AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS DE CERÂMICAS OBTIDAS COM ADIÇÃO DE TURFA

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1 AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS DE CERÂMICAS OBTIDAS COM ADIÇÃO DE TURFA L. M. Godinho 1 ; A.. L. C. Fiorito 1 ; G. C. Rafael 1 ; V. D. de Souza 1 ; C. D. Roveri 1 ; N. A. Mariano 1 ; S. C. Maestrelli 1. 1 Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL MG)- Campus de Poços de Caldas Rodovia José Aurélio Vilela, 11999, Cidade Universitária, BR 267, km 533 CEP , Poços de Caldas MG lucasgodinho00@gmail.com RESUMO Turfas são compostos orgânicos, originados a partir da decomposição incompleta de matéria vegetal em ambientes úmidos e de pouca oxigenação. Inicialmente utilizada como fonte energética, atualmente a turfa tem sido utilizada na agricultura devido ao elevado teor de orgânicos. Nesse trabalho investigou-se a produção de peças porosas utilizando-se uma argila de difícil conformação devido à sua baixa plasticidade e adições de turfa (em 10, 20, 30 e 40% em peso da massa). Após caracterização via BET e MEV, corpos de prova argilosos com adições de turfa foram prensados uniaxialmente, seguidos por secagem, queima e caracterização física e mecânica. A presença de turfa auxiliou no processo de conformação das peças argilosas e na obtenção de porosidade, melhorando o aspecto final dos corpos de prova, indicando que a baixa plasticidade da argila foi compensada pela adição de material orgânico. Palavras-chave: Turfa, porosidade, argila, resistência mecânica. INTRODUÇÃO Cerâmicas porosas podem ser obtidas pelo método de incorporação de produtos orgânicos em uma matriz cerâmica, onde os aditivos são removidos durante a queima. Os poros são proporcionais ao tamanho das partículas de aditivo, que influenciam diretamente nas características do produto final (1). 347

2 Em meio às diversas aplicações deste material, destaca-se a utilização como filtros, capazes de reter determinados tipos de particulados, associados mais uma vez com o tamanho dos poros, assim como suas características físico-mecânicas. Indústrias demonstram grande interesse por esta opção de filtro, por possuírem baixo custo de instalação e manutenção e suas propriedades estruturais e fluidodinâmicas (2, 3). Filtros podem ser obtidos através da utilização de argilas, já que estas são baratas, abundantes e geralmente apresentam elevada plasticidade quando úmidas, o que lhes confere facilidade de conformação. No que diz respeito às argilas de baixa plasticidade, para sua utilização é necessária a adição de compostos que lhe confiram maior facilidade de conformação. Turfas são compostos orgânicos, originados a partir da decomposição incompleta de matéria orgânica vegetal em ambientes úmidos e de pouco oxigenação; é um material poroso e de elevada polaridade (4). Assim, esse trabalho objetivou estudar a viabilidade da obtenção de peças argilosas de baixa plasticidade com a adição de turfa. MATERIAIS E MÉTODOS Neste trabalho utilizou-se como matérias primas uma argila de baixa plasticidade e uma turfa, ambas cedida pela indústria Togni S/A Materiais Refratários. As matérias primas foram inicialmente caracterizadas via B.E.T. (equipamento GEMINI 2370, Micromeritcs) e microscopia eletrônica de varredura (microscópio Phillips, XL-30 FEG). Foram preparadas amostras argilosas com diferentes porcentagens em massa de turfa como mostra a Tab. 1. Tab. 1: Composição das amostras utilizadas no trabalho. Amostra Turfa (%) Argila (%) Teor de água (%)

3 Temperatura (⁰C) As amostras foram conformadas utilizando-se uma prensa hidráulica (250 Kgf/cm²), com o auxílio de moldes de aço em forma de barrinhas (dimensões de 7x2x2cm), totalizando 72 corpos de prova (18 para cada porcentagem de turfa). Após permanência em estufa a 110ºC durante 24 horas, foi determinada a densidade a verde das amostras. As amostras foram então queimadas em forno industrial, de acordo com a curva indicada na Fig. 1. Após a queima foram determinadas as propriedades físicas das amostras de acordo com a norma ABNT MB-67 e resistência mecânica através de ensaio de flexão a 3 pontos. Curva de Queima Tempo (min) Fig. 1: Curva de queima utilizada para os corpos de prova. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados de B.E.T. indicaram maior área superficial da argila (37,911±0,325) em relação à turfa (28,721±0,182). As micrografias da argila e turfa, sob a forma de pó, podem ser vistas na Fig. 2 (a) e (b), respectivamente. Elas corroboram os resultados de B.E.T. obtidos, onde observou-se uma maior área superficial da argila em relação à turfa, caracterizando-a como mais reativa. 349

4 Densidade média(g/cm³) (a) (b) Fig. 2: Micrografias: (a) argila e (b) turfa, utilizadas no trabalho. A Fig. 3 indica os resultados de densidade a verde média obtidas em função dos diferentes teores de turfa adicionados. Os valores mostraram-se semelhantes entre si, uma vez que as amostras ainda não foram queimadas. Densidades médias a verde (g/cm³) 1,50 0,02 0,02 0,02 0,01 1,25 1,00 0,75 Densidade a verde média(g/cm³) 0,50 0,25 0,00 Fig. 3: Densidades médias dos corpos de prova a verde. As Figs. 4, 5 e 6 mostram os resultados de porosidade aparente, densidade aparente e retração linear, respectivamente, obtidos para as diferentes composições investigadas. Observa-se que com o aumento do teor de turfa nas amostras, tem-se um aumento da porosidade. Uma vez que a turfa é constituída majoritariamente por 350

5 Densidade Aparente(g/cm³) Porosidade Aparente (%) material orgânico, a saída deste durante a queima promove o surgimento de poros em todo o material. 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Porosidade Aparente (%) 0,830 0,613 0,724 0,965 Porosidade Aparente Média Fig. 4: Porosidade aparente média das amostras em função do teor de turfa. As medidas de densidade aparente do material apresentam resultado coerente com aqueles obtidos em termos de porosidade; isto é, quanto menor a densidade, maior a porosidade e menor a retração linear obtida em função do aumento do teor de turfa na amostra. 2,70 2,65 2,60 2,55 2,50 Densidade Aparente (g/cm³) 0,016 0,013 0,012 0,016 Densidade Aparente Média 2,45 2,40 Fig.5: Densidade aparente média das amostras em função do teor de turfa. 351

6 Resistência Mceãnica (kgf/cm²) Retração Linear (%) Retração Linear (%) 23,00 22,80 22,60 22,40 22,20 22,00 21,80 21,60 21,40 21,20 21,00 0,156 0,206 0,216 0,227 Retração Linear Média Fig. 6: Retração linear média das amostras em função do teor de turfa. A Fig. 7 traz os dados referentes à resistência mecânica das amostras após ensaio de flexão a 3 pontos. Os resultados mostraram-se bastante semelhantes, o que indica que, mesmo com o aumento da porosidade aparente, sob o ponto de vista mecânico não houve um comprometimento significativo na resistência dos corpos de prova, o que está provavelmente atrelado à eficiência da sinterização. Resistência Mecânica (kgf/cm²) 30,00 25,00 20,00 2,46 2,41 2,33 2,73 Ensaio de Flexão Médio 15,00 10,00 5,00 0,00 Fig.7: Resistência mecânica das amostras em função do teor de turfa. 352

7 CONCLUSÕES A partir dos estudos realizados observou-se que argilas com baixa plasticidade podem ser conformadas mais facilmente, obtendo-se integridade e resistência do corpo cerâmico a partir da adição de turfa. Foi possível também aumentar a porosidade do material com adições em até 40% de turfa sem detrimento das propriedades mecânicas, o se torna bastante vantajoso em se tratando da obtenção de peças porosas para aplicação no cotidiano. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à industria Togni Materiais Refratários, ao CNPq e à FAPEMIG pelo apoio a esta pesquisa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ROMANO, R.C.O.; PANDOLFELLI, V.C. Obtenção e propriedades de cerâmicas porosas pela técnica de incorporação de espuma. Rev.. Cerâmica 52. p , INNOCENTINI, M.D.M. et al. Avaliação da permeabilidade de filtros de aerossóis para altas temperaturas, preparados a partir da técnica de adição de espuma aquosa em suspensão cerâmica. Rev. Cerâmica, São Paulo v. 55, n. 333, Jan./Mar., MULLER, D. et al. Processamento e caracterização de filtros cerâmicos fibrosos. Rev. Cerâmica, São Paulo, v. 55, p , PETRONI, S. L. G; PIRES, M. A. F; MUNITA, C. S. Adsorção de zinco e cádmio em colunas de turfa. Quím. Nova, São Paulo, v. 23, n. 4, EVALUATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF CERAMICS OBTAINED WITH ADDITION OF PEAT ABSTRACT Peat are organic compounds, originated from the incomplete decomposition of plant matter, in damp and low oxygenation environments. Formerly used as an 353

8 energy source, nowadays the peat has been used in agriculture because of the high organic content. This work investigated the production of porous parts using a hard conformation clay, due to its low plasticity, and additions of peat (in 10, 20, 30 and 40% by weight of the total mass). After characterizing via B.E.T. and S.E.M., the clay bodies with additions of peat were uniaxially pressed, followed by drying and burning processes, and then passed through physical and mechanical characterization. The presence of peat assisted on the conformation process of clay parts and obtaining porosity, improving the final aspect of the bodies, indicating that the low plasticity of the clay was compensated by adding organic material. Key-words: Peat, ceramic, organic additive, porosity. 354