CURSO D E M E S T R A D O E M E N G E N H A R I A Q U I M I C A
Josileido Gomes
PROCESSAMENTO DE ARGILA DA REGlAO DE ITAPORANGA-PB, VISANDO OBTER PRODUTOS DE CERAMICA VERMELHA
O R I E N T A D O R E S :
Dr. Helio de Lucena Lira e Dra. Lisiane Navarro de Lima Santana
Campina Grande - Pb Dezembro -2005
Josileido Gomes
Dissertacao apresentada ao programa de Pos -graduacao em Engenharia Quimica da Universidade Federal de Campina Grande, em cumprimento as exigencias para a obtencao do grau de Mestre.
Area de concentracao: Tecnologia de Materias Nao Metalicos
Orientadores: Dr. Helio de Lucena Lira e Dra. Lisiane Navarro de Lima Santana
Campina Grande - Pb Dezembro -2005
Josileido Gomes
Dissertacao d e f e n d i d a e a p r o v a d a , e m 0 7 / 1 2 / 2 0 0 5 , pela b a n c a e x a m i n a d o r a constituida pelos professores:
_
Prof. Helio d e L u c e n a Lira, Dr. Orientador
D E M a / U F C G
5 c 4 i
P r o f . Lisiane Navarro d e Lima S a n t a n a , Orientadora
D r a , D E M a / U F C G
ICQ
. Djane d e Fatima Oliveir E x i m i n a d o r Extefno^
Dr. G e l m i r e s d e / A r a u i p Neve E x a m i n a d o / Interne
( U F C G )
• Agradeco principaCmente a Dens, que com sen infinite poder sempre me deu sabedoria, discernimento eforca para enfrentar mais um desafio em minha vida.
• A toda minha familia
• J4os professores orientadores, Dr Jfedo de Lucena Lira e a (Dra. Lisiane Navarro de Lima Santana, peCa orientacdo, e compreensdo.
• Jio professor Dr. geCmires dejlraujo Neves, peia atencdo e informacoes prestadas.
• JA (professora Dra. VUma Maria Suderio de flraujo, peCa a orientacdo e peCa coCaboracdo.
• J?o professor Dr. <ReginaCdb Severn de Macedo, peta coCaboracdo,
• J? JCeberSivino Terreira, pelo apoio dado para a reaRzacdo de atguns ensaios de caracterizacao.
• Jio Sr. Carlos Mangueira, peCofornecimento da materia prima. • coordenacdo do mestrado em 'Engenttaria Quimica.
• Ji sociedade brasiteira que, atraves da CJ&PES, contribuiu financeiramente para o desenvoCvimento desse trabatho.
dens
JAos mens pais JLos mens irmaos JLos mens amigos
"<Faca as coisas o mats simples que voce puder, porem nao as mais simpCes."
A industria ceramica Brasileira tern grande importancia para o pais tendo uma participagao no PIB (produto interno bruto) e m torno de 1 % , sendo a ceramica estrutural vermelha a que mais e m p r e g a no Brasil, atividade esta q u e e observada de forma acentuada no estado da Paraiba. Situada no sertao da Paraiba as m a r g e n s d o rio pianco, o municipio de Itaporanga-PB possui uma grande quantidade de jazidas de argilas, materia-prima esta que nao e explorada de forma a d e q u a d a , j a que as poucas industrias existentes na regiao sao de pequeno porte (olarias). Portanto o objetivo desse trabalho e estudar uma argila do municipio de Itaporanga-PB, visando a sua aplicacao na fabricacao de produtos de ceramica vermelha, atraves dos processos de conformacao c o m o : p r e n s a g e m , extrusao e laminagao. O presente trabalho analisou quimica e mineralogicamente a argila de Itaporanga-PB, f o r a m realizados analise quimica (AQ), difracao de raios-x (DRX), analise termica diferencial (ATD), e analise termica gravimetrica (ATG). A analise preliminar ceramica foi realizada adotando a metodologia proposta por S o u s a Santos (1992). Para os ensaios completos, prevendo uma possivel aplicacao da argila e m ceramica vermelha estrutural (blocos ceramicos e telhas) f o r a m adotados os limites m a x i m o s propostos por Barzaghi e Salge (1982). Os corpos de prova foram submetidos a q u e i m a lenta, nas temperaturas 800°C, 900°C, 1000°C, 1100°C. Para uma possivel aplicagao da argila, usando a m a s s a natural e uma massa formulada na producao de placas ceramicas foram adotadas as normas da ISO 1 0 5 4 5 / A B N T 13818. Os corpos de prova f o r a m submetidos a queima rapida a 1000°C, 1100°C e 1150°C. Foram d e t e r m i n a d o s modulo de ruptura a flexao, absorgao de agua, porosidade aparente e retragao linear de q u e i m a , apos sinterizagao. Os resultados confirmaram q u e a argila do municipio d e Itaporanga-PB e a d e q u a d a para ser utilizada na industria de produtos da ceramica vermelha e (blocos ceramicos e telhas) e m p r e g a n d o - s e o processo de extrusao e p r e n s a g e m . E placas ceramicas por meios dos processos de laminagao e p r e n s a g e m .
Palavras chaves: Ceramica v e r m e l h a , Materia-Prima Ceramica, P r o c e s s a m e n t o - Ceramico.
T h e Brazilian ceramics industry has great importance for the country. It has a participation in the GIP (gross d o m e s t i c product) around 1 % , and t h e red structural c e r a m i c s are the one that m o r e provides j o b s for the Brazilian people. This specific activity is specially o b s e r v e d in P a r a i b a . Situated in the hinterland of P a r a i b a , on the e d g e s of the Pianco river, t h e city of Itaporanga has a large a m o u n t of clay deposits. This raw material is not very m u c h explored at this area, that is b e c a u s e of the small size of the industries f r o m the area (potteries). T h e r e f o r e the objective of this research work is to study the clay f r o m the city of Itaporanga, to find applications in the m a n u f a c t u r e of red ceramics products, t h r o u g h the conformation p r o c e s s e s as: pressing, extrusion, lamination. This research work analyzed Itaporanga's clay f r o m a chemistry and ore points of views. It w a s d o n g chemical analyses (AQ), x-ray diffraction (DRX), and t h e r m a l analysis ( A T D ) . T h e ceramics preliminary analysis w a s carried t h r o u g h adopting t h e m e t h o d o l o g y proposal by S o u s a Santos (1992). For the c o m p l e t e assays, f o r e s e e i n g a possible application of the clay in structural red ceramics (ceramic blocks and roofing tiles) the Barzaghi & Salge (1982) considered m a x i m u m limits had b e e n a d o p t e d . T h e test bodies had b e e n submitted to the slow burning, at t h e t e m p e r a t u r e s 800°C, 900°C, 1000°C, 1100°C. For a possible application of the clay, using t h e natural m a s s and a m a s s f o r m u l a t e d in t h e production of ceramic plates had b e e n a d o p t e d the n o r m s of ISO 1 0 5 4 5 / A B N T 13818. T h e test bodies had been submitted to the fast burning in t e m p e r a t u r e s of 1000°C, 1100°C e 1150°C. Flexural strength, w a t e r a b s o r p t i o n , apparent porosity and linear shrinkage of burning had b e e n d e t e r m i n e d , after sintering. T h e results had confirmed that the Itaporanga's clay is adjusted to be used in the industry of products of red ceramics e (ceramic blocks and roofing tiles) using the extrusion and pressing process and ceramic plates t h r o u g h processes of lamination and pressing.
