PROCESSAMENTO DE CERÂMICAS II. Aula montada pela aluna de doutorado GISELI C. RIBEIRO VIDRAGEM. Supervisor: Sebastião Ribeiro 23/11/16

Transcrição

1 PROCESSAMENTO DE CERÂMICAS II Aula montada pela aluna de doutorado GISELI C. RIBEIRO Supervisor: Sebastião Ribeiro VIDRAGEM 23/11/16

2 Pisos e Revestimentos

3 Porcelanas e louças sanitárias

4 Acabamento As peças são recobertas com uma camada de vidrado, que funde durante a queima e Vidragem confere à superfície das peças características com determinadas finalidades.

5 Vidragem Finalidades: Impermeabilização Brilho Facilidade de limpeza Resistência à abrasão Resistência química

6 Processamento de Cerâmicas Acabamento e aplicação de vidrados Conformação Limpeza Monoqueima Pavimentos vitrificados vidrados Secagem Vidragem Biqueima Porcelana (pré- Chacotagem queima) ºC Queima

7 REVESTIMENTOS CERÂMICOS VIDRADOS Processamento de revestimentos cerâmicos por monoqueima (Piso) Moinho: barbotina Spray drier: pó atomizado

8 Tipos de Vidrados Vidrado Cru Obtido pelas reações das matériasprimas in situ, durante a queima do material cerâmico. Vidrado Fritado Vidro pré-fabricado. Escolha: em função da aplicação e composição química do vidrado.

9 Obtenção: Fritas Produtos solúveis em água de uma composição Vidro insolúvel mediante sua fusão com outros componentes Vantagens dos vidrados fritados comparados aos não fritados: Mistura de componentes seguida da fusão para formar um vidro especial: uniformização de propriedades das matérias-primas. Homogeneização térmica: mesma temperatura de transição em todos os pontos, já que o material formado é único. Homogeneização da cor: em todos os pontos apresentam a mesma cor. Componentes tóxicos: por ex. o Pb, a toxidez é inertizada quando é usado em misturas Material único: com propriedades muito bem definidas.

10 Fluxograma do procedimento experimental da produção de fritas Matérias primas majoritárias SiO 2 Matérias primas minoritárias Cor Silo de alimentação Dosagem Mistura Água Ar Secagem Água Embalagem Moagem Suspensão: vidrado

11 Barbotinas para vidrados Propriedades: Baixa velocidade de sedimentação ou deposição. Alta molhabilidade (baixa viscosidade) de forma que escorra facilmente, formando uma superfície lisa e uniforme. Alto limite de escoamento, não na forma de barbotina, mas após ter perdido um pouco de água, de modo tal que a camada de vidro não se descole. Baixa retração de secagem. Grande elasticidade no estado seco. Pequena alteração das propriedades da barbotina com o envelhecimento.

12 Barbotinas para vidrados Como atender todas essas questões? Cuidadoso controle da massa específica da barbotina. Granulometria e distribuição do tamanho das partículas ph da suspensão Tipo de argila suspensora Adição de substâncias orgânicas na forma de gomas vegetais solúveis em água.

13 Exemplo de uma formulação para um esmalte cerâmico Obtenção: Vidrado brilhante (Pb) Materiais Alvaiade (white lead carbonato de chumbo) Quantidades (g) 154,8 Gesso crê (whiting carbonato de cálcio) 30,0 Feldspato 55,7 caulim 25,8 Quartzo (flint) 48,0

14 Controles realizados durante a etapa de fabricação de fritas e esmaltes Matérias-primas Composição química Composição mineralógica Distribuição granulométrica Impurezas Fusibilidade Mistura e Dosificação Homogeneidade Fusão e Resfriamento da Frita Frita Temperatura Atmosfera Tempo de permanência Composição química Impurezas Intervalo de queima: T de queima Coeficiente de dilatação: racha ou estufa Viscosidade do fundido: molhamento Solubilidade em água: menor possível Aspecto superficial do vidrado resultante

15 Consumo relativo de matérias-primas para a fabricação de fritas Componentes de boro (sódio e potássio) (óxido de chumbo) (zirconita)

16 Variação da viscosidade de um vidro com a temperatura Efeito de alguns óxidos fundentes Ponto de transição vítrea Formação da película de vidro Com aumento da T: uniformização da camada de vidrado

17 Expansão Térmica Curvas de ET diferentes para vidrados e suporte (peça) queimado, durante o resfriamento podem gerar tensões entre as camadas e provocar curvatura e até mesmo gretamento (conjunto típico de microtrincas no esmalte, que se estende da superfície externa até a interface do esmalte com o suporte) ou lascamento do vidrado.

18 Para que esses problemas não ocorram: Reatividade apropriada com o suporte Durante a queima, o esmalte deve reagir com a superfície do suporte (peça). A reatividade não deve ser exagerada em ambas as camadas para não deteriorar a qualidade do revestimento. Adequação ao processo de queima Temperatura de selamento impermeabilização da superfície do suporte, deve ser superior às temperaturas que ocorrem: decomposição dos minerais argilosos e carbonatos e oxidação da peça.

19 Características técnicas e estéticas Brilho, opacidade e transparência são afetados pelas etapas de aplicação e queima e, também, pela composição de partida. Disponibilidade de matérias-primas Custo não deve ser elevado: competitividade do produto no mercado. Imprescindível a homogeneidade e a constância da qualidade no fornecimento das matérias-primas. Outras características a serem analisadas: Viscosidade, Tensão superficial, Resistência à decomposição térmica Uso de esmalte fritado e não fritado, natureza mineralógica dos componentes e partículas. outras características, por exemplo, tamanho de

20 Meios de aplicação do vidrado Imersão Cortina Rolo: retoque Spray: pistola Eletrostática

21 Representação esquemática da aplicação de vidrados com campânula.

22 Campânula

23 Campânula

24 Curvas de queima típicas em monoporosa

25 Decoração Para informação

26 Decoração Finalidade Embelezamento Material usado Suspensões de vidrados coloridos em meio orgânico

27 Sistemas de aplicação da decoração Sistema Pincel Carimbo (borracha) Pistolagem Serigrafia (planos ou cilíndricos Decalque Imersão Rolos gravados Lápis Descrição Misturas muito finas de substâncias corantes, fritas, suspensões Usado para impressão de marca de produtos Direta suspensão corante é pulverizada sobre a área a decorar uso de máscaras Indireta Tela de seda desenhada colocada sobre superfície da peça e com um rolo de borracha contendo a tinta viscosa é pressionado para a transferência da tinta para a peça. A transferência da decoração é realizada por meio de uma almofada de borracha mole, que se adapta perfeitamente à forma, sobre a qual é depositada a decoração Processo mais usado para porcelana No fabrico dos decalques, a decoração é aplicada serigraficamente sobre um papel especial Atualmente os decalques são feitos por impressoras de jato de tintas. Substrato mascarado e desenhado é imerso numa tinta Processo convencional de pintura a rolo

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29 PROCESSAMENTO DE CERÂMICAS acabamento - decoração Serigrafia Silk screen

30 Decoração de objetos de porcelana dura, por biqueima As peças devem ser convenientemente limpas ou lavadas com o objetivo de garantir uma boa aderência das decorações e evitar surgimento de defeitos superficiais, durante a queima.

31 Tipos de decoração de porcelanas biqueimadas Underglaze A decoração é aplicada diretamente sobre a peça chacotada, que depois é vidrada A decoração fica recoberta pela camada de vidrado e o conjunto é submetido à queima Inglaze Onglaze A decoração é aplicada sobre a peça vidrada, que já sofreu queima A peça é novamente queimada a temperaturas mais elevadas, ºC As cores da decoração penetra na espessura do vidrado, até alguns micrometros de profundidade, contribuindo para a estabilidade química das decorações, quando as mesmas são sujeitas a ação dos detergentes das máquinas de lavar. A decoração é aplicada sobre o vidrado queimado, como in glaze Temperatura de queima mais baixa, em torno de ºC, não se verificando qualquer reação profunda entre a decoração e o vidrado de recobrimento.

32 Preparação do esmalte para decoração Podem ser fabricados a partir de cristais coloridos de solubilidade limitada no vidrado São preparados normalmente por compostos fritados, finamente moídos + corantes + veículos (dietilenoglicol) Normalmente são usados os espinélios coloridos, que são muito estáveis Espinélios têm estruturas do tipo?? Exemplo de Preparação: moagem de 2 óxidos, com pequeno excesso de óxido básico + 30% B 2 O 3 (acelera a reação) + calcinação da mistura a ºC, por 24h + moagem + lixiviação com HCl para retirar o B 2 O 3 + lavagem + moagem até 1 a 5 m (o controle do tamanho é muito importante, pois influencia na cor, brilho, etc.) Al(OH) 3 = 85% Exemplo: MgO.Al 2 O 3.Cr 2 O 3 Cr 2 O 3 = 6% H 3 BO 3 = 9% 1500 C ROSA

33 Defeitos em vidrados Revestimento com esmalte rasgado Revestimento com textura superficial pobre

34 Classificação de pisos

35 Classificação de pisos

36 PROCESSAMENTO DE CERÂMICAS II F I M