UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS ITAGRES REVESTIMENTOS CERÂMICOS MARIANA DE SOUZA RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR I 17/05/10 à 10/09/10 TUBARÃO 2010

2 2 MARIANA DE SOUZA MATRÍCULA: RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR I 17/05/10 à 10/09/10 Relatório apresentado ao Programa de Estágios do Curso de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina em parceria com a empresa Itagres Revestimentos Cerâmicos para obtenção da aprovação na disciplina Estágio Supervisionado I. CONCORDAMOS COM O CONTEÚDO DESTE RELATÓRIO ORIENTADOR: MARCOS ALEXANDRE MARCON TUBARÃO 2010

3 3 ITAGRES REVESTIMENTOS CERÂMICOS Rodovia BR 101 km 341 São Cristóvão - Tubarão - SC CEP Fone: / Fax: Fábrica:

4 4 AGRADECIMENTOS À Empresa Itagres Revestimentos Cerâmicos pela oportunidade de estágio. Ao orientador de estágio, Sr. Marcos Alexandre Marcon, pela disponibilidade, auxílio e compreensão ao longo do período de estágio. Aos professores Antônio Pedro Novaes de Oliveira, Germano Riffel, e a Coordenadoria de Estágios do curso de graduação em Engenharia de Materiais - UFSC, pelo apoio, incentivo e orientação. À equipe do Departamento Técnico da empresa Itagres, por todo o conhecimento repassado, pela amizade e pela receptividade durante todo o período em que se desenvolveu o estágio. A todos os profissionais da empresa que direta ou indiretamente tiveram ligação ao meu estágio, e que em momento algum se negaram em repassar seus conhecimentos profissionais, ensinando, treinando e orientando-me sempre que solicitados. E a minha família, por toda compreensão, apoio e confiança em mim depositados, que serviram como votos de motivação e incentivo durante esta nova experiência

5 5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REVESTIMENTOS CERÂMICOS PROCESSO DE FABRICAÇÃO MOAGEM MOINHO DE BOLAS ATOMIZAÇÃO ATOMIZADOR ( SPRAY-DRIER ) PRENSAGEM (COMPACTAÇÃO) PRENSA SECADORES ESMALTAÇÃO QUEIMA FORNOS POLIMENTO, RETÍFICA, BISELATURA E CORTE ESCOLHA ATIVIDADES DESENVOLVIDAS LABORATÓRIO DE PRODUTOS ACABADOS ABSORÇÃO DE ÁGUA RESISTÊNCIA MECÂNICA ENSAIO DE RESISTÊNCIA À ABRASÃO (PEI) ENSAIO DE RESISTÊNCIA AO MANCHAMENTO ENSAIO DE RESISTÊNCIA AO RISCO (DUREZA MOHS) LABORATÓRIO DE PREPARAÇÃO DE ESMALTES LIBERAÇÃO DE GRANILHA LIBERAÇÃO DE CORANTES LIBERAÇÃO DE BASES SERIGRÁFICAS LIBERAÇÃO DE ESMALTES LIBERAÇÃO DE ENGOBES LABORATÓRIO DE DESENVOLVIMENTO DE MASSA MATÉRIAS-PRIMAS DA MASSA CERÂMICA MATÉRIAS-PRIMAS PLÁSTICAS MATÉRIAS-PRIMAS NÃO PLÁSTICAS LIBERAÇÃO DE LOTES FORMULAÇÃO DE MASSAS CARACTERIZAÇÃO DA MASSA DENSIDADE APARENTE (Dap) ABSORÇÃO DE ÁGUA (AA) TEOR DE UMIDADE RESÍDUO DE MOAGEM RETRAÇÃO LINEAR (RL) PERDA AO FOGO (PF) COR DE QUEIMA CONTROLE DAS VARIÁVEIS DO SETOR DE ESMALTAÇÃO INTRODUÇÃO OBJETIVO PREPARAÇÃO DE ESMALTES CONTROLE DAS VARIÁVEIS VISCOSIDADE DENSIDADE PESO DE APLICAÇÃO CONCLUSÃO CONCLUSÃO BIBLIOGRAFIA ANEXO A HISTÓRICO DA EMPRESA APÊNDICE A CRONOGRAMA DE ATIVIDADES DESENVOLVIDAS... 30

6 6 1 INTRODUÇÃO Este relatório propõe-se a apresentar as atividades técnico-científicas desenvolvidas durante o período de estágio supervisionado do Curso de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina, realizado na empresa Itagres Revestimentos Cerâmicos. Para isso, inicialmente, será abordado um panorama geral, em termos de seus aspectos de produção, desde a moagem de matérias-primas até a expedição do produto acabado. Em seguida, serão apresentadas as atividades desenvolvidas: no Laboratório de Produto Acabado, que envolvem a análise e o controle de qualidade, fazendo, para isso, uso de ensaios de caracterização de revestimentos cerâmicos acabados; no Laboratório de Preparação de Esmaltes, este responsável pela recepção, preparação e testes dos insumos utilizados no setor de esmaltação; no Laboratório de Desenvolvimento de Massa, local onde se realizam as recepções e as caracterizações das matérias-primas utilizadas na massa, bem como o desenvolvimento de formulações para as mesmas; e no Setor de Esmaltação, onde teve palco o desenvolvimento do controle das variáveis e a obtenção de informações sobre as propriedades de esmaltes, engobes e demais materiais requeridos no setor, visando à melhoria dos processos e dos procedimentos da organização.

7 7 2 REVESTIMENTOS CERÂMICOS Os revestimentos cerâmicos são constituídos basicamente por um suporte, de natureza argilosa e porosidade variável, com ou sem recobrimento de natureza vítrea. Sendo cada vez mais utilizados devido as suas características funcionais e estéticas. 2.1 PROCESSO DE FABRICAÇÃO Além da natureza química e dos comportamentos físicos das matérias-primas que os revestimentos cerâmicos dependem para atender suas características finais, os mesmos dependem, também, do processo produtivo e dos controles de suas variáveis, avaliando as interações entre os aspectos tecnológicos de natureza físico-química e os parâmetros de processamento nas várias etapas do processo. [1] MOAGEM A moagem é uma etapa crítica, na qual o objetivo é diminuir, o máximo possível, o tamanho das partículas das matérias-primas envolvidas no processo, e garantir a homogeneização da massa cerâmica dentro de uma distribuição granulométrica definida, garantindo as condições de compactação e características do produto sinterizado. A redução dos tamanhos de grãos aumenta a área superficial das matérias-primas e, consequentemente, a reatividade dos materiais. Para isso, utiliza-se na empresa a moagem via úmido, obtendo-se uma suspensão aquosa de matérias-primas, a barbotina, com conteúdo de água que varia em função do tipo de material. Esse teor gira em torno de 30 a 40%. [2] A moagem é realiza em moinhos descontínuos conhecidos como moinhos de bolas MOINHO DE BOLAS Consiste em um recipiente cilíndrico que contém alojado em seu interior bolas de material duro e de tamanhos variados. Estas bolas podem ser constituídas por materiais tais como seixos (quartzo), porcelana ou ainda alumina. O material e a distribuição destas bolas estão associados ao tipo de material que será moído. A quantidade do meio de moagem também influência na eficiência e otimização desta etapa do processo. Nos moinhos são realizados movimentos de rotação, fazendo com que as bolas desloquem-se, produzindo a moagem por choque e atrito com o material a ser moído. Porém,

8 8 este movimento precisa ser controlado pela velocidade de rotação e deve ser tal que o material não sofra moagem excessiva e nem deixe de moer. Uma boa condição é quando a aceleração centrífuga gira em torno de 60% da aceleração da gravidade, fazendo com que as esferas rolem umas sobre as outras atuando com máxima ação de moagem e tendo um desgaste mínimo. O valor ótimo da velocidade de moagem corresponde a valores próximos entre 50 a 70% da velocidade crítica. [2,4] Em relação ao tempo de moagem, um excesso no tempo, com a tentativa de baixar o resíduo, pode apenas elevar os custos de processo. Já, uma escassa moagem pode provocar a presença de partículas grossas, e resultar em variações de tamanho no produto final. [3,5] ATOMIZAÇÃO Nesta etapa do processo é realizada a desumidificação parcial da barbotina, acarretando na formação de aglomerados esféricos, pó atomizado, com características e propriedades adequadas, como o tamanho e o formato. Na atomização deve-se manter próximo o intervalo da viscosidade da barbotina, para a garantia da estabilidade do padrão do atomizado. Visto que, variações no tamanho do grão significam variações no tamanho do produto, devido este ter influência direta no carregamento das prensas ATOMIZADOR ( SPRAY-DRIER ) Trata-se de um equipamento projetado para a retirada de água pela pulverização da barbotina. Esta é, por alta pressão (aprox. 22 atm), nebulizada dentro de uma câmara de secagem, onde entra em contato com uma corrente de ar quente, cuja temperatura varia entre 400 e 550 ºC. Com essa mudança brusca de temperatura consegue-se a evaporação quase que instantânea da água, devido ao elevado coeficiente de troca térmica causado pelo movimento acelerado das partículas, pela elevada superfície específica das gotas e pelo alto gradiente de temperatura entre o ar e a barbotina PRENSAGEM (COMPACTAÇÃO) Etapa em que as partículas dos aglomerados são comprimidas, por meio de uma pressão, obtendo-se um empacotamento e uma agregação destas partículas. Quanto maior do

9 9 grau de compactação do pó, ou seja, maior densidade a verde, maior será a superfície de contato entre os grãos, aumentando assim a possibilidade de reação entre os mesmos durante a sinterização. Tal pressão gera um corpo cerâmico com densidade variando de 1,88 a 1,96 g/m³, compatível com os problemas de liberação de gás que ocorrem durante a etapa de queima. O que pode contribuir para um bom empacotamento são a forma, o arranjo, a distribuição dos tamanhos das partículas e a umidade. [5] PRENSA Nesse processo de conformação são utilizadas prensas hidráulicas, conferindo a resistência mecânica a cru e a forma geométrica desejada. As prensas hidráulicas são equipamentos onde a ação da prensagem se dá com a transformação de energia hidráulica em deformação e tem como característica principal a constância na força de prensagem ( kgf/cm²). Duas superfícies uma móvel e a outra fixa fazem o movimento da máquina. [6] SECADORES Os secadores utilizados no processo industrial para a fabricação de revestimentos cerâmicos são equipamentos de secagem por meio de calor. Faz-se uso na empresa de secadores tipo vertical. As peças cerâmicas entram no secador com o objetivo de retirarem certa quantidade de água. Isso faz com que as peças sofram uma redução no volume, pela retração linear e conseqüentemente aumentem sua resistência mecânica a cru, fator bastante importante para a permissão do transporte nas linhas de esmaltação. Os secadores verticais têm um princípio de funcionamento que realiza um fluxo de ar em contra corrente ao fluxo do material. Assim sendo, as peças cerâmicas ao entrarem no secador, são cobertas por ar moderadamente quente. Durante o processo as regiões são cada vez mais quentes e menos úmidas. O teor de umidade que varia em torno de 6%, antes do secador, passa para, aproximadamente, 0,5%. Esse processo dura em torno de 60 minutos a temperaturas que variam de 130 a 190 C ESMALTAÇÃO O termo esmaltação ou linha de esmaltação é utilizado para descrever o processo que envolve a aplicação de esmaltes, engobes, e materiais decorativos.

10 As placas, após a saída dos secadores, seguem no processo produtivo e passam por escovas e sopros de ar, com a finalidade da remoção de possíveis sujeiras antes de receberem as aplicações. No decorrer, recebem uma aplicação de água, que tem por finalidade a diminuição da temperatura superficial da peça. Na sequência recebem uma camada de engobe. Engobe é uma cobertura constituída por uma mistura de argilas, caulins, materiais não plásticos como quartzo, feldspatos, sienitas, fritas fundentes, etc e algumas vezes corantes cerâmicos O engobe tem as seguintes finalidades: a) eliminar defeitos superficiais do corpo cerâmico, possibilitando melhor superfície do esmaltado; b) mudar a cor do corpo cerâmico; c) diminuir as desgaseificações produzidas por decomposições no corpo cerâmico, através do esmalte em monoqueima; e d) isolar a camada de esmalte do corpo cerâmico, a fim de eliminar as reações de decomposição que o esmalte fundido provoca nos componentes da massa e as desgaseificações que as acompanham. [7] A aplicação de esmaltes, também, ocorre no processo de esmaltação. Esmalte é uma amada fina de vidro colorido ou não que cobre a superfície do corpo cerâmico. Tem a função de impermeabilizar a superfície do mesmo, além de torná-lo do ponto de vista comercial mais atraente (beleza) e resistente aos agentes físicos e químicos. [7] Em relação às aplicações, tanto o engobe quanto o esmalte podem ser aplicados de diferentes formas dependendo do produto ou modelo em processo. Os métodos de aplicação utilizados na empresa Itagres estão brevemente descritos abaixo: Cabine a disco - nesse processo discos são girados por uma correia ligada a um motor. Então, o fluido escorre pelos discos por meio da força centrífuga. Esse método resulta em uma superfície de placas cerâmicas com aspecto rústico, com textura e relevo rugoso. Campana - equipamento responsável pela formação de uma cortina uniforme e constante do fluido. A peça vinda da linha de produção passa com velocidade constante em baixo de uma ''cascata''. Para modificar a quantidade aplicada por peça, aumenta-se a vazão do fluido ou a velocidade das correias que levam as peças. Aerografia - os materiais de aplicação por aerógrafo são pulverizados através da passagem por uma boquilha. Esta pulverização é obtida mediante a ação de ar sob pressão. O método resulta em uma camada sobre a peça extremamente fina e de baixo peso, ficando com uma textura menos homogênea que no processo da campana. Seguindo a linha de esmaltação, temos agora a etapa de decoração, no qual os procedimentos mais utilizados são: 10

11 11 Serigrafia plana - a aplicação serigráfica consiste na passagem de uma pasta ou tinta pelos orifícios de uma tela, que formam um desenho, através da ação de um movimento harmônico realizado por uma espátula. Rotocolor - uma operação totalmente automatizada, na qual cilindros de silicone, revestidos com elastômeros especiais que contêm a gravura, giram sobre as peças. A tinta cai por gravidade e forma pequenos alvéolos quando em contato com a peça, que por diferença de tensões superficiais vão para a superfície do esmalte, formando o desenho desejado. Continuando na linha de esmaltação a Itagres também produz revestimentos cerâmicos de superfície brilhante com a aplicação de uma grossa camada de granilha. A granilha pode ser aplicada através de telas, com ou sem desenhos, ou por uma cascata, de forma análoga a campana. Ainda, aplicam-se os fumês em alguns revestimentos, que são suspensões com partículas muito finas de vidrados, aplicados por alta pressão nas peças, com o objetivo de conseguir efeitos visuais diferenciados. Findando o processo as peças recebem uma camada de engobe na parte inferior, para que não haja contato com os rolos. Isso evita o desprendimento e o acúmulo de poeira sobre os mesmo, o qual ocasiona aumento do diâmetro do rolo e da velocidade radial, sobreposicionando (encavalando) peças QUEIMA As curvas de queima que se empregam na fabricação de pavimentos e revestimentos cerâmicos por monoqueima - no qual tanto o substrato quanto as camadas posteriores são sinterizadas em um ciclo único - variam em função das composições do suporte, do esmalte, das etapas anteriores e das características do produto acabado que se deseja obter. As peças são queimadas geralmente entre 1100 a 1180 C. As características finais ocorrem devido à combinação de diversos fatores, tais como: eliminação do material orgânico (dispresantes, ligantes, material orgânico das argilas), decomposição e formação de novas fases (formação de alumina, mulita e vidro a partir das argilas) sinterização (eliminação da porosidade e densificação) FORNOS

12 12 Utilizados para a queima dos materiais cerâmicos. Na Itagres faz-se uso para isso, de fornos a rolos intermitentes, que por meio de calor realizam transformações físico-químicas nos materiais cerâmicos. Os fornos são compostos por queimadores, que são utilizados para a combustão do gás natural. Assim, para que variáveis como retração linear e absorção de água estejam sob controle alguns fatores devem ser controlados, como o intervalo de queima, a operação gradual de aquecimento, seguida de um tempo de permanência na temperatura máxima especificada e do resfriamento adequado POLIMENTO, RETÍFICA, BISELATURA E CORTE A intenção do polimento é a obtenção de placas cerâmicas com alto brilho, agregando valor a peça, visto que é uma característica bastante procurada pelos consumidores. Nessa etapa, se empregam abrasivos sucessivamente mais finos que riscam a camada vítrea e resultam em uma superfície lisa e brilhosa. Na retifica obtém-se o desgaste lateral das placas cerâmicas por meio de pastilhas abrasivas. Esse processo possibilita a produção de revestimentos com um só tamanho. Além de retificar, faz-se também o processo de biselatura, evitando cantos vivos e dificultando lascas pelo manuseio. Também é realizado o corte em alguns materiais. Este funciona com discos de alta precisão alinhados em alturas diferentes. As placas vão ao encontro dos discos que sucessivamente vão cortando o material ESCOLHA A função da escolha é a separação por classe e tamanho do material produzido. Esta classificação separa produto em três categorias: classe A, comercial e popular. Sendo o produto classe A aquele em estado impecável, sem defeitos na superfície e dimensões dentro dos padrões. Já o comercial é aquele que apresenta pequenos defeitos. E o popular o que possui quaisquer defeitos de forma um pouco mais acentuada. 3 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS 3.1 LABORATÓRIO DE PRODUTO ACABADO

13 13 O laboratório de produto acabado é o setor responsável pela verificação das características do produto final de acordo com as especificações das normas. Um apanhado geral dos ensaios realizados está apresentado na seqüência ABSORÇÃO DE ÁGUA Nesse ensaio, primeiramente, retira-se na saída do forno as placas cerâmicas que servirão de corpos-de-prova. Seguidamente, as mesmas são identificadas de acordo com a posição que ocupavam no forno e são pesadas após atingirem a temperatura ambiente, com a finalidade de evitar erros de medição referentes à dilatação térmica na balança. Essa primeira mensuração indica a massa seca da placa. Segue-se no processo imergindo as peças em um tanque com água em ebulição por um período de duas horas. Transcorrida essa etapa, as peças são transferidas a um tanque com água corrente à temperatura ambiente por mais uma hora. Após esse tempo, novamente mensura-se a massa dos corpos-de-prova. O valor da absorção é, então, expresso em porcentagem do aumento de massa do produto em relação à sua massa seca. O ensaio de absorção de água, além de ser o fator principal para determinar a classificação do tipo de revestimento ou pavimento, é um indicativo da porosidade aberta do produto, ou seja, o volume total de poros comunicados com o exterior e susceptíveis de serem preenchidos com um fluido à pressão atmosférica. A absorção de água também pode indicar o grau de queima e de compactação interna do produto cerâmico e, por conseqüência, suas características mecânicas. [8] RESISTÊNCIA MECÂNICA Emprega-se um ensaio de flexão, que consiste em apoiar um corpo-de-prova, constituído de uma seção transversal retangular, sob dois roletes afastados entre si a uma distância (L) preestabelecida. A carga de flexão é, então, aplicada por um cutelo semicilíndrico, ajustado à parte superior da máquina de ensaios no centro do corpo de prova (a uma distância L/2 de cada apoio), conforme a ilustração abaixo:

14 14 Figura 1 - Esquema de ensaio de flexão de três pontos Na realização do teste utilizam-se três corpos de prova - justificativa da não necessidade de um número maior de amostras dá-se devido à representabilidade dos resultados ser bastante grande (materiais cerâmicos apresentam alto módulo de Weibull em análises estatísticas). [9] Seguidamente, para determinar a tensão de flexão, cada amostra é colocada na máquina de ensaio e uma carga é aplicada lentamente até o rompimento da peça. Desse modo, a superfície superior do corpo de prova é colocada em um estado de compressão enquanto a superfície inferior está sobre tração. Sendo exatamente na face que sofre tração a ocorrência da fratura, visto que os limites de resistências à tração de materiais cerâmicos valem aproximadamente um décimo das suas resistências à compressão. Faz-se, então, uso de um paquímetro para a mensuração da espessura e do comprimento da região onde ocorreu o rompimento. Com os dados aquisitados, são utilizadas as fórmulas apresentadas abaixo, para a obtenção da carga de ruptura e do módulo de resistência a flexão, respectivamente: (considerando o corpo-de-prova de seção transversal retangular) Cr = ( F. g. L ) / b (1) M = ( 3. Cr ) / ( 2. e^2 ) (2) Sendo: Cr = carga de ruptura (N); M = módulo de resistência a flexão (MPa); F = carga manométrica (kgf); e = menor espessura da região rompida (mm); g = gravidade (m/s 2 ); Cr = carga de ruptura (N). b = comprimento da região rompida (mm). L = distância entre os apoios inferiores (mm); ENSAIO DE RESISTÊNCIA À ABRASÃO (PEI)

15 15 O método de avaliação da resistência à abrasão de materiais esmaltados, PEI (Porcelain Enamel Institute), consiste numa avaliação visual, em condições de observação definidas, do efeito de abrasão produzido por um material abrasivo. No ensaio, corpos-de-prova são desgastados com esferas de aço de cinco diâmetros diferentes, agente abrasivo (alumina micronizada), e água. Aplicam-se movimentos oscilatórios de giros subseqüentes em um recipiente, abrasímetro, afixado sobre a amostra, de modo que as esferas, juntamente com água e as partículas de alumina, girem sobre as peças. Ocorrem no processo remoção de material da superfície da peça, que é progressivamente consumido, e alteração da aparência superficial, com perda de brilho e variações de tonalidade. Tabela 1 - Classe PEI do material de acordo com o número de revoluções. Classe PEI Revoluções ; ; 6000; ENSAIO DE RESISTÊNCIA AO MANCHAMENTO Trata-se da capacidade que a superfície da placa cerâmica possui de não alterar sua aparência, quando em contato com determinados agentes manchantes. Desse modo, é realizado o ensaio de manchamento aplicando-se diversos agentes sobre a superfície do revestimento, tais como: agentes oxidantes, como solução alcoólica de iodo; agentes penetrantes, como solução de ésteres (óleo) leves com pigmento verde cromo; e agentes formadores de película, como óleo de oliva. Conforme a Norma NBR o procedimento do ensaio consiste em pingar de três a quatro gotas de cada agente sobre a superfície da placa cerâmica. A peça deve permanecer assim por um período de 24 horas, e só então proceder para a etapa de limpeza. Classifica-se o material em relação a sua resistência ao manchamento, que condiz com a facilidade de remoção da mancha, quão mais fácil é removida a mancha maior a classe do produto. O produto é classificado como Classe 5 se todas as manchas foram removidas com água quente, porém se a mancha no material não for totalmente removível passa-se para o produto subseqüente e assim proceder até que todas as manchas sejam extintas da superfície.

