Formulação de Massas Cerâmicas para Revestimento de Base Branca, Utilizando Matéria-prima do Estado Rio Grande do Norte.
M. R . Sousa;1 M. A..F.Melo 2
1 Rua: Amazônia- Bairro:Zambelé – s/n- CEP: 45020-350-Vitória da Conquista –Ba
Rosimar@cefetba.br
Centro de Federal de Educação Tecnológica da Bahia – UNED - Vitória da Conquista 2 Departamento de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Objetivo deste trabalho foi viabilizar a obtenção de revestimento cerâmico de base branca, usando a matéria-prima do Estado do Rio Grande do Norte, que atenda às normas técnicas, através da utilização da variação de quartzo nas massas cerâmicas. As massas cerâmicas foram submetidas a ensaios de difração de raios-X, ATD/TG, distribuição de tamanho de partículas. Foram confeccionados corpos de prova por prensagem uniaxial e depois queimados as temperaturas entre 1160 a 1240ºC. As propriedades tecnológicas de queima avaliadas foram: Retração linear, Absorção de água e tensão de ruptura à flexão. Os resultados indicaram que as massas cerâmicas provenientes do Estado do Rio Grande do Norte apresentam os valores exigidos pelas normas técnicas.
Palavras-chave: Revestimento, Base branca, Absorção de água, Retração Linear, Tensão de ruptura.
INTRODUÇÃO
O setor de cerâmicas de revestimento tem sua demanda diretamente influenciada pelas flutuações do nível de atividade da construção civil. As indústrias cerâmicas do Brasil geralmente estão localizadas em determinadas regiões por uma combinação de fatores que envolvem as matérias primas, energia e mercado consumidor. O Rio Grande do Norte tem esses fatores, tornando-se bastante promissor para o desenvolvimento do setor de cerâmica branca, pois além de energia de baixo custo, têm suas reservas de matérias primas em qualidade e quantidade suficiente para exploração econômica (1).
No desenvolvimento de um produto cerâmico, a etapa de formulação da massa cerâmica é fundamental para se atender às exigências de elevada qualidade e baixo custo. Para revestimento ter como uma das características
técnicas a mais importante é a resistência ao desgaste físico, destacando-se em seguida os baixos valores de absorção de água, a alta resistência mecânica, a resistência ao ataque químico, a dureza superficial, a resistência ao congelamento, a resistência à compressão e o isolamento a descargas elétricas estáticas.
A indústria de cerâmica para revestimento destaca-se dois tipos de processos produtivos, classificados de acordo com o processo de preparação da massa, como: Via seca e Via úmida – Utiliza as seguintes etapas: a) mistura de várias matérias primas, que são moídas e homogeneizadas em moinhos de bola, em meio aquoso; b) secagem e granulação da massa em “spray dryer” (atomizador); c) conformação, decoração e queima. Para a (2) 40% da produção nacional é realizada por via seca e 60% por via úmida. A principal diferenças entre esses tipos de processos, está na seleção e preparação da massa de argila, para produção do suporte ou biscoito. A fase de mineração e processamento cerâmico é a mesma para os dois processos.
As empresas do setor cerâmico de revestimento têm buscado a certificação de qualidade de seus produtos segundo a norma ISO 13006(3), o termo revestimento engloba uma variedade de tipo, que se diferenciam pelas suas propriedades, que são fundamental importância é a absorção de água e o módulo ruptura á flexão. Fato este que vem conquistando o mercado internacional. Assim, as necessidades do cliente têm sido atendidas com produtos de qualidade. Nesse trabalho foi estudada obtenção de revestimento cerâmico de base branca, usando a matéria-prima do Estado do Rio Grande do Norte, que atenda à norma 13006.
Tabela I – Classificação dos Grupos de Revestimentos Cerâmicos ISO 13006 Absorção de água (%) Tensão de ruptura (MPa) Produto Uso recomendado 1a 0 - 0,5 35- 50 Porcelanato Piso e parede
1b 0,5 - 3 30-45 Grês Piso e parede
2a 3 - 6 22-35 Semi- poroso Piso e parede
2b 6 - 10 15-22 Poroso Piso e parede
MATERIAIS E MÉTODOS Materiais
As matérias-primas utilizadas neste trabalho foram fornecidas ARMIL empresa do Estado Rio Grande Norte, localizada no município de Parelhas-RN. Os
beneficiamentos do caulim, quartzo e feldspato sódico, foram realizados pela empresa. A tabela II mostra as composições químicas e ensaios físicos, foram utilizados conforme recebidos e a tabela III apresenta as formulações estudadas. Os óxidos e suas quantidades em cada material foi de interesse nesse trabalho.
