A INFLUÊNCIA DO SISTEMA DE VÁCUO NAS PROPRIEDADES FÍSICAS DOS PRODUTOS DE CERÂMICA VERMELHA.

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1 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 1 A INFLUÊNCIA DO SISTEMA DE VÁCUO NAS PROPRIEDADES FÍSICAS DOS PRODUTOS DE CERÂMICA VERMELHA. Mello, Roberta Monteiro de (1) ; Oliveira, Amando Alves de (1) Av. José Odorizzi, 1555, Bairro Assunção, São Bernardo do Campo, S.P. CEP betamp@yahoo.com.br (1)Escola Senai Mario Amato RESUMO: O sistema de vácuo, através da retirada do ar, confere ao material extrudado resistência mecânica e dureza ao material. Para verificação da influência da variação deste sistema nas propriedades físicas do produto, foram confeccionados corpos de prova usando um argilito bastante usado na região de Itu (S.P.), e algumas misturas deste argilito com resíduo de marmoraria, o qual foi utilizado com o intuito de desplastificar a massa (destas duas matérias-primas utilizadas foram realizadas Análises Granulométricas). Os corpos de prova foram conformados em duas pressões de vácuo distintas e submetidos aos seguintes ensaios: Tensão de Ruptura à Flexão (seco e queimado), Absorção d água, Porosidade, Massa Específica Aparente e Retração (seco e queimado). Palavras-chave: vácuo, cerâmica, propriedades físicas. INTRODUÇÃO Os elevados índices de perda, encontrados em muitas empresas cerâmicas são causados por diversos fatores, um deles é o sistema de vácuo, o qual muitas vezes não é de principal preocupação pelas empresas. Foram realizadas algumas visitas à empresas, onde constatou-se a utilização de pressões de vácuo abaixo do recomendado em literaturas como P.S.Santos (1) e F.H.Northon (2), que recomendam o uso da pressão de vácuo em aproximadamente 26 pol Hg, para garantir que haja perfeita compactação do material cerâmico, bem como toda retirada de ar da massa, entretanto, nestas pesquisas de campo observou-se pressões de até 18 e 19 pol Hg (abaixo do recomendado). Esta diferença no sistema de vácuo pode ser responsável pelo

2 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 2 comprometimento das propriedades físicas dos produtos fabricados, causando problemas como: trincas, aumento absorção d água e diminuição da resistência mecânica. Isso é causado, devido aos poros formados pela não retirada de todo o ar da massa. MATERIAIS E MÉTODOS As matérias primas utilizadas foram: - um argilito proveniente da região de Itu, nas mesmas condições granulométricas utilizadas pelas empresas da região. - Um resíduo proveniente do acabamento de mármores e granitos, sem alteração das características adquiridas no processo de acabamento. A utilização deste resíduo tem como única finalidade de desplastificar a argila visando avaliar a influência do sistema de vácuo em diversos índices de plasticidade, para observação do vácuo em materiais com plasticidades distintas. Foram realizadas análises granulométricas no aparelho de difração a laser da marca Coulter, modelo LS Particle Size Analyser. Visando avaliar a viabilidade de utilização da argila, bem como a incorporação da lama na cerâmica vermelha no processo de extrusão, foram determinados os limites de Atterberg, segundo as normas NBR 6459 (3) e 7180 (4), tanto da argila isoladamente, quanto das formulações com argila e resíduo. Após estes resultados, foram feitas misturas de argila em com a lama nas porcentagens de 0%, 8%, 24% e 32%, e confeccionados corpos de prova de 26 x 16 x 120 mm (largura, espessura e comprimento) em extrusora Verdés com pressões de vácuo de 25 pol Hg e 20 pol Hg. A secagem dos corpos-de-prova foi feita inicialmente ao ar, seguida de secagem em estufa Thermosolda climatizada de laboratório à temperatura de 110ºC por 24 horas e queimados em forno Combustol com atmosfera oxidante, na temperatura de 950ºC com velocidade de aquecimento de 40ºC/h, 2 horas de patamar e resfriamento natural. Com os corpos de prova foram realizados os seguintes ensaios: retração linear, tensão de ruptura a flexão baseado na norma NBR (5), absorção d água, porosidade e Mea baseados na norma NBR 8947 (6). DISCUSSÃO E RESULTADOS

3 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 3 Análise Granulométrica De acordo com o gráfico I, o argilito apresenta tamanho de grãos menores que a lama, tendo como teor médio em torno de 4µm. Já o resíduo utilizado como desplastificante apresenta granulometria média em torno de 10 µm. Com isso, há uma previsão de acordo com P.S. Santos (1), que a formulação composta somente por argilito apresentará maior dificuldade de retirada de ar da massa, uma vez que, além de se tratar de um material plástico, possui menor granulometria e conseqüentemente maior aproximação dos grãos. Gráfico I Análise granulométrica Avaliação da plasticidade - O índice de plasticidade (IP) está representado no gráfico I, a seguir, bem como sua classificação na tabela I de acordo com (7). Tabela I Plasticidade das composições COMPOSIÇÕES (% de desplastificante) ÍNDICE DE PLASTICIDADE (%) CLASSIFICAÇÃO 0% 17 Excelente 8% 15,5 Boa 24% 8,5 Fraca 32% 4 Fraca

4 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 4 20 índice de Plasticidade % de índice de plasticidade índice de Plasticidade Gráfico II - Índice de Plasticidade Através do gráfico (II) e tabela (I) anteriores, pode-se observar uma queda bem considerável do índice de plasticidade, uma vez que o material proveniente da lama de marmoraria é constituído apenas por materiais não plásticos, o que torna as misturas menos plásticas através de sua adição. Não foi adicionado maior quantidade de resíduo, uma vez que, a mistura de 32% já foi considerada fraca, com um índice de 4% de plasticidade. Propriedades Físicas: Através do gráfico de retração de secagem (III), pode-se observar que houve pequena diferença de retração nas massas de maior plasticidade, sendo que com a diminuição da plasticidade, há uma tendência de igualdade da porcentagem de retração, podendo ser observado que a mudança de pressão de vácuo não interfere na retração de secagem com a diminuição da plasticidade. Retração de Secagem Retração de queima 10,00 4,00 9,00 3,50 % de retração 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 %de retração 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 3,00 0,50 2,00 0,00 Gráfico III - % de Retração de secagem Gráfico IV - % de Retração de queima No caso da queima (Gráfico IV), a maior retração apresentou-se nos materiais

5 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 5 conformados com maior pressão de vácuo, resultante de uma maior compactação de grãos, favorecendo o processo de sinterização. Abaixo, pode-se observar o gráfico de Tensão de Ruptura à Flexão (V) à seco, sendo que a partir deste podemos observar que todas as formulações que foram confeccionadas com um sistema de vácuo de 25 pol Hg apresentaram resultados superiores àqueles de 20 pol Hg. Esta característica tem relevante importância Tensão de ruptura à flexão (seco) Tensão de ruptura a flexão (queimado) 3,50 23,00 21,00 Resistência (Mpa) 3,00 2,50 2,00 1,50 Resistência (MPa) 19,00 17,00 15,00 13,00 11,00 9,00 1,00 7,00 Gráfico V Tensão de ruptura à flexão (seco) Gráfico VI Tensão de ruptura à flexão (seco) ao se tratar de perdas antes e durante o processo de secagem como também na enforna do material, devido ao fato que o material sofre grande manuseio no processo produtivo até a sua queima, pois na maioria das vezes, os produtos são levados e empilhados manualmente nos secadores. No gráfico VI, é demonstrado claramente a alteração da tensão de ruptura à flexão do material queimado entre as diferentes pressões de vácuo. Os valores encontrados nos materiais com maior pressão de vácuo foram maiores em todas as massas, tanto para a argila pura, quanto para as misturas de menor plasticidade. A maior diferença ocorrida na composição com 8% de resíduo é devido há uma melhor distribuição granulométrica, feita pelos grãos maiores do resíduo e menores do argilito, que segundo C.F. Gomes (8) resulta em um melhor empacotamento e consequentemente uma melhor resistência mecânica.

