Processo de fabricação de vidro: 6 etapas, desde a folha bruta até o acabamento

Como a fabricação de vidro transforma matérias-primas em produtos de vidro acabados

Como mil outras fachadas arquitetônicas, paredes de cortina de vitrine e divisórias de vidro internas, cada painel que fazemos começa como uma pilha de carbonato de sódio de areia e calcário O caminho da entrada de mineral acabado para folha plana acabada o que chamamos de fabricação de vidro (vidro) é seis etapas mensuráveis pelas quais as matérias-primas se tornam vidro plano envidraçado em conformidade com ASTM C1036 e ANSI Z97.1 normas segurança.

Nosso passo a passo descreve o processo de fabricação de cada etapa do loteamento, fusão, formação de flutuação, recozimento, trabalho de borda e revenido (temperamento) juntamente com as temperaturas, tolerâncias e métricas de qualidade que os profissionais precisam para cada função, Baseando-se na experiência no local nas instalações da saiweiglass, compartilhamos insights em primeira mão, além de guias publicados, para que você possa tomar decisões informadas na obtenção de parceiros de fabricação.

Esta visão geral ensinará o que está acontecendo em uma linha de vidro float, por que isso acontece e como especificar vidro de alta qualidade que se encaixa no projeto.

Qual é o processo de fabricação de vidro?

A fabricação de vidro é a sequência industrial garantida de qualidade (embalagem, fusão, formação flutuante, recozimento, corte, usinagem secundária) pela qual as matérias-primas à base de sílica se transformam em um produto de vidro acabado pronto para instalação arquitetônica, automotiva ou industrial.

Essa definição abrange um amplo espectro de produção; a um nível macro, o processo de fabrico de vidro começa com entradas medidas de carbonato de sódio e calcário e termina com um vidro de fabricação que sai de uma loja de fabrico utilizando um banho de batelada, uma linha flutuante e estações de corte de transporte através de uma prateleira de transporte; o material passa por um forno de fusão, flutua em um banho de estanho fundido, esfria através de um recozimento lehrs, e é submetido ao corte de borda tudo sob inspeção contínua de qualidade.

As aplicações finais abrangem um amplo campo O material de construção comercial é responsável pelo volume: Grades de vidro, paredes de cortina, clarabóias e divisórias internas de escritórios Vidro a laser, recipientes de vidro, vidro de placa de cobertura para painéis solares e vidro de substrato para displays dependem de variações do mesmo processo de formação de núcleo De acordo com Pesquisa Grand View, o mercado global de vidro plano atingiu cerca de USD 311 bilhões em 2024, com aplicações arquitetônicas representando mais de 71 1TP3 T de receita.

Etapa 1 (Step 1) Seleção e lote de material bruto

Cada grau de uma composição específica de vidro A fórmula de dosagem para folha de cal sodada (soda) de vidro começa em torno de uma mistura de 9 por cento da produção de vidro plano é baseada globalmente em uma mistura de sílica, alcalino total e alcalite componente razão, e reciclado casco Um erro menor de 0.11TP3 T pode sistemicamente causar variações de cor, adição de defeito de semente, ou instabilidade de fusão de sementes a jusante.

a areia de sílica é selecionada para qualidade de SiO2 de 951TP3 T ou superior, e o nível de Fe2O3 presente deve estar abaixo de 0,6 1TP3 T para evitar coloração esverdeada. Nós peneiramos a areia de sílica em nosso centro de dosagem quanto à consistência dos grânulos (tamanho dos grânulos fora da janela de 0,1 a 0,5 mm pode significar dissolução desigual no forno e maior contagem de sementes no fundido).

Cullet varia em seu segundo papel Pode ser um acelerador de fluxo: porque o vidro reciclado derrete a uma temperatura mais baixa do que o lote virgem, cada aumento de 10 1TP3 T no conteúdo de casco pode se traduzir em uma economia de 31TP3 T na demanda de energia do forno (por o Instituto Embalagem Vidro). Também pode economizar CO2: cada casco de 10 % reduz as emissões em qualquer extremidade em cerca de 5 %. Na saiweiglass em Minnesota, mantemos o casco em 20-25 % do peso total do lote em nossas linhas flutuantes; trabalhamos com lotes de nossas próprias instalações de coleta de quebras ou de recicladores externos comprovados.

