O arqueamento é uma das técnicas secundárias mais antigas, e é característica por exemplo, da arquitetura do Período da Regência inglesa no início do século XIX.
O arqueamento repousa no aquecimento controlado do vidro até o ponto em que se torna maleável e relaxa para ser colocado num molde, seguido de resfriamento e endurecimento. Três métodos são correntemente usados: moldagem ( ou arqueamento), arqueamento preso e tenazes e arqueamento na fornalha com "esteira rolante".
No processo comum de moldagem, moldes de aço brando de espessura de mais ou menos 3mm são batidos em painel até a curvatura desejada, testando-a com toras ou mastros. O molde é pulverizado com gesso seco em pó até uma espessura de 1 a 1,5mm para proteger o vidro da superfície de metal. O molde é então colocado sobre um leito de tijolos numa carretilha, e o vidro plano, cortado exatamente na correta medida da circunferência, é colocado sobre ele. O leito é então movido para uma estufa, aquecida a uma temperatura entre 600 a 700ºC. O processo de aquecimento, arqueamento e resfriamento leva cerca de quatro horas.
O tamanho máximo de uma peça arqueada é somente afetada pela disponibilidade do próprio vidro plano e o tamanho da estufa, o que por sua vez depende da demanda . Uma estufa típica para vidro para arquitetura tem um pouco mais que 2m de largura por 1,2m de altura e 3m ou mais de comprimento.
No arqueamento com ajuda de tenazes, o vidro é mergulhado na fornalha e aquecido, depois é levantado e comprimido na forma antes de ser resfriado.
O método da esteira rolante molda o vidro enquanto ele está sendo levado lentamente, dessa forma produzindo os maiores tamanhos possíveis.
A facilidade do arqueamento depende da espessura do vidro e 10mm é a maior espessura de vidro comumente arqueada. O menor raio possível é de mais ou menos 150mm, dependendo da espessura do vidro.
Arqueamentos temperados podem ser realizados mas não estão em geral disponíveis em tamanhos maiores do que aqueles usados em pára-brisas de ônibus.
A laminação é possível, usando limadeira de resina ou uma camada de butiral polivinílico (PVB). Num processo típico de limadura com resina as duas chapas de vidro a serem laminados são arqueadas juntas com um espaçador flexível da espessura correta. Depois do arqueamento e do resfriamento, espaçadores de borda de fita adesiva são usados para criar a correta profundidade da cavidade, a resina é derramada dentro e é então curada numa "caixa de luz ultravioleta" ou simplesmente durante um tempo extra. O método de moldagem pode ser usado para fazer vidro laminado PVB, permitindo que duas chapas finas caiam juntas no molde, uma em cima da outra como é usado para pára-brisas de automóveis. Esse processo é adequado para produção em larga escala (do mesmo tamanho e raio) e não é , em geral, usada em arquitetura.
O principal vidro de segurança depois do temperado é o laminado, que pode também ter uma variedade de outras aplicações. A larga escala do mercado de vidro laminado é bem recente; foi consolidada no Reino Unido, depois da publicação dos novos Padrões de Segurança Britânicos em 1982. O princípio da laminação é a aglutinação de duas ou mais chapas de vidro com uma camada intercalada. Há em voga duas técnicas de fabricação disponíveis.
Na laminação com resina, folhas de vidro são unidas com um espaço entre elas, formado por uma fita adesiva de dupla-face colocada em seu perímetro. Uma quantidade calculada de resina líquida, correspondente ao volume dado de ar, é derramada na cavidade. Quando todo o ar tiver sido deslocado a borda aberta é selada e o produto laminado guardado horizontalmente, enquanto a resina cura para formar a camada intercalada rígida. Esse processo tem a vantagem de permitir que uma cavidade de dimensões flutuantes (tal como é produzida com vidro moldado ou feito a mão) seja preenchida.
O método mais usual e tecnicamente mais importante, necessita do uso de uma lâmina plástica intercalada (em geral PVB). A propriedade do PVB essencialmente mais útil é que, sob calor e pressão, se converte de material translúcido em um adesivo muito forte e claro.
Sete estágios básicos fazem parte do processo usual:
Corte automático
Lavagem
Acomodação
Pré-aquecimento
Passagem por autoclave
Teste
Acabamento
O processo de corte para minimizar o desperdício é comum a muitos processos secundários, mas, por conveniência, somente um método completamente automatizado é descrito em detalhes aqui.
A análise dos pedidos é processada pela otimização de fôrmas computadorizadas, para definir como cortar as folhas de grande padrão desperdiçando o mínimo.
Os resultados da otimização são gravados e alimenta os controles das máquinas de corte.
Uma máquina cortadeira compreende quatro principais componentes:
Uma mesa de cortar de cerca de 7m de comprimento por 4m de largura. Inclui jatos de ar dirigidos para cima para acolchoar o vidro, e uma cortadeira automática com pontas de carboneto (carbide) de tungstênio. Com o movimento da cortadeira para cima e para baixo e transversalmente a folha é controlada pela fita magnética do otimizador.
Numa 2º mesa, com o mesmo tamanho e desenho da mesa de corte, que age como mesa de suporte, move-se o vidro marcado sobre roletes. Uma marca no vidro é lida por um mini olho automático que pára o vidro na linha das marcas; ele é levantado, e isto quebra-o.
