Vidro colorido

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA 
 
 
 
 
MATHEUS RAMALHO CHIM 
 
 
 
 
 
PRODUÇÃO DE VIDRO COLORIDO A PARTIR DA CINZA DA 
CASACA DE ARROZ 
 
 
 
Trabalho referente ao Programa 
de Pós-Graduação Stricto 
Sensu em Engenharia – PPEng 
da Universidade Federal do 
Pampa, como requisito parcial 
para a obtenção do Título de 
Mestre em Engenharia, da 
disciplina: Técnicas De 
Caracterização Dos Materiais II 
 
Prof. Dr. Jacson Weber de 
Menezes 
 
 
 
 
 
 
 
ALEGRETE 
2023 
1. Introdução 
As matérias primas utilizadas na produção deste tipo de vidro são a sílica, 
carbonato de cálcio e carbonato de sódio. A sílica é proveniente de areias de 
quartzo mineradas, contudo a extração da areia é danosa ao meio ambiente por 
estar envolvida com a retirada das espécies de vegetação nativas, ligadas a 
erosão e ao assoreamento de cursos de água (SCHAEFFER, 1998; MAIA, 
2017). 
Em contrapartida um resíduo da indústria do arroz com alto percentual de 
sílica vem se mostrando promissor para sua substituição, a sílica da cinza da 
casca do arroz substitui a areia na produção de vidros (GONÇALVES, 2019). 
Contudo ainda existem barreiras a ultrapassar, conhecer as formulas para 
produção de vidros coloridos ainda é uma delas. Com intuito de gerar tais 
conhecimentos esse estudo está em desenvolvimento. 
 
2. Artigo 1: Avaliação da interação da radiação solar com vidros coloridos 
e seu comportamento térmico 
2.1. Introdução 
O estudo visa caracterizar o comportamento térmico de vidros coloridos 
sódico cálcicos, a partir fenômenos físicos ocorridos quando a luz solar interage 
os materiais, objetivando entender o aquecimento diferencial e a degradação dos 
vidros, são utilizados vidros de coloração vermelha, incolor, amarela, verde, 
turquesa, azul, violeta e marrom. 
2.2. Caracterização dos vidros coloridos e seus comportamentos 
térmicos: 
Os vidros foram adquiridos na LambertsGlas®, depois polidos e em forma 
de lâminas com 1mm de espessura, para sua caracterização foi utilizada as 
técnicas de espectroscopia de fluorescência de raios X, dilatometria, 
espectrofotometria UV-vis-IR, condutividade térmica e termocâmera 
infravermelha. A análise química foi feita através da fluorescência de raios X. 
2.3. Fluorescência de raios X FRX 
Através da fluorescência de raios X foi demonstrado que as amostras de 
vidros diferem em suas composições em razão das características de coloração 
de cada um (tabela 1). 
 
Tabela 1: Composição química dos vidros coloridos 
 
Principais formadores do vidro 
O óxido de silício (SiO2) é o principal formador de vidro seguidos pelo óxido 
de alumínio (Al2O3) e pentóxido de fósforo (P2O5) que se mostrou mais comum 
em vidros de coloração vermelha e amarela. 
Óxidos alcalinos – Fundentes 
Os óxidos alcalinos são óxido de sódio (Na2O) e óxido de potássio (K2O) 
ajudam a fundir o vidro em temperaturas mais baixas. 
Óxidos alcalinos-terrosos – Estabilizadores: 
Os óxidos alcalinos-terrosos são estabilizadores que evitam a degradação 
dos vidros e a formação de cristalizações, compostos por óxido de cálcio (CaO), 
óxido de magnésio (MgO) e óxido de bário (BaO). 
Outros Óxidos – Estabilizadores: 
Outros óxidos que estabilizam são o óxido de chumbo (PbO) e o óxido de 
zinco (ZnO), detectados naqueles vidros com baixo teor de óxidos alcalino-
terrosos 
Óxidos que conferem cor ao vidro 
Óxidos que conferem coloração através da absorção de frequências na 
região do visível (400-700 nm) são óxido de cromo (Cr2O3), que confere cor 
verde, óxido de cobre (CuO) de cor azul, óxido de manganês (MnO), de cor 
violeta, óxido de ferro (Fe2O3). 
O óxido de cádmio (CdO) pode produzir coloração vermelha/amarela 
devido ao mecanismo sinérgico de absorção-dispersão da luz de agregações 
coloidais ou microcristalinas. 
O óxido de arsênio (As2O3) tem sido utilizado como agente descolorante 
através da indução a formação de Fe3+ gerando tonalidade amarelada pálida, 
favorece também a remoção de bolhas de vidro durante a fusão. 
2.4. Comportamento térmico 
O espectro solar é dividido em três faixas com contribuição com apenas 
10% UV (200– 400 nm) é a faixa mais energética, contudo na menor região; 40% 
Visível (400–700 nm); 50% Infravermelho Próximo (NIR) (700–2500 nm) é a faixa 
menos energética, porém mais extensa. Nos vidros do estudo a absorbância no 
nível infravermelho foi determinada com maior aquecimento. 
2.5. Espectrofotometria UV-vis-IR 
 
Figura 1: Espectros de absorbância de vidros coloridos nas regiões UV-Vis-
NIR: 
 
