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Introdução

Aprendeu-se mais a respeito do vidro e de seu processamento nos últimos 30 anos que durante toda a história precedente da tecnologia. Os vidros são hoje utilizados em quase todos os aspectos das atividades humanas; em casa, na ciência, na indústria e mesmo em arte, pois eles podem ser ajustados às suas finalidades.

O vidro é uma substância sólida e amorfa que apresenta temperatura de transição vítrea(temperatura que separa o comportamento sólido do comportamento líquido em um sólido amorfo). No dia a dia o termo se refere a um material cerâmico transparente geralmente obtido com o resfriamento de uma massa líquida à base de sílica. De entre os vidros naturais, a obsidiana, pela sua abundância relativa, terá sido o mais utilizado.

Alguns vidros podem ser utilizados em temperaturas extremas, enquanto outros só têm utilidade porque se fundem a baixas temperaturas. Algumas peças conservam suas formas mesmo submetidas a mudanças extremas de temperatura como entre o fogo e o gelo, outras podem conduzir ou bloquear a luz. Os vidros podem ter diversos graus de finalidades, eles podem filtrar, conter, transmitir ou resistir às radiações eletromagnéticas pertencentes a quase todas as faixas do espectro.

Historia do vidro

O historiador Caio Plínio II (27-79 D.C.), em sua obra "Historia Natural", atribuiu o descobrimento do vidro a mercadores fenícios que desembarcaram nas costas da Síria e, necessitando de fogo, improvisaram fogões, usando blocos de salitre (trona) sobre a areia.

Passado algum tempo, notaram que do fogo escorria uma substância líquida e brilhante, que se solidificava imediatamente: o vidro. Os Fenícios teriam, então, se dedicados à reprodução daquele fenômeno, chegando à obtenção de materiais utilizáveis.

No Egito, o mais remoto exemplo de vidro é um fragmento também azul escuro, uma espécie de amuleto, onde está escrito o nome de Antef II, faraó da 11ª Dinastia (2133 - 1991 A.C.).

No Egito, na Mesopotâmia, Síria ou Grécia, a produção de vidro na antiguidade exigia grandes esforços dos artistas e operários, na sua maioria escravos. Os elementos básicos de sua composição - cálcio, cal e a barrilha, potássio - eram basicamente os mesmos de hoje, mas produziam vidro opaco e arenoso.

Os fornos pequenos, o vasilhame de barro, a dificuldade para conseguir altas temperaturas e atingir o grau de fusão necessário dificultavam as tarefas. Com a técnica de fole aplicada ao forno, introduzida no Egito, conseguiu-se aumentar o calor e assim tornar a massa vítrea mais maleável - mas o vidro, até o séc. VI A.C., era produzido em escala reduzida para uso e adorno exclusivo dos nobres.

A descoberta da técnica do sopro (fabricação de vidro oco - garrafas, potes, copos, bulbos, etc.) na Síria e em Alexandria, quando Roma já estendia seu domínio sobre o Oriente Médio, marca um grande momento na história do vidro.

Vidro no Brasil

A história da indústria do vidro no Brasil iniciou-se com as invasões holandesas (1624/35), em Olinda e Recife (PE), onde a primeira oficina de vidro foi montada por quatro artesões que acompanharam o príncipe Maurício de Nassau. A oficina fabricava vidros para janelas, copos e frascos.

Com a saída dos holandeses a fabrica fechou. O Alvará de 1785 de D. Maria I, "A Louca", determinou a extinção de todas as manufaturas "em qualquer parte onde se acharem, nos (seus) domínios do Brasil". Todo o vidro passou a ser importado de Portugal e posteriormente da Europa e das colônias inglesas.

O vidro voltou a entrar no mapa econômico do país a partir de 1810, quando o português Francisco Ignácio da Siqueira Nobre recebeu carta regia autorizando a instalação de uma indústria de vidro no Brasil. A fábrica instalada na Bahia produzia vidros lisos, de cristal branco, frascos, garrafões e garrafas. Ela entrou em operação em 1812. Em 1825 fechou em função das grandes dificuldades financeiras, burocráticas, trabalhistas e, a concorrência de produtos estrangeiros e a ira dos portugueses.