Uma 3º plataforma é constituída de roletes e de cintas que se movem perpendicularmente. Elas servem para mudar a direção do trajeto do vidro para passá-lo entre um conjunto de rodas que se move para cima e para baixo.
Na 4ª e última plataforma de apoio, as folhas cortadas são erguidas e temporariamente empilhadas.
O vidro é então lavado com água desmineralizada.
Esse processo manual simples é realizado numa área fechada na qual a umidade e temperatura são cuidadosamente controladas: as qualidades técnicas e de vapor do PVB são críticas quanto ao seu uso.
O problema é que o PVB é higroscópico e por isso, fica ligeiramente pegajoso às temperaturas ambientes. Os produtos europeus e americanos são enviados em caminhões refrigerados para manter o material abaixo de mais ou menos 10ºC e seco. Uma vez enviado, o material tem que ser mantido à mesma temperatura até o momento de uso. Alguns produtos japoneses são pulverizados para manter as superfícies enroladas separadas mas isso demanda lavagem, e certos produtos são mais difíceis de pré-aquecer no processo de laminação.
Os rolos de PVB de 300 - 400m de comprimento são mantidos numa sala fresca adjacente. As espessuras mais usadas são as de 0,38mm; 0,76mm e 1,52mm. O produto de 0,38mm é usado para o vidro grosso comum, laminado, de 6,4mm, combinado com duas folhas de 3mm produzidas pelo processo de flutuação. Depois de removido para a sala de laminação, o material leitoso opalescente é desenrolado e cortado no tamanho exigido.
Após a acomodação manual do vidro e do PVB, o produto laminado é retirado da sala e passa em roletes através de uma prensa de reaquecimento. A temperatura é mantida a cerca de 200ºC, e a ação secadora remove o ar, aquece o material e dá adesão ao produto permitindo que seja erguido como uma unidade laminada. Nesse estágio o material é transparente, mas não limpo.
As folhas laminadas pré-aquecidas são então retiradas e colocadas numa autoclave aquecida eletricamente. As folhas empilhadas são aquecidas de 145ºC a 150ºC a pressão de 152lb por polegada quadrada. "Cozinhá-las" leva quatro horas com um aquecimento mais alto de 90 minutos, terminando com um resfriamento até a temperatura de 45ºC, na qual a pressão do ar é relaxada. A passagem pela autoclave transforma o PVB opaco em um adesivo claro e a pressão remove todo o ar. Durante esta passagem pela autoclave pedaços de 300mm2 são também cozidos para teste.
Isso é fundamental para o controle de qualidade, e é também usado como um método de prova para técnicas e variações no material. Os testes principais incluem impacto e mudança circunstancial.
Os testes com impacto de socos envolvem derrubar uma bola de meia libra de diferentes altura ( 0 pés no caso de vidro laminado de 6,4mm) O modelo resultante de fragmentação / ruptura é uma medida da adesão do laminado e da instabilidade do PVB.
No teste circunstancial o laminado é fervido em água por duas horas. O PVB é liberado com um teor de vapor de 0,35 e os testes mostram que se este sobe, a adesão cai.
Os testes têm mostrado que as variações nos procedimentos de produção podem afetar consideravelmente a adesão. Em geral, a adesão é melhor quando os dois lados expostos ao ar, do vidro em flutuação, são ligados ao PVB - o que pode começar a ter importância sob certas circunstâncias.
Também, foi demonstrado que a pequena quantidade de vapor depositada inseparavelmente sobre a superfície do vidro pode efetivamente contribuir para a adesão.
As fábricas de PVB muito auxiliam ao recomendar o uso de seu produto e fornecem grande quantidade de informações sobre o processo de laminação.
Em seguida à passagem pela autoclave, o produto laminado é limpo e empilhado para ser enviado.
A produção normal de vidro laminado PVB de 6,4mm pode representar até três quartos da produção total de um fabricante. Entretanto, há muitos produtos laminados diferentes. A laminação é um processo de grande importância nas indústrias de aviação e veículos, onde pouco peso, alta resistência e segurança são essenciais. Está adquirindo importância crescente na construção. A habilidade para produzir um produto transparente, laminado a temperaturas relativamente baixas, oferece grande versatilidade: um só produto com muitas propriedades. Os fabricantes se declaram vivamente interessados em discutir novos produtos, que são facilmente desenvolvidos numa indústria essencialmente artesanal. Com as preocupações sempre crescentes com segurança e confiabilidade, tais discussões são importantes para o futuro.
A gravação se apoia no fato de que o vidro é sujeito ao ataque de alguns ácidos, notadamente ácido hidrofluorídrico. O resultado, às vezes chamado "foscamento", é uma superfície opaca no lado submetido à corrosão pelo ácido, produzindo ( quando cuidadosamente controlado), uma superfície regular translúcida, opaca. Vapores ou banhos do ácido podem ser usados dependendo do que se pretende, uma gravação profunda ou somente uma superfície levemente fosca.
Um termo comum usado para descrever o processo simples é gravação com "ácido branco". O uso de ácido hidrofluorídrico por si só, dissolve a superfície do vidro mas pode deixá-la relativamente clara. Uma combinação de ácido hidrofluorídrico e um alcalino como bifluorido de sódio, produz um acabamento áspero, fosco, branco, leitoso.