16 16 A classe do material é a classe do último agente de limpeza utilizado para remoção total das manchas. Caso não seja possível remover uma ou todas as manchas com nenhum dos agentes citados o revestimento cerâmico é classificado como Classe ENSAIO DE RESISTÊNCIA AO RISCO (DUREZA MOHS) A dureza é definida como a resistência que um mineral oferece ao risco. Propriedade que está relacionada com o tipo de enlace que mantêm as partículas unidas entre si. Na determinação do grau de dureza realiza-se um ensaio baseado na escala Mohs, no qual se verifica a facilidade de um material ser riscado ou não por minerais padronizados. Essa escala apresenta 10 minerais enumerados em ordem crescente de dureza. Tabela 2 - Escala de dureza Mohs Dureza Mineral Composição química 1 Talco Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 2 Gipsita (ou Gesso) CaSO 4 2H 2 O 3 Calcita CaCO 3 4 Fluorita CaF 2 5 Apatita Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH-,Cl-,F-) 6 Feldspato/Ortoclásio KAlSi3O8 7 Quartzo SiO 2 8 Topázio Al 2 SiO 4 (OH-,F-) 2 9 Corindon Al 2 O 3 10 Diamante C Na execução fazem-se riscos com um canto vivo do mineral na superfície da placa cerâmica, recomenda-se que se faça uma pressão de igual intensidade com todas as pedras utilizadas. Em seguida, é utilizado ácido clorídrico 10% em volume para limpeza da região riscada, com o objetivo de retirar resíduos de pedras mais moles do que o revestimento, não mascarando o teste. Seca-se, então, com pano ou papel toalha o ácido e com auxílio de um pincel atômico verifica-se a aparição de riscos realizados. A dureza Mohs do material é definida como a dureza do mineral imediatamente anterior ao que causou o risco. Este teste é apenas uma indicação qualitativa, e não quantitativo, pois os padrões são simplesmente números arbitrários. 3.2 LABORATÓRIO DE PREPARAÇÃO DE ESMALTES

17 17 Na área cerâmica há uma constante preocupação em relação às matérias-primas, já que as mesmas de origem natural diferem-se muito. Sendo assim, para se assegurar a repetibilidade dos resultados, todas as matérias-primas preparadas no setor são sujeitas a testes de controle de qualidade LIBERAÇÃO DE GRANILHA As granilhas compreendem fritas secas e moídas classificadas por granulometria. São aplicadas sobre o produto cerâmico por dispersão homogênea ou de forma seletiva e heterogênea. Agregam valor ao produto cerâmico, aprimoram ainda mais o acabamento superficial da peça cerâmica. Conferem resistência ao deslizamento e à abrasão, dureza e efeitos de textura, cor e relevo, por exemplo. [10] No seu procedimento de liberação faz-se um controle de granulometria, assim como, aplica-se com um binil uma amostra padrão sobre uma peça cerâmica crua e, então, confronta-se a mesma com uma amostra padrão, ambas aplicadas na mesma placa e queimadas nas mesmas condições. A avaliação é dada quanto à opacidade, cor, textura e possível aparecimento de furos e contaminações na superfície LIBERAÇÃO DE CORANTES O corante é definido como um composto geralmente calcinado de óxidos metálicos coloridos que, quando misturado a um esmalte ou à massa, confere uma coloração uniforme à peça cerâmica. [10] Utilizado na composição das tintas que decoram os revestimentos cerâmicos, pode-se dizer que é o componente mais importante, pois é responsável pela atribuição da cor. Desse modo, tem-se a necessidade do controle dos corantes. Na sua liberação é recolhida uma amostra, a qual se faz uma suspensão juntamente com uma base (frita micronizada) e um veículo polimérico (fluído líquido degradável em temperaturas médias). O mesmo procedimento é feito para o corante padrão. Ambas as suspensões são aplicadas com o auxílio de um binil em uma peça crua engobada que é, posteriormente, queimada. Após o tratamento térmico de queima é avaliada a intensidade da cor, assim como o brilho do corante teste, confrontando-o com o padrão.

18 LIBERAÇÃO DE BASES SERIGRÁFICAS São esmaltes constituídos por um alto percentual de fritas, moídos até o tamanho de partículas inferiores a 45 micrômetros (quando micronizados). Existem distintas bases serigráficas, tais como: transparentes, brancas e mates para todos os tipos de produtos e processos. [10] Cada base terá seu padrão, o qual será aplicado com o teste numa peça engobada. Na liberação de bases se faz uma mistura da base em questão com um veículo de natureza polimérica e um corante padrão aplicado em ambas as misturas. A análise dá-se através de comparação entre padrão e teste após queima, na qual se analisa textura, brilho e tonalidade LIBERAÇÃO DE ESMALTES Existem esmaltes com diversas texturas e características mate, transparente ou branca. O esmalte é comprado com sua formulação já definida. Este é, então, moído na empresa e após o devido descanso, é descarregado nos tanques, onde ocorre o peneiramento para que possa ser utilizado nas linhas de produção. No entanto, faz-se de extrema importância que se faça a liberação antes do mesmo ir para a produção. Esta liberação é feita com a aplicação do esmalte proveniente do moinho em confronto com o padrão, sendo que ambas as amostras devem ter o mesmo valor de densidade e viscosidade. A avaliação dá-se através de comparação visual após queima, na qual se analisa tonalidade, brilho e textura LIBERAÇÃO DE ENGOBES O engobe, assim como o esmalte, é comprado, porém já chega à empresa pronto (em suspensão). Sua liberação dá-se de forma similar a do esmalte, contudo é necessária a aplicação de um esmalte transparente sobre a camada do engobe, a fim de facilitar a avaliação após a queima e a análise de manchamento/impermeabilidade (emprega-se azul de metileno dentro de um cano de pvc cortado o qual é depositado no lado oposto da aplicação do engobe em análise, a fim de analisar se este permite ou não a passagem de líquidos entre massa e esmalte).

19 LABORATÓRIO DE DESENVOLVIMENTO DE MASSA MATÉRIAS-PRIMAS DA MASSA CERÂMICA As matérias-primas usadas na preparação das massas cerâmicas raras vezes são substâncias puras, sendo, portanto necessário conhecer principalmente suas composições químicas e mineralógicas. Também é necessário conhecer como seu estado físico e a sua natureza química podem influir nas propriedades e no seu comportamento. Podem ser classificadas como plásticas e não-plásticas. Sendo as plásticas essenciais no processo de conformação, enquanto as não-plásticas atuam mais na fase do processamento térmico MATÉRIAS-PRIMAS PLÁSTICAS As principais matérias-primas plásticas usadas são as argilas. São formadas basicamente por silicatos de alumínio ou magnésio hidratados, conhecidos como argilominerais, podendo conter também matéria orgânica e partículas inorgânicas de sais solúveis, quartzo, calcita entre outros. A plasticidade que as argilas adquirem quando úmidas conferem a massa cerâmica a capacidade de ser conformada e manter esta forma, o que possibilita a prensagem e confere resistência a cru a peça. As argilas diferenciam-se entre si através de sua composição química, esta é dada, principalmente, pelo tipo de estrutura cristalina que os seus silicatos apresentam e pelas substituições possíveis dos radicais destas estruturas. Já a cor das argilas normalmente é determinada pelo teor de ferro existente na sua composição, quanto maior este teor mais escura a argila se apresenta após a queima MATÉRIAS-PRIMAS NÃO PLÁSTICAS Atuam na massa como fundentes, por apresentarem ponto de fusão relativamente baixo, ou por formarem eutético baixando o ponto de fusão da massa. Os feldspatos são materiais constituídos por aluminosilicatos alcalinos ou alcalinos terrosos, não possuem plasticidade, na presença da sílica possuem caráter fundente, geram as primeiras fases líquidas durante a queima, estas fases envolvem as partículas refratárias aproximando-as por meio de tensões superficiais e gerando assim as primeiras densificações da massa. A formação da fase vítrea proporciona a redução da porosidade do produto sinterizado, e consequente o aumento da resistência mecânica do material.

20 20 A nefelina é um mineral semelhante em sua composição ao feldspato, porém é insaturada de sílica, atua diretamente como fundente. O filito é uma rocha constituída por caulinita, quartzo e mica, apresenta em sua composição sódio e potássio que agem como fundentes, pois ao se desagregarem em água, baixam a temperatura de sinterização e o tempo de queima da massa, com isso ele substitui parcialmente o feldspato, possui baixa plasticidade e resistência mecânica. O talco é um óxido composto de magnésio e silício, apresenta boa resistência após a queima, bom coeficiente de dilatação térmica ajudando a diminuir a retração do material, além de minimizar os efeitos da transformação do quartzo, que mexe diretamente na retração/expansão da peça. Tem boa resistência ao choque térmico além de atuar como formador de eutético, na presença de sílica e alumina, baixando o ponto de fusão e ajudando na sinterização, atua também como lubrificante facilitando a retirada da peça do estampo na prensa. São usados ainda defloculantes como silicato de sódio que diminuem a viscosidade da barbotina facilitando a moagem LIBERAÇÃO DE LOTES As matérias-primas são extraídas e empilhadas, para que seja garantida sua estabilidade e homogeneidade. Após a conclusão da montagem do lote, são efetuados furos em diversas posições do mesmo, quantificados e planejados conforme o tamanho do lote e o tipo de material. Caso os resultados obtidos no controle dos furos sejam bons tanto no aspecto de constância em relação ao padrão como no de homogeneidade entre os furos, o lote é liberado para transporte e consumo na fábrica. Todos os ensaios de controle e verificação de possíveis problemas que possam estar sendo originados por variações nas matérias-primas, são realizados comparando-se o material a ser analisado contra o material padrão, no setor de desenvolvimento de massa FORMULAÇÃO DE MASSAS A fabricação de produtos cerâmicos parte de uma mistura de matérias-primas, denominada massa, a qual sofre transformações físico-químicas até alcançar as propriedades requeridas pelo produto acabado. A elaboração da formulação da massa deve ser feita em

21 21 função das características do produto cerâmico que se deseja obter e do processo de fabricação a ser empregado. Em geral uma massa deve cumprir uma série de condições: a) a relação de materiais plásticos e não plásticos deve ser tal que confira a massa cerâmica a plasticidade necessária para realizar uma conformação adequada e apresentar resistência mecânica a verde e a seco suficiente. b) a preparação da mistura deve respeitar os fatores econômicos, como: a localização e o acesso a jazidas, a capacidade de fornecimento, assim como o custo final da matéria-prima. c) a massa deve possuir uma adequada composição química e mineralógica de maneira que, as transformações físico-químicas que ocorrem durante a queima, confiram ao produto acabado as características desejadas (coeficiente de dilatação térmica, resistência mecânica, porosidade, etc). Logo, ao se fazer formulações de massas no laboratório, o objetivo é tentar reproduzir o processo da fábrica no ambiente laboratorial CARACTERIZAÇÃO DA MASSA A mesma preocupação que se tem com as matérias primas do esmalte se tem no laboratório de massa. Todo composto que chega passa por um processo de preparação para posterior análise. Toda matéria-prima que chega tanto para utilização na produção como para desenvolvimento de novas formulações necessita de um procedimento de caracterização, e para isso é submetida a testes como: DENSIDADE APARENTE (Dap) A Dap é realizada na peça a verde e depois de queimada. Trata-se da medida da densidade da peça, que por sua vez possibilita a análise da eficácia da prensagem. O corpo de prova é pesado e depois imergido no mercúrio (devido a sua alta densidade, baixíssima molhabilidade e alta tensão superficial). Com o empuxo sofrido pelo corpo de prova vê-se o volume dele. E, então, calcula-se a Dap pela expressão: Dap (g/cm^3) = (massa do corpo de prova. densidade do mercúrio) / (massa do corpo de prova submerso) (3) ABSORÇÃO DE ÁGUA (AA)

22 22 Conforme item TEOR DE UMIDADE O teor de umidade é um fator determinante na etapa de prensagem da massa cerâmica, pois confere à argila contida na massa a plasticidade necessária para deixar-se moldar, reter a forma conferida e proporcionar resistência mecânica adequada. A umidade de uma massa cerâmica é determinada através da pesagem de uma porção da massa úmida, secagem até peso constante em um dispositivo fornecedor de calor e pesagem da massa seca RESÍDUO DE MOAGEM A determinação do resíduo da massa cerâmica fornece informações importantes sobre o comportamento da massa durante a queima. A quantidade de resíduo está associada à distribuição do tamanho das partículas das matérias-primas da massa. Quanto mais baixo o resíduo (menor tamanho médio das partículas), maior fusibilidade terá e, portanto, maior contração linear e menor a absorção de água. O resíduo de moagem é determinado através da passagem de uma amostra de massa nos orifícios de uma peneira com a ajuda de água, seguido pela secagem e pesagem do material retido RETRAÇÃO LINEAR (RL) É a variação dimensional sofrida pela peça cerâmica após a secagem ou a queima. A porcentagem de retração linear depende de fatores como a compactação, temperatura, composição e ciclos de queima PERDA AO FOGO (PF) A porcentagem de perda ao fogo refere-se à perda de massa durante a queima, seja por evaporação, combustão ou decomposição de alguns componentes. A perda ao fogo é calculada pesando-se o corpo de prova antes e depois da queima, pela diferença de massas, encontra-se o percentual perdido.

