2.4 C ONFIGURAÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL
2.4.5 Materiais e processos
É imprescindível a importância do estudo dos materiais na aplicação não somente no design de embalagens especificamente, mas no design de produto em geral. Principalmente quando se trata do design formal, ou seja, quando é desenvolvido o desenho 3D do produto ou embalagem. Analisando os materiais e as suas possibilidades pode-se entender quais as relações existentes entre as características do material e as suas aplicações e comparar os seus benefícios em relação a utilização, efeitos, custos, processo de fabricação, impacto ambiental, entre outros, de acordo com os objetivos que se pretende atingir.
Cada material possui uma microestrutura formada por átomos. O número, a organização e a configuração dos átomos é que definem a microestrutura do
material, ou seja, determinam quais as características que o material possui. Em outras palavras todos os materiais são formados quimicamente e a forma como são processados é que determina a sua estrutura. A estrutura define as propriedades do material e as propriedades que ditam o desempenho do mesmo. Logo, segundo Callister (2002) o inter-relacionamento entre esses quatro componentes é linear:
Processamento > Estrutura > Propriedades > Desempenho.
Existem diferentes formas de classificação dos materiais de acordo com o foco dado ao assunto pelo respectivo autor. Callister (2002) classifica os materiais de acordo com a indústria em: metais, cerâmicos, polímeros e compósitos e de acordo com o grau de desenvolvimento tecnológico. Lima (2006) adota a classificação dos materiais em: cerâmicos, naturais, metálicos, poliméricos e compósitos. Levando em consideração a importância do vidro (material cerâmico) no formato 3D da embalagem de perfume bem como na sua produção, este item apresenta as características e possibilidades deste material, em relação as suas propriedades, processos de produção e aspectos ambientais.
2.4.5.1 Vidro
Pesquisadores afirmam que as peças mais antigas de vidro são do Egito e foram feitas cerca de 5000 a.C. Essas peças foram encontradas em túmulos de faraós em forma de colares. Por volta de 1500 a.C., os egípcios descobriram a fabricação de peças de vidro ocas, como vasos e copos. Em 250 a.C. na Síria, foi descoberto o modo de soprar o vidro, isso impulsionou a larga utilização deste material (BERG, 2003).
O vidro pode ser encontrado na natureza em forma de rocha vulcânica (Obsidiana) e em forma de tubos de sílica (Fulguritas), que são formados nos desertos, com o impacto dos relâmpagos com a areia (BERG, 2003).
O vidro é um material composto de óxidos, tendo como componente básico a sílica (areia). Sua formulação pode ser adequada ao tipo de aplicação na qual será utilizado. O vidro é um material sólido, duro e que não muda de forma. Os materiais sólidos podem ser cristalinos ou amorfos. Nos sólidos cristalinos os átomos formam estruturas bem definidas, ordenadas e repetitivas. Nos sólidos amorfos não existe
estrutura bem definida, os átomos se ligam ao acaso e sem repetição (BERG, 2003).
O vidro é um sólido amorfo. Sua estrutura depende do tratamento térmico que recebeu (GIOVANNETTI, 1997).
“O termo vidro se refere aos sólidos amorfos, que ao se fundirem tornam-se líquidos viscosos, e que ao serem resfriados se solidificam sem cristalizar”
(BERG, 2003).
Para alcançar propriedades específicas nos vidros, são introduzidos na sua composição, os óxidos acessórios. Por exemplo, o óxido de arsênio, As2O3 e o óxido de antimônio Sb2O3 são usados para o refinamento do vidro para a eliminação de bolhas. O Al2O3 pode ser usado em um vidro de garrafa para aumentar a resistência química (BERG, 2003). O quadro 07 mostra os óxidos dos metais pesados que são usados como corantes.
Óxido Cor do Vidro
FeO Verde azulado
Fe2O3 Verde amarelado
CO2O3 Azul
CuO Azul esverdeado
Cr2O3 Verde
Quadro 07: Óxidos corantes do vidro.
Fonte: adaptada de (BERG, 2003).
As principais características do vidro são:
- Não tem um ponto de fusão definido (amolece gradualmente);
- O vidro pode suportar altas pressões, porém não tem resistência ao impacto;
- É altamente reutilizável e reciclável;
- Não oxida;
- Tem alta resistência ao desgaste;
- É impermeável e inerte;
- Transparente, mas pode ser translúcido e opaco;
- Não é condutor de calor e eletricidade;
- É maleável quando está em estado de fusão.
2.4.5.2 Processo de fabricação
Para modelar o vidro é necessário que seja alcançada aproximadamente a temperatura de 1200o C. Na fabricação do vidro podem ser alcançadas temperaturas de até 1590o C. Dependendo do tipo de vidro, a sua densidade pode ficar entre 1,7 a 3,1 g/cm3. O material final é transformado em pequenas massas, que são chamadas de velas ou cargas, podendo ter diferentes formas. Estas “massas” serão usadas como base em diferentes processos de fabricação, sendo incluídas em diferentes moldes e, assim, finalmente tomando o seu formato final (GIOVANNETTI, 1997).
A fabricação do vidro precisa de altas temperaturas para fundir as matérias primas em um recipiente adequado, que pode conter o vidro fundido por maior tempo possível com o mínimo de corrosão, ou seja, o forno (BERG, 2003).