Uma vez que cada matéria-prima foi comprometida com a tolerância da receita (geralmente 0,5 1TP3 T), os transportadores automatizados combinam-nos com outros ingredientes do lote, depositando-os na tremonha do forno Medimos a umidade do lote com precisão em tempo real; o excesso pode causar respingos dentro do forno, bem como defeitos de bolhas dentro da piscina de fusão.

Passo 2 (Fusão e Refino no Forno)

Durante o processo de fusão, um lote bruto seco se transforma em uma poça homogênea de vidro fundido dentro de um forno regenerativo Esta etapa sozinha compõe cerca de 75 1TP3 T de uso de energia de linha, que administramos através de queimadores laterais alimentados a gás natural mantendo a chama dentro da zona de fusão em 1.500-1.700 C continuamente 24/7.

Um forno regenerativo captura seu próprio calor residual Como resultado, os gases de combustão a 1.350-1.500 C viajam através de uma série de câmaras empilhadas de tijolos refratários (“checkers”) que pré-aquecem o ar de combustão que entra até 1.300 C antes de atingir os queimadores (“checkers”).Este sistema permite uma economia de combustível de 30-40 1TP3 T. Linhas flutuantes modernas de vidro flutuante operam seus fornos por uma década ou mais antes que a revisão completa necessária para a operação contínua de 12-18 + anos possa ocorrer, portanto, a eficiência térmica é extremamente importante.

No forno, a matéria-prima passa por três zonas funcionais distintas:

1. os materiais de residência da zona de fusão (se transformam em um líquido viscoso a 1.500-1.600 C. A linha de base nesta zona é de aproximadamente 24-48 horas, dependendo da taxa de tração e do tamanho do forno.
2. A zona de refino (refining zone) (temperaturas de refino que sobem ligeiramente para 1,600-1,700 C, diminuindo a viscosidade do vidro tais bolhas de gás aprisionadas podem subir à superfície, finalmente escapando Os agentes de refino (tipicamente sulfato de sódio) aceleram a remoção de bolhas.
3. Zona de condicionamento (o fundido esfria gradualmente até aproximadamente 1.100°C, atingindo a viscosidade exigida para a conformação.

“No saiweiglass, nossos operadores de fornos rastreiam continuamente três classes de defeitos durante o fundido: pedras (partículas refratárias não derretidas), sementes (bolhas de gás abaixo de 1 mm) e cordão (estrias composicionais).Uma pedra com mais de 0,5 mm de diâmetro geralmente garante quebra no revenido, então executamos scanners ópticos em linha na saída do forno para sinalizar anomalias.”

São necessárias altas temperaturas consistentes em toda a poça de fusão; pontos frios causam um defeito chamado “cord”, uma distorção visual visível e ondulada onde vários segmentos de vidro não se fundiram homogeneamente na zona de refino Quando o aquecimento uniforme está ausente da zona de refino (deixando aglomerados de bolhas chamados “seeds” ou crateras chamadas “blisters”), o vidro fundido forma defeitos, resultando em rejeição sob graus padrão de qualidade visual (ASTM C1036).

Etapa 3 Formação de vidro float

O vidro float (flutuador) também chamado de processo Pilkington após Sir Alastair Pilkington, que o desenvolveu comercialmente em 1959 (processo) é a técnica usada para produzir praticamente todo o vidro plano hoje Sobre a meio caminho através da zona de condicionamento do forno, o vidro 1.100 C flui para um banho de estanho fundido alojado em uma câmara selada, a gravidade e a tensão superficial achatam o vidro em uma fita perfeitamente plana e polida pelo fogo com pureza óptica em ambas as faces.

No interior, o banho de estanho tem em média 3-4 metros de largura, 50 metros de comprimento e 6 cm de profundidade O estanho permanece fundido na faixa de temperatura de trabalho (ponto de fusão 232 C, ponto de ebulição 2.602 C) e é mais denso que o vidro: a fita flutua no topo em vez de afundar no fundo. Um portão controlado (conhecido como “tweel”) mede o volume de vidro fundido em um banho de estanho fundido. A fita de vidro entra no banho de estanho por volta de 1.100 C e sai a 600 C (frio o suficiente para permitir que os rolos superiores manipulem e se movam sem que a pressão superficial seja causada.