6 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 6 Absorção d água 19,00 % de absorção d água 17,00 15,00 13,00 11,00 9,00 7,00 Gráfico VII % de Absorção d água No gráfico VII fica claramente identificado que a pressão do sistema de vácuo interfere diretamente na propriedade de absorção d água, uma vez que tendo um maior empacotamento de grãos favorecido pela desaeração da massa, há uma aproximação maior das partículas diminuindo assim os espaços intergranulares. O aumento de vácuo de 20 pol Hg para 25 pol Hg chega a diminuir cerca de 1% na absorção d água do produto final. Porosidade 37,00 Porosidade (%) 32,00 27,00 22,00 17,00 12,00 vácuo-20 pol Hg vácuo-25 pol Hg 7,00 Gráfico VIII - % de Porosidade O gráfico VIII fica de fácil compreensão uma vez que, a porosidade aparente está diretamente ligada à Absorção d água. As variações no sistema de vácuo podem alterar a Massa Específica Aparente do produto, uma vez que interfere diretamente no empacotamento de grãos, porém como o mostra o gráfico a seguir (IX), esta diferença apresenta-se de uma forma bem sutil para as massas de maior plasticidade, igualando-se nas massas de menor plasticidade.

7 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 7 Massa Específica Aparente (Mea) 2,30 2,20 Mea (g/cm3) 2,10 2,00 1,90 1,80 1,70 1,60 Gráfico IX Massa Específica Aparente CONCLUSÔES De acordo com os resultados apresentados é possível concluir que: - Há uma significativa influência do sistema de vácuo nas características físicas do produto cerâmico, principalmente no que diz respeito à tensão de ruptura à flexão (seco e queimado). - O aumento da pressão de vácuo possibilita maior compactação de grãos, através da retirada de ar da massa, o que possibilita a redução de trincas, no processo produtivo. - A diminuição da influência do vácuo ocorre com a diminuição da plasticidade no que diz respeito à tensão de ruptura à flexão a seco e à massa específica aparente, sendo que a tensão de ruptura à flexão baixa é uma das principais responsáveis pela alta porcentagem de perdas de produtos após o processo de secagem. - Além disso, é observado que o aumento da pressão de vácuo melhora as características tecnológicas do produto, exemplificado pela absorção d água, a qual pôde ser diminuída em torno de 1%. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.SANTOS, P. S. Ciências e Tecnologia das Argilas. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, v. 2.NORTON, F. H. Introdução à Tecnologia Cerâmica. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, p. 3.ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo Determinação do

8 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 8 Limite de Liquidez Método de Ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 4.ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo Determinação do Limite de Plasticidade Método de Ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 5.ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Placas Cerâmicas para revestimento Especificação e métodos de ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 6.ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Telha Cerâmica Determinação da massa e da absorção de água Método de ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 7.SENAI-SP. Apostila: Determinação da umidade e plasticidade. São Paulo, p. 8. GOMES, C.F.Argila:o que são e para que servem.lisboa:f. Calouste Gulbenkian, p. THE INFLUENCE OF VACUUM SYSTEM ON PROPERTIES OF STRUCTURAL CERAMICS ABSTRACT Mechanical resistance and hardness of green ceramic material can be improved by using vacuum system during extrusion process. Samples was extruded using a clay mineral of Itu (São Paulo) and a mix of this clay with marble waste. The extrusion was realized using two differents vacuum pressure and green bodies was analyzed by mechanical test (green samples and after firing), water absortion, density and shrinkage (green sample and after firing). KEY-WORDS: vacuum, ceramic, properties.