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1 Assunto: Material Cerâmico Prof. Ederaldo Azevedo Aula 7 [email protected]

2 História: A industria da cerâmica é uma das mais antigas do mundo; Isso em razão da facilidade de fabricação e abundância de matéria prima o barro; O homem pré-histórico calafetava as cestas de vime com barro; Mais tarde dispensou o vime e fez potes só de barro; Tempo depois descobriu-se que o calor endurecia o barro e aí surgiu a cerâmica propriamente dita, sendo nesta fase empregado para os mais diversos fins.

3 I Conceitos de Cerâmica: Cerâmica: é a pedra artificial obtida pela moldagem, secagem e cozedura de argilas ou misturas contendo argilas. Argilas: são materiais terrosos naturais que quando misturados com água, adquirem a propriedade de apresentar alta plasticidade. Constituídas de partículas cristalinas extremamente pequenas, formada por um número restrito de substâncias(argilo-minerais).

4 Tipos de Depósito da Argila: Superfície das rochas(pela decomposição das mesmas); Nos veios e trincas das rochas; Nas camadas sedimentares(depositados por ventos e chuvas). Obs.: O depósito natural de argila é chamado de barreira. Para sua exploração é retirado a camada superfícial (muita matéria orgânica). Abaixo fica a argila mais pura, que é empregada na industria cerâmica.

5 Tipos de Argila: Branca: caulins e argilas plásticas; Refratárias: caulins, argilas refratárias e argilas aluminosas; Para produtos Grês; Para materiais cerâmicos estruturais(amarelas ou vermelhos);

6 Tipos de Argila: Obs.: a) As argilas podem ser classificadas em gordas ou magras conforme a quantidade de colóides. b) Argila gordas são muito plástica, e devido a alumina, deformam-se muito mais no cozimento. c) Argilas magras, são menos plástica, e devido ao excesso de sílica, são mais porosas e frágeis.

7 Conceitos básicos dos componentes: Caulim: é a argila com predomínio da caulinita que é um pó branco sendo a matéria prima da porcelana, louças,azulejos e outros. Òxido de ferro: presentes nas rochas, mistura-se geralmente com a caulinita e dá a cor vermelha ou amarelada das argilas. Alumina livre: pode aumentar ou diminuir o ponto de fusão. Reduz a plasticidade e a resistência mecânica, mas diminui as deformações.

8 Conceitos básicos dos componentes: Sílica livre(areia): reduz a plasticidade e o trincamento, mas também diminui a retração e facilita a secagem. Sais solúveis: são perniciosos, porque dão eflorescências de mau aspecto. Matéria Orgânica: embora dê mais plasticidade, torna a argila mais porosa. È ela que torna a argila escura antes do cozimento embora torne vermelha depois da cocção.

9 Propriedades: a) Plasticidade das argilas Juntando-se água lentamente a uma argila, nota-se duas fases: 1ª No início ela se desagrega facilmente; 2ª No fim ela fica mole demais. O ponto em que limitam essas fases, ou seja, quando a argila não mais se desagrega, mas ainda não é pegajosa é chamado de ponto de maior plasticidade.

10 Propriedades: a) Plasticidade das argilas Esse ponto varia de acordo com o tipo de argila. Tem argila que a quantidade de água necessária para atingir o ponto é de 10% (argilas gordas) e de até 50% para argilas magras.

11 Propriedades: b) Retração Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP A água contida na argila em suas condições normais exposta ao ar, sofrerá a evaporação. De forma que a umidade(água) das camadas externas ao se evaporar irão receber água das camadas internas por capilaridade. Em todo este processo, no lugar antes ocupado pela água vão ficando vazios e consequentemente, o conjunto retrai-se.

12 Propriedades: b) Retração Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP A retração que ocorre é proporcional ao grau de umidade e varia de acordo com a composição da argila. Ex.: Numa porção de argila quanto mais caulinita(caulim) maior a retração.

13 Propriedades: b) Retração Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP TIPO DE ARGILA % de RETRAÇÃO CAULIM 3 a 11% ARGILAS P/ TIJOLOS 1 a 6% Efeito negativo da retração: como ela não ocorre de maneira uniforme o bloco pode vir a deformar. Fatores que aumenta a plasticidade(é bom) também aumentam a retração(é ruim).

14 Propriedades: c) Efeitos do calor sobre a argila Aquecendo-se uma argila entre: 20 e 150 C ela perde a água por capilaridade e amassamento (alteração física). 150 a 600 C ela perde água absorvida e a argila vai ebrijecendo(alteração física). 600 C sofrem alterações químicas.

15 Propriedades: Classificação dos materiais construção civil de Cerâmica usados na a) Materiais cerâmicos secos ao ar; b) Materiais cerâmicos de baixa vitrificação ; c) Materiais cerâmicos de alta vitrificação (louças e materiais de grês cerâmicos) e; d) Refratários.

16 Fases de preparação dos materiais cerâmicos: a) Extração do barro; b) Preparo da materia prima; c) Moldagem; d) Secagem; e) Cozimento; f) Esfriamento. g) Em muitos casos há a vitrificação especial.

17 Extração do Barro: Cada tipo de cerâmica requer um tipo próprio de barro; Portanto deve-se escolher o tipo de barro de acordo com o produto que se deseja fabricar, pois como visto, o teor da argila, a composição granulométrica, a umidade entre outros fatores influem no resultado do produto final.

18 Extração do Barro: A verificação da qualidade do barro deve-se realizar para evitar as seguintes falhas no produto: 1) Barro com carbonato de cálcio...cerâmicas fendilhadas; 2) Barro com matérias orgânicas (raízes mortas)... cerâmica muito porosa. 3) Barro com muita cal...queima quando receber umidade, estourando o reboco ou parede.

19 Extração do Barro: A formação do vidro, da qual depende a dureza varia também com a constituição da argila. Preparo da Matéria Prima: 1) Apodrecimento da argila: o barro é levado para depósitos ao ar livre(descanso). Tem por finalidade principal a fermentação das partículas orgânicas, aumentando a plasticidade.

20 Extração do Barro:

21 2) Eliminação de impurezas grosseiras: e ainda a classificação que se consegue através da levigação, sedimentação, centrifugação, flotação e aeração. 3) Correção à argila para obter a constituição que se deseja: por exemplo para se obter cerâmica fina, devese lavar, deixar sedimentar e depois filtrar, eliminando-se os grãos graúdos. Existem ácidos orgânicos fracos e soluções alcalinas que são empregados para diminuir a plasticidade; há ácidos e alguns sais que aumentam. Argila muito pura retrai demais e deforma-se. Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP Preparo da Matéria Prima:

22 Preparo da Matéria Prima: 4) Amassamento: serve para preparar a argila para moldagem. Conforme o tipo de barro e o tipo de moldagem, é usada ou não a água. È feito por processos manuais ou mecânicos.

23 Apodrecimento da argila

24 Preparo da Matéria Prima: 4) Amassamento: Dependendo do tipo da industria são usadas máquinas neste processo de amassamento como: Desagregadores(servem para quebrar os torrões duros); Cilindros(quebrar pedras); Moinhos(para moer); Marombas (homogeneizar a mistura e levar para moldagem)

25 Amassamento através de marombas:

26 Moldagem: È a operação de dar a forma à pasta de cerâmica: Processos básicos de moldagem: a) moldagem a seco (4 a 10% de água); b) moldagem com pasta plástica consistente(20 a 35% de água); c) moldagem com pasta plástica mole (25 a 40% de água); d) moldagem com pasta fluída (30 a 50% de água).

27 Moldagem: a) moldagem com pasta fluida: usado para porcelanas, louças sanitárias, peças para instalação elétrica. b) moldagem com pasta plástica mole : é o processo mais antigo. Usado para vasos, tijolos brutos, pratos, xícaras etc. c) moldagem com pasta plástica consistente : usual para tijolos, tijoletas, tubos cerâmicos, telhas e refratários.

28 Moldagem: d) moldagem a seco: é feita por prensagem. A argila é moldada quase seca e para adquirir a forma desejada, deve ir a prensas muito possantes. Os produtos são de qualidade muito boa e esse tipo de moldagem são utilizados na fabricação de ladrilhos, azulejos, refratários, isoladores elétricos, tijolos especiais e telhas de qualidade superior. Produtos saem com: melhora da densidade, da porosidade e resistência mecânica.

29 Moldagem:

30 Secagem: É tão importante quanto o cozimento, pois após a moldagem ainda permanecerá de 5 a 35% de água. Ex.: um tijolo comum conserva cerca de 1kg de água após a moldagem. Se a argila for levada ainda úmida para o forno haverá a retenção da umidade interior na crosta externa, aparecendo tensões internas e o consequente fendilhamento.

31 Secagem: Se a secagem não for uniforme aparecerão distorções nas peças, porém se for muito lenta, a produção tornará antieconômica. A secagem pode levar de 3 a 6 semanas para as argilas moles e uma semana para argilas rijas, quando feita ao ar por secagem natural. Influi muito no tempo de secagem a estação do ano.

32 Secagem: Há 4 processos de secagem: a) Secagem natural: é o processo comum nas olarias, porém é mais demorado e exige grandes superfícies. As vezes é realizada em depósitos quase fechados de madeira, colocando-se em torno ou acima do forno, aproveitando o calor. b) Secagem por ar quente-úmido: o material é posto nos secadores, onde recebe ar quente com alto teor de umidade, até que desapareça a água absorvida. Aí recebe só ar quente, para perder a água de capilaridade. Com isso as deformações são mínimas.

33 Secagem: Há 4 processos de secagem: c) Secadores de túnel: são túneis de alguma extensão, pelos quais se faz passar o calor residual dos fornos (40 a 150º). d) Secagem por radiação infra-vermelha: é pouco usada, em razão do custo. Sé servem para peças delgada. Dá alto rendimento e pouca deformação.

34 Secagem:

35 Secagem estufa:

36 Cozimento: È a etapa mais importante da fabricação; Durante o cozimento ocorrem reações químicas; O cuidado no cozimento deve ser o de dar uniformidade de calor ao forno; Para cerâmica de melhor qualidade, o ideal é que o material vá duas vezes ao forno: aquecimento e reaquecimento, pois evita o emprego de temperaturas muito altas de uma só vez e também entre um e outro cozimento aproveita para dar vidrado nas peças esmaltadas.

37 Cozimento: O cozimento é feito em fornos contínuos e intermitentes: no primeiro a produção é contínua e no intermitente é cozido um lote de cada vez. Os fornos intermitentes apresentam elevado consumo de combustível e de mão de obra, apresentam todavia a vantagem de custo de instalação que é pequeno e facilidade na execução.

38 Cozimento:

39 Forno para Cozimento: