DULCE M ARIA DE PAIVA FER N A N D ES D E S I G N E T E C N O L O G IA A P L I C A D O S A P R O D U T O P D O M É S T I C O E M G P * a CERÂIVt
Tese para ab ten çãc do g ra u de doutor em E n g e n h a rie de P ro d u ç ã o no P r o g ra m a de Pó s-G rad uaçãí- em Engenharte de P ro d u ç ã o ds U n ive rsid ad e Feder; ' de S a n t a C a t a r in '
F L O R I A N O P O 1 S 3 ;
□ ULCE MARIA PAIVA FERNANDES
OAyAOO Ru- ^-aiUCA
HQ<\ OQAOO 6-.0 ! ú _____ Oí ; ? ' 0 3 ^ o :v C : y ^2^ r i □ ESIG N E TECNOLOGIA A PLIC A D O S A PRODUTOS D O M É ST IC O S EM G RÉS CERÂ M IC O
Tese para obtenção do grau de doutor, em Engenharia de Produção, no Program a de Pós-G raduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal de S a n ta Catarina
□ ULCE MARIA PAIVA FERNANDES D ESIG N E TECNOLOGIA A PLIC A D O S A PRODUTOS D O M É ST IC O S EM G R ÉS C ERÂ M IC O
Tese para obtenção do grau de doutor, em Engenharia de Produção, no Program a de Pós-Graduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal de Sa n ta Catarina
F L O R IA N Ó P O L IS
DULCE MARIA PAIVA FERNANDES
DESIGN E TECNOLOGIA APLICADOS A PRODUTOS DOMÉSTICOS EM GRÊS CERÂMICO
Tese aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de doutor em E ngenharia de Produção no Program a de Pós-G raduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal de Santa Catarina.
C oordenador do Programa: P ro f feeardrTM iranda Barcia, Ph.D.
Engenharia de Produção, UFSC
Banca formada pelos professores:
Orientador:
J L _ ^ A - ( V A Prof3 Dra Leila Amaral Gontijc Engenharia de Produção, UFSC
C o-O rientador Prof3 Dr3 Ingeborg Kühn A.
Engenharia Mecânica, LABMAT - UFSC
C o-O rientador ^roPÆr. Egon-T°fríTonió Torres Berg
Engenharia^d^, Materiais, UEPG
M ediador ProP Dr Engenharia restes Alarcon ecânica, LABMAT ProP Di Setor de UFPR UFSC fustino
Ciências Humanas, Letras e Artes,
Sobre o telhado flores de castanheiro o povo as ignora.
Matsuo Bashô (1644-1694)
À F&ula, Hélio Henrique e Rodrigo, que me encorajaram sem pre,
contribuindo p a ra a realização desta tese.
A G R A D E C IM E N T O S
• Egon Berg • Ingeborg Kühn Arroyo • • RWS • UFPR • UFSC • CENCAL • UEPG •
• CAPES • CNPq • MINEROPAR • • Maria Helena Arroz • Maria Dulce Santos • F&ulo M alhôa • • Quin-zé • Ana Luisa* Joaquim • Herminia • Almerinda • • Marflia Diaz • Maria Helena Saparolli • M aria José Justino • • Roti Nielba TUrim • Marina Soveral • Léa Archanjo • • Carlos Antunes • José Manzo • Mario Pederneiras • Lorenzetti • • Victor Reinke • Sergio Sade • • Dirceu Klemba • Walderson Klitzke ■ Roseli Del Canale • • Evair de Souza • Daura Stofella • Katia Siedlecki • Edeliz Klaumann • • Cecilia Yojo • Roberto Coelho • Pedro Vieira • Celso Cardoso • • A todos que, de forma indireta, contribuíram para a
realização deste trabalho • Colegas • Professores • • Funcionários das Instituições • Indútrias • • A meus pais: Hélio Fernandes • Maria Zélia Fernandes • • Avós: M agdalena Fernandez • Edelvira Prado Raiva • • Irmãs: Letícia Fernandes • Consuelo Carazzai • • Amigos •
SUMÁRIO
RESUMO...XVII ABSTRACT... XVIII
INTRODUÇÃO... 2
CAPÍTULO 1. ESTADO DA ARTE... 6
1.1. GRÊS CERÂMICO... 6
1.1.1. O que é cerâmica, como se classifica, o que é g r ê s ... 6
1.1.1.1. M atérias-prim as... 9
1.1.1.2. Matérias-primas regionais e sua utilização em m assas c e râ m ic a s...11
1.1.1.3. O que são folhelhos, como originam o g r ê s ...12
1.1.2. Procedimentos genéricos tradicionalmente utilizados na transformação da argila em produtos cerâm icos... 13
1.1.2.1. Preparação das m atérias-prim as...13
1.1.2.2. Processos de conform ação... 19
1.1.2.3. Processos de acabam ento... 24
1.1.2.4. Processos de secagem e queim a...24
1.1.2.5. Processos de d eco ração ... 28
1.2. CONTEXTO DA INDÚSTRIA CERÂMICA...32
1.2.1. Indústria cerâmica no Brasil e Região Metropolitana de Curitiba...32
1.2.2. Rumos mercadológicos da indústria cerâmica de louça de mesa e produtos decorativos e possíveis estra té g ias...36
1.3. DESIGN... 41
1.3.1. Interface design, marketing e en g e n h aria ...43
1.3.2. Design, forma e função, arte e tecnologia, subjetividade e objetividade...45
1.3.3. Design em cerâm ica...50
CAPÍTULO 2. CARACTERIZAÇÃO DO MATERIAL... 56
2.1. SELEÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS... 56 2.2. COLETA DE AMOSTRAS... 60 2.3. ENSAIOS PRELIMINARES... 65 2.3.1. M ateriais... 65 2.3.2. Métodos e P ro c esso s...65 2.3.3. R e su lta d o s... 65
2.3.4. Discussão dos R esultados...68
2.3.5. C o n c lu sã o ...69
2.4. IDENTIFICAÇÃO MINERALÓGICA DAS ARGILAS... 69
2.4.1. Análise Q uím ica...69
2.4.1.1. Método da Análise Quím ica... ... 69
2.4.1.2. R e su lta d o s... 70
2.4.1.3. Discussão dos R esultados... 70
2.4.1.4. C o n c lu sã o ... 71
2.4.2. Difração de Raios X ...71
2.4.2.1. Método da Difração de Raios X ... 71
2.4.2.2. R e su lta d o s... 72
2.4.2.3. Discussão dos R esultados...82
2.4.2.4. C o n c lu sã o ... 82
2.4.3. M icroscopia Eletrônica de Varredura...82
2.4.3.1. Método da Microscopia Eletrônica de V arredura... 82
2.4.3.2. R e su lta d o s... 83
2.4.3.3. Discussão dos R esultados... 85
2.4.3.4. C o n c lu sã o ... 85
2.4.4. Análises T é rm ica s...86
2.4.4.1. Método da Análise Térmica Diferencial e Análise Dilatométrica... 86
2.4.4.2.Resultados...86
2.4.4.3. Discussão dos R esultados... 91
2.4.4.4. C o n c lu sã o ... 91
2.4.5. Distribuição G ranulom étrica...91
2.4.5.1. Método da Distribuição G ranulom étrica...92
2.4.5.2. R e su lta d o s... 92
2.4.5.3. Discussão dos R esultados... 94
2.4.5.4. C o n c lu sã o ... 94
2.4.6. Conclusão dos Resultados dos Ensaios de Identificação M ineralógica... 94
2.5. ENSAIOS VISANDO O USO INDUSTRIAL DAS MATÉRIAS- PRIMAS SELECIONADAS, EM LOUÇA DE M ESA... 94
2.6. CONSIDERAÇÕES SOBRE A RELAÇÃO ÁGUA-ARGILA....96
2.6.1. Granulometria e Superfície E sp e c ífic a ... 96
2.6.2. Troca ou Permuta de íon ... 97
2.6.3. Propriedades das Dispersões ou Suspensões de Argila em Á gua... 97
2.6.4. Reologia do Sistema Água-Argila... 100
2.6.4.1. V isco sid ad e... 100
2.6.4.2.' Tixotropia... 100
2.6.5. P lasticid ad e... 100
2.6.6. Propriedades do Estado Plástico Relacionadas à Floculação e Defloculação...101
102 103 103 104 104 106 112 113 114 114 114 115 116 117 118 119 119 120 120 121 121 122 123 123 123 124 124 124 125 125 125 125 126 127 ENSAIOS DE FORMULAÇÃO DE MASSA LÍQUIDA
(BARBOTINA) COM AS ARGILAS SELECIONADAS PARA PROCESSOS DE ENCHIMENTO... M ateriais... Preparação dos M ateriais... Formulações D esenvolvidas... Procedim entos/M étodos... R esu lta d o s... Discussão dos R esultados... C o n c lu são ... FORMULAÇÃO DE MASSA LÍQUIDA (BARBOTINA), PARA PROCESSO DE ENCHIMENTO, COM ARGILA RUÍNAS ISOLADA E ADIÇÃO DE OUTRAS
MATÉRIAS-PRIMAS... M atérias-primas se le c io n a d a s... Ensaio com argila ruínas e quartzo p ia n a ro ... Ensaio com a amostra ruínas e o caulim horii... Ensaio com a argila ruínas e o filito a ru a n ã ... Ensaio com a argila ruínas e cham ote... C o n c lu s õ e s ... FORMULAÇÃO DE MASSA LÍQUIDA COM ARGILA RUÍNAS E ADIÇÃO DE VÁRIAS MATÉRIAS-PRIMAS ... M atérias-prim as... Métodos / Procedim entos... R e su lta d o s... Discussão dos re su lta d o s... C o n c lu s õ e s ... CONCLUSÕES SOBRE OS EXPERIMENTOS DE FORMULAÇÃO DE MASSA LÍQUIDA COM AS AMOSTRAS SELECIONADAS... APLICAÇÃO DE VIDRADO SOBRE MASSA LÍQUIDA (BARBOTINA), COM A ARGILA RUÍNAS... M aterial... Procedimentos / M étodos... R e su lta d o s... Discussão dos R esultados... C o n c lu são ... ENSAIOS COM MASSA PLÁSTICA, COM AS
AMOSTRAS SELECIONADAS... M ateriais... Métodos / Procedim entos... R e su lta d o s... C o n clu são ... AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS DE CARACTERIZAÇÃO REALIZADOS COM FOLHELHOS...
