EFEITO DA VARIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE PRENSAGEM NA COR E PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS DE PEÇAS CERÂMICAS SEM RECOBRIMENTO

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1 EFEITO DA VARIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE PRENSAGEM NA COR E PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS DE PEÇAS CERÂMICAS SEM RECOBRIMENTO A.O. Feitosa (1); J.E. Soares Filho (1); L.L. dos Santos (1); L.F. Campos (1); R.P.S. Dutra (1) Rua Penha Emília da Silva, 40, José Américo, João Pessoa Paraíba CEP: Fone: , Cel: alanof.ufpb@gmail.com 1 Pós Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais PPCEM / UFPB RESUMO A cor é uma característica relevante nos produtos cerâmicos, sobretudo em peças cerâmicas sem recobrimento. Um fator significativo para a variação da cor são as condições de prensagem a que é submetido o material. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo analisar e quantificar a cor de peças cerâmicas sem recobrimento, bem como associar essa variação de cor às propriedades tecnológicas das peças desenvolvidas a partir das seguintes matérias primas: argilas cauliníticas, argilas esmectitas. Foram desenvolvidos corpos de prova para cada matéria prima isoladamente, bem como da mistura de uma argila caulinítica com uma esmectita, sendo todos estes submetidos a diferentes umidades e cargas de prensagem. Todas as peças foram quantificadas em relação à cor através de um colorímetro empregando o método CIELAB. Resultados apontam que cada matéria prima possui um valor próprio de cor e que o aumento de umidade e carga de prensagem contribuiu discretamente para o escurecimento das peças cerâmicas e melhoria das suas propriedades tecnológicas. Palavras-Chave: Cor, propriedades tecnológicas, cerâmica sem recobrimento. INTRODUÇÃO O Estado da Paraíba possui uma grande quantidade de indústrias de cerâmica estrutural com uma grande produção de blocos e telhas. Entretanto, o Estado não foge à regra do restante do país, não havendo o conhecimento adequado e necessário acerca das características tecnológicas das argilas utilizadas por essa 381

2 indústria, apesar dos esforços que vem sendo desenvolvidos nos últimos anos visando suprir essa lacuna tecnológica do setor cerâmico paraibano (1). A cor é uma característica bastante significativa quando da escolha dos produtos pelos consumidores. A variação da cor nas cerâmicas sem recobrimento é influenciada por vários fatores e não constitui tarefa fácil a sua investigação, em função da grande quantidade de variáveis a ser analisada, isso devido às características peculiares da sua matéria prima principal, a argila. Quinteiro (2) estudou o efeito do teor de umidade e da pressão de prensagem sobre as características, dentre elas a cor, de revestimentos cerâmicos. Dutra (3) estudou a variação da tonalidade de materiais cerâmicos tradicionais em função do teor de umidade da massa, tendo constatado que a variação do teor de umidade foi responsável por uma variação da tonalidade do material, bem como das propriedades de secagem e queima. Amorós (4) afirma que a variação da umidade do pó durante a prensagem é um dos fatores responsáveis pela falta de estabilidade dimensional do produto. Baseado no exposto, este trabalho tem como objetivo analisar e quantificar a cor de peças cerâmicas sem recobrimento, bem como associar essa variação de cor às propriedades tecnológicas de peças desenvolvidas a partir das seguintes matérias primas: duas argilas cauliníticas e duas argilas esmectitas, tendo como variáveis as condições de prensagem, umidade e carga de compactação das peças, cuja quantificação da cor foi realizada com o espaço colorimétrico tridimensional pelo método CIELAB. MATERIAIS E MÉTODOS As matérias primas utilizadas nesse trabalho são provenientes de municípios do estado da Paraíba. Foram aqui identificadas pelas seguintes denominações: A e, B (argilas cauliníticas), C e E (argilas esmectitas). As amostras foram devidamente caracterizadas por análise granulométrica (AG), FRX, DRX e ATD e TG. Após os ensaios de caracterização as matérias primas foram preparadas para o processo de confecção das peças cerâmicas e posterior determinação das propriedades tecnológicas, análise e quantificação da cor. Foram desenvolvidos corpos de provas para as Argilas A e E isoladamente, bem como da mistura entre as argilas B e C, em igual proporção e peso, identificada por M

3 A análise e quantificação da cor das peças cerâmicas foi realizada através do espaço colorimétrico tridimensional pelo método CIELAB, utilizando para isso um equipamento colorímetro GretagMacbeth Color-Eye Esse método baseia-se na quantificação dos parâmetros L*, a*, b*, luminosidade, tonalidade e saturação, respectivamente, que são utilizados para se identificar a cor do objeto. As Tabelas 1 e 2 apresentam as condições de prensagem dos corpos de prova produzidos. Tabela 1: Condições de prensagem com variação de umidade. Matéria Prima A M2-50 E Conformação Queima Umidade Carga Temperatura Patamar Atmosfera (%) (ton) (º C) (min) 5,0 7,0 5, Ao ar 10,0 5,0 7,0 5, Ao ar 10,0 5,0 7,0 5, Ao ar 10,0 Tabela 2: Condições de prensagem com variação da carga de compactação. Conformação Queima Matéria Prima Umidade Carga Temperatura Patamar Atmosfera (%) (ton) (º C) (min) 3,0 A 7,0 5,0 8, Ao ar 3,0 M2-50 7,0 5,0 8, Ao ar 3,0 E 7,0 5,0 8, Ao ar RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela 3, bem como a Figura 1 apresenta os resultados dos ensaios de caracterização das matérias primas. Estes resultados mostram que as matérias primas A e B são argilas cauliníticas e C e E são argilas esmectitas. 383

4 Tabela 3: Análise química das matérias primas. Matérias primas Principais elementos, % peso. SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 K 2 O MgO CaO TiO 2 Na 2 O Outros PF A 52,70 44,32 0,54 1,17 1,05 0,00 0,00 0,00 0,22 12,2 B 52,77 45,73 0,56 0,80 0,00 0,00 0,00 0,00 0,14 11,6 C 56,39 22,78 9,61 3,26 2,78 2,51 1,27 1,10 0,30 7,60 E 54,30 25,02 11,89 2,46 2,76 1,65 1,48 0,00 0,44 13,6 A Figura 1 (a) e (b) apresenta as curvas granulométricas e os difratogramas das matérias primas estudadas. (a) Figura 1 Curvas granulométricas e difratogramas das matérias primas estudadas. (b) Os parâmetros obtidos pelo método CIELAB para quantificação da cor das peças cerâmicas são apresentados nas Tabelas 4 e 5. Tabela 4: Parâmetros para quantificação da cor para variação de umidade. Amostras A M2-50 E Umid (%) Parâmetros 5,0 7,0 10,0 5,0 7,0 10,0 5,0 7,0 10,0 L* 95,86 96,29 96,21 76,60 76,14 74,44 51,48 50,41 49,20 a* 0,30 0,23 0,32 7,74 8,09 8,68 19,72 20,85 20,49 b* 2,92 2,82 2,85 9,09 9,53 10,16 28,03 28,60 27,16 384

5 Tabela 5: Parâmetros para quantificação da cor com variação de umidade. Amostras A M2-50 E Carga (ton) Parâmetros 3,0 5,0 8,0 3,0 5,0 8,0 3,0 5,0 8,0 L* 94,89 95,47 96,05 77,92 76,51 75,37 51,58 50,73 49,57 a* 0,14 0,26 0,27 7,42 7,88 8,10 20,86 21,06 20,43 b* 2,21 2,78 2,98 8,92 8,97 9,21 29,06 28,48 26,06 A Figura 2 (a) e (b) apresenta respectivamente as imagens, produzidas pelo colorímetro, dos corpos de prova confeccionados de com variação da umidade e carga de compactação. (a) (b) Figura 2 Imagem dos corpos de prova produzidos com variação da umidade de e da carga de prensagem. De uma maneira geral, analisando as Tabelas 4 e 5 e a Figura 2 (a) e (b) percebe-se que as peças apresentaram uma coloração característica em função da sua composição química, isto é, as peças de argila A, caulinítica, apresentaram uma coloração com tendência ao branco, fato que pode ser observado pelos valores obtidos para o parâmetro L*, luminosidade, que estão mais próximos do valor (100) e as coordenadas cromáticas a* e b* praticamente iguais a zero mostrando que quase não há influência das demais cores. Já as peças de argila E, esmectita, apresentaram uma coloração um pouco mais escura uma vez que os valores de L* foram em torno de 50 e as coordenadas a* e b* apresentaram valores superiores a 20, o que representa uma maior participação das cores vermelha e amarela, respectivamente. As peças da mistura M2-50 apresentaram valores intermediários uma vez que existe uma participação proporcional entre uma argila caulinítica B e uma esmectita C. 385

