Aula 7 Vidros

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Aula 18 : Vidros
 Por definição:
◦ “vidro é um sólido não cristalino, portanto, com
ausência de simetria e periodicidade translacional,
que exibe o fenômeno de transição vítrea, podendo
ser obtido a partir de qualquer material inorgânico,
orgânico ou metálico e formado através de
qualquer técnica de separação”.
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 A presença ou ausência de
periodicidade e simetria em uma
rede tridimensional seria o fator
de diferenciação entre um cristal
e um vidro
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 Quando aquecido o vidro se
encontra no estado líquido, à
medida em que a temperatura vai
diminuindo sua viscosidade
aumenta, quando se atinge a
temperatura de fusão, na qual
ele deveria se solidificar, fica tão
viscoso que suas moléculas não
conseguem se agrupar para formar
cristais definidos.
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O vidro é um 
sólido amorfo 
altamente viscoso
não existe nenhuma temperatura definida na qual o líquido se transforma em 
um sólido como acontece com os materiais cristalinos
 Uma das distinções entre materiais cristalinos e não cristalinos
reside na dependência do volume específico (ou volume por
unidade de peso) em relação à temperatura.
 Para materiais cristalinos decréscimo descontínuo em volume na temperatura 
de fusão, Tm. 
 Para materiais vítreos, o volume decresce continuamente com a redução da 
temperatura;
◦ pequeno decréscimo na inclinação da curva temperatura de transição 
vítrea, Tg . 
◦ A partir do ponto Tg o material embora
continue com a caracterÌstica de um lÌquido
suas moléculas amontoadas ao acaso
sem um arranjo definido, ele passa a se
Comportar semelhantemente ao sólido cristalino. 
◦ Abaixo desta temperatura  vidro. 
Na passagem por este ponto não houve
uma transformação como a cristalização,
o que ocorre na temperatura de fusão
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V
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Líquido
super-resfriado
Tm
Líquido
Sólido cristalino
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Vidro
Cristalização
 FABRICAÇÃO E PROCESSAMENTO
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 Método que envolve a fusão de uma mistura dos materiais de
partida (altas temperaturas), seguida do resfriamento do fundido.
◦ O ponto de fusão corresponde à temperatura na qual o vidro é
fluido suficiente para ser considerado como um líquido.
 Quando as matérias-primas de um vidro se encontram fundidas
estruturas com grandes semelhanças com aquelas de um líquido
 A medida em que ocorre o resfriamentoo arranjo estrutural
interno do material fundido modifica de acordo com a taxa de
resfriamento utilizada.
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 Fusão
◦ Ocorre nos fornos à temperaturas entre 1450oC e 1550oC.
◦ O forno tem grande influência nesta etapa.
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 Preparo da mistura
◦ Estabelecida a dosagem dos componentes, eles devem entrar
no forno moído em grãos de cerca de 1mm.
 Sílica > Quartzo (quando compensa o custo de moagem),
areia lavada, peneirada e seca etc
 Barrilha – Carbonato de sódio (fornece Na2O ao vidro)
 Dolomita – Fornece Óxido de cálcio e óxido de Magnésio
ao vidro.
 Sulfato de sódio – agente de refino
 Feldspato – Oferece Al2O3 ao vidro
 etc
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 Muitas operações de conformação de vidros são realizadas dentro
da faixa de trabalho, entre as temperaturas de trabalho e de
amolecimento.
◦ O ponto de trabalho representa a temperatura na qual o vidro é
facilmente deformado.
◦ O ponto de amolecimento é a temperatura máxima na qual uma
peça de vidro pode ser manuseada sem causar significativas
alterações dimensionais.
 A temperatura na qual ocorre cada um destes pontos depende da
composição do vidro. Por exemplo:
◦ O ponto de amolecimento para os vidros soda-cálcia e o de 96%
de sílica, são cerca de 700 e 1550ºC, respectivamente.
 Os materiais constituintes de um vidro podem ser
divididos em cinco categorias, dependente da função
que desempenham no processo:
◦ Formador, fundente, agente modificador, agente de
cor e agente de refino
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 Formador - formação da rede tridimensional
estendida aleatória
◦ Os principais formadores comerciais são SiO2
(sílica), B2O3 e P2O5.
◦ A alumina (Al2O3), por exemplo, atua como
formador em vidros aluminatos, mas é considerada
um modificador na maioria dos vidros silicatos
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 A grande maioria dos vidros comerciais é, como
vimos, baseada em sílica:
◦ Os vidros puros de sílica são muito caros, devido ao
fato de que o fundido é obtido somente em
temperaturas superiores a 2000 °C.
