61º Congresso Brasileiro de Cerâmica 04 a 07 de junho de 2017, Gramado, RS

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1 A influência da pressão do cilindro na variação de tonalidade de revestimentos cerâmicos em decorações pelo método de incisão a laser em cilindros de silicone. (Decoration cylinder pressure and it s influence on the hue variation of ceramic tiles decorated by the laser engraving silicone cylinder method) F. Ferraço 1 ; A.O. Boschi 2 1 Universidade Federal de Alfenas MG Campus de Poços de Caldas Rod. José Aurélio Vilela, (BR 267 km 533); Cidade Universitária, Poços de Caldas MG; CEP Universidade Federal de São Carlos UFSCar Rod. Washington Luís; km 235 (SP-310) São Carlos; CEP fabio.ferraco@unifal-mg.edu.br Resumo Dentre os diversos fatores que podem influenciar a variação de tonalidade dentro do processo de decoração através de elementos de contato (por telas ou cilindros de silicone), a pressão que tal elemento realiza com a superfície a ser decorada sempre foi uma característica presente em discussões entre os fabricantes de revestimento e a sua influência no decorado final. O presente trabalho estudou esta variável aplicada, particularmente, ao método de decoração por cilindros de silicone gravados a laser. No desenvolvimento, uma gama de variáveis foi mantida constante, de acordo com a metodologia de fabricação; e foi realizada uma variação entre a altura relativa entre o cilindro de silicone e a peça a ser decorada, fator esse ligado diretamente à pressão que o cilindro exerce sobre o revestimento a ser decorado. A influência de tal característica está ligada desde a primeira produção de determinada referência até a sua modificação em produções posteriores e, principalmente com o desgaste sofrido pelo elemento de decoração com a diminuição da distância entre cilindro e revestimento. Foram analisadas a reflectância das peças decoradas, bem como a forma e o preenchimento dos pontos decorados dentro de três valores de escala de cinza estudados (5, 25 e 85%); as alturas relativas estudadas foram 0,8; 1,0; 1,3 e 1,5mm. Foi observado um comportamento similar nas três diferentes incisões estudadas; em baixos tons de cinza a reflectância inicialmente diminui com o aumento da pressão para em seguida se tornar diretamente proporcional; na faixa de meios e altos tons da escala de cinza a tendência geral foi um aumento da reflectância com o aumento da pressão sobre a peça cerâmica. Os autores agradecem à FAPEMIG, ao CNPq e às empresas que colaboraram com este trabalho. Palavras chave: variação de tonalidade, revestimento cerâmico, incisão a laser, cilindro de silicone 721

2 Abstract Among the several factors that can influence the hue variation within the decoration process through the contact elements methods (by silicone screens or cylinders), the pressure that this element realizes on the surface to be decorated has always been a characteristic present in discussions between tile manufacturers and their influence on the final decoration. This work investigated the contact elements methods applied to the decoration by laser engraved silicone cylinders. During the work, a range of variables was kept constant, according to the manufacturing methodology; and a variation was made between the relative height between the silicone cylinder and the part to be decorated, which factor is connected directly to the pressure that the cylinder exerts on the glaze to be decorated. The influence of such a characteristic is linked from the first production of a certain reference to its modification in subsequent productions, and especially with the wear suffered by the decoration element with the decrease of the distance between cylinder and tile. The reflectance of the decorated pieces, as well as the shape and the filling of the decorated points were analyzed within three gray scale values studied (5, 25 and 85%); The relative heights studied were 0.8; 1.0; 1.3 and 1.5mm. A similar behavior was observed in the three different incisions studied. In low tones the reflectance initially decreases with increasing pressure and then becomes directly proportional. In the medium and high tones range of the gray scale the general tendency was an increase in reflectance with increasing pressure on the ceramic tile. The authors thank the FAPEMIG and CNPq development agencies and the companies that collaborated with this work Keywords: hue variation, ceramic tiles, laser engraving, silicone cylinder INTRODUÇÃO O mercado brasileiro de revestimentos cerâmicos vem crescendo a cada ano e apesar dos métodos e técnicas de controle de produção avançarem em eficiência, o problema de variação de tonalidade durante a produção de determinado produto ou a variação de tonalidade observada quando uma certa referência volta à linha de produção (ou seja, em diferentes lotes) ainda é presente. Dentro deste cenário, o controle de variáveis de produção que possam levar à variação de tonalidades deve ser executado dentro dos estabelecimentos produtores com o máximo de acuidade possível, visto que parte da boa imagem e credibilidade frente ao consumidor final depende da constância de características do produto ao longo da sua vida no portfolio de produtos da empresa. Com o aumento da produção de revestimentos cerâmicos, estatisticamente haverá também um aumento da quantidade de produtos que possam apresentar defeitos de tonalidade dentro do volume produzido. Este trabalho manteve seu foco no método de produção de decorações através de cilindros de silicone incididos a laser, particularizando dentre todas as características que influenciam na variação de tonalidade durante o processo produtivo, na 722

