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DETALHAMENTO VIDROS Vidro é um sólido, não cristalino, que apresenta o fenômeno de transição vítrea. O VIDRO. • Os vidros óticos são nossos conhecidos nos microscópios, binóculos e máquinas fotográficas. Outras espécies de vidros óticos são sensíveis à luz ultravioleta e podem ser usados para tomadas fotográficas, desenvolvendo a imagem por tratamento térmico. • Dessa forma, são feitos objetos de vidro das formas mais intrincadas, através da dissolução ácida das partes expostas à luz. • Uma das magias do vidro é revelada pelas composições fotocromáticas que escurecem sob luz ultravioleta e retomam a cor clara quando a fonte de luz é removida. • Outra maravilha tecnológica dos nossos dias é a fibra ótica utilizada para telecomunicações e endoscopia. Nesse caso aparentemente paradoxal a luz pode seguir as mais tortuosas curvas levando imagens e informações. • Certas composições como sílica vítrea e outras, tem coeficiente de expansão térmica próximo a zero, podendo sofrer variações bruscas de temperatura sem alterações dimensionais ou trincas. • Os vidros são normalmente isolantes elétricos, entretanto, vidros porosos têm sido impregnados com metais para a formação de fibras que são supercondutores de eletricidade. Novos vidros de óxidos e não-óxidos são semicondutores de eletricidade. Alguns são condutores iônicos e têm aplicação como eletrólitos sólidos. • A fibra de vidro é utilizada na produção de lã extremamente isolante, térmica e acústica, utilizada em imóveis, geladeiras, fogões e também como reforço de plásticos utilizados na confecção de automóveis, piscinas, etc. Também se presta como reforço de cimento utilizado em caixas de água e telhas. Vidro Tipo Float. TIPOS DE VIDROS Existem infinitas formulações de vidros em função da aplicação, processo de produção e disponibilidade de matérias-primas. Porém, podemos dividir os vidros em famílias principais descritas a seguir: I. SÍLICA VÍTREA Este vidro pode ser preparado, aquecendo-se areia de sílica ou cristais de quartzo até uma temperatura acima do ponto de fusão da sílica, 1725 oC. Por causa da sua natureza de rede tridimensional, tanto para a sílica cristalina como a vítrea, o processo de fusão é muito lento. O vidro resultante é tão viscoso que qualquer bolha de gás formada durante o processo de fusão não se liberta, por si só, do banho. Sílica vítrea tem um coeficiente de expansão térmico muito baixo, sendo ideal para janelas de veículos espaciais, espelhos astronômicos, e outras aplicações aonde são exigidas baixa expansão térmica a fim de se ter resistência a choques térmicos ou estabilidade dimensional. Devido à extrema pureza obtida pelo processo de deposição de vapor, sílica vítrea é utilizada para produção de fibras óticas. II. SILICATOS ALCALINOS A fim de reduzir a viscosidade do vidro fundido de sílica, é necessário adicionar um fluxo ou modificador de rede. Os óxidos alcalinos são excelentes fluxos. Como eles são modificadores de rede, eles "amolecem" a estrutura do vidro pela geração de oxigênios não-pontantes. A adição de alcalinos diminuem a resistência química do vidro. Com altas concentrações de álcalis, o vidro será solúvel em água, formando a base da indústria de silicatos solúveis utilizados em adesivos, produtos de limpeza e películas protetoras. III. VIDROS SODO-CÁLCICOS Para reduzir a solubilidade dos vidros de silicatos alcalinos mantendo-se a facilidade de fusão, são incluídos na composição, fluxos estabilizantes no lugar de fluxos alcalinos. O óxido estabilizante mais utilizado é o de cálcio, muitas vezes junto com óxido de magnésio. IV. VIDROS AO CHUMBO O óxido de chumbo é, normalmente, um modificador de rede, mas em algumas composições pode, aparentemente, atuar como um formador de rede. Vidros alcalinos ao chumbo têm uma longa faixa de trabalho (pequena alteração de viscosidade com diminuição de temperatura), e, desta maneira têm sido usados por séculos para produção de artigos finos de mesa e peças de arte. V. VIDROS BOROSSILICATOS O óxido de boro, por si só, forma um vidro com resfriamento a partir de temperaturas acima do seu ponto de fusão a 460oC. Entretanto, ao invés da rede tridimensional da sílica vítrea, o óxido de boro vítreo é composto de uma rede de triângulos boro-oxigênio. Os vidros borossilicatos apresentam alta resistência ao choque térmico e por isso são empregados em produtos de mesa que podem ser levados ao forno. É o caso do Pyrex e do Marinex. Devido à menor quantidade de óxidos modificadores, além da resistência ao choque térmicos vidros borossilicatos são também muito resistentes ao ataque químico e por isso são utilizados em vários equipamentos de laboratório. VI. VIDROS ALUMINO-BOROSSILICATO Quando se adiciona alumina (óxido de alumínio) em uma formulação de vidro silicato alcalino, o vidro