Polimento de Rochas Comuns

Esse processo industrial é realizado em três etapas consecutivas: desbaste, polimento e lustro. Na primeira etapa são utilizados abrasivos de granulometria mais grossa (24, 36 e 60 mesh), depois vem o polimento propriamente dito utilizando uma seqüência de abrasivos mais finos (120 ao 1.200 mesh) e, finalmente, a lustragem da chapa. Para refrigeração do processo e limpeza da chapa ao longo do polimento, utiliza-se um fluxo constante de água.

Figura 7.8 - Politriz automática em operação. Observar no canto direto/inferior a saída das chapas que já passaram pelo processo de polimento. Fonte: Rochas de Qualidade (2016d).

Em resumo, o beneficiamento de rochas ornamentais é feito basicamente com o uso de abrasivos e, neste aspecto, a resistência ao desgaste pode ser considerada parte de um sistema tribológico, sendo influenciada por vários parâmetros, dentre eles o tipo de abrasivo, as propriedades da rocha e as variáveis operacionais do equipamento de desgaste.

Esta premissa motivou o Grupo de Tecnologia de Rochas (GTR) da Área de Pós- graduação em Geotecnia da EESC/USP em buscar uma aplicação pioneira das bases conceituais da Tribologia (ramo do conhecimento amplamente difundido nas Engenharias Mecânicas e de Materiais) no polimento de granitos ornamentais.

Foram concluídas uma tese de doutorado pelo Geólogo Leonardo Silveira (2007) e três dissertações de mestrado pelas arquitetas Damares Carvalho (2010) e Márcia

Neves (2010) e pelo tecnólogo Phillipe Fernandes de Almeida (2014), que serviram de base para vários trabalhos publicados e apresentados em congressos. A pesquisa mais recente acima referida tratou de um estudo comparativo de simulações entre o polimento de granitos utilizando abrasivos magnesianos e resinóides.

Para atender ao objetivo de verificar as variáveis que influem no polimento, sob a ótica de um tribossistema composto pela rocha, abrasivos e condições operacionais, foi desenvolvido por Silveira (2007) um equipamento que possibilitou a simulação laboratorial do polimento de forma mais próxima da real, tendo como base os fundamentos do ensaio de abrasão “pin-on-disk”, regido pela norma ASTM G 99-04, o qual é usado para medir a resistência ao desgaste abrasivo de ligas metálicas.

Diferentemente do ensaio “pin-on-disk”, no equipamento denominado “Simulador de Polimento de Rochas – SPR” há uma inversão de papéis na qual a amostra de rocha é colocada no prato giratório e o abrasivo na forma de um pino é pressionado sobre a amostra, produzindo um sulco de polimento como ilustrado na Figura 7.9.

Figura 7.9 - Corpo-de-prova de granito submetido ao ensaio no SPR (modificado de Almeida & Ribeiro, 2013).

As pesquisas pioneiras utilizando o SPR (Figura 7.10) foram realizadas durante o doutorado de Silveira (2007) por meio de simulações de polimento de rochas “graníticas” submetidas à combinações de carga, velocidade e tempo de exposição em 10 etapas de beneficiamento utilizando abrasivos magnesianos. Utilizando essas variáveis, este autor concluiu que situações operacionais distintas influem de forma

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diferente em cada tipo de rocha. A princípio, o maior consumo de abrasivo redunda em uma melhor qualidade do produto obtido, visto que sugere uma melhor (ideal) interação entre o abrasivo e a rocha. A relação entre as perdas de massa da rocha e do abrasivo mostrou a situação mais adequada em termos de variáveis do processo, no qual se obtém a melhor qualidade e ao mesmo tempo o menor custo.

Figura 7.10 – Descrição geral do “SPR”: (1) Chave Geral; (2) Dispositivo para saída de

água; (3) Reostato; (4) Marcador de tempo; (5) Amperímetro; (6) Tacômetro; (7) Mangueira d’água; (8) Prato giratório. (A) Torre; (B) Haste; (C) Pesos; (D) Amostra de

Rocha e (E) Dispositivo para colocação do abrasivo. Fonte: Silveira et al. (2004).

Nas análises do comportamento das diferentes rochas submetidas a solicitações idênticas de desgaste foram definidos dois tipos principais de rugosidade: a de menor amplitude (rugosidade mineral- RM) e a de maior amplitude, que reflete contatos entre minerais (rugosidade de contato- RC), conforme ilustrado na Figura 7.11.

Figura 7.11 – Exemplo dos dois tipos de superfícies possíveis de visualização nos perfis de rugosidade das rochas estudadas (Silveira, 2007).

(4) (5) (6) (1) (7) (2) (3) (8) (A) (B) (C) (D) (E)

Os resultados mostram que diferentes rochas respondem de modo específico, em função de suas características intrínsecas, às solicitações impostas pelo conjunto abrasivo-politriz. Ao longo de todas as etapas de polimento para as três rochas estudadas, RM foi a rugosidade que realmente apresentou diminuição, tendo RC apresentado pouca variação. O grau de heterogeneidade da rocha em muito condiciona RC. Na prática, a operação de polimento visando a diminuição destes tipos de irregularidades é um passo importante para a melhoria da previsão dos custos e da qualidade do polimento industrial.

No decorrer dos experimentos laboratoriais, alguns problemas no manuseio do SPR como vibrações, deslizamento dos corpos de prova no prato giratório, má fixação do rebolo abrasivo, controle de velocidade da politriz entre outros, foram resolvidos com modificações que resultaram em maior precisão e praticidade aos ensaios. Estas modificações foram executadas durante o desenvolvimento dos Mestrados de Carvalho (2010) e de Neves (2010) e possibilitaram melhores condições no estudo de polimento ainda utilizando abrasivos magnesianos, em função das diferenças petrográficas (estruturas, texturas e composição mineral) e das propriedades físico mecânicas dos granitos.

Tipos diferentes de rochas responderam de formas distintas ao processo de polimento. É indispensável, portanto, o conhecimento da petrografia e das características tecnológicas dentro do sistema tribológico (rocha, abrasivo e as condições operacionais) para diminuir o empirismo que se verifica na “Indústria da Pedra”.

Nos ensaios realizados, as análises das diferentes respostas das rochas em nove combinações de polimento relacionaram carga sobre o abrasivo, velocidade de rotação e tempo gasto em cada etapa abrasiva. Com o monitoramento do ganho de brilho e da perda de massa nas várias etapas do processo foi possível estabelecer as condições ideais, tanto operacionais quanto econômicas para o polimento das rochas estudadas. Já as adaptações efetuadas no SPR equipamento possibilitaram, como já mencionado, maior precisão e praticidades nas medidas do polimento para alcançar o brilho acima de 70% que é o exigido para a comercialização de placas polidas de rochas.

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A pesquisa de mestrado de Almeida (2014) tratou do estudo comparativo entre polimento de granitos efetuado com dois tipos de abrasivos: o tradicional magnesiano e o resinóide, de uso mais recente. Alguns resultados sobre estes abrasivos foram publicados no 4º Congresso Brasileiro de Rochas Ornamentais (2012) e no 14º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental (2013).

Neste último trabalho foram realizados ensaios laboratoriais em duas rochas “graníticas” no SPR, visando entender a interação entre rocha e estes abrasivos no processo de polimento. Em princípio, a simulação com abrasivos resinóides promoveram uma melhor qualidade na superfície polida (Figura 7.12), uma vez que trata-se de um abrasivo que tem um maior poder de abrasão, consequência de sua composição com diamantes sintéticos.

(A) (B)

Figura 7.12 – Detalhe de faixa de polimento para a sequência de abrasivos magnesianos (A) e resinóides (B); Almeida & Ribeiro (2013).

Considerando as simulações com a rocha que apresentava granulação grossa, textura inequigranular, com megacristais de feldspatos com até mais de 50 mm irregularmente distribuídos e envoltos por matriz quartzo-feldspática e pouca mica indicaram uma certa limitação do ponto de vista de representatividade do equipamento SPR no desgaste abrasivo, onde a área de contato do pino abrasivo sobre a rocha é muito menor que a do rebolo abrasivo, não representando necessariamente a realidade do polimento industrial de granitos com mineralogia e textura similares.

A experiência adquirida nestes ensaios e a consequente interpretação dos resultados possibilitaram o aprimoramento de técnicos e de alunos de pós-graduação

no que se refere a estudos do desbaste e do polimento de materiais pétreos, porém com limitações ao uso do SPR em rochas graníticas de textura grossa.

De uma maneira geral, o polimento na Indústria da Pedra inclui ainda um processo designado resinagem que é aplicado sobre a superfície das chapas em determinados tipos de materiais por razões técnicas e/ou estéticas.

As rochas submetidas a este processo são aquelas que apresentam uma quantidade elevada de microfissuras, como os materiais exóticos (pegmatitos, quartzitos, etc.) e outros materiais não tão frágeis. Como a resinagem também destaca a cor da rocha, alguns materiais que não apresentam descontinuidades físicas, mas possuem boa comercialização também são submetidos ao processo para obter valorização estética.

A resinagem consiste na aplicação de um sistema epóxi sobre a superfície da chapa a ser polida que, quando curado, proporciona o aumento da resistência mecânica e química (contra agressões intempéricas) da rocha através do preenchimento de seus poros e microdescontinuidades. Como consequência da redução da porosidade, a chapa resinada também terá seu padrão cromático realçado e poderá exibir o máximo de brilho possível após passar pelo processo de polimento completo.

De forma resumida, a resinagem se dá em três etapas: secagem das chapas polidas, aplicação do sistema epoxídico e cura. O processo pode ser manual ou completamente automatizado (comum apenas nas grandes indústrias). No sistema manual, as chapas podem ser desumidificadas em forno automático ou com maçaricos de gás GLP. Nos fornos automáticos, além da maior produtividade, há a vantagem da garantia quanto à retirada de umidade das chapas, fundamental para a adesão do sistema epóxi. A temperatura de secagem nos fornos é de 70º C.

Após secas, as chapas são movimentadas e dispostas horizontalmente em bancadas onde irão receber o sistema epóxi na superfície polida. Este sistema é constituído pela mistura de uma resina epoxídica e um endurecedor em proporções de peso que variam de acordo com o tipo de material e as indicações do fabricante. As partes de resina e catalisador devem ser pesadas em balança eletrônica e bem

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homogeneizadas, sendo que o consumo da mistura pode variar de 80 a 150 g/m² em função do material (quanto mais fissurado, maior a quantidade da mistura). Em seguida a mistura é espalhada com um rolo ou desempenadeira de aço por toda superfície da chapa ainda quente (Figura 7.13).

Depois de espalhado o sistema epoxídico, normalmente espera-se um tempo médio de 3 horas até que a chapa possa ser colocada em cavaletes (pré-secagem), dando-se a cura total em 72 horas, quando a chapa poderá retornar para a finalização do polimento (lustro).

Figura 7.13 – Chapas de granito submetidas ao processo de resinagem. Fonte: http://www.margilgranitos.com.br/pagina.php?tag=resinagem