23 COR DE QUEIMA Os revestimentos cerâmicos possuem além de propriedades técnicas, funções estéticas na decoração dos ambientes onde são aplicados. Daí a importância de se fazer uma análise rigorosa da coloração. A cor de queima de cada matéria-prima possui seu padrão no laboratório físico da empresa e são determinadas, coerentes ou não com a padronização, através de comparativos entre corpo padrão e corpo teste por meio de inspeção visual. 3.4 CONTROLE DAS VARIÁVEIS DO SETOR DE ESMALTAÇÃO INTRODUÇÃO A técnica de padronizar a maior quantidade de variáveis de um processo produtivo no intuito de reduzir a quantidade de defeitos e, logicamente, aumentar a qualidade com a possibilidade de prever as possíveis variações e, contudo melhorar o resultado econômico do processo é sempre visada em toda boa estratégia de controle OBJETIVO O processo de controle da esmaltação tem por objetivo realizar um monitoramento sobre todo o processo de esmaltação, isto é, o controle das variáveis em relação aos padrões e os valores de fato utilizados na prática. Tem-se, com isso, o intuito de assegurar a manutenção das variáveis dentro de limites pré-estabelecidos e indicar o momento de adotar ações de correção e melhoria. Visa-se, ainda, a redução sistemática da variabilidade nas características da qualidade do produto, num esforço de melhorar a qualidade intrínseca, a produtividade, a confiabilidade e o custo do que está sendo produzido PREPARAÇÃO DE ESMALTES As matérias-primas são submetidas, no setor de preparação de esmaltes, a um sistema de moagem, similar ao de preparação de massa, a um processo de homogeneização e a um ajuste de suas propriedades antes de seguirem para a etapa de esmaltação. A moagem ocorre por tempo pré-estabelecido ou até que as características exigidas se enquadrem dentro dos padrões estabelecidos. Os controles a serem efetuados no processo de

24 24 moagem são a densidade e o resíduo, que se encontra em uma faixa de 0,5 a 6% para os esmaltes, tendo os esmaltes brilhantes os valores mais elevados de resíduo e os mates valores menores. Em relação aos engobes, estes são recebidos em suspensão e trabalham 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 a liberação da moagem, a descarga dos moinhos é realizado em tanques local que permanecem por 48 horas em agitação baixa, a fim de ocorrer a eliminação de bolhas de ar ocluídas. Nessa etapa e, somente então, adicionam-se os pigmentos aos esmaltes coloridos, quando se faz necessário. Na saída dos tanques ocorre o peneiramento para a remoção de partículas grosseiras, a fim de evitar contaminações e, consequentemente, defeitos. Todos os insumos produzidos seguem para as vascas onde são conferidas suas densidades e viscosidades antes de se destinarem ao setor de esmaltação pra o consumo. Já a preparação de tintas é uma operação mais simples de se realizar. Onde as matérias primas, passam por um processo de mistura em equipamentos adequados formando, basicamente, uma suspensão constituída de veículo polimérico, base de natureza cerâmica (frita de esmalte micronizada) e corante. Mantendo-se os controles necessários consegue-se obter as mesmas características ao longo do tempo e com isto uma maior estabilidade do processo. O conhecimento sobre a reologia das suspensões, nesse momento, é importante visto que os esmaltes, os engobes e as tintas apresentam comportamento tixotrópico. Tixotropia seria a capacidade de um fluido se liquefazer à medida que lhe aplicamos uma determinada quantidade de calor ou uma força mecânica, como cisalhamento ou vibrações. Após a cessação do calor ou da força aplicada, esse mesmo fluido, possui a capacidade de voltar ao seu corpo original. [11] Por conseguinte, ao se controlar a viscosidade dos esmaltes, engobes e tintas, há de se levar em consideração o tempo de repouso dos mesmos, visto que a viscosidade é medida através do tempo de escoamento por um copo Ford CONTROLE DAS VARIÁVEIS VISCOSIDADE

25 25 O efeito associado à resistência ao movimento relativo que um fluido oferece em relação à deformação cisalhante recebe o nome de viscosidade. A viscosidade depende: da agitação, dos aditivos (defloculantes, colas, floculantes, etc.), da densidade, da temperatura, da água. A sua mensuração no processo produtivo da empresa Itagres é efetuada com um viscosímetro copo Ford. Basicamente, este processo se caracteriza na cronometragem do tempo que um fluido leva para escoar através de um orifício com o diâmetro determinado em função das características de trabalho dos fluidos. Consegue-se diminuir a viscosidade: aumentando a agitação dos esmaltes, adicionando defloculantes e água. Consegue-se aumentar a viscosidade: deixando o esmalte sem agitação, adicionando-se floculantes ou colas, adicionando esmalte (de igual composição) com viscosidade maior, e, ainda, a viscosidade sobe com a evaporação da água (perda). Viscosidade fora do padrão pode ocasionar a ocorrência de diversos defeitos ao longo do setor de esmaltação: pingo seco, macha na borda, secagem longa, escorrimento, variação de tonalidade, martelado, textura enrugada, dentro outros DENSIDADE Define-se densidade como o quociente entre a massa e o volume. A densidade interfere diretamente no peso de aplicação de um produto (peso seco), isto quer dizer, se um esmalte diminui sua viscosidade há menos material sólido. O controle da densidade dos esmaltes na preparação de esmaltes e nas linhas de esmaltação é feito por meio de uma proveta volumétrica de metal que apresenta um volume interno fixo de 100 cm³. Consegue-se aumentar a densidade: adicionando-se mais esmalte com a densidade maior que a desejada, retirando água do esmalte e adicionando-se sólidos. Consegue-se diminuir a viscosidade: adicionando-se água. Como a viscosidade, a densidade fora do padrão também pode ser a causa da ocorrência de diversos defeitos: pingo seco, mancha na borda, secagem longa, escorrimento, dentro outros PESO DE APLICAÇÃO Este controle é efetuado com o objetivo de normalizar e controlar a quantidade de esmalte e/ou outros materiais em gramas aplicadas sobre o suporte cerâmico. O procedimento do controle do peso de aplicação se resume em passar uma peça crua no equipamento que se deseja controlar para depois pesar a quantidade de material aplicada sobre o suporte.