Um tratamento posterior com ácido hidrofluorídrico diluído clareia a superfície fosca para produzir um acabamento de "ácido matizado" que é mais translúcido e fácil de limpar. Tratamentos posteriores produzem o que é conhecido como acabamento "acetinado", a mais delicada forma de acabamento por gravação.
A gravação pode ser usada para criar desenhos gráficos no vidro. Cera é aplicada para criar "resistência" na superfície do vidro, e o desenho desejado é cortado na cera para revelar o vidro embaixo.
O ácido não ataca a cera e a gravação só tem lugar onde o vidro fica exposto. O uso de "resistências" em vários estágios de gravação múltipla é usado para criar desenhos no vidro.
O jato de areia é o outro meio convencional de gravar a superfície do vidro. A técnica mereceu crédito após ser patenteada por Benjamim Tilghman em 1870. Ele era um físico da Filadélfia, e sua patente era para o processo que envolvia uma corrente de areia impelida por vapor, ar ou água para aguçar, perfurar, moer, recortar e pulverizar ou gravar pedra, metal, vidro, madeira a outras superfícies duras e sólidas". Desde 1870, a técnica floresceu em muitas indústrias, e a areia tem sido substituída por uma variedade de outros materiais cortantes, como grãos de coríndon. É possível cobrir certas partes da superfície do vidro para mantê-las intocadas e a técnica é usada por artesãos do vidro.
Os anos 80 assistiram à extensão do uso da esmaltação serigráfia sobre o vidro. Essa técnica existe (até agora) como um primo relativamente menos aperfeiçoado do que a tecnologia de película fina, já que modifica a aparência e o desempenho do vidro pelo uso de uma técnica de revestimento de superfície muito menos complexa.
A chave para a esmaltagem é a fusão de uma "tinta" cerâmica na superfície do vidro à temperatura de solidificação de cerca de 620 a 650ºC, na qual o menor amolecimento do vidro cria uma aderência fundida e uma superfície de esmalte muito resistente, efetivamente tão dura quanto o próprio vidro.
Depois de cortadas nas dimensões necessárias para a folha, os recortes do vidro são torturados (as bordas reservadas). As chapas são então lavadas antes de serem conduzidas sobre as mesas planas rolantes, normais, que se usam para transportar vidro, até a mesa de serigrafia.
A própria serigrafia usa as telas usuais de poliester impressas fotograficamente como as que são usadas e outros processos de arte, com um tamanho de malha visual em torno de 90 linhas/cm. A moldura de serigrafia é colocada em contato com o vidro e a tinta cerâmica especial, que pode ser liberada por uma ranhura no revestimento e cobertura, é então "esfregada" através da tela sobre o vidro.
O vidro é então movido rapidamente para uma câmara de secagem onde é secado ou à temperatura ambiente por 12 horas, ou mais rapidamente a 90ºC. Limpeza é essencial neste estágio para manter a tinta úmida livre de partículas de poeira.
Depois de seco, o vidro é solidificado, o lado revestido virado para cima, à temperatura normal de 620º a 650ºC. A natureza da tinta cerâmica, particularmente por seu teor de chumbo, provoca a fusão da tinta na superfície recém-amolecida do vidro, e forma uma superfície de esmalte vitrificado resistente, quase tão forte quanto o próprio vidro, e perfeitamente aderida a ele. A adesão e a resistência são tão boas que o vidro pode ser polido/revestido na superfície externamente; mas isto, em geral não é aconselhado, uma vez que o chumbo na tinta pode se transformar em sulfeto de chumbo se exposto ao tempo, o que escurece as cores.
Todas as cores estão disponíveis com a condição de que a cor final pode unicamente ser fixada quando a queima já tiver sido realizada, uma vez que a tinta muda de cor no processo de solidificação.
Depois de solidificado, o vidro é, freqüentemente, imerso em calor, num processo semelhante ao descrito para a solidificação em geral.
O tamanho máximo das chapas é comandado pelo tamanho da estufa de solidificação.
Inicialmente, vidros esmaltados eram para uso decorativo ou de escurecimento interno. Entretanto, a Pilkington, por exemplo, está estabelecendo seus critérios de desempenho de transmissão que são diferentes dos vidros tintos ou revestidos de fina película. A tinta cerâmica tende a bloquear todas as freqüências igualmente em vez de seletivamente, o que causa a diminuição da transmissão da luz ao custo da transmissão completa por coberturas de alta porcentagem. Por exemplo, uma cobertura de cerâmica branca de 100% proporciona uma transmissão de luz translúcida de 25%, mas até 40% de transmissão total de calor.
A esmaltagem com tinta cerâmica oferece toda uma nova série de produtos para um arquiteto interessado em explorar o vidro, obtendo vários graus de transparência e translucidez na mesma peça. Edifícios significativos já foram construídos no fim dos anos 80 exemplificando esses novos meios de expressão.
Nas últimas décadas, as vidraças de folhas múltiplas tornaram-se uma enorme indústria nos países desenvolvidos, transformando-se mais e mais em padrão em todos os tipos de construção.
Os benefícios da dupla ou múltipla vidraça foram conhecidos durante séculos mas sua implementação bem sucedida requer que as folhas duplas possam ser abertas para limpeza ou que sejam seladas hermeticamente. A proliferação de fábricas e produtos de dupla folha, relativamente recente, é um resultado direto da solução desses problemas de fabricação, relacionados ao fechamento hermético do perímetro. A tecnologia, ainda baseada essencialmente no artesanato, está agora tão bem direcionada que uma grande cidade no mundo desenvolvido pode incluir dúzias de contratantes de vidraças duplas.
Precisa-se apenas de um depósito para os materiais e uma sala limpa mantida a um grau baixo de umidade relativa que pode ter 10m2 ou menos do que isso.
Numa fábrica usinal, 5 processos são realizados
O preenchimento dos espaçadores com o material de conexão molecular
A moldagem dos espaçadores
Adesão dos espaçadores à primeira lâmina de vidro
Adesão da segunda lâmina de vidro
Aplicação do selante de bordas.
As duas lâminas de vidro são separadas por extrusões de alumínio ocas incorporando fendas de aproximadamente 0,5mm por 1,0mm. As extrusões são preenchidas com bolinhas esféricas de peneira molecular de aproximadamente 1,5mm de diâmetro. A peneira molecular é altamente hidroscópica e mantém a cavidade a um nível muito baixo de umidade.
As extrusões são cortadas no comprimento, unidas em ângulo de 45° ou arqueadas no molde para formar caixilhos para a adesão ao vidro.
As extrusões são então coladas à primeira folha de vidro. O adesivo usado no sistema de dupla selagem aqui descrito é o polyisobutileno.
A segunda folha de vidro é então colada ao outro lado da extensão e a umidade combinada é pressionada entre cilindros. A junta molecular começa a absorver vapor d’água tão logo seja liberado na atmosfera para preencher a extensão. No fechamento da unidade selada, sua ação hidroscópica remove qualquer vapor de água existente na cavidade e, mais tarde, absorve qualquer umidade que passe através do selo.
Isto pode ser colado a mão ou automaticamente, o que acontece cada vez mais. O material usado é, em geral, um polisulfeto em duas partes. Alternativamente selantes de poliuretano ou silicone podem ser usados.
O desempenho da selagem é crítico durante a longa vida útil da unidade, e a perfeita selagem da extensão de alumínio com as folhas de vidro depende, em certo grau, do nivelamento do vidro.
Recentemente na Europa, uma fábrica importante foi prejudicada por produzir vidro com pequenas ondas, o que levou muitos fabricantes de vidraças múltiplas a mudar de fornecedor.
Técnicas mais complexas para vidraças múltiplas estão agora disponíveis, incluindo algumas com cavidades preenchidas com gases neutros. Elas trazem projetos com uma enorme variedade de produtos onde vidros claros, tintos, revestidos e laminados de qualquer espessura podem ser combinados. O processo todo pode ser agora inteiramente automatizado desde a seleção dos vidros no estoque feita pelo computador.
O desenvolvimento de técnicas de revestimento com película fina revolucionou a vidraria e provavelmente continuará a fazê-lo.
O vidro em si é um material maravilhosamente variado, e a destreza dos fabricantes de vidro explorou por longo tempo as variedades de cor e desempenho resultantes da alteração química e técnicas de moldagem existentes.
Entretanto, com a emergência de tecnologia micrométrica na qual os materiais podem ser depositados em espessuras medidas em milionésimos de milímetros, materiais habitualmente opacos podem ser transformados em transparentes. Isso oferece ao projetista de vidraças, a totalidade de materiais do planeta, já que, virtualmente todos eles, se suficientemente finos, podem ser transparentes.
A categorização de técnicas de revestimento é complicada pelo fato de que a descrição científica exata relaciona-se ao método pelo qual o material é depositado, enquanto o fabricante, está interessado apenas no lugar que tal processo ocupa na sua seqüência de produção.
Assim, embora haja três técnicas genéricas de formação de película fina, é sempre convenientemente dividir os métodos de revestimento, ou de modificação de superfície, entre os usados na linha de fabricação durante o processo de flutuação e os usados fora dela. Mas as técnicas usadas na linha são particularmente interessantes para o arquiteto porque proporcionam uma superfície resistente.
Esse método oferece uma série extremamente útil de produtos na qual, o material usado pode ser lançado sobre a superfície do vidro enquanto ele está sob temperaturas muito altas, alcançadas durante a flutuação e a têmpera. De muitas formas, os vidros revestidos durante a fabricação oferecem os produtos mais vantajosos. O revestimento é intrinsecamente resistente, e o vidro pode freqüentemente ser colocado com a superfície revestida para dentro ou para fora do edifício.
A desvantagem da técnica é que, em geral, só é possível aplicar uma ou duas camadas.
O material pode ser aplicado sobre o vidro enquanto ainda está no banho de flutuação ou no lehr de resfriamento (têmpera), ou mesmo, no intervalo entre os dois, o chamado intervalo - lehr.
No processo de modificação de um banho de flutuação típico, íons de metal (partículas carregadas eletricamente) são atraídas para dentro do vidro por uma força eletromotiva, enquanto ele ainda está em estado fundido.
O "Spectrafloat" da Pilkington, hoje anulado, era fabricado por esse método (usando íons dirigidos), enquanto o "Reflectafloat" posterior usa um processo químico de sedimentação de vapor.
Outros revestimentos feitos durante a linha de fabricação, incluem revestimentos pirolíticos (a fogo) nos quais, os materiais espalhados sobre o vidro, muitas vezes no "intervalo - lehr", sofrem pirólise quando atingem o vidro entre 600 e 650°C.
Nos EUA desenvolveu-se técnicas desse tipo. Esses revestimentos fazem efetivamente parte da superfície do vidro, e não apenas acomodam-se sobre ela; além disso, compartilham de intrínseca resistência e durabilidade.
Em termos das técnicas genéricas de formação de película estas, descritas abaixo, são técnicas químicas de sedimentação de vapor. Elas se apoiam sobre a reação química entre vapores sob alta temperatura formando películas sólidas delgadas que se condensam sobre o vidro.
Um exemplo é a fabricação de camadas resistentes de óxido de estanho. Num processo característico, cloreto de estanho convertido em vapor (SnCi4) e nitrogênio são transportados para vários locais em forma de lâminas, que aceleram os vapores. Conforme os vapores se aproximam e encontram a superfície quente do vidro, acerca de 650°C, uma reação química ocorre para formar óxido de estanho e cloreto de hidrogênio. O óxido de estanho é depositado na superfície do vidro e uma medida entre 0,5 e 1 mícron (500 e 1000 nanômetros). A espessura efetiva da película está na ordem de 20 a 120nm.
Uma variedade de materiais pode ser acrescentado durante a fabricação, incluindo a própria sílica, que é usada para fabricar produtos refletores de luz, como o "Reflectasol" da St. Gobain.
Esses revestimentos têm vantagens de resistência e muitas vezes, de economia. Porém, eles interferem nos critérios do processo de flutuação e são dominados por ele. Isto cria problemas técnicos e de produção e dificuldades associadas de previsão de mercado e estocagem.
Suas vantagens perdem cada vez mais para a flexibilidade dos revestimentos realizados fora da linha de fabricação, usualmente chamados:
Sedimentação por solução
Sedimentação por vapor químico
Sedimentação por vapor físico
Um exemplo característico de sedimentação da película de metal conforme descrição abaixo, é o revestimento convencional de um espelho prateado com películas.
A fabricação de espelhos é uma das mais antigas técnicas na indústria do vidro. A necessidade humana de espelhos teve um importante impacto sobre a indústria do vidro em geral, por causa da necessidade preponderante de superfícies paralelas, opticamente planas e vidros de alta qualidade. Os fabricantes de espelhos de Veneza formaram sua corporação em 1569, cuja filiação assegurava-se pela técnica de achatamento e polimento de um vidro cilíndrico soprado, seguido da aplicação da camada refletora de amálgama de mercúrio e estanho (uma técnica desenvolvida em Veneza 250 anos antes). Uns cem anos depois, uma corporação equivalente foi estabelecida na Inglaterra.
Até a metade do século XIX, espelhos eram fabricados pelo vidro em flutuação em contato com a lâmina de estanho revestida. Até que em 1840 a prateação foi descoberta, o que envolvia sedimentação química. Caracteristicamente, nitrato de prata e uma solução redutora eram derramados sobre vidro de alta qualidade perfeitamente limpo. A prata metálica sedimentava-se em contato com o vidro em questão de minutos.
Com a emergência da tecnologia da película finn (fina), os espelhos podem ser agora fabricados de várias formas, mas muitos acreditam que a melhor forma para obter espelhos perfeitos ainda é a sedimentação química de prata, usando a técnica de pulverização (spray), descrita nos parágrafos seguintes.
Uma moderna instalação padrão de prateação contínua é uma linha automatizada de até 100m de comprimento. As intensidades de prateação e o vidro a ser usado, têm de ser da mais alta qualidade, com uma superfície perfeita, livre de manchas.
Nem todos os fabricantes suprem essas necessidades.
Os processos de produção são os seguintes:
Lavagem
Sensibilização com óxido de estanho
Revestimento de prata
Revestimento de cobre
Secagem
Pintura
Secagem
Cozimento
Resfriamento e lavagem
Deixa-se cair o vidro em queda livre e então, ele é colocado sobre roletes passando por um processo de limpeza. Cinco painéis oscilantes equipados com escovas circulares em discos por baixo, limpam a face superior utilizando uma solução muito fraca de rouge de joalheiro (óxido férrico hidratado). O vidro passa então por três lavadoras para remover todo o pó em excesso.
O vidro passa em seguida por uma pulverização com solução de estanho, e é lavado outra vez. O estanho sensibiliza a superfície do vidro e intensifica a formação da prata no processo seguinte.
Isto é levado a efeito numa câmara de vidro. O vidro é passado sob tubos oscilantes com bocais embaixo, os quais pulverizam nitrato de prata e um ativador (amônia). Os elementos químicos se misturam acima do vidro e a prata se precipita, numa reação química, para sedimentar-se sobre a superfície do vidro ativada por óxido de estanho. O material excedente é retirado sob lavadoras.
É necessário para evitar que a prata embace em contato com o ar, tornando-se preta. Pulverizadores oscilantes misturam sulfato de cobre e amônia, o que precipita o cobre em contato com a prata.
O vidro revestido é secado com ar.
Os processos seguintes envolvem a aplicação de uma camada cozida de tinta para proteger as camadas de baixo. Uma tinta de nafta e chumbo recobre a superfície do vidro revestida de cobre. É preciso passar o vidro sob um cilindro que gira continuamente deixando cair uma cortina de tinta sobre a linha de produção, recolhida em um reservatório de reciclagem embaixo. Quando o vidro se aproxima da cortina, a linha acelera-o, proporcionando uma cobertura regular.
O vidro pintado é novamente seco no ar.
O vidro é então passado através de fornos de cozimento à temperatura de até 120°C.
O vidro é finalmente resfriado e lavado antes de ser cortado e estocado.
Os espelhos são talvez mais usados em mobiliário do que em arquitetura. As metas de produção da indústria são de fazer chapas maiores de espelho para estocagem e distribuição em chapas grandes, ou para cortá-las segundo os pedidos na fábrica. As espessuras podem variar entre 2mm e 10mm, sendo que as mais comuns têm entre 4mm e 6mm.
A largura máxima de vidro que pode ser prateado depende da instalação mas é, em geral, de 2600mm. O comprimento máximo é limitado apenas pela necessidade de virar as chapas no final do processo. Normalmente, têm 4m.
A produção de espelhos caracteriza-se pelo trabalho das bordas e escantilhamento que são em geral, realizado em uma indústria de prateação.
As bordas podem ser trabalhadas de modo a obter diferentes superfícies, da aparência áspera, esbranquiçada do vidro até a polida, brilhante. O acabamento é o resultado do abrasivo ou polidor usado e da solução de rouge de joalheiro empregada.
O trabalho complexo das bordas é feito por um artesão especialista que as movimenta manualmente de encontro a "rodas de fiar".
Em peças pequenas, trabalha-se cada lado isoladamente, recolocando a chapa à frente da máquina de polimento por quatro vezes, uma vez para cada borda. O trabalho comum das bordas é normalmente feito em duas bordas, com duas máquinas trabalhando simultaneamente.
Usa-se uma máquina apropriada. A comprida máquina pode desenvolver muitos graus diferentes de desgaste ou polimento da superfície nos escantilhados.
A imersão ou revestimento profundo baseia-se no princípio de imergir o vidro em uma solução do material a ser sedimentado, drenando-o, para deixar uma película, e então aquecendoo-o para produzir uma camada pirolítica. A produção de películas delgadas e regulares requer grande sofisticação da técnica.
No método do revestimento profundo, o vidro perfeitamente limpo é abaixado até o tanque que contém a solução revestidora, e depois, cuidadosamente puxado a uma velocidade constante. A retirada é suave e lenta, medida em relação à velocidade de evaporação do solvente, para assegurar que seja minimizada a quantidade de substância sobre o vidro que escorre para baixo na medida em que sua superfície é erguida. A solução está em um líquido volátil que evapora depressa e passa por hidrólise e condensação. O vidro é então cozido a 650°C para produzir a camada de óxido dura e transparente de cerca de 70nm de espessura.
Grandes tamanhos de substrato podem ser usados até a medida de 3m por 4m. Os produtos incluem vidros reflexivos (espelhados) de controle solar, como o "IROX" da Schott e camadas multi-profundas para formar camadas interferentes.
Películas orgânicas podem também ser aplicadas por imersão, sobrepondo ambas as faces do vidro simultaneamente. O material em questão é dissolvido em um solvente volátil e adicionado a um tanque de água purificada. O solvente evapora e o material forma uma camada na superfície que se torna "monomolecular" por uma peça corrediça. A imersão repetida do vidro no tanque reveste-o, mono-camada por mono-camada. Esta é uma tecnologia bastante nova, mas potencialmente muito interessante.
Consiste na produção de uma película sólida por meio de reação química entre vapores, exatamente acima, ou efetivamente sobre o vidro. Uma técnica característica de linha de produção para sedimentar óxido de estanho já foi descrita anteriormente.
A sedimentação por vapor químico pode ser realizada sob pressão atmosférica, método usado na indústria da Pilkington. No caso do "Reflectafloat" (Pilkington), por exemplo, também são usados processos sob baixa pressão.
Uma variante da sedimentação por vapor químico é o revestimento por pulverização, no qual os materiais estão em forma de gotículas em vez de vapores. Caracteristicamente, uma solução de cloretos de metal em água, ou outro solvente, é convertida com um gás portador (ar, nitrogênio ou argônio) dentro de aerosol, e depositada sobre o vidro que passa por múltiplos locais.
Tanto a sedimentação por solução ou por vapor químico dependem, até certo ponto, das características químicas dos materiais: a capacidade que têm certas substâncias de se dissolver em outras, e seu comportamento enquanto se movem dentro e fora da combinação química, ou os vários estados ou fases em que podem aparecer. A escolha dos materiais que podem ser utilizados depende dessas contingências.
Entretanto, a flexibilidade das técnicas de sedimentação de vapor físico, particularmente em seus mais recentes avanços, abriu um novo futuro para o vidro. Em resposta a tudo isso, estão tratadas aqui detalhadamente.
O processo depende de uma técnica muito mais direta: a vaporização de uma substância e sua liberação subseqüente, de forma muito regular, em porções mínimas, para um substrato. As técnicas se caracterizam pela sua capacidade de sedimentar quase todo tipo de material como revestimento.
Há três técnicas básicas:
Evaporação
Bombardeio de partículas
Chapeamento (laminação) com íons
As formas comuns de sedimentação por evaporação utilizam um raio direcionado de elétrons ou aquecimento direto. Uma corrente de elétrons é focalizada sobre um metal contido num crisol, mantido como um ânodo, cuja carga positiva acelera os elétrons. A energia da corrente derrete o metal e então evapora. O material gasoso é contido dentro de um ambiente a vácuo muito alto, para aumentar o fluxo de material vaporizado para o substrato.