CAPÍTULO 3 - DESENVOLVIMENTO E EXECUÇÃO DE
PRODUTOS EXPERIMENTAIS...131
3.1. RELAÇÃO FORMA-MATE RI AL...131
3.1.1. C o n c e ito ...131
3.1.2. Materiais, Técnicas e P ro c e s s o s ...132
3.1.3. R e su lta d o s... 133
3.1.4. Discussão dos re s u lta d o s... 138
3.1.5. C o n c lu s õ e s ... 138
3.2. EXPERIMENTO - DESENVOLVIMENTO DE LINHA DE MESA...139
3.2.1. C o n c eitu aç ão ... 139
3.2.2. P rojeto ...145 3.2.3. Materiais e P ro c esso s... 153 3.2.3.1. Faiança C alcítica... 154 3.2.3.2. Porcelana...155 3.2.3.3. Grês P o rtu g u ês... 155 3.2.3.4. Grês com Folhelho F-R... 156
3.3. RESULTADOS - EXECUÇÃO DA LINHA DESENVOLVIDA 156 3.3.1. Modelos e m oldes...156
3.3.2. Execução das p e ç a s ...160
3.3.2.1. Peças em Faiança C alcítica... 160
3.3.2.2. Peças em P orcelana...164
3.3.2.3. Peças em Grês Português... 166
3.3.2.4. Peças em Grês Utilizando Folhelho F-R...168
3.4. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ...170
3.4.1. Faiança C alcítica... 170
3.4.2. P orcelana... ... 173
3.4.3. Grês P o rtu g u ê s... 176
3.4.4. Grês com Folhelho F-R... ... ...182
3.5. PROCESSO DE DECORAÇÃO...185
3.5.1. Conceito - Rendas de Bilros... 186
3.5.1.1. Breve H istórico... 187
3.5.1.2. Desenhos e Motivos da Renda P o rtu g u esa...188
3.5.1.3. Desenhos e Motivos das Rendas em Florianópolis... 188
3.5.2. Materiais e M éto d o s...191
3.5.3. R e su lta d o s... 191
3.5.4. Discussão dos re s u lta d o s ... 196
3.6. CONCLUSÃO... ;... 196
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES...200
LISTA DE TABELAS
1.1. Porte das em presas cerâmicas de louça de m esa em
Campo Largo - PR - 1994... 33
2.1. Características cerâmicas dos corpos de prova após queima a 950° C ... 65
2.2. Características cerâmicas dos corpos de prova após queima a 1000° C ... 66
2.3. Características cerâmicas dos corpos de prova após queima a 1050° C ... 66
2.4. Características cerâmicas dos corpos de prova após queima a 1100° C... 66
2.5. Características cerâmicas dos corpos de prova após queima a 1250° C ... 66
2.6. Análise química... 70
2.7. Análise térmica diferencial, amostra F-M...87
2.8. Análise dilatométrica, amostra F-M... 88
2.9. Análise térmica diferencial, amostra F-R... 89
2.10. Análise dilatométrica, amostra F-R...90
2.11. Distribuição granulométrica da amostra F-M... 92
2.12. Distribuição granulométrica da amostra F-R... 93
2.13. AA (absorção de água) a 110°C, 800°C, 1000°C, 1060°C, 1080°C, 1100°C e 1150°C em corpos de prova produzidos por enchimento... 110
2.14. MR (módulo de ruptura) a 110°C, 800°C, 1000°C, 1060°C, 1080°C, 1100°C e 1150°C em corpos de prova produzidos por enchimento... 110
2.15. RT (retração total) a 110°C, 800°C, 1000°C, 1060°C, 1080°C, 1100°C e 1150°C em corpos de prova produzidos por enchimento... 111
2.16. Análise de barbotinas com massas com argila ruínas...111
2.17. Análise de barbotinas com massa com argila mariental...112
2.18. Comparação de contrações entre argilas mariental e ruínas em corpos de prova feitos com m assas líquidas (barbotinas)... 112
2.19. Composição de barbotina com amostra ruínas e quartzo
pianaro... 115
2.20. Composição de barbotina com amostra ruínas e caulim horii... ' ... 116
2.21. Composição de barbotina com amostra ruínas e filito aruanã... 117
2.22. Composição de barbotina com amostra ruínas e chamote 118 2.23. Comparação entre as diferentes formulações de m assas m assas com amostra ruínas e outras matérias-primas isoladas... 119
2.24. Formulação das três m assas com amostra ruínas testadas em peças... ... 120
2.25. Comparação entre as três m assas aplicadas por enchimento em tigelas de sopa... 121
2.26. Resultados obtidos com corpos de prova vidrados...124
2.27. Resistência mecânica em cru e após queima em corpos de prova obtidos com massa plástica... 126
2.28. Resultados obtidos com peças produzidas com massa plástica... 126 3.1. Faiança calcítica...154 3.2. Porcelana... 155 3.3. Grês português...155 3.4. Grês F-R 2... 155 XII
LISTA DE FIGURAS
1.1. Tipos de cerâmica e alguns u s o s ...7
1.2. Classificação dos produtos cerâm icos conforme sua p o ro sid a d e ...8
1.3. Processo produtivo em c e râ m ic a ...14
1.4. Moinho de bolas - cargas, proporções e velocidade de uso 15 1.5. Esquem a de uma filtro-prensagem ... 16
1.6. Esquem a de um atom izador... 1.7. Esquema de uma extrusora... 18
1.8. Prensagem por via s e c a ...19
1.9. Processo de torno tipo ja u le ... 20
1.10. Processo de torno tipo ro ller... 21
1.11. Processo de prensagem de massa p lástica...22
1.12. Processo de enchimento ou vazam ento... 23
1.13. Processo de injeção em máquinas autom áticas...24
1.14. Fornos C e râ m ic o s ... 26
1.15. Fases de decoração no processo c e râ m ic o ...29
1.16. Fontes de cor principal e derivados... 30
1.17. Materiais decorativos e superfícies de ap lic aç ã o ... 31
2.1. Bacia do Paraná... 58
2.2. Mapa de localização do Estado do P a ran á ... 59
2.3. Mapa de localização de Campo do Tfenente e Lapa, no Estado do Paraná... 59
2.4. Mapa de localização de a m o stra s...60
2.5. Mapa de localização da amostra F-M, L a p a ...61
2.6. Amostra F-M (mariental)...62
2.7. Mapa de localização de folhelho, amostra F-Y amostra F-R e amostra F-E, Campo do Tenente...63
2.8. Amostra F-R (ru ín a s)...64
2.9. Amostra F-E (en calh e)...64
2.11. Gráfico AA e Tem peratura... 67
2.12. Gráfico RT e Tem peratura... 68
2.13. Análise de Raios x - F-R natural...73
2.14. Análise de Raios x - F-R g lic o la d a ... 75
2.15. Análise de Raios x - F-R calcinada...77
2.16. Análise de Raios x - F-M natural...78
2.17. Análise de Raios x - F-M glicolada... 80
2.18. Análise de Raios x - F-M c a lc in a d a ... 81
2.19. Fotografia da amostra F-M realizada em microscópio eletrônico d é v arre d u ra ... 83
2.20. Fotografia da amostra F-M realizada em microscópio eletrônico de v a rre d u ra ... 84
2.21. Fotografia da amostra F-R realizada em microscópio eletrônico de v arre d u ra ... 84
2.22. Fotografia da amostra F-R realizada em microscópio eletrônico de v a rre d u ra ...85
2.23. Efeito da adição de defloculantes sobre a viscosidade e o potencial zeta... 99
