Indústria dos Vidros

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Indústrias do Vidro 
Profa. Juliana Fonseca 
Indústrias do Vidro 
O vidro tem muitas utilidades em virtude de: 
 
-sua transparência, 
-sua elevada resistência ao ataque químico, 
-sua eficiência como isolante elétrico, 
-sua capacidade de reter o vácuo. 
 
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História 
A descoberta do vidro é muito obscura. 
A sua descoberta foi feita, provavelmente, por mercadores 
fenícios, que estavam cozinhando num vaso colocado sobre 
um pedaço de kali (planta contendo Na2CO3), numa praia. 
História 
6000 - 5000 a.C.: os egípicios fabricavam falsas gemas de 
vidro, algumas de bela feitura artesanal e significativa beleza. 
 
 
 
 
 
O vidro de janela é mencionado no ano 290 d.C. 
O cilindro do vidro de janela soprado foi inventado por um 
monge, no século XII. 
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História 
 
Tempos medievais: Veneza tinha o monopólio de centro da 
indústria de vidro. 
 
Século XV: o uso de vidro de janela se tornou geral. 
 
Até o século XVI: não se fabricava vidro na Alemanha ou na 
Inglaterra. 
 
1688: a chapa de vidro apareceu na França. 
História 
1914 - foi desenvolvido na Bélgica o Processo Fourcault de 
fabricação contínua de folha de vidro. 
 
50 anos seguintes: 
 
 
 
-reduzir a distorção ótica, característica dos vidros de 
janela, 
 
-baixar os custos de produção do vidro. 
Engenheiros e Cientistas efetuaram modificações no processo de 
fabricação da folha, visando a: 
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História 
Estes esforços levaram ao estágio mais moderno da 
tecnologia de produção de vidro plano. 
 
Em apenas 10 anos: a folha de vidro obtida por flutuação quase 
que eliminou a chapa obtida por outros processos e invadiu 
significativamente o mercado de vidros de janelas. 
História 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em número crescente, cientistas e engenheiros começaram a 
participar dos esforços no setor, e novos produtos apareceram 
como consequência das pesquisas intensas. 
Inventaram-se máquinas 
automáticas para a produção 
de garrafas, de bulbos de 
lâmpadas, etc. 
A indústria moderna de vidro é um campo muito especializado. 
Empregam-se todas as ferramentas da ciência moderna e da 
engenharia na produção, no controle e no desenvolvimento de 
muitos dos seus produtos. 
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Fabricação 
Do ponto de vista físico: 
 
- o vidro pode ser definido 
como um líquido sub-
resfriado, rígido, sem ponto 
de fusão definido, com uma 
viscosidade suficientemente 
elevada, para impedir a 
cristalização. 
Fabricação 
Do ponto de vista químico: 
 
- é o resultado da união de 
óxidos inorgânicos não voláteis 
resultantes da decomposição e 
da fusão de: 
compostos alcalinos e alcalinos 
terrosos 
areia 
outras substâncias, com o que se 
forma um produto final com uma 
estrutura atômica ao acaso. 
+ 
+ 
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Fabricação 
Composição 
 
 
 
 
Quaisquer outros materiais podem ser considerados 
ingredientes secundários, embora possam provocar efeitos 
de grande importância. 
 
Observaram-se pequenas modificações nos ingredientes 
maiores e modificações grandes nos ingredientes menores. 
 
ainda constituem cerca de 90% do vidro 
em todo o mundo, da mesma forma que 
há 2000 anos atrás. 
Cal 
Sílica 
Soda 
Classes de Vidros 
1. Sílica Fundida ou Sílica Vitrosa. 
É o vidro feito a alta temperatura. Matriz de tetracloreto de 
silício. É muito resistente, térmica e quimicamente. O vidro 
Vycor, de alta sílica, tem algumas propriedades semelhantes 
à sílica fundida. 
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Classes de Vidros 
A sílica fundida é, às vezes, denominada erroneamente vidro 
de quartzo, é o membro terminal da série dos vidros de 
silicatos. 
 
Caracteriza-se pelo baixo coeficiente de expansão e pelo 
elevado ponto de amolecimento  grande resistência 
térmica e permite que seja usado além das faixas de 
temperatura dos outros vidros. 
 
Este vidro também é muito transparente à radiação 
ultravioleta. 
 