As técnicas de evaporação têm a desvantagem de que a fonte da substância evaporável é uma só, e são necessárias várias fontes para se obter camadas uniformes. Todavia, o alto grau de evaporação e pureza do revestimento tem feito dela uma importante tecnologia, usada, por exemplo, na indústria Libbey-Owens-Ford Varitran, instalada em 1967.
Outra desvantagem do processo de vaporização com raio de elétrons é seu caráter de alta temperatura, alta energia e alta voltagem; a técnica está sendo, cada vez mais, substituída pelo bombardeio por partículas magneticamente intensificadas.
Trata-se de uma tecnologia surpreendentemente antiga que utiliza íons positivamente carregados de preferência, a elétrons negativamente carregados. Foi descoberta em 1852, algumas vezes usada para a fabricação de espelhos de 1970 em diante, e, nas décadas de 20 e 30, foi empregada para aplicar películas de ouro a tecidos e matrizes de cera dos fonógrafos.
O princípio do bombardeio de partículas é notável: um alvo é bombardeado por íons que deslocam fisicamente seus átomos, fazendo com que deixem a superfície e atinjam o substrato aderindo a ele. Assim, uma película se forma devagar. A lentidão de sua construção foi um motivo para que a técnica fosse muito aplicada até os anos 60. A partir daí, o aperfeiçoamento do bombardeio magneticamente intensificado, notadamente pela Airco Temescal nos EUA e outros, colocou a técnica na vanguarda da tecnologia da película fina.
O bombardeio, ao contrário das técnicas com raios de elétrons, pode operar não só sobre elementos puros mas sobre ligas e compostos. Pode ser também efetuada em ambientes com gás de alto vácuo usando oxigênio ou nitrogênio para criar óxidos e nitratos com novos desempenhos. Além disso, é um processo ideal para a criação de películas extremamente finas e completamente controladas, perfeito para a nova geração de revestimentos em camadas múltiplas, fabricados sob medida em nosso tempo.
O bombardeamento magneticamente intensificado é agora uma técnica usada mundialmente, com instalações econômicas que custam entre 5 e 10 milhões de libras, adotadas por muitas indústrias secundárias.
No bombardeamento "planar-magnetron", uma folha de vidro é colocada numa câmara a vácuo onde há um alvo, que é um cátodo especificamente desenhado, e o gás de bombardeio. Aplica-se uma carga negativa ao cátodo e uma descarga rubra (ou plasma) incendeia-se dentro da câmara à pressão adequada do gás. Átomos do gás positivamente carregados são atraídos para o alvo, e atingem-no com tanta força que fazem com que os átomos do alvo sejam expelidos para sedimentarem-se por sobre ele.
Uma instalação completa de bombardeio compreende:
Recepção e estocagem
Corte
Revestimento
Testes
Empilhamento
A fábrica recebe dois conjuntos de produtos para processamento:
Tamanhos já cortados ou produto solidificado conforme os pedidos,
Produto temperado em grandes pedaços próprios para estoque, de 6m por 3m, para corte, revestimento, e então estocagem.
Este estágio é em geral efetuado com o cortador otimizador da forma descria anteriormente.
O processo de revestimento compreende os seguintes passos:
Polimento da superfície
Primeira lavagem
Secagem
Segunda lavagem
Secagem
Redução da pressão da câmara hermética
Bombardeio em câmara tripla
Normalização da pressão da câmara hermética
Verificação
O vidro é esfregado por três conjuntos de escovas rotativas; é lubrificado com água e ceri-rouge para purificar e polir a face superior. O rouge é então lavado e retirado com escovas rotativas paralelas à superfície e secado com ar quente.
Em seguida, o vidro é lavado mais perfeitamente num grande lavador e secado sob pressão positiva (para manter fora o ar externo) dentro de uma câmara envidraçada, depois disso está pronto para entrar na primeira câmara de vácuo.
A pressão muito baixa nas câmaras de bombardeio e o objetivo de manter a produção em andamento razoavelmente contínuo, requer redução de pressão através de dois compartimentos herméticos, ambos grandes o suficiente para receber o tamanho máximo de folha de vidro.
Efetua-se o revestimento em várias câmaras. As primeiras máquinas consistiam em 2 ou 3 câmaras, as posteriores compreendiam 5 ou mais. Cada câmara se caracteriza por três posições do alvo de cátodo, oferecendo potencial para que 9 a 15 materiais de alvo possam ser bombardeados sobre o vidro que passa embaixo. Cada posição de alvo tem um pequeno visor de cerca de 20 mm de diâmetro, através do qual a névoa da descarga azul do plasma pode ser vista. Os alvos têm a forma de anéis de metal alongados de aproximadamente 2,5 m de comprimento por 300mm de largura.
O bombardeio gradualmente escava o material do alvo até formar um vale ao redor do anel, e o material pode ser devolvido ao fornecedor para recondicionamento, uma vez gasto.
Depois de revestido, o vidro bombardeado passa por normalização da pressão na câmara hermética. Trata-se do processo inverso ao do início, de novo realizado em 2 ou mais câmaras. O produto revestido é sujeito a uma verificação visual pelo supervisor numa cabine situada no final da instalação do processo.
Cada folha revestida é finalmente erguida verticalmente e empilhada com camadas intermediárias de fino poliestireno ou folhas de papel enroladas.