Os comandos de espessura do rolo superior são determinados pela corrente Quando a fita é liberada para se espalhar livremente na lata, a agulha de equilíbrio natural é de aproximadamente 6-7 mm. Para reduzir as folhas de vidro planas finais para algo abaixo de 0,4 mm para uso eletrônico, os rolos superiores alimentados alongam a fita eles mesmos transversalmente e diagonalmente Para produzir painéis mais robustos (até 25 mm), as restrições de borda e velocidades de tração mais lentas permitem que o vidro se acumule mais profundamente.

A formação de flutuação - procedimentos de vidro de placa que exigiam moagem extensiva para garantir a planicidade óptica À medida que as superfícies da fita se formam contra o estanho fundido ou a atmosfera aberta, as faces chegam com quase um paralelismo perfeito e absolutamente nenhuma distorção, uma característica que torna o vidro flutuante a base para quase todos os sistemas de envidraçamento arquitetônico, desde unidades de vidro isoladas até Painéis de vidro curvos 3D.

De acordo com Pilkington, um único flutuador pode gerar mais de 6.000 toneladas de vidro por semana A produção de vidro nesta escala funciona continuamente, um forno flutuante, uma vez iniciado, opera continuamente por 12 a 18 anos.

Etapa 4 Recozimento e resfriamento controlado

Uma vez que a fita de vidro sai do banho de estanho a cerca de 600 C, ela se move para um forno de túnel de recozimento lehr 100 metros de comprimento Neste ponto, o objetivo é eliminar as tensões internas que se desenvolveram à medida que a superfície externa do vidro esfriava mais rápido que o interior durante o processo de flutuação O controle insuficiente sobre o recozimento tornaria a estrutura de vidro perigosamente instável durante o corte e manuseio e propensa a quebrar espontaneamente.

Dentro do lehr, quatro zonas funcionais controlam o cronograma de resfriamento:

1. Zona de equalização de aquecimento/vidro uniforme é levado até uma temperatura igual ou ligeiramente acima do ponto de recozimento (~555 C para vidro de cal sodada).
2. A zona de imersão do vidro T retém a temperatura de recozimento por tempo suficiente para que o fluxo viscoso relaxe cerca de 95 1TP3 de tensão residual. Três minutos no ponto de recozimento eliminam a grande maioria das tensões internas para composições normais de cal sodada.
3. A zona de resfriamento lento resfria a fita a uma taxa determinada (muitas vezes 2-4 C por minuto) através do intervalo crítico entre o ponto de recozimento (cerca de 555 C) e o ponto de deformação (cerca de 515 C).O resfriamento em um ritmo muito rápido dentro deste intervalo reintroduz o estresse permanente.
4. Zona de resfriamento rápido - após o ponto de deformação, o vidro esfria mais rapidamente até a temperatura ambiente porque não pode construir mais tensão permanente nessas temperaturas mais baixas.

No processo de resfriamento, a temperatura deve permanecer uniforme em toda a largura da fita Os diferenciais de temperatura borda-centro maiores que alguns graus resultam em urdidura permanente tornando a folha inadequada para vidros arquitetônicos Os lehrs contemporâneos empregam elementos de aquecimento controlados independentemente em uma série de zonas laterais, sensores infravermelhos fornecendo feedback imediato para o computador de controle.

O que sai do le vidro recozido é chamado de cada folha de vidro agora está no estado base a partir do qual toda a fabricação subsequente (corte, revenido, laminação, revestimento) começa.

Etapa 5 Corte, Moagem e Processamento de Borda

Seguindo a fita recozida e deixando o lehr na condição ambiente de temperatura, ele é automaticamente cortado e pontuado em folhas de estoque (geralmente até 6.000 3.660 mm); das folhas de estoque ao painel ordenado é então cortado pela roda de pontuação CNC conforme designado pelo padrão a ser pontuado, seguido por um encaixe mecânico de precisão ao longo da linha pontuada para dimensões e estética.

O processamento da borda é realizado no lado do corte. A escolha de qual acabamento da borda usar depende da aplicação final:

A moagem ou polimento é realizada com rodas impregnadas de diamante em velocidades controladas Grãos grossos (80-120) são usados para remoção rápida de estoque; grãos de acabamento (400-800) fornecem uma superfície de espelho vítrea para perfis de polimento ou chanfro O refrigerante de água libera a pasta de vidro e evita rachaduras térmicas durante a moagem.

