ESTUDO DE MATERIAIS ARGILOSOS ENCONTRADOS NA REGIÃO DE SÃO JOÃO DEL REI. R. R. Leite, M. J Bondioli

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1 ESTUDO DE MATERIAIS ARGILOSOS ENCONTRADOS NA REGIÃO DE SÃO JOÃO DEL REI. R. R. Leite, M. J Bondioli DEMEC UFSJ Campus Santo Antônio - Praça Frei Orlando, 170, sala 4.21 MP Centro, São João Del Rei, MG Brasil mjbondioli@ufsj.edu.br RESUMO Argilas são uma das mais importantes matérias primas encontradas na natureza. Devido a sua ampla utilidade, foram feitos estudos de materiais encontrados em São João del Rei e região para serem utilizados no setor artesanal local. O estudo visa à caracterização de quatro tipos diferentes de argilas, que são base dos produtos fabricados por artesãos na região. Este trabalho apresenta resultados que facilitam a escolha do material para cada tipo diferente de artesanato e possibilita uma melhor qualidade nos produtos finais. Palavras-chave: Cerâmica, Argila, Caracterização INTRODUÇÃO Os chamados materiais cerâmicos tradicionais são geralmente compostos por argilas, caulim, quartzo e feldspato. As etapas fundamentais do processamento cerâmico envolvem: preparo da matéria- prima, conformação e processamento térmico (secagem e queima) [1,2]. O estado de Minas Gerais é bastante promissor para o desenvolvimento do setor cerâmico, pois, é detentor de reservas de argilas em qualidade e quantidade suficiente para a exploração econômica. Inserida neste contexto, a região de São João Del Rei apresenta um rico solo, no qual podemos encontrar tipos diversos de matérias primas argilosas que podem ser utilizadas tanto na fabricação de utensílios domésticos, quanto na produção de objetos artesanais. Existe na Universidade Federal de São João del Rei o curso de Artes Aplicadas Ênfase em Cerâmica, no qual ocorre a abordagem global dos processos cerâmicos que vão desde o projeto de peças artísticas ou de caráter utilitário, passando por sua execução prática até sua veiculação de diferentes maneiras no mercado, como, por exemplo, por meio da criação de uma oficina de pequeno porte.

2 Normalmente, as disciplinas do curso, utilizam-se de massas cerâmicas prontas para a realização de aulas práticas de modelagem. Neste trabalho pretendeu-se estudar a caracterização de argilas extraídas na região de São João del Rei que poderão vir a substituir as massas cerâmicas adquiridas, não apenas pelos alunos do curso, mas também de ceramistas e artesãos da região. A sinterização pode ser definida como um processo termodinâmico de não equilíbrio, no qual um sistema de partículas (agregado de pó ou compactado) adquire uma estrutura sólida coerente através da redução da área superficial específica, resultando na formação de contornos de grãos e crescimento de pescoços de união interpartículas, levando normalmente o sistema à densificação e contração volumétrica. [3] A formação dos contornos de grãos e o crescimento dos pescoços interpartículas ocorrem por mecanismos de transporte de matéria, normalmente processos difusionais atômicos ativados termicamente, preenchendo a região de contato interpartículas (poros) até cessar o processo. A sinterização em forno resistivo é a técnica de sinterização usada tanto em escala industrial como em escala de laboratório. Consiste no uso de um forno resistivo e a estrutura sinteriza apenas com o auxílio da temperatura. Os fornos resistivos são os de mais fácil fabricação e permitem o processamento de uma maior quantidade de amostras de cada vez. Para cerâmicas à base de argila, durante a queima, as matérias-primas que contém minerais alcalinos (ilita, feldspato, etc) produzem grande quantidade de fase líquida, cuja viscosidade diminui com o aumento da temperatura, fazendo com que penetre nos poros existentes, que assim são eliminados progressivamente por forças de capilaridade. O produto queimado é constituído de uma matriz vítrea, na qual partículas que não se dissolveram totalmente estão dispersas na microestrutura final do material [3-7]. METODOLOGIA O trabalho foi realizado em 3 etapas distintas: - Coleta e caracterização das argilas, na qual amostras de argilas foram coletadas em diversas regiões de São João del Rei e cidades vizinhas, procurando obter amostras com características diferentes. Após a coleta, as amostras foram secas e ensaios de caracterização granulométrica com peneiramento realizados de acordo com a Norma Brasileira NBR Conformação de amostras e estudo de queima, na qual foram preparados corpos de prova de dimensões de aproximadamente 60 x 20 x 7 mm, através de prensagem uniaxial sob cargas de 3; 4,5 e 6 toneladas. As amostras prensadas foram sinterizadas em temperaturas de C em forno elétrico ao ar. - Caracterização das amostras queimadas, na qual foram determinadas a perda de massa durante a queima, a retração linear (variação do comprimento), a densidade e a porosidade. Essas propriedades são importantes pois determinam a aplicação do produto obtido.

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO As argilas foram coletadas em quatro locais diferentes da região de São João Del Rei, sendo nomeadas de acordo com a sua cor característica: - Amostra Cinza argila coletada em São João del Rei; - Amostra Marrom - argila coletada em São João del Rei; - Amostra branca argila coletada em Alfredo Vasconcelos; - Amostra amarela argila coletada em Alfredo Vasconcelos. A tabela 1 apresenta a nomenclatura utilizada pelos corpos de prova após a prensagem. Tabela 1 Nomenclatura adotada pelos corpos de prova após a etapa de prensagem. Amostra Carga Nome CINZA 4,5 TON C1 CINZA 3 TON C3 CINZA 6 TON C10 MARROM 4,5 TON MARROM 3 TON MARROM 6 TON BRANCA 4,5 TON BRANCA 3 TON BRANCA 6 TON AMARELA 4,5 TON AMARELA 3 TON AMARELA 6 TON M1 M3 M10 B1 B4 B10 A1 A4 A10 Após a coleta, as amostras foram levadas ao Laboratório-Escola de Cerâmica da Universidade Federal de São João del-rei, na qual iniciou-se o processamento das mesmas. CARACTERIZAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA SINTERIZADOS

4 Os corpos de prova sinterizados foram caracterizados em função da Retração linear, Perda ao fogo, Absorção de água, Porosidade aparente e Massa Específica aparente. A tabela 2 apresenta os resultados obtidos no ensaio de retração linear. Tabela 2 Retração linear dos corpos de prova sinterizados. Retração Linear (%) A1-7,55% M1-5,23% C1-6,92% B1-5,14% A4-7,64% M3-5,28% C3-6,90% B4-5,59% A10-7,12% M10-5,03% C10-6,71% B10-5,15% Média 7,44 ± 0,28% Média 5,18 ± 0,13% Média 6,84 ± 0,11% Média 5,29 ± 0,25% Dos resultados apresentados na Tabela 2, é possível observar que os corpos de prova A foram os que tiveram as maiores retrações após a queima, com uma média de 7,44 ± 0,28%, em seguida encontram-se as amostras C, com uma média de 6,84 ± 0,11%. As amostras M e B apresentam resultados estatísticos semelhantes, sendo impossível identificar entre estas qual aquela que apresenta a menor retração. Observa-se de maneira geral que o aumento na pressão de compactação de 3 para 4,5 ton, apresenta pouca influência nos resultados de retração linear. O mesmo não pode ser dito quando a pressão de compactação é dobrada de 3 para 6 toneladas, observando-se neste caso que o aumento da pressão de compactação contribui para uma menor retração dos corpos de prova. A tabela 3 apresenta os resultados de perda ao fogo apresentado pelos corpos de prova, após a sinterização a C. Ou seja a perda de material volatizado durante a sinterização. Dos resultados obtidos, observa-se que os corpos de prova M e C apresentaram resultados estatisticamente semelhantes, seguidos pelos corpos de prova A e B. Observa-se também, ao comparar os resultados apresentados nesta tabela, quando comparados com os apresentados na tabela anterior, que não há nenhuma correlação entre retração linear e perda ao fogo. Tabela 3 Perda ao fogo dos corpos de prova sinterizados. Perda ao Fogo (%P.F.) A1-13,84% M1-14,72% C1-14,90% B1-11,68% A4-13,84% M3-14,92% C3-15,00% B4-12,07% A10-13,55% M10-15,08% C10-15,13% B10-12,74% Média 13,74 ± 0,17% Média 14,91 ± 0,18% Média 15,01 ± 0,12% Média 12,16 ± 0,54% As tabelas 4 e 5 apresentam os resultados obtidos nos ensaios de Absorção de Água e Porosidade Aparente. Comparando-se os resultados apresentados nessas tabelas, observa-se que existe uma relação entre ambos os