3 pressão que o cilindro de silicone exerce sobre a peça cerâmica enquanto ocorre a transferência da tinta, partindo dos alvéolos incididos a laser no cilindro para a superfície do esmalte cerâmico depositado sobre a peça cerâmica. A tonalidade final do desenho transferido pelos cilindros, em suas diferentes artes e cores está diretamente ligada ao tamanho, forma e preenchimento com a tinta cerâmica dos pontos decorados, ou seja; do volume de tinta transferido do cilindro para a superfície da peça. Deste modo, a qualidade da decoração foi avaliada de acordo com estes parâmetros. MATERIAIS E MÉTODOS As variáveis de processo que foram fixadas na execução deste trabalho foram: formulação da tinta (base serigráfica, corante, veículo líquido e proporção entre os mesmos); tipo de revestimento (esmalte, engobe e tipo de suporte); cilindro de silicone (cilindro tipo T1, dureza no intervalo de 10 a 19 SHORE A, dimensão do cilindro, tipo de incisão e desenho base de comparação). As características que foram avaliadas através dos resultados de decoração; ou seja, da formação dos pontos decorados depositados sobre as placas cerâmicas, foram analisados através de microscopia ótica com o equipamento Zeiss modelo Axio Scope A1, auxiliado pelo software analisador de imagens Axio Vision versão Na averiguação das tonalidades e das características colorimétricas, foi utilizado um espectrofotômetro modelo RS232C SPECTRAMAGIC MARCA KONICA MINOLTA e o programa SpectraMagic versão 3.61G. Com relação às características de decoração analisadas, foram determinadas: a geometria do ponto (quão próximos ao formato ideal (circular) estavam) e cobertura (através de softwares de tratamento de imagem foi possível a determinação da área de cobertura ocasionada pela decoração. Todos os testes foram executados no equipamento Rotocolor S5 Universal. Os ensaios foram realizados procurando-se manter as mesmas características de produção; sendo assim, a sequência de trabalho foi: fixação das condições de ensaio e ajustes do equipamento de decoração, peças deixadas na estufa entre 120 C e 130 C até a estabilização da temperatura. Após retiradas da estufa, receberam uma cobertura de água em cabine de esmaltação para a correção da umidade superficial e homogeneização da temperatura de trabalho; em seguida foram levadas à decoração no equipamento mencionado. De acordo com o fabricante do cilindro de silicone, a altura de trabalho não deve ser maior que 1,5mm abaixo da espessura da peça decorada. Sendo assim, para os testes foram analisadas, além da altura padrão, variações entre 0,8 e 1,0mm. 723

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados obtidos referentes ao ensaio de espectrofotometria são apresentados na Figura 1 para as porcentagens da escala de cinza estudadas de 5, 25 e 85% respectivamente em (a), (b) e (c) para a incisão 0,4/45. (a) (b) (c) Figura 1: Variação da refletância com o aumento da altura do cilindro para a área de cobertura com (a)5%, (b) 25% e (c) 85% da escala de cinza. Gravação 0,4/45 Neste ensaio nota-se que o valor de refletância inicialmente diminui com a diminuição da altura (de 6,5 para 6,3mm), indicando que ocorre uma maior descarga de tinta sobre a peça cerâmica. Este fato pode ser explicado através da deformação da abertura do alvéolo, permitindo que o volume de tinta interno seja descarregado com maior facilidade. Para as duas variações de altura seguintes observa-se que a refletância aumenta com a diminuição da altura, indicando uma menor deposição de tinta sobre a peça. Neste caso, a partir da altura de 6,3mm começa a ser observada uma obstrução na saída da tinta de dentro dos alvéolos, pois a deformação da abertura dos orifícios é no sentido de fechá-la, devido ao aumento da pressão exercida do cilindro sobre a peça cerâmica. Já nas figuras (b) e (c) o fato explicado anteriormente ocorreu a partir da altura de 6,0mm. (a) (b) (c) (d) Figura 2: Área de 5% da escala de cinza para as alturas do cilindro de (a) 6,5mm, (b) 6,3mm, (c) 6,0mm e (d) 5,8mm. Gravação 0,4/45 724