A figura 1 mostra o espectro de absorbância de todos os vidros na faixa de 
280–2500 nm. Todas as amostras apresentam grande absorção na região do 
UV. Na faixa do visível, a maior absorção corresponde ao vermelho, seguido do 
azul e dos vidros marrons (marrom e azul com cores trocadas na figura). Por fim, 
os vidros azul, turquesa e verde apresentam os maiores valores de absorção na 
região NIR, sendo o restante praticamente transparente ao infravermelho. Vidros 
incolores e roxos têm os valores de absorção mais baixos em todo o espectro 
2.6. Conclusões 
Os vidros azul, turquesa, vermelho e verde apresentaram os maiores 
coeficientes de absorção total em razão. 
Os vidros azul, verde e turquesa são os que mais aquecem sob a irradiação 
solar, com maior absorção NIR. 
Os incolores e violetas os menores valores. 
O vidro vermelho, com alto coeficiente de absorção total, foi menos 
aquecido devido ao seu baixo NIR. 
3. Artigo 2: Efeitos da corrosão química com ácido clorídrico em 
uma superfície de vidro 
3.1. Introdução 
Alguns tratamentos de superfície de vidraria que removem alcalinidade da 
superfície melhorando muito a sua durabilidade, com finalidade de eliminar 
sódio, cálcio e alumínio na superfície do vidro a partir de tratamento de corrosão, 
o vidro foram quimicamente atacadas com ácido clorídrico usando três métodos 
diferentes. 
3.2. Materiais e métodos 
Para o estudo foram preparadas três amostras com diferentes tratamentos 
de ataque químico e uma amostra sem o tratamento como testemunha: 
A. Vidro sem tratamento; 
B. Lavado com isopropanol, fervido por 30mim em HCl 36%; 
C. Lavado com isopropanol, sonicado por 30mim em HCl 36%; 
D. Lavado com isopropanol, embebido por 6horas em HCl 36%. 
Para analises utilizadas foram os seguintes métodos: Espectros de 
fotoelétrons de raios X (XPS), Retroespalhamento de Rutherford (RBS) e 
Microscopia de força atômica (AFM). 
3.3. Resultados 
3.3.1. Espectros de fotoelétrons de raios X, Retroespalhamento de 
Rutherford 
A análise espectros de Fotoelétrons de raios X mostra que o pico de Sódio 
(Na) diminui com o a corrosão química, mostrando ser um método mais eficaz 
quando aliado ao aquecimento conforme o tratamento B. 
Quanto a análise de Retroespalhamento de Rutherford (RBS) os 
tratamentos com ácido clorídrico na faixa de comprimento de onda de 400–800 
nm foram quase constantes com valores de 1. 
 
 
3.3.2. Microscopia de força atômica AFM 
A figura 2 mostra Imagens de superfície AFM do vidro como os respectivos 
tratamentos de corrosão: A vidro sem tratamento, B fervido por 30 min em uma 
solução de HCl a 36%, C sonicado por 30 min em uma solução de HCl a 36% e 
D embebido em uma solução de HCl a 36% em temperatura ambiente por 6 h. 
 
A Figura 3 mostra as imagens da superfície AFM do vidro após os ataques 
químicos com ácido clorídrico (HCl). A rugosidade superficial aumenta com o uso 
do HCl sendo mais áspera na amostra D com uma rugosidade de 14,3 nm; 
seguida pela C e rugosidade de 5,01 nm; quanto ao tratamento B, foi obtido a 
melhor rugosidade 2,79 nm ainda sendo mais áspero que a amostra sem 
tratamento com apenas 0,58 nm. 
 
3.4. Conclusões 
Ferver o vidro em uma solução de HCl é o por 30 minutos se mostrou o 
processo mais promissor para eliminação de sódio, alumínio, e cálcio gerando 
uma superfície do vidrorelativamente mais suave, ou seja, com menos 
rugosidades que os outros tratamentos. 
O teor de sódio de o vidro testemunha ficou em 9% enquanto o vidro fervido 
por 30 min em HCl a 36% solução foi de 2%. 
Através do tratamento químico aliado à fervura é possível ser aplicar em 
grande escala para a eliminação do sódio no copo superfície. 
 
4. Referências 
GONÇALVES, Jaderson. Fabricação De Vidros Utilizando Sílica 
Proveniente Da Cinza Da Casca De Arroz E Sua Aplicação Na 
Confecção De Microesferas. Orientador: Jacson Weber de Menezes. 
2019. 65 f. Tcc (Mestrado) - UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA, 
Alegrete, RS, 2019. 
JANG, H.K et al. Effects of chemical etching with hydrochloric acid on a 
glass surface. Journal of Vacuum Science & Technology A, Online, v. 
18, p. 2563-2567, 3 jan. 2000. Disponível em: 
https://doi.org/10.1116/1.1287445. Acesso em: 23 jan. 2023. 
MAIA, B. G. O. et al. Caracterização de Vidros Sódico-cálcicos 
Produzidos a Partir de Resíduos Sólidos. Cerâmica Industrial, v. 22, p. 32 - 
39, 2017. 
PALOMAR, T et al. Evaluation of the interaction of solar radiation with 
colored glasses and its thermal behavior. Journal of Non-Crystalline 
Solids, Madrid, Spain, 21 set. 2021. Disponível em: 
https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2021.121376. Acesso em: 23 jan. 2023. 
SCHAEFFER, H. A. Scientific and technological challenges of industrial 
glass melting. Solid State Ionics, v. 105, p. 265 - 270, 1998.