Apostila vidros

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VIDROS

I- Definição
São materiais nem líquidos, nem sólidos cristalinos; são sólidos amorfos

Figura (a): sólido cristalino que apresenta uma ordem a curto e a longo alcance Figura (b): vidro que apresenta somente uma ordem a curto alcance Exemplos de materiais amorfos: óxidos (SiO2, B2O3, P2O5, etc.); polímeros (PVC, polietileno, poliestireno, etc.) e alguns metais em condiçõesespeciais. A obtenção ou não da forma amorfa a partir da fase fundida depende da velocidade de resfriamento que pode ser: * Lenta: ao ar (silicatos: vidros industriais) * Rápida: em banhos líquidos (têmpera) em água, nitrogênio líquido, etc. * Super-rápida: pelo processo de hipertêmpera (obtenção de metais a partir de uma 6 velocidade de resfriamento de 10 °C/s !) Os vidros para a construção são osvidros de óxidos:
Vidros Sodocálcico Borosilicato Composição típica (% em peso) 70SiO2, 10CaO, 15Na2O 70SiO2, 15B2O3, 15Na2O Utilizações típicas Vidraças, garrafas, etc. ; elaboração e colocação em forma fácil Pyrex, vidraria p/ uso alimentício e químico; boa resistência à temperatura e choques térmicos, baixo coeficiente de dilatação térmica Vidraria de “luxo”; brilho (“Baccarat”)

“Cristal”53SiO2, 10K2O, 35PbO

Depois de várias transformações, o vidro pode ter funções térmicas, estéticas, acústicas, mecânicas, óticas e elétricas. Eles podem ser obtidos sob várias formas: - Planos: chapas planas, curvas, perfiladas ou onduladas

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- Ocos: copos, garrafas, etc.

- Para melhorar a segurança: pelo aumento da resistência mecânica (vidros temperados) ou pela associação com outrosmateriais (vidros laminados e aramados). - Coloridos, termorefletores, translúcidos - Impressos, fantasia (após transformação da superfície) - Em fibras (Ex: lã de vidro):

- Em tijolos:

- Para aplicações especiais: ótica, Laser, fibras óticas, espelhos, vidro-cerâmico, etc. São maus condutores de calor e eletricidade. Apresentam alta resistência química, exceto em presença de ácidofluorídrico.

II- Vidro plano
II.1- Produção O vidro plano pode ser obtido segundo dois processos: 1) Por estiramento que consiste no estiramento e, logo em seguida, no resfriamento do vidro fundido (processos Foucault, Libbey-Owens, Pittsburg):

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O vidro pode ser estirado:

verticalmente

ou

horizontalmente

Em seguida, o vidro necessita passar por um processo retífica e polimentolevando a perdas de cerca de 20 %:

O vidro obtido por este processo é chamado de vidro polido. 2) Pelo processo float onde o vidro fundido flutua num banho de estanho fundido obtendo uma perfeita planimetria das faces:

Comparado com o vidro estirado, o “float”: - não possui ondulações superficiais e não produz distorções de imagens - tem menor percentagem de defeitos II.2- Tipos e propriedadesTipos: Vidros comuns ou estirados e vidros float (de qualidade superior) Vidros incolores e coloridos Vidros de segurança para as áreas de maior risco de acidentes

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Principais características físicas e mecânicas do vidro comum ou recozido e do vidro temperado: - Módulo de elasticidade ≅ 75 GPa - Tensão de ruptura à flexão * Vidro recozido ≅ 40 MPa * Vidro temperado: 120-200 MPa - Tensão deruptura à compressão ≅ 1000 MPa - Coeficiente de Poisson ≅ 0,22 3 - Peso especifico ≅ 2,5 g/cm - Dureza: entre 6 e 7 na escala de Mohs; são classificados como duros - Índice de refração ≅ 1,52 o - Coeficiente de dilatação linear entre 20 e 220 C: -6 o -1 -6 o -1 Vidro plano α ≅ 9.10 C ; Pyrex α ≅ 2.10 C - Coeficiente de condutibilidade térmica a 20 oC: k ≅ 0,8 a 1 kcal/m.h.°C - Tensão admissível àflexão: * Vidro recozido: σ = 13 MPa * Vidro temperado: σ = 60 MPa Cálculo da espessura das chapas de vidro (NB-226): é usada a fórmula simplificada de Herzogenath para chapas retangulares, apoiadas no quatro lados: e = a.b .√(Pc/2σ) (ver item 9.1 da norma NB-226) √(a2+b2) e: espessura da chapa em cm a e b: dimensões dos lados da chapa em cm Pc: pressão de cálculo em MPa que é função da pressão...