RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR II Período: 01/02/2010 a 21/05/2010

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS ITAGRES REVESTIMENTOS CERÂMICOS RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR II Período: 01/02/2010 a 21/05/2010 Estagiário: Renan Oss Giacomelli - Matrícula: Orientador: MARCOS ALEXANDRE MARCON Tubarão Janeiro, 2010

2 Relatório de Estágio Curricular II PERÍODO: 01/02/2010 A 21/05/2010 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO: ENGENHARIA DE MATERIAIS ALUNO: RENAN OSS GIACOMELLI MATRÍCULA: COORDENADOR DE ESTÁGIOS: PAULO ANTÔNIO PEREIRA WENDHAUSEN, PROF. DR. ING. ITAGRES REVESTIMENTOS CERÂMICOS ORIENTADOR DE ESTÁGIO: MARCOS ALEXANDRE MARCON Concordamos com o conteúdo deste relatório. Tubarão Maio, 2010

3 Itagres Revestimentos Cerâmicos SA Rodovia BR-101, KM 341 São Cristóvão Tubarão SC Brasil CEP: Fone: (048) Fax: (048)

4 AGRADECIMENTOS Primeiramente, a empresa Itagres e seus dirigentes, por permitirem a realização deste estágio, incentivando e apoiando novos profissionais, mantendo suas portas abertas aos alunos do curso de engenharia de materiais da UFSC e repassando o conhecimento adquirido dentro da indústria. Ao gerente industrial e orientador Marcos Alexandre Marcon, pela orientação, amizade e exemplo de liderança repassados durante o período de estágio. Ao pessoal do laboratório de desenvolvimento de massa e de produtos acabados, Daniel, Reginaldo, Lenilson e Fabiano, pela amizade, coleguismo e conhecimentos a mim ofertados, além de proporcionarem um ambiente de trabalho excepcional para se conviver. Aos técnicos Felipe, Paulo e Diovânio e ao líder Marcelo pelo apoio, amizade e por sempre estarem dispostos a tirar minhas dúvidas e ajudar-me quando necessário. Aos colegas estagiários e colaboradores na Itagres, Murilo,Priscila,Vanessa e Marina pela amizade conquistada neste curto período de tempo. Aos demais colaboradores da Itagres que me ajudaram neste período de tempo e que não foram aqui citados, mas que contribuíram de forma importante para este relatório e para minha formação profissional e pessoal. À coordenadoria de estágio do curso de engenharia de materiais e ao seu coordenador prof.º Paulo Antônio Pereira Wendhausen, pelo desejo incessante de melhorar e por sempre ouvirem aos mais interessados nos estágios, nós alunos. Aos professores Antônio Pedro Novaes de Oliveira, Germano Riffel e Berend Snoeijer pela dedicação ao curso e aos alunos, e por abrir muitas portas para nós alunos do curso de engenharia de materiais da UFSC. E, finalmente, à minha família, pelo apoio incondicional sempre.

5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA E CONSIDERAÇÕES INICIAIS O revestimento cerâmico O processo industrial ATIVIDADES DESENVOLVIDAS Laboratório de produtos acabados Resistência a abrasão P.E.I Absorção de água Resistência a flexão Manchamento Impermeabilidade Dureza Mohs Resistência ao gretamento Controle das variáveis no processo de preparação de esmaltes e esmaltação Introdução Objetivo Desenvolvimento Conclusão CONCLUSÃO BIBLIOGRAFIA ANEXO I ANEXO II... 22

6 1 INTRODUÇÃO O estágio foi realizado no período de 01/02/2010 a 21/05/2010 na empresa Itagres Revestimentos Cerâmicos SA, localizada na cidade de Tubarão,SC. A Itagres possui uma colocação importante no mercado nacional de revestimentos cerâmicos, com uma produção anual de 8 milhões de metros quadrados, e produtos de alto valor agregado. As propriedades estéticas e técnicas dos produtos Itagres conquistaram os mercados mais exigentes do mundo, como Estados Unidos, Europa, América Latina e Oceania. As atividades realizadas na indústria tiveram início no laboratório de produtos acabados, local ideal para se obter um conhecimento sobre as características técnicas dos revestimentos cerâmicos, como a absorção de água, resistência a manchas, a abrasão, entre outras. Ainda teve-se por objetivo ter uma noção dos produtos que são fabricados na indústria, e um primeiro contato com a cerâmica de revestimento. A outra atividade realizada neste estágio teve palco na linha de esmaltação e no setor de preparação de esmaltes, lidando mais diretamente com o processo produtivo. Teve como objetivo obter informações sobre as propriedades dos esmaltes, engobes e demais insumos utilizados na linha de esmaltação e de como eles são obtidos, na forma do controle das variáveis medidas nestes setores. No presente relatório, fez-se primeiramente uma revisão bibliográfica descrevendo o produto em questão e suas partes principais. Como ponto de partida, também se descreveu brevemente o processo industrial em questão. A atividade realizada no laboratório de produtos acabados foi descrita explicando como cada um dos ensaios é feito e seus objetivos. Finalmente, foi descrita a atividade realizada na linha de esmaltação e no setor de preparação de esmaltes, descrevendo detalhadamente cada um dos setores e fazendo-se considerações sobre as suspensões e demais insumos preparados e utilizados na linha de esmaltação. 1

7 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA E CONSIDERAÇÕES INICIAIS 2.1 O revestimento cerâmico Atualmente, os revestimentos cerâmicos são largamente utilizados na construção civil tanto para pavimentação, como para revestimento de paredes. Graças ao avanço industrial, e, consequentemente da redução do custo, os revestimentos cerâmicos deixaram de ser exclusivos dos grandes palácios e templos para aparecerem também nos pequenos comércios e casas residenciais, decorando de forma bela além de prover um melhor isolamento da umidade e uma superfície mais plana e prática para a limpeza nas construções de uma forma geral. As peças cerâmicas fabricadas com o intuito de recobrir o chão e as paredes, em sua grande maioria, são compostas de três partes principais: - Massa ou biscoito -Engobe -Esmalte Massa A massa é composta principalmente por diversos tipos de argilas, cada uma com suas características peculiares, seja pela sua fundência, plasticidade ou refratariedade, outra característica importante das argilas é também a cor de queima, uma vez que os recobrimentos da massa são de natureza vítrea e frequentemente transparentes. Além das argilas, mrias primas plásticas, existem também as mrias-primas classificadas como não plásticas, que são os seguintes grupos: feldspatos, filitos, sílicas, carbonatos e talcos. Estas mrias primas são utilizadas para reduzir a plasticidade da massa, e, principalmente, para reduzir a porosidade residual do suporte, atuando em sua grande maioria como fundentes, aumentando a retração de queima. Ainda, facilitam a defloculação, uma vez que suas partículas possuem tamanho maior do que as das argilas. As argilas vitrificáveis apresentam como característica principal um ponto de transição vítrea a relativamente baixas temperaturas ( ºC), e, no aquecimento, vão reduzindo sua viscosidade gradativamente chegar ao ponto de transição vítrea, elas ainda queimam amarelo ou cinza escuro. 2

8 Há também argilas fundentes que tem por propriedade manter sua textura uma determinada temperatura quando fundem bruscamente( ºc), atuando diretamente na redução da porosidade da massa. Sua composição apresenta teores elevados de carbonato de cálcio e óxido de ferro, os quais lhe conferem uma retração muito elevada, bom para a sinterização da massa, porém ruim para a estabilidade dimensional da peça. Podendo causar empenos,deformações e defeitos diversos indesejados no revestimento cerâmico caso a formulação contenha níveis exacerbados deste tipo de argila. Já as argilas refratárias possuem excelente estabilidade dimensional, uma vez que começam a apresentar níveis apreciáveis de deformação acima de 1435ºC, sua composição química apresenta altos teores de alumina (na faixa de 46% para a caulinita, por exemplo), possuem ainda uma pequena fração de fundentes(2-3%), como os óxidos de ferro, cálcio e alcalinos, tornando-as resistentes a altas temperaturas. Existem ainda as argilas aglomerantes, com elevada resistência mecânica a cru, grande plasticidade e facilidade na diluição em água para formulação e formação de barbotinas. São em geral argilas sedimentares cauliníticas com uma quantidade elevada de grãos finos, ricas em mria orgânica, contendo quantidades consideráveis de ilita e montmorilonita(silicato de alumínio, magnésio e cálcio hidratado). Após a queima apresentam cores claras, como branco, rosa ou creme clara, raramente apresentam-se cinzas. Engobe O engobe é a primeira cobertura aplicada a massa, e possui várias funções importantes. Dentre elas está o acordo dilatométrico do revestimento ou pavimento cerâmico, uma vez que o engobe possui propriedades intermediárias entre o esmalte e a massa, e faz com que o gradiente de coeficientes de dilatação seja suavizado e evita assim defeitos e deformações, como o gretamento, trincas no esmalte e, ainda, reduz também a intensidade do empeno nas peças. Possui uma composição intermediária entre o esmalte e a massa,contendo mrias primas plásticas como argilas,caulins e bentonitas; materiais fundentes representados pelas fritas, feldspatos, talco, além de silicatos e carbonatos de cálcio e magnésio. Outros componentes do engobe, principalmente o silicato de zircônio e as fritas brancas, possuem um papel muito importante quando se trata da opacidade do engobe, a qual está diretamente relacionada com o defeito de mancha d água, defeito muito comum em peças do tipo 3