Comparem-se as propriedades da sílica fundida e dos vidros 
com alta sílica sob o título de vidros especiais. 
Classes de Vidros 
2. Silicatos alcalinos. 
Vidros solúveis, usados apenas como soluções. 
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Classes de Vidros 
Os silicatos alcalinos são os únicos vidros a dois componentes 
que têm importância comercial. 
 
São solúveis em água. 
 
A areia e a barrilha são simplesmente fundidas e os produtos 
são os silicatos de sódio, cuja composição vai de Na2O.SiO2 
até Na2O.4SiO2. 
 A solução de silicato de sódio, conhecida 
também como vidro de água, é amplamente 
usada, como adesivo de papel, na fabricação 
de caixas de papel ondulado. 
Classes de Vidros 
3. Vidro à base de soda e cal. 
O vidro de sódio (Na) e cálcio (Ca) tem uma ampla gama de 
aplicações em janelas, em armações transparentes e em toda 
espécie de vasos. 
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Classes de Vidros 
É o mais fabricado e serve para a fabricação de vasos de todas as 
espécies, de vidros planos e vidros de automóvel, de cálices 
grossos e de louça de mesa. 
 
Houve uma melhoria geral na qualidade física de todos os vidros 
planos – aumento da uniformidade da superfície plana e ausência 
de ondas e de tensões. 
 
A composição química, entretanto, pouco variou. Regra geral: 
 
SiO2: 70 - 74 % 
CaO: 10 - 13 % 
Na2O: 13 - 16%. 
Classes de Vidros 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os vidros com estas composições não fundem a uma temperatura muito 
elevada e são suficientemente viscosos para não se devitrificarem, 
embora não tão viscosos que impeçam o trabalho em temperaturas 
razoáveis. 
A grande melhoria foi a substituição do operador por dispositivos 
mecânicos com o controle de instrumentos. 
Da mesma forma, no terreno dos frascos de vidro, o progresso foi, 
em boa medida, de natureza mecânica. 
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Fabricação 
A influência do comércio de bebidas levou à tendência de os 
fabricantes produzirem vidraria com elevado teor de alumina 
e de cal, e baixo teor de álcalis. 
 
Este tipo de vidro é mais difícil de fundir mas é quimicamente 
mais resistente. 
Classes de Vidros 
4. Vidro de chumbo. 
É o produto obtido a partir do óxido de chumbo, da sílica e álcalis, 
usado para fins decorativos e óticos. 
O teor de chumbo no vidro é um fator 
determinante na classificação de 
produtos acabados como produtos de 
cristal ou vidro. 
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Classes de Vidros 
4. Vidro de chumbo. 
É o produto obtido a partir do óxido de chumbo, da sílica e álcalis, 
usado para fins decorativos e óticos. 
Europa: artigos de vidro com 4 -10% 
PbO, geralmente recebem a 
designação de vidro. 
 
8 a 10% PbO - vidro de chumbo. 
 
10 e 30% PbO - cristal. 
 
> 30%  cristal de chumbo. 
Classes de Vidros 
4. Vidro de chumbo. 
É o produto obtido a partir do óxido de chumbo, da sílica e 
álcalis, usado para fins decorativos e óticos. 
Nos EUA, o teor de PbO de 
1% é suficiente para o vidro 
ser classificado como um 
cristal. 
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Classes de Vidros 
Os vidros de chumbo também são de grande importância em trabalhos 
óticos em virtude do respectivo índice de refração elevado e da grande 
dispersão. 
 
Conseguem-se com teores de chumbo tão elevados quanto 92%. 
Classes de Vidros 
5. Vidro de borossilicato (Pyrex). 
Vidros de óxido de boro e sílica, usados em trabalhos óticos e 
científicos e em certos objetos. 
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Classes de Vidros 
 
•Contêm usualmente cerca de 13 - 28% de B2O3 e 80 - 87% 
de sílica. 
 
•O coeficiente de expansão é baixo, a resistência ao choque 
é elevada, aestabilidade química excelente e a resistência 
elétrica grande. 
 
•Entre as várias aplicações estão as travessas de cozinha, a 
vidraria de laboratório, tubulações, isoladores de alta tensão 
e anéis de vedação. 
 
Classes de Vidros 
6. Cerâmicas de vidro (vitrocerâmicas). 
Certas composições de vidro podem ser totalmente 
devitrificadas (estado vítreo  estado cristalino) por um 
tratamento térmico. 
A estrutura em escala microscópica de alta qualidade 
(granular e sem porosidade) oferece um produto com força 
mecânica superior à de muitas cerâmicas cristalinas 
tradicionais. 
 
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Classes de Vidros 
7. Vidros de alumina e sílica. 
Contêm 20% ou mais de alumina, e são destinados a 
temperaturas mais altas. 
Classes de Vidros 
8. Fibra de vidro. 
Usada em têxteis e como reforçador. 
As fibras de vidro estão embutidas em uma matriz de polímero. 
Característica de bons compósitos a fibra de vidro tem as melhores 
propriedades de cada componente, produzindo um produto que é 
superior a qualquer um dos componentes separadamente. 
 
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Classes de Vidros 
9. Vidros especiais. 
 
Vidro colorido, 
Vidro opalino, 
Vidro translúcido, 
Vidro de segurança (laminado / temperado), 
Vidro fotossensível, 
Vidros especiais para uso químico e industrial. 
Classes de Vidros 
Os Vidros Coloridos podem ser de 3 tipos: 
 
(1) A cor é provocada pela absorção de certas frequências da luz 
por agentes em solução no vidro. 
 
 
 
 
 
 
 
Os agentes corantes incluídos neste grupo são os óxidos dos 
metais de transição, especialmente: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni e Cu. 
Esta classe pode ser subdividida no grupo em que a cor é devida à 
interação química das vizinhanças e no grupo em que a coloração é 
provocada por diferenças no estado de oxidação. 
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Classes de Vidros 
Como exemplo do primeiro grupo, o NiO dissolvido no vidro de 
sódio e chumbo imprime-lhe a coloração castanha, mas num 
vidro de potássio, provoca a coloração violeta-azulada clara. 
 
 
 
 
 
Classes de Vidros 
(2) A coloração é produzida por partículas coloidais precipitadas, 
num vidro inicialmente incolor, mediante tratamento térmico. 
O exemplo clássico é o da precipitação do ouro coloidal, que leva 
à formação do vidro rubi. 
Há um curioso caso de utilização de nanopartículas de ouro no Império Romano, por 
volta do século 4 d.C. Trata-se da taça de Lycurgus que era feita de vidro e 
impregnada com nanopartículas de ouro. 
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Classes de Vidros 
(3) A coloração é produzida por partículas microscópicas ou um 
pouco maiores, que podem ter coloração própria, como os 
vermelhos de selênio (SeO2) usados nos sinais luminosos de 
tráfego, em globos de lanternas, etc. 
 
Classes de Vidros 
Vidros Opalinos 
são límpidos quando líquidos, mas se tornam opalescentes 
quando o vidro é moldado, em virtude da separação e suspensão 
de diminutas partículas, de vários tipos, tamanhos e densidades 
no meio transparente, que difundem a luz incidente. 
A opacidade é obtida 
através da precipitação 
de fluoretos, de 
preferência NaF. 
A coloração branca-
leitosa resulta da 
associação de Fe2O3 
com TiO2 e/ou As2O3 
e/ou CeO2, com a 
adição de nitratos. 
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Classes de Vidros 
Vidros de Segurança 
 
É produzido a partir do vidro float, objetivando minimizar riscos em 
caso de acidentes e quebra acidental. 
 
Os vidros de segurança são definidos pela ABNT como sendo "aqueles 
que, quando fraturados, produzem fragmentos menos suscetíveis de 
causar ferimentos graves". 
 
Podem ser: temperado e laminado. 
 
Classes de Vidros 
Vidros de Segurança Laminados: 
- estrutura composta constituída por duas camadas de vidro 
compreendendo uma folha intermediária de resina de polivinilbutiral 
plastificada. 
- quando o vidro é quebrado, os fragmentos mantêm-se presos à 
película intermediária. 
 
http://www.youtube.com/watch?v=MvXhR3TO3xc 
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Classes de Vidros 
Vidros de Segurança Laminados: 
O vidro laminado é o produto adequado para diversas 
aplicações, como coberturas, fachadas, sacadas, guarda-
corpos, portas, janelas, divisórias, vitrines, pisos e outros. 
 