Berg (2003) cita os principais processos para trabalhar o vidro com exemplos:
- Sopro manual e sopro automático: artesanato e embalagem;
- Estiragem: tubos e bastões;
- Laminação: vidro plano;
- Prensagem: travessas, pratos, isoladores, blocos;
- Fibragem: fibras de vidro;
- Centrifugação: cinescópio para televisão.
No processo de sopro automático a máquina controla o ar e, no processo de sopro manual, o ar é soprado pelo próprio vidreiro, através de uma espécie de cano chamado de cana. O processo de sopro é usado para a obtenção de peças ocas, para isso o vidro é soprado dentro de moldes metálicos com a forma do objeto desejado. Com esse processo são feitos os bulbos das lâmpadas, garrafas e frascos (BERG, 2003).
Giovannetti (1997) explica duas formas de fabricação a sopro do vidro. O processo sopro-sopro e o processo prensa-sopro. A figura 59 mostra o processo de fabricação sopro-sopro. Este processo consiste nos seguintes passos:
a) a carga ou vela (base do vidro) é depositada no pré-molde (que é feito em metal) para formar a coroa, a uma temperatura controlada. Coroa é o local onde será colocada a tampa.
b) o vidro é empurrado, sendo forçado a entrar no pré-molde, através de um sistema de ar à pressão. Forma-se a coroa;
c) a parte inferior do pré-molde é alimentada com ar à pressão para formar uma cavidade com a coroa já terminada. Nesse estágio a vela é chamada de parison ou pré-forma;
d,e) o parison é colocado em um molde final, formando-se assim o corpo da embalagem. Injeta-se ar pela boca da coroa, inflando até que a embalagem tome a sua forma final.
f) colocação do frasco no transportador.
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
Figura 59: Passos do processo de fabricação sopro-sopro.
Fonte adaptada: (GIOVANNETTI, 1997).
A figura 60 mostra o processo de fabricação prensa-sopro.
a) a vela é depositada no pré-molde para formar a coroa;
b) na parte superior do pré-molde é injetado ar a pressão, empurrando o vidro a cavidade que forma a coroa;
c) com uma prensa que surge da parte inferior do pré-molde é formado o parison ou a pré-forma;
d) transporte para a estação de sopro final;
e) no sopro final, coloca-se o parison no molde final de onde se injeta ar pela base da coroa, inflando o parison, dando a forma e corpo final da embalagem;
f) colocação do frasco no transportador.
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
Figura 60: Processo de fabricação prensa-sopro.
Fonte adaptada: (GIOVANNETTI, 1997).
A boca da coroa de uma embalagem de vidro tem suas características próprias de acordo com seus usos específicos. A figura 61 apresenta alguns tipos de coroa.
(a) Corda contínua curta (b) Corda contínua larga (c) Twist off (d) Pry off
(e) Corona (f) Biológica (g) Pour out (h) De corcho
(i) Pilfer off (j) De pressão (l) Rosca (m) Com asa
Figura 61: Tipos de coroas.
Fonte adaptada: (GIOVANNETTI, 1997).
2.4.5.3 Defeitos no vidro
Os defeitos ocasionados nas peças de vidro podem prejudicar a sua aparência ou até tornar a peça imprópria para uso. Os principais defeitos encontrados são: cordas, pedras e bolhas (BERG, 2003).
As cordas se formam quando o vidro é conformado aparecem cordões de um vidro diferente e são visíveis justamente por terem um índice de refração diferente daquele do vidro da matriz (possuem uma composição química diferente). Podem ser causadas pelos seguintes fatores: mistura imperfeita de matérias primas;
temperatura do forno abaixo do especificado; insuficiência do refino; corrosão do material refratário; desvitrificação; gotejamento da abóbada.
As pedras são partículas de tamanho variável que aparecem nas paredes das peças de vidro. Esse defeito causa quebra durante a fabricação ou manuseio da peça, por terem um coeficiente de expansão diferente do material da matriz. Os seguintes fatores causam o aparecimento de pedras: fusão incompleta das matérias
primas; mistura imperfeita das matérias-primas; corrosão dos refratários;
gotejamento da abóbada; inclusões metálicas.
As bolhas são resultados das reações químicas, que acontecem entre os componentes, que produzem gases, mas não conseguem se desprender do vidro.
Os principais fatores causadores são: temperatura de fusão e de refino insuficientes;
inclusão de ar no vidro; umidade na mistura; inclusões metálicas; refratários.
2.4.5.4 A reciclagem do vidro
O vidro pode ser reutilizado várias vezes, o maior exemplo disso são as garrafas de bebidas retornáveis. O vidro quebrado pode ser derretido e reutilizado em novas peças. Porém cada tipo de vidro deve ser separado para ser reciclado individualmente. Não podem ser misturados vidros de diferentes cores com o incolor.
Vidros com composições diferentes também devem ser separados, como o vidro plano, vidraria de laboratório, peças usadas na cozinha (BERG, 2003). Segundo Berg (2003) o vidro tem grande durabilidade e grande resistência mecânica e pode ter vários usos depois de reciclado como na construção de estradas, agregado ao cimento e pode também ser usado no artesanato.