ENSAIOS TECNOLÓGICOS DE ARGILAS DA REGIÃO DE PRUDENTÓPOLIS-PR Patrick Antonio Morelo (UNICENTRO), Luiz Fernando Cótica,Fabio Luiz Melquíades e Ricardo Yoshimitsu Miyahara (Orientador), e-mail: rmiyahara@unicentro.br. Universidade Estadual do Centro-Oeste / Setor de Ciências Exatas e Tecnologia Departamento de Física Palavras chave: argilas de Prudentópolis, propriedades físicas, cerâmica vermelha, Resumo: As propriedades físicas de argilas podem ser avaliadas através de procedimento rápido e de baixo custo, que é a conformação manual de esferas, para estudo inicial do potencial cerâmico dessa matéria-prima, ou, por exemplo, misturada com um resíduo industrial, visando a obtenção de peças de Cerâmica Vermelha. Após secagem e queima, a aparência e cor (esteticamente agradáveis) das esferas podem ser avaliadas, além de sua porosidade, massa específica aparente e resistência mecânica à flexão três pontos. O objetivo do presente trabalho foi realizar uma análise das propriedades físicas de corpos de prova esféricos, tanto após secagem a 110ºC, como após queima a 950ºC, análise de cor e análises térmicas da mistura das argilas. Foram utilizadas diferentes argilas do município de Prudentópolis, PR. Introdução Argilas comuns são largamente utilizadas na indústria de cerâmica vermelha, a qual é um setor produtivo muito importante, empregando grande quantidade de mão de obra, o que favorece a uma importante parcela da população que vive próxima às indústrias 1. Olarias, desde as de pequeno até as de maior porte, se encontram em todo Brasil e utilizam como matériaprima básica, cerca de 60 milhões de toneladas de argilas comuns 1. As argilas comuns são usadas como matéria-prima para fabricação de tijolos, telhas, blocos etc. pois possuem elevada plasticidade. A avaliação de cor das argilas e propriedades físicas, também conhecidas como ensaios tecnológicos, que avaliam a absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente e massa específica aparente da parte sólida. Essas técnicas são também largamente empregadas na avaliação de argilas com propriedades ainda desconhecidas, visando seu emprego na indústria cerâmica 2.
Os objetivos deste trabalho são comparar as propriedades físicas (também conhecidas como propriedades cerâmicas) e o comportamento mecânico de peças cerâmicas, tanto à verde como sinterizadas à 850ºC, para diferentes argilas, da região do município de Prudentópolis, PR. A meta final do trabalho é estudar todo processo de fabricação de blocos cerâmicos em escala de laboratório, passando posteriormente para escala industrial, com isso, otimizar o processo da indústrias de cerâmica vermelha da região de Prudentópolis, e gerar produtos de qualidades elevadas, aumentando assim o valor agregado das matérias-primas da região. Materiais e Métodos Foram utilizados nesse trabalho diferentes argilas, do município de Prudentópolis, PR. Para cada condição foram testadas vários corpos de provas. As medidas de resistência mecânica à flexão três pontos foram realizadas em um equipamento Versat 500 - Panambra.. Inicialmente as argilas foram desaglomeradas à seco, com pistilio e almofariz, e secos em estufa à 110ºC por 24 horas, obtendo assim a argila na forma de pó. Para conformação dos corpos de prova esféricos, a argila foi umedecida com água destilada até o ponto de boa conformação manual, que foi de aproximadamente 48% em massa de água em relação à argila seca. Foram feitas aproximadamente 10 bolas para queima a 850ºC, e para comparação, foram feitas outros corpos de prova para serem ensaiados à verde, os quais foram secos em estufa (110ºC) por 24 horas. Como esses corpos de prova, foram feitas análises visuais de cor através de fotos. As medidas de propriedades cerâmicas foram também realizadas, que consiste em medir a massa das amostras secas, úmidas e imersas em água, o que permite calcular a absorção de água (AA), porosidade aparente (PA), massa específica aparente (MEA) e massa específica aparente da parte sólida (MEAS) - conhecido com método de Arquimedes. Para avaliar as possíveis reações que ocorrem na queima, foram realizadas análise termogravimétrica (TG), análise térmica diferencial (DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) com o material in natura da temperatura ambiente até a temperatura de 1000 C (taxa de aquecimento de 10 C/min e atmosfera de ar sintético) em um equipamento da TA, modelo SDT Q600. Resultados e Discussão
Os resultados de análise térmica, realizada com a mistura das três argilas na proporção 1:1:1, são mostrados na Figura 1. No gráfico é possível observar que incialmente até 100ºC ocorre perda de massa devido à evaporação de água, em seguida ocorre uma segunda perda que inicia-se em aproximandamente 400ºC e termina em 500ºC, acompanhada de pico exotérmico de DTA e DSC, essa segunda queda na massa ocorre principalmente pela queima do material orgânica presente na amostra. Figura1: Análises térmicas (TG, DTa, e DSC) da mistura das três argilas em quantidades iguais (1:1:1) Em aproximadamente 570ºC ocorre uma variação na curva de DTA e DSC devido à dixidroxilação típica de argilas, e um último evento mais intenso é verificado em aproximadamente 950ºC na curva de DSC, não sendo observado o mesmo fenômeno na curva de DTA, mostrando assim que esse pico exotérmico provavelmente ocorre devido a rearranjo estrutural da estrutura cristalina do material, indicando também que a temperatura de boa sinterização deve estar nessa faixa de temperatura. Na análise de cor para as três argilas, como mostra a Figura 2 abaixo, é possível verificar visualmente que as argilas, após queima a 850ºC, possem coloração marrom avermelhado, cor típico de produtos de cerâmica vermelha como bloco, tijolos e telhas.
Figura 2: Análise de cor das argilas (X1, G1 e B1) antes e depois da queima Na Tabela 1 são apresentados os dados dos ensaio tecnológicos como as propriedades física de absorção de água, porosidade aparente, e massa específica aparente (densidade do material). Tabela 1: Propriedades Físicas das Argilas de Prudentópolis, PR Propriedades Físicas X G B Absorção de Água AA (%) 19,8 ± 0,1 17,1 ± 0,2 17,1 ± 0,3 Porosidade Aparente PA (%) 33,3 ± 0,1 29,9 ± 0,4 30,2 ± 0,6 Massa Específica Aparente MEA (g/cm 3 ) 1,68 ± 0,01 1,75 ± 0,01 1,77 ± 0,01 Os valores de absorção de água, assim como, a porosidade aparente e massa específica aparente, são muito próximo para as três arglias, mostrando assim que as três argilas possuem propriedades similares. Na próxima etapa do trabalho será estudada a estrutura cristalina de cada argila e suas variações em diferentes temperaturas de queima, para avaliar a se há ou não diferença em usar apenas uma determinada argila ou uma mistura, como é praticada nas indústrias de cerâmica vermelha da região de Prudentópolis. Conclusões A sinterização em temperaturas de 850ºC, praticadas pelas indústrias de cerâmica vermelha da região de Prudentópolis, não é a temperatura de boa sinterização, que deve estar acima de 950 ºC mostrado pelas análises térmicas. Na análise de cor mostrou, que após a sinterização em 850ºC, todas as argilas possuem coloração marrom avermelhado, cores típicas de cerâmica vermelha. Após sinterização as argilas obtiveram aproximadamente as mesmas absorções de água e porosidades aparente. Os resultados mostraram que a região Centro-sul do estado do Paraná possui argilas com excelentes propriedades para fabricação de cerâmicas vermelhas.
Referências.Zandonadi, A. R. (Cerâmica Estrutural, Anuário Brasileiro de Cerâmica) Associação Brasileira de Cerâmica, São Paulo, (1996), p 16-17..Souza Santos, P. (Ciência e Tecnologia de Argilas - 2ª edição) Ed. Edgar Blücher, São Paulo, Brasil, (1989), vol. 1 - p 178.