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DEFINIÇÃO
Cerâmica compreende todos os materiais inorgânicos,
não-metálicos, obtidos geralmente após tratamento térmico em
temperaturas elevadas.
CLASSIFICAÇÃO
O setor cerâmico é amplo e heterogêneo o que
induz a dividi-lo em subsetores ou segmentos em função de diversos
fatores, como matérias-primas, propriedades e áreas de utilização.
Dessa forma, a seguinte classificação, em geral, é adotada.
Cerâmica Vermelha
- compreende aqueles materiais com coloração
avermelhada
empregados na construção civil (tijolos, blocos,
telhas, elementos
vazados, lajes, tubos cerâmicos e argilas expandidas)
e também
utensílios de uso doméstico e de adorno. As lajotas
muitas vezes
são enquadradas neste grupo porém o mais correto é em
Materiais
de Revestimento.
Materiais de Revestimento (Placas Cerâmicas) -
compreende aqueles materiais usados na construção civil para
revestimento de paredes, piso e bancadas tais como azulejos,
placas ou ladrilhos para piso e pastilhas.
Cerâmica
Branca - Este grupo é bastante diversificado,
compreendendo materiais
constituídos por um corpo branco e em geral recobertos
por uma
camada vítrea transparente e incolor e que eram assim
agrupados
pela cor branca de massa, necessária por razões
estéticas e/ou
técnicas. Com o advento dos vidrados opacificados, muitos
dos
produtos enquadrados neste grupo passaram a ser fabricados
, sem
prejuizo das características para uma dada aplicação,
com matériasprimas
com certo grau de impurezas, responsáveis pela coloração.
Dessa forma é mais adequado subdividir este grupo em:
louça sanitária
louça de mesa
isoladores elétricos para alta e baixa tensão
cerâmica artística (decorativa e utilitária)
cerâmica técnica para fins diversos, tais como:
químico, elétrico,
térmico e mecânico
Materiais Refratários
- Este grupo compreende uma diversidade de produtos, que têm
como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições
específicas de processo e de operação
dos equipamentos industriais, que em geral envolvem esforços
mecânicos, ataques
químicos, variações bruscas de temperatura
e outras solicitações. Para
suportar estas solicitações e em função
da natureza das mesmas, foram
desenvolvidos inúmeros tipos de produtos, a partir de
diferentes
matérias-primas ou mistura destas. Dessa forma, podemos
classificar
os produtos refratários quanto a matéria-prima
ou componente químico
principal em: sílica, sílico-aluminoso, aluminoso,
mulita, magnesianocromítico,
cromítico-magnesiano, carbeto de silício, grafita,
carbono,
zircônia, zirconita, espinélio e outros.
Isolantes Térmicos
- os produtos deste segmento podem ser classificados em:
a) refratários isolantes que se enquadram
no segmento de refratários,
b) isolantes térmicos não refratários,
compreendendo produtos
como vermiculita expandida, sílica diatomácea,
diatomito, silicato
de calcio, lã de vidro e lã de rocha, que são
obtidos por processos
distintos ao do item a) e que podem ser utilizados, dependendo
do tipo de produto até 1100 oC e
c) fibras ou lãs cerâmicas que apresentam características
físicas
semelhantes as citadas no item b), porém apresentam
composições
tais como sílica, silica-alumina, alumina e zircônia,
que
dependendo do tipo, podem chegar a temperaturas de utilização
de 2000 oC ou mais.
Fritas e Corantes
- Estes dois produtos são importantes matérias-primas
para diversos
segmentos cerâmicos que requerem determinados acabamentos.
Frita (ou vidrado fritado) é um vidro
moído, fabricado por
indústrias especializadas a partir da fusão da
mistura de diferentes
matérias-primas. É aplicado na superfície
do corpo cerâmico que,
após a queima, adquire aspecto vítreo. Este acabamento
tem por
finalidade aprimorar a estética, tornar a peça
impermeável,
aumentar a resistência mecânica e melhorar ou proporcionar
outras
características.
