Análise de factores à escala laboratorial com impacto no desenvolvimento na cor de tonalidade Vermelha

O estudo das condições de processamento e os parâmetros que influenciam o desenvolvimento da cor vermelha dos vidros foi efetuado laboratorialmente, através da fusão de várias cargas. Foi estudado o efeito de variáveis diversas como a temperatura e tempo de fusão, o teor de óxidos e a velocidade de arrefecimento.

Relativamente à fusão da composição do vidro vermelho em laboratório, verificou-se que o conteúdo de um dos constituintes aparenta ter claro impacto no desenvolvimento da cor. Os testes desenvolvidos mostraram que à medida que se aumenta a percentagem do constituinte, a cor vai variando significativamente tornando o vermelho cada vez mais claro. Este efeito foi analisado também por FTIR e RMN.

Redução dos efeitos de instabilidade e de falta de homogeneidade da tonalidade de cor em massa de vidro Vermelho, em arranques após limpeza e entre fusões

Ao nível da produção de substratos de vidro de cor em fornos de fusão descontínuos, foram identificados diversos fatores que influenciam o processo de desenvolvimento e estabilização de tonalidades, tais como: homogeneidade da mistura vitrificável e conteúdo dos elementos constituintes, processo de enforna, temperaturas de fusão e de afinagem da mistura vitrificável, patamares e rampas de subida/descida de temperatura, atmosfera no interior do forno (abertura da chaminé, estado de limpeza das poches, rácio de combustão) e o tratamento térmico secundário em conformação de zona quente e recozimento. Foram estabelecidos e consolidados procedimentos para diversas etapas associadas à produção de substratos de vidro de cor e definidas as condições operatórias associadas. No seguimento do trabalho desenvolvido, verificou-se uma redução nos efeitos de instabilidade e de falta de homogeneidade da tonalidade de cor em massa de vidro Vermelho, em arranques após limpeza e entre fusões.

Desenvolvimento de cor em massa de vidro Vermelho sem necessidade de tratamento térmico

No decorrer dos trabalhos de definição, melhoria e estabilização dos processos de formulação, enforna, fusão e condicionamento de substratos de vidro Vermelho, foi possível desenvolver a tonalidade sem necessidade de tratamento térmico, “striking color”, e sem alteração de tonalidade após recozimento possibilitando a conformação de protótipos por insuflação manual e semi-automática.

As matérias-primas analisadas apresentavam uma composição mineralógica uniforme, composta pelas fases esperadas. Estes resultados, verificados por microscopia electrónica de varrimento (SEM), permitiram confirmar a presença de possíveis contaminações em quantidades não detetáveis por difracção de raios X (DRX). Refira-se que a areia utilizada para a produção de cristal apresenta uma distribuição granulométrica inferior às areias utilizadas na produção de vidro transparente e de vidro de cor.

Foi efectuada a determinação de coeficientes de expansão linear, composições químicas elementares e de temperaturas de transformação vítrea e de amolecimento de substratos de vidro produzidos na VAA. A composição química elementar do cristal obtida por ICP e EDS é coerente com os resultados obtidos dos ensaios de controlo regular efetuados pela VAA.

Desenvolvimento de tonalidade preta

Foi definida uma formulação base para substratos de vidro cristal colorido, a qual foi utilizada no desenvolvimento de uma tonalidade preta apta a trabalhar na forma simples ou ligada com outros substratos de vidro.

Desenvolvimento de substratos de diversas tonalidades

Foram desenvolvidos substratos de vidro colorido com conformação simples e ligada com recurso a vidro produzido interna e/ou externamente.

Desenvolvimento de nova tonalidades de vidro em massa

No seguimento de necessidade levantada pelo Departamento de Concepção e Desenvolvimento da VAA, foi desenvolvida uma nova tonalidade de vidro castanho.

Desenvolvimento de novas tonalidades de vidro em massa

Em complemento à tonalidade previamente desenvolvida, foram processadas novas tonalidades de substrato de vidro envolvendo a manipulação de elementos cromóforos. Os protótipos de cor desenvolvidos irão ser testados à escala industrial nos fornos a potes de produção regular com a mesma tecnologia de combustão, oxi-gás.

Desenvolvimento de tonalidades de vidro Vermelho a partir de vidro Transparente

No caso da mistura com sol-gel com um dos elementos, os testes realizados mostraram que a intensificação da cor vermelha desenvolvida durante tratamento térmico posterior da massa fundida não exibia reprodutibilidade.

Os testes realizados com sol-gel aos restantes elementos foram desenvolvidos utilizando misturas de vidro transparente e sol-gel seco ou calcinado.

Desenvolvimento de novas tonalidades de vidro em massa

Em complemento à tonalidade previamente desenvolvida, foram processadas novas tonalidades de substrato de vidro envolvendo a manipulação de elementos cromóforos. Os protótipos de cor desenvolvidos irão ser testados à escala industrial nos fornos a potes de produção regular com a mesma tecnologia de combustão, oxi-gás.

Desenvolvimento de tonalidades de vidro Vermelho a partir de vidro Transparente

As nanopartículas processadas do primeiro elemento testado permitiram a obtenção de vidros com uma tonalidade vermelha, intensa e homogénea, após tratamento térmico. A formulação com uma liga específica desse elemento permitiu a obtenção de vidro de tonalidade vermelha sem necessidade de tratamento térmico. Está a ser avaliada a possibilidade de produção por ablação laser de suspensões de nanopartículas de outros elementos e a sua utilização para produzir vidro Vermelho.

Desenvolvimento de sistema para aumento da eficiência do processo de ablação com o tempo

De acordo com a acentuada diminuição da eficiência do processo de ablação com o tempo de bombardeamento devido ao aumento da absorção do feixe laser pelas partículas em suspensão, foi testada a utilização de um sistema de atração eletrostática das partículas durante o processo, por forma a manter reduzida a concentração das nanopartículas na zona de incidência do feixe laser. Para o efeito foi medido o potencial zeta das nanopartículas de Au utilizando diferentes defloculantes e valores de pH. As condições que originavam suspensões mais estáveis foram escolhidas para preparação de vidro vermelho e para teste do sistema de atração eletrostática. Os testes efetuados mostraram que o aumento da eficiência do processo de ablação proporcionado pela atração eletrostática das nanopartículas era pouco significativo, mas que a maior estabilidade das suspensões garantia uma melhor mistura dos materiais iniciais, que se refletia positivamente na homogeneidade e reprodutibilidade da cor vermelha dos vidros obtidos.

Desenvolvimento de tonalidades de vidro Vermelho a partir de substratos de vidro e meios de ablação distintos

A adição de nanopartículas do elemento previamente ensaiado a vidro cristal e a vidro vermelho originou resultados distintos, ao nível do desenvolvimento da tonalidade e da sua intensidade, de acordo com o meio de ablação utilizado. Os resultados obtidos sugerem que a estabilidade das nanopartículas depende da composição base do vidro e que o meio de ablação tem impacto nessa estabilidade.

A ablação com feixe laser foi também utilizada para preparar suspensões aquosas de nanopartículas de outro elemento alternativo que foram posteriormente adicionadas ao casco de vidro branco. Para todas as composições estudadas não foi possível desenvolver a cor de tonalidade vermelha pretendida.