Até o século XX a produção de vidro era essencialmente artesanal, utilizando os processos de sopro e de prensagem, sendo as peças produzidas uma a uma.Foi a partir do início do século XX que a indústria do vidro se desenvolveu com a introdução de fornos contínuos a recuperação de calor e equipados com máquinas semi ou totalmente automática para produções em massa.

Em 1895, foi fundada em São Paulo a Vidraria Santa Marina, hoje um dos grandes grupos industriais do país. Em 1900, a fábrica já produzia 20 mil garrafas de vidro verde por dia. Em 1903, a Santa Marina transformou-se em sociedade anônima e cinco anos mais tarde produzia um milhão de garrafas mensalmente, 2 m² de vidro para vidraça em 24 horas e empregava 650 operários. Alta produtividade para uma fábrica que, só em 1921 instalaria maquinas automáticas com capacidade diária de 460 mil garrafas.

O acelerado processo de industrialização do país na década de 50 atraiu investimentos do exterior para o setor vidreiro. Em 1960, o grupo Santa Marina se associou a indústria francesa, e o grupo Saint-Gobain passou a ser seu acionista majoritário.

A indústria 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 condições de igualdade com empresas do exterior. Como em outros setores da indústria, o crescimento das exportações também se faz sentir nas áreas do vidro, com o mesmo efeito de sustentação de atividade em período de dificuldade econômico.

Composição do Vidro

Os vidros são obtidos pela fusão a altas temperaturas de uma mistura de areia siliciosa, soda(carbonato de sódio) e cal. Em seu processo de fabricação também podem entrar outras substancias, tais como feldspato, boratos, barita, mínio, etc.

Se estes componentes estiverem livres de impurezas, o produto obtido é incolor.

A presença natural de óxidos metálicos como cobre, cromo, cobalto, ferro ou manganês dá ao vidro uma cor própria.

As matérias primas que compõem o vidro são divididas em:

1-Vitrificantes: são usados para dar maior característica à massa vidrosa e são compostos de anidrito sílico, anidrito bórico e anidrito fosfórico.

2-Fundentes: possuem a finalidade de facilitar a fusão da massa silícea, e são compostos de óxido de sódio e óxido de potássio.

3-Estabilizantes: têm a função de impedir que o vidro composto de silício e álcalis seja solúvel, e são: óxido de cálcio, óxido de magnésio e óxido de zinco.

A maior parte dos vidros encontrados no mercado pertence a uma das categorias abaixo:

Sodo-cálcico(Soda-lime glass)

Abrange quase 90% de todo o vidro produzido e é a mais barata das suas formas. Tem menor resistência a bruscas variações de temperaturas e a compostos químicos corrosivos. Aplicação: Embalagens em geral: garrafas, potes e frascos - Vidro plano: indústria automobilística, construção civil e eletrodomésticos.

Vidro ao chumbo(lead glass)

Contém quase 20% de chumbo em sua composição. É o preferido para aplicações elétricas devido a sua excelente capacidade de isolação. Não suporta bruscas variações de temperaturas. Aplicação: Copos, taças, cálices, ornamentos, peças artesanais (o chumbo confere mais brilho ao vidro).

Vidro Boro-silicato

Contém pelo menos 5% de óxido de Boro em sua composição. Tem alta resistência a variações de temperaturas e a compostos químicos corrosivos. Aplicação: Lâmpadas, oleodutos (pipelines), vidro fotocromático, utensílios de laboratórios e utensílios domésticos resistentes a choque térmico.

Vidro alumino-silicato(Aluminosilicate Glass)

Contém óxido de alumínio em sua composição. É similar ao boro-silicato, mas tem maior resistência a produtos químicos, suporta alta temperatura e é mais difícil de ser produzido.Quando misturado com um condutor elétrico, é usado em circuitos elétricos como resistência.

Fabricação de Placa de Vidro (float - glass process)

Desenvolvido em 1952 por Alastair Pilkington, ao serviço da Pilkington Brothers (UK), revolucionou a indústria do vidro plano (até então produzido por estiramento mecânico que envolvia polimento final).

*85 % do vidro em placa é obtido por este processo com 800.000 ton./semana

-Estágio 1: Forno de Fusão

A mistura de areia com os demais componentes do vidro é dirigida até o forno de fusão através de correias transportadoras. Com temperatura de até 1.600ºC, a composição é fundida, afinada e condicionada termicamente, transformando-se numa massa pronta para ser conformada numa folha contínua.