9 monoporosas, que ao serem umedecidas apresentam manchas de tom mais escuro através do esmalte. Este defeito fica mais evidente em peças com esmalte transparente e tons claros. Também funciona como mais uma camada para cobrir a cor do biscoito, possibilitando trabalhar-se com uma quantidade maior de impurezas na massa, com uma variação maior na cor de queima, além de cobrir pequenas imperfeições na superfície da peça prensada aumentando assim a regularidade da superfície a ser esmaltada. Ainda, atua como uma barreira para evitar possíveis reações indesejáveis entre o esmalte e a massa, as quais poderiam vir a deteriorar o esmalte durante a eliminação gasosa que ocorre na queima. Esmalte O esmalte é aplicado na peça logo após o engobe, tem por finalidade dar o acabamento superficial à peça, impermeabilizando o suporte e conferindo a ele as propriedades de resistência à abrasão, ao ataque químico, dureza, brilho, opacidade entre outras. Apresenta em sua composição fritas, mrias primas cruas, pigmentos, óxidos e sílica. É importante que o esmalte possua ponto de amolecimento na faixa de ºC, para permitir que toda liberação gasosa ocorra antes do início da fusão, fusão esta que deve ser rápida devido aos curtos ciclos de queima. Os esmaltes podem ser divididos em: Transparentes brilhantes: Apresentam uma superfície lisa e brilhante após a queima. É composto basicamente de uma ou duas fritas transparentes e caulins. Mates: Após a queima, apresenta uma superfície mais opaca e uma textura acetinada ou áspera. Possui em sua composição fritas as quais podem ser com cálcio ou zinco e mrias primas cruas. Brancos ou opacos: A superfície resultante da queima é brilhante e muito opaca, sua formulação apresenta fritas brancas de zircônio e caulim. Sobre o esmalte podem ser aplicadas diversas camadas decorativas, são elas as tintas, os fumês, as tintas protetivas ou espessurados e as granilhas. 4

10 2.2 O processo industrial fluxograma: O processo industrial que ocorre na Itagres pode ser resumido através deste Moagem Atomização Silos de estocagem Prensagem Secagem Escolha Queima Esmaltação Preparação de esmaltes Expedição Polimento e retífica Figura 1- Fluxograma do processo industrial da Itagres. A produção das peças cerâmicas inicia-se na moagem, aonde as argilas e as outras mrias primas não plásticas passam por um processo de redução do tamanho de partícula, atingir um certo padrão, o qual é medido através do resíduo de uma amostragem que fica retido em uma peneira de malha fina. A moagem ocorre por via úmida, e tem por objetivo aumentar a reatividade das partículas através do aumento da área específica, além de reduzir a incidência de impurezas presentes nas mrias primas. Na Itagres utilizam-se moinhos de bolas, dos quais são retirados a barbotina, suspensão utilizada nos atomizadores, para se obter o pó atomizado. Nos atomizadores a barbotina obtida nos moinhos de bolas é pulverizada através de bicos de aproximadamente 2 mm contra uma corrente de ar a aproximadamente 600 ºC, processo no qual as gotículas esguichadas perdem por volta de 94% de água. O pó resultante deste processo é chamado de massa atomizada, e segue para os silos de estocagem através de correias transportadoras. Nos silos, a massa atomizada descansa por pelo menos 48 horas, período de tempo suficiente para uniformizar a umidade da massa atomizada, a qual deve estar na faixa de 6% para que sua plasticidade e escoabilidade sejam ideais no processo de prensagem. Já na prensa, o pó atomizado é distribuído nos estampos através do carro da prensa, e logo em seguida é prensado pelos punções, com pressões específicas na faixa de

11 kgf., dependendo da tipologia do material. Nesta operação o punção faz uma primeira prensagem, logo em seguida é elevado para a expulsão do ar e rearranjo das partículas e volta a descer, isto pode se repetir mais uma vez. Os biscoitos simplesmente prensados ainda possuem a mesma umidade residual do pó atomizado( 6%) e necessitam passar por um processo de secagem, no intuito de retirar esta umidade de forma gradual para evitar trincas ou a geração de grandes tensões nas peças devido a uma rápida expulsão de vapor, o que aconteceria se as peças entrassem com esta umidade diretamente no processo de queima. Eles ficam aproximadamente 1 hora a temperaturas que variam de 130 a 190 ºC, para que quase toda umidade seja eliminada e também promove um aumento significativo da resistência mecânica a verde do biscoito, evitando assim quebras durante o processo de esmaltação. Na esmaltação as peças que saem do secador recebem as camadas de engobe, esmalte e as demais camadas decorativas que o produto possa vir a receber. O setor de preparação de esmaltes é onde todos os insumos utilizados na linha de esmaltação, que são os esmaltes, engobes, granilhas (pó de natureza vítrea), tintas e fumês, são preparados e testados. Estes setores receberão uma detalhada descrição, uma vez que foram os locais onde uma das atividades foi desenvolvida. Após a esmaltação, as peças seguem para o forno, por onde passam pela queima, a qual ocorre somente em uma etapa, chamada de monoqueima. Há vários fatores a serem considerados quando se pensa em uma curva de monoqueima, tanto no aquecimento quanto no resfriamento. Por exemplo, no aquecimento ocorre a combustão das substâncias orgânicas e a evaporação dos gases formados antes que o esmalte amoleça, formando uma barreira a saída dos mesmos. Caso isto não aconteça poderão aparecer bolhas ou furos no esmalte. No resfriamento o ponto mais crítico é a transformação de fase do quartzo a 573 ºC, se a velocidade de resfriamento for muito rápida neste estágio ocorrerá um acúmulo de tensões, visto que há uma variação no parâmetro de rede do quartzo β e do quartzo α, responsável por alterar o volume do cristal em mais de 3%, isto aliado as tensões provenientes das diferenças dos coeficientes de dilatações do esmalte, engobe e massa, evidentemente pode causar a ruptura da peça se não for tratado com extrema cautela. É na queima que ocorre a sinterização do substrato e o amolecimento do esmalte. Dependendo da tipologia da peça, podem ocorrer variações maiores ou menores no tamanho da mesma, nas tipologias grês e semi-grês a retração fica na faixa de 4 a 7%, já na tipologia 6

12 monoporosa a retração já fica na faixa de 0,4 a 0,8%, devido à maior quantidade de mrias primas refratárias. Após a queima, as peças seguem ou para o setor de polimento e retífica, ou diretamente para o setor de escolha, dependendo das características do produto. As peças são classificadas de acordo com os defeitos encontrados em classe A (isentas de defeitos), classe comercial (defeitos visíveis a 1m) e classe popular (defeitos visíveis a 3m). 7

13 3 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS 3.1 Laboratório de produtos acabados O laboratório de produtos acabados é o setor responsável por verificar se as características do produto final estão dentro das especificações das normas, garantindo assim a qualidade dos revestimentos e pavimentos produzidos pela indústria. Por lidar com os produtos acabados, qualquer variação no processo industrial é verificada quando se realizam os ensaios a seguir descritos Resistência a abrasão P.E.I. O ensaio de resistência a abrasão consiste em abrasonar a superfície da peça com um aparelho chamado abrasímetro o qual realiza movimentos circulares com uma pequena placa quadrada fixada por um aparato de borracha e metal sobre um suporte no qual são depositados os agentes abrasivos, esferas de aço com tamanhos que variam de 0,5 a 0,1 mm de diâmetro e alumina com uma granulometria de 80 mícrons. Após um determinado número de giros, limpa-se a peça com uma solução de ácido clorídrico 10% por um período pequeno de tempo, somente o suficiente para eliminar os resíduos de aço que ficam impregnados na superfície abrasonada. Com a peça devidamente limpa e seca avalia-se a placa abrasonada ao lado de outras 3 placas não abrasonadas de uma distância de 1m. Se a abrasão for visível o suficiente para diferenciar a peça abrasonada das demais, então o produto não possui aquela classe de resistência a abrasão, se não for possível a diferenciar das demais, o produto é aprovado. A resistência a abrasão depende da dureza do esmalte e do tom da peça, quanto mais escura for, mais fácil é de distinguir a parte abrasonada das demais Absorção de água O ensaio de absorção de água, além de ser o fator principal para determinar a classificação do tipo de revestimento ou pavimento, é, antes de tudo, um dos ensaios responsáveis por demonstrar o grau de sinterização que ocorreu na peça. As peças podem ser classificadas em: 8

14 Tabela 1- Classificação quanto às faixas de absorção de água (% em massa) Tipologias Grupo de absorção Faixa de absorção Porcelanatos BIa 0 a 0,5% Grês BIb 0,5 a 3% Semi-Grês BIIa 3 a 6% Semi-Porosos BIIb 6 a 10% Porosos BIII > 10% Primeiramente, mede-se a massa de uma parte da peça seca, após isso as partes são mergulhadas em um tanque com água em ebulição por duas horas, o objetivo disto é abrir a porosidade existente e facilitar a entrada de água na peça, após isso, mergulha-se a peça imediatamente em um tanque com água a temperatura ambiente. Após uma hora no tanque com água fria, as peças são retiradas, secas e mede-se a sua massa, afim de obter-se a quantidade de água absorvida pela peça. A absorção de água depende, principalmente, dos seguintes fatores: -Composição da massa. -Tempo e temperatura do ciclo de queima. -Compactação na prensa. A composição da massa influencia diretamente na porosidade da peça. Quanto maior for a quantidade de mrias primas fundentes presentes nela, menor será o teor de absorção de água, que é o caso dos porcelanatos, grês e semi-grês. Já suportes com grande quantidade de argilas refratárias terão uma porosidade grande em seu interior e, consequentemente, altos teores de absorção de água. Já o tempo e temperatura do ciclo alteram diretamente o grau de sinterização do suporte, quanto maior for o tempo do ciclo e mais altas as temperaturas do patamar de queima, menor será a porosidade residual do pó atomizado prensado. A compactação na prensa atua da mesma forma, aumentando a área de contato entre os grãos do pó tanto quanto maior for a pressão aplicada, mas se tratando de um pó formado por partículas de natureza frágil, existe um ponto ótimo de compactação: após ele quanto maior a pressão aplicada, pior é a compactação do suporte devido à ruptura destes grãos por compressão e fragilização da peça. 9

