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CERÂMICAS

Prof Roberto Monteiro de Barros FilhoProf. Roberto Monteiro de Barros Filho

Prof. Roberto Monteiro de Barros Filho

jan. 2014

HistóricoHistóricoAntiguidadeAntiguidade

Keramos = “coisa queimada” (grego)8000 A.C.: 1a peça cerâmica da História

Japão – cultura Jomon5000 A.C.: artefatos de argila (earthenware), louça g ( ), ç

de barro (pottery)3500 A.C.: torno de oleiro

1000 A.C.: porcelana (China)

i i C â iM t i i â i ã i â i f d

Materiais CerâmicosMateriais cerâmicos são inorgânicos formados

por materiais metálicos e não-metálicos, com ligações predominantemente iônica que sob tratamento térmico apresentam elevações

expressivas de suas resistências mecânicas :

l i li ( i i i )• Normalmente cristalinos (cerâmicas convencionais)• Amorfos (vidros)

• Cristalinos Devitrificados (vitrocerâmicos)• Argamassas (cimento, cal, gesso)

g ( g )3

Classificação - Cerâmica

Convêncionais: estruturais, vidros, louças e cimento

Avançadas: eletrônicos, ópticos e biomateriais

Classificação – CerâmicaF t ABCERAMFonte : ABCERAM - Associação Brasileira de Cerâmica

Cerâmica Vermelha: Compreende aqueles materiais com coloração avermelhadap q çempregados na construção civil (tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes,tubos cerâmicos e argilas expandidas) e também utensílios de uso doméstico e deadorno As lajotas muitas vezes são enquadradas neste grupo porém o maisadorno. As lajotas muitas vezes são enquadradas neste grupo porém o maiscorreto é em Materiais de Revestimento.Materiais de Revestimento (Placas Cerâmicas): São aqueles materiais, naf d l d ã i il i d d iforma de placas usados na construção civil para revestimento de paredes, pisos,bancadas e piscinas de ambientes internos e externos. Recebem designações taiscomo: azulejo, pastilha, porcelanato, grês, lajota, piso, etc.

Fonte : ABCERAM - Associação Brasileira de Cerâmicafra, 2010

Classificação – CerâmicaF t ABCERAMFonte : ABCERAM - Associação Brasileira de CerâmicaCerâmica Branca: Este grupo é bastante diversificado, compreendendo materiais

tit íd b l b t d ítconstituídos por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítreatransparente e incolor e que eram assim agrupados pela cor branca da massa,necessária por razões estéticas e/ou técnicas. Com o advento dos vidradosopacificados, muitos dos produtos enquadrados neste grupo passaram a serfabricados , sem prejuízo das características para uma dada aplicação, commatérias-primas com certo grau de impurezas, responsáveis pela coloração.p g p , p p çDessa forma é mais adequado subdividir este grupo em:

•louça sanitária•louça de mesa•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, queg p p p , qtêm como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições específicas deprocesso e de operação dos equipamentos industriais, que em geral envolvemesforços mecânicos ataques químicos variações bruscas de temperatura e outrasesforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperatura e outrassolicitações. 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 produtosprimas ou mistura destas. Dessa forma, podemos classificar os produtosrefratários quanto a matéria-prima ou componente químico principal em: sílica,sílico-aluminoso, aluminoso, mulita, magnesianocromítico, cromítico-

i b d ilí i fi b i ô i i i i élimagnesiano, carbeto de silício, grafita, carbono, zircônia, zirconita, espinélio eoutros.

Isolantes Térmicos: os produtos deste segmento podem ser classificados em:p g pa) refratários isolantes que se enquadram no segmento de refratários,b) isolantes térmicos não refratários, compreendendo produtos como vermiculitaexpandida sílica diatomácea diatomito silicato de cálcio lã de vidro e lã deexpandida, sílica diatomácea, diatomito, silicato de cálcio, lã de vidro e lã derocha, que são obtidos por processos distintos ao do item a) e que podem serutilizados, dependendo do tipo de produto até 1100 oC ec) fibras ou lãs cerâmicas que apresentam características físicas semelhantes asc) fibras ou lãs cerâmicas que apresentam características físicas semelhantes ascitadas no item b), porém apresentam composições tais como sílica, silica-alumina, alumina e zircônia, que dependendo do tipo, podem chegar a

d ili ã d 2000º C itemperaturas de utilização de 2000º C ou mais.

