A Indstria do Vidro

O Vidro

O vidro uma substncia inorgnica, homognea e amorfa, obtida atravs do resfriamento de uma massa lquida a base de slica.

O vidro comum se obtm por fuso em torno de 1.250 C de dixido de silcio, (SiO2), carbonato de sdio(Na2CO3) e carbonato de clcio (CaCO3). Sua manipulao s possvel enquanto fundido, quente e malevel.

Indstria e Produo do Vidro

Toda produo de vidro resume-se essencialmente a reunir materiais bsicos baratos com pequenas quantidades de aditivos, convertendoos a um produto extremamente refinado. A maior parte do custo desse produto final est na instalao necessria.

Indstria Primria

A indstria primria resume-se em geral, a trs operaes bsicas: - fuso - modelagem - resfriamento ( tmpera)

Fuso

A fuso consiste em aquecer os constituintes at uma temperatura entre 1.600 - 1.800C, na qual eles se tornam fluidos e podem ser moldados.

Moldagem

um processo durante o qual o vidro gradualmente esfria e endurece beneficiando-se da caracterstica do material para endurecer, indo do estado lquido a uma consistncia semelhante do melado enquanto sua temperatura cai de 1.600C a 800C.

Resfriamento (Tmpera)

o crtico terceiro processo. Resfria-se por igual o vidro sob condies muito controladas, de 600C a 100C. O termo Tmpera propriamente dito refere-se a um processo de aquecimento e resfriamento graduais.

Mtodos de Produo

Sopramento de cilindro Europa Setentrional (1000 dc) Disco Idade Mdia Todos os dois resultaram em um vidro fino, fraco e irregular tornando-o inadequado para aplicaes que exigissem superfcie e resistncia

Processo de Estiramento Vertical

Fourcault, 1904 Uma fenda moldada em barro refratrio colocada dentro do melao de vidro que entra por ela, esse vidro fisgado por uma grande isca e estirado verticalmente atravs de roletes, resfriado e temperado

Problema

Como o controle de resfriamento inadequado ocorre desvitrificao e cristalizao.

Colbourn / Libbey Owens

Basicamente ocorre da mesma forma que o estiramento vertical s aps o estiramento o vidro reaquecido arqueado at ficar na posio horizontal e resfriado de forma adequada para evitar a desvitrificao e cristalizao e os roletes usados so serrilhados.

Problema

O problema deste mtodo, bem como o de estiramento vertical, o contato com os roletes o que causa danos ou degradao da superfcie do vidro.

Processo da CIA Pittsbourgh

Neste processo evita-se contato com roletes pois o melao entra na fenda e retirado por prensas nas pontas do mesmo e ento estirado.

Problema

Substancias Lquidas que esto sendo estiradas sofrem o acinturamento o que evitado resfriando-se as bordas do vidro.

Problema de todos os metodos

A ao da gravidade sobre um liquido que esta sendo resfriado cria diferenas de espessuras o que num material transparente tem um efeito fundamental sobre sua propriedade primaria. O que se resolvia com polimento e desgaste.

Processo mais utilizado at os anos 20

Derramava-se uma tonelada de vidro em um leito e prensava com cilindros at mais ou menos o dobro da espessura final e ento fazia-se o polimento/desgaste um lado de cada vez.

Processo Bicheroux

Derramava-se o vidro entre dois cilindros. Essa tcnica permitia melhores tolerncias e chegava mais perto do que eventualmente se queria resultando em menor perda de material.

Um outro grande problema era a falta de continuidade na produo o que encarecia o processo e no era suficiente para atender a demanda.

Ford Motor Company

Na dcada de 20 Ford inventou um sistema no qual o vidro fundido era alimentado continuamente entre os cilindros e em seguida desgastado e polido continuamente. Os tamanhos obtidos s eram adequados para carros.

Pilkington UK

Criou um sistema similar ao de Ford s que para chapas maiores. A produo completa e dinmica s foi completada em 1938 quando a pilkington inaugurou sua fabrica de 320 m de comprimento unindo prensagem entre cilindros, tmpera e desgaste/polimento dos dois lados ao mesmo tempo.

Processo de Flutuao

O processo de flutuao, inventado e desenvolvido pela Pilkington, representa uma das importantes contribuies para a indstria do vidro. Na fabricao, apropria-se de uma das principais caractersticas do processo de prensagem com cilindros e integra-o ao princpio do fluxo contnuo em um passo radical.

O processo de flutuao opera sobre o princpio de que o vidro, a 1100C, ajuda a manter fundido o estanho no qual flutua: o estanho tem seu ponto de fuso a 232C, um dos mais baixos de todos os metais, e um ponto de fervura a 2720C .

A Fbrica

Todas as fbricas que usam a flutuao so desenhadas sob os mesmos princpios bsicos. Uma fbrica padro que emprega o processo de flutuao, compreende 2 partes funcionais principais: a) a instalao dos lotes de material b) a linha de produo por flutuao

A Instalao para os lotes de Material

aqui que as matrias-primas so estocadas e misturadas aos vrios componentes necessrios para os vidro de diferentes composies produzidos na linha de flutuao.

Os materiais para a produo do vidro claro, padro, pelo processo de flutuao, so: - areia - cinza de soda (Na2CO3, para converso a NA2O) - pedra de cal (CaCO3, para converso a CAO) - dolomita (MgCO3, para converso MgO) - sulfato de sdio cru - aparatas de vidro (vidro quebrado reciclado)

A linha de flutuao

Requer os seguintes potenciais de fabricao: - A produo de um fluxo contnuo de vidro fundido, na mistura requerida a 1100C. - O estiramento disso atravs do estanho fundido para obter as espessuras variadas do vidro.

A espessura "natural" do vidro no estanho ( dada a tenso superficial) est entre 6mm e 7mm. Para obter vidro mais fino preciso esticar a tira de vidro puxando-a mais rapidamente por meio de roletes no lehr de resfriamento (tmpera), enquanto se restringe sua tendncia para "acinturar-se".

Para obter vidro mais grosso, preciso restringir o fluxo lateral normal por meio de anteparos. A espessura, variando de 2,5mm a 25mm produzida regularmente. teoricamente possvel produzir espessuras de at 35mm.

A linha requer os seguintes componentes principais. - tanque de fuso - banho de flutuao - lehr de resfriamento (tmpera) - corte automtico - processo de estocagem automtico.

O tanque de fuso

Tem 60m de comprimento, 12m de largura e 1,5m de profundidade e suporta 2.100 toneladas de vidro. Os enormes tanques modernos suportam at 5.000 toneladas.

A fornalha aquece o composto entre 1500C a 1600C, o vidro flui para o tanque e resfria at 1100C, sendo o resfriamento final por ar frio soprado sobre o vidro fundido. O nvel do vidro fundido automaticamente controlado at mais ou menos 5mm.

Banho de flutuao

Trabalha em funo do princpio de que o vidro fundido a 1100C derrete o estanho num banho raso. O tanque tem 55m de comprimento por 0,6m de profundidade e uma largura interna de 7,6m, contendo cerca de 1800 toneladas de estanho fundido. A alta densidade do estanho garante que o vidro flutue sua superfcie.

O tanque selado e a atmosfera interior alimentada com hidrognio e nitrognio para evitar a oxidao do estanho. A continuidade do processo mantm uma tira de vidro fluindo para dentro do banho, conduzindo-o para o lehr de resfriamento (tmpera) a 600C.

Lehr de Resfriamento (tmpera)

Esse processo resfria o vidro sob condies muito controladas para produzir um material com propriedades corretas, particularmente adequado ao corte.

Verificao e Corte Automtico

medida que o vidro emerge do lehr, passa atravs de um ponto de controle no qual iluminado de cima por uma lmpada de vapor de mercrio refletida num espelho. O espelho reflete uma luz regular para baixo atravs do vidro sobre uma superfcie branca perfeita sob os roletes.

A cmara de TV posicionada sob o vidro transmite uma gravao contnua de imperfeies no vidro. Todas as imperfeies observadas so registradas no computador e o setor concernente cortado e descartado durante o processo de corte subseqente.

Prensagem de cilindros

Embora o processo de flutuao tenha vindo a dominar a indstria primria do vidro no mundo desenvolvido, o vidro prensado ainda tem um imenso mercado, e proporciona uma extensa srie de produtos. O vidro prensado no pode ter as duas faces paralelas relativamente brilhantes queimadas do processo de flutuao.

A prensagem compreende 5 estgios de fabricao: - fuso - prensagem - resfriamento - corte - estocagem

Fabricao secundria

A fabricao primria, a produo de vidro plano numa srie de passos integrados da fuso, passando pela moldagem at a tmpera, cria uma enorme srie de produtos os quais, historicamente satisfizeram e criaram o mercado.

Entretanto, arquitetos, designers e consumidores em geral, tem aumentado a demanda de produtos com melhor desempenho do que uma simples lmina temperada. Necessidades de resistncia, segurana e desempenho tcnico obrigaram a indstria a desenvolver novos materiais feitos para padres mais exigentes,

Endurecimento por calor da tmpera

Criar a resistncia no vidro, por qualquer que seja o processo, requer cinco passos: - moldagem e trabalho - lavagem - aquecimento - resfriamento - imerso em calor

Moldagem e Trabalho

As tenses construdas no endurecimento tornam o trabalho com o vidro impossvel aps este processo. Por essa razo, o desgaste das bordas e polimentos, a formao de orifcios e cortes de qualquer tipo, devem ser realizados antes da tmpera.

Lavagem

A lavagem essencial para assegurar que o vidro que entra na fornalha esteja perfeitamente limpo.

Aquecimento

A essncia do processo de tmpera realizar o aquecimento cuidadosamente controlado antes do resfriamento. A fornalha uma cmara de 80m de comprimento aquecida at a temperatura de 625C.

Resfriamento

O vidro deixa a fornalha e vai para o equipamento de resfriamento. Esse compreende jatos sobre ou sob o vidro, soprando ar temperatura ambiente sobre a sua superfcie. Quanto mais alto o grau de resistncia requerido, mais depressa sopra-se o ar.

Imerso em Calor

Aps a tmpera, o vidro imerso em calor a 290C por vrias horas, para testar a qualidade de homogeneidade do material e, particularmente, para testar a presena de sulfeto de nquel que levam o vidro a despedaar-se.

Laminao

O principal vidro de segurana depois do temperado o laminado, que pode tambm ter uma variedade de outras aplicaes. A larga escala do mercado de vidro laminado bem recente; foi consolidada no Reino Unido, depois da publicao dos novos Padres de Segurana Britnicos em 1982.

Sete estgios bsicos fazem parte do processo usual: - corte automtico - lavagem - acomodao* - pr-aquecimento - passagem por autoclave - teste - acabamento

Acomodao

Esse processo manual simples realizado numa rea fechada na qual a umidade e temperatura so cuidadosamente controladas: as qualidades tcnicas e de vapor do PVB (Butiral Polivinlico) so crticas quanto ao seu uso.

O problema que o PVB higroscpico e por isso, fica ligeiramente pegajoso s temperaturas ambientes. Os produtos europeus e americanos so enviados em caminhes refrigerados para manter o material abaixo de mais ou menos 10C e seco.

Pr-Aquecimento

Aps a acomodao manual do vidro e do PVB, o produto laminado retirado da sala e passa em roletes atravs de uma prensa de reaquecimento. A temperatura mantida a cerca de 200C, e a ao secadora remove o ar, aquece o material e d adeso ao produto permitindo que seja erguido como uma unidade laminada. Nesse estgio o material transparente, mas no limpo.

Imerso em Autoclave

As folhas laminadas pr-aquecidas so ento retiradas e colocadas numa autoclave aquecida eletricamente. As folhas empilhadas so aquecidas de 145C a 150C a presso de 152lb por polegada quadrada.

A passagem pela autoclave transforma o PVB opaco em um adesivo claro e a presso remove todo o ar. Durante esta passagem pela autoclave pedaos de 300mm2 so tambm cozidos e retirados para teste.

Gravao

A gravao se apia no fato de que o vidro sujeito ao ataque de alguns cidos, notadamente cido fluordrico. A gravao pode ser usada para criar desenhos grficos no vidro.

Jato de Areia

O jato de areia o outro meio convencional de gravar a superfcie do vidro. A tcnica mereceu crdito aps ser patenteada por Benjamim Tilghman em 1870.

Esmaltao

A chave para a esmaltagem a fuso de uma "tinta" cermica na superfcie do vidro temperatura de solidificao de cerca de 620 a 650C, na qual o menor amolecimento do vidro cria uma aderncia fundida e uma superfcie de esmalte muito resistente, efetivamente to dura quanto o prprio vidro.

Prateao

A fabricao de espelhos uma das mais antigas tcnicas na indstria do vidro. A necessidade humana de espelhos teve um importante impacto sobre a indstria do vidro em geral, por causa da necessidade preponderante de superfcies paralelas, opticamente planas e vidros de alta qualidade.

O vidro passado sob tubos oscilantes com bocais embaixo, os quais pulverizam nitrato de prata e um ativador (amnia). Os elementos qumicos se misturam acima do vidro e a prata se precipita, numa reao qumica, para sedimentar-se sobre a superfcie do vidro ativada por xido de estanho.

Para evitar que a prata embace em contato com o ar, tornando-se preta pulverizadores oscilantes misturam sulfato de cobre e amnia, o que precipita o cobre em contato com a prata.

Concluso

A indstria do vidro transformou-se, diversificou-se e chegou, a uma fase de maturidade. Hoje, mais de 200 empresas produzem vidro no Brasil, 24 das quais integralmente automatizadas, atendendo aos mercados interno e externo, competindo em condies de igualdade com empresas do exterior.

O vidro o nico material que possui trs importantes qualidades que o diferencia de outros materiais utilizados em embalagens:

100% Reciclvel: O vidro infinitamente reciclvel.Um recipiente de vidro reciclado possui as mesmas qualidades de um fabricado com matrias-primas virgens, independentemente do nmero de vezes que o material for utilizado. a nica embalagem amiga da natureza.

Retornvel: As embalagens como garrafas de refrigerantes e cervejas podem ser reaproveitadas diversas vezes, sem que haja problemas de deformao ou absoro de sabores quando forem lavadas em temperaturas elevadas ou com detergentes adequados.

Reutilizvel: Recipientes de vidro acabam sendo reutilizados de maneira diferente daquela em que foram produzidos.Podem ser utilizados para armazenar alimentos ou at como objetos de decorao.