2.24. Desenho de representação do corpo de prova em formato de calota esférica com volume de 250 m l... ...104
2.25. Curva de defloculação com amostra F-R, viscosímetro gallem kam p... 106
2.26. Curva de defloculação com amostra F-R, viscosímetro c u p fo rd ...107
2.27. Curva de defloculação com amostra F-R, viscosímetro c u p fo rd ...108
2.28. Curva de defloculação com amostra F-M, viscosímetro gallem kam p... 109
3.1. Desenho dos corpos d e prova para ensaios form ais... 133
3.2. Resultados formais com corpos de prova utilizando barbotina F-R 1 em diversas tem p eratu ras...134
3.3. Resultados formais com corpos de prova utilizando barbotina F-R 2 em diversas tem p eraturas...135
3.4. Resultados na produção de corpos de prova com barbotina F-R 1 ... 136
3.5. Resultados na produção de corpos de prova com barbotina F-R 2 ... 137
3.6. Peças desen v o lv id as...146
3.7. Peças desen v o lv id as...147
3.8. Peças desen v o lv id as...148
' 3.9. Peças desen v o lv id as...149
3.10. Desenhos de pratos em computador, 3D stu d io ... 152
3.11. Desenhos de tigelas para sopa com apoios, em computador, 3D stu d io ...152
3.12. Desenhos de tigela e prato com abas quadradas e "sous-plat"...153
3.13. Modelos de tigela de sopa e apoio para tig e la s ... 159
3.14. Moldes d iv e rs o s ... 160
3.15. Tigelas com abas triangulares sobre a p o io ...161
3.16. Pratos e tigelas com abas triangulares... 162
3.17. Prato com aba quadrada e tigelas com abas d iv ersas... 162
3.18. Pratos e tigelas com abas qu ad rad as... 163
3.19. Xícaras d iv e rs a s ... 163
3.20. Tigelas e ca lo tes... 165
3.21. Apoios de tigelas e calotes... 165
3.22. Peças em grês português vermelho, b isc o ita d a s ... 167
3.23. Peças em grês português, v id rados... 167
3.24. Tigela com aba quadrada e apoio, em grês F-R 2 ... 169
3.25. Pratos em grês F-R 2 ...169
3.26. Xícara com suporte, com renda aplicada e vidrado branco m a te ... 171
3.27. Tabuleiro, prato circular com abas largas e tigelas com abas circulares estreitas com aplicação de renda e vidrado em branco m ate... 171
3.28. Xícara com a p o io ... 172
3.29. Xícaras com asas e sfé ric a s... 172
3.30. Pratos sobre c a lo te s... 173
3.31. Pratos e calotes em p o rce lan a ... 174
3.32. Travessa sobre calote, em porcelana... 175
3.33. Travessas e calote em porcelana...176
3.34. Tigelas com diversas a b a s ... 177
3.35. Pratos com diversas a b a s ... 177
3.36. Tigelas em diversos tamanhos com vidrado
b r a n c o ...178
3.37. Prato e tigela com abas triangulares... 178
3.38. Prato com tigelas de abas q u a d ra d a s... 179
3.39. Tigela e a p o io ... 179
3.40. Travessas q u a d ra d a s... 180
3.41. Deposição das partículas no interior da p e ç a ...182
3.42. . Tigelas quadradas antes e Pós v idrado... 183
3.43. Travessas q u a d ra d a s... 183
3.44. Xícaras moldadas com m assa p lá s tic a ...184
3.45. Rendeiras • Peniche - 1912...187
3.46. Rendas Eruditas de Vila do C o n d e ... 189
3.47. Renda Popular com tema de "aras votivas", de Peniche...189
3.48. Rendas Populares com tema “estrelinha", de Florianópolis.. 190
3.49. Rendas Populares com tema "sapa", de Florianópolis... 190
3.50. Redesenho de rendas feito em com putador para produção de d e c a lq u e s ... 192
3.51. Ensaio com renda aplicada sobre peças em grês português v e rm e lh o ...192
3.52. Ensaios com rendas aplicadas sobre peças em grês português verm elho... 193
3.53. Ensaios com rendas prensadas sobre peças em grês português verm elho... 193
3.54 Ensaio sobre peça em grês vermelho com renda aplicada e d e c a lq u e s ... 194
3.55 Ensaio com decalques em pratos em grês vermelho e em prato vidrado em b ran co ...195
3.56 Prato e tigela em grês vermelho com decalque em branco sobre vidrado amarelo m e l...196
RESUMO
Esta tese verifica o uso do design industrial associado à tecnologia na concepção de produtos cerâm icos de uso dom éstico, com petiti vos por sua qualidade (técnica, funcional e formal) e por seu baixo custo, utilizando m atérias-prim as reg io n ais a b u n d a n te s. D entre as m atérias-prim as disponíveis na Região M etropolitana de Curitiba, a argila folhelho foi escolhida para realização de diversos ensaios com o objetivo de utilizá-la na fabricação de objetos tridim ensionais em g rê s cerâm ico, avaliando p ro c e s s o s de conform ação com m assa líquida e com m assa p lástic a , além de p o s s ib ilid a d e s form ais e decorativas, com uso de vidrados e da própria coloração m arrom- averm elhada da argila. O trabalho a p re se n ta o desenvolvim ento de uma linha de louça de mesa, incluindo uma fase conceituai, uma fase projetual e uma fase de execução experim ental das peças que com põem a referida linha, com a confecção de m odelos e m oldes e das próprias p eças, com parando quatro tipos de m atérias-prim as d ife rentes: faiança, porcelana, “grês" português e o g rês produzido com a m atéria-prim a regional pesquisada. A produção das peças p e rm i tiu com parar m assas e verificar que as argilas verm elhas podem ser exploradas na produção de objetos, pois apresentam um diferencial estético muito interessante. A utilização das m assas de argila folhe lho (F-R) dem onstram seu potencial para utilização em grês cerâm i co para louça de m esa, em via plástica, mas indicam a reformulação de m assas em via líquida, bem como o desenvolvim ento de experi m entos em outros produtos, como lum inárias, p an elas e a q u e c e d o res de am biente. O projeto de louça de m esa desenvolvido m ostrou com o o d e s ig n de produto p ode co n trib u ir p a ra a inovação, ao a g re g a r novos valores conceituais e práticos a produtos existentes, tornando-os atraentes ao consumidor. A decoração desenvolvida para a linha de louça de m esa m ostrou a p o ssib ilid ad e de utilização de vidros coloridos, como o azul cobalto, o preto ou o branco, so b re o grês vermelho, e o potencial de utilização de tem as regionais traba lhados graficamente para aplicação nas superfícies de louça de m esa cerâm ica. Estes tem as apontam um caminho na busca da diversidade e diferenciação de produtos para o m ercado interno e para exporta ção.