Fritas e Corantes: Estes dois produtos são importantes matérias-primas parap p p pdiversos segmentos cerâmicos que requerem determinados acabamentos.

Frita (ou vidrado fritado) é um vidro moído, fabricado por indústriasespecializadas a partir da fusão da mistura de diferentes matérias-primas Éespecializadas a partir da fusão da mistura de diferentes matérias primas. Éaplicado na superfície do corpo cerâmico que, após a queima, adquire aspectovítreo. Este acabamento tem por finalidade aprimorar a estética, tornar a peçaimpermeável aumentar a resistência mecânica e melhorar ou proporcionarimpermeável, aumentar a resistência mecânica e melhorar ou proporcionaroutras características.

Corantes constituem-se de óxidos puros ou pigmentos inorgânicos sintéticosb id i d i d ó id d O i ãobtidos a partir da mistura de óxidos ou de seus compostos. Os pigmentos são

fabricados por empresas especializadas, inclusive por muitas das que produzemfritas, cuja obtenção envolve a mistura das matérias-primas, calcinação emoagem. Os corantes são adicionados aos esmaltes (vidrados) ou aos corposcerâmicos para conferir-lhes colorações das mais diversas tonalidades e efeitosespeciais.

pFonte : ABCERAM - Associação Brasileira de Cerâmicafra, 2010

Abrasivos: Parte da indústria de abrasivos, por utilizarem matérias-primas e, p pprocessos semelhantes aos da cerâmica, constituem-se num segmento cerâmico.Entre os produtos mais conhecidos podemos citar o óxido de alumínioeletrofundido e o carbeto de silícioeletrofundido e o carbeto de silício.

Vidro, Cimento e Cal: São três importantes segmentos cerâmicos e que, porsuas particularidades são muitas vezes considerados à parte da cerâmicasuas particularidades, são muitas vezes considerados à parte da cerâmica

Cerâmica de Alta Tecnologia/Cerâmica Avançada: Áreas, como aeroespacial,g ç , p ,eletrônica, nuclear e muitas outras e que passaram a exigir materiais comqualidade excepcionalmente elevada. Tais materiais passaram a ser desenvolvidosa partir de matérias-primas sintéticas de altíssima pureza e por meio de processosa partir de matérias primas sintéticas de altíssima pureza e por meio de processosrigorosamente controlados. Estes produtos, que podem apresentar os maisdiferentes formatos, são fabricados pelo chamado segmento cerâmico de altatecnologia ou cerâmica avançada Eles são classificados de acordo com suastecnologia ou cerâmica avançada. Eles são classificados, de acordo com suasfunções, em: eletroeletrônicos, magnéticos, ópticos, químicos, térmicos,mecânicos, biológicos e nucleares. Como alguns exemplos, podemos citar: naves

i i éli i l i i i l hespaciais, 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.

Matéria Prima

Naturais: obtidos através de operações físicas– Argila, feldspato...

Sintéticas: obtidos através de processos químicos, a i dpartir de

– Matérias-primas naturais (magnesita, calcita...)O é i i i é i ( l i i ô i )– Outras matérias-primas sintéticas (alumina, zircônia...)

Cerâmica x Argamassa x Vidro

Seqüência deTipos Seqüência de processamento

Cerâmica pó → forma → calorVidro pó → calor → formap

Argamassa calor → pó → forma

Estabilidade Térmica e Química

Resistente a corrosão, oxidação, Cerâmica

CaracterísticaMaterial

altas temperaturasCerâmicaDegrada com solventes, altas

temperaturasPolímero

Suscetível a corrosão, oxidaçãoMetaltemperaturas

Condutividade Elétrica

10-6 a 1018Cerâmica

Resistividade elétrica (ohm-m)Material

10 a 10Cerâmica

108 a 1017Polímero

10-8 a 10-7Metal

Condutividade TérmicaParâmetro que caracteriza a habilidade de um matrial de

conduzir calor [Callister, 2002].

