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Introdução aos Materiais Cerâmicos- PPGEM-DEMAT-EE-UFRGS Relacionados à Máquina Projeto : Rigidez Precisão Estabilidade dinâmica Performance : Controles Potência, velocidade, etc. Eixos de movimentos Aditivos : Tipo, pressão, fluxo Sistema de filtração Relacionado ao Material Propriedades : Mecânicas Térmicas Químicas Resistência à abrasão Microestrutura Geometria: Disco de desgaste - peça Injeção do aditivo Forma da peça Requisitos : Geometria Tolerância Consistência Relacionado ao Abrasivo Abrasivo : Tipo Propriedades Tamanho de partícula Distribuição Composição Ligante: Tipo Dureza Tenacidade Porosidade Condutividade térmica Rebolo : Forma e tamanho Material do corpo Fatores Operacionais Fixação da peça Balanciamento do rebolo Ciclo de desgaste Método de inspeção Otimização do Processo Qualidade da superfície Tensão residual Tolerância / acabamento Produtividade Custo por peça Performance do processo FATORES DE INFLUÊNCIA 2.5.1 USINAGEM 2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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Introdução aos Materiais Cerâmicos- PPGEM-DEMAT-EE-UFRGS

Relacionados à Máquina

Projeto:

•Rigidez

•Precisão

•Estabilidade dinâmica

Performance:

•Controles

•Potência, velocidade, etc.

•Eixos de movimentos

Aditivos:

•Tipo, pressão, fluxo

•Sistema de filtração

Relacionado ao MaterialPropriedades:•Mecânicas•Térmicas•Químicas•Resistência à abrasão•MicroestruturaGeometria:•Disco de desgaste - peça•Injeção do aditivo•Forma da peçaRequisitos:•Geometria•Tolerância•Consistência

Relacionado ao AbrasivoAbrasivo:•Tipo•Propriedades•Tamanho de partícula•Distribuição•ComposiçãoLigante:•Tipo•Dureza•Tenacidade•Porosidade•Condutividade térmica•Rebolo:•Forma e tamanho

•Material do corpo

Fatores Operacionais

•Fixação da peça•Balanciamento do rebolo•Ciclo de desgaste•Método de inspeção

Otimização do Processo

•Qualidade da superfície•Tensão residual•Tolerância / acabamento•Produtividade•Custo por peça•Performance do processo

FATORES DE INFLUÊNCIA2.5.1 USINAGEM2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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Introdução aos Materiais Cerâmicos- PPGEM-DEMAT-EE-UFRGS

Alta dureza: carga

intensa para

desgaste

Força e potência

envolvidas na

usinagem:

em função da taxa de

remoção de diversos

materiais cerâmicos

2mm3/s

5mm3/s

10mm3/s

Alta resistência

mecânica: alta

energia de fratura

FATORES DE INFLUÊNCIA2.5.1 USINAGEM2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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Abrasivo de diamante:

aplicações em função

da granulometria

FATORES DE INFLUÊNCIA2.5.1 USINAGEM2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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Introdução aos Materiais Cerâmicos- PPGEM-DEMAT-EE-UFRGS

Especificaçõs de

abrasivos:

Exemplo

FATORES DE INFLUÊNCIA2.5.1 USINAGEM2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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Introdução aos Materiais Cerâmicos- PPGEM-DEMAT-EE-UFRGS

Influência do

equipamento:

Corte a ultra-som e

corte a laser

FATORES DE INFLUÊNCIA2.5.1 USINAGEM2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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Influência do equipamento: corte a ultra-som

FATORES DE INFLUÊNCIA2.5.1 USINAGEM2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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Introdução aos Materiais Cerâmicos- PPGEM-DEMAT-EE-UFRGS

Influência do

equipamento:

peças usinadas

por ultra-som

FATORES DE INFLUÊNCIA2.5.1 USINAGEM2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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Influência do equipamento:

Corte a ultra-som de diferentes materiais

rugosidade superficial taxa de remoção

FATORES DE INFLUÊNCIA2.5.1 USINAGEM2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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Influência do equipamento: corte a ultra-som