15 3.1.3 Resistência a flexão Neste ensaio verifica-se a resistência mecânicas dos revestimentos e pavimentos cerâmicos à flexão. No equipamento utilizado na Itagres a peça a ser rompida fica apoiada em 2 pontos enquanto a força é exercida em um ponto na parte superior no centro da mesma: Figura 2 Ensaio de resistência a flexão em 3 pontos. Para o cálculo da carga de ruptura utiliza-se a equação: E para o cálculo do módulo de resistência a flexão: A carga de ruptura nos dá uma idéia da força necessária para quebrar uma peça aplicando uma carga vertical sobre ela, levando a espessura em consideração, pois quanto mais espessa for a peça, maior será a carga necessária para rompê-la. Já o módulo de resistência a flexão nos dá uma idéia de carga por espessura, o que é uma característica intrínseca do material, levando em consideração o nível de sinterização e a quantidade de defeitos presentes na massa, portanto duas peças com geometrias diferentes, se apresentarem a mesma massa e grau de sinterização semelhante, apresentarão, portanto, módulo de resistência a flexão semelhante, mesmo com cargas de ruptura bem diferentes Manchamento O ensaio de manchamento é realizado após o ensaio de resistência a abrasão, sobre a superfície abrasonada. Aplica-se sobre esta superfície uma pequena quantidade de agente manchante, e retarda-se a evaporação dos mesmos com o auxílio de um vidro de relógio. São utilizados os agentes manchantes verde cromo, azeite de oliva e solução alcoólica de iodo, após 24 horas em contato com a superfície abrasonada, faz-se a limpeza da peça. A classificação é de acordo com o agente eficaz na limpeza da mancha: 10

16 Tabela 2: Classificação do ensaio de manchamento. Classificação Definição Máxima facilidade de remoção de mancha Mancha removível com produto de limpeza fraco Mancha removível com produto de limpeza forte Mancha removível com ácido clorídrico/acetona Impossibilidade de remoção da mancha Fonte: Eventuais deficiências na resistência ao manchamento são consequência da queima incompleta do esmalte Impermeabilidade O ensaio de impermeabilidade consiste em mergulhar uma tira do revestimento ou pavimento em solução de azul de metileno por 24 horas. Após isto, limpa-se a tira com água e verifica-se se a solução ficou visível através do esmalte ou não. Este teste exige principalmente do engobe do revestimento, pois é ele o responsável por dar o primeiro selamento ao biscoito e o esmalte, embora também sele o revestimento, é um vidrado e é mais transparente, portanto, se a solução de azul de metileno transpassar o engobe, ela ficará visível através do esmalte na maioria das vezes, e a peça será então classificado como permeável, caso contrário, se nada ficar visível após 24 horas, a classificase como impermeável. Ainda é válido considerar as diferenças entre os tipos de massa neste teste, nos com massa do tipo monoporosa a absorção do azul de metileno se dá quase que instantâneamente, devido a grande quantidade de poros na massa, e a impermeabilidade ou não depende exclusivamente do engobe, consequência da sua opacidade e a sua fusibilidade. Já nas peças com massa do tipo semi-grés ou grés porcelânico, a impermeabilidade é também consequência direta da sinterização do suporte, se o mesmo possuir baixa porosidade residual, a solução terá uma difusibilidade muito prejudicada através da massa e, portanto, o engobe não será tão exigido quanto em um suporte monoporoso para garantir a impermeabilidade da peça. 11

17 3.1.6 Dureza Mohs A dureza Mohs é uma escala muito utilizada na mineralogia e consiste em definir qual material risca qual, o diamante possui a maior dureza nesta escala, 10, enquanto o talco possui a menor dureza, 1. As coberturas vítreas dos revestimentos cerâmicos possuem durezas geralmente entre 4 e 7 na escala Mohs. Vale lembrar que a escala de dureza Mohs é somente qualitativa, o diamante não é somente 10 vezes mais duro que o talco. Tabela 3 Escala de dureza Mohs. Dureza Mineral Fórmula Química Observação 1 Talco Mg 3 Si 4 O 10 Pode ser arranhado facilmente com a unha. 2 Gipsita CaSO 4 2H 2 O Pode ser arranhado dificilmente com a unha. 3 Calcita CaCO 3 Pode ser arranhado por uma moeda de cobre. 4 Fluorita CaF 2 Pode ser arranhado com uma faca de cozinha. 5 Apatita Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH-,Cl-,F-) Pode ser arranhado dificilmente com uma faca de cozinha. 6 Feldspato/Ortoclásio KAlSi 3 O 8 Pode ser arranhado com alguns tipos de aço. 7 Quartzo SiO 2 Capaz de arranhar o vidro. 8 Topázio Al 2 SiO 4 (OH-,F-) 2 Capaz de arranhar o quartzo. 9 Córindon Al 2 O 3 Capaz de arranhar o topázio. 10 Diamante C Mineral mais duro que existe, só é arranhado por ele mesmo. 12