A B N T - A s s o c i a c a o Brasileira d e N o r m a s T e c n i c a s A A - A b s o r c a o d e A g u a A Q - A n a l i s e Q u i m i c a A S T M - A m e r i c a n C e r a m i c Society A T D - A n a l i s e T e r m i c a Diferencial A T G - A n a l i s e T e r m o g r a v i m e t r i c a C C T - C e n t r a d e Ciencia e T e c n o l o g i a D E M a - D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a d e Materiais D R X - Difracao d e Raios X L|_ - limite d e liquidez LP- limite plastico IP - Indice d e plasticidade d e A t t e r b e r g ; N B R - N o r m a Brasileira M E A - M a s s a Especifica A p a r e n t e M E V - Microscopia Eletranica d e V a r r e d u r a PA - P o r o s i d a d e a p a r e n t e PF - P e r d a a o Fogo PL - Placa L a m i n a d a P P - Placa P r e n s a d a R L - Retragao Linear T R F - T e n s a o d e Ruptura a Flexao U F C G - Universidade d e C a m p i n a G r a n d e pD - D e n s i d a d e d e p r e e n c h i m e n t o d o material Pf - p r e s s a o d e fluencia Pf - P r e s s a o a p a r e n t e d e fluencia pD - grau d e c o m p a c t a g a o d o c o r p o s e iguala a o d o g r a n u l e
Cg, - Eliminacao d o s poros intergranulares
Cp. - E l i m i n a c a o d o s p o r o s intragranular p - C o m p a c i d a d e d a m a s s a
Figura 2.1 - D i a g r a m a triaxial d e W i n k e r 26 Figura 2.2 - Corte transversal d e u m a extrusora 32
Figura 2.3 - M o l d e d e c o m p r e s s a o uniaxial 36 Figura 2.4 - M e c a n i s m o d e L a m i n a c a o 43 Figura 3.1 - F l u x o g r a m a d a c a r a c t e r i z a c a o f i s i c a e m i n e r a l o g i c a da argila 52
Figura 3.2 - M o i n h o d e G a l g a 33 Figura 3.3 - Peneira vibratoria 53
Figura 3.4 - A p a r e l h a g e m d e analises t e r m i c a s 54
Figura 3.5 - Difratometro d e raios-X 56 Figura 3.6 - Forno d e q u e i m a rapida 58
Figura 3.7 - F l u x o g r a m a d o s e n s a i o s p r e l i m i n a r e s 59
Figura 3.8a - F l u x o g r a m a da c a r a c t e r i z a c a o t e c n o l o g i c a c o m p l e t a u s a n d o m a s s a
natural 60 Figura 3.8b - F l u x o g r a m a d o e s t u d o c o m p a r a t i v o e n t r e placas laminadas
p r e n s a d a s u s a n d o m a s s a natural 61 Figura 4.1 - A n a l i s e g r a n u l o m e t r i c a d a argila e s t u d a d a 63
Figura 4 . 2 - Difracao d e raios-X d a argila s e c a a 110°C e sinterizada a 800, 900,
1000, 1100°C 65 Figura 4.3 - A n a l i s e termodiferencial e t e r m o g r a v i m e t r i c a d a argila 66
Figura 4.4 - Retragao linear e m f u n c a o d a t e m p e r a t u r a 68 Figura 4.5 - A b s o r c a o d e a g u a e m f u n c a o d a t e m p e r a t u r a 69 Figura 4 . 6 - P o r o s i d a d e a p a r e n t e e m f u n c a o d a t e m p e r a t u r a 70 Figura 4.7 - M a s s a especifica a p a r e n t e e m f u n c a o d a t e m p e r a t u r a 71 Figura 4.8 - M o d u l o d e ruptura a f l e x a o e m f u n c a o da t e m p e r a t u r a 71 Figura 4 . 9 a e 4.9b - C o r p o s d e prova sinterizados a 8 0 0 , 9 0 0 , 1000 e 1100°C
e x t r u d a d o s (A), p r e n s a d o s (B)) 72 Figuras 4 . 1 0 a e 4 . 1 0 b - Retragao linear e m f u n c a o d a t e m p e r a t u r a (extrudados
(A), p r e n s a d o s ( B ) ) 73 Figura 4 . 1 1 a e 4 . 1 1 b - A b s o r c a o d e a g u a e m f u n g a o d a t e m p e r a t u r a (extrudados
Figuras 4.13a e 4.13b - M a s s a e s p e c i f i c a a p a r e n t e e m f u n c a o d a t e m p e r a t u r a
(extrudados (A), p r e n s a d o s (B)) 76 Figura 4.14a e 4.14b - M o d u l o d e ruptura a flexao e m f u n c a o d a t e m p e r a t u r a
m a s s a natural (extrudados (A), p r e n s a d o s (B)) 77 Figura 4.15 - Defeitos nos c o r p o s d e prova p r e n s a d o s e l a m i n a d o s (Sinterizados a
1100°C) 79 Figura 4.16 - Corpos d e prova l a m i n a d o s secos a 110°C e sinterizados a 1000°C
80 Figura 4.17 - Efeito d o teor d e u m i d a d e no m o d u l o de ruptura a flexao d e placas
l a m i n a d a s usando m a s s a natural, a p o s s e c a g e m 110°C 81 Figura 4.18 - Retracao d e q u e i m a e m f u n c a o d o t e o r d e u m i d a d e , placas
l a m i n a d a s usando m a s s a natural 82 Figura 4 . 1 9 - A b s o r c a o d e a g u a e m f u n c a o do teor d e u m i d a d e , placas l a m i n a d a s
u s a n d o m a s s a natural 82 Figura 4.20 - Porosidade a p a r e n t e e m f u n c a o d o teor d e u m i d a d e , placas
laminadas usando m a s s a natural 83 Figura 4 . 2 1 - M a s s a especifica a p a r e n t e e m f u n c a o d o teor d e u m i d a d e , placas
laminadas usando m a s s a natural 84 Figura 4.22 - Modulo d e ruptura a flexao e m f u n c a o d o t e o r d e u m i d a d e , placas
l a m i n a d a s usando m a s s a natural 85 Figuras 4.23a e 4.23b - Retragao linear e m f u n c a o d a t e m p e r a t u r a , u s a n d o m a s s a
f o r m u l a d a (laminadas (A), p e n s a d o s (B)) 88 Figura 4 . 2 4 a e 4.24b - A b s o r c a o d e a g u a e m f u n c a o da t e m p e r a t u r a , u s a n d o
m a s s a f o r m u l a d a (laminados (A), p r e n s a d o s (B)) 89 Figuras 4.25a e 4.25b - P o r o s i d a d e aparente e m f u n c a o da t e m p e r a t u r a , u s a n d o
m a s s a formulada (laminados (A), prensados(B)) 90 Figuras 4 . 2 6 a e 4 . 2 6 b - M a s s a e s p e c i f i c a a p a r e n t e e m f u n c a o d a t e m p e r a t u r a ,
u s a n d o m a s s a f o r m u l a d a ( l a m i n a d o s (A), prensada (B)) 91
T a b e l a 3 . 1 - C o m p o s i c a o da m a s s a f o r m u l a d a 56 T a b e l a 4.1 - Limite de liquidez, limite d e plasticidade e indice de plasticidade 62
T a b e l a 4.2 - C o m p o s i c a o q u i m i c a d a argila 63 T a b e l a 4.3 - Cor dos c o r p o s c e r a m i c o s a p o s a q u e i m a 68
T a b e l a 4.4 - P r o p r i e d a d e s f i s i c o - m e c a n i c a s d e placas prensadas e laminadas
sinterizadas a 1000°C 87 T a b e l a A . 1 - Ensaios preliminares, p r o p r i e d a d e s f i s i c o - m e c a n i c a s a 1 1 0 ° C 104
T a b e l a A . 2 - Caracterizacao t e c n o l o g i c a c o m p l e t a , c o r p o s de prova extrudados
p r o p r i e d a d e s f i s i c o - m e c a n i c a s a 110°C 104 T a b e l a A . 3 - Caracterizacao t e c n o l o g i c a c o m p l e t a , propriedades fisico-mecanicas
110°C 104 T a b e l a A . 4 - Ensaios preliminares nas t e m p e r a t u r a s 8 0 0 , 900, 1000, 110°C
105 T a b e l a A . 5 - Caracterizacao t e c n o l o g i c a c o m p l e t a , c o r p o s d e prova extrudados e
sinterizadas nas t e m p e r a t u r a s 8 0 0 , 9 0 0 , 1000, 1100°C 106 T a b e l a A . 6 - C a r a c t e r i z a c a o t e c n o l o g i c a c o m p l e t a placas prensadas e sinterizadas
nas t e m p e r a t u r a s 8 0 0 , 9 0 0 , 1000, 1100°C 107 T a b e l a A . 7 - Placas l a m i n a d a s c o m 1 8 % d e u m i d a d e , usando massa natural
p r o p r i e d a d e s f i s i c o - m e c a n i c a s a 110°C 108
T a b e l a A . 8 - Placas l a m i n a d a s c o m 1 8 % d e u m i d a d e , usando massa natural
sinterizadas a 1 0 0 0 o C , q u e i m a rapida 108 T a b e l a A . 9 - Placas l a m i n a d a s c o m 1 9 % d e u m i d a d e , usando massa natural
p r o p r i e d a d e s f i s i c o - m e c a n i c a s a 110°C 108 T a b e l a A. 10 - Placas l a m i n a d a s c o m 1 9 % d e u m i d a d e , usando massa natural
sinterizadas a 1000°C q u e i m a rapida .109 T a b e l a A . 1 1 - Placas l a m i n a d a s c o m 2 0 % d e u m i d a d e , usando massa natural
p r o p r i e d a d e s f i s i c o - m e c a n i c a s a 110°C 109 T a b e l a A . 1 2 - Placas l a m i n a d a s c o m 2 0 % d e u m i d a d e , u s a n d o massa natural
sinterizadas a 1000°C, q u e i m a rapida 1.09 T a b e l a A . 1 3 - Placas l a m i n a d a s c o m 2 1 % d e u m i d a d e , usando massa natural
Tabela A. 15 - Placas p r e n s a d a s u s a n d o m a s s a natural, propriedades
fisico-m e c a n i c a s a 110°C 110 Tabela A. 16 - Placas p r e n s a d a s u s a n d o m a s s a natural, sinterizadas na
temperatura d e 1000°C, q u e i m a rapida I l l Tabela A . 1 7 - P l a c a s l a m i n a d a s c o m 2 0 % d e u m i d a d e u s a n d o m a s s a f o r m u l a d a
propriedades f i s i c o - m e c a n i c a s a 110°C ...1.1.1. Tabela A. 18- Placas l a m i n a d a s c o m 2 0 % d e u m i d a d e , u s a n d o m a s s a f o r m u l a d a
sinterizados nas t e m p e r a t u r a s 1000, 1 1 0 0 , 1 1 5 0 ° C , q u e i m a rapida 112 Tabela A. 19 - Placas P r e n s a d a s , u s a n d o m a s s a f o r m u l a d a p r o p r i e d a d e s
fisico-m e c a n i c a s a 110°C 1.13 Tabela A . 2 0 - Placas P r e n s a d a s u s a n d o m a s s a f o r m u l a d a e sinterizados nas
1.0 I N T R O D U C A O 17 1.1 Objetivos 19 1.1.1 Objetivo geral 19 1.1.2 Objetivo especifico 19 2.0 R E V I S A O B I B L I O G R A F I C A 20 2.1 Argilas para c e r a m i c a v e r m e l h a 20 2.2 M a s s a c e r a m i c a para r e v e s t i m e n t o 23 2.3 Beneficiamento de argila 23 2.4 M e t o d o s de c a r a c t e r i z a c a o 2 5 2.4.1 A n a l i s e g r a n u l o m e t r i c a 25 2.4.2 Influencia da g r a n u l o m e t r i a n a s p r o p r i e d a d e s ceramicas 26 2.4.3 Limites de Atterberg 27 2.4.4 A n a l i s e q u i m i c a 28 2.4.5 A n a l i s e termica d i f e r e n c i a l ( A T D ) 29 2.4.6 A n a l i s e termica g r a v i m e t r i c a ( A T G ) 29
2.4.7 Difracao por raios-X 30 2.5 M e t o d o s de c o n f o r m a c a o 30 2.5.1 Preparagao da m a s s a 30 2.5.2 M e t o d o de c o n f o r m a c a o por e x t r u s a o 31. 2.5.3 Defeitos nos p r o d u t o s e x t r u d a d o s 34 2.6 M e t o d o d e c o n f o r m a c a o por p r e n s a g e m 35 2.6.1 M e t o d o de c o n f o r m a c a o por p r e n s a g e m uniaxial 35 2.6.2 Etapas da c o m p a c t a c a o 38 2.6.3 Etapa d e extracao d a p e c a .38 2.6.4 Defeitos e p r o b l e m a s a s s o c i a d o s a p r e n s a g e m uniaxial 3.9 2.7 M e t o d o d e c o n f o r m a c a o por l a m i n a c a o 41 2.7.1 M e c a n i s m o s d e l a m i n a g a o 42 2.7.2 Efeito d o teor d e u m i d a d e 44 2.8 P r o c e s s o s temnicos 45 2.8.1 P r o c e s s o de s e c a g e m 45 2.8.2 Fatores q u e i n f l u e n c i a m na v e l o c i d a d e d e e v a p o r a c a o : 4.6
3.0 M A T E R I A I S E M E T O D O S 51. 3.1 Materials 51 3.2 M e t o d o s 51 3.2.1 B e n e f i c i a m e n t o 52 3.2.2 A c a r a c t e r i z a c a o 5.3 3.2.3 A n a l i s e g r a n u l o m e t r i c a 53. 3.2.4 Limites d e A t t e r b e r g 5.3. 3.2.5 A n a l i s e q u i m i c a .54 3.2.6 A n a l i s e s t e r m i c a s 54 3.2.7 Difragao d e raios - X .55. 3.2.8 Preparagao da m a s s a para os e n s a i o s t e c n o l o g i c o s c o m p l e t o s .55
3.2.9 Preparagao da m a s s a para r e v e s t i m e n t o ceramico. 5.6
3.2.10 C o n f o r m a g a o dos c o r p o s de prova 5.6 3.2.11 S e c a g e m .5.7 3.2.12 Q u e i m a 58 3.2.13 D e t e r m i n a g a o d a s p r o p r i e d a d e s f i s i c o - m e c a n i c a s d o s c o r p o s ceramico... 5.8 3.2.14 E n s a i o s preliminares .5.9 3.2.15 F l u x o g r a m a d o d e s e n v o l v i m e n t o e x p e r i m e n t a l .6.0 4.0 resultados E D I S C U S S A O .62
4.1 Caracterizagao fisica e mineralogica d a argila 6.2
4.2 A n a l i s e q u i m i c a 63 4.3 Difragao d e raios X .6.4 4.4 A n a l i s e termica diferencial ( A T D ) e analise t e r m o g r a v i m e t r i c a ( A T G ) 66
4.5 A caracterizagao t e c n o l o g i c a preliminar. .6.7 4.6 A caracterizagao t e c n o l o g i c a c o m p l e t a 71. 4.6.1 E s t u d o c o m p a r a t i v o e n t r e os c o r p o s d e p r o v a e x t r u d a d o s e p r e n s a d o s 71
4.7. Placas c e r a m i c a s para revestimento l a m i n a d a s e p r e n s a d a 79 4.7.1 Efeito d o teor d e u m i d a d e nas p r o p r i e d a d e s f i s i c o - m e c a n i c a s de placas
c o n c l u s o e s 9 3 referencias bibliograficas .96
1.0 I N T R O D U C A O
O Brasil e u m g r a n d e produtor d e materials c e r a m i c o s p o s s u i n d o urn grande n u m e r o d e j a z i d a s d e argilas. E s s a s argilas s a o d e g r a n d e importancia na f a b r i c a g a o d e g r e s sanitarios, porcelanas, c e r a m i c a s d e revestimento, b e m c o m o tijolos e telhas. A industria c e r a m i c a Brasileira tern g r a n d e importancia para o p a i s , t e n d o participagao no PIB - Produto Interno Bruto - da o r d e m d e 1 % .
N o Brasil c o n v e n c i o n o u definir o setor c e r a m i c o e m s e g m e n t o s q u e se d i f e r e n c i a m pelos produtos obtidos e m a i s p r e c i s a m e n t e pelo m e r c a d o que esta inserido. S e n d o a c e r a m i c a estrutural v e r m e l h a a de m a i o r p r o d u g a o e a que mais e m p r e g a n o Brasil Este s e g m e n t o p r o d u z tijolos f u r a d o s , tijolos macicos. lajotas, b l o c o s d e v e d a c a o , telhas e pisos rusticos ( B U S T A M A N T E , 2 0 0 0 ) .
Na regiao n o r d e s t e e principalmente no e s t a d o da Paraiba e observada u m a a c e n t u a d a atividade industrial n e s s a a r e a . Ha e m t o d o e s t a d o , cerca d e 60 f a b r i c a s d e produtos d e ceramica v e r m e l h a e m atividade distribuida e m pelo m e n o s 3 0 m u n i c i p i o s , o f e r e c e n d o cerca d e 3.000 e m p r e g o s diretos ( M A C E D O , 2 0 0 5 ) .
U m o u t r o s e g m e n t o d e g r a n d e importancia para o p a i s e o da ceramica de r e v e s t i m e n t o . R e p r e s e n t a d o por 94 e m p r e s a s d e r e v e s t i m e n t o c e r a m i c o , c o m 117 f a b r i c a s e m o p e r a g a o q u e e m p r e g a m 2 5 . 4 8 6 t r a b a l h a d o r e s , o Brasil possui u m lugar d e d e s t a q u e na industria d e r e v e s t i m e n t o c e r a m i c o m u n d i a l . O quarto pais e m p r o d u g a o , o Brasil r e s p o n d e ao lado d e Italia, E s p a n h a e China por 7 1 % , da p r o d u g a o d e c e r a m i c a para revestimento f a b r i c a d a e m t o d o m u n d o ( A N F A C E R , 2 0 0 5 ) .
O c r e s c i m e n t o d e s s e setor no Brasil foi a c o m p a n h a d o e e m certos casos g a r a n t i d o pela industria de e q u i p a m e n t o s , q u e tern a c o m p a n h a d o a tendencia m u n d i a l . N o v o s materials c e r a m i c o s e novos p r o c e s s o s e e q u i p a m e n t o s e s t a o s e n d o d e s e n v o l v i d o s e p e s q u i s a d o s . S e n d o o m e t o d o d e laminagao u m processo d e c o n f o r m a g a o q u e v e m s e n d o e s t u d a d o c o m o alternativa para a fabricagao de p l a c a s c e r a m i c a s de finas e s p e s s u r a s , c o m o objetivo d e alcangar u m produto s e m alteragoes nas s u a s p r o p r i e d a d e s , redugao d e materia-prima e c o n s u m o de e n e r g i a .
O e s t a d o d a P a r a i b a encorrtra-se s e g m e n t a d o e m quatro m e s o r e g i o e s :
S e r t a o , B o r b o r e m a , A g r e s t e e a M a t a P a r a i b a n a (que c o r r e s p o n d e o Litoral). P e s q u i s a s feitas r e c e n t e m e n t e , reaiizadas n o e s t a d o v i s a n d o prever u s o s c e r a m i c o s e u m m a p e a m e n t o reatizado n o e s t a d o d o E s t a d o d a P a r a i b a q u a n t o a s regioes g e o g r a f i c a s e bacias hidrograficas, mostra q u e os e s t u d o s e s t a o c o n c e n t r a d o s e m a l g u m a s regioes e s p e c i f t c a s d o e s t a d o , principalmente o Litoral e o A g r e s t e . Por o u t r o lado e x i s t e m varias regioes s e m e s t u d o sistematico e q u e e x i s t e u m a g r a n d e c o n c e n t r a c a o d e j a z i d a s p o t e n c i a l m e n t e utilizaveis. Estudos m o s t r a m q u e 1 0 0 % d a s argilas e s t u d a d a s no sertao f o r a m indicadas para a p l i c a c a o n a c e r a m i c a v e r m e l h a ( M E N E Z E S , 2 0 0 1 ) .
A c i d a d e d e I t a p o r a n g a - P B e n c o n t r a - s e situada n o Sertao da P a r a i b a , possui u m a b o a perspectiva d e c r e s c i m e n t o e c o n o m i c o e social, por c o n t a d o expressivo i n v e s t i m e n t o d o capital interne e e x t e r n o n o c o m e r c i o e nas industrias locais. D e v i d o a s u a p o s i c a o g e o g r a f i c a , s i t u a d a a s m a r g e n s d o rio p i a n c o e regiao de v a r z e a , o m u n i c i p i o d e I t a p o r a n g a - P B p o s s u i u m a g r a n d e q u a n t i d a d e de jazidas d e argila para c e r a m i c a . m a t e r i a - p r i m a e s t a , q u e nao e e x p l o r a d a d e f o r m a a d e q u a d a , j a q u e as p o u c a s industrias existentes na regiao s a o d e p e q u e n o p o r t e , (olarias d e f o r m a a r t e s a n a l ) , q u e f u n c i o n a p r e c a r i a m e n t e d e f o n n a i n a d e q u a d a e c o m baixa produtividade.
Portanto, c o m b a s e n o c o n t e x t o a c i m a , f a z - s e necessario o e s t u d o detalhado d o p r o c e s s a m e n t o d e s s a s argilas, v i s a n d o a o b t e n c a o d e produtos d e ceramica v e r m e l h a (telhas, tijolos e pisos c e r a m i c o s ) , por m e i o dos p r o c e s s o s c o m o : e x t r u s a o , p r e n s a g e m e l a m i n a c a o , c o m o f o r m a d e contribuir para a e x p l o r a c a o de f o r m a a d e q u a d a d a s j a z i d a s d e argilas d a regiao e para o d e s e n v o l v i m e n t o regional.
1 . 1 0 B J E T I V O S
1.1.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo d e s t e t r a b a l h o e analisar a s c a r a c t e r i s t i c a s d e u m a argila proveniente da regiao d e I t a p o r a n g a - P B , v i s a n d o o b t e r p r o d u t o s c e r a m i c o s (blocos c e r a m i c o s , telhas e pisos c e r a m i c o s ) , p o r m e i o d o s p r o c e s s o s c o m o : extrusao, l a m i n a c a o e p r e n s a g e m .
1.1.2 OBJETIVO ESPECiFICO
• Caracterizar q u i m i c a e m i n e r a l o g i c a m e n t e u m a argila d e I t a p o r a n g a - P B . • Classificar p r e l i m i n a r m e n t e q u a n t o a o s e n s a i o s c e r a m i c o s , d e a c o r d o c o m
a sistematica p r o p o s t a por S o u z a S a n t o s .
• Classificar atraves d e e n s a i o s c o m p l e t o s , (os c o r p o s d e prova e x t r u d a d o s e p r e n s a d o s ) v i s a n d o a aplicagao na c o n f e c c a o d e t e l h a s e blocos c e r a m i c o s .
• C o n f o r m a r por l a m i n a c a o e p r e n s a g e m u s a n d o m a s s a n a t u r a l , e classificar v i s a n d o o uso da m e s m a na p r o d u g a o d e placas c e r a m i c a s .
• Formular u m a m a s s a e c o n f o r m a r por l a m i n a g a o e p r e n s a g e m , e classificar v i s a n d o o uso na p r o d u g a o d e p l a c a s c e r a m i c a s .