se torna mais viscoso em temperaturas elevadas. Em vidros ao silicato, a alumina é um formador de rede (embora sozinha não forme vidro em condições normais) e assume uma coordenação tetraédrica similar à sílica. Vidros alumino-silicatos são utilizados em tubos de combustão, fibras de reforço, vidros com alta resistência química e vitro-cerâmicos. COMPOSIÇÕES TÍPICAS DE DIVERSOS VIDROS COMERCIAIS 70-75% 10-15% 5% 1% PROPRIEDADES As propriedades dos vidros, assim como de todos os outros materiais, dependem de suas características estruturais. A estrutura por sua vez, esta condicionada principalmente pela composição química, e em menor escala também pela história térmica. RESISTÊNCIA MECÂNICA Antes de entrarmos propriamente no assunto, vamos apresentar algumas definições, inclusive associando-as aos termos correspondentes em inglês: Frágil = Brittle Baixa resistência ao impacto Fraco = Fragile Baixa resistência à ruptura Duro = Hard Difícil de riscar Rígido = Stiff Resistente à deformação elástica Tenaz = Tough Resistente ao impacto O vidro é um material frágil, porém não fraco. Ele tem grande resistência à ruptura, podendo mesmo ser utilizado em pisos, é duro e rígido, porém não tenaz não sendo apropriado para aplicações sujeitas a impactos. Se compararmos o vidro com um material tenaz, o aço por exemplo, quando este último é submetido a cargas crescentes num ensaio de tração existe uma fase em que ele se comporta como uma mola e quando cessada a força que o deforma, retorna à forma original. Porém chegando-se a um valor de tensão, denominado limite de resistência, ele vai se deformar plasticamente (não volta mais à forma original) e se continuar a aumentar o esforço vai se romper no valor conhecido como limite de ruptura. RESISTÊNCIA MECÂNICA cont. O vidro na região elástica se comporta como o aço. Quando a tensão cessa ele volta ao formato original. Porém o vidro não se deforma plasticamente à temperatura Ambiente e ao passar seu limite de resistência se rompe catastroficamente. Em Outras palavras o vidro não “avisa” que vai se romper. Ele simplesmente se rompe. Seu limite de resistência é igual ao limite de ruptura. RESISTÊNCIA A TEMPERATURAS ALTAS A têmpera, que deixa a superfície do vidro em compressão (vide Gotas de Vidro da edição de maio/00) e neste caso as diferenças de temperaturas devem ser maiores para poderem eliminar o efeito de compressão da superfície ocasionada pela têmpera. A resistência destes vidros chega até cerca de 200 oC. É o caso da linha Duralex, que são produtos domésticos de vidro sodo-cálcicos temperados, e que portanto resistem sem problemas a água fervente. A COR DO VIDRO VIDROS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL VIDRO PARA CONSTRUÇÃO CIVIL Importância ambiental • 100% reciclável: Pode ser utilizado como matéria prima para produção de novos tipos de vidro. • Retornável: Podem ser reutilizados sem comprometimento de desempenhoapós lavagem com detergentes ou temperaturas elevadas. • Reutilizável: Após a aplicação inicial, pode sem empregado para usos diversos daqueles para os quais foram originalmente produzidos. VIDRO PARA CONSTRUÇÃO CIVIL Diferenças conceituais • Vidro comum ou recozido: Possui ondulações que podem produzir distorções de imagens • Vidro float: Não produz distorções de imagens devido ao paralelismo das suas faces, oriunda da flutuação (float) da faixa de vidro num banho de estanho fundido • Cristal: Apresenta características notáveis de brilho e transparência, sem distorção de imagens, obtido pela inclusão de chumbo na composição (indicado para a fabricação de taças, vasos, enfeites). VIDRO PARA CONSTRUÇÃO CIVIL Classificações I. Especiais: Termorefletores, coloridos (termoabsorventes) II. Superfície de acabamento: Vidro liso ou impressos (fantasia) III. Processo de fabricação: Comum (recozido) ou de segurança (temperado, laminado, aramado). I. VIDROS ESPECIAIS: A) Vidros coloridos - termoabsorventes Funções: Estética e redução do consumo de energia (redução da transmissão solar) Obtenção: introdução de óxidos metálicos na massa do vidro B) Vidros termorefletores Funções: Redução do consumo de energia (iluminação e refrigeração) Obtenção: Aplicação superficial de camada de metal ou óxido metálico verticais sobre passagens II. SUPERFICIE DE ACABAMENTO: Vidros Impressos : Vidros fantasia Característica: Mesma composição química do vidro comum ou float Aplicações: Lugares onde se deseja obter luminosidade sem perda da privacidade - boxes de banheiro, divisórias diversas Estética - painéis decorativos Tipos de acabamento dos vidros fantasia: Brilhante: A fogo após estiramento Fosco: Ácido hidrofluorídrico ou jato de areia fina e ar comprimido Esmaltado: Esmalte vítreo precedendo novo aquecimento e fundição da superfície Texturizado: Impressão rugosa na face. III. VIDROS DE SEGURANÇA a) Temperado, b)laminado, c) aramado a) TEMPERADO 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. Têmpera: Aquecimento do material até a temperatura crítica (ponto de amolecimento), seguida de resfriamento brusco por meio de jatos de ar Tensões induzidas: Compressão na superfície e tração no interior Desempenho mecânico (Resistencia compressão): Vidro recozido: 40MPa Vidro temperado: 140MPa Tipo de ruptura: Pequenos fragmentos sem arestas cortantes ou lascas pontiagudas. Instalação: Não admite nenhum tipo de ajuste (recortes, perfurações) após a fabricação (salvo polimentos leves) Ferragens aplicadas interpondo-se materiais não higroscópicos e que não escoem sob pressão Aplicações: Máximo de transparência com mínimo de estruturas de sustentação - fachadas, boxes de banheiro, tampos de mesa, vitrines. TÊMPERA QUÍMICA Têmpera química: Imersão do vidro a temperatura controlada em banho de sais fundidos, com alta concentração de íons potássio (raio atômico de 1,33Å), os quais substituem gradativamente os íons sódio (raio de 0,95Å), induzindo tensões de compressão na superfície. VIDROS DE SEGURANÇA. Continuação b) Vidro laminado Definição: Consiste em uma ou mais lâminas de vidro interpostas por camadas de polivinil butiral - PVB (resina resistente e flexível) fortemente ligadas entre si sob pressão e calor Variedades: • Cores - películas plásticas de diversas cores, assim como os vidros • Espessuras - simples (duas camadas) ou múltiplos (três ou mais lâminas de vidro) Desempenho: • Quando fraturado, fragmentos permanecem presos ao PVB, o qual pode ser distendido em mais de 5 vezes antes de romper - guarda corpo • Resistentes a impactos e punções – vidros blindados, resistentes a bala, para brisa de • locomotivas, aeronaves, joalharias • Bom comportamento acústico - PVB flexível amortece as vibrações sonoras das lâminas de vidro (aeroportos, aviões a jato) • Excelente filtro de raios ultravioleta VIDROS DE SEGURANÇA. Continuação b) Vidro 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) Defeitos comuns: • defasagem: escorregamento entre as lâminas • descolamento: falta de aderência entre as camadas • manchas de óleo: penetração de substâncias oleosas • embranquecimento: aparência leitosa mancha da película aderente: diferença de coloração em área restrita do vidro • impressão digital: marca deixada entre as chapas durante o manuseio • inclusão: toda substância estranha entre as chapas • linha: defeito na película do material aderente (aspecto de fio) c) Vidro aramado 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 anti-chama Não estilhaça quando quebrado – fragmentos permanecem presos à tela. Instalação: Não aceitam cortes ou furos na obra Devem ser aplicados com massa plástica ou neoprene. Aplicações: Portas corta fogo Janelas Passagem para saída de incêndio (espessura de 3mm). Qual a diferença entre os vidros temperados e laminados? Vidros temperados são vidros que são submetidos a um processo de aquecimento e resfriamento rápido tornando-o bem mais resistente à quebra por impacto. Apresenta uma resistência cerca de 4 vezes maior que o vidro comum. Já o vidro laminado (SGG Stadip) é um vidro constituído por duas chapas de vidro intercaladas por um plástico chamado Polivinil Butiral (PVB), a principal característica desse vidro, é que em caso de quebra, os cacos ficam presos ao PVB, reduzindo o risco de ferimento às pessoas e também o atravessamento de objetos. Resistência à flexão Os vidros temperados têm uma resistência à flexão 6 vezes superior à do vidro comum. ________________________________________ Resistência à flambagem Um vidro temperado de 6 mm de espessura, medindo 0,30 m x 1,0 m, suporta uma carga axial de até 01 tonelada. ________________________________________ Resistência à choques térmicos Com 6 mm de espessura, um vidro temperado resiste a choques térmicos de até 200ºC, enquanto os vidros comuns não suportam variações de temperatura acima de 60ºC. ________________________________________ Resistência ao impacto Um vidro temperado com 6 mm de espessura suporta o impacto de uma esfera de aço de 500g, caindo de 2 metros de altura. Já os vidros comuns, não suportariam o impacto dessa mesma esfera, caindo de uma altura de 30 cm Espelhos Histórico: Metais polidos (aço, prata, ouro) - Idade Média Atual: Compostos de prata metálica, protegido por camada de verniz ou tinta, aplicados por meio de pintura ou spray sobre superfície de vidro limpo Tipos: Comum - Produzidos a partir de vidro comum ou float Vidros “espiões” - vidros com comportamentos diferentes de acordo com a luminosidade do ambiente - prisões, hospitais psiquiátricos Acústicos Encaixes e fixações para vidro Braçadeira de aço inox para vidro. Balaustrada de aço inox Spigot em aço inox. Spigot em aço inox. Encaixe conector Encaixe para corrimão Esquadrias Parede Cortina de Vidro