◦ Os fundentes têm a função de reduzir a
temperatura de processamento para valores
inferiores a 1600 °C, sendo os mais comuns os
óxidos de metais alcalinos (lítio, sódio e potássio) e
o PbO.
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 A presença de grandes quantidades de óxidos
alcalinos provoca sérias degradações em muitas
propriedades destes vidros durabilidade química
(estabilidade frente a ácidos, bases e água).
 A degradação das propriedades  é usualmente
controlada pela adição de agentes modificadores, os
quais incluem os óxidos de metais de transição e de
terras-raras e, principalmente, a alumina (Al2O3).
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• Forte caráter iônico;
• Os cátions ligam-se à átomos de oxigênio da rede vítrea,
tornando-os “non-bridging”;
• Provocam abertura da rede, diminui a viscosidade do
material fundido e a faixa de temperatura em que o vidro
pode ser trabalhado;
• A adição de modificadores causa também aumento da
condutividade elétrica e
• Os óxidos alcalinos e alcalinos terrosos são também
modificadores da rede (SAMPAIO, 1997).
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• Os cátions que por si só não formam vidros com
facilidade, mas quando misturados aos formadores
típicos, podem substituí-los na rede.
• Stanworth, apud ALVES et al, 2001.
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intermediário
O “non-bridging”
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 Os agentes de refino são adicionados para promover a
remoção de bolhas geradas no fundido, sendo utilizados
em quantidades muito pequenas (<1%mol)
◦ óxidos de antimônio e arsênio, KNO3, NaNO3, NaCl,
CaF2, NaF, Na3AlF3 e alguns sulfatos.
 Os agentes de cor são utilizados para conferir cor aos
vidros.
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banhos de limpeza para metais
 Aluminosilicato - fibras de vidro (reforço de plásticos e concreto), lã de
vidro (isolante térmico), fabricação de filtros, roupas e cortinas a prova
de fogo, tampos de fogões, invólucros de lâmpadas de mercúrio de alta
pressão.
 Soda Cal - invólucros de lâmpadas incandescentes, garrafas, janelas,
blocos de vidro, fármacos etc
 Borosilicato: instrumentos de laboratório (béquers, pipetas, buretas,
kitassatos, dessecadores, tubos de ensaio).
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 Silicato de chumbo: comumente chamado “cristal”, é utilizado em
jogos de utensílios de mesa e em peças artísticas, fabricação de
instrumentos ópticos (lentes, prismas), tubos de TV, anteparos para
blindagem de radiação γ e como vidro para solda;
 • Alta Sílica: são utilizados em equipamentos especiais de laboratório,
cadinhos, recipientes para reações a altas temperaturas, invólucros para
lâmpadas de altas temperaturas
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• Poderá ser feita por: Sopro, prensagem, fundição e
estiramento ou flutuação.
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Processos de Formação e Moldagem
 Prensagem
◦ É usada na fabricação de peças de parede relativamente grossa
tais como pratos e tigelas.
◦ A peça de vidro é conformada por aplicação de pressão num
molde de ferro fundido revestido com grafita que tenha a
forma desejada;
◦ o molde é ordinariamente aquecido para assegurar uma
superfície igual (uniforme).
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 Prensagem Tarugo
Molde de 
parison
Operação de 
prensagem
Parison
suspenso
Molde de acabamento
Ar comprimido
 Feito à mão, especialmente para objetos de arte, 
 Processo automatizado para a produção de jarras de 
vidro, garrafas e bulbos de lâmpadas. 
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 É usada para formar peças longas de vidrochapa, vidro e fibras,que têm uma seção reta constante.
 Nos países industrializados o vidro polido (ou float) substituiu o
vidro estirado (maiores defeitos e distorção de imagem), mas no
Brasil o vidro estirado ainda é fabricado.
 Planitude e acabamento superficial podem ser melhorados
significativamente pela flutuação da chapa num banho de estanho
líquido a uma elevada temperatura; a peça é lentamente resfriada e
subsequentemente tratada termicamente por recozimento.
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Chapa de vidro
Cilindro
rotativo
Cilindro de conformação
Barreira resfriada à agua
Vidro fundido
Queimador
 O vidro fundido (~1000ºC), é continuamente derramado num tanque
de estanho liquefeito, quimicamente controlado. Ele flutua no
estanho, espalhando-se uniformemente. A espessura é controlada
pela velocidade da chapa de vidro que se solidifica à medida que
continua avançando.
