Em cincia dos materiais o vidro uma substncia slida e amorfa, que

apresenta temperatura de transio vitrea.

O termo vidro se refere a um material cermico transparente geralmente

obtido com o resfriamento de uma massa lquida base de slica.

Em sua forma pura, o vidro um xido metlico super esfriado transparente,

de elevada dureza, essencialmente inerte e bilogicamente inativo, que pode

ser fabricado com superfcies muito lisas e impermeveis.

Estas propriedades desejveis conduzem a um grande nmero de aplicaes.

No entanto, o vidro geralmente frgil.

Vidros

Vidros

Principal tipo de vidro

Vidro de silica (slido no cristalino)

Composio Qumica

Principal xido: SiO2 ; outros xidos: CaO, Na2O, K2O e Al2O3.

Exemplos: embalagens, janelas, lentes, fibra de vidro.

Os produtos de vidro so conformados (moldados) a quente.

Matrias-primas

Tipos de Vidros

Vitro-

cermica

43,5 14 30 5,5 6,5TiO2,

0,5As2O3

facilmente fabricado; resistente; resiste a choques trmicos - usados em vidrarias para

fornos

Cristalinos x No-cristalinos

Cristalinos: diminuio descontnua no

volume quando se atinge Tf.

Materiais vtreos

Volume diminui continuamente em

funo de uma reduo na temperatura.

Ocorre uma pequena diminuio na

inclinao da curva na temperatura de

transio vtrea, Tv. Abaixo dessa

temperatura o material considerado

como vidro; acima dessa temperatura, o

material primeiro um lquido super-

resfriado, e finalmente um lquido.

Propriedades dos Vidros

Ponto de fuso: temperatura na

qual a viscosidade de 10 Pa-s

(100 P); o vidro fluido o

suficiente para ser considerado

um lquido.

Ponto de operao: representa

a temperatura na qual a

viscosidade de 10 Pa-s (104

P); o vidro facilmente

deformado nessa viscosidade.

Viscosidade x temperatura

Ponto de amolecimento:

temperatura na qual a viscosidade

de 4x106 Pa-s (4x107 P), a

temperatura mxima na qual uma

pea de vidro pode ser manuseada

sem causar alteraes

dimensionais significativas.

Ponto de recozimento:

temperatura na qual a viscosidade

de 1012 Pa-s (1013 P). Nessa

temperatura, a difuso atmica

rpida, tal que quaisquer tenses

residuais podem ser removidas

dentro de um intervalo de

aproximadamente 15 min.

Ponto de deformao:

temperatura na qual a

viscosidade se torna 3x1013 Pa-s

(3x1014 P). Para temperaturas

abaixo do ponto de deformao,

a fratura ir ocorrer antes do

surgimento da deformao

plstica. A temperatura de

transio vtrea ser superior

temperatura do ponto de

deformao (1013 Pa.s).

A maioria das operaes de

conformao dos vidros

conduzida dentro da faixa de

operao, entre as temperaturas

de operao e amolecimento.

Conformao do Vidro

Prensagem: usada na fabricao de peas com paredes relativamente

espessas, tais como pratos e louas.

A partir de um tarugo de

vidro, um parison, ou

forma temporria,

moldado por prensagem

mecnica em um molde.

A pea inserida dentro

de um molde de

acabamento ou de

insuflao, e ento

forada a se conformar

com os contornos do

molde pela presso que

criada por uma injeo

de ar.

Insuflao: manualmente (objetos de arte) e automatizado (jarras,

garrafas e lmpadas de vidro)

Estiramento: usado para conformar longas peas de vidro, como lminas,

barras, tubos e fibras, as quais possuem uma seo reta constante.

O vidro fundido colocado em uma cmara

de aquecimento de platina.

As fibras so conformadas pelo estiramento

do vidro derretido atravs de muitos orifcios

pequenos na base da cmara.

Conformao das fibras: fibras de vidro contnuas so conformadas

segundo uma operao de estiramento que um tanto sofisticada

Recozimento

Pea de vidro aquecida at o

ponto de recozimento e ento

lentamente resfriada at a

temperatura ambiente.

diminui as tenses internas aumenta a resistncia ao choque

trmico

Vantagens do vidro temperado:

um vidro de segurana quando fraturado, fragmenta-se em pequenos pedaos com arestas menos cortantes.