A B STR A CT
This rese a rc h investigates the use of industrial desig n asso ciated to technology in the creation of ceramics products for domestic use, which are competitive due to their quality (technical, functional and formal) and their low cost, making use of a great variety of raw material. Among the raw material available in the Metropolitan Area of Curitiba, shale clay was chosen for the realisation of several experiments, with the objective of being used in the manufacture of dish wear and tridimensional objects made of ceramic red stoneware, evaluating the processes of conformation with clay suspension (to slip casting) and the soft plastic clay (to soften plastic forming), besides the formal and decorative strategies with the use of glazing and reddish-brown colour of clay. The work presents the stages of development of a dish wear line, including a conceptual phase, a phase of project design, and a phase of experimental manufacture of pieces of the line referred to, including the manufacture of models and moulds for casting the different pieces, com paring four kinds of raw material: semivitreous whiteware, porcelain, Portuguese red stoneware, and the red stoneware produced with the regional raw material chosen for the development of this research. The production of pieces enable us to compare different kinds of clay and reach the conclusion that the red clays can be em ployed successfully in the production of objects, sin ce they p re s e n t very in te restin g a e sth e tic d ifferentiation. The employment of shale clays, F-R, revealed their potential for the use of red stonew are for dish wear, in soft plastic, but indicated the n e e d for reformulation of clay suspension, as well as the possibility of development of experim ents of other products, such as luminaries, pots and room heaters. The dish wear project develop has demonstrated how the design of the product can contribute to innovation, by adding new conceptual and practical values to existing products, turning thèm attractive for the consumer. The decoration developed for the dishware line has revealed the possibility of the use of colour glass, such as cobalt blue, black or white, on the red stoneware, as well as the potential of using regional motifs graphically displayed to be superim posed on the surface of the dish wear ceramics. The results point at new perspectives in search for diversity and differentiation of products for the internal market and for exportation.
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Esta tese parte da hipótese de que é p o s sível a utilização do design industrial asso ciado à tecnologia na concepção de p ro dutos de uso dom éstico, com petitivos por sua qualidade (técnica, funcional e formal) e po r se u baixo custo, com uso de m até rias-prim as regionais abundantes.
O p re s e n te trab alh o tem como objetivo g e ra l b u sc ar novas p o ssib ilid ad es m erc a d o ló g ic a s e pro d u tiv as p a ra os p a rq u e s industriais cerâm icos de louça de m esa e objetos, através da incorporação do design e da tecnologia, utilizando m atérias-prim as reg io n ais.
D entre se u s objetivos específicos estão o desenvolvim ento de p e s q u is a com m ate riais potenciais, buscando técnicas de p re paração , m anipulação e queim a de baixo investimento e baixo custo; a utilização das té c n ic a s d e p ro d u çã o u su ais em p e ç as tridim ensionais em cerâm ica, como enchi mento e torno, introduzindo, se necessário, novas tecnologias que m elhorem ou facili tem o desenvolvimento de novos produtos; a exploração da linguagem formal popular/ tradicional e a linguagem formal clássica/ erudita, a sso c ia d a s a novos estilos e te n d ências, com patibilizando-as às restrições
tecnológicas e ao g rê s cerâm ico; a s is te matização de algum as formas passíveis de p ro d u çã o com baixo ín d ice d e p e rd a ou rejeição; a com patibilização de vidrados e acabam entos ao g rê s cerâm ico, sem p e r da da q u a lid a d e re a l e /o u a p a re n te ; o desenvolvimento experim ental de produtos cerâm icos para uso dom éstico que, com patibilizando os aspectos tecnológicos, fun cionais, formais e m ercadológicos, possam dem o n strar algum as das am plas p o s s ib i lidades de uso do g rês cerâm ico; e, final mente, a exploração do conceito dá diver sid a d e de oferta de pro d u to s a tra v és da p ro d u ção flexível e p a d ro n iz a d a , m as form alm ente diferenciada.
A produção de artefatos em cerâm ica data de aproxim adam ente 7000 anos, sendo uma das mais antigas no mundo, e, mesm o com o avanço tecnológico, que aponta o m ate rial cerâm ico como um m aterial do futuro, ainda hoje são utilizados basicam ente for m ulações e m étodos antigos, com pouca inovação projetual.
Nos últimos anos, alguns centros de p e s q u isa vêm desenvolvendo novas te c n o lo gias com e para cerâm ica, tanto no campo quím ico quanto no eletrom ecânico, visan
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do um a m aior e m elhor a p lic aç ã o d e ste abundante m aterial. No Brasil existem v á rios p a rq u e s c e râ m ic o s form ados por indústrias de pequeno, m édio e até g ran d e porte, que atuam em diferentes áreas. De um lado, a indústria de revestim ento, b a sta n te com petitiva internacionalm ente; d e outro, a indústria de louça de m esa e objetos decorativos, que produz artefatos com lim itada q u alid ad e tecnológica e e s tética, em faiança, g rês e porcelana. Este segm ento ap resenta baixa com petitividade in te rn ac io n al e en fren ta uma a c irra d a co n co rrência interna em face da abertura d e m ercado.
Um dos p arq u es da indústria de louça de m esa situa-se na região de Cam po Largo (PR), onde existem m atérias-prim as ab u n d a n te s. A p esar d e s te se to r industrial necessitar de am pliação de m ercado, pou c a s p e s q u is a s vêm se n d o desen v o lv id as p ara explorar novos usos e possibilidades p a ra o m aterial cerâm ico, na tentativa de a g re g a r novos, ou m ais ad e q u ad o s, valo res percebidos pelo consumidor, como por exem plo o design.
Visando cobrir esta lacuna, esta tese parte do estu d o d e m atérias-p rim as reg io n a is que apresentem boas propriedades, sejam abundantes e pro cessad as com baixo c u s to, associando a elas estudos formais que atendam a nichos d e m ercado existentes, g e ra n d o p ro d u to s que p o ssam c o m p a ti bilizar as possibilidades produtivas com os anseios e d esejos do consum idor.
A tese e stá dividida em três capítulos. O prim eiro inclui a revisão da literatura e o estado da arte. O segundo apresenta a s e leção e o estudo de algum as am ostras, vi sando sua utilização na fabricação de lou ça de m esa em grês. O terceiro m ostra o desenvolvimento de uma linha de louça de
m esa, que inclui conceito, projeto e ex e cução ex p erim en tal d e m o ld es e p e ç a s, com parando quatro m atérias-p rim as d ife rentes: faiança, porcelana, g rê s português e g rês com a m atéria-prim a regional p e s qu isad a.
O capítulo 1 apresenta o conceito de c e râ mica e, especificam ente, o de grês, contra pondo c lassificaçõ es de d iv erso s autores e com entando seus diferentes usos. Anali sa a com posição das m atérias-prim as utili zadas na produção cerâ m ic a e ’m g e ra l e, particularm ente, das m atérias-prim as reg i onais, como os folhelhos. Também mostra, de forma genérica, os procedim entos uti lizados na p rep aração , conform ação, a c a bam ento, d eco ração e queim a da c e râ m i ca tradicional, com ênfase no setor de lou ça de m esa e objetos.
Este primeiro capítulo traz ainda uma revi são do estado da arte da indústria cerâm i ca no Brasil e na Região M etropolitana de Curitiba, discutindo suas e stra té g ia s e ru mos frente a m odelos internacionais mais arrojados e atuais. O conceito de desig n e seu papel frente aos novos desafios sociais, econôm icos, p o líticos e m e rc a d o ló g ic o s mostra a interface desta atividade com ou tras á re a s afins e como o d e sig n trabalha como m ediador entre arte e técnica, n e c e s sitando d e ste s conhecim entos p a ra poder participar efetivam ente do sistem a p ro d u tivo e econômico atual, especificam ente na á rea cerâm ica.
O segundo capítulo apresenta a seleção de m atérias-prim as, a coleta d e am ostras e a rea liz a ç ão de e n sa io s p re lim in a re s , que auxiliam na previsão de uso das am ostras de a rg ila (folhelhos), em p ro d u to s como tijolos, vasos ou objetos decorativos, além de grês para louça de m esa e objetos.
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Também inclui a determ inação da com po sição m ineralógica - através da análise quí mica, difração de raios X, m icroscopia e le trônica de varredura, distribuição granulo- m étrica e análise dilatom étrica, que orien tará no uso e nos p ro c e s s o s produtivos, indicando p o ssib ilid a d es e restriç õ es das am ostras coletadas.
Finalm ente, m ostra como acontece a re la ção água-argila, através de ensaios para a form ulação de m assa líquida e d e m assa plástica com as am ostras selecionadas, na produção de grês cerâm ico aplicado à lou ça de m esa e objetos.
O capítulo 3 está dividido em três partes, sendo a prim eira referente ao estudo, com corpos de prova, da relação form a-m ate- rial, visando observar o comportam ento do g rê s cerâm ico em d e te rm in a d a s form as básicas e utilizando esta observação para o desenvolvim ento de produtos.