-Estagio 2: banho float

A massa é derramada em uma piscina de estanho líquido, em um processo contínuo chamado "Float Bath"( Banho Float). Devido a diferenças de densidade entre os materiais, o vidro flutua sobre o estanho, ocorrendo um paralelismo entre as duas superfícies. Essa é a condição para que a qualidade óptica superior do vidro float seja atingida.

A partir desse ponto é determinada a espessura do vidro, através da ação do top roller e da velocidade da linha. Quanto maior a velocidade da linha, menor a espessura resultante.

-Estágio 3: Galeria de Recozimento

Perfil de tensões do vidro são observados na Galeria de Recozimento. Em seguida, a folha de vidro entra na galeria de recozimento, onde será resfriada controladamente até aproximadamente 120ºC e, então, preparada para o corte.

-Estágio 4: Inspeção Automática

Antes de ser recortada, a folha de vidro é inspecionado por um equipamento chamado "scanner", que utiliza um feixe de raio laser para identificar eventuais falhas no produto. Caso haja algum defeito decorrente da produção do vidro, ele será automaticamente refugado e posteriormente reciclado.

-Estágios 5, 6 e 7: Recorte, Empilhamento e Armazenagem

O recorte é realizado em processo automático e em dimensões pré-programadas. As chapas de vidro são empilhadas automaticamente e pacotes prontos para serem expedidos e armazenados.

Fabricação: Sopro, Prensagem, Extrusão

- Soprado: No caso do vidro soprado, a fabricação é feita no interior de um forno, onde se encontram os panelões. Quando o material está quase fundido, por volta de 1.500 ºC, o operário imerge um canudo de ferro e retira-o rapidamente, após dar-lhe umas voltas trazendo na sua extremidade uma bola de matéria incandescente. O operário coloca a bola incandescente de vidro dentro de um molde e assopra o canudo. A bola vai se avolumando até preencher o espaço do molde. A peça é levada a seção de corte onde a parte que é presa no canudo é cortada com uma espécie de maçarico. Finalmente a peça vai para a seção de resfriamento gradativo, e assim ficará pronta para ser usada.

- Prensado Soprado: a formação no molde é feita através da compressão de vidro com auxílio de um pino de prensagem. Normalmente utilizado para embalagens de boca larga como potes de alimentos.

- Prensagem com Cilindros: embora o processo de flutuação tenha vindo a dominar a indústria primária do vidro no mundo desenvolvido, o vidro prensado ainda tem um imenso mercado, e proporciona uma extensa série de produtos. O vidro prensado não pode ter as duas faces paralelas relativamente brilhantes queimadas do processo de flutuação; mas, pode ser produzido em pequenas e econômicas partidas de vidros de diferentes composições em geral caracterizados por uma superfície moldada e uma áspera.

A prensagem compreende 5 estágios de fabricação:

- fusão

- prensagem

- resfriamento

- corte

- estocagem

- Extrusão: a massa é colocada numa extrusora, também conhecida como maromba, onde é compactada e forçada por um pistão ou eixo helicoidal, através de bocal com determinado formato. Como resultado obtém-se uma coluna extrudada, com seção transversal com o formato e dimensões desejadas. Em seguida, essa coluna é cortada, obtendo-se desse modo peças como tijolos vazados, blocos, tubos e outros produtos de formato regular. A extrusão pode ser uma etapa intermediária do processo de formação, seguindo-se, após corte da coluna extrudada, a prensagem como é o caso para a maioria das telhas, ou o torneamento, como para os isoladores elétricos, xícaras e pratos, entre outros.

Propriedades do Vidro

As propriedades intrínsecas e essenciais do vidro são: transparência e durabilidade. Outras propriedades tornam-se significantes de acordo com o uso que é colocado ao material.

Propriedades Mecânicas

Resistência ao Impacto: um vidro temperado com 6 mm de espessura suporta o impacto de uma esfera de aço de 1 kg, caindo de 2 metros de altura. Já os vidros comuns, não suportariam o impacto dessa mesma esfera, caindo de uma altura de 30 cm.

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