduação e a calibração.

Embora nem todas sejam necessárias para todos os vidros, uma ou mais de uma sempre serão necessárias.

Acabamento

6. FABRICAÇÃO DE VIDROS ESPECIAIS

6. FABRICAÇÃO DE VIDROS ESPECIAIS - Vidro de Sílica Fundida Obtido pela fusão da sílica pura; Pirólise do tetracloreto de carbono em fase vapor; Sílica na forma de chapas ou globos; Impurezas na sílica fundida; Menor coeficiente de absorção de ultra-sons; Usado em espelhos de telescópio.

Vycor; Propriedades próximas das da sílica; Limitações sobre a fusão e a conformação; 96% de sílica; 3% de óxido de boro; 1% de alumina e óxidos alcalinos.

6. FABRICAÇÃO DE VIDROS ESPECIAIS - Vidro a Alta Sílica

75% de sílica; Estágios iniciais onde os vidros são fundidos e conformados; Após o resfriamento, acontece um tratamento térmico e de

recozimento; Separação de duas fases distintas; Lixiviação da fase solúvel; Conversão da estrutura alveoluada em vidro não poroso; Contração linear de até 14%; Grande durabilidade química.

6. FABRICAÇÃO DE VIDROS ESPECIAIS - Vidro a Borossilicatos

Pyroceram; Desvitrificação controlada; Nucleação catalítica em tordo de um

constituinte secundário; Crescem cristais em torno dos núcleos devido a

elevação da temperatura do vidro até a faixa de desvitrificação do vidro;

Propriedades mais próximas das cerâmicas ; Praticamente imunes a quebra ocasionada por

choque térmico; Pequenas tolerâncias dimensionais ; Utilizado em objetos de mesa que vão do forno

a geladeira.

6. FABRICAÇÃO DE VIDROS ESPECIAIS - Vidro Cerâmico

O plástico e o vidro são lavados e aplica-se um adesivo;

Para selagem de bordas são comprimidos sob calor moderado;

Submetido a temperaturas elevadas e pressões hidráulicas ;

Nitrato de celulose; Acetado de celulose.

6. FABRICAÇÃO DE VIDROS ESPECIAIS - Vidro de Segurança Laminada

Usado em portas e em janelas de automóveis; Elevadas tensões internas; Recozimento térmico controlado .

6. FABRICAÇÃO DE VIDROS ESPECIAIS - Vidro de Segurança Temperado

Silicato de lítio modificado por óxido de potássio e óxido de alumínio;

Traços de compostos de cério e de prata; Possibilidade de uma reprodução em vidro muito

exata e com mínimos detalhes; Aplicação em chapas de circuitos elétricos em

vidro.

6. FABRICAÇÃO DE VIDROS ESPECIAIS - Vidro Fotossensível

Propriedades pouco comuns; Escurecem oticamente sob a luz; Perdem a cor no escuro; Perdem a cor em temperaturas mais elevadas; Propriedades não sujeitas a fadiga.

6. FABRICAÇÃO DE VIDROS ESPECIAIS - Vidro a Silicatos Fotocrômicos

Referências

• Shreve, R.N. & Brink Jr., J.A. Indústrias de Processos Químicos, Editora Guanabara, 4ª Ed., Rio de Janeiro, 1977.

Indústrias de Processos Químicos, Shreve – 4ª edição (1977) Apostila de processos Industriais – Indústria de alumínio e Vidro, Real Marcia, 2009. http://pt.wikipedia.org/wiki/Vidro, acessado em (23/11/2015) http://www.fazfacil.com.br/materiais/vidro_reciclagem.html, acessado em (23/11/2015) http://www.vidrostemperado.com/, acessado em (23/11/2015)