Efeito da granulometria do

abrasivo sobre a rugosidade

da superfície

Exemplo:

placa de

Al2O3

Exemplo:

placa de Si3N4

FATORES DE INFLUÊNCIA2.5.1 USINAGEM2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

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CARACTERÍSTICAS GERAIS DO ESMALTE

-essencialmente um vidro de silicatos que reveste um corpo cerâmico

-adquire fluidez a altas temperaturas para formar uma camada delgada com forte adesão ao suporte cerâmico

-utilizados em uma ampla variedade de produtos cerâmicos

-espessura muito inferior ao suporte

-influencia de forma significativa nas propriedades do material

Representação esquemática

da posição do sódio no

vidro de sílicaCinco estruturas dos íons

silicato formando

tetraedros

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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-objetivo principal é de melhorar o produto cerâmico, aumentando:

-resistência ao desgaste

-brilho

-cor

-propriedades mecânicas (dureza)

-óticas

-elétricas

-bactericidas

-vedação da superfície à microorganismos

-formulação/definição complexa: qualidade e função

requisitos técnicos, econômicos e estéticos

(homogeneidade, cor, compatibilidade com o suporte cerâmico)

ESMALTE

SOPORTE

PROTEÇÃOAO IMPACTO

FLEXÃO FRATURA

PROTEÇÃO

SUPERFICIALDECORAÇÃO

ALV

UR

A

FIS

ICA

QU

IMIC

A

TR

AN

SP

AR

ÊN

CIA

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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CARACTERÍSTICAS GERAIS DO ESMALTE

-Esmaltes cerâmicos estão intimamente com os revestimentos vítreos para metais

-Diferença: substrato de similar natureza. Consequentemente, apresentam menos problemas de

adesão com o suporte que os esmaltes vítreos devido a facilidade de adaptação dos coeficientes de

dilatação térmicos dos corpos cerâmicos, normalmente mais elevados que nos metais.

-Os compostos inorgânicos fundem a altas temperaturas, formando um líquido fundido de baixa

viscosidade. Quando este líquido é resfriado, pode cristalizar-se rapidamente até atingir a

temperatura de solidificação. No entanto algumas substâncias, como o óxido de silício, germânio e

arsênio, formam fundidos de alta viscosidade que começarão a cristalizar-se durante o resfriamento

se a temperatura permanecer estável logo abaixo da temperatura de fusão (pois a fase cristalina é

termodinamicamente mais estável que a fase líquida).

-Para os vidros e vidrados: nos processos de fabricação, a medida que a temperatura decresce com

rapidez e de forma contínua, não ocorre a cristalização, pois o aumento da viscosidade interfere no

reordenamento das partículas necessário para formar um cristal. Consequentemente, a substância

endurece sem cristalizar-se.

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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CARACTERÍSTICAS GERAIS DO ESMALTE

-A viscosidade dos esmaltes é uma propriedade de grande importância e apresenta um

comportamento bastante particular na região de transição entre o estado sólido e líquido.

-A natureza das forças entre os elementos que compõe o esmalte produzem uma grande variedade

de viscosidade, dependendo da composição do mesmo.

Exemplo: séries de cones refratários

cone 42: Al2O3 (2000°C)

+ SiO2

cone 28: Al2O3 + 10SiO2 (1630°)

+ K2O + CaO

cone 4a: 0,30 K2O + 0,70 CaO + 0,50 Al2O3 + 4 SiO2 (1160°C)

+ Fe2O3

cone 1a: 0,30 K2O + 0,70 CaO + 0,20 Fe2O3+ 0,30 Al2O3 + 4 SiO2 (1100°C)

+ B2O3

cone 01a: 0,30 K2O + 0,70 CaO + 0,20 Fe2O3 + 0,30 Al2O3 + 3,95 SiO2 + 0,05 B2O3 (1080°C)

+ PbO

cone 022: 0,50 K2O + 0,50 PbO + 2 SiO2 + 1B2O3 (600°C)

INDÚSTRIA: FRITAS + CORANTE

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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A previsão da viscosidade de uma determinada formulação de esmaltes é muito

complexa, porém pode-se generalizar:

.A silíca e o óxido de zircônio entre outros tendem a aumentar a viscosidade do

vidrado.

.Os óxidos alcalinos, de bário, de elementos de transição, etc. tendem a reduzir

a viscosidade do vidrado (fundido);

.O efeito dos óxidos intermediários depende de seu papel na estrutura,

podendo agir como formador de vidro ou modificador. O papel do óxido de

boro depende de sua concentração e da coordenação do boro com o oxigênio.

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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-A viscosidade é uma propriedade particularmente importante nos esmaltes vidrados, pois

determinam a qualidade da superfície e a aparição ou não de vários defeitos, como pintas,

superfície rugosa ou estirada, etc.

-Logo que se forma as primeiras quantidades de fase líquida, a viscosidade tem uma marcada

influência em todos os processos posteriores a diferentes temperaturas, tais como: a interação

química e a mútua dissolução dos componentes, o processo de cristalização, a desgaseificação

de bolhas, a formação da camada de contato ou interface com o suporte, a qualidade das

decorações, etc.

-A tensão superficial também é um fator importante na produção de esmaltes, especialmente

quando se busca uma fluidez uniforme e brilho. Além disso, influencia notavelmente a capacidade

de aderência do esmalte ao suporte. Se a tensão superficial for muito alta, a capacidade de

molhamento diminui, até o ponto de encolher. Uma baixa tensão superficial intensifica a formação

de bolhas de gás dentro da camada de esmalte, ainda que favoreça a eliminação.

-Os efeitos da tensão superficial podem não atuam independentemente dos efeitos da

viscosidade a uma temperatura determinada. No entanto, estas as propriedades têm completa

influência na qualidade do revestimento cerâmico. Por exemplo, no caso dos esmaltes de

zircônio, que são relativamente viscosos, o aumento da tensão superficial é considerado

vantajoso para prevenir a formação de bolhas de gás e a aparição de defeitos superficiais tais

como pintas e furos.

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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CRISTALIZAÇÃO

-Quando os líquidos fundidos formadores de vidros esfriam lentamente, tendem a cristalizar-

se. Os íons necessários para formar a estrutura cristalina são capazes de vencer a resistência

oferecida pela viscosidade do material fundido e formam grupos estruturais cada vez maiores

pela lenta difusão e orientação destes. Na realidade, praticamente todos os vidros fundidos

podem cristalizar-se, desde que o tempo necessário e o tratamento térmico aplicado sejam

apropriados. Em geral a cristalização é considerado um fenômeno indesejável na produção

de vidros e esmaltes industriais; porém em alguns casos, como para a fabricação de

esmaltes opacificantes, a cristalização é necessária.

-A cristalização se produz dentro de um intervalo estreito de temperatura e em presença e

baixas e moderadas viscosidades. Teoricamente, o tipo e a quantidade de produtos de

cristalização podem ser previstos pelas quantidades e pelo diagrama de fases dos

componentes presentes.

-Normalmente as temperaturas para os quais tem-se os valores máximos de cada parâmetro

não são coincidentes, sendo a temperatura onde tem-se a máxima velocidade de nucleação

inferior a que corresponde a máxima velocidade de crescimento dos cristais.

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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CRISTALIZAÇÃO

• Fundamental ação de

fundentes: B, P

• Necessária a presença de

elementos que potenciem a

cristalização: Li, Mg, Ca, Ba,

Zn

• Obrigatória presença de

elementos difíceis de

cristalizar: Na, K

• Eventualmente nucleantes:

TiO2 e ZrO2

• Outros necessários: Al e Si

• Ocasionalmente para

propriedades especiales: Fe,

Cu, Co, N1mm

EXEMPLO: VITROCERÂMICOS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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OPACIFICAÇÃO DE ESMALTES

-O objetivo da opacificação de esmaltes é de produzir um esmalte não transparente para

cobrir a cor do suporte e tapar possíveis impurezas do mesmo. Os esmaltes opacos dão à

indústria cerâmica a possibilidade de escolha de uma gama de matérias-primas para o

suporte. Se a matéria prima utilizada for de qualidade inferior, porém economicamente viável,

e produzir diferentes colorações no suporte devido a presença de impurezas, pode-se

produzir materiais de qualidade em função do esmalte que será utilizado.

-A opacificidade dos vidrados é devido a reflexão e refração da luz pelas distintas fases do

vidrado e pelas partículas em suspensão da camada transparente da mesma. Isto faz com que

a luz incidente, que atravessa a fase vítrea do esmalte, seja refletida em direção à entrada e

forme um conjunto não transparente. Uma boa opacificação requer a presença de numerosas

partículas sólidas bem distribuídas em um intervalo de tamanhos mais ou menos estreitos,

correspondentes a longitude da onda de luz incidente.

-Engobes: formulação de vidrados + argilas para o recobrimento de biscoito.

Função:

-opacificar o suporte

-melhorar o acordo suporte/esmalte

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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COLORAÇÃO

-Um esmalte opaco pode ser colorido, obtendo-se tonalidades mais ou menos intensas. Além

disso, os esmaltes coloridos com pouca intensidade são opacificados com a finalidade de

obter-se uma maior uniformidade na cor.

-De forma geral pode-se dizer que os óxidos básicos (óxidos de elementos alcalinos e

alcalinos terrosos), constituem um fundente muito ativo. Quando reagem com a sílica a altas

temperaturas, estes óxidos tendem a formar líquidos que são a base para a formação de

vidrados.

-Os óxidos ácidos tem uma pequena tendência a solubilizar-se nestes líquidos, cristalizando-

se como óxidos ou como silicatos e aluminosilicatos. Da mesma forma elementos como

alcalinoterrosos e óxido de zinco contribuem para a opacificidade, porém tem como função

primordial atuarem como fundentes e, quando presentes em grandes quantidades, cristalizam

e opacificam.

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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ESMALTES PARA REVESTIMENTOS NA INDÚSTRIA CERÂMICA

FUSÃO POLIMENTO FUSÃO+CRISTAL. .

ESMALTES

TRADICIONAIS

ESMALTES

VITROCERÂMICOS

MONOPOROSA

GRES

GRES

PORCELANATO

GRES

PORCELANATO

SINTERIZAÇÃO SINTERIZAÇÃO E FUSÃO

1 etapa 2 etapa 1 etapa

BRILHO

SAIS SOLÚVEIS

PEÇA

VITROCERAMICA

(SOPORTE

VITROCERÂMICO)

FUSÃO+CRISTAL

FUSÃO+CRISTAL

-monoqueima

-biqueima

-terceira queima

-quarta queima

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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TENDENCIAS PARA AUMENTAR EL VALOR AÑADIDOTENDÊNCIAS PARA AUMENTAR O VALOR AGREGADOEsmalteEsmalte

• Aumento da dureza e resistência à abrasão superficial

• Incremento na proporção de cristais em matriz vítrea

SoporteBiscoito

• Aumentarla resistencia ao impacto para uso exterior

• Incrementar o conteúdo em vidro por fusão

Aumento da complexidade científica e tecnológica de produção

INCONVENIENTESESMALTE: é difícil obter dureza superficial e

decoração por polimento

SOPORTE: a resistência ao impacto é obtida por

um aumento na espessura eportanto no peso da

peça

SOLUÇÕESBiscoito finos e

coloridos com

superfície lisa

A) ESMALTE VITROCERÁMICO BRANCO/OPACO SEM ZIRCÔNIO PARA GRÊS PORCELANATO

B) ESMALTE VITROCERÂMICO TRANSPARENTE PARA GRES PROCELÁNICO

C) ESMALTE VITROCERÂMICO COLORIDO (CRISTALIZAÇÃO DO PIGMENTO)

D) SUPORTES VITROCERÂMICOS

ESMALTES PARA REVESTIMENTOS NA INDÚSTRIA CERÂMICA

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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TELHA NATURAL

QUEIMADA

ESMALTAÇÃO

FRITA

FORMULAÇÃO

CORANTE

MOAGEM

QUEIMA EM FORNO GLP

CLASSIFICAÇÃO

EXPEDIÇÃO

ARGILAS

EXTRUSÃO

PRENSAGEM

QUEIMA

TELHA NATURALQUEIMADA

ESMALTE

SISTEMA DE PRODUÇÃO DE TELHA ESMALTADASISTEMA DE PRODUÇÃODE TELHA NATURAL

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

INTRODUÇÃO

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1. DEFINIÇÃO Compostos vítreos, insolúveis em água, obtidos por fusão e posterior

resfriamento rápido de misturas controladas de matérias-primas.

Geralmente são partes de esmaltes.

2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO

Insolubilizar os componentes

solúveis em água através de

tratamento térmico (1300ºC a

1500ºC).

Conseguir fundidos de

matérias-primas para obter um

vidro.

MATÉRIAS-PRIMAS

DOSAGEM E MISTURA

HOMOGENEIZAÇÃO

FUSÃO: PROCESSO

CONTÍNUO

FUSÃO: PROCESSO

DESCONTÍNUO

RESFRIADO

EM ÁGUA

RESFRIADO

EM AR

RESFRIADO EM ÁGUA

FLUXOGRAMA DE FABRICAÇÃO DE FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO

CONSIDERAÇÕES:

Composição constante e homogênea das matérias-primas

Ausência de partículas refratárias núcleo de desgaseificação

Falta de óxidos metálicos não obtém-se a cor desejada

Fusão das matéria-primas não ocorre de uma só vez:

- 1º matérias-primas com PF (boratos e carbonatos): fase vítrea

- fase vítrea acelera a fusão de materiais feldspáticos

- dissolução dos outros componentes (alcalino terrosos ou refratários)

ESCOLHA DO PROCESSO:

Depende do tipo de frita que se deseja produzir

Frita concreta, e em grandes quantidades: processo contínuo

Fritas com menores demandas: processo descontínuo

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO

2.1 PROCESSO CONTÍNUO DE FABRICAÇÃO DE FRITAS

MATÉRIAS-

PRIMAS

MAJORITÁRIAS

MATÉRIAS-

PRIMAS

MAJORITÁRIAS

DOSAGEM

MISTURA

SILO DE

ALIMENTAÇÃO

FORNO DE

FUSÃO

RESFRIAMENTO

ÁGUA AR

SECAGEM

ESTOCAGEM

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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Matérias-primas misturadas e dosadas (pode ser de maneira automática)

Transporte de matéria-prima é feito de forma pneumática e fechada

evitar contaminação

Controle da alimentação ao forno: regula velocidade e fluxo máximo

FORNO PARA A FABRICAÇÃO DE FRITAS:

RECUPERAÇÃO DE CALOR SECAGEM

RADIAÇÃO

ALIMENTAÇÃO

RESFRIAMENTO

Combustível: gás natural

Internamente inclinado

Evita-se resfriamento

brusco do líquido viscoso

2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO

2.1 PROCESSO CONTÍNUO DE FABRICAÇÃO DE FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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2.1.1 Resfriamento em ÁGUA

Água: parte de um circuito fechado resfria a frita e se aquece

dissolve componentes solúveis

deve ser renovada com frequencia

ESQUEMA DE RESFRIAMENTO POR ÁGUA DE FRITAS:Massa fundida

cai

água em Tambiente

solidifica e rompe em pequenos pedaços

forma: granulada e esponjosa (extraída

por uma cinta sem fim)

2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO

2.1 PROCESSO CONTÍNUO DE FABRICAÇÃO DE FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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2.1.1 Resfriamento em AR

ESQUEMA DE RESFRIAMENTO POR AR DE FRITAS:

Massa fundida saída do forno

passa

cilindros esfriados pelo ar interno

Frita: sólido laminar fino e frágil

cai

quebrador tipo vibrador: fritas =

pequenas escamas

2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO

2.1 PROCESSO CONTÍNUO DE FABRICAÇÃO DE FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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Utilizado para obter menores quantidades de fritas;

Tipo de processo: difícil de manter constantes as propriedades das fritas

Mesclar fritas de diferentes partidas

Principal diferença para o processo contínuo: FORNO UTILIZADO

2.2 PROCESSO DESCONTÍNUO DE FABRICAÇÃO DE FRITAS

FORNO TIPO ROTATIVO PARA PROCESSOS DESCONTÍNUOS DA FABRICAÇÃO DE FRITAS

Forno: - cilindro refratário com

movimento;

- ligado após carregamento;

- gases extra[idos na

campanha extratora;

- resfriamento com água

continuamente;

2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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Será parte do esmalte e este deve ter possibilidade de aplicação controle:

- temperatura de cozimento da frita;

- velocidade de fusão;

- solubilizar componentes solúveis em água;

- adaptar ao processo de fabricação escolhido

VANTAGEM DAS FRITAS COMO MATÉRIA-PRIMA NOS ESMALTES:

Matérias-primas solúveis em água: - carbonatos, nitratos e boratos alcalinos:

solubilizam-se na fusão e incorporam-se na

frita;

- sais solúveis não são desejáveis:

porosidade do biscoito.

Fritas dão maior uniformidade no vidrado, aumentando a homogeneidade e eliminando a

segregação;

3. CARACTERÍSTICAS DAS FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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VANTAGEM DAS FRITAS COMO MATÉRIA-PRIMA NOS ESMALTES:

Esmaltes com fritas fundem em temperaturas e tempos de queima menores, devido a

igualdade de composição

Teor de SiO2 e Al2O3 mais altos propriedades mecânicas e físicas

superiores

Redução da toxicidade do esmalte os componentes fazem parte das fritas

Caso especial PbO(II) solubilidade e toxicidade reduzida

Redução de defeitos superficiais: ataque químico ao cerâmico e as cores do esmalte

Nas fritas o processo de decomposição térmica e desoxidação já estão

completos

3. CARACTERÍSTICAS DAS FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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Matérias-primas: propriedades e características conhecidas

- evitar a introdução de óxidos metálicos mudança na coloração

- evitar a introdução de partículas refratárias núcleos de desgaseificação

ÓXIDOS COMO MATÉRIAS-PRIMAS DE FRITAS:

ÓXIDO DE SILÍCIO (SiO2): - aumenta a temperatura de fusão, viscosidade do

fundido, resistência mecânica, e química

- diminui o coeficiente de dilatação do fundido

- facilitar o ataque dos álcalis à silica: introduzir esta

umedecia

álcalis solubilizados formam uma película

entorno de cada grão

4. CONSTITUIÇÃO DAS FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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ÓXIDOS COMO MATÉRIAS-PRIMAS DE FRITAS:

ÓXIDO DE ALUMÍNIO (Al2O3): - aumenta a resistência mecânica, e química;

- aumenta a viscosidade da frita;

- impede a cristalização de outros elementos.

ÓXIDO DE BORO (B2O3): - formador de vidro, atuando como fundente sem aumentar ;

- teor elevado de boro: fritas tornam-se muito reativas

▪ dissolvem as cores,

▪ causam ataque químico no suporte do

revestimento e nos refratários do forno.

4. CONSTITUIÇÃO DAS FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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ÓXIDOS COMO MATÉRIAS-PRIMAS DE FRITAS:

ALCALINOS: - aumentam e tem efeito de fundente debilitam a estrrutura

reticular do vidro;

- aumento da solubilidade da frita em água se for introduzida pequenas

quantidades de alcalinos.

ALCALINOS TERROSOS: - CaO e MgO: aumentam a viscosidade da frita e estabilizam a

fase vítrea;

- BaO: aumenta densidade da frita, é um fundente muito ativo.

ÓXIDO DE ZINCO (ZnO): - acima de 1050ºC tem ação fundente

- em pequenas % aumenta o brilho, como a cor nos esmaltes.

4. CONSTITUIÇÃO DAS FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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COMPONENTES DAS FRITAS NAS MATÉRIAS-PRIMAS:

Componentes das fritas Matérias-primas

Sílica Areia de sílica, quartzo, feldspatos, caolim, silicatos

Alumina Feldspatos e caolim

Boro Boratos (sódicos e potássicos), ácido bórico

Chumbo Minio (óxido de chumbo)

Alcalinos Carbonatos alcalinos, nitratos alcalinos, feldspatos

Alcalinos terrosos Carbonatos

Opacificantes Silicato de zircônio

Portador de zinco Óxido de zinco

Outros Flúor, fósforo, corantes

4. CONSTITUIÇÃO DAS FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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5. CLASSIFICAÇÃO DAS FRITAS

Critério geral composição química:

- fritas de chumbo;

- fritas transparentes sem chumbo;

- fritas opacas/mates;

- fritas coloridas na fusão.

FRITAS DE CHUMBO: - são silicatos, aluminosilicatos, borosilicatos de chumbo;

- normalmente são transparentes, brilhantes e fundentes

▪ Cristalina boráxica, biqueima rápida: 3 – 5% de PbO;

▪ Cristalina de vajillería: 20 – 25% de PbO;

▪ Bisilicato de chumbo com Al2O3: ≈ 65% de PbO, 2 – 4% de Al2O3;

▪ Bisilicato de chumbo sem Al2O3: 40 – 70% de PbO, 25% de SiO2;

▪ Boráxicas com chumbo: 50 – 70% de PbO, 5 – 15% de SiO2;

▪ Mates de cal: 10 – 20% de PbO, 20 – 30% de CaO, 40 – 50% de SiO2;

▪ Mates de zinco: 15 – 25% de PbO, 20 – 35% de ZnO, 30 – 40% de SiO2;

▪ Brancos de via rápida: 2 – 5% de PbO, 40 – 50% de SiO2, 5 – 10% de Al2O3;

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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FRITAS TRASNPARENTES SEM CHUMBO: - são boratos alcalinos,boratos de cal e

fundentes ao zinco ou ao bário;

▪ Boratos fundentes (cal, alcalinos);

▪ Fundentes (Ba, Zn);▪ Cristalinas.

FRITAS OPACAS / MATES: - são fritas brancas, opacas, brilhantes e muito

viscosas;

▪ Brancos de zircônio;

▪ Mates de cal (com e sem chumbo);▪ Mates de Zn (com e sem chumbo).

FRITAS COLORIDAS NA FUSÃO: - apresentam um ou mais óxidos corantes em um

mesmo processo de fusão.

5. CLASSIFICAÇÃO DAS FRITAS

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

FRITAS CERÂMICAS

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ESMALTES CERÂMICOS:

Camadas finas e contínuas, vítreas, preparadas a partir de misturas que

fundem sobre superfícies cerâmicas ou metálicas

Apresentam uma quantidade de frita na composição, que depende:

- ciclo de queima;

- produto a ser obtido.

A QUANTIDADE DE FRITAS EM UM ESMALTE

DIMINUI COM A TEMPERATURA DE QUEIMA,

POIS DIMINUI A PROPORÇÃO DE FUNDENTES.DIFERENÇA ENTRE ESMALTE VIDRADO E VIDRO:

- Esmalte vidrado: é aplicado como

uma cobertura de um

suporte cerâmico

- Vidro: não requer nenhum tipo de

suporte para recobrir

TEMPERATURA (ºC) % DE FRITAS

900 50 – 90

1050 40 – 60

1120 20 – 40

1200 0 – 30

Podem ocorrer exceções: monoporosa (90%

fritas, Tqueima 1080 a 1120ºC).

1. DEFINIÇÃO

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

ESMALTES CERÂMICOS

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2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO