Vidros Profa. Graça Porto O vidro é um material transparente ou translúcido, liso e brilhante, duro e frágil. Os vidros formam-se a partir de líquidos inorgânicos super-resfriados e altamente viscosos, não apresentando estruturas cristalinas, apesar da sua aparência sólida nas temperaturas usuais. Os líquidos que dão origem ao vidro possuem uma estrutura reticular polimerizada com baixo nº de coordenação, o que garante ordem em pequenas distâncias. Definição dada pela ASTM ao vidro: produto inorgânico de fusão que foi resfriado até atingir condição de rigidez, sem sofrer cristalização.

História do Vidro Tem-se conhecimento da substância vidro já no ano 7000 a.C. na Ásia Menor, Mesopotâmia e no Egito. Viajantes fenícios ao fazer fogueiras no deserto; Desenvolvimento de cerâmicas vidradas em fornos de fundição de metais (bronze).

Estrutura do Vidro Dois aspectos estruturais característicos: relação de primeira vizinhança ou ordem em pequenas distâncias; uma estrutura (normalmente tridimensional) contínua de ligações primárias fortes.

Retículo do vidro sílica Estrutura do Vidro Retículo do vidro sílica (vidro Quartzo) Retículo do mineral Quartzo

Propriedades Físicas dos Vidros Os vidros, na sua grande maioria, possuem propriedades físicas semelhantes, tais como: Dilatação térmica muito baixa Viscosidade alta Alta durabilidade Baixa condutividade elétrica Ótima resistência à água, líquidos salgados, substâncias orgânicas, alcalis e ácidos, com exceção ao ácido fluorídrico e o fosfórico

Propriedades Físicas

Qualidades Mecânicas Possuem elasticidade ideal, podendo suportar grandes pesos quando a sua superfície não possui falhas ou riscos. Suportam mais pressão do que tração. Para aumentar sua dureza, é realizado um tratamento térmico, denominado têmpera.

Composição do Vidro As estruturas dos vidros são baseadas, na sua maioria, numa cadeia de tetraedros de SiO2. Entretanto, existem outros elementos na composição do vidro, que podem ser classificados em: formadores de rede, intermediários e modificadores.

Composição do Vidro Óxido de boro (B2O3): utilizado na fabricação de vidros especiais. Óxido de alumínio (Al2O3): aumenta a resistência química do vidro e eleva a sua viscosidade em baixas temperaturas. Óxido de chumbo (PbO): melhora a resistência, aumenta a refração e o brilho da luz, e reduz a temperatura da fundição. Óxido de potássio (K2O): melhora o processo de fundição, baixa o risco de cristalização e obtêm-se cores mais brilhantes. Óxido de cálcio (CaO): aumenta a qualidade química do vidro plano e vitral, facilita a homogenização e a fundição do vidro. Óxido de sódio (Na2O): auxiliar a diluição do SiO2.

Composição de Vidros Comerciais

Coloração de Vidros Utilizada na área de embalagens, decorações e vidros especiais como filtro óticos. Utiliza-se óxidos e terras raras durante a fundição, acarretando mudanças na estrutura química do vidro. Vidros fáceis de colorir: Vidros de óxido de chumbo, sódio-cálcio e alcalinos. Vidros difíceis de colorir: Vidros de borosilicatos e de sílica (quartzo).

Coloração de Vidros

Teor de Fe2O3 em alguns vidros

Devitrificação do Vidro Pelo fato do vidro ser metaestável, ele pode cristalizar-se sob condições favoráveis. Os fatores que influenciam a cristalização são: (1)tempo, (2)temperatura, (3)nucleação e (4)estrutura interna.

Processo de Fundição do Vidro Fundição grossa: os componentes da mistura reagem juntos (1000 à 1200°C). Massa e concretização: composições gasosas evaporam. A mistura se concretiza e começa a criar-se os silicatos. Formação do vidro: a mistura de concretização começa a fundir (1300 à 1600°C) e a ficar transparente. Fundição fina: a viscosidade aumenta e as infiltrações de ar se libertam mais facilmente. (1300 à 1600°C) Homogeneização: remove-se as infiltrações de ar restantes. Descanso da fundição: período de descanso entre 900 e 1200°C para baixar a viscosidade e melhorar a manipulação.

Fornos de Fundição de Vidro Fornos com potes refratários: São utilizados na fabricação de vidros de alta qualidade em fundições periódicas e artesanais. São responsáveis por 15 % da produção total mundial de vidro.

Fornos de Fundição de Vidro Fornos com tanques refratários: São utilizados na fabricação de vidros automatizada e contínua. A produção varia de 100 a 2500 ton/dia de vidro. As dimensões variam de 10 a 100 m de compr. por 3 a 13 m de largura. O aquecimento é feito através de eletrodos de grafite.

Floatglass É a técnica mais utilizada atualmente para a fabricação de vidros planos. Cerca de 90% das fábricas utilizam este método. O vidro é fundido e passa por dois cilindros de aço. Esta fita de vidro passa flutuando por um tanque de estanho líquido até um cilindro de aço que o apanha e leva-o até o canal de resfriamento, reduzindo a sua temperatura e eliminando tensões internas.

Aplicações Vidros para embalagens; Vidros para economia geral; Vidros técnicos; Vidros ópticos especiais; Vidros para a construção civil; Vidros para decoração e artesanato;

Profa. Graça Porto Bibliografia REUTER, Jürgen, Vidro: Técnicas em vidro, 1994; VAN VLACK, Lawrence Hall, Propriedades dos materiais cerâmicos, 1973; SCHLENKER, B.R., Introduction to Materials Science, 1969; Profa. Graça Porto