2.0 R E V I S A O B 1 B L I O G R A F 1 C A
2.1 ARGILAS PARA CERAMICA VERMELHA
A principal m a t e r i a - p r i m a p a r a a c o m p o s i c a o d e m a s s a s p a r a c e r a m i c a v e r m e l h a s a o a s argilas. C o m o a industria d e c e r a m i c a v e r m e l h a c a r a c t e r i z a - s e p o r p r o c e s s a r g r a n d e s v o l u m e s d e m a t e r i a s - p r i m a s , e n e c e s s a r i o q u e o c u s t o d e p r o d u g a o seja compefrtivo n o m e r c a d o c o n s u m i d o r . P o r isso as argilas d e v e m ter a s caracteristicas n e c e s s a r i a s para a t e n d e r o m e r c a d o a o m e n o r c u s t o p o s s i v e l ( G A S P A R , 2 0 0 1 ) .
A s argilas p r o p r i a m e n t e ditas s a o c o n s t i t u i d a s p o r c o m p o s t o s c o m p l e x e s d e silica, a l u m i n a e a g u a . A s argilas s a o r e s p o n s a v e i s p e l a s c a r a c t e r i s t i c a s tipicas d o s materials c e r a m i c o s , isto e, c o e s a o , p l a s t i c i d a d e s , t r a b a l h a b i l i d a d e e a resistencia m e c a n i c a a s e c o e a p o s q u e i m a . E s a o c a r a c t e r i z a d a s por a p r e s e n t a r e m g r a n u l o m e t r i a e x t r e m a m e n t e f i n a , n u n c a s u p e r i o r a 2 0 urn. E m g e r a l a fragao g r a n u l o m e t r i c a a c u m u l a d a , m a i s r e p r e s e n t a t i v e s d a s argilas, c o r r e s p o n d e as p a r t i c u l a s m e n o r e s q u e 2 p m ( O L I V E I R A , 2 0 0 4 ) .
N o Brasil, a s argilas utilizadas p a r a a f a b r i c a c a o d e c e r a m i c a v e r m e l h a , s a o n o r m a l m e n t e argilas s e d i m e n t a r e s , q u a t e m a r i a s , d e d e p o s i c a o r e c e n t e e m v a r z e a s e m a r g e n s d e rios ( N O R T O N , 1 9 7 3 ) .
E s s a s argilas s a o u s a d a s na f a b r i c a c a o d e m a t e r i a l s d e c o n s t r u c a o , tais c o m o tijolos d e a l v e n a r i a e f u r a d o s , t e l h a s , ladrilhos d e p i s o , o b j e t o s d e a d o r n o ( e l e m e n t o s v a z a d o s e o u t r o s ) , lajes c e r a m i c a s , e o u t r o s . A industria c e r a m i c a oleira n o Brasil u s a p r o c e s s o s d e m o l d a g e m m a n u a i s , p o r e x t r u s a o e por p r e n s a g e m . A s t e m p e r a t u r a s d e q u e i m a o s c i l a m e n t r e 9 5 0 ° C e 1 1 5 0 ° C , c o n f o r m e a natureza d a argila, d o p r o d u t o c e r a m i c o e d o f o m o utilizado, e a s c o n d i c o e s e c o n o m i c a s locais. P a r a t e r e m e m p r e g o s na f a b r i c a c a o d e tijolos, d e v e m p o d e r ser m o l d a d a s f a c i l m e n t e t e r valor m e d i o o u e l e v a d o p a r a a t e n s a o o u m o d u l o d e ruptura a f l e x a o , a n t e s e a p o s q u e i m a ; c o s t u m a m a p r e s e n t a r cor v e r m e l h a a p o s q u e i m a e m baixas t e m p e r a t u r a s ( g e r a l m e n t e 9 5 0 ° C , q u e e a t e m p e r a t u r a u s u a l d e q u e i m a para e s s e tipo d e p r o d u t o ) , c o m u m m i n i m o d e t r i n c a s e e m p e n a m e n t o s . P a r a a p r o d u g a o d e tijolos, a s q u a n t i d a d e s d e argila c o r r e s p o n d e n t e s a m a t e r i a
prima e m p r e g a d a p o d e variar d a seguinte m a n e i r a : a fragao argila d e 15 a 4 5 % , e o p e r c e n t u a l d e areia d e silica p o d e variar d e 15 a 3 0 % e m p e s o ( S O U Z A S A N T O S , 1992).
A s argilas n o r m a l m e n t e e m p r e g a d a s na fabricacao d e tijolos p o s s u e m e m s u a c o m p o s i c a o c a r b o n a t e s d e calcio e m maior q u a n t i d a d e , e c a r b o n a t o de m a g n e s i o e m m e n o r e s proporgoes, e m m e d i a os teores d e c a r b o n a t o s nos materials argilosos v a r i a m d e 5 a 2 5 % ( O L I V E I R A , 2004).
D e a c o r d o c o m S o u z a S a n t o s , (1992), as argilas para s e r e m u s a d a s na fabricagao d e telhas, d e v e m possuir plasticidade a d e q u a d a para a m o l d a g e m , t e n s a o o u m o d u l o d e ruptura a flexao elevada q u a n d o s e c a s para permitir o m a n u s e i o d u r a n t e a fabricagao e a p o s a s e c a g e m , p o r o s i d a d e a p a r e n t e e a b s o r g a o d e a g u a baixa para nao permitir a p e r m e a g a o d e agua e nao d e v e m a p r e s e n t a r trincas e e m p e n a m e n t o s apos s e c a g e m e q u e i m a . C o s t u m a a p r e s e n t a r cor v e r m e l h a a p o s q u e i m a a cerca d e 950°C, u m a t e n s a o de ruptura e l e v a d a d e 6 , 5 M P a a p o s q u e i m a ( B A R Z A G H I E S A L G E , 1982).
Argilas s e d i m e n t a r e s recentes e antigas s a o usadas para a fabricagao de telhas, sao argilas plasticas e f o l h e l h o s argilosos, d e facil m o l d a g e m , c o m e l e v a d o s t e o r e s e m ferro e d e materials alcalinos, q u e vitrificam a t e m p e r a t u r a s relativamente baixas, s e m t e n d e n c i a a e m p e n a r . A cor "vermelho-viva", s e m m a n c h a s e s c u r a s , entre 950°C e 1000°C, q u e e a faixa d e t e m p e r a t u r a s d e q u e i m a usual, e u m a caracteristica d e s e j a v e l , a l e m d o s valores baixos da a b s o r g a o d e a g u a e p o r o s i d a d e a p a r e n t e , devido ao e l e v a d o grau d e vitrificagao atingido, o qual d a u m a e l e v a d a resistencia a a b r a s a o . ( S O U Z A S A N T O S , 1992).
2.2 M A S S A S C E R A M I C A S P A R A R E V E S T I M E N T O S
S e g u n d o Motta (2002), d e a c o r d o c o m as materias-primas utilizadas, as m a s s a s c e r a m i c a s p o d e m ser classificadas d e m a s s a simples o u natural, c o m p o s t a o u artificial.
M a s s a c e r a m i c a natural: refere-se a m a s s a f o r m a d a por u m a s o
m a s s a s para a f a b r i c a c a o d e telhas, tijolos e revestimentos por via seca.Trata-se d a s m a s s a s f o r m a d a s s o d e argila, p o d e m confer, as v e z e s , a mistura d e mats d e u m a argila, o u d e m a t e r i a i s argilo-arenosos.
M a s s a c e r a m i c a artificial: e d e n o m i n a d a q u a n d o ocorre mistura d e
d i v e r s a s m a t e r i a s - p r i m a s na m a s s a . Trata-se, por e x e m p l o , d a s m a s s a s triaxiais d e p o r c e l a n a , d a s m a s s a s d e louca sanitaria e d e revestimentos por v i a - u m i d a .
Q u a n t o as m a t e r i a s - p r i m a s u s a d a s na c o m p o s i c a o d e s s a s m a s s a s elas p o d e m s e n
Argila - q u e tern c o m o f u n c a o na m a s s a ceramica dar plasticidade a m a s s a e m e l h o r a r a s p r o p r i e d a d e s m e c a n i c a s a v e r d e .
Caulins - tern c o m o f u n c a o na m a s s a c e r a m i c a diminuir a plasticidade e reduzir a retracao. O c a u l i m e u m a argila constituida p r i n c i p a l m e n t e por caulin'ita e/ou haloisita, q u e q u e i m a e m cores b r a n c a s o u claras a 1250°C. Dois tipos de caulim s a o c o m u m e n t e c o n s i d e r a d o s para aplicacoes tecnologicas: os residuais e os s e d i m e n t a r e s . E d e c o n h e c i m e n t o geral q u e os caulins a p r e s e n t e m j u n t a m e n t e c o m o s e u argilomineral const'rtuinte, a l g u n s minerals acessorios c o m o o quartzo a m i c a e os m i n e r a i s d e f e r r o .
Quartzo - tern c o m o f u n c a o na m a s s a c e r a m i c a reduzir a retracao d e s e c a g e m e q u e i m a .
F e l d s p a t o - e u s a d o f u n c a o na m a s s a c e r a m i c a c o m o f u n d e n t e reduzindo a t e m p e r a t u r a d e sinterizacao d o corpo c e r a m i c o .
Calcita - tern c o m o f u n c a o na m a s s a c e r a m i c a reduzir a e x p a n s a o termica do c o r p o c e r a m i c o a p o s q u e i m a .
S e g u n d o M a r i n o ( 1 9 9 8 ) , e m u m a m a s s a c e r a m i c a c o n t e n d o calcita, a partir d e a p r o x i m a d a m e n t e 9 0 0 ° C , ocorre u m a a b r u p t a retracao p r o v o c a d a pelo inicio d a sinterizacao c o m f o r m a c a o d e f a s e Uquida e densificacao. C o m 5 % d e calcita a d i c i o n a d a t e m - s e inicialmente u m a m a i o r e x p a n s a o e u m m e n o r gradiente de retracao na faixa d e d e c o m p o s i c a o d a caulin'ita. A c e r c a d e 1 0 0 0 ° C ocorre a e x p a n s a o q u e a u m e n t a c o n s i d e r a v e l m e n t e c o m o a u m e n t o d a q u a n t i d a d e d e calcita utilizada, c o n s e q u e n c i a d a cristalizagao d e f a s e s c o m o a anort'rta q u e , ate certo p o n t o , c o m p e n s a m a retracao d e q u e i m a o c a s i o n a n d o u m a dilatacao d o c o r p o .
D e a c o r d o c o m M o t t a , ( 2 0 0 2 ) , s a o dois o s p r o b l e m a s r e i a c i o n a d o s c o m as materias p r i m a s q u e a t u a l m e n t e e x e r c e m a i o r influencia n a s c a r a c t e r i s t i c a s d a s c o m p o s i c o e s e m p r e g a d a s na f a b r i c a c a o d e p a v i m e n t o s e r e v e s t i m e n t o s : 1. Falta d e h o m o g e n e i d a d e , n o r m a l m e n t e d e v i d o a falta d e c o n s t a n c i a n a s p r o p r i e d a d e s d a s argilas; 2. A p r e s e n c a d e i m p u r e z a s n a o d e s e j a d a s , D e a c o r d o S a n c h e z (1996) a s p r o p r i e d a d e s d a s argilas v e r m e i h a s e m p r e g a d a s na f a b r i c a g a o d e p l a c a s c e r a m i c a s a p r e s e n t a m g r a n d e s variagoes, m o t i v a d a s f u n d a m e n t a l m e n t e por:
• a propria caracteristica d a j a z i d a , o n d e e x i s t e m c a m a d a s estreitas de argilas d e d i f e r e n t e s c o m p o s i g o e s , q u e t a m b e m se e n c o n t r a m a l t e r n a d a m e n t e c o m o u t r a s d e a r e i a s ;
• o p r o c e d i m e n t o d e e x p l o r a g a o , q u e n o r m a l m e n t e n a o existe na maioria d o s c a n t e i r o s u m plana d e t r a b a l h o , d e v i d o a e x p l o r a g a o ser n o r m a l m e n t e f u n g a o d a d e m a n d a . C o m o c o n s e q i i e n c i a d i s s o , n a o se realizada a mistura s i m u l t a n e a das c a m a d a s d e caracteristicas d i f e r e n t e s ; • as c a m a d a s d e argila p o d e m ir e v o l u i n d o e m s u a s p r o p r i e d a d e s c o m o t e m p o d e c o n s u m o , o u t a m b e m e m p r e e n d e r a e x p l o r a g a o e m outra z o n a d e u m a m e s m a m i n a o u e m n o v a s j a z i d a s ; 2.3 B E N E F I C I A M E N T O D E A R G I L A O objetivo d e q u a l q u e r p r o c e s s o d e m o a g e m e a d i m i n u i c a o d o t a m a n h o d a s particulas d e u m material solido, t e n d o e m vista o a u m e n t o d a superficie especifica para m e l h o r a r a v e l o c i d a d e d e reagao d e d e t e r m i n a d a materia prima (por e x e m p l o , d u r a n t e a q u e i m a ) , misturar d e u m m o d o m a i s u n i f o r m e varios materials ( d u r a n t e o p r o c e s s o d e p r e p a r a g a o d e u m a pasta) e permitir a o b t e n g a o de u m po c o m as c a r a c t e r i s t i c a s ideais d e utilizagao ( R I B E I R O , 2 0 0 3 ) .
N a industria d e c e r a m i c a v e r m e l h a a p r e p a r a g a o d a m a s s a consiste n u m a serie d e o p e r a g o e s distintas e n t r e s i , a d e q u a d a s a levar a m a t e r i a - p r i m a , d e s d e d o e s t a d o e m q u e s e e n c o n t r a m a p o s a e x t r a g a o , a u m a c o n d i g a o final.
U m e q u i p a m e n t o b a s t a n t e u s a d o na industria d e c e r a m i c a v e r m e l h o sao os britadores. T a i s m a q u i n a s s a o i m p o r t a n t e s c o m o trituradores primarios, r e c e b e n d o u m a a l i m e n t a g a o d e f r a g m e n t o s d e 3 0 c m d e d i a m e t r o ou m a i s , r e d u z i n d o - o s a 2,5 - 7 , 5 c m d e d i a m e t r o . O material d e a l i m e n t a g a o p o d e ser d u r o o u s e m i d u r o ( N O R T O N , 1 9 7 3 ) . U m outro e q u i p a m e n t o s e m p r e p r e s e n t e n a s linhas d e p r e p a r a g a o d e m a s s a a u m i d o s a o o s l a m i n a d o r e s . A agao d o l a m i n a d o r e d e e s m a g a m e n t o , impacto e e s t i r a m e n t o . E m f u n g a o d o e s p a g o d e p a s s a g e m e n t r e o s cilindros, a laminagao se divide e m d e s e n g r o s s a m e n t o d e 3 a 4 m m e a c a b a m e n t o d e 0,8 a 1,5mm. O s l a m i n a d o r e s , e m s e u f u n c i o n a m e n t o , p r o d u z e m p o , m e s m o se tratando d e material u m i d o , visto q u e os cilindros s e a q u e c e m d e v i d o ao atrito d o s r a s p a d o r e s e d o m a t e r i a l ( A C I M A C , 2 0 0 0 ) . S a b e - s e t a m b e m q u e o t a m a n h o d a s p a r t i c u l a s e x e r c e u m a influencia d e t e r m i n a n t e nas p r o p r i e d a d e s e c o m p o r t a m e n t o d o s m a t e r i a l s ao longo d o p r o c e s s o d e f a b r i c a g a o , c o m o por e x e m p l o : n o c o m p o r t a m e n t o reologico, na c o n f o r m a g a o , na q u e i m a e nas caracteristicas f i n a i s d o p r o d u t o ( P E R E I R A , 2 0 0 2 ) . D e u m m o d o g e r a l , o r e n d i m e n t o d a m o a g e m e influenciado pelas caracteristicas da propria m a t e r i a - p r i m a , n o m e a d a m e n t e : • d i m e n s a o e f o r m a i n i t i a l d a s p a r t i c u l a s ; • d u r e z a d o m a t e r i a l (resistencia a c o m p r e s s a o , a o c h o q u e e a a b r a s a o ) ; • e s t r u t u r a h o m o g e n e a o u h e t e r o g e n e a ; • u m i d a d e o u h i g r o s c o p i c i d a d e ; • s e n s i b i l i d a d e a v a r i a g a o d a t e m p e r a t u r a ; • t e n d e n c i a a a g l o m e r a g a o ;
S e g u n d o Ribeiro ( 2 0 0 3 ) , e x i s t e m dois f a t o r e s q u e d e t e r m i n a m a evolugao d o g r a u d e m o a g e m d o s d i f e r e n t e s m a t e r i a i s . O primeiro e s t a r e l a c i o n a d o c o m a propria g r a n u l o m e t r i a d e partida d e c a d a m a t e r i a - p r i m a , q u e condiciona a
e v o i u g a o inicial d a m o a g e m . O s e g u n d o fator, e por ventura o m a i s importante, tern a v e r c o m a d u r e z a d e c a d a materia-prima e, c o m o seria d e esperar, materials m a i s d u r o s s a o m a i s dificeis d e moer.
2.4 M E T O D O S D E C A R A C T E R I Z A C A O
2.4.1 . A N A L I S E G R A N U L O M E T R I C A
A s principals caracteristicas das argilas, q u e influenciam na fabricagao d e c e r a m i c a v e r m e l h a d i z e m respeito a sua granulometria, f u n d e n c i a e plasticidade A t r a v e s d a g r a n u l o m e t r i a d e uma argila, pode-se aferir s u a trabalhabilidade e as t e c n i c a s d e p r o c e s s a m e n t o mais a d e q u a d o ( M A S , 2 0 0 2 ) .
Para S o u s a S a n t o s (1992), o t e r m o mais utilizado e m analise granulometrica e a fragao argila, a qual e a fragao a c u m u l a d a que c o n t e m as particulas d e d i a m e t r o s , g e r a l m e n t e inferiores a 2 p m . A maior d i m e n s a o d a s particulas d a fragao argila e definida d e maneira diferente e m diferentes r a m o s da ciencia. E m e s t u d o d e solos, a t e n d e n c i a usual e de usar 2 p m c o m o limite superior d e d i m e n s o e s da fragao argila.
A t r a v e s d o d i a g r a m a d e W i n k e r e possivel selecionar u m a materia-prima e m f u n g a o d a fragao g r a n u l o m e t r i c a para u m a d a d a aplicagao. O ponto representative e indicado e m f u n g a o d o percentual da fragao granulometrica ( O L I V E I R A , 2 0 0 4 ) .
• argila fragao inferior a 2 m p ; • silte fragao e n t r e 2 e 20 m p ; • areia f r a g a o superior a 2 0 m p ;
D e a c o r d o c o m o d i a g r a m a d e W i n k e r m o s t r a d o na (Figura 2.1), e possivel atraves d a g r a n u l o m e t r i a , prever a utilizagao d a s argilas para a fabricagao d e p r o d u t o s d e c e r a m i c a v e r m e l h a c o m o : telhas, tijolos f u r a d o s e tijolos macigos ( A C I M A C , 2 0 0 0 ) .
••2un!CafD«a) 100 . IOC. too 2 a Mum mt| w •20um (area) Figura 2 . 1 - D i a g r a m a triaxial d e W i n k e r A C I M A C (2000)
? 4 2 INFLUENCIA DA GRANULOMETRIA NAS PROPRIEDADES CERAMICAS
N o e s t a d o s e c o a p o r o s i d a d e d e u m c o r p o c e r a m i c o d e p e n d e d a distribuicao g r a n u l o m e t r i c a d o s c o m p o n e n t e s d a s m a t e r i a s - p r i m a s e d o m o d o c o m o q u e estas f o r a m m i s t u r a d o s . A m a x i m a d e n s i f i c a c a o e a m i n i m a p o r o s i d a d e s a o o b t i d a s q u a n d o a distribuicao g r a n u l o m e t r i c a e b a s t a n t e aberta tal q u e permite q u e as particulas m e n o r e s o c u p e m os intersticios entre as particulas m a i o r e s ( O L I V E I R A , 2 0 0 4 ) . A p o r o s i d a d e final d o p r o d u t o q u e i m a d o e influenciada pela:
• p o r o s i d a d e inicial a v e r d e o u a s e c o ; • f o r m a c a o d e f a s e liquida;
• rearranjo d a s f a s e s cristalinas f o r m a d a s .
A t r a v e s d o controle d a distribuicao g r a n u l o m e t r i c a e p o s s i v e l otimizar a d e n s i d a d e d e e m p a c o t a m e n t o s , g e r a l m e n t e s e eleva c o m o valor d o q u o c i e n t e e n t r e o s t a m a n h o s "diametro" d a s particulas m a i o r e s e o s d a s m e n o r e s .
U m fator q u e p o d e alterar a c o n d i c a o d e e m p a c o t a m e n t o d a s particulas e a s u a morfologia . Q u a n t o m a i s a f a s t a d o d o f o r m a t o esferico for a particula, m e n o r e a d e n s i d a d e d e e m p a c o t a m e n t o . Isso o c o r r e d e v i d o a friccao interparticular, q u e s u r g e p e l o c o n t a t o d a s superficies irregulares d a s m e s m a s . Q u a n t o m e n o r o
t a m a n h o d a s particulas irregulares, maior e s s e efeito, e m f u n c a o d a m a i o r area superficial e s p e c i f i c a ( O L I V E I R A et al 2 0 0 0 ) .
2.4.3 L I M I T E S D E A T T E R B E R G
A plasticidade e n o r m a l m e n t e definida c o m o u m a p r o p r i e d a d e d o s solos, q u e consiste na m a i o r ou m e n o r c a p a c i d a d e d e s e r e m eles m o l d a d o s , sob certas c o n d i c o e s d e u m i d a d e , s e m variacao d e v o l u m e ( C A P U T O , 1994).
S e n d o a u m i d a d e d e u m solo muito e l e v a d a , e l e se a p r e s e n t a c o m o u m fluido d e n s o e se diz no estado liquido. A m e d i d a q u e a a g u a e v a p o r a - s e ele vai se t o r n a n d o m a i s duro (limite de liquidez), e perde sua c a p a c i d a d e d e fluir, p o r e m p o d e ser m o l d a d o f a c i l m e n t e , c o n s e r v a n d o sua f o r m a (estado plastico).
A continuar a perda de u m i d a d e , o e s t a d o plastico d e s a p a r e c e (limite de plasticidade), o solo se d e s m a n c h a ao ser t r a b a l h a d o , este e o estado s e m i -solido. E m b o r a f u n d a m e n t a d a s e m e x t e n s a s investigagoes e x p e r i m e n t a i s , as d e f i n i c o e s d e s s e s limites sao convencionais, ainda a s s i m eles p e r m i t e m , d e u m a m a n e i r a s i m p l e s e rapida, dar u m a ideia bastante clara d o tipo d e solo e s u a s p r o p r i e d a d e s .
Por definicao, o limite d e liquidez ( LL) e o teor d e u m i d a d e para o q u a l o
sulco se f e c h a c o m 25 g o l p e s , e a resistencia q u e o solo oferece a o f e c h a m e n t o d o sulco, m e d i d o pelo n u m e r o de golpes requeridos, p r o v e m d a sua resistencia a o c i z a l h a m e n t o c o r r e s p o n d e n t e a u m i d a d e q u e a p r e s e n t a .
O limite de plasticidade ( LP) e d e t e r m i n a d o pelo p e r c e n t u a l de u m i d a d e para
o qual o solo c o m e c a a fratura-se q u a n d o se tenta moldar u m cilindro de 3 m m d e d i a m e t r o e cerca d e 10 c m d e c o m p r i m e n t o .
O indice d e plasticidade d e Atterberg ( lP) e d a d o pela seguinte e q u a c a o :
lp = L u - LP ( E q u a g a o l )
O n d e :
LP- limite plastico;
U - e o limite d e liquidez;
S e g u n d o Vieira e t al ( 2 0 0 0 ) , para q u e u m a m a s s a c e r a m i c a p o s s a ser c o n s i d e r a d a a p r o p r i a d a p a r a e x t r u s a o d e v e a p r e s e n t a r limite d e plasticidade na faixa d e 1 5 % - 2 5 % e i n d i c e d e plasticidade e n t r e 1 0 % - 3 5 % .
2.4.4 A N A L I S E Q U I M I C A
A c o m p o s i c a o q u i m i c a d e a l g u n s m a t e r i a i s argilosos a p r e s e n t a g r a n d e s v a r i a c o e s relativas a o s t e o r e s d e silica, a l u m i n a , ferro, calcio, s o d i o , potassio, etc. m e d i a n t e a c o m p o s i c a o q u i m i c a a s m a t e r i a s - p r i m a s a s s u m e m u m significado limitado a u m e l e n c o d e o x i d o s , q u e na realidade p o d e m estar entre si c o m b i n a d o s e, p o r t a n t o m i n e r a l o g i c a m e n t e distintos.
S e g u n d o Oliveira ( 2 0 0 4 ) , o c o n h e c i m e n t o d a c o m p o s i c a o q u i m i c a , m a s e m particular d o r e s u l t a d o d e a n a l i s e q u i m i c a e f e t u a d a e m a m o s t r a s provenientes de c a d a e t a p a d o p r o c e s s o p r o d u t i v o na industria c e r a m i c a , e muito importante e d e g r a n d e interesse pratico para verificagao d o s s e g u i n t e s f a t o r e s :
• influencia d o s v a r i o s e l e m e n t o s s o b r e a resistencia m e c a n i c a d o s p r o d u t o s , c o m a f o r m a c a o d e f a s e liquida e rearranjo, por efeitos d o s o x i d o s d e s o d i o , potassio, calcio e f e r r o ;
• influencia s o b r e o c o m p o r t a m e n t o d o s materiais (tijolos) c o m a t e m p e r a t u r a , d e v i d o a p e r d a d e s u b s t a n c i a s d u r a n t e as f a s e s d e pre-a q u e c i m e n t o e q u e i m pre-a .
D e a c o r d o c o m B a r b a ( 1 9 9 7 ) , d o r e s u l t a d o d a analise q u i m i c a , p o d e s e o b t e r as s e g u i n t e s i n f o r m a c o e s
% S i 02 - s e u v a l o r e indicativo d o p e r c e n t u a l d e silica livre, silica c o m b i n a d a o u
q u a r t z o q u e p o s s u i a argila.
%AI2C>3 - n o r m a l m e n t e s e u valor e s t a i n t i m a m e n t e relacionado c o m a
p r o p o r c a o d e m i n e r a l argiloso e f e l d s p a t o .
% C a O - o calcio n o r m a l m e n t e se e n c o n t r a e m f o r m a d e c a r b o n a t o s alcalinos t e r r o s o s (calcita e dolom'rta).
% M g O - e s t e o x i d o a s s o c i a a p r e s e n c a d e d o l o m i t a e clorita.
% K20 - a p r e s e n c a d e s s e o x i d o indica a p r e s e n c a d e ilita, m i c a e feldspato
potassico. % N a20 - indica a p r e s e n c a d e f e l d s p a t o s o d i c o . % P . F - a p e r d a a o f o g o n o r m a l m e n t e se d e v e a d e c o m p o s i c a o d o s minerais argilosos, os c a r b o n a t o s , e a c o m b u s t a o d e m a t e r i a o r g a n i c a . 2.4.5 A N A L I S E T E R M I C A D I F E R E N C I A L ( A T D ) A n a l i s e t e r m i c a d i f e r e n c i a l j u n t a m e n t e c o m a n a l i s e q u i m i c a e difragao d e raios-x, permite u m a identificagao b a s t a n t e precisa d e argilominerais puros e m i n e r a i s c o n h e c i d o s , c o n t u d o , a a n a l i s e t e r m i c a diferencial e d e uso restrito no c a s o d e m i s t u r a s d e a r g i l o m i n e r a i s , d e v i d o a o f a t o d a intensidade d o s picos e n d o t e r m i c o s e e x o t e r m i c o s s e r e m a l t e r a d o s p e l a s m i s t u r a s . O m e t o d o c o n s i s t e n o a q u e c i m e n t o , e m v e l o c i d a d e c o n s t a n t e , d e u m a argila j u n t a m e n t e c o m u m a s u b s t a n c i a t e r m i c a m e n t e inerte, ( g e r a l m e n t e o oxido d e a l u m i n i o - a l f a o u c o r i n d o n ) , r e g i s t r a n d o as d i f e r e n c a s d e t e m p e r a t u r a entre o p a d r a o inerte e a argila e m e s t u d o , e m f u n g a o d a t e m p e r a t u r a ; q u a n d o o c o r r e m t r a n s f o r m a g o e s e n d o o u e x o t e r m i c a ; e s t a s a p a r e c e m c o m o d e f l e x o e s e m sentidos o p o s t o s na curva t e r m o d i f e r e n c i a l ( S O U Z A S A N T O S , 1992). 2.4.6 A N A L I S E T E R M I C A G R A V I M E T R I C A ( A T G ) A analise t e r m i c a g r a v i m e t r i c a c o n s i s t e no a q u e c i m e n t o d a argila e m v e l o c i d a d e c o n s t a n t e e m ligagao c o m u m a b a l a n g a , o q u e p e r m i t e u m registro d a s variagoes d e m a s s a e m f u n g a o d a t e m p e r a t u r a , tern valor m e n o r q u e a analise t e r m i c a diferencial, ja q u e a n a l i s e diferencial registra t a m b e m as t r a n s f o r m a g o e s e n e r g e t i c a s , tais c o m o t r a n s f o r m a g o e s p o l i m o r f i c a s c o m o a d o quartzo-alfa e m
q u a r t z o - b e t a , q u e n a o e n v o l v e m variagoes d e m a s s a s . E u m i n s t r u m e n t o d e p e s q u i s a util t r a b a l h a n d o e m paralelo c o m a analise termica diferencial.
A s curvas de analise termica dos argilominerais n a o s a o suficientes d e u m a m a n e i r a geral, u s a d o s i s o l a d a m e n t e , para a identificagao da e s p e c i e m i n e r a l o g i c a , m a s p e r m i t e m a classificagao geral d o s principals a r g i l o m i n e r a i s , e s p e c i a l m e n t e e m argilas m o n o m i n e r a l i c a s c o m o : caulinita, m o n t m o r i l o n i t a , ilita, clorita, etc, ( S O U S A S A N T O S , 1992).
2.4.7 D I F R A C A O P O R R A I O S - X
A identificagao de argilas puras ou misturas p o d e ser feita atraves d e raios-X. O s raios-X sao radiagoes eletromagneticas da m e s m a natureza q u e as radiagoes q u e c o m p o e m a luz branca visivel ao olho h u m a n o .
