VidroVidro

VidrosVidros 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.

Profa. Graça Porto

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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).

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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.

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Estrutura do Vidro

Retículo do vidro sílica(vidro Quartzo)

Retículo do mineral Quartzo

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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

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Propriedades Físicas

Tipo Condutividade r (kg/m3) Calor específico témica (W/m.K) (J/kg.K)

Soda 1,4 2500 750Pirex 1,4 2225 835

Manta de fibra 0,046 16 de vidro 0,038 28c/ papel 0,035 40

Manta p/ dutos 0,038 32 835

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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.

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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.

Formadores de rede Intermediários ModificadoresSiO2 Al2O3 MgOB2O3 TiO2 K2OGeO2 PbO BaOP2O5 BeO CaO

As2O5 ZnO Na2O

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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.

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Composição de Vidros Comerciais

Tipo SiO2 Al2O3 CaO Na2O B2O3 MgO

Vycor 96 4Pyrex 81 2 4 12Fibra 54 14 16 10 4

Lâmpadas 74 1 5 16 4Termômetro 73 6 10 10

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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).

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Coloração de VidrosReagente Cor

Fe2O3 Verde-Azulada

Fe2O3 c/ FeS Âmbar-marromCoO Azul

CuO c/ CO2 Vermelha

Cr2O3 Amarela

TiO2 LilásSe RóseaPt Azul-claraC Marrom-preta

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Teor de Fe2O3 em alguns vidrosTipos de Vidro % máx. de Fe2O3

Ópticos e filtros 0,01

Cristal de óxido de chumbo 0,015

Cristal para prensagem 0,002

Vidros para espelhos e embalagens 0,03

Vidros para tubos e uso doméstico 0,05

Vidro plano para janelas 0,1

Vidro para garrafas 0,3 à 0,5

Vidro para garrafas (verde) 0,5 à 4,0

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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Aplicações

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

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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