 Após o recozimento (resfriamento controlado), o processo termina
com o vidro apresentando superfícies polidas e paralelas.
 Recozimento  propicia o alivio de tensões. Consiste em aquecer a
peça até o ponto Tg (parte mais tensionada), deixar que todo o vidro
da garrafa atinja o equilÌbrio nesta temperatura, e, em seguida,
esfriar lentamente para que toda a massa faça o trajeto e ao chegar a
temperatura ambiente não existam tensões residuais.
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 O ponto de recozimento é a temperatura na qual a difusão
atômica é suficientemente rápida de tal maneira que quaisquer
tensões residuais podem ser removidas dentro de cerca de 15
minutos
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S
n
 Fibras de vidro contínuas são formadas numa operação
bastante sofisticada de estiramento.
 O vidro líquido é contido numa câmara de aquecimento de
platina.
 Fibras são formadas pelo estiramento do vidro líquido através de
muitos orifícios pequenos na base da câmara.
 A viscosidade do vidro, que é crítica, é continuamente controlada
pelas temperaturas da câmara e do orifício.
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 Construção Civil: box, espelhos, fachadas comerciais, janelas, portas, 
prateleiras, balcões.
 Indústria Automobilística: vidros traseiros, parabrisas, laterais, e nos 
espelhos.
 Indústria de Móveis e Decoração: prateleiras, portas, frentes de 
gavetas, tampos de mesa.
 Eletrodomésticos: fogões, maquinas de lavar roupa, geladeiras e 
freezers.
O vidro float pode ser utilizado nas mais diversas 
aplicações pois ele é a matéria prima para o 
processamento de todos os demais vidros planos.
VIDROS
Aplicação
RECOZIMENTO
 Quando um material cerâmico é resfriado a partir de uma temperatura
elevada, tensões internas, denominadas tensões térmicas, são
introduzidas ao mesmo como um resultado da diferença na taxa de
resfriamento e contração térmica entre as regiões da superfície e do
interior.
 Estas tensões térmicas são importantes em cerâmicas frágeis,
especialmente vidros, uma vez que elas podem enfraquecer o material
ou, em casos extremos, conduzir à fratura, que é denominada choque
térmico.
 Normalmente, são feitas tentativas para evitar essas tensões térmicas
recozimento.
 Este tratamento consiste no aquecimento da peça até o seu ponto de
recozimento e em seguida resfriada lentamente até à temperatura
ambiente.
TÊMPERA TÉRMICA
 A resistência mecânica de uma peça de vidro pode ser melhorada 
pela introdução intencional de tensões superficiais residuais 
compressivas
 Consiste no aquecimento da peça até uma temperatura acima da 
região de transição vítrea, porém abaixo do ponto de 
amolecimento, seguida de um resfriamento até a temperatura 
ambiente(um jato de ar ou, em alguns casos, num banho de óleo). 
◦ As tensões residuais surgem das diferenças nas taxas de 
resfriamento para as regiões da superfície e do interior. 
 1) Inicialmente, superfície se resfria mais rapidamente e, uma 
vez que tenha se resfriado até uma temperatura abaixo do ponto 
de deformação, ela se torna rígida. 
 2) Neste momento, o interior, que se resfriou mais lentamente, 
estará numa temperatura maior (acima do ponto de deformação) 
e, portanto, se encontra ainda plástico. 
 3) Com o continuado resfriamento, o interior tenta contrair-se 
num grau maior do que permite o exterior agora rígido. Assim, o 
interior tende a puxar o exterior para dentro, ou a impor tensões 
radiais para dentro.
◦ Como uma consequência, após a peça de vidro ter-se resfriado 
até a temperatura ambiente, ela sofre tensões compressivas na 
superfície, com tensões de tração nas regiões do interior. 
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• Têmpera - é um processo pelo qual um vidro já pronto é
reaquecido (700 C) até tornar-se quase maleável.
• Sob condições cuidadosamente controladas, o vidro é
subitamente resfriado por rajadas de ar frio ou pela imersão
em óleo. Tal processo aumenta enormemente sua resistência
(5X).
 Têmpera química: Imersão do vidro a temperatura controlada
em banho de sais fundidos, com alta concentração de íons potássio
(raio atômico de 1,33Aº), os quais substituem gradativamente os
íons sódio (raio de 0,95Aº), induzindo tensões de compressão na
superfície.