ASTM C1036 estabeleceu os padrões de qualidade visual e dimensional para vidro plano para lascamento de borda visual aceitável, arranhões de superfície e empenamento óptico Exceto envelhecimento para os grandes painéis arquitetônicos aceitáveis mencionados no padrão, 3,3,3 sementes,3 arranhões,3 pontos de detritos de superfície devem ser separados uns dos outros pela distância de 610 mm (24 pol.) quando vistos a partir de 3 m sob condição de luz do dia.

Formas personalizadas (como arcos, entalhes e furos de parafuso) são pré-requisitos para um roteamento CNC ou corte a jato de água antes do ponto de partida do trabalho de borda Painéis de vidro curvos personalizados (exigindo tolerâncias de flexão muito pequenas) precisam de interação especialmente cuidadosa entre a geometria de corte e as tolerâncias de flexão a jusante.

Nossa lista de verificação de inspeção de borda também detecta tamanhos de chip superiores a 1 mm, juntamente com quaisquer marcas de polimento flutuando em um relance Também realizamos inspeção visual 1001TP3 T em cada painel antes de enviar por fax para têmpera.

Etapa 6 (Temperamento e Processo Secundário)

Temperamento é o tratamento térmico que transforma vidro recozido em vidros de segurança adequados para uso de alto tráfego e código exigido O ciclo de têmpera é simples em teoria, mas requer um controle muito preciso e exigente: reaqueça o painel de vidro cortado até que ele apenas comece a amolecer, em torno de 620 C, em seguida, resfrie-o dramaticamente por jatos de ar de alta pressão soprando em ambas as faces simultaneamente O resfriamento rápido preserva a tensão de compressão nas superfícies enquanto o interior do painel está em tensão, produzindo um produto acabado quatro a cinco vezes mais forte do que a folha de estoque recozida.

Quando temperado quebra, a energia de tensão armazenada no vidro faz com que a quebra resulte em muitos grânulos pequenos, aproximadamente cubóides, em vez de fragmentos afiados, semelhantes a adagas, como vidro recozido, produzirá É esse padrão de quebra que explica o vidro ser classificado como vidro de segurança por ANSI Z97.1 na América do Norte e por PT 12150 padrões na Europa. Ambos os padrões exigem um teste de contagem de fragmentos onde um número especificado de grânulos é visível em uma região de 50 50 mm após a quebra do punção central.

Uma informação chave, mas importante para os gerentes de projeto; o vidro temperado não pode ser cortado, perfurado ou entalhado após o ciclo de têmpera Cada furo, entalhe e modelagem de borda deve ser feito na folha recozida antes de chegar ao forno de têmpera. A tentativa de modificar o vidro temperado desencadeia a quebra instantânea do painel completo.

Os desenhos finais de fabricação também devem ser aprovados bem antes da folha recebida para desenhos de produção; quaisquer pedidos de alteração após o revenido teriam que ser um painel totalmente novo

Além do revenido, as etapas de processamento secundário adicionam outras características de desempenho:

• Laminação (mais resistência), processo de ligação de duas camadas de vidro com uma camada intermediária PVB ou SGP usada para controle de impacto e bloqueio de UV.
• IGU montagem de dois ou três painéis com barras espaçadas e preenchimentos de gás (argônio ou criptônio) em térmicos.
• Revestimento Low-E - os depósitos de camadas de óxido metálico no vidro por magnetron para fazer refletir o infravermelho, mas transmitir o raio visível.
• As folhas dobráveis/curvingflat são aquecidas até o ponto de amolecimento e depois formadas sobre moldes para produzir saiweiglass vidro curvo 3D para fachadas, clarabóias e recursos internos.

Cada uma dessas etapas secundárias tem padrões de qualidade e protocolo de inspeção correspondentes Por exemplo, o revenido de vidro está sujeito a fragmentos, tensão superficial (deve ser superior a 69 Mpa para vidro totalmente temperado) e testes de distorção óptica. No saiweiglass, todos os painéis revenidos são testados por fragmentos com base em amostragem para cada lote de produção e o refratômetro de contato superficial é medido para cada tensão.

Perguntas frequentes

Q: Que é o processo da fabricação do vidro?

Q: Que matérias-primas são necessárias para fazer vidro?

Q: Como é feito o vidro float?

Q: Que é a diferença entre o vidro recozido e o temperado?

P: Quais são as propriedades do vidro que importam para projetos B2 B?

Q: Que tipos de vidro são usados na construção comercial?

Q: Como você escolhe um parceiro de fabricação de vidro personalizado?

P: Como o vidro é fabricado em escala para projetos arquitetônicos?