O m e t o d o de difragao de raios-X e m relagao aos outros m e t o d o s , c o m o a analise termica diferencial, ou analise q u i m i c a , o f e r e c e v a n t a g e m , pois o d i f r a t o g r a m a apresenta u m g r a n d e n u m e r o de picos, o q u e facilita a identificagao, p r i n c i p a l m e n t e e m c a s o s d e misturas, o n d e p o d e haver s u p o s i g a o d e a l g u n s picos, m a i s nunca d e t o d o s .
N o c a s o de mistura, o e m p r e g o de todos os m e t o d o s e r e c o m e n d a v e l , pois c a d a u m p o d e f o r n e c e r u m d a d o , d e cujo conjunto a c o m p o s i g a o m i n e r a l o g i c a p o d e ser d e t e r m i n a d a c o m maior precisao ( S O U S A S A N T O S , 1992).
2.5 M E T O D O S D E C O N F O R M A C A O
2.5.1 P R E P A R A C A O D A M A S S A
S e g u n d o Ribeiro ( 2 0 0 3 ) , a primeira condigao para atingir b o n s r e s u l t a d o s na c o n f e c g a o d e p r o d u t o s c e r a m i c o s e ter uma m a s s a q u e a p r e s e n t e as m e n o r e s variagoes possiveis, e m t e r m o s de:
• c o m p o s i g a o ; • grau d e m o a g e m ;
• t e o r d e u m i d a d e ;
A t u a l m e n t e s a b e - s e q u e o g r a u d e m o a g e m d a s m a s s a s e u m d o s f a t o r e s q u e p o d e influenciar a plasticidade d a s m a s s a s v e r m e i h a s . A s s i m u m a m o a g e m m a i s f m a tern c o m o c o n s e q u e n c i a u m a u m e n t o da superficie especifica d a s particulas d a m a s s a , o q u e provoca u m a u m e n t o da plasticidade.
D e a c o r d o c o m A l b a r o (2000b), a preparagao da m a s s a tern c o m o objetivos:
• p r o p o r c i o n a r u m a mistura intima e h o m o g e n e a d a s materias-primas e aditivos;
• a d e q u a r a m a s s a para a etapa d e p r o c e s s a m e n t o ;
Para q u e a o p e r a g a o d e p r e n s a g e m se d e s e n v o l v a d e maneira a d e q u a d a e n e c e s s a r i o q u e a m a s s a possua, dentre outras, as seguintes caracteristicas: u m a e l e v a d a fluidez, para q u e durante a f a s e d e p r e e n c h i m e n t o das c a v i d a d e s d o m o l d e , cuja d o s a g e m se realize por m e d i d a de v o l u m e a m a s s a e s c o e r a p i d a m e n t e e p r e e n c h a o molde d e m a n e i r a h o m o g e n e a e reprodutivel.
2.5.2 M E T O D O S D E C O N F O R M A C A O P O R E X T R U S A O
A e x t r u s a o e u s a d a para o p r o c e s s a m e n t o d e p r o d u t o s c e r a m i c o s ha m a i s d e 150 a n o s , t e n d o a tecnologia sofrido p e q u e n a s alteragoes a partir da d e c a d a d e 50 d o seculo p a s s a d o . N o entanto, e s s e p r o c e s s o d e c o n f o r m a c a o industrial tern se revelado essencial na industria c e r a m i c a estrutural v e r m e l h a (teinas e tijolos). E u m a t e c n i c a d e produgao a s s o c i a d a a u m a elevada produtividade, p r i n c i p a l m e n t e para p r o d u t o s d e segao transversal c o n s t a n t e (tijolos) e muito i m p o r t a n t e e m t e r m o s d e h o m o g e n e i z a g a o e retirada d o ar da m a s s a ( R I B E I R O , 2 0 0 3 ) .
A primeira c o n d i g a o para atingir b o n s resultados na extrusao d e produtos c e r a m i c o s e ter u m a m a s s a para e x t r u s a o q u e a p r e s e n t e as m e n o r e s variagoes p o s s i v e i s , e m t e r m o s d e : c o m p o s i g a o , g r a u d e m o a g e m e teor d e u m i d a d e ( M A S , 2 0 0 2 ) .
pungoes rigidos, (Figura 2.3). E utilizada para conformar p e c a s que nao apresentem relevo superficial na direcao de prensagem. S e a e s p e s s u r a da p e c a que d e s e j a obter e pequena e s u a geometria e simples, a carga pode s e r apiicada e m a p e n a s um sentido. Por outro lado, para conseguir p e c a s de grande e s p e s s u r a e geometria complexa, com uniformidade de compactaeao, e indispensavel que a prensagem s e j a feita nos dois sentidos (dupla a g i o ) , ou que s e empregue um molde complexo com muftiplos puncdes ( A L B A R O , 2 0 0 0 b ) .
A friccao entre a s particulas do po e tambem a friccao entre e l a s e a superficie do molde impedem que a p r e s s a o apiicada a uma ou mais d a s superficies d a p e c a , s e j a integralmente transmitida e de forma uniforme a todas a s regioes da p e c a , o que provoca existencia de gradientes de densidade nos corpos conformados.
Segundo Albaro (2000a), tanto a selegao e dosagem d a s materias-primas a s e r e m empregadas como a s condicoes de operacao envolvidas e m todas a s etapas do processo de fabricacao devem s e r consideradas como uma
c o n s e q u e n c i a d e e t a p a s integradas, q u e d e l i b e r a m e n t e e d e f o r m a sistematica t r a n s f o r m a m u m a d e t e r m i n a d a f o r m u l a c a o e m u m p r o d u t o a c a b a d o , p a s s a n d o por diversos p r o d u t o s intermediaries. A s caracteristicas m e c a n i c a s d o s g r a n u l o s , tais c o m o d u r e z a , resistencia m e c a n i c a e plasticidade d e v e m ser a d e q u a d a s . O s g r a n u l o s d e v e m ser s u f i c i e n t e m e n t e m o l e s e d e f o r m a v e i s , para q u e d u r a n t e a f a s e d e c o m p a c t a e a o , e m p r e s s a o m o d e r a d a , se d e f o r m e m p l a s t i c a m e n t e , facilitando o d e s l i z a m e n t o d a s particulas q u e o c o m p o e . Por outro lado, os g r a n u l o s nao p o d e m ser frageis, m o l e s e d e f o r m a v e i s a ponto d e r o m p e r e m , d e f o r m a r e m o u a g l o m e r a r e m uns sobre os outros d u r a n t e as o p e r a c o e s d e a r m a z e n a g e m e t r a n s p o r t e q u e a n t e c e d e m a e t a p a d e p r e n s a g e m .
Por s u a vez, as caracteristicas microestruturais d a peca a v e r d e n a o so d e t e r m i n a m s u a s p r o p r i e d a d e s m e c a n i c a s , m a s t a m b e m e x e r c e m influencia nas e t a p a s posteriores d o p r o c e s s a m e n t o ( A L B A R O , 2 0 0 0 a ) .
C o m o c o n s e q u e n c i a , as variaveis d e o p e r a g a o envolvidas nas e t a p a s d e p r e n s a g e m d e v e r a o ser d e t e r m i n a d a s , d e f o r m a q u e a s s e g u r e a p e c a c o n f o r m a d a os s e g u i n t e s e l e m e n t o s :
• p r o p o r c i o n e a peca a v e r d e e a p o s s e c a g e m u m a resistencia m e c a n i c a suficiente para suportar as diversas solicitacoes a o longo d o p r o c e s s o produtivo;
• confira a peca u m a p e r m e a b i l i d a d e suficiente para q u e t o d o s as r e a c o e s q u e e n v o l v a m troca d e g a s e s d u r a n t e a e t a p a d e a q u e c i m e n t o se c o m p l e t e m no t e m p o a d e q u a d o ;
• permita q u e o produto final a p r e s e n t e as caracteristicas microestruturais d e s e j a d a s ( p o r o s i d a d e , distribuicao d e t a m a n h o d e poros, t a m a n h o s de g r a o , etc.), q u e irao d e t e r m i n a r as caracteristicas t e c n i c a s d a p e c a : resistencia m e c a n i c a , a b s o r c a o d e a g u a , etc.
2.6.2 ETAPAS DA COMPACTAQAO
Na fase de c o m p a c t a e a o o material g r a n u l a d o c o n t i d o no interior d e u m a matriz (rigida o u flexivel) e s u b m e t i d o a u m a t e n s a o d e c o m p r e s s a o e l e v a d a unidirecional.
S e g u n d o A l b a r o ( 2 0 0 1 a ) , na c o m p a c t a e a o d e u m material g r a n u l a r ( m a s s a ) a d i m i n u i c a o do v o l u m e d o s poros e d e seus t a m a n h o s s e d a atraves d o s tres m e c a n i s m o s seguintes:
1° M e c a n i s m o : n e s s e m e c a n i s m o o c o r r e a r e d u c a o d o v o l u m e o c u p a d o
pelos poros intergranulares e d e s e u v o l u m e a t r a v e s d o d e s l o c a m e n t o e r e o r d e n a c a o d o s g r a n u l o s .
2° M e c a n i s m o : o c o r r e r e d u c a o d o v o l u m e e t a m a n h o d o s e s p a g o s
intergranulares por d e f o r m a c a o plastica el ou d e s t r u i c a o d o s g r a n u l o s , d e p e n d e n d o d a s caracteristicas m e c a n i c a s d o g r a n u l o (dureza, d e f o r m a b i l i d a d e , resistencia m e c a n i c a ) . N e s t e m e c a n i s m o s e inclui o e s m a g a m e n t o d e g r a n u l o s ocos, g e r a l m e n t e p r e s e n t e s na m a s s a c e r a m i c a .
3° M e c a n i s m o : n e s s e m e c a n i s m o o c o r r e d i m i n u i c a o d e v o l u m e e
t a m a n h o d o s poros intragranular pelo d e s l i z a m e n t o e r e o r d e n a g a o d a s particulas b u s c a n d o alcangar u m e m p a c o t a m e n t o m a i s d e n s o .
2.6.3 ETAPA DE EXTRAQAO DA PEQA
S e g u n d o A l b a r o ( 2 0 0 1 b ) , n e s s a etapa a e n e r g i a e l a s t i c a , q u e p e r m a n e c e a r m a z e n a d a na p e c a d u r a n t e a f a s e d e c o m p a c t a e a o c o m e c a a ser d i s s i p a d a a m e d i d a q u e a carga e retirada, e extrai - se a p e c a , p r o v o c a n d o u m a u m e n t o e m s u a s d i m e n s o e s . Esta e x p a n s a o a p o s a p r e n s a g e m , c h a m a d a d e e x p a n s a o d e e x t r a c a o , se da tanto na d i r e c a o e m q u e s e a p l i c o u a carga d u r a n t e a c o m p a c t a e a o c o m o t a m b e m na d i r e c a o p e r p e n d i c u l a r a a p l i c a g a o d a c a r g a .