 Ao contrário da têmpera térmica, por empregar menores
temperaturas, não ocorrem deformações na peça, e cada parte
da superfície do mesmo é igualmente exposta ao banho de sal
fundido. A têmpera térmica pode ser feita para espessuras de
3mm e a química para espessuras 1mm.
Antes troca iônica Depois troca iônica Fonte: L. A. Falcão Bauer
Para esse tipo de têmpera são usados vidros à base de silicatos compostos de
alumínio/sódio e sódio/zircônio. A resistência atingida é 2 a 3 vezes maior que a
térmica, porém é mais caro e fratura sem a segurança da têmpera. Não é
produzida no Brasil.
VIDROS
Tratamento químico
TÊMPERA QUÍMICA
 O vidro conserva ainda a estrutura e muitas propriedades de um
líquido.
◦ O vidro não é poroso: o que o torna um material higiênico
para embalagens.
◦ A transparência: ideal para a utilização em janelas, pois dá
passagens à luz, mas não às intempéries.
 Trabalhável a quente
◦ Permite obter uma grande variedade de formatos.
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 É mau condutor de calor e eletricidade
◦ Permite a sua utilização como isolante térmico e
elétrico.
 100% reciclável
◦ No processo de reutilização não há perda de
seus componentes.
 Durabilidade
◦ O vidro é resistente a quase todos os agentes
químicos nas temperaturas normais.
◦ Exceção: ácido fluorídrico
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 Alta inércia química
◦ As reações químicas levam muito tempo para
acontecer, o que garante maior preservação do
conteúdo.
◦ É inalterável ao contato com ácidos e bases.
 Proteção contra os raios U.V.
◦ Alguns vidros coloridos têm a capacidade de
proteger seu conteúdo dos raios U.V., pois
funcionam como filtros.
◦ Ex.: Embalagens de cerveja e remédios, e lentes
de óculos.
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 Tipos de Vidros
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 Quanto à transparência
◦ Transparente
◦ Translúcido
◦ Opaco
 Quanto ao acabamento superficial
◦ Vidro liso: transparente, apresentando leve
distorção das imagens refratadas, em virtude das
características da superfície ocasionadas pelo
processo de fabricação.
◦ Vidro polido: transparente, mas permitindo visão
sem distorção.
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 Vidro impresso: apresenta relevos e
texturas na superfície, feitos no
processo de fabricação.
 Fosco: Ácido hidrofluorídrico ou jato de
areia fina e ar comprimido
(TRANSLÚCIDO)- acidado ou jateado
 Serigrafado: Esmalte cerâmico é
aplicado na face lisa do vidro impresso,
precedendo novo aquecimento e
fundição da superfície
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 Cristal
◦ Óxido de chumbo (PbO): utilizado na produção do cristal; aumenta a
transparência e diminui a dureza, o que permite um melhor
polimento.
 aumenta seu brilho, pois aumenta o índice de refração do vidro
◦ Bórax (B2O3) – Vidro Pirex diminui a expansão térmica, utilizado da produção de vidros de
alta resistência ao calor.
◦ Al2O3:
 utilizado na produção de vidros de alta resistência a choques e altas
temperaturas.
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 Termoabsorventes (coloridos)
◦ Funções: Estética e redução do consumo de energia
(redução da transmissão solar)
◦ Obtenção: introdução de óxidos metálicos na massa do
vidro
Vidros coloridos nas cores verde, azul, cinza e bronze e
reduzem a transmissão solar e aumenta absorção do
vidro.
 Termorrefletivo (metalizado)
◦ Funções: Redução do consumo de energia (iluminação e
refrigeração)
◦ Obtenção: Aplicação superficial de camada de metal ou
óxido metálico
 Vidro termorefletivo ou espelhado
◦ Com a função de filtrar os raios solares através da reflexão da
radiação em todas as suas freqüências  reduzindo a passagem
de calor para o interior dos ambientes, tornando-os mais
confortáveis, e reduzindo os custos de consumo de energia
◦ Fabricado com vidro monolítico, incolor ou colorido, que recebe
numa de suas faces uma camada de óxidos ou sais, metálicos ou
não características de refletividade parcial
◦ O vidro refletivo pode ser laminado, insulado, serigrafado ou
temperado depende do processo de deposição dos óxidos
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Seu bom desempenho está associado a 
uma boa transmissão de luz direta para 
o interior, aliada a um bloqueio máximo 
de calor.
 Na região Norte, onde os raios solares incidem
diretamente e as temperaturas são altas vidro
refletivo de média refletividade.
 No sul do Brasil, onde a incidência solar é menor,
recomenda-se os de baixa refletividade.