18 3.1.7 Resistência ao gretamento As gretas são fissuras localizadas na camada vidrada externa do revestimento cerâmico, podendo ser ocasionadas por diferenças nos coeficientes de dilatação térmica da massa e do esmalte no resfriamento da queima no forno, ou pela expansão por umidade das peças após a produção da peça. Os minerais da composição da massa possuem muitas vezes água em suas moléculas, que é volatilizada na hora da queima da peça. Porém ao longo dos meses e anos após a fabricação, esses minerais recuperam esta água volatilizada por adsorção, do próprio vapor de água presente no ar atmosférico. Esta reidratação das moléculas causa uma expansão das mesmas, e por consequência, da peça como um todo. Este fenômeno supradescrito é conhecido como expansão por umidade. A maneira de simular o fenômeno da expansão por umidade de forma acelerada é a utilização do autoclave, atingindo uma pressão de 5 atm por 2 horas e depois resfria-se a peça vagarosamente, este teste exige muito do acerto dilatométrico esmalte/engobe/massa além de causar uma expansão por umidade na peça de forma muito mais rápida do que ocorreria em condições ambiente. Tudo isto causa uma curvatura negativa na peça, fazendo com que o esmalte fique sob tensões de tração, podendo gerar as gretas. 13

19 3.2 Controle das variáveis no processo de preparação de esmaltes e esmaltação Introdução Como em todo processo produtivo, o objetivo sempre é a padronização da maior quantidade de variáveis possível, no intuito de reduzir a quantidade de defeitos e prever as possíveis variações que possam vir a ocorrer e como corrigi-las Objetivo Foi realizada uma tarefa de auditoria com relação aos padrões utilizados nas linhas de esmaltação, e os valores de fato utilizados na prática, no objetivo de verificar alguma discrepância entre eles. Ainda, entender como melhor controlar estas propriedades desde a preparação de esmaltes a chegada nas linhas de esmaltação no intuito de evitar problemas nos revestimentos e pavimentos Desenvolvimento Preparação de esmaltes Antes de chegar ao setor de esmaltação, as mrias primas utilizadas neste setor passam por um processo de moagem, homogeneização e acertos das propriedades no setor de preparação de esmaltes. Embora o setor possua este nome, nele são preparados e testados todos os insumos utilizados na linha de produção, os quais são: esmaltes, engobes, tintas, granilhas e fumês. Os engobes e esmaltes são moídos em moinhos de bola, do tipo Alsing, nos quais entram as cargas secas, que são as fritas, o caulim, os corantes, os opacificantes entre outras mrias primas já preparadas nos bags de fornecedores de esmalte e água. Após um período de moagem atingir o tamanho de partícula ideal, com um resíduo na faixa de 0,5 a 6% para os esmaltes, tendo os esmaltes brilhantes os valores mais elevados de resíduo e os mates valores menores. Os engobes também passam pelo mesmo processo, trabalhando também na faixa inferior de resíduos, já que sua função é também cobrir o biscoito e para isso ele terá de ser altamente reativo com os agentes opacificantes nele presentes. Após o processo de moagem, no qual as variáveis controladas são o resíduo, a viscosidade e a densidade, os esmaltes e engobes seguem para os tanques de armazenamento, onde descansam por 48 horas em agitação baixa, afim de remover o ar da suspensão. Nos tanques são corrigidas as densidades para chegarem aos padrões que serão utilizados na linha 14

20 de esmaltação. Na saída dos tanques os esmaltes e engobes são peneirados através de malhas #120 a #150, no intuito de remover impurezas e partes mal moídas do esmalte, e seguem para as vascas, onde mais uma vez são conferidas as densidades e viscosidades dos insumos, antes de chegarem finalmente a linha de esmaltação. Neste ponto é importante ter conhecimento sobre a reologia das suspensões, pois a viscosidade dos mesmos varia de acordo com o tempo de descanso, os esmaltes e engobes apresentam um comportamento tixotrópico. Tixotropia: o efeito tixotrópico apresenta-se em líquidos não-newtonianos que no término de sua tensão de cisalhamento, somente conseguem recuperar sua viscosidade (TI) inicial após um certo tempo. Muitas soluções apresentam em conjunto com a diminuição da viscosidade, uma diminuição das forças de união entre as moléculas ou partículas. Se a substância estiver em repouso, existe a formação de uma estrutura tridimensional devido ás forças de coesão entre as partículas. Estas forças são relativamente débeis,quando comparadas com as forças de união primárias, como as forças que unem os átomos em uma molécula, por isso rompem facilmente quando submetidas ao cisalhamento durante a agitação. [4] Portanto, ao se controlar a viscosidade dos esmaltes e engobes, há de se levar em consideração o tempo de repouso dos mesmos, uma vez que a viscosidade é medida através do tempo de escoamento por um copo Ford, com 4 mm de diâmetro de abertura. Linha de esmaltação O setor de esmaltação possui várias etapas produtivas, aplicando várias camadas sobre o biscoito, desde a saída do secador a entrada do forno. São elas: Secador Água Engobe Esmalte Decoração Forno Figura 2 - Fluxograma da linha de esmaltação Logo após a saída do secador, os biscoitos passam por uma limpeza através de escovas rotativas, afim de remover possíveis sujeiras da superfície das peças. Em seguida, recebem uma camada de água, a qual é controlada através do peso de aplicação. A água tem por 15

21 objetivo reduzir a temperatura da superfície do biscoito para evitar defeitos como o agulhado e furos quando o engobe for aplicado logo em seguida. Tanto o engobe quanto o esmalte podem ser aplicados de 3 formas: -Campana -Discos -Alta pressão Quando aplicados por campana, uma camada uniforme desce por uma espécie de véu, formando uma cascata. Esta permite aplicar uma espessura bem uniforme de esmalte ou engobe à peça, podendo ser controlada através da velocidade com que os biscoitos passam pelo véu, ou pela vazão de suspensão formadora do véu. Um exemplo de aplicação por campana na figura abaixo: Figura 3- Exemplo de aplicação de esmalte por campana Fonte: em 09/05/2010 Os discos funcionam dispersando um fluxo de esmalte ou engobe na forma de gotículas na direção da peça através da aceleração centrífuga aplicada enquanto ele gira. Muito útil quando se quer obter o efeito de martelado na superfície esmaltada. Na aplicação por alta pressão, a suspensão é bombeada através de um bico com um pequeno orifício, formando um leque de esmalte, através do qual a peça passa e recebe a camada. A grande vantagem deste processo de aplicação é a possibilidade de atingir todos os relevos da peça, onde a aplicação por campana tem dificuldades e geralmente ficam defeitos na camada aplicada. Nos processos de aplicação da camada de engobe e de esmalte as propriedades que influenciam na velocidade de escoamento das suspensões são as mais importantes, 16

22 principalmente nas aplicações por campana, onde a velocidade de escoamento regida pela viscosidade e pela densidade da suspensão é a responsável pela estabilidade e espessura do véu. Após a aplicação do esmalte, o produto ainda pode receber camadas extras decorativas pelos processos de serigrafia, bem como receber camadas de vidrados chamados de granilhas, ou ainda esfumatos. Os processos de serigrafia utilizados na Itagres são através de máquinas serigráficas, as quais aplicam a tinta através de uma tela serigráfica com o auxílio de uma espátula, ou pelo processo conhecido como Rotocolor, o qual aplica a tinta através de rolos de silicone com pequenas incisões girando à mesma velocidade da esteira, a tinta cai por gravidade e forma pequenos alvéolos quando em contato com a peça, e por diferença de tensões superficiais vai para a superfície do esmalte, formando o desenho desejado. Para o funcionamento correto destes processos é importante controlar a densidade e principalmente a viscosidade das tintas quando forem para a linha de esmaltação, sejam elas tintas protetivas ou simplesmente com corantes. Também são aplicadas camadas de granilha em alguns produtos. Antes se aplica uma camada de cola na superfície da peça, esta tem de ser suficiente para manter a camada de granilha junto á peça durante o processo de pré-aquecimento na queima. Caso a camada de cola seja insuficiente, parte da granilha pode soltar-se quando o ar forçado for aplicado sobre as peças e, além de causar contratempos no forno, ainda ficam falhas na superfície da peça. A granilha pode ser aplicada através de telas, com ou sem desenhos, ou por uma cascata, de forma análoga a campana. Ainda, existem os fumês, que são suspensões com partículas muito finas de vidrados, aplicados por alta pressão nas peças, com o objetivo de conseguir efeitos visuais diferenciados. Por fim, os biscoitos recebem uma camada de engobe inferior, para evitar a aderência dos suportes aos rolos do forno, causando manutenções desnecessárias e reduzindo enormemente a vida útil dos mesmos Conclusão As propriedades dos esmaltes e engobes são particularmente complexas de se controlar, tendo em vista suas naturezas tixotrópicas aliadas às variações nas mrias primas. Porém, com controles em vários pontos no processo, pode-se chegar a um padrão de trabalho, 17

23 o qual se mostrará eficiente a médio e longo prazo, embora em primeira vista seja apenas um procedimento a mais a ser feito. Já as variações nas tintas e demais mrias primas utilizadas na decoração das peças, as variações se mostraram pouco prejudiciais, uma vez que quando ocorrem variações nos tons dos esmaltes, engobes ou mesmo na massa, as correções de tom são feitas justamente na parte mais simples de se corrigir: nas tintas e demais decorações. 4 CONCLUSÃO Com os ensaios realizados no laboratório de produtos acabados, se obteve uma primeira impressão do que é o pavimento cerâmico, através da avaliação de suas propriedades técnicas. Por exemplo: o grau de sinterização de um pavimento pode ser medido através dos 18

