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Princípios Básicos de Vidro

Como o Vidro é Feito

Até meados do século 20, as vidraças eram produzidas desenhando ou moldando vidro fundido e depois polindo as imperfeições. Em 1959, o processo do vidro float foi inventado, eliminando a necessidade de polir e, portanto, reduzindo o trabalho necessário. O processo do vidro float é como as 25 fábricas da Guardian em todo o mundo fabricam seus vidros.

O processo do vidro float começa com uma mistura de matérias-primas, incluindo cerca de 60% de quartzo, 20% de soda e sulfato e 20% de calcário e dolomita. Grandes agitadores esmagam e processam esses materiais em uma mistura. Uma mistura compreendendo cerca de 80% desta mistura e 20% de vidro reciclado é alimentada ao forno e fundida a cerca de 1600° C. O resultado é um vidro de silicato de giz-natron. Depois de refinar a mistura fundida, o vidro fundido é introduzido na bacia de condicionamento e deixado a arrefecer até aprox. 1200° C antes de fluir sobre um bico refratário em um banho de estanho líquido.

O vidro fundido espalha-se uniformemente sobre a superfície deste banho líquido de estanho, “flutuando” em cima da lata líquida com sua tensão superficial e densidade inerentes, que é mais pesada que a densidade do vidro líquido. Como resultado, o vidro derretido molda-se suave e uniformemente à forma da superfície do estanho líquido. Reduzir a temperatura do banho de estanho de aprox. 1000°C a aprox. 600° C transforma uma massa viscosa de vidro fundido em uma placa de vidro sólido que pode ser levantada da superfície do banho de estanho no final do processo de flutuação.

Propriedades do Vidro

O vidro float normal tem um tom levemente esverdeado. Esta coloração pode ser vista principalmente ao longo da borda do vidro e é causada pelo óxido férrico naturalmente existente nas matérias-primas. Ao selecionar matérias-primas pobres em óxido férrico, ou ao passar por um processo químico de branqueamento, o material fundido pode ser transformado em um vidro extra-branco de cor neutra. A Guardian produz esse tipo de vidro, chamado Guardian UltraClear ™.

O vidro tingido pode ser produzido usando massa colorida. Aditivos químicos na mistura permitem a produção de vidro verde, cinza, azul, avermelhado e bronze durante certos períodos de linha flutuante de produção. Mudar a cor do vidro no tanque significa, naturalmente, uma quantidade considerável de trabalho e maior custo devido à sucata e perda de produtividade. Assim, é produzido apenas para campanhas especiais.

A maior parte da produção de vidro atual é de vidro float, com espessuras geralmente variando de 2 a 25 mm e um tamanho padrão de 3,21 x 6 m que é usado para processamento adicional.

A Necessidade de Revestimentos de Vidro

As definições físicas de luz, energia e calor são descritas por comprimentos de onda definidos do espectro eletromagnético. Quando os comprimentos de onda atingem um objeto, certos comprimentos de onda são refletidos, absorvidos e transmitidos através do objeto. A Guardian Glass aplica revestimentos ao vidro float para manipular quais comprimentos de onda são refletidos, absorvidos e transmitidos para atender aos requisitos funcionais e estéticos.

Por exemplo, projetar revestimentos de vidro que reduzem o calor solar requer o controle da radiação emitida pelo sol que atinge a Terra. Os revestimentos da Guardian Glass são projetados para refletir os comprimentos de onda infravermelhos (calor solar) enquanto transmitem os comprimentos de onda da luz visível (luz do dia) através do vidro.

Aplicação de Revestimentos ao Vidro

Revestimentos de vidro float são produzidos em grandes quantidades, principalmente em 2 técnicas. Um deles é o processo de pirólise química, também chamado de hardcoating, que ocorre on-line durante a produção de vidro na linha de flutuação. Os óxidos metálicos são permanentemente cozidos na superfície e são muito duros (revestimentos duros) e resistentes, mas suas propriedades são muito limitadas devido à sua estrutura simples.

A Guardian Glass foca no segundo processo de revestimento chamado processo de deposição a vácuo ou pulverização de magnetron. A pulverização de magnetron deposita óxidos metálicos no vidro de forma perfeitamente suave em uma sequência projetada para alcançar excelentes propriedades ópticas e térmicas. O vidro é enviado para um revestidor com câmaras de vácuo, cada uma projetada para aplicar uma camada desse material ao vidro.