6 A Figura 3 apresenta uma comparação gráfica das propriedades tecnológicas avaliadas em função da variação da umidade empregada na moldagem das peças. Figura 3 Comparação gráfica das propriedades tecnológicas em função da variação da umidade de moldagem. Observando-se a Figura 3 e associando aos resultados da Tabela 4 percebese que o aumento de umidade de moldagem tornou as peças ligeiramente mais escuras, pois houve uma pequena diminuição nos valores do parâmetro *L, luminosidade das peças cerâmicas. Além disso, podemos também associar esse escurecimento das peças a uma discreta melhora das propriedades tecnológicas como redução de porosidade aparente, aumento da massa específica aparente e da resistência mecânica das peças. Esse fato foi atribuído a uma possível maior sinterização do produto e das reações envolvidas devido a uma melhor compactação do material no processo de conformação por prensagem, para os crescentes teores de umidade. A Figura 4 apresenta uma comparação gráfica das propriedades tecnológicas avaliadas em função da variação da carga de prensagem das peças. 386

7 Observando-se a Figura 4 em associação aos valores apresentados na Tabela 5 podemos constatar que o aumento da carga de compactação gerou também um ligeiro escurecimento das peças em função da diminuição dos valores da luminosidade *L. Percebe-se também que o aumento da carga de compactação, e conseqüentemente escurecimento das peças influenciou de maneira mais significativa, e positivamente, as sua propriedades tecnológicas, pois houve redução da porosidade aparente e aumento da retração linear, massa específica e resistência mecânica das peças cerâmicas. Figura 5 Comparação gráfica das propriedades tecnológicas em função da variação da carga de compactação. CONCLUSÕES As características químicas e mineralógicas de cada matéria prima determinaram a cor padrão das peças desenvolvidas. O aumento nos valores da umidade e carga de prensagem influenciou discretamente no escurecimento das peças e na melhoria das suas propriedades tecnológicas. O aumento da densidade durante a compactação é uma decorrência, principalmente, da diminuição do volume dos poros intergranulares e da deformação 387

8 plástica dos grânulos que ao se deformarem passam a ocupar os espaços vazios que havia entre eles. Nesse sentido percebeu-se que o aumento da carga de prensagem contribui mais significativamente, do que o aumento da umidade, para a diminuição da porosidade intergranular, que por sua vez influenciou sensivelmente as reações durante a queima e, por conseguinte nas propriedades após a queima, inclusive na cor das peças. REFERÊNCIAS 1. MENEZES R.R.; FERREIRA; NEVES G.A.; FERREIRA E. C. Caracterização de Argilas Plásticas do Tipo ball clay do Litoral Paraibano. Revista Cerâmica, v. 49, n.311, São Paulo jul./set QUINTEIRO, E, et al. Efeito do teor de umidade a da tensão de prensagem sobre as características de revestimentos cerâmicos. Revista cerâmica industrial, maio/agosto, DUTRA, R. P. S, et al. Estudo da variação de tonalidade de materiais cerâmicos tradicionais. Parte II: efeito do teor de umidade da massa. 49º Congresso Brasileiro de Cerâmica, São Pedro, SP, AMORÓS, J.L. et al. Cerâmica Industrial, 9 (2), 2004, p EFFECT OF VARIATION OF CONDITIONS OF PRESSING IN COLOR AND TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF UNCOATED CERAMIC PIECES ABSTRACT Color is a very important characteristic in ceramics products, particularly in uncoated ceramic pieces. A significant factor in the variation of color is the pressing conditions to which the material is subjected. In this sense, this work aims to analyze and quantify the color of uncoated ceramic pieces, as well as associate this color variation to the technological properties of the pieces developed from the following raw materials: kaolinitic clays and smectite clays. Specimens were developed for each raw material separately as well as the mixture of a kaolinitic with a smectite clay, all of which are subject to different humidities and loads of pressing. All ceramics pieces were quantified by their color through a colorimeter using the CIELAB method. Results point out that each raw material has an own value regarding color and the increase of humidity and load of pressing contributed slightly to the darkening of the ceramic pieces and improvement as their technological properties. Key-words: Color, technological properties, uncoated ceramics. 388