5 (a) (b) (c) (d) Figura 3: Área de 25% da escala de cinza para as alturas do cilindro de (a) 6,5mm, (b) 6,3mm, (c) 6,0mm e (d) 5,8mm. Gravação 0,4/45 (a) (b) (c) (d) Figura 4: Área de 85% da escala de cinza para as alturas do cilindro de (a) 6,5mm, (b) 6,3mm, (c) 6,0mm e (d) 5,8mm. Gravação 0,4/45 A análise das micrografias para o ensaio de variação da altura do cilindro mostra, para a área de 5% de preenchimento da escala de cinza (Figura 2) e com os dados da Tabela 1, que ao incrementar a pressão que o cilindro exerce sobre a peça, ocorre inicialmente a abertura dos alvéolos, auxiliando a transferência de tinta sobre a peça (de 6,5 para 6,3mm). Logo em seguida, observou-se uma diminuição da porcentagem de área recoberta, pois neste caso a pressão limite foi ultrapassada e o volume de tinta depositado diminuiu (de 6,3 para 6,0mm). O comportamento seguinte; ou seja, um novo aumento em área recoberta, deve-se ao achatamento dos pontos depositados pela maior pressão exercida sobre o cilindro. Os resultados discutidos acima são condizentes com os resultados mostrados no gráfico da Figura 5 das porcentagens de luz refletida pela superfície da peça coma variação da altura do cilindro para os diversos comprimentos de onda. Inicialmente há uma diminuição nos 725

6 valores de refletância (de 6,5 para 6,3mm), seguido de um leve incremento (de 6,3 para 6,0mm) e por fim, um aumento na porcentagem de luz refletida. Tabela 1: Porcentagem medida de área coberta por tinta. Incisão 0,4/45 Área média coberta após a decoração (%) Altura do cilindro (mm) 5% 25% 85% 6,5 4,74 50,10 87,89 6,3 6,27 42,51 86,41 6,0 5,78 41,54 85,87 5,8 5,44 42,53 87,06 Foi observado nas peças que a decoração apresentava-se borrada, o que na produção acarretaria uma falha de decoração e a possibilidade de descarte destas peças. Para os 25% da escala de cinza, o que se observa através da Tabela 1 e o gráfico da Figura 5, é que gradualmente os alvéolos vão se fechando, pois há uma diminuição da área recoberta por tinta (de 6,5 a 6,0mm). Ao diminuir a altura para 5,8mm, observa-se que há um leve aumento na área recoberta, indicando que os pontos depositados a partir desta medida começaram a se achatar, aumentando a área individual de cada ponto. Tal fato pode ser observado na Figura 3 (d) na Imagem Original; através da Imagem Tratada comparando-se entre as imagens (b) e (d) pode-se confirmar visualmente os valores próximos entre as porcentagens de recobrimento. Novamente, utilizando como base os dados da Tabela 1 e o gráfico da Figura 5 comparados com os resultados do gráfico da Figura 1 (b), pode-se observar que os resultados de área são corroborados pela análise espectrofotométrica: passando-se da altura de 6,5 para 6,3mm, a porcentagem em área diminui e a porcentagem de luz refletida aumenta; dos 6,3 para os 6,0mm, há uma pequena diminuição da área recoberta por tinta e um leve crescimento na quantidade de luz refletida pela superfície de esmalte. Por fim, dos 6,0mm para os 5.8; observa-se um leve incremento em área decorada e uma queda na porcentagem de luz refletida. Efeito similar ocorrido para os 25% da escala de cinza também pode ser observado na Figura 4 e nos dados da Tabela 5 para a área de 85% da escala de cinza. Na Figura 1 (c) há um aumento na porcentagem de luz refletida com a diminuição inicial da altura do cilindro e um aumento em área recoberta por tinta. Passando-se da altura de 6,3 para 6,0mm observa-se um aumento na porcentagem de luz refletida, embora a porcentagem em área recoberta permaneça quase inalterada, efeito este que pode ser explicado pelo inicio do achatamento dos pontos decorados. Com a próxima diminuição da altura do 726