24 ensaios de absorção de água e resistência a flexão, fato que pode ser comprovado através do controle das variáveis do processo e dos resultados dos ensaios: quando a pressão de prensagem era reduzida, ou quando a temperatura do ciclo era abaixada, ou ainda quando o tempo de ciclo era reduzido, a absorção de água aumentava e o módulo de resistência a ruptura diminuía. Ainda se conheceu todas as tipologias de pavimentos e revestimentos esmaltados, suas propriedades técnicas e estéticas, suas aplicações, como elas são classificadas e quais eram produzidas na Itagres. Na atividade seguinte, completou-se o estudo do processo, através de um controle das propriedades dos insumos da linha de esmaltação, setor considerado o grande responsável pelo índice de qualidade dos produtos de uma indústria cerâmica de revestimentos. Foi possível acompanhar desde a preparação dos esmaltes e engobes nos moinhos a sua aplicação na linha de produção.controlando as propriedades, se pode entender melhor o comportamento tixotrópico das suspensões, como a viscosidade varia com o tempo e ainda como a densidade e a viscosidade destas suspensões influenciam na qualidade da camada a ser aplicada na peça. Além da oportunidade de entender melhor o funcionamento das diversas técnicas de decoração existentes, criando verdadeiras obras de arte na forma de revestimentos cerâmicos. 5 BIBLIOGRAFIA 1. CALLISTER, William D.; Ciência e Engenharia de Materiais: uma Introdução,3 rd Ed. New York: J. Wiley, 1994; 19

25 2. Oliveira, Helder J. e Labrincha, João A;Esmaltes e engobes para Monoporosa, Cerâmica Industrial Março/Abril de 2002, pág. 25 à 29; 3. Galesi, Douglas F.; Neto, Carlos Lepri; Melchiades, Fábio G.; Boschi, Anselmo Ortega; Caracterização das principais argilas utilizadas em engobes para revestimentos cerâmicos, Cerâmica Industrial Maio/Junho de 2005, pág. 7 a 12; 4. Gonçalves, Paulo Sérgio; Influência do caulim nas características reológicas de esmaltes cerâmicos; Dissertação de mestrado, IPEN, São Paulo, ANEXO I Histórico da empresa A Itagres, desde sua fundação em 1993, vem fazendo história no setor de revestimentos cerâmicos brasileiro, se transformando em proprietária de um dos mais modernos parques fabris de cerâmica no Brasil, expandindo sua produção de 3,3 para 8 milhões de metros quadrados ao ano. 20

26 O constante aperfeiçoamento tecnológico levou a empresa, em 1999, a iniciar a fabricação da cerâmica monoporosa. No início de 2000, a Itagres expande novamente sua linha de produtos, com os revestimentos polidos e retificados, na busca constante da satisfação total de seus clientes. Ainda em 2000, a empresa inaugura uma nova unidade de polimento e retífica, que vem ampliar sua capacidade de produção de peças com maior perfeição no acabamento e brilho. Lumière - Em 2001, a linha Lumière ganha novas séries e conquista definitivamente o mercado nacional e internacional com seu acabamento perfeito, alto brilho e o design inspirado nos verdadeiros mármores e granitos. Rústicos - Em 2001, a Itagres faz outro grande lançamento, seguindo o design das pedras naturais e voltado também para o mercado externo: a linha Rústica. Porcellanato Romano - Em 2002 houve outro grande lançamento da Itagres, o Porcellanato Romano. Primeira linha da empresa neste segmento, o produto chega ao mercado nacional e internacional com características rústicas e a grande vantagem de ser imune a manchas. Mondo dei Fiori - Em 2004, acompanhando as tendências do Feng Shui e buscando o efeito tranqüilizante das flores, lançou a linha Mondo dei Fiori. Porcellanato - Em 2005, a Itagres amplia a sua linha de porcelanatos, com o lançamento do Porcellanato Polido, produto que encontrou excelente aceitação no mercado nacional. A qualidade técnica e estética de seus produtos faz com que a Itagres exporte seus revestimentos para os maiores e mais exigentes mercados do mundo, como Estados Unidos, Europa, América Latina e Oceania. Para manter este nível de produtividade, a empresa investe constantemente no desenvolvimento dos seus colaboradores, em busca do aprimoramento individual e coletivo. 21

27 7 ANEXO II Cronograma de Atividades Estágio supervisionado II- Período de 01/02/ /05/2010 Atividades Integração Laboratório de produtos acabados Controle das variáveis do setor de esmaltação Semanas 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª 11ª 12ª 13ª 14ª 15ª 16ª 01/02 08/02 15/02 22/02 01/03 08/03 15/03 22/03 29/03 05/04 12/04 19/04 26/04 03/05 10/05 14/05 05/02 12/02 19/02 26/02 05/03 12/03 19/03 26/03 02/04 09/04 16/04 23/04 30/04 07/05 14/05 21/05 22