A e x p a n s a o d e extragao s e m p r e a u m e n t a c o m a p r e s s a o d e p r e n s a g e m , u m a v e z q u e c o m o a u m e n t o d a pressao, a u m e n t a o n u m e r o d e p o n t o s d e
c o n t a t o s e n t r e as particulas por u n i d a d e s d e v o l u m e e o valor d a d e f o r m a c a o elastica e m c a d a u m d o s p o n t o s d e c o n t a t o .
A e x p a n s a o de extragao diminui a m e d i d a q u e se a u m e n t a a p l a s t i c i d a d e o u ductilidade d o s granulos, pelo a u m e n t o d o teor d e agua o u q u a l q u e r o u t r o tipo d e plastificante. O b s e r v a - s e t a m b e m u m a diminuicao da e x p a n s a o d e e x t r a g a o a m e d i d a q u e s e reduz a v e l o c i d a d e d e aplicagao da carga o u a u m e n t a o t e m p o d e aplicagao d a p r e s s a o m a x i m a ou d o ciclo d e p r e n s a g e m .
Q u a n t o mais se a u m e n t a o ciclo d e p r e n s a g e m , f a v o r e c e o r e o r d e n a m e n t o das particulas, q u e a l c a n g a m posigoes mais estaveis, e por lado r e d u z - s e a q u a n t i d a d e d e ar a p r i s i o n a d o no interior d o corpo. Na p r e n s a g e m uniaxial esta f a s e e e s p e c i a l m e n t e critica, ja q u e q u a n d o se anula a p r e s s a o d e p r e n s a g e m , a e n e r g i a elastica a r m a z e n a d a na pega p a s s a a exercer u m a forga n o r m a l s o b r e a p a r e d e d o m o l d e . A fricgao entre as superficies do m o l d e e da pega d e t e r m i n a u m a t e n s a o d e c i z a l h a m e n t o , T, a q u a l a pega estara s u b m e t i d a d u r a n t e a e t a p a d e extragao.
O teor d e u m i d a d e d o s granulos, a o atuar c o m o plastificante, q u e r e d u z a energia elastica a r m a z e n a d a na pega, e t a m b e m c o m o lubrificante, q u e r e d u z a fricgao na interface p e g a / m o l d e , e x e r c e u m efeito m a r c a n t e s o b r e a t e n s a o d e c i z a l h a m e n t o a q u e fica s u b m e t i d a a pega d u r a n t e a etapa de extragao ( A L B A R O , 2 0 0 1 b ) .
2.6.4 DEFEITOS E PROBLEfMS ASSOCIADOS A PRENSAGEM UNIAXIAL
A l g u n s d o s p r o b l e m a s e defeitos mais freqiientes q u e a p a r e c e m a o l o n g o d o p r o c e s s o d e fabricagao d e pegas ceramicas c o n f o r m a d a s p o r p r e n s a g e m
'niaxiai d e v i d o s u m a i n a d e q u a d a realizagao desta operagao ( A L B A R O , 2 0 0 1 c ) , s a o :
• c o m p a c i d a d e i n a d e q u a d a d a pega: este defeito p o d e estar r e l a c i o n a d o a u m a falta d e controle na preparagao da m a s s a . A variagao no t e o r d e u m i d a d e da m a s s a modifica s e n s i v e l m e n t e a c o m p a c i d a d e da pega p r e n s a d a ;
superficial;
• f o r m a c a o d e trincas: o s u r g i m e n t o d e trincas p o d e ter diferentes m o t i v o s , o s m a i s f r e q u e n t e s sao: d e s e n h o i n a d e q u a d o d o m o l d e , e x c e s s o d e ar a p r i s i o n a d o d u r a n t e a f a s e d e c o m p a c t a g a o , excessiva e x p a n s a o da pega durante a s u a e x t r a g a o d o m o l d e , fricgao e i e v a d a entre a pega e a p a r e d e d o m o i d e d u r a n t e a extragao, etc.
S e g u n d o A l b a r o (2001c), as trincas g e r a i m e n t e c o m e g a m nas bordas s u p e r i o r e s d a pega o u d u r a n t e a extragao d a pega d o m o l d e . N o primeiro caso a regiao central d a f a c e superior, se e x p a n d e a x i a l m e n t e , e n q u a n t o este e retirado. P o r o u t r o lado, n a s b o r d a s superiores, esta e x p a n s a o esta impedida pela fricgao e n t r e as p a r e d e s da matriz e a superficie da pega.
A f o r m a c a o d e trincas p o d e ser evitada atraves de a l g u m a s das seguintes agoes:
• r e d u c a o d o coeficiente d e fricgao d o sistema p e g a / m o l d e , atraves do e m p r e g o d e u m lubrificante a d e q u a d o ;
• r e d u g a o d a e x p a n s a o de extragao;
• retirada d o p u n g a o superior s e m a eliminagao c o m p l e t a da carga, para evitar a e x p a n s a o uniaxial da pega d a pega d u r a n t e sua extragao.
A falta d e u n i f o r m i d a d e da c o m p a c i d a d e no interior da pega ou entre as p e g a s c a u s a m d e f o r m a g o e s e distorgoes nas pegas, inclusive c o m q u e b r a de p e g a s d u r a n t e a q u e i m a . Por outro lado, se e s t a s alteragoes s a o entre pegas, p r o v o c a m u m a falta d e u n i f o r m i d a d e entre os p r o d u t o s q u e i m a d o s .
U m a d a s c a u s a s d a variagao d e d e n s i d a d e no interior d e u m a pega e a fricgao e n t r e as particulas e entre e s t a s e a matriz. G e r a i m e n t e a principal c a u s a d e s t e tipo d e defeitos e u m p r e e n c h i m e n t o n a o - u n i f o r m e d a s c a v i d a d e s d o m o i d e . A regiao d a c a v i d a d e d o m o l d e q u e contiver m a i s m a s s a no final da e t a p a de p r e e n c h i m e n t o sera a d e maior c o m p a c i d a d e a p o s a e t a p a d e c o m p a c t a g a o . Para reduzir o u e i i m i n a r e s t e s defeitos d e v e ser otimizado o p r o g r a m a d e o p e r a g a o do p r e e n c h i m e n t o d o m o l d e e a u m e n t a a fluidez d a m a s s a .
2.7.METODO DE CONFORMAGAO POR LAM IN AC AO
A t e c n o l o g i a utiiizada na f a b r i c a g a o d e placas c e r a m i c a s v e m s e n d o g r a d a t i v a m e n t e a m p l i a d a e a p e r f e i g o a d a , resultando e m u m a m a i o r a u t o m a t i z a g a o d o p r o c e s s o e u m a m e l h o r q u a i i d a d e d o p r o d u t o . Isto tern sido feito c o m o c o n t r o l e d o s p a r a m e t r o s d e p r o c e s s a m e n t o .
T o d o s o s m a t e r i a l s c e r a m i c o s p a s s a m por u m p r o c e s s o d e c o n f o r m a g a o , pelo q u a l o s m e s m o s a d q u i r e m u m a f o r m a externa d e d i m e n s o e s definidas. A s principais t e c n i c a s utilizadas na c o n f e c c a o d e revestimentos c e r a m i c o s s a o : p r e n s a g e m , e x t r u s a o e c o l a g e m . A e x t r u s a o e a p r e n s a g e m a p r e s e n t a m limitagoes q u a n t o a e s p e s s u r a d a s pegas c e r a m i c a s p l a n a s . U m a outra tecnica, q u e e o p r o c e s s o d e c o n f o r m a g a o por rolos (laminagao), visa a possibilidade de f a b r i c a g a o d e p e g a s c o m e s p e s s u r a reduzida s e m c o m p r o m e t e r o d e s e m p e n h o d o s p r o d u t o s ( N U N E S a p u d B A L Z E R E I T , 2 0 0 3 ) .
O p r o c e s s o p o r l a m i n a g a o c o n s i s t e na c o n f o r m a g a o m e c a n i c a na q u a l o m a t e r i a l p a s s a e n t r e rolos. O p r o c e s s o d e laminagao c o m p a c t a c o n t i n u a m e n t e o p o g r a n u l a d o e n t r e rolos d e ago. A p o s a c o m p a c t a g a o a pega p o d e ser cortada ou m a n u s e a d a . P e g a s c o m d i f e r e n t e s e s p e s s u r a s , d e n t r o d e u m a faixa estreita, p o d e m s e r p r o d u z i d a s c o m o m e s m o c o n j u n t o d e rolos v a r i a n d o - s e a t a x a d e a l i m e n t a g a o e o e s p a g a m e n t o entre os rolos ( S A N T A N A a p u d G O E R E N Z , 2 0 0 0 ) .
O p r o c e s s o p o r l a m i n a g a o o f e r e c e v a n t a g e n s e c o n o m i c a s c o m relagao a o s d e m a i s tais c o m o : o s cilindros e m p r e g a d o s sao m u t u a m e n t e ajustaveis atraves de m o d i f i c a g a o d a a b e r t u r a e n t r e os rolos, redugao no c o n s u m o d e e n e r g i a , d e v i d o a r e d u g a o da e s p e s s u r a d a pega, e e c o n o m i a d e m a t e r i a - p r i m a ( S A N T A N A a p u d L I P I N S K , 2 0 0 0 ) . O p r o c e s s o p e r m i t e , t a m b e m , u m m o d o d e o p e r a g a o e m varios e s t a g i o s , d e m a n e i r a q u e varias e t a p a s d e l a m i n a g a o s a o p r o g r a m a d a s , u m a s a p o s a o u t r a , a u m e n t a n d o o g r a u d e densificagao.
S e g u n d o Balzereit ( 1 9 9 8 ) , neste p r o c e s s o e n c o n t r a m o s a possibilidade d e s e l e c i o n a r e ajustar a l g u n s p a r a m e t r o s c o m o : mistura d o s c o m p o n e n t e s , ajustes no a l i m e n t a d o r e e s c o l h a d o s p a r a m e t r o s o t i m o s para os rolos. Este p r o c e s s o e c a r a c t e r i z a d o pelas s e g u i n t e s p r o p r i e d a d e s :