7 cilindro (de 6,0 para 5,8mm) observa-se um aumento na área recoberta e uma diminuição da porcentagem de luz refletida. Figura 5: Evolução do preenchimento da área decorada para as porcentagens de 5%, 25% e 85% da escala de cinza em incisão 0,4/45, para as alturas do cilindro de 6,5; 6,3; 6,0 e 5,8mm CONCLUSÕES O teste de pressão do cilindro sobre a peça cerâmica apresenta pouca influência na tonalidade final do desenho decorado, independente da incisão estudada, principalmente comparado com outros testes aqui realizados. Apesar da baixa influência, algumas características foram observadas: Em todos os casos estudados há um limite na altura do cilindro que pode ser praticada para que traga algum benefício quanto à descarga de tinta sobre a peça; o qual é particular para cada incisão. Acima de determinado valor de pressão, o efeito observado ocorre no sentido de dificultar a saída de tinta dos alvéolos devido à deformação da abertura da entrada de tinta dos alvéolos. A partir de um determinado valor, a pressão que o cilindro exerce sobre a peça pode levar não só ao fechamento do orifício de entrada de tinta no alvéolo, mas também ao achatamento dos pontos decorados. Para as incisões em tons baixos da escala de cinza (5% neste trabalho), a diminuição inicial da altura do cilindro (de 6,5 para 6,3mm) afeta positivamente a descarga de tinta sobre o cilindro nas três incisões, indicando que, nesses casos, não se deve utilizar alturas superiores a 6,3mm. 727

8 Para as peças decoradas com gráfica na faixa de tons médios o aumento da pressão do cilindro sobre a peça não proporcionou melhorias quanto à descarga da tinta sobre o esmalte. Alturas do cilindro acima de 6,0mm causam o achatamento dos pontos de decoração. Nas decorações com imagens em tons altos (85% da escala de cinza) para 0,4/45 alturas superiores a 6,5mm não são indicadas, pois tendem a aumentar a refletância da superfície pela diminuição da descarga de tinta sobre a peça. Conclui-se pelos valores apresentados após os testes realizados que a altura do cilindro afeta muito pouco a tonalidade final da peça, sendo esta uma variável que deve ser mantida entre 6,5 e 6,0mm, dependendo da incisão e da faixa de tons de cinza média do canal incidido, também aqui levando em consideração que o benefício trazido pela variação tem que ser equilibrado, por outro lado; pelo maior desgaste do cilindro quando sua altura relativa com a peça cerâmica diminui, ou seja, o atrito entre as duas superfícies aumenta, o que trará custos desnecessários ao produtor de revestimentos. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem às agências FAPEMIG e CNPq pelo financiamento do trabalho, à UFSCar e UNIFAL e às empresas que forneceram os insumos e equipamentos para a realização deste projeto. REFERÊNCIAS [1] A. Torres; J.A. Tirado; M.A. Babiloni; F. Lucas; J. Albalat, Cerâmica industrial; 15 (4) julho/agosto, [2] B. Burzacchini; M. Paganelli; M. Lazarini; Colore, pigmenti e colorazione in cerâmica; Modena; Italia; Societá Ceramica Italiana; S.A.L.A. srl. [3] J.M. Campos; P. Corma; J. López; F. Lucas; S. Pasquetto e V. Moreno; Cerâmica Industrial, 7 (3) Maio/Junho, [4] P. Monari; et. al; Manuale di Tecnologia Ceramica per la Decorazione Apostila Rotocolor. System SpA. Rev. 5.0: Fiorano Modenese, RE; Itália,