Fabricação do vidro
O vidro é feito esfriando-se um material na fase líquida (fundido), de tal modo que as partículas que o formam não possam se organizar (cristalizar), permanecendo desorganizadas (amorfas).
Assim, cientificamente o vidro é um líquido, embora sua viscosidade seja tão elevada que, do ponto de vista prático, pode ser considerado um sólido.
Os materiais capazes de esfriar sem cristalizar-se são relativamente raros. O principal é o dióxido de silício, também denominado sílica ou quartzo.
A areia — matéria-prima utilizada na fabricação do vidro — é constituída basicamente de óxido de silício puro.
O formato final de uma peça de vidro deve ser determinado enquanto o material está fundido ou derretido (com uma viscosidade baixa obtida em função do aquecimento).
O problema é que o dióxido de silício só sofre fusão numa temperatura muito alta, 1 723 °C, o que implica grande gasto de energia.
Para diminuir essa temperatura, acrescenta-se um dos seguintes materiais: carbonato de sódio (soda comum ou barrilha), nitrato de sódio (salitre-do-chile) ou, ainda, carbonato de potássio (potassa).
Os silicatos de sódio ou de potássio não têm durabilidade química e se dissolvem (são solúveis) em água. Para solucionar esse problema, adiciona-se cálcio na forma de carbonato de cálcio ou sulfato de cálcio (presente em grande quantidade no giz).
Assim, o vidro comum é uma mistura de sílica, sais de sódio ou de potássio (solúveis) e sais de cálcio (insolúveis).
A silica é responsável pelas características particulares do vidro: partículas amorfas e viscosidade muito alta. O sódio diminui a temperatura de fusão da sílica e o cálcio torna o material resistente e insolúvel. Há ainda outros materiais que podem ser acrescentados ao vidro durante a sua fabricação, de modo a dar ao produto final certas propriedades de interesse comercial.
O vidro pirex, por exemplo, adquire baixa dilatação térmica, podendo suportar mudanças bruscas de temperatura devido à adição de ácido bórico. Esse tipo de vidro é conhecido como borossilicato.
As garrafas de cerveja devem sua cor característica à presença de óxido ferroso (vidro esverdeado) ou óxido férrico (vidro avermelhado). Já a cor branca de alguns tipos de vidro é obtida pela adição de óxido de magnésio.
Atualmente há três processos em uso para a fabricação de vidro, adaptados aos diferentes produtos industriais e aos tipos de objeto que se pretende obter.
Processo de sopro: Na manufatura artística do vidro, as matérias-primas são fundidas; retira-se então certa quantidade da massa obtida e, por meio de um longo
tubo de ferro (cano dos sopradores), essa massa é soprada. Durante o sopro, a massa de "vidro pastoso" distende-se e assume a forma desejada, que pode também ser modelada com a ajuda de pinças e outros utensílios. Simultaneamente, porém, a massa esfria, razão pela qual se deve reintroduzir, de vez em quando, o objeto no forno.
Depois dos últimos retoques, a parte que une o objeto de vidro ao cano dos sopradores é cortada e o objeto é transportado para uma estufa onde sofre um resfriamento lento para evitar a ocorrência de tensões no vidro.
Na indústria, a fabricação do vidro segue um processo quimicamente idêntico ao processo artesanal, porém os objetos são produzidos em larga escala, passando da ordem de poucas dezenas de quilogramas a muitas toneladas diárias.
A técnica de sopro é utilizada industrialmente na fabricação de garrafas, globos de âmpadas elétricas, ampolas para medicamentos e recipientes para laboratórios químicos e farmacológicos; nesse caso, todo o processo é mecanizado, cabendo às pessoas apenas a tarefa de supervisionar as máquinas, que, em geral, são do tipo múltiplo, podendo trabalhar várias peças ao mesmo tempo.
O vidro é feito esfriando-se um material na fase líquida (fundido), de tal modo que as partículas que o formam não possam se organizar (cristalizar), permanecendo desorganizadas (amorfas).
Assim, cientificamente o vidro é um líquido, embora sua viscosidade seja tão elevada que, do ponto de vista prático, pode ser considerado um sólido.
Os materiais capazes de esfriar sem cristalizar-se são relativamente raros. O principal é o dióxido de silício, também denominado sílica ou quartzo.
A areia — matéria-prima utilizada na fabricação do vidro — é constituída basicamente de óxido de silício puro.
O formato final de uma peça de vidro deve ser determinado enquanto o material está fundido ou derretido (com uma viscosidade baixa obtida em função do aquecimento).
O problema é que o dióxido de silício só sofre fusão numa temperatura muito alta, 1 723 °C, o que implica grande gasto de energia.