A segunda parte descreve atividades expe rim entais realizadas com o objetivo de m os trar a p o ssib ilid a d e do uso do d e sig n no desenvolvim ento de novos pro d u to s em cerâm ica. Avalia as relações entre material e form a e a p re se n ta o desenvolvim ento e e x e cu ç ã o d e um a linha exp erim en tal de louça d e m esa, utilizando m etodologia e
técnicas já sistem atizadas, aplicadas a ma- térias-prim as cerâm icas diversas, c o m p a rando-as entre si e com aquela form ulada com a matéria-prima proposta, analisada no capítulo 2. A última parte apresenta um b re ve estudo de decoração experim ental apli cada à linha desenvolvida.
A m etodologia, estrutura e procedim entos utilizados na tese seguiram os padrões r e c o m e n d a d o s tanto p e la á re a tec n o ló g ic a quanto p elo s m étodos e en saio s c ie n tífi cos, como ainda pela área de design, quan to a parâm etros conceituais e de desenvol vimento de produtos.
E ste estu d o foi rea liz a d o no Brasil (na UFSC, em Santa C atarina; na UFPR e na UEPG), no Paraná, bem com o no e stág io “sanduíche" em Portugal, no Centro de For m ação Profissional para a Indústria C e râ m ica - CENCAL. C ontou ain d a com uma p e s q u is a da "ten d ên cia in te rn ac io n al do d e sig n d e p ro d u to s c e râ m ic o s p a ra uso d o m é s tic o 1’, rea liz a d a no norte d a Itália (Milão, Verona, Bolonha e Faenza), na E spa nha (na região da Galícia) e em Paris, na França, além do contato com tec n o lo g ia e s p e c ífic a para a p ro d u çã o de louça de m esa e m etodologias de desig n aplicadas a esta área, no Brasil, na Itália e em Portu gal.
□ E S I Q N E T E C N O L O G I A A P L I C A D O S A P R O D U T O S D O M É S T I C O S E M Q R Ê 8 C E R Â M I C O C A P Í T U L O 1E S T A D O O A A R T E
Q E S I Q N E T E C N O L O G I A A P L I C A D O S A P R O D U T O S D O M É S T I C O S E M G R Ê Q C E R Â M I C O ESTADO DA ARTE
E ste cap ítulo a p re s e n ta uma revisão b i bliográfica, bem como o estado da arte re lativo ao grês cerâm ico e ao perfil do parque industrial de cerâm ica e do design.
Com rela çã o ao g rê s cerâm ico, rec u p e ra o conceito de cerâm ica, contrapondo clas sificações de diferentes autores, e seus di versos usos, bem como a com posição das m até ria s-p rim a s em g e ra l e e sp e c ific a mente as regionais, como os folhelhos, para a produção de grês. Também apresenta de form a g e n é ric a os pro ced im en to s utiliza dos na p re p a ra ç ã o , conform ação, a c a b a m ento, d e c o ra ç ã o e queim a da cerâm ica tra d icio n a l, e s p e c ific a m e n te no se to r de louça de m esa.
A presenta ainda uma revisão do estado da arte da indústria cerâm ica, mais especifica m ente no Brasil e na Região Metropolitana de Curitiba, discutindo suas estratégias e rumo frente a m odelos in te rn ac io n ais m ais a r rojados e atuais.
Discute o conceito de design e seu papel frente aos novos desafios sociais, econômicos, políti cos e mercadológicos. Mostra a interface d e s sa atividade com outras afins e como ela tra balha como mediadora entre arte e técnica, ne
cessitando destes conhecim entos para poder participar de forma efetiva do sistem a p rodu tivo e econômico atual, especificam ente na área cerâmica.
1 . 1 . G R Ê S C E R Â M I C O
1 . 1 . 1 . O Q U E É C E R Â M I C A , C O M O S E C L A S S I F I C A , O QUE É G R Ê S
Cerâm ica é uma palavra que vem do grego "Keramikós" e d e s ig n a todo o g ru p o de produtos resultantes da cocção de a rg ilas, agreg ad as ou não a outros com ponentes. Segundo a A ssociação Brasileira de C e râ mica, "materiais cerâmicos" ou "cerâmicas" com preendem todos os materiais inorgânicos ou não-metálicos de em prego em engenharia (materiais de construção em engenharia) ou produtos químicos inorgânicos (excetuados os metais e suas ligas), que são utilizáveis geral mente após tratamento em tem peraturas e le vadas.
A argila é um m aterial natural terro so de granulação fina, que g eralm en te ad q u ire, quando um edecido com água, c e rta
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tic id a d e . As arg ilas são form adas e s s e n cialm ente por silicatos hidratados de alu mínio, ferro e m agnésio, denom inados ar- gilom inerais (ver: SOUZA SANTOS, 1989). O cam po que c o m p re e n d e os produtos cerâm icos é muito vasto. Alguns autores clas sificam as cerâm icas em tradicionais e técni cas, outros em tradicionais, técnicas e avança das, incluindo o vidro como material c erâ
mico. A figura 1.1 m ostra a c la ssifica ç ã o que foi adotada nesta tese, onde a distinção e stá m ais re la c io n a d a à te m p e ra tu ra de cocção (ver: NORTON, 1975). A fig u ra 1.2 aponta outra classificação tam bém in te res sante, usando como critério a p o ro sid a d e que o m aterial apresenta, que auxilia p a r ticularm ente o entendim ento das c e râ m i cas utilizadas para confecção de louça de m esa.
T ip o s U s o s
Tradicional
tubos/manilhas
Louça Natural (vermelha) louça de m esa
Louça/Faiança Louça Fina (calcifica) louça de mesa/objetos
Louça Semi-vítrea {feldspática)louça de mesa/objetos Grês Natural
Grês Fmo
G iês Grês Vílieo
Técnica Grés Jaspp
G iês BasáUico
Porcelana de Hotel louça de mesa com espessura yiossa
Porcelana Doméstica louça de mesa com espessura normal
Porcelana Porcelana de Ossos louça de mesa com ospessuta fina
Porcelana Res. à Chama panela/travessas
Porcelana Elétrica componuntus elétncos
Avançada caixa de mutoies/talheies
i&vnstini dfe naves espaciais pictcses ósseas e dentárias componentes eletiónicos
FIGURA l . l - Tipos d e cerâmica e alguns usos
A cerâmica tradicional corresponde às telhas e tijolos, bem como objetos decorativos e utili tários de em prego primitivo, confeccionados com argilas de coloração vermelha, castanha ou amarelada, com alto teor de ferro em sua composição mineralógica. Este tipo de cerâ mica sofre cocção a tem peraturas relativa mente baixas, entre 950°C e 1050°C.
A cerâm ica técnica c o rre sp o n d e às faian ças, ao g rês, às p o rc e la n a s utilizados na produção de louça de mesa, pisos e reves tim entos, louça s a n itá ria e até p ro d u to s m ais técnicos, com o co m p o n e n tes e lé tri cos, louça para fogo direto, entre outros. As faianças podem s e r classificadas como calcíticas, quando utilizam como fundente
C A P Í T U L O 1 E S T A D O D A A R T E
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auxiliar a calcita ou a dolomita, ou felds- p áticas, quando utilizam como fundente o feldspato. Sua tem peratura de cocção varia entre 1050°C à 1100°C para as calcíticas e
1100°C e 1250°C p a ra as fe ld s p á tic a s . É porosa, e sua resistên cia m ecânica não é elevada. Sua coloração varia de crem e até branco. P ro d u to s C e râ m ic o s Ceiâmica Vermelha Porosos tijolos/telhas vasos/objetos decorativos
Louça Natural (vermelha) louça de mesa
Louça/Faiança Louça Fma (culcítica) louça de inesa
Louça Seini-vnrca (feldspútica) louça de mesa
G iês Natuial louça de mesa
Grês Fino louça sanitária
Grês Vítreo G iês jaspe
Não P.Jiosos Giês BasAlnco
Porcelana de Hotel louça de rue^a
Porcelana Doméstica lou;a de mesa
Poiciílan.! Porcelana de Ossos louça d e mesa
FoicvLiw ív s. à Chama pdneliis/trdvessds
Porcelana Elétrica componentes elétncos
FIGURA 1.2 ■ CJassificação d o s produtos cerâmicos conforme sua porosidade
O grês utilizado para louça, pisos, revesti
m entos e louça s a n itá ria é norm alm ente com posto por argilas, quartzo e feldspato. Existem m uitas variações de com posição. Sua característica básica é nunca ser bran co, apresentar baixíssima porosidade, c h e gando a s e r nula, e p o ssu ir uma elevada re s is tê n c ia m ecân ica. A tem p e ra tu ra de c o c çã o varia conform e a com p o sição e pode estar entre 1100°C a 1300°C.
A porcelana é muito utilizada para louça uti litária e decorativa, com ponentes elétricos, p ró te se s d e n tá ria s, en tre outros usos. É com posta basicam ente por argilas, caulins, quartzo e feldspato. Sua principal c a ra c terística é ser muito branca até translúcida, com porosidade nula - e elevada resistên
cia mecânica. A tem peratura de cocção en contra-se na faixa de 1230°C a 1400°C. Existem ainda os refratários, que são obti dos a partir de m ateriais naturais ou arti ficiais, c a p azes de s u p o rta r tem p eratu ras ele v a d a s sem se d e fo rm are m acentua- dam ente. São u sados em revestim entos e m obílias para fornos ou outros c a so s que dem andem resistê n c ia term o m ecân ica de uso em torno de 1450°C. A tem peratura de cocção tam bém é feita em te m p e ra tu ra s elevadas.
As cerâm icas ditas avançadas são aquelas usadas em produtos m anufaturados de alta tecnologia, como c o m p o n e n te s a e r o e s paciais, eletrônicos, biom édicos,
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tivos, entre outros. São obtidas a partir de m atérias-prim as puras, norm alm ente sinté ticas, conform adas, sinterizadas (vitrifica- das) e tratadas em condições rigidam ente controladas, a fim de adquirirem p ro p rie d a d e s su p e rio re s.
1 . 1 . 1 . 1 . M a t é r i a s - p r i m a s
A c e râ m ic a é um m aterial d e c o rre n te de m até ria s-p rim a s q u e foram m o ldadas e m antiveram su a s form as a p ó s a queim a. Para tal, n ecessitam ter, em sua com posi ção, com ponentes que sejam: a) plásticos, para perm itir a moldagem; b) ligantes, para que m antenham a form a a n te s e após a queim a; c) estruturais, para que originem um produto com resistência adequada. Algumas m atérias-prim as possuem os com p o n en tes plástico s, ligantes e estruturais n e c essá rio s e isoladam ente produzem c e râm icas d e q u a lid a d e s variáveis. O utras m até ria s-p rim a s a p re se n ta m c a ra c te rís ticas isoladas e, para produzirem cerâm i ca, devem se r utilizadas com binadas, for m ando uma m assa.
N orm alm ente as m atérias-p rim as e m p re g a d a s nas cerâm icas tradicionais (ou ver m elha) são utilizadas isoladas, pois a p re sentam as três características necessárias à produção de uma cerâm ica estrutural de baixa tem peratura.
já as cerâm icas técnicas e avançadas são resultantes da utilização de várias matéri- a s-p rim as, p o d en d o a p re s e n ta r p red o m i nância em uma ou outra das características b ásicas em função do produto final d e s e jado. Desta form a torna-se possível "pro jetar" uma m assa cerâm ica.
As m atérias-p rim as a p re se n ta m -se a céu
a b e rto ou em fo rm açõ es s u b te rrâ n e a s . Como são deco rren tes de form ações natu rais, possuem variações de com posição ao longo das form ações. Trabalhar com diver sid a d e de m atérias-p rim as, com c a r a c te rísticas sem elhantes, formulando uma m as sa, perm ite às e m p resas cerâm icas maior flexibilidade de custos e produção, além de maior garantia de qualidade.
Para a form ulação de um produto cerâm i co, podem-se dividir as m atérias-prim as que com põem a cerâm ica em p lásticas e não- plásticas (ligantes/fundentes e estruturais). Mas mesmo entre as m atérias-prim as p lás ticas existem variações importantes que afe tam profundam ente as ca ra c te rístic a s glo bais da m assa e do produto final.
A) as m a té ria s - p r im a s p lá s tic a s são o principal com ponente dos produtos c e râ micos, por serem facilm ente m oldáveis ao receberem a adição de água. São as argi- las, constituídas por argilom inerais.
As características básicas das a rg ila s que constituirão o m aterial cerâm ico são textura terrosa e baixa granulom etria.
Plasticidade é a capacidade de o material, em contato com uma q u an tid ad e lim itada de água, moldar-se e m anter e ssa forma. A im p o ssib ilid a d e d e a d o ç ão p len a d e s sa definição é existirem argilas que não a p re sen tam p la s tic id a d e , e m b o ra tenham os outros atributos da argila - por exem plo, as argilas tipo "flint” (uma argila dura e alta mente refratária).
Assim, por p la s tic id a d e , e n te n d e -s e de modo amplo a p ro p rie d a d e de o m aterial úm ido s e r m o ld a d o /d e fo rm a d o se m se romper, através da ap licação de um a ten são, e p e rm a n e c e r m o ld ad o /d efo rm ad o quando a tensão é retirada.
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A plasticidade de uma argila é variável em função de sua com posição. As argilas são c o n stitu íd a s e s se n c ia lm e n te por argilo- m in erais, p o d e n d o c o n te r m ateriais que não são co nsiderados argilom inerais (cal- cita, dolom ita, gibsita, quartzo, aluminita, pirita e outros), m atéria orgânica e outras im p urezas.
A granulometria também define um material argiloso. A granulom etria de um a argila, denom inada “fração argila", corresponde a um diâm etro de partículas inferior a 2 |im. Isso p o rq u e p e sq u isa s m ostraram que os argilom inerais concentravam -se nesta faixa inferior a 2 um, e que os não-argilominerais estão geralmente ausentes na fração de diâ m etro inferior a 2 um. D esta forma, uma s e p a ra ç ã o nas frações acim a e abaixo de 2 ^m é a melhor maneira de separar qualita tiva e, em certos casos, quantitativamente os argilom inerais dos não-argilominerais (ver: SOUZA SANTOS, 1989).
As argilas, em geral, são transportadas no d e co rrer dos anos por ventos e água e en co n tra m -se em d e p ó s ito s se c u n d á rio s, o q u e as torna muito finas e com g ran d e q u a n tid a d e de m atéria orgânica, além de lhes conferir coloração diversa.
Os caulins são argilas que se encontram em depósitos primários, porque ficam no lugar onde foram formados por desagregação de ro ch as feldspáticas. A presentam -se ex tre m am ente brancos e puros, sem matéria or gânica, e seus grãos são mais grossos. B) as m a té ria s -p rim a s n ã o -p lá s tic a s ou d u r a s p re s e n te s em um corpo cerâm ico são b a sic a m e n te a sílica (estrutural) e o feld sp ato (fundente), existindo uma série d e outros, como calcita, dolom ita, etc. A sílica tem no quartzo o com ponente princi pal, que pode existir sob a forma de
cris-tobalita ou tridimita. Por ação do calor, e s sas formas podem transformar-se um as nas outras. A 573°C o quartzo a transform a-se em quartzo p. Essa transform ação é acom panhada por uma m odificação de volume co n sid eráv el.
Numa m assa cerâmica, a função da sílica é funcionar como “esqueleto", evitando con trações excessivas na se c a g e m e queim a. C ontrola tam bém su a d ila ta ç ã o , p ro piciando uma m elhor ad aptação massa-vi- drado e evitando o "craquelet" (trincas no vidro, c a u sa d a s por dilatação da m assa). Na formulação de m assas líquidas, barbo- tinas, tem tam bém a im portante função de facilitar a defloculação.
O feld sp ato é um silicoalum inato d e p o tá s s io ou s ó d io , r e s p e c tiv a m e n te c h a m ado o rto c lá sio e a lb ita . Os fe ld s p a to s s ó d ic o s fu n d em a te m p e ra tu ra s s u p e rio re s a 1100°C, e os fe ld s p a to s po- tá s s ic o s , a te m p e ra tu ra s s u p e r io r e s a 1200°C. São u tiliz a d o s com o a g lu ti- n a d o re s ( lig a n te s ) d o s o u tro s c o m p o n e n te s de um a m a s s a d e a lta te m p e ratura. C ontribuem p a ra ativar a sinteri- zação, por form ação de fase líquida vis cosa, o que aum enta a re sistê n c ia m e c â nica d a s p e ç a s . Por isso são c h a m a d o s fu n d e n te s, s e n d o u tiliz a d o s em m a s s a s s e m ip o ro s a s e n ã o -p o r o s a s , com o na faiança, no g rê s e na p o rcelan a.
A c a lc ita é um ca rb o n a to d e cálcio (C a C 0 3), e a dolom ita, um ca rb o n a to de c álcio e m ag n ésio . Sua função é form ar fa s e s c ris ta lin a s . A m bos sã o fu n d en te s, sendo que a calcita influencia a dilatação da m assa e facilita o acordo m assa-vidra- do, m inim izando o “c ra q u e le t".
C ham ote são a rg ila s q u e im a d a s à tem p e ra tu ra igual ou s u p e rio r à da m assa e
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p o ste rio rm e n te m oídas, p o d en d o ser
in co rp o rad a s na m assa sem qualquer ris co, já que se tornam inertes. Não reagem com o utros c o m p o n e n tes da m assa nem m odificam a sua dilatação, servindo como estrutura, além de reduzir a plasticidade e controlar o choque térm ico.
1 .1 .1 .S. Mat ér i as - pr i mas regionais regionais e sua utilização em m a s s a s cerâmicas
N esta tese, in teressam -nos de modo p re p o n d e ra n te as a rg ilas, principalm ente as reg io n a is, p re s e n te s na Região M etropo litana de Curitiba e proxim idades, utilizadas na cerâm ica tradicional.
O Brasil é um país extrem am ente rico em re s e rv a s m in eralógicas, d istrib u íd as com diversidade por todas as suas regiões. H isto ricam en te, a s in d ú stria s c e râ m ic a s sem pre se instalaram próximas a barreiras, ou seja, aos depósitos de argilas e m atéri as-prim as, pois o custo de transporte sem pre foi alto. Com a construção de estradas e a m aior facilidade de transporte, princi palm ente nos anos 70, as distâncias deixa ram d e re p re s e n ta r um im pedim ento à localização de uma indústria cerâm ica. As e m p resas dos pequenos pólos que haviam su rgido em função d e sta condição com e çam a b u sc ar m atérias-prim as de m elhor q u alid ad e, ou m esm o de m enores custos, em outras localidades, abandonando, mui tas vezes, as p o ssib ilid ad es regionais. Isso é o q u e vem o c o rre n d o na Região M etropolitana d e C uritiba, onde, a p e sa r d a s potencialidades m ineralógicas, as em presas chegam a trazer m atérias-prim as de outros estados, como da Paraíba e Piauí, no
n o rd e s te do p aís, d ista n te ap roxi
m adam ente 5000 km.
A região é abundante em m inérios e a rg i las adequados à produção de cerâm icas de alta qualidade, mas pode se r co n sid erad a carente na extração dos principais insumos m inerais de boa qualidade, como no caso da argila e do caulim . E ssa carê n c ia não deve s e r c re d ita d a à falta d e ja z id a s ou ocorrência, já que o estado do Paraná p o s sui am biente geológico extrem am ente fa vorável à formação d e s se s depósitos, mas à falta de p e s q u is a s g e o ló g ic a s d ir e cionadas para e sse s insumos, além da fal ta de c aracterização tecnológica d a s m a térias-prim as exploradas. Poucos e stu d o s e p e s q u is a s são rea liz a d o s, a p e s a r dos esforços de em presas estatais, como a Mi- neropar, que realiza levantamentos e apon ta p o te n c ia lid a d e s em todo o e s ta d o do Paraná.
Um dos fatores limitadores ao uso de m a teriais regionais e stá ligado ao fato d e a coloração cerâm ica alm ejada para a p ro dução de produtos de uso dom éstico ser a mais próxima ao branco, em função da fa cilidade de aplicação de vidrado em vári os tons, bem como do preconceito vigente, que associa a cor à q u alid ad e. Cor clara teria boa qualidade, e cor escura, pior qua lidade. D escartam -se as argilas de colora ção p ó s-queim a, a m a re la d a , v erm elh a e marrom, em favor das de tonalidade b ran ca, crem e e cinza claro.
Com rela çã o ao p ro c e ssa m e n to , a s e m p re s a s bu scam arg ilas ou m ate ria is cuja facilidade de o b ten ç ã o e b en eficiam en to implique baixo custo e uso de eq uipam en tos sim ples. Na produção, predom inam as téc n ica s d e enchim ento e torno, so b re m olde de gesso , que req u e re m níveis de retração e deform ação baixos, m inim izan do p roblem as de controle de to le rân c ias d im ensionais. Tam bém bu scam m ateriais que vitrifiquem com queim as em tem
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turás baixas, já que o custo de energia d e s
p e n d id a na queim a afeta c o n
sid e ra v elm e n te o preço final do produto. Usar arg ilas de outras regiões, dentro de p a d rõ e s já te sta d o s, tem sido uma saída ap aren tem en te lucrativa para as em presas da região.
Outro ponto que vem desfavorecendo a uti lização de m atérias-prim as locais é que atu alm ente, no Brasil, a maior parte das p e s q u isa s voltadas para o m aterial cerâm ico está dirigida à cerâm ica avançada. A p e s q u isa v o lta d a ao se g m e n to de cerâm ica dito tradicional (estrutural, branca e refra- tária) é quase inexistente (ver: BERG, 1995). Basta ver que 85% dos trabalhos a p re se n tad o s no C ongresso Brasileiro de C erâm i ca, em 1993, estavam voltados para a c erâ m ica a v an çad a. E sse q u a d ro p e rm a n ec e aparentem ente inalterado nos últimos anos. Com b a se n e ssa s prem issas, foram levan ta d a s algum as m atérias-prim as regionais, já d e te c ta d a s por geólogos e p esq u isa d o res em cerâm ica e a p re se n ta d a s em con g re sso s científicos, que possuem potenci al para possíveis utilizações, como em lou ça de m esa. Dentre as matérias-primas, foi d etectada a argila do tipo “folhelho", da for m ação de Cam po do Tenente, caracteriza da por BERG & SOUZA SANTOS (1970) e por LOYOLA & SIEDLECKI (1993).
1 . 1 . 1 . 3 . O que são folhelhos e como originam o gr âs
O termo “folhelho" é usado para argilas la m in ad as ou e s tra tific a d a s naturalm ente, q u e p o d em ter a m esm a c o n sistên cia ou textura d a s a rg ila s u su a is ou s e r co m pletam ente ad en sad as e duras, chamando- s e e n tã o “a rg ilito " (ver: SOUZA SAN T O S ,1989).
Em inglês, é conhecido como “shale". Po
dem s e r e n c o n tra d a s g ra d a ç õ e s e n tre o folhelho argiloso e uma argila plástica. Os termos “shale clay" & “clay shale" são uti
lizados para d e sig n a r os m ate ria is in te r m ediários entre “cla y"e “sh a le ", caso s e
jam mais argilosos ou sílticos, resp e c tiv a m ente.
Outra argila que tam bém ap resen ta-se em
cam adas ou bandas, conhecida como "Var-
ve Clay", argila varvítica, é constituída por
cam adas geralm ente alternadas de argila e silte. O varvito de Itú (SP) é bem conhecido, entretanto não é argiloso.
No Brasil tam bém costum a-se utilizar a d e
nom inação d e "taguás" aos folhelhos. Os
taguás de Jundiaí e Vale do Paraíba são fo lhelhos a rg ilo so s (ver: SOUZA SANTOS,
1989).
Folhelhos argilosos (ou g e n e rica m e n te
“shales') são argilas sedim entares que, sub
m etidas a p ressã o no p a ssa d o geológico, transformaram-se em uma rocha com pacta e dura, com tendência à clivagem lamelar, que origina o nome de folhelho. Os com po nentes e sse n c ia is dos folhelhos argilosos
ou “sh a les”, além da caulinita, são ilita ou
argilom inerais d e c a m a d a s m istas ilita- montmorilonita e clorita-montmorilonita. Um folhelho argiloso, pela ação de tem peratura e maior pressão, se transforma em ardósia
{slate) e, se a temperatura for suficientemen
te elevada, em micaxisto.
Os folhelhos a rg ilo so s são de granulo- metria muito fina, porque são sedim entares. G eralm ente a p re se n ta m estratificação em c a m a d a s horizontais e são d e c o lo ração variada. Os folhelhos argilosos são comuns especialm ente em form ações carboníferas. Se forem muito ricos em calcáreo ou quart zo, não encontram uso em geral.
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Após uma m oagem fina, os folhelhos re a d q u irem p la s tic id a d e quando u m ed ecid o s em água. São usados na fabricação de te- lhaâ e ladrilhos d e piso, pela resistên cia m ecânica elevada e pelas cores verm elhas intensas que adquirem após a queim a. Os folhelhos ou varvitos foram se le c io n a d o s p e la a b u n d â n c ia em que a p a re c e m nas proxim idades da Região M etropolitana de C uritiba, bem como p e la s c a ra c te rístic a s apontadas pelos autores que os estudaram p relim in arm en te.
1 . 1 . S. P R O C E D I M E N T O S G E N É R I C O S T R A D I C I O N A L M E N T E U T I L I Z A D O S N A T R A N S F O R M A Ç Ã O D A S A R Q I L A S E M P R O D U T O S C E R Â M I C O S
A produção de artefatos em cerâm ica data de aproxim adam ente 7000 anos, sendo uma d a s m ais a n tig a s no m undo. A pesar do avanço tecnológico que aponta o m aterial cerâm ico como um m aterial do futuro, ain da hoje utilizam -se b a sic a m e n te for m ulações e m étodos desenvolvidos há c e r ca d e 300 anos, com pouco controle proje- tual dos produtos.
Nos últimos anos, alguns centros de p e s quisa vêm desenvolvendo novas te c n o lo gias com e para cerâmica, tanto no campo quím ico quanto e le tro m e câ n ico , v isando uma maior e melhor aplicação deste ab u n dante m aterial. E ntretanto, os p ro c e s s o s trad icio n ais são ain d a larg a m e n te utili zados nas tradicionais indústrias de louça de m esa (figura 1.3).
1 « 1 . S . 1« P r e p a r a ç ã o d a s m a t é r i a s - p r i m a s
As m atérias-p rim as são e x tra íd a s e n o r m alm ente arm a ze n a d a s em d e p ó sito s c o bertos. Caso o depósito seja a céu aberto, haverá o que se cham a envelh ecim en to , ocorrendo alterações que deverão se r con sid erad as após o período de um ano, por exem plo.
Para formular uma boa m assa, é n e c e s s á rio uma boa hom ogeneização dos com po nentes. A m oagem das m atérias-prim as ri jas, a fim de reduzir o tamanho do grão, bem como uma peneiração para elim inar im pu rezas facilitarão a hom ogeneização.
D E S I G N E T E C N O L O G I A A P L I C A O O B A P R O D U T O S D O M É S T I C O S E M G R É S C E R Â M I C O ▲ 1 Preparação das matérias- primas Extração '» V / D Estocagem Moagem a seco Dosagem Moagem a úmido Secagem
i
2 Pré moldagem/ Conformação Extrusüo Líquida[]
Seca Prensagem Plústiui TornoD
Prensagem:: Secagem3 Queima Biqueima Monoqueima
Queima do Insroito 4 Vidro/Decoração 5 Queima Vidro Quuina do vidio
n
Vidro Queima do vidroFIGURA 1.3 - P ro cesso Produtivo em Cerâmica
Os m inerais d a s a rg ila s co n stitu in tes de uma m assa são formados por partículas de tamanhos muito pequenos (2 (o.m) e por isso não n e c e s s ita m de m oagem . E ntretanto, e le s p o d em se r o b tid o s em g ra n d e s to r rões duros e necessitarem de redução de tamanho, o que poderá se r feito através do uso de m oinhos d e m andíbulas, m oinhos de m artelo e mós de pedra. Posteriorm en te, podem se r d e sag reg ad o s em um turbo- diluidor, ao qual se adiciona argila e água.
Algumas fábricas adicionam à m istura um defloculante para facilitar a diluição. As m atérias-prim as rijas, como o quartzo, feldspato, calcita, dolomita e cham ote, e n tre outras, n ecessitam de m oagem e la b o rada, que pode ser feita a seco ou a úmido. Normalmente são em pregados moinhos de bolas, que são cilindros rotativos forrados em m aterial cerâm ico ou m esm o cilindros cerâm icos. E sses cilindros re c e b e m ,
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Quantidade de Material e Quantidade de Esferas
co rrefa e rra d o e rra d o e rra d o Velocidade de Moagem Centrifugação - velocidade excessiva - não há moagem Catarata -velocidade elevada - moagem ineficiente Cascata • velocidade correta - moagem máxima
FIGURA 1.4 - Moinho d e Bolas - cargas, p ro p o rçõ es e velocidades de uso
to com o m aterial a ser moído, uma carga d e "bolas" (n o rm alm ente c e râ m ic a s) e á g u a (caso a m oagem s e ja a úm ido). A q u a n tid a d e de b o las e m aterial a m oer d ev e s e r c u id a d o sa m e n te d im e n sio n a d a para que a m oagem seja eficiente, ou seja, para que seja m oída uma m aior quantida de de m aterial em um m enor tempo. A ve lo c id a d e d e ro ta ç ão do m oinho tam bém influi na eficiência da m oagem (figura 1.4).
A peneiração é realizada após a diluição e a m oagem e tem como objetivo re te r p a r tículas indesejáveis na massa, além de g a rantir um tam anho d e p a rtíc u la s h o m o gêneo. As telas das peneiras norm alm ente são a p re se n ta d a s na unidade "m e sh ”, r e p re s e n ta d a p or " # ” que c o rre s p o n d e ao número de orifícios existentes em um s e g mento de reta correspondente a uma p ole gada (2,54 cm).
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A prep aração da m assa é geralm ente feita por via úm ida, utilizando g ra n d e s q u a n tidades de água, que devem ser removidas a n te s do p ro c e s s o de conform ação. A desum idificação é feita em filtro-prensa, se o p ercentual de um idade desejad o for em torno de 20%, ou em ato m izad o res, se o p e rc e n tu a l d e um idade d e se ja d o não p u d e r u ltra p a ssa r os 5%, p a ra p re n sa g e m a seco .
A filtro-prensagem (figura 1.5) consiste na injeção de b arb o tin a (m assa líquida) em
cav id a d e s p lan a s re v e stid a s d e te la s fil trantes. A água sai p ela p a rte inferior da prensa, enquanto as p a rtícu la s de m assa enchem as c a v id a d e s. O b têm -se, assim , vários “d is c o s ” ou "bolachas" de m assa, com uma um idade que d e p e n d e d a p r e s são e do tem po de filtro-prensagem . A fil tro-prensagem pode se r dificultada caso as p artícu las de d e te rm in a d a m atéria-prim a sejam dem asiad am en te finas, vindo a n e cessitar de uma tela m ais fechada, capaz de retê-las. Filtro-prensa Injeção d u m u lin al Prensagem
vim
mil
mn
mil
jim
n a
Abei tuia do lillrii-prunsa *I
1111
DeuiiuldagunFIGURA 1.5 - E squ em a d e uma Filtro-Prensagem
O E 8 I O N E T E C N O L O G I A A P L I C A D O S A P R O D U T O S D O M É S T I C O S E M O R Ê B C E R Â M I C O ▲
Na atomização (figura 1.6), a m assa é intro duzida numa câm ara cilíndrica de p e q u e nos orifícios, sendo pulverizada no sentido ascendente. Na parte superior, é introduzida uma m assa de ar quente que vai secando os
grãos da massa. A atomização é utilizada nor malmente em fábricas de pavimento e revesti mento, sendo ainda pouco utilizada nas indús trias de louça de mesa.
Atumi/ndor Injeção do niulm ul Iiijeijãú de arguente Formação dos gruos Saída do uuilfiial
FIGURA 1.6 - Esquema de um Atomizador
C l
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Na prep aração de m assas por via plástica (figura 1.7) é n e c essá ria uma hom ogenei zação com pleta, para que o percentual de um idade seja constante em qualquer p on to da m assa e não ocorram bolhas de ar. Para isso são utilizadas extrusoras (fieiras de vácuo), tam bém conhecidas como ''ma
rom bas”, em que a m assa é m isturada numa prim eira câm ara, passan d o por um a zona de vácuo e saindo por uma matriz, que d e term inará a forma dos ''charutos”, os quais p o d erão ter diâm etros diversos, c a so s e jam cilíndricos ou possuam outras form as em sua seção transversal.
Extrusora Coloração do inaluual Honioyeiiüização c cuinjiadação do m aterial Exlrusdu m w w w » > Tarugo/Charuto
FIGURA 1.7 - Esquema de uma Extrusora