Os produtos podem ser de vários tipos, obtidos pela manipulação de 5 variáveis:
A velocidade segundo a qual o substrato se move
A voltagem do cátodo
A variedade de vidros usada
A variedade de materiais de alvo usada
O gás na câmara.
As pobres características de adesão das camadas em formação e sua fragilidade exigem o uso de materiais para múltiplo revestimento. Um produto padrão de baixa emissividade (low-E) compreende as seguintes camadas:
- óxido de estanho (alvo de estanho em ambiente de oxigênio).
- prata (alvo de prata em ambiente de argônio).
- "scavenger" (produto não especificado, confidencial, empregado para evitar a oxidação da prata na entrada da câmara final de revestimento, que possui um ambiente de oxigênio).
- óxido de estanho (alvo de estanho em ambiente de oxigênio).
Esse processo produz um material de colorido neutro. O uso do cobre, em vez da prata, em argônio, produz um material tingido.
Controle de qualidade e registro dos constituintes do produto, realizados a cada lote e verificação, são essenciais para o processo, tanto em termos de pesquisa como de desenvolvimento. Garantem também pedidos iguais que se repitam.
De cada lote produzido, tira-se 1m2 de amostra, que é cortado e testado em relação à transmissão de luz e cor. Pode ser guardado numa biblioteca para futura verificação e para atuar como peça piloto para pedidos de substituição, para assegurar o controle de desempenho e cor.
A transmissão e a reflexão são testadas numa pequena máquina com leitura digital que fornece, diretamente, porcentagens de transmissões ou reflexões.
A cor é testada num spectrogard, ou máquina similar; também na reflexão e transmissão, em ambas as faces, revestida e não revestida. A medição sofisticada da cor é essencial, já que fornece um método exato e científico de controle da cor, descartando a subjetividade do olho humano. Em geral, a cor é definida por coordenadas, amarelo em cima para azul em baixo verticalmente e verde à esquerda para vermelho à direita horizontalmente. Todas as cores podem ser posicionadas com referência a essas coordenadas, ambos os tipos de máquina são habitualmente instrumentos para uso sobre pequenas mesas. Instrumentos para verificar a transmissão da luz de diferentes comprimentos de onda são também usados com a finalidade de pesquisa.
O fluxo de produção normal é regularmente equilibrado entre produtos reflexivos de controle solar e revestimentos low-E, para ambos os casos: estoque de vidro temperado e vidro sólido pre-encomendado. As medidas dependem do tamanho da câmara a vácuo e podem ser de até 6m por 3m.
Embora a tecnologia seja também usada para fazer espelhos de alumínio bombardeado, o avanço relacionado a outros produtos deve ser lento, dado o caráter recente das técnicas. Entretanto, com indústrias já implantadas por todo o mundo desenvolvido, e capacidade de produção de sobra, é de se esperar que os produtos se multiplicarão à medida que cresça a confiança em sua adesão, seu desempenho e sua vida útil.
Revestimentos de película fina, se aplicados por bombardeio, imersão ou qualquer das outras tecnologias, estão transformando a natureza do vidro. Novos revestimentos interferentes - chegam a 30 sobre a superfície - estão proporcionando filtração espectral precisa. Estes são, atualmente, mais comuns para tarefas como análise de sangue do que para janelas, mas a técnica está implantada.
Com relação aos métodos de revestimento, o chapeamento com íons (ion plating) combina a sutileza do bombardeio e sua alta velocidade da vaporização com o raio de elétron, promovendo um revestimento mais rápido e mais aderente, mesmo em superfícies complexas.
Com essas tecnologias, os vidros do futuro já estão conosco agora. Tudo o que temos a fazer é encontrá-los.
A indústria do vidro de hoje é filha da união entre história e tecnologia, relacionada como está a um único e notável fenômeno químico e a uma série de sucessivas técnicas de fabricação.
A indústria se caracteriza por 4 setores:
Indústria primária, dirigida para a fabricação do produto temperado inicial ou de algum outro resultado da fusão;
Processamento secundário, relacionado ao que a indústria chama de "valor agregado", incluindo a produção de material laminado, revestido e tratado além da vidraça múltipla;
A indústria especializada, assentada ao lado dos dois primeiros setores, para quem a construção existe apenas como um de seus outros mercados; e
Instalação, preocupada em prover suprimentos e direcionar serviços.
A estrutura da indústria é complicada pelo fato de que a maior parte das companhias está envolvida em vários setores, de tal forma que a integração entre "retaguarda" e "vanguarda" vai sendo efetuada por firmas ansiosas por assegurar um lugar ao sol no mercado.
Embora a indústria seja algumas vezes capaz de atender às necessidades individuais, não raro numa base de prédio a prédio, suas forças e capacidades ficam dispersas. Pode ser muito difícil saber onde procurar um produto e onde encontrar soluções em vez de uma aparentemente desinteressante consulta a um catálogo.
A compreensão da indústria e de sua estrutura é importante para designers que desejam tirar o máximo dela.
Produção primária
As indústrias primárias são os gigantes do ramo. A indústria primária cresceu em menos de cem anos de uma fragmentada atividade artesanal para uma dimensão dominada por alguns poucos gigantes da indústria primária multinacional, presos a uma competição mundial, ligados pelo processo e pelo mercado comuns.
Fonte: www.usp.br