 Alta refletividade - refletividade externa superior a
25%;
 Média refletividade - refletividade externa entre 25%
e 15% - indicado para as regiões Norte e Nordeste;
 Baixa refletividade - refletividade externa inferior a
15% - indicado para a região Sul e Sudeste.
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 Refletivo/Metalizado
VIDROS
Tipos
 Vidros de Segurança
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◦ Vidros de segurança (temperados)
 Principal propriedade:
◦ Quando fraturado produz fragmentos menos
susceptíveis a cortes ou danos ao usuário
 Uso obrigatório (NBR 7199):
◦ Vidraças externas sem proteção
◦ Vitrines
◦ Sacadas e parapeitos
◦ Vidraças verticais sobre passagens
◦ Comum, laminado e aramado
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 Vidro de segurança
◦ Vidro Temperado - Processo térmico aquecimento uniforme
seguido de resfriamento rápido e homogêneo
◦ Resistência a impactos de 3 a 5 vezes maior
◦ Cacos arredondados e menos cortantes
◦ Tensões de compressão na superfície e de tração no interior
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 É um tipo de vidro de segurança que
mantém em conjunto os estilhaços,
estes quando quebrado ficam presos
na camada intermediária.

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 Composição - duas ou mais placas de vidro unidas por
uma ou mais camadas intermediárias de polivinil butiral
(PVB) ou resina.
 Estão disponíveis no mercado películas transparentes,
coloridas e impressas.
 Permitem ao vidro melhor isolamento acústico e também
bloqueia os raios ultravioleta.
 Aplicações usuais:
◦ Possibilidade de impacto humanopara-brisas de
automóveis
◦ Maior segurança como em janelas e vitrines
◦ Onde não pode cair o vidro quebrado corrimãos.
◦ Não utilização de materiais reagentes ao PVB
(álcool, ácido acético, óleo de linhaça)
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Grand Canyon Skyway
 Laminado
 Instalação - cuidados:
◦ Não se recomendam cortes na obra - exposição da borda à
umidade
◦ Estocagem em local seco e ventilado, sobre cavaletes para
não danificar as bordas
◦ Remoção de toda saliência ou materiais empregados no
caixilho
◦ Não utilização de materiais reagentes ao PVB (álcool, ácido
acético, óleo de linhaça)
◦ Não utilização de materiais de limpeza à base de cloro
(ferrugem do caixilho)
 É um vidro multilaminado que protege ambientes e veículos
automotores contra disparos de armas de fogo.
 Na maioria das vezes, o vidro blindado é fabricado por meio de
um processo de calor e pressão, que utiliza – intercaladamente –
duas ou mais lâminas de vidro, polivinil butiral (PVB) ou resina,
poliuretano e lâminas de policarbonato.
 As camadas plásticas entre as lâminas de vidro que amortecem o
impacto e aumentam a resistência do material.

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 Ele é composto por duas lâminas de vidro, paralelas, de
tamanhos diferentes e com espaçamento de ar desidratado entre
eles.
 Redução dos ruídos
 Denominado vidro acústico ou termo-acústico
 A esquadria com vidro duplo apresenta em média 20 mm,
sendo composta por lâminas de vidro com 4 mm e 6 mm; mais
10 mm da câmara de ar entre as lâminas.
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 Contém em seu interior fios metálicos incorporados a
massa na fabricação.
◦ Utilização de malha metálica quadrada (1/2”) inserida 
no vidro em fusão, de modo que a mesma fique no 
meio da lâmina
◦ Características:
◦ Resistente ao fogo - material antichama
◦ Não estilhaça quando quebrado - fragmentos 
permanecem presos à tela
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 Aramado
 Instalação:
◦ Não aceitam cortes ou furos na obra
◦ Devem ser aplicados com massa plástica ou 
neoprene
 Aplicações:
◦ Janelas
◦ Passagem para saída de incêndio (espessura 
de 3mm)
 Alves,O. L.; Gimenez, I.F e Mazali, I.O.. Vidros. Cadernos
Temáticos de Química Nova na Escola. 2001.
 Alusistem: vidro Biblioteca. Disponível em:
http://www.alusistem.com.br/VIDROS.htm. 2013.
 CEHOP. Vidros Laminados: Esquadria.Sergipe.
 Redação AECweb / e-Construmarket. evisão da ABNT NBR
7199 é urgente. Disponível
em: http://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/revisao-da-abnt-
nbr-7199-e-urgente_11461_0_1
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