PROCESSOSDE PRODUÇÃOINDUSTRIAL

Departamento de Engenharia Mecânica

FABRICO DE VIDRO

PROCESSOS DE PRODUÇÃO INDUSTRIAIS

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Índice

• Composição do Vidro• Processo de Fabrico Genérico• Principais Processos de Fabrico• Moldação por Fundição• Moldação por Centrifugação

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Composição do Vidro

Os principais elementos constituintes do vidro são os seguintes:

•Sílica (SiO2 ) 70 a 72 %

•Óxido de Sodio (Na2O) 12 a 14 %

•Óxido de Cálcio (CaO) 9 a 11 %

•Óxido de Magnésio (MgO) 0 a 3 %

•Alumina (Al2O3) 1 a 2 %

•Óxido de Potássio (K2O) 0 a 1 %

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Processo de Fabrico Genérico

1) Preparação da matéria prima e fusão

2) Moldação

3) Tratamento térmico

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Principais Processos de Fabrico

Processos p/ Geometrias moldadas (ex. Garrafas)• Fundição, Centrifugação, Compressão,

Sopro

Processos p/ Vidro Plano e Tubular• Estiramento, Laminagem e Flutuação

Processos p/ Fibra de Vidro• Centrifugação e Flutuação

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Moldação por Fundição

• Fundição convencional por recurso a moldes• Produtos: lentes, espelhos, alguns produtos

cristalaria• Arrefecimento controlado para minimizar tensões

residuais e evitar fractura• Acabamento posterior: Lapidação e polimento

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Moldação por Centrifugação

1. Vidro em fusão depositado no molde2. A rotação espalha homogeneamente o

material pela superfície do moldeEx. Produtos: tubos de cinescópios p/ tv’s

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Moldação por Compressão

1. Deposição de vidro em fusão2. Compressão3. Acabamento

Produtos: objectos planos (pratos, lentes, …)

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Moldação por Sopro

1. Deposição vidro na cavidade2. Compressão da pré-forma3. Transferência da pré-forma para molde de

sopro4. Sopragem da pré-forma

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Moldação por Duplo Sopro

1. Deposição vidro na cavidade2. Fecho do molde3. Etapa 1 da sopragem (pré-forma)4. Transferência para molde final5. Sopro da geometria final

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Processo de Estiramento (p/ vidro plano ou tubular)

1. Processo de Fourcault – ferramentarefractária + arrefecimento

2. Processo de Colburn – flexão do vidro

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Processo de Laminagem (p/ vidro plano ou tubular)

• Vidro forçado por conjunto de rolos de laminagem

• Acabamento posterior da placa de vidro

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Processo de Flutuação (p/ vidro plano ou tubular)

• Vidro apoiado em metal fundido e estiradopor rolos.

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Vidro de embalagem – Etapa 1: FUSÃOSala de ComandosO processo é controlado automaticamente desde a enforna das matérias primas, ao controlo dos fornos de fusão e moldagem das embalagens.

Forno e Linhas de ProduçãoA fusão das matérias primas é feita a 1.500 graus centígrados. Desde a enforna das matérias primas até à saída de vidro fundido correspondente, decorre um período médio de 24 horas.

Câmara de RegeneraçãoO ar necessário para a combustão é pré--aquecido nesta câmara, por aproveitamento dos gases de combustão. Este processopermite uma economia de energia.

Painéis de Comandodos Fornos de Fusão

Os valores das temperaturas, pressões e do nível do vidro fundido, no interior do forno, são controlados em tempo real.

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Vidro embalagem - Etapa 2: MOLDAÇÃO

Máquina de MoldagemMáquina automática IS (individual section). O processo desenrola-se em duas fases, começando pela moldação da pré-forma que é transferida para o molde final que, por sua vez, define o produto final.

Posto de Controlo Estatístico do ProcessoAtravés do tratamento estatístico devariáveis chave é possível controlar o processo e assim garantir o cumprimento das especificações da embalagem.

Tanque de FusãoConstruidos com refractários resistentesa altas temperaturas os fornos têm capacidades variáveis, função da área do tanque de fusão. Asua vida útil varia de 8 a 10 anos, dependendo da taxa de utilização.

Canal de Transporte e Condicionamento Térmico do VidroApós a homogeneização da sua temperatura, o vidro está pronto para ser moldado, alimentando por gravidade as máquinas de moldação. O vidro é moldado a 1.200graus centígrados.

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Vidro embalagem - Etapa 3: RECOZIMENTO

Sistema de Tratamentode Superfície a Quente (TSQ)O TSQ é constituido por uma fina película de tetracloreto de estanho que reforça a resistência das embalagens à pressão interna e aos choques mecânicos. É aplicado a cerca de 400 graus centígrados.

Arca de RecozimentoApós a moldação, as embalagens sãoaquecidas a 500 graus centígrados, e seguidamente arrefecidas duma forma controlada em fornos contínuos horizontais, para eliminação das tensões internas criadas no decorrer da moldação. Este processo demora entre 30 e 60 minutos.

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Vidro embalagem – Etapa 4: INSPECÇÃO

Equipamentode Tratamento a FrioO TSF corresponde à deposição dum Polietileno que lubrifica o exterior das embalagens,possibilitando o seu transporte emanuseamento nas linhas de enchimento,sem perigo de se riscarem .

Máquinas de Inspecçãoem LinhaA inspecção automática é feita ao aspectovisual, microfissuras no topo e fundo, calibre,estanquicidade, espessura e algumasvariantes dimensionais.

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Vidro embalagem – Etapa 4: ARMAZENAMENTOPaletização AutomáticaSobre estrados de madeira de dimensõesnormalizadas. As camadas são separadaspor madeira prensada, cartão ou plásticocompacto. Depois de devidamente plastificadas, as embalagens estão prontaspara seguir para o cliente, podendo percorrer,se necessário, longas distâncias.

Armazém CobertoO produto acabado é armazenado emparques cobertos.

Recolha de Vidro UsadoToda a embalagem de vidro recolhida,é transfomada em nova embalagem.O vidro é o único material de embalagemreciclável a 100%, preservando os Recursos naturais e o ambiente

INÍCIO DO PROCESSO

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Tubo de Vidro: Estiramento

• Estiramento por rolos• Vidro em fusão fluí sobre a ferramenta• AR forçado utilizado para gerar tubo ôco.

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Fibra de Vidro - Estiramento

• Fibras (> 0.0025 mm) são estirados atravésde orifício numa placaaquecida de liga.

• As fibras individuais sãoagrupadas

• Velocidade de estiramento: 50 m/s.

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Tratamentos Térmicos

• Recozimento – para reduzir as tensõesinternas no vidro

• Têmpera – para aumentar a resistência do vidro. Outra vantagem é que em caso de quebra um vidro temperado fractura empedaços muito pequenos, sendo poucoprovável o corte. Ideal para aplicações de segurança.

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Considerações de Projecto

• Considerar requisitos ópticos• Produto deve ser projectado para suportar

tensões de compressão sempre maiselevadas qua as de tracção.

• Evitar aplicações sujeitas a impacto outensões elevadas.

• Raios de concordância elevados para evitarconcentração de tensões.

• Vidro sujeito a choques térmicos devepossuir um reduzido coeficiente CTE.