Condutividade térmica

1 a 500Cerâmica

Condutividade térmica(W/m-K)

Material

1 a 500Cerâmica

0,01 a 0,5Polímero

10 a 400Metal

Módulo de ElasticidadeRazão entre a tensão e a deformação, quando a deformação é totalmente elástica. Também, uma

medida da rigidez de um material [Callister, 2002].g [ , ]

60 a 430Cerâmica

Módulo de elasticidade (GPa)Material

60 a 430Cerâmica

0,002 a 5Polímero

30 a 400Metal

i ê i â iResistência Mecânica

100 a 1000Cerâmica

Resistência sob tensão (MPa)Material

100 a 1000Cerâmica

1 a 70Polímero

100 a 1700Metal

fDeformação

Cerâmica

Deformação (%)Material

-Cerâmica

1 a 1400Polímero

1 a 60Metal

Tenacidade à FraturaMedida da quantidade de energia que é absorvida por um

material a medida que este fratura.Valor crítico do fator de intensidade de tensão para o p

qual ocorre uma extensão da trinca [Callister, 2002].

Tenacidade a fratura

0 5 a 6Cerâmica

Tenacidade a fratura (MPa-m-1/2)

Material

0,5 a 6Cerâmica

0,5 a 6Polímero

20 a 90Metal

SSecagem

Estágios da remoção de água em corpos cerâmicos: (a) corpo molhado; (b) corpo parciamente seco; (c) corpo completamente seco [Callister, 2001:14].

Perda de água por evaporação(externa) e por difusão (interna):Conseqüência Positiva: diminuição da separação interparticular,

contração no volume, aumento da resistência mecânicaç ,Conseqüência Negativa: contarção de volume não-uniforme com o

empenamento, distorções e aparecimento de trincas,

Si t i ãSinterização

Alterações micro-estruturais em um compacto de pós cerâmicos durante o cozimento: (a) partículas após a prensagem; (b) coalescência das partículas e formação dos poros no início da sinterização; (c) após a sinterização os poros mudam de

forma e tamanho[Callister 2001:14}

Empescoçamento

Contorno de Grão

forma e tamanho[Callister, 2001:14}

C l ê i d tí l d ó dif ã f iCoalescência de partículas de pós por difusão, para formar uma massa mais densa, cuja a força motriz é redução da área superficial [Callister, 2001:14].

Sinterização

Si t i ãSinterização

Microscopia eletrônica de Varredura de um compacto de pó de óxido de alumínio que foi sinterizado a 1700 oC durante 6 min.

Coalescência de partículas de pós por difusão para formar uma massaCoalescência de partículas de pós por difusão, para formar uma massa mais densa, cuja a força motriz é redução da área superficial

[Callister, 2001:14].

PLACAS CERÂMICAS PRENSADASPLACAS CERÂMICAS PRENSADASGrupo B

R f ê iReferências

Normas e Documentos de Referência Norma nacional NBR 13.818/1997: Placas Cerâmicas para Revestimento – Especificação e Métodos de Ensaio (descrição

dos parâmetros dos ensaios).

Laboratório Responsável pelos Ensaios Laboratório de Produtos Acabados do Centro de Tecnologia emLaboratório de Produtos Acabados do Centro de Tecnologia em

Cerâmica – CTC, credenciado pela Coordenação Geral de Credenciamento do Inmetro, localizado em Criciúma, Santa

C iCatarina.

Processos

1. Moagem 3. Prensagem1. Seca2. Úmida 4 Pré queima2. Úmida

4. Pré-queima

2. Secagem1. Atomização

5. Queima

2. Natural

Moagem (seca ou úmida)Moagem (seca ou úmida)ColisãoColisão

MoagemgBolas

PlanetárioAtritorRolos

ColisãoJato frio

7] 10]

oinh [T

e M Moinho de Bolas Moinho Atritor

Moinho Planetário Moinho Rolo

M i h d B lMoinho de Bolasm

Moinho de Bolas Esferas cerâmicas desgastadas com o tempog p

P d tiProcesso produtivoMoagem úmidaMoagem secaMoagem seca

B b i d dBarbotina: produto da moagem úmida.