Corantes constituem-se de óxidos puros
ou pigmentos inorgânicos
sintéticos obtidos a partir da mistura de óxidos
ou de seus
compostos. Os pigmentos são fabricados por empresas
especializadas, inclusive por muitas das que produzem fritas,
cuja
obtenção envolve a mistura das matérias-primas,
calcinação e
moagem. Os corantes são adicionados aos esmaltes (vidrados)
ou
aos corpos cerâmicos para conferir-lhes colorações
das mais diversas
tonalidades e efeitos especiais.
Abrasivos -Parte
da indústria de abrasivos, por utilizarem matérias-primas
e
processos semelhantes aos da cerâmica, constituem-se
num
segmento cerâmico. Entre os produtos mais conhecidos
podemos
citar o óxido de alumínio eletrofundido e o carbeto
de silício.
Vidro, Cimento e Cal
- São três importantes segmentos cerâmicos
e que, por suas
particularidades, são muitas vezes considerados à parte
da cerâmica.
Cerâmica de Alta Tecnologia/
Cerâmica Avançada - O aprofundamento dos
conhecimentos da ciência dos materiais
proporcionaram ao homem o desenvolvimento de novas
tecnologias e aprimoramento das existentes nas mais diferentes á
reas, como aeroespacial, eletrônica, nuclear e muitas
outras e
que passaram a exigir materiais com qualidade excepcionalmente
elevada. Tais materiais passaram a ser desenvolvidos a partir
de
matérias-primas sintéticas de altíssima
pureza e por meio de
processos rigorosamente controlados. Estes produtos, que podem
apresentar os mais diferentes formatos, são fabricados
pelo
chamado segmento cerâmico de alta tecnologia ou cerâmica
avançada. Eles são classificados, de acordo com
suas funções, em
: eletroeletrônicos, magnéticos, ópticos,
químicos, térmicos,
mecânicos, biológicos e nucleares. Os produtos
deste segmento
são de uso intenso e a cada dia tende a se ampliar.
Como alguns
exemplos, podemos citar: naves espaciais, satélites,
usinas
nucleares, materiais para implantes em seres humanos, aparelhos
de som e de vídeo, suporte de catalisadores para automóveis,
sensores (umidade, gases e outros), ferramentas de corte,
brinquedos, acendedor de fogão, etc.
MATÉRIAS-PRIMAS
As
matérias-primas empregadas na fabricação
de produtos
cerâmicos são classificadas em naturais e sintéticas:
- naturais – são aquelas utilizadas como extraídas
da natureza
ou que foram submetidas a algum tratamento físico
para
eliminação de impurezas indesejáveis,
ou seja sem alterar a
composição química e mineralógica
dos componentes principais.
- sintéticas – são aquelas que individualmente
ou em mistura
foram submetidas a um tratamento térmico, que pode
ser
calcinação, sinterização, fusão
e fusão/redução e as produzidas por
processos químicos.
A seguir são apresentadas algumas características
das principais
matérias-primas empregadas na cerâmica tradicional
.
Matérias-Primas Naturais
- Agalmatolito
- Andalusita - Cianita - Silimanita
- Argila
- Bauxito
- Calcita
- Cromita
- Dolomita
- Feldspato
- Filitos Cerâmicos
- Grafita
- Magnesita
- Materiais Fundentes Diversos
- Pirofilita
- Quartzo
- Talco
- Wollastonita
- Zirconita
Matérias-Primas Sintéticas
- Alumina
- Alumina Calcinada para Cerâmica
- Alumina Eletrofundida Marrom
(óxido de alumínio eletrofundido marrom)
- Alumina eletrofundida branca
(oxido de alumínio eletrofundido branco)
- Alumina Tabular
- Carbeto de Silício
- Cimento Aluminoso
- Mulita - Zircônia
- Espinélio
- Sílica Ativa
- Magnésia
- Mulita Sintética
PROCESSO DE FABRICAÇÃO
Os processos de fabricação empregados pelos diversos segmentos
cerâmicos assemelham-se parcial ou totalmente. O setor que mais
se diferencia quanto a esse aspecto é o do vidro, embora exista
um tipo de refratário (eletrofundido), cuja fabricação
se dá através
de fusão, ou seja, por processo semelhante ao utilizado para a
produção de vidro ou de peças metálicas fundidas.