O material (que é uma placa de metal) que será depositado na superfície do vidro é montado em um eletrodo que tem um alto potencial elétrico. O eletrodo e o material são eletricamente isolados da parede da câmara de vácuo. O forte campo elétrico (elétrons rápidos) ioniza o argônio gasoso. Os íons de argônio acelerado são capazes de romper o material do alvo colidindo com ele, o qual entra em contato com o vidro, onde ele é depositado uniformemente na superfície.

Isolamento Térmico

Arquitetos e consumidores estão exigindo maior isolamento térmico de seus envelopes de edifícios para satisfazer os requisitos econômicos, ecológicos e de conforto. A Guardian está trabalhando incansavelmente para melhorar o desempenho do edifício sem sacrificar a luz natural que as pessoas desejam. As motivações por trás do maior isolamento térmico são:

Econômicas
Proprietários e gerentes de edifícios estão dispostos a investir em soluções que reduzam seus custos de energia. Os avanços tecnológicos das últimas três décadas produziram sistemas e equipamentos capazes de revestir vidros isolantes de alta tecnologia com revestimentos neutros e finos, usando processos de baixo custo. Esta tecnologia é agora aplicada a milhões de metros quadrados de áreas envidraçadas de janelas e fachadas.

Ecológicas
A conscientização do consumidor e do setor para a sustentabilidade ambiental cresceu rapidamente dentro da indústria da construção. Devido aos seus ingredientes naturais e propriedades de balanceamento de energia superiores, o vidro é um elemento-chave para reduzir os custos de aquecimento e resfriamento e para atingir as metas dos programas de certificação reconhecidos mundialmente para a construção de edifícios sustentáveis e ecologicamente corretos.

Conforto
O melhor isolamento térmico reduz os rascunhos desagradáveis das áreas envidraçadas, sem sacrificar os benefícios da luz do dia, o que faz com que as pessoas se sintam melhor e mais produtivas.

Vidro Isolante

Para obter as propriedades de isolamento térmico, duas ou mais chapas de vidro float são combinadas com um espaçador para formar uma unidade de vidro isolante (IGU). Isso reduz a perda de ar condicionado - reduzindo os gastos com aquecimento em meses mais frios e os custos de ar-condicionado nos mais quentes.

Até muito recentemente, a maioria dos IGUs foi produzida usando espaçadores de alumínio. O aumento dos requisitos criou alternativas tecnologicamente aprimoradas que estão ganhando terreno na produção de vidro isolante. Os perfis de aço inoxidável extremamente finos, que possuem uma condutividade de calor consideravelmente reduzida em comparação com o alumínio, são a alternativa mais frequente. Eles são semelhantes ao alumínio, no entanto, em termos de estabilidade mecânica e capacidade de difusão.

O vidro isolante pode aumentar seu desempenho de isolamento térmico usando três técnicas adicionais:

Revestimentos Low-E
Revestimentos de jateamento projetados para aumentar o isolamento térmico, como muitos revestimentos Guardian SunGuard ®, podem ser aplicados nas superfícies # 2 ou # 3 (dependendo do clima).

Gás no vão
O vão hermeticamente selado resultante é muitas vezes preenchido com gás inerte com isolamento térmico especialmente alto. A largura do vão do painel depende do gás inerte usado. O argônio é usado com mais frequência, o crípton mais raramente. Para alcançar sua eficiência ideal de isolamento térmico, o argônio precisa de um vão de 15 a 18 mm; O crípton precisa de apenas 10 a 12 mm para melhores resultados de isolamento. O vão é normalmente preenchido com 90% de capacidade. O crípton é muitas vezes mais caro que o argônio, já que é mais raro.

Envidraçamento triplo
Especialmente para projetos em que a certificação de sustentabilidade é uma prioridade, o envidraçamento triplo (usando 3 lâminas de vidro) aumenta ainda mais o desempenho do isolamento térmico.

Vidro de Proteção Solar

A arquitetura moderna continua a usar mais e mais vidro, em grande parte graças aos avanços no vidro de proteção solar. O vidro de proteção solar reduz o efeito estufa que ocorre principalmente no verão, devido ao fato de que os cômodos podem aquecer a ponto de se tornarem desagradáveis, reduzindo drasticamente o custo operacional de um prédio durante o ano todo. O vidro de proteção solar oferece:

Economia financeira
O vidro de proteção solar minimiza a quantidade de energia térmica que penetra no prédio, limitando os custos extremos de ar condicionado, já que custa muito mais para resfriar o interior de um prédio do que aquecê-lo. Superfícies de grandes janelas e fachadas permitem a entrada de muita luz no interior de um edifício, evitando assim o uso excessivo de iluminação artificial.

Benefícios ecológicos
A energia é economizada reduzindo a quantidade de energia usada no resfriamento ou reduzindo as fases da luz artificial - ajudando a reduzir o impacto humano no meio ambiente. Neste contexto, é uma consequência lógica certificar estes tipos de produtos de vidro de proteção solar de acordo com os sistemas de certificação aprovados em todo o mundo para construções sustentáveis , como LEED, Breeam e Passive House.

Conforto
A energia solar pode ser a principal causa de cômodos superaquecidos, o que torna os ocupantes desconfortáveis. A arquitetura de hoje – que se esforça para criar áreas de vida e de trabalho próximas à natureza, abertas e espaçosas – mudou desta forma opaca de construção para a transparência. Por isso, é essencial dominar os parâmetros essenciais da proteção solar usando vidro para criar um interior funcional e confortável.

Vidro de Controle de Ruído

O som é normalmente transportado através do ar e através de objetos sólidos. A intensidade da variabilidade da pressão é chamada pressão sonora e pode ser extremamente variável, desde o tique-taque de um relógio até a fenda de um tiro. Três métodos são usados para controlar uma ampla variedade de sons:

Espessura do painel
A regra geral é que, geralmente, quanto mais espesso for o painel por unidade de superfície, maior será a redução de ruído. Portanto, a eficiência do isolamento aumenta à medida que a espessura do vidro aumenta.

Estrutura de isolamento
O vidro isolante duplo ou triplo é um sistema massa-mola-massa: ambos os painéis externos (massas) são separados uns dos outros pelo ar ou gás que preenche o vão. O vão abafa as vibrações do painel externo antes que elas atinjam o segundo painel interno, com a regra sendo: quanto maior o vão, mais efetiva é a redução de ruído. Mas isso só é possível em um grau limitado, pois esse processo também reduz o isolamento térmico.

Laminação
O efeito de redução de ruído de um vidro mais espesso e pesado pode ser ainda mais otimizado com o uso de uma camada intermediária flexível (PVB) para conectar dois painéis de vidro. Com esta solução, a espessura e o peso do espaço permanecem os mesmos; a vidraça, no entanto, fica “mais macia” e, assim, aumenta sua capacidade isolante em termos de ondas sonoras.

Vidro de Segurança

Um componente deve ser confiável se for seguro de usar. Os fabricantes de vidro reconheceram esse fato há mais de 100 anos e aplicam esse princípio à fabricação de vidro hoje. Há disponível uma vasta gama de vidros de segurança utilizados individualmente ou em combinação com outros tipos de vidro na construção de edifícios. Os três tipos principais de vidro são vidro de segurança temperado, vidro de segurança laminado e vidro com reforço térmico.

Vidro totalmente temperado
Quatro a cinco vezes maior resistência à força de tração do que o vidro recozido da mesma espessura e pode, portanto, lidar com forças de maior impacto de sucção ou embotamento. No entanto, caso ocorra uma falha devido à sobrecarga, o vidro se fragmentará em uma massa de peças frouxamente conectadas que apresentam menor risco de lesão do que as lascas de ponta afiada produzidas pelo vidro convencional quebrado.

O vidro totalmente temperado é resistente a choques de objetos macios e deformáveis como o corpo humano. Com 6 mm de espessura, o vidro de vidro totalmente temperado é especialmente adequado para uso em grandes superfícies de vidro em academias e salas de esportes.

Vidro temperado heat-soaked
Em cada vidro básico existem quantidades extremamente baixas de cristais de sulfureto de níquel (NiS) que são inevitavelmente introduzidos no vidro através das matérias-primas. O período de resfriamento extremamente rápido durante o processo de têmpera “congela” as partículas de NiS em uma modificação cristalina de alta temperatura. Quando o calor é aplicado mais tarde através da absorção de energia solar, por exemplo, esta estrutura de cristal pode mudar porque o volume dos cristais aumenta, e isso pode fazer com que o vidro se rompa repentinamente assim que as partículas excedam um tamanho crítico. Todos os vidros e vidraças relevantes para a segurança, como o vidro de fachada, que serão expostos a alterações de alta temperatura, devem ser submetidos ao teste adicional de absorção de calor.

Vidro de segurança laminado
O vidro de segurança laminado é um componente fundamental na arquitetura moderna. A conexão permanente de dois ou mais vidros de painel único com polivinil butiral (PVB) pegajosos, elásticos e altamente resistentes a rupturas torna um elemento multifuncional do vidro, que pode suportar altas forças estáticas e tarefas construtivas, além de sua transparência.

O efeito de segurança do vidro de segurança laminado é baseado na resistência à força de tração extremamente alta da camada intermediária de PVB e sua excelente aderência à superfície de vidro adjacente. Em termos de tensão mecânica, tal como choque, impacto ou influência de outras forças que quebram o vidro, os fragmentos aderem à camada de PVB, de modo que o vidro de segurança laminado reterá normalmente a sua estabilidade sob carga. Isso deixa a abertura envidraçada fechada, o que reduz drasticamente o risco de ferimentos devido à aderência das aparas. Dependendo do uso de vidro de segurança laminado, várias camadas intermediárias de PVB podem ser colocadas entre dois vidros para atender a necessidades que tenham requisitos mais rígidos.

Opções de Design

Durante séculos, gerações usaram vidro para preencher “buracos de luz” em paredes externas maciças. Isso mudou drasticamente nas últimas três décadas. Hoje, o próprio vidro forma e molda o espaço e cria recintos, criando uma arquitetura transparente que permite que as pessoas se sintam próximas da natureza. O acabamento de um vidro em uma fachada sempre influencia suas propriedades reflexivas, que podem variar de serem produzidas de modo que o vidro seja muito reflexivo, reflita uma cor geral ou tenha um reflexo fraco.

Técnica de serigrafia
A serigrafia, que é principalmente dedicada à pintura de áreas parciais e usada para uma cor de design específico, se une firmemente à superfície de vidro e ao revestimento no processo de revenimento seguinte. Esta tecnologia é adotada para quantidades maiores e é ideal para os componentes de vidro de parapeito que são menos adequados para áreas maiores e pintura homogênea.

Vidros de design
Elementos transparentes podem tornar-se cada vez mais facetas de decoração visuais e funcionais. De gravura e jateamento sobre a tela de cerâmica até o vidro laminado com películas internas, o design pode ser um enfeite decorativo ou símbolo ou também uma ilustração ou estampa em todo lugar.

Serigrafia diretamente no vidro
A impressão de tela de uma cor diretamente no vidro tem uma longa tradição. O esmalte ou tinta de cerâmica que é uma mistura de pequenos vidros moídos e pigmentos de cor de junção é pressionado com um raspador através das partes abertas da peneira no vidro.

Transferir impressão a cores no vidro
A impressão de transferência oferece uma alternativa para obter uma impressão em várias cores em vez da serigrafia de cor única. Esmalte e cores cerâmicas também podem ser transferidos através de impressão digital em películas de transferência e podem, assim, reproduzir estampas multicoloridas. Estas películas impressas serão então fixadas em vidros que serão temperados. Durante o processo de têmpera, essas películas de transferência ficarão isentas de resíduos e as cores pintadas serão unidas como descrito anteriormente.

Películas coloridas em vidro laminado
Dentro do mesmo processo de laminação existe uma grande paleta de diferentes películas coloridas, que podem ser combinadas para atingir cada cor imaginável em vidro laminado.

Vidro arquitetônico curvado
Arquitetos e designers adoram interromper a retidão, os cantos e as curvas com curvas suaves. Nas aplicações do envelope de edifícios, o vidro é geralmente curvado através de um processo de gravidade térmica. Coloca-se uma placa de vidro sobre uma forma de flexão e aquece-se o forno de flexão até 550 - 620 ℃. Depois de ter atingido o ponto de amolecimento, a vidraça desce lentamente (através da gravidade) para o molde de flexão e adota a sua forma. O resfriamento a seguir define a forma do vidro. O resfriamento lento, livre de tensões residuais, produz um vidro que pode ser processado posteriormente, enquanto o resfriamento rápido cria um vidro parcial ou totalmente temperado que não é aplicável para processamento posterior.

Isso é só um começo

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