Tem resistncia mecnica cerca de 4 a 5 vezes superior do vidro comum.

Desvantagem do vidro temperado:

No permite novos processamentos de cortes, furos ou recortes depois de acabado.

Utilizao dos vidros temperados:

Box; vidro de automveis; vitrines, portas e divisrias que no possuem proteo adequada, etc.

Tmpera

Aquecimento a Tv < T < Tf resfriado com jato de ar ou banho de leo.

A maioria dos vidros inorgnicos pode ser transformada de um estado no-cristalino para um estado cristalino mediante um tratamento

trmico apropriado a alta temperatura.

DEVITRIFICAO O seu produto consiste em um material policristalino com gros finos VITROCERMICA.

Um agente de nucleao (frequentemente o dixido de titnio) deve ser adicionado para induzir o processo de cristalizao ou devitrificao.

Vitrocermicos

Caractersticas dos Vitrocermicos:

Baixo coeficiente de expanso trmica (no apresenta choque trmico). Resistncia mecnica e condutividade trmica relativamente elevadas. Facilidade de fabricao (processos convencionais para vidros com

peas isentas de poros).

Aplicaes:

Fabricao de peas para irem ao forno, ou de louas para irem mesa (alta condutividade trmica), isolantes eltricos, substrato para placas de

circuito impresso, revestimentos em trabalhos de arquitetura, trocadores

de calor, etc.

Exerccio 1: Como pode ser produzido o vidro temperado? Justifique a sua

resposta com base na figura abaixo.

R: Este tipo de vidro tem sua

resistncia aumentada por resfriamento

rpido da sua superfcie (atravs de um

jato de ar ou, em alguns casos, em um

banho de leo), aps ter sido aquecido

at um nvel prximo de seu ponto de

amolecimento. A superfcie do vidro

resfria primeiro e contrai, enquanto o

interior est quente e se reajusta

dimensionalmente com pequena tenso.

Quando o interior resfria e contrai, a

superfcie est rgida e ento tenses

de estresse so criadas no interior do

vidro, e tenses de compresso na

superfcie. O vidro temperado possui

uma resistncia maior ao impacto do

que o vidro recozido, e

aproximadamente quatro vezes mais

resistente.

Exerccio 2- O vidro de slica de

cal de soda comum feito pela

fuso de Na2CO3, CaCO3 e SiO2.

Os carbonatos se rompem,

liberando bolhas do gs CO2 que

ajudam a misturar o vidro

fundido. Para 1000 kg de vidro

para recipiente (15% p Na2O, 10%

p CaO, 75% p SiO2), qual a

frmula do lote da matria-prima

(percentual em peso Na2CO3,

CaCO3 e SiO2)?

Exerccio 3: Qual seria a

composio (em percentual em

peso de um composto de

vitrocermica inteiramente de -

espodumnio (Li2O.Al2O3.4SiO2)?

Exerccio 4: Num vidro, a deformao pode ocorrer por meio de um escoamento

isotrpico viscoso se a temperatura for suficientemente elevada. Grupos de tomos,

como por exemplo cadeias de silicato, podem se mover uns em relao aos outros

pelo efeito da tenso aplicada, permitindo a deformao. A resistncia a uma tenso

aplicada devida atrao entre esses mesmos grupos de tomos. Essa resistncia

relacionada viscosidade do vidro, que depende da temperatura segundo a

equao:

Onde a viscosidade do vidro na temperatura T, 0 uma constante, R igual a

8,314 J/mol.K e E a energia de ativao do fluxo viscoso (relacionada com a

facilidade com a qual os grupos de tomos se movem uns em relao aos outros).

Com base na figura abaixo, sabendo-se que o valor de o para a slica fundida

8,926x10-9 Pa.s, calcule o valor da energia de ativao E para esse material.

Sugesto: tome o valor da viscosidade e da temperatura no ponto de recozimento,

pois nesse ponto a viscosidade bem definida.

)exp(0RT

E

Exerccio 5: Um vidro com 96% de slica possui uma viscosidade de 1013 P sua

temperatura de recozimento e uma viscosidade de 108 P sua temperatura de

amolecimento. Calcule a energia de ativao em KJ/mol para o fluxo viscoso deste

vidro nesta faixa de temperatura. (5 pontos)

Dados: R = 8,314 J/mol.k