Além disso, o vidro laminado possui outros benefícios: 
- redução da entrada de ruídos externos (quando 
comparado aos vidros comuns), 
- proteção contra os raios UV 
(PVB barra 99,6% dos raios solares UV). 
Classes de Vidros 
Vidros de Segurança Temperado: 
- O vidro temperado é um vidro float que recebe um tratamento 
térmico (é aquecido e resfriado rapidamente), que o torna mais 
rígido e mais resistente à quebra. 
- Em caso de quebra produz pontas e bordas menos cortantes, 
fragmentando-se em pequenos pedaços arredondados. 
 
 
 
 
 
O processo químico alternativo à 
têmpera térmica é o de troca de 
íons - uma lâmina de vidro é 
imersa numa tanque de 
KNO3 fundido. 
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Métodos de Fabricação 
Fluxograma da Fabricação de Vidro Plano 
•Transporte de matérias-primas para a usina (Op). 
•Classificação de alguns materiais (Op). 
•Depósito das matérias-primas (Op). 
 
Métodos de Fabricação 
•Transporte, pesagem e mistura das matérias-primas e introdução da 
massa no forno (Op). 
•Reações no forno, para formar o vidro (Cq). 
•Queima de combustível para assegurar a temperatura necessária à 
formação do vidro (Cq). 
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Métodos de Fabricação 
•Moldagem dos produtos de vidro (Op). 
•Recozimento dos produtos de vidro (Op). 
•Acabamento dos produtos de vidro (Op). 
Métodos de Fabricação 
Processo Fourcault de produção contínua do vidro 
 
 
 
 
 
 
 
O sistema deste método consiste no estiramento vertical da lâmina de 
vidro através de uma barra de refratário com uma ranhura (debiteuse), 
por onde o vidro sobe até 10/15 m de altura. 
 
A tração na parte superior produz estiramento e os roletes laterais de 
amianto auxiliam a ascensão. 
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Métodos de Fabricação 
Os procedimentos de fabricação podem ser divididos em 4 
fases principais: 
 
 
(1) Fusão, 
(2) Conformação ou moldagem, 
(3) Recozimento, 
(4) Acabamento. 
 
Métodos de Fabricação 
1. Fusão: os fornos de vidro podem ser classificados como fornos de 
cadinho ou fornos tanque. 
 
Fornos de Cadinho: têm capacidade ~2 toneladas são adotados na 
pequena produção de vidros especiais, ou quando é essencial proteger 
o banho fundido da ação dos produtos de combustão. 
SiC - pode suportar altas temperaturas da 
ordem dos 2000 °C. 
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Métodos de Fabricação 
Forno de Cuba: 
o combustível é misturado com a matéria a fundir. Ex.: Alto-forno 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alguns tanque têm a capacidade para 1.400 toneladas de vidro fundido. 
M
at
ér
ia
-p
ri
m
a 
Vidro fundido 
Resíduo 
Métodos de Fabricação 
 
Observações: 
 
O vidro “refinado” é retirado pela extremidade oposta do tanque, em 
operação contínua. 
 
Neste tipo de forno, como no de cadinho, as paredes são gradualmente 
corroídas pela ação do vidro fundido. 
 
A duração do tanque e a qualidade do vidro dependem da qualidade 
dos tijolos da construção. 
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Métodos de Fabricação 
Conformação e Moldagem 
 
O vidro pode ser conformado a máquina ou modelado a 
mão. 
 
O principal fator a ser considerado na conformação mecânica 
é o modelo da máquina de vidro, que deve ser capaz de 
completar o objeto em alguns segundos. 
 
Durante este tempo relativamentecurto, o vidro transforma-
se de líquido viscoso em sólido límpido. 
 
Métodos de Fabricação 
Recozimento 
Melhorar as características do vidro, visando à eliminação das tensões 
residuais que condicionam a sua resistência ao choque. 
 
Exceções: fibras (muito finas) e alguns produtos domésticos, que já são 
temperados diretamente no final do processo (ex: Duralex). 
 
O recozimento é realizado 
em fornos tipo túnel: 
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Métodos de Fabricação 
Como é possível? 
http://www.youtube.com/watch?v=rFQ2dp6bzmM&feature=
related 
 
Fabricação artesanal 
http://www.youtube.com/watch?v=e5tRVm9nqP8&feature=r
elated