Tabela lI – Composição química
Produto Composição Química (%) Ensaio
Físico
SiO2 A2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2
O * P.F Escorri -mento Caulim 49,07 33,7 4 0,22 <0,1 0,30 0,061 1,97 0,52 14,01 Quartzo 98,97 0,41 <0,01 0,019 <0,01 <0,01 0,18 0,13 0,26 - Feldspat o Sódico 69,55 18,82 0,14 0,017 0,17 0,09 1,47 9,63 0,32 72mm *Perda ao fogo
Tabela III – Formulações de Massas Preparadas Formulações (%) Matérias-primas M1 M2 M3 M4 M5 Caulim 50 50 50 50 50 Feldspato Sódico 40 37,5 35 32,5 30 Quartzo 10 12,5 15 17,5 20 Métodos
Formulação dos materiais cerâmicos é uma etapa onde se busca estabelecer quimicamente uma relação das matérias-primas para que determinada fase posse ser obtida. Como os resultados das analises químicas pode-se extrair os óxidos que mais influenciam na formulação. Todas as composições de massas foram homogeneizadas mediante moagem via úmida em moinho de bolas, a quantidade de água utilizada e por período foram mantida constates para todas as composições. O utilizou um defloculante silicato sódio. O resíduo de cada composição foi mantido entre 0,8% a 1 em malha de 325 mesh. Após a moagem a barbotina foi seca em estufa e então se adicionou água na proporção 7%.
A etapa de compactação dos corpos de prova foi realizada numa prensa hidráulica, a pressão de compactação utilizada foi da ordem de 35 Mpa. A secagem dos corpos de prova foi feita em estufa a temperatura de 110 ºC, durante 24h. Todas as amostras foram sinterizadas na atmosfera oxidante. Nas seguintes temperaturas 1160, 1180, 1200, 1220 e 1240 ºC. Com tempo de sinterização de 55 minutos. Neste trabalho os corpos cerâmicos produzidos serão avaliados através
das seguintes propriedades: Retração linear de queima, absorção de água e tensão de ruptura à flexão. Ênfase especial será dada à correlação entre a formulação da massa e a temperatura de queima em relação às propriedades dos corpos cerâmicos. Além do mais, serão obtidos diagramas de gresificação.
RESULTADOS
Os difratogramas de raios X da amostras individuas estudado é mostrado na figuras 2, 3 e 4, Verificam-se picos de difração característicos das fases cristalinas referentes a caulim (Al2O3.2SiO2.2H 2O), sílica (SiO2) e feldpstado sódico (Na2O.Al2O3.4SiO2). 0 10 20 30 40 50 60 Q C C C C C Q C C Q C C C Q In te nsid ade ( u .a. ) 2θ C -CAULIM Q - Quartzo (a) 0 10 20 30 40 50 60 Inte ns id ade ( u .a.) 2θ Q Q Fs Fs Fs Fs Fs QFs Fs Fs Q Q Fs Fs Feldspato Sódico Q quartzo (b) 0 10 20 30 40 50 60 Q Q Q Int ens idade ( u .a .) 2θ QUARTZO (c) Figura-1 – Difratograma de raios-x das matérias-primas: (a) Caulim
(b) Feldspato sódico (c) Quartzo.
As massas cerâmicas de queima branca foram compostas de caulim, um material plástico e não plástico a base branca, como indicado na tabela II. Nas Figuras 2, são mostradas as curvas de gresificação das cinco amostra que são ferramentas que possibilitam o avaliar os parâmetros de absorção de água e de retração linear em função de sua temperatura (4). Com esses dados podemos facilita a melhor temperatura de queima com suas propriedades.
Comparando todas as massas cerâmicas estudas M1(10% quartzo), M2(12,5% quartzo), M3(15% quartzo), M4 (17,5% quartzo) e M5 (20% quartzo), analisou-se que o teor de quartzo influencia nas propriedades de absorção de água e retração linear para todas temperaturas estudadas.
1160 1180 1200 1220 1240 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 Re tr a ç ã o lin e a r, % Temperatura de sinterização, °C A b so rção d 'á g u a , % Teor de quartzo 10% (i) 1160 1180 1200 1220 1240 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 6,5 7,0 7,5 8,0 A b so rção d 'ág u a , % Temperatura de sinterização, °C Teor de quartzo = 12,5 % R e tr ação l in ea r, % (ii) 1160 1180 1200 1220 1240 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 6,5 7,0 7,5 8,0 A b so rç ão d 'á g u a, % Temperatura de sinterização, °C Teor de quartzo = 15,0 % R e tr a ç ã o li n e a r, % (iii) 1160 1180 1200 1220 1240 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 Teor de quartzo = 17,5 % Temperatura de sinterização, °C A b s o rç ão d' água , % R e tr a ç ã o lin e a r, % (iv) 1160 1180 1200 1220 1240 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 Temperatura de sinterização, °C A b s o rç ão d 'ág ua, % Teor de quartzo 20% R e tr aç ão l in e a r, % (v)
Figura 2- Curva gresificação das massas formuladas (i) M1, (ii) M2, M3(iii), M4 (iv) , M5 (v).
Verifica-se que, a absorção de água e a retração linear das massas permanecem inalteradas no intervalo da temperatura. Observa-se que nas curvas de gresificação uma elevada inclinação das curvas de absorção água e retração de 1200 a 1220 ºC, isso indicam o inicio da vitrificação. Pelas curvas de gresificação pode-se observar que os valores de absorção de água variaram de 0,44 ± 0,01 a 0,07 ± 0,01 % aproximadamente essas massa utilizada industrialmente para produção de pisos a serem enquadrado no grupo 1a (porcelana).
A tabela IV mostra os resultados obtidos a tensão de ruptura à flexão em função das temperaturas e também em função o teor de quartzo. Os corpos produzidos com as diversas massas mostram valores dentro do especificados pelas tabela I. Observou-se que à medida que a temperatura aumenta a tensão ruptura aumentar já não ocorrendo com o teor de quartzo, por que o aumento do quartzo diminuiu a plasticidade.
Tabela IV – Formulações de Massas Preparadas Temperatura (º C) Massas
1160 1180 1200 1220 1240
Tensão de ruptura à flexão (Mpa)
M1 44,83±3,84 45,30±3,11 46,39±4,04 47,56±3,62 47,87±4,02 M2 42,24±3,73 42,54 ±2,38 42,89 ±2,65 44,68±2,53 45,03±6,40 M3 42,10±2,32 42,50 ±2,87 43,22 ±2,26 43,27 ±2,70 45,11 ±3,73 M4 36,13±2,99 38,21±3,81 39,35±2,34 40,19±3,98 42,28±1,55 M5 36,11±1,36 36,81±1,91 37,23±1,75 37,30±1,42 38,73± 1,97 A figura 3 mostram a analises térmicas diferenciais das cinco misturas. Pode-se obPode-servar que todas as mostram independente do teor de quartzo, aprePode-sentam pico exotérmico à temperatura 450º C.
(M3) (M4)
(M5)
Figura 3 – Curvas de Análise Térmica Diferencial (M1)10% quartzo, (M2) 12,5% quartzo, (M3) 15% quartzo, (M4) 17,5 quartzo e (M5) 20% quartzo.
CONCLUSÕES
Os resultados apresentados estão de acordo com especificados pela norma técnica 13006 os corpos cerâmicos sinterizados para revestimento de base branca devem apresentam AA 0 – 0,5% e σ ≥ 35 MPa. As massas estudadas M1, M2, M3, M4 e M5 quais variaram de 1160 a 1240ºC todas estão dentro especificações. O aumento do teor de quartzo na mistura melhora a retração linear.
Com base nas analises e nos ensaios realizados com as formulações preparadas a partir das amostras das matérias-primas do Estado do Rio Grande do Norte é possível a fabricação de revestimento porcelanato (1a).
REFERÊNCIAS
1- A. F. Melo; S. G. Neto; D. M. A. Melo; L. P. Carvalho; J. N. Galdino; S. A. G. Silva
2- ANFACER: Associação Nacional dos Fabricantes de Cerâmica para Revestimento, disponível em: http://www.anfacer.org.br.
3- L. Menasce, Guia dos Especificador –Mundo Cerâmico (1994) 9-10. 4- Melchiades,L., Quinteiro, E., Boschi, A. O. Curva de Gresificação :Parte I,
Cerâmica Industrial 1, 04/05 30-31(1996) ABSTRACT
Formularization of Ceramic Masses for Tiles of White Base, Using Raw material of the State in Rio Grande do Norte.
Objective of this work was to make possible the ceramic coating attainment of white base, using the raw material of the State Rio Grande do Norte, that takes care of to the norms techniques, through the use of the quartz variation in the
ceramic masses. The ceramic masses had been submitted the analysis by X-ray
diffraction, ATD/TG, distribution of size of particles. Bodies of test had been
confectioned for uniaxial pressing and after sintered the temperatures between
1160 and 1240ºC. The technological properties of burning evaluated had been:
Linear retraction, water absorption and breaking to the flexural strength. The results had indicated that the ceramic masses proceeding from the State of the Rio Grande
do Norte, present the values demanded for the norms techniques.
Key-words: Tiles, white Base, water Absorption, Linear Retraction, Breaking strength