5 resultados, demonstrando resultados semelhantes aos observados na literatura pesquisada [8-10], ou seja, quanto maior a porosidade apresentada por uma amostra, maior será a absorção de água da mesma. Dos resultados de porosidade aparente, apresentados na Tabela 5, observase que com o aumento da pressão de compactação, menor será a porosidade apresentada pelo corpo de prova. Isto leva a considerarmos que, apesar da pressão de compactação não influenciar na retração linear dos corpos de prova, ela apresenta influencia na porosidade, ou seja, quanto maior a pressão de compactação, menor será a porosidade e por consequência, maior será a densificação dos corpos de prova, resultado compatível com aqueles observados na literatura [8-10]. Estatisticamente, os resultados apresentados pelos corpos de prova são muito próximos, não havendo diferenças significativas, o que leva a supor que todas as amostras coletadas possuem uma quantidade igual de porosidade. Tabela 4 Absorção de água dos corpos de prova sinterizados. Absorção de Água - AA(%) A1-12,29% M1-13,79% C1-12,27% B1-14,07% A4-14,36% M3-15,31% C3-13,40% B4-14,76% A10-10,93% M10-13,23% C10-11,29% B10-12,52% Média 12,53 ± 1,73% Média 14,11 ± 1,08% Média 12,32 ± 1,06% Média 13,78 ± 1,15% Tabela 5 Porosidade aparente dos corpos de prova sinterizados. Porosidade Aparente - PA(%) A1-25% M1-28% C1-24% B1-24% A4-29% M3-30% C3-26% B4-26% A10-23% M10-27% C10-23% B10-26% Média 25,67 ± 3,05% Média 28,33 ± 1,53% Média 24,33 ± 1,52% Média 25,33 ± 1,15% Tabela 6 Massa específica aparente dos corpos de prova sinterizados. Massa Específica Aparente (MEA) A1 1,811 g/cm³ M1 1,719 g/cm³ C1 1,747 g/cm³ B1 1,473 g/cm³ A4 1,723 g/cm³ M3 1,663 g/cm³ C3 1,686 g/cm³ B4 1,506 g/cm³ A10 1,890 g/cm³ M10 1,770 g/cm³ C10 1,820 g/cm³ B10 1,805 g/cm³ Média 1,81± 0,08% Média 1,72 ± 0,05% Média 1,75 ± 0,07% Média 1,59 ± 0,18%

6 A tabela 6 apresenta os resultados obtidos no ensaio de Massa Específica Aparente (MAE) dos corpos de prova sinterizados. Os mesmos apresentam-se semelhantes aos resultados de porosidadeaparente, indicando inter-relação entre os mesmos, conforme observado na literatura pesquisada [8-10]. Ou seja, amostras menos porosas, apresentam menor absorção de água e por consequência, maior massa específica aparente. Apesar da maioria dos resultados obtidos apresentarem significativa concordância com aqueles obtidos da literatura, algumas contradições puderam ser verificadas nos resultados obtidos pelos corpos de prova B. Nestas amostras observou-se que o efeito de diminuição da porosidade e consequentemente aumento da massa específica aparente não é verificada com o aumento da pressão de compactação. Neste caso, tal resultado pode ter relação com a presença de macrotrincas observadas em todas as amostras sinterizadas, que proporcionam a inexatidão dos resultados obtidos, pois criam novas superfícies, que influenciam a medição de porosidade aparente, e assim tornando os resultados incoerentes. CONCLUSÕES A análise das argilas estudadas mostram semelhanças em propriedades diferentes de cada material estudado. A partir do conhecimento detalhado dos materiais e com a utilização de meios matemáticos, apresentamos resultados que podem ser relevantes na obtenção de produtos de qualidade. Com relação à retração linear e massa específica aparente é possível predizer as dimensões finais de peças queimadas e de sua densificação, quando as argilas estudadas forem utilizadas. Com relação à porosidade aparente e absorção de água é possível determinar a resistência do material e se sua utilização é aceitável para determinados fins. Finalmente, as amostras de argila A, C e M apresentaram aparências satisfatórias durante as observações dos testes, tornando-as satisfatórias para a produção de peças artisticas. O material B, após a sinterização apresentou macrotrincas visíveis em seus corpos de prova, portanto conclui-se que este material não é satisfatório para a produção de peças artísticas. Desta forma conclui-se que o propósito do trabalho foi alcançado encontrando vários matérias primas argilosas aptas para a fabricação de produtos artesanais na região. AGRADECIMENTOS O autor Rafael Reis Leite agradece ao PIBIC Fapemig/UFSJ pela bolsa de estudos concedida.

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ALBARO, J. L. A. A operação de prensagem: considerações técnicas e sua aplicação industrial Parte I: O preenchimento das cavidades do molde. Cerâmica Industrial, v.5, n.5, (2000), p [2] ALBARO, J. L. A. A operação de prensagem: considerações técnicas e sua aplicação industrial Parte II: A compactação. Cerâmica Industrial, v.5, n.6, (2000), p [3] GOMES, U. U. Tecnologia dos pós fundamentos e aplicações. Natal: UFRN. Editora Universitária (1993) p.44. [4] SILVA, A. G. P. da, ALVES Jr., C. A sinterização rápida: sua aplicação, análise e relação com as técnicas inovadoras de sinterização. Cerâmica, v.44, n.290 (1998), p [5] KINGERY, W. D., BOWEN, H. K., UHLMANN, D. R. Introduction to Ceramics. 2.ed New York, Ed. John Wiley e Sons (1976) p [6] REMMEY Jr., G. B. Firing Ceramics. World Scientific Publishing, London, (1996), p.5. [7] MELCHIADES, F. G., QUINTEIRO, E., BOSCHI, A. O. Curva de Gresificação Parte I. Cerâmica [8] MENEZES, R.R., FERREIRA, H.S., NEVES, G. DE A., FERREIRA, H.C., Caracterização de argilas plásticas do tipo "ball clay" do litoral paraibano. Cerâmica, v. 49, (2003), p , [9] SENNA, J.A., Caracterização de Argilas de Utilização na Indústria Cerâmica Por Espectroscopia de Reflectância, dissertação de mestrado, Instituto de Geociências - Unicamp, [10] PRADO, C.M.O., Caracterização Química e Mineralógica das Argilas Utilizadas Na Produção de Cerâmica Vermelha No Estado de Sergipe, dissertação de mestrado, Universidade Federal de Sergipe (2011). STUDY OF CLAY MATERIALS FOUND IN SÃO JOÃO DEL REI AREA ABSTRACT Clay is one of the most important raw materials found in nature. Due to its broad utility, studies of materials found in São João del Rei area to be used in artisanal. This study aims to characterize four different types of clays, which are the base of products manufactured by area s craftsmen. This paper shows results that facilitate the choice of material, and thus providing a better quality of final products.

8 Key-words: Ceramics, Clay, Characterization.