Esses processos de fabricação podem diferir de acordo com
o tipo
de peça ou material desejado. De um modo geral eles
compreendem as etapas de preparação da matéria-prima
e da
massa, formação das peças, tratamento térmico
e acabamento.
No processo de fabricação muitos produtos são submetidos
a
esmaltação e decoração.
Preparação da Matéria-Prima
Grande
parte das matérias-primas utilizadas na indústria
cerâmica
tradicional é natural, encontrando-se em depósitos espalhados
na crosta
terrestre. Após a mineração, os materiais devem ser
beneficiados, isto é
desagregados ou moídos, classificados de acordo com a granulometria
e muitas vezes também purificadas. O processo de fabricação,
propriamente dito, tem início somente após essas operações.
As
matérias-primas sintéticas geralmente são fornecidas
prontas para uso,
necessitando apenas, em alguns casos, de um ajuste de granulometria.
Preparação da Massa
Os materiais cerâmicos geralmente são fabricados a partir
da
composição de duas ou mais matérias-primas, além
de aditivos e á
gua ou outro meio. Mesmo no caso da cerâmica vermelha, para
a qual se utiliza apenas argila como matéria-prima, dois ou mais
tipos de argilas com características diferentes entram na sua
composição. Raramente emprega-se apenas uma única
matériaprima.
Dessa forma, uma das etapas fundamentais do processo
de fabricação de produtos cerâmicos é a dosagem
das matériasprimas
e dos aditivos, que deve seguir com rigor as formulações
de massas, previamente estabelecidas.
Os diferentes tipos de massas são preparados de acordo com a
técnica a ser empregada para dar forma às peças.
De modo geral,
as massas podem ser classificadas em:
- suspensão, também chamada barbotina, para obtenção
de
peças em moldes de gesso ou poliméricos;
- massas secas ou semi-secas, na forma granulada, para
obtenção de peças por prensagem;
- massas plásticas, para obtenção de peças
por extrusão, seguida
ou n ão de torneamento ou prensagem.
Formação das Peças
Existem diversos processos para dar forma às peças cerâmicas,
e a
seleção de um deles depende fundamentalmente de fatores
econômicos, da geometria e das características do produto.
Neste
texto trataremos dos métodos mais utilizados, que compreendem
colagem, prensagem, extrusão e torneamento.
Tratamento Térmico
O processamento térmico é de fundamental importância
para
obtenção dos produtos cerâmicos, pois dele dependem
o
desenvolvimento das propriedades finais destes produtos. Esse
tratamento compreende as etapas de secagem e queima.
Acabamento
Normalmente, a maioria dos produtos cerâmicos é retirada
dos
fornos, inspecionada e remetida ao consumo. Alguns produtos,
no entanto, requerem processamento adicional para atender a
algumas características, não possíveis de serem obtidas
durante o
processo de fabricação. O processamento pós-queima
recebe o
nome genérico de acabamento e pode incluir polimento, corte,
furação, entre outros.
Esmaltação e Decoração
Muitos produtos cerâmicos, como louça sanitária, louça
de mesa,
isoladores elétricos, materiais de revestimento e outros, recebem
uma camada fina e contínua de um material denominado de
esmalte ou vidrado, que após a queima adquire o aspecto vítreo.
Esta camada vítrea contribui para os aspectos estéticos,
higiênicos
e melhoria de algumas propriedades como a mecânica e a elétrica.
Muitos materiais também são submetidos a uma decoração,
a
qual pode ser feita por diversos métodos, como serigrafia,
decalcomania, pincel e outros. Neste caso são utilizadas tintas
que adquirem suas características finais após a queima das
peças.
Fluxogramas
Nos Fluxogramas 1 a 10 são dados exemplos de processos de
fabricação de alguns produtos cerâmicos, que podem
apresentar
variações em função do tipo de peça,
da produção e do estágio
tecnológico da empresa.
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