Processo produtivoProcesso produtivoMoagem úmida e atomização

Incefra 2010

Incefra, 2010

Processo produtivoProcesso produtivoAtomização

Equipe de Obra - Ed.Pini

lelords.blogspot.com.br -2013ITC - Inst.Tec. Cerâmica

UJI – Universitat Jaume I - Espanha

Para a boa qualidade na prensagemPara a boa qualidade na prensagem de placas cerâmicas é necessário:

• Alta pressão na prensa• Pó muito fino

• Pó com granulometria variadaPó com granulometria variada• Baixa umidade do pó• Pó de forma esférica• Pó de forma esférica

Para a boa qualidade na queima dePara a boa qualidade na queima de placas cerâmicas é necessário:

• Uma pré-queima para a retirada da umidade• Temperatura próxima porém abaixo do ponto de

fusão do corpo cerâmicop• Uso de fundentes na massa cerâmica

• Elevado tempo de queima• Elevado tempo de queima

Classificação por propriedadesfísicas e mecânicas:físicas e mecânicas:

• Tratamento Térmico• Absorção d’água

• Resistência a flexão• Resistência a abrasão superficial• Resistência a abrasão profundap

• Expansão por umidade e expansão térmica• Dureza Mohs• Dureza Mohs

• Resistência ao gretamentoR i tê i l t• Resistência ao congelamento

• Resistência ao deslizamento

Tratamento TérmicoTratamento TérmicoGrupo B - placas prensadas

• MONOQUEIMA : é o método mais atual que existe. Neste processo a massa e o esmalte são queimados juntosprocesso a massa e o esmalte são queimados juntos.

• BIQUEIMA: Primeiro é feito a queima da base do produto e após aplicação do esmalte sofre uma nova queima Obs : Osapós, aplicação do esmalte sofre uma nova queima. Obs.: Os azulejos são produzidos por este sistema.

• TERCEIRA QUEIMA: Processo usado para aplicação de• TERCEIRA QUEIMA: Processo usado para aplicação de materiais especiais, tais como: granilhas, ouro, prata. Sobre o pro-duto já queimado (bases + bases) é aplicado o material especial e novamente queimado.

Tratamento TérmicoGrupo B - placas prensadas

Incefra, 2010

Absorção d’águaAbsorção d águaGrupo B - placas prensadas

Resistência a FlexãoResistência a FlexãoGrupo B - placas prensadas

Abrasão SuperficialGrupo B - placas prensadas

Incefra, 2010

Abrasão ProfundaAbrasão ProfundaGrupo B - placas prensadas

Dureza MohsDureza MohsGrupo B - placas prensadas

Resistência ao Choque TérmicoGrupo B - placas prensadasp p p

Expansão por UmidadeG B l dGrupo B - placas prensadas

R i tê i G t tResistência ao GretamentoGrupo B - placas prensadas

Resistência ao CongelamentoGrupo B - placas prensadasGrupo B - placas prensadas

Resistência ao EscorregamentogGrupo B - placas prensadas

Classificação por propriedadesClassificação por propriedadesquímicas:

• Resistência ao manchamento• Resistência a ataques químicosResistência a ataques químicos

Resistência a Ataques QuímicosGrupo B - placas prensadasp p p

Resistência ao ManchamentoGrupo B - placas prensadasp p p

Classificação por propriedades geométricas

• Lados e espessura• Ortogonalidade, retidão lateral e “planaridade”

A norma NBR 13818 permite uma variação admissível de atéA norma NBR 13818, permite uma variação admissível de até 0,5 % da bitola.

Normalmente somente os porcelanatos são retificadosNormalmente somente os porcelanatos são retificados.

Classificação por propriedades visuaisClassificação por propriedades visuaisDefeitos e Tonalidades

Produto A ( extra): pelo menos 95 % das peças emProduto A ( extra): pelo menos 95 % das peças em conformidade.

P d t B ( i l) d f it i í i 01 tProduto B ( comercial): defeitos visíveis a 01 metro de distância, podendo ter bitolas e tonalidades

dif t lé d t d f id ddiferentes, além de outras deformidades.Produto C ( caco): defeitos visíveis a 03 metros de

distância, possuindo grandes deformidades.

Cl ifi ã i d d i iClassificação por propriedades visuais

Incefra, 2010

Incefra 2010

Incefra, 2010

Como Especificar

Absorção d’água PEI ouR i t Q í iTipo Li bilid dResist. Flexão Dureza

BIb PEI 4

Resist. Química

Limpabilidade

Patologias

Patologias• Cerâmica soltando sem

argamassa no verso• Argamassa aplicadaArgamassa aplicada

com o cordão dadesempenadeira nãoesmagadoesmagado.

Patologias

• Cerâmica soltando comargamassa no verso.Parede sem argamassanenhuma fixada sobre oreboco.

Patologias

• Cerâmica soltando por falta de junta de dilatação(expansão térmica ou expansão por umidade)

Patologias

• Cerâmica soltando por ser aplicada sobresuperfície pintada

Patologias

• Gretamento emplacas cerâmicasplacas cerâmicas.Trincas desordenadasno esmalte

• CAUSAS:DilatamentoDilatamentodiferenciado entre oesmalte e a base da

â icerâmica.

Patologias• Cerâmica soltando semCerâmica soltando sem

argamassa no seu verso.Tardóz da cerâmicaimpresso na argamassaimpresso na argamassa.Nenhuma aderênciaaparente.

• CAUSAS: Argamassacom tempo em abertoultrapassado ou excessoultrapassado ou excessode engobe no tardóz dacerâmica.

Engobe

Patologias• Cerâmica soltando sem

argamassa no seu verso.Tardóz da cerâmicaimpresso na argamassa.Nenhuma aderênciaaparente.

• CAUSAS: Argamassacom tempo em abertoultrapassado ou excessode engobe no tardóz dagcerâmica.

Engobe

PatologiasO T dó ( ) d â i• O Tardóz (verso) da cerâmicadeve ser limpo com uma escovaseca ou pano levementeumedecido e as cerâmicas nuncadevem ser molhadas quando usa-se argamassa industrializadas.g

Engobe62

Patologiasg

• Cerâmica soltando porJunta de Dilatação

J t d M i t ãfalta de juntas demovimentação.

SOLUÇÃO R f

Junta de Movimentação

• SOLUÇÃO : Reforma comjunta de movimentação.

Patologiasg

A li d t i l dArgamassa aplicada em pontos isoladossem o uso da desempenadeira dentada.

• Cerâmica soltando por errona aplicação da argamassa

• SOLUÇÃO : Troca de todoo revestimentoo revestimento

Patologiasg

Mancha d’águae

Marca d’água

Incefra, 2010

Curiosidades! A Maior Piscina do Mundo!A Maior Piscina do Mundo!

Quantos azulejos devem ter sido gastos para revesti-la?A MAIOR PISCINAA MAIOR PISCINA

DO MUNDO

Resort de San Alfonso delM Al bMar, em Algarrobo noChile. Com 1 km deextensão e 80 mil m² ecapacidade para 50.000 m³d á C t US$ 1 5de água Custou US$ 1,5bilhão US$ 3,5 milhõespara ser construída e gastaUS$ 4 milhões por ano de

t ã T imanutenção. Tem praiascom controle detemperatura, áreas paracaiaque, velejar, mergulhare ser iço de ônib se serviço de ônibusaquáticos que levam deuma ponta a outra doresort. Algumas piscinastêm 35 metros de

têm 35 metros deprofundidade.

A li õAplicações

Revestimento de pastilhas que recobre a fuselagem da nave,recobre a fuselagem da nave, composto a base de silicone

revestido por material cerâmico. Na reentrada na

atmosfera a temperatura pode h té 1500 oCchegar até a 1500 oC

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