Para diminuir essa temperatura, acrescenta-se um dos seguintes materiais: carbonato de sódio (soda comum ou barrilha), nitrato de sódio (salitre-do-chile) ou, ainda, carbonato de potássio (potassa).
Os silicatos de sódio ou de potássio não têm durabilidade química e se dissolvem (são solúveis) em água. Para solucionar esse problema, adiciona-se cálcio na forma de carbonato de cálcio ou sulfato de cálcio (presente em grande quantidade no giz).
Assim, o vidro comum é uma mistura de sílica, sais de sódio ou de potássio (solúveis) e sais de cálcio (insolúveis).
A silica é responsável pelas características particulares do vidro: partículas amorfas e viscosidade muito alta. O sódio diminui a temperatura de fusão da sílica e o cálcio torna o material resistente e insolúvel. Há ainda outros materiais que podem ser acrescentados ao vidro durante a sua fabricação, de modo a dar ao produto final certas propriedades de interesse comercial.
O vidro pirex, por exemplo, adquire baixa dilatação térmica, podendo suportar mudanças bruscas de temperatura devido à adição de ácido bórico. Esse tipo de vidro é conhecido como borossilicato.
As garrafas de cerveja devem sua cor característica à presença de óxido ferroso (vidro esverdeado) ou óxido férrico (vidro avermelhado). Já a cor branca de alguns tipos de vidro é obtida pela adição de óxido de magnésio.
Atualmente há três processos em uso para a fabricação de vidro, adaptados aos diferentes produtos industriais e aos tipos de objeto que se pretende obter.
Processo de sopro: Na manufatura artística do vidro, as matérias-primas são fundidas; retira-se então certa quantidade da massa obtida e, por meio de um longo
tubo de ferro (cano dos sopradores), essa massa é soprada. Durante o sopro, a massa de "vidro pastoso" distende-se e assume a forma desejada, que pode também ser modelada com a ajuda de pinças e outros utensílios. Simultaneamente, porém, a massa esfria, razão pela qual se deve reintroduzir, de vez em quando, o objeto no forno.Depois dos últimos retoques, a parte que une o objeto de vidro ao cano dos sopradores é cortada e o objeto é transportado para uma estufa onde sofre um resfriamento lento para evitar a ocorrência de tensões no vidro.
Na indústria, a fabricação do vidro segue um processo quimicamente idêntico ao processo artesanal, porém os objetos são produzidos em larga escala, passando da ordem de poucas dezenas de quilogramas a muitas toneladas diárias.
A técnica de sopro é utilizada industrialmente na fabricação de garrafas, globos de âmpadas elétricas, ampolas para medicamentos e recipientes para laboratórios químicos e farmacológicos; nesse caso, todo o processo é mecanizado, cabendo às pessoas apenas a tarefa de supervisionar as máquinas, que, em geral, são do tipo múltiplo, podendo trabalhar várias peças ao mesmo tempo.
A garrafa é soprada por meio de ar comprimido (com algumas atmosferas de pressão)
no interior de moldes especiais em duas fases: num primeiro molde recebe uma conformação grosseira, completada em seguida num segundo molde. Ao saírem da
máquina, as garrafas são pousadas automaticamente num transportador que as leva sara uma estufa onde sofrem um resfriamento gradativo. Essa técnica permite produzir garrafas e frascos de todos os tipos e tamanhos à razão de alguns milhares por hora.
Processo de estampagem: Consiste em prensar a quantidade de vidro dentro de moldes de aço; a técnica por fundição dá-se por simples solidificação da massa em formas convenientes.
Uma vez formado, o objeto deve ser resfriado lentamente; de outro modo, poderiam surgir tensões internas capazes de causar rupturas ou torná-lo excessivamente frágil. Esse resfriamento é feito fazendo-se com que os objetos percorram extenso túnel, ao longo do qual a temperatura é adequadamente decrescente.
O vidro não tem propriamente uma temperatura específica em que se inicie a fusão (temperatura de fusão), pois, à medida que o aquecemos, ele se torna menos viscoso (mais fluido). A organização de suas partículas também é mais próxima da fase líquida que da fase sólida. Diz-se que o vidro é um líquido super-resfriado, ou seja, um líquido em que as partículas deveriam ter-se organizado (cristalizado), mas não o fizeram.
A seguir são fornecidos os materiais utilizados na fabricação dos mais comuns
Vidros Ingredientes principais
Vidro óptico Areia, ácido bórico, potassa, ferro e soda
Vidro tipo pirex para forno Areia, ácido bórico, sódio e alumínio
Vidro para cristais Areia, óxido de chumbo e potassa
Vidro de janela Areia, sódio, cal ou giz, magnésio e alumínio
Vidro de garrafa incolor Areia, soda, cal, alumínio e dióxido de manganês
Vidro de garrafa verde Areia, sódio, cal, alumínio, dióxido de manganês e óxido ferroso
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