26 26 Muitas vezes o custo final do produto é alterado quando há um aumento na quantidade de material sólido aplicado sobre a peça. A redução de camadas pode gerar economias no custo do produto, porém, deve-se verificar se estas mudanças não causam alterações nas propriedades intrínsecas do produto acabado: resistência a abrasão, ao risco, a manchas e ao ataque químico CONCLUSÃO Inferiu-se que as propriedades de esmaltes e engobes são complexas de se controlar, devido as suas naturezas tixotrópicas juntamente com as variações nas matérias-primas. Contudo, com o controle das variáveis no processo de preparação de esmaltes e esmaltação, incluindo a supervisão e monitoramento cotidianos para verificar se as atividades estavam sendo realizadas como pré-estabelecido, pode-se chegar a um intervalo de tolerância em que as características do produto variam reduzidamente a fim de serem consideradas praticamente uniformes. Já, no que diz respeito, as disparidades nas tintas e demais produtos utilizados na decoração das peças, as discrepâncias se mostraram pouco prejudiciais ao processo, isto porque quando ocorrem variações de tons nos esmaltes, engobes e até mesmo nas massas, as correções são feitas justamente na parte mais simples de se corrigir: nas decorações. Assim, o controle do processo se mostrou eficiente a curto e longo prazo. Sendo o efeito primário a possibilidade de interferência rápida toda vez que o processo não se encontra de acordo com as conformidades exigidas. E o efeito a longo prazo a criação de uma memória técnica com os dados arquivados, permitindo a uniformização do processo; a redução do consumo de materiais, logo a redução do desperdício; a padronização de componentes; e a melhoria da qualidade.

27 27 4 CONCLUSÃO Com o termino do referido estágio, inferiu-se que houve uma potencialidade de exploração e aprofundamento a respeito da área de materiais cerâmicos para revestimentos. O contado direto com os diversos setores, colaboradores e fornecedores, durante o período de estágio, possibilitou a compreensão sobre gerenciamento de cargos, produção, controle de processos e qualidade, bem como, um conhecimento técnico. Conhecimento este que abriu horizontes e visões restritas no que diz respeito aos produtos cerâmicos. Percebeu-se, no decorrer do desenvolvimento das atividades, que a fabricação de revestimentos cerâmicos de qualidade envolve um processo complexo e que exige a comunicação entre vários setores. Notou-se, também, a importância do monitoramento no processo de fabricação, visto que uma pequena variação pode significar muito qualitativa e quantitativamente. Contudo, o relacionamento interpessoal, a política interna, o respeito no ambiente de trabalho, a realidade e o dia-a-dia de uma empresa, foram também aprendizados importantíssimos, e serão de extrema valia para os próximos estágios e para a carreira profissional como um todo. Comprovando-se que a realização de um bom estágio depende, não apenas das oportunidades de trabalho na empresa e dos tipos de trabalhos desenvolvidos, e sim, principalmente da postura do estagiário. Este deve se comportar como um profissional em formação, aproveitando todas as oportunidades de trabalho e ensino que lhe forem oferecidas ou, melhor ainda, buscar estas oportunidades.

28 28 5 BIBLIOGRAFIA 1 OLIVEIRA, A. P. N. Tecnologia de fabrição de revestimentos cerâmicos. Revista Cerâmica Industrial, v. 5, n, 6, p , nov/dez, SAINZ, J.G.; Ripollés, R.R. Controles de laboratórios para o grés porcelanato. Cerâmica Informação, v.5, BRISTOT, V. M. Máquinas e equipamentos para cerâmica. Criciúma: Luana, RIBEIRO, M. J. P. M.; ABRANTES, J.C.C. Moagem em moinho de bolas: Estudo de algumas variáveis e otimização energética do processo. Revista Cerâmica Industrial, v.6, n.2, p. 7-11, mar/abr, BIFFI, G. Defeitos de fabricação das placas cerâmicas. Tradução: Jaime Pedrassani. São Paulo: Faenza Editrice do Brasil, MOTTA, J. F. M. et al. As matérias-primas cerâmicas. Parte II: Os minerais industriais e as massas da cerãmica tradicional. Revista Cerâmica Industrial, v.7, n. 1, p , jan/fev, PRACIDELLI, S. Estudo dos esmaltes cerâmicos e engobes. Revista Cerâmica Industrial, v. 13, n, 1/2, p. 8-20, jan/abr, S. I. Marras, I. A. Ihtiaris, N. K. Hatzitrifon,K. Sikalidis, E. C. Aifantis, J. Eur. Ceram. Soc. 20 (2000) RICHERSON, David W. Modern Ceramic Engineering: Properties, processing and use in design. New York, Marcel Dekker, Colorminas produtos - acesso em 10/08/ Entenda o que é tixotripia - acesso em 13/08/2010.

29 29 6 ANEXO A HISTÓRICO DA EMPRESA Uma história de qualidade em busca da perfeição A ITAGRES vem fazendo história no setor de revestimentos cerâmicos brasileiro. A empresa nasceu em 1983 e logo se transformou 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. O constante aperfeiçoamento tecnológico levou a empresa, em 1999, a iniciar a fabricação da cerâmica monoporosa, uma tendência do mercado. 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. No mesmo ano, a empresa inaugura uma nova unidade de polimento e retífica, que vem ampliar sua capacidade de produção de peças com maior perfeição no acabamento, alto brilho, e acabamentos especiais. 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.

30 7 APÊNDICE A CRONOGRAMA DE ATIVIDADES DESENVOLVIDAS 30