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História do vidro • O surgimento do vidro é incerto, mas registros do historiador romano Plinio atribuem esta descoberta à navegadores fenícios, que ao acenderem fogueiras nas areias do rio Belo sobre a qual apoiaram blocos de nitrato de sódio, o fogo, aliado à areia e ao nitrato de sódio, originou, pela primeira vez o vidro.
Com a Revolução Industrial, o vidro assumiu um papel definitivo na história da humanidade. Basta olhar à volta e será possível ver o vidro presente em janelas, pára-brisas de automóveis, telas de computadores e televisões, copos, entre incontáveis outras aplicações. O modo de vida do homem moderno seria praticamente impossível sem o vidro.
História do Vidro • Em 1914 foi desenvolvido na Bélgica o processo Fourcault de fabricação contínua das folhas de vidro. Durante os 50 anos seguintes , os engenheiros e cientistas efetuaram modificações no processo de fabricação da folha. Estes esforços levaram ao modelo atual de fabricação
VIDROS COMERCIAIS • Sílica fundida ou sílica vitrosa – vidro feito a alta temperatura pela pirólise do tetracloreto de silício. É muito resistente térmica e quimicamente. O vidro Vycor, de alta sílica, tem algumas propriedades semelhantes à sílica fundida. • Silicatos alcalinos – vidros solúveis, usados apenas como soluções. • Vidro à base de soda e cal – tem ampla gama de aplicações em janelas, em armações transparentes e em toda espécie de vasos – 90% do vidro produzido. • Vidro de chumbo – obtido a partir do óxido de chumbo, da sílica e álcalis, usado para fins decorativos e óticos. • Vidro de borossilicato – usados em trabalhos óticos e científicos.
VIDROS COMERCIAIS • Cerâmica de vidro – para utensílios domésticos de cozer, de servir e de usar na geladeira, indistintamente. • Vidros de alumina e sílica – contêm 20% ou mais de alumina e são destinados a temperaturas mais altas. • Fibra de vidro – usada em têxteis e como reforçador, em equipamentos e tubulações, quando empregada uma resina. • Vidros especiais – vidro colorido, vidro opalino, vidro translúcido, vidro de segurança, que inclui o vidro laminado e o vidro temperado, vidro fotossensível, vidros especiais para uso químico e industrial.
Matérias Primas • Areia : para a manufatura do vidro deve ser quase que de quartzo puro. O teor de ferro não deve exceder 0,45% e para vidros óticos 0,015% pois o ferro não tem efeito benéfico para a coloração. O SiO2 tem a função vitrificante • O óxido de sódio (Na2O) provém principalmente da barrilha (Na2CO3). Outras fontes podem ser o bicarbonato de sódio, sulfato de sódio, nitrato de sódio.
Matérias Primas • As fontes de cal (CaO) são o calcário e dolomita calcinada (CaCO3.MgCO3); esta última introduz MgO no banho, garante resistência ao vidro para suportar mudanças bruscas de temperatura e aumenta a resistência mecânica. • Os felspatos tem fórmula geral R2O.Al2O3.6SiO2, onde o R2O representa o Na2O ou K2O. São baratos , puros e fusíveis. A função na formulação é dar resistência mecânica ao vidro.
O bórax , como ingrediente menor, fornece ao vidro o Na2O e o óxido bórico. Embora seja raramente utilizado em vidro plano, o vidro de bórax tem índice de refração maior que qualquer outro conhecido e que se torna um vidro ótico valioso.
Matérias Primas • Sulfato de sódio, há muito tempo aceito como ingrediente secundário. Remove a prejudicial espuma no banho de vidro. • Sucata de Vidro: é o vidro provenientes de sobras de produção como rebarbas, refugos etc.
Reações Químicas • As reações químicas são: 1- Na2CO3 + aSiO2 Na2.aSiO2 + CO2 2- CaCO3 + bSiO2 CaO.bSiO2 + CO2 3- Na2SO4 + cSiO2 Na2O.cSiO2 + SO2+CO
Reações Químicas • A última reação pode ocorrer como nas equações 4, 5 e 6: 4- Na2SO4 + C Na2SO3 + CO 5- 2Na2SO4 + C 2Na2SO3 + CO2 6- Na2SO3 + cSiO3 Na2O.cSiO2 + SO2
Reações Químicas • A razão pode ser do tipo 1 Na2O/1,8 SiO2 • Não existem no vidro compostos químicos, pois o material é essencialmente uma mistura sólida amorfa dos vários componentes.
Coloração do vidro • Dependendo dos elementos que introduzimos na composição do vidro, este filtra a luz, deixando passar alguns raios e retendo outros. (ultravioleta), que estragariam os produtos. • Para a coloração dos vidros utiliza-se óxidos e terras raras durante a fundição, acarretando mudanças na estrutura química do vidro.
Fabricação Os procedimentos para fabricação podem ser divididas em 4 fases distintas : 1- Fusão
Fusão • Existem dois tipos de fornos de cadinho (até 2 toneladas) e o forno tanque como no exemplo anterior, constituído de tijolos refratários com capacidade de até 1.400 ton de vidro fundido. • O mais utilizado na indústria são os fornos regenerativos e operam em dois ciclos, com duas câmaras de regeneração.
Conformação ou Moldagem 2- Conformação: o vidro pode ser conformado em máquinas apropriadas ou à mão. Durante este período o vidro se transforma de líquido viscoso em sólido límpido. O ajuste das máquinas é fator primordial e um desafio para os engenheiros cada vez mais melhorar seu processo.
3- 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; • 2) 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.
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, assegurando certas propriedades essenciais ao vidro como por exemplo, sua propriedade de ser cortado reto.
4- ACABAMENTO: 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.
Bibliografia recomendada: • Shreve, R.N. & Brink Jr., J.A. Indústrias de Processos • Químicos, Editora Guanabara, 4ª Ed., Rio de Janeiro, 1977. Aula disponível no endereço eletrônico: http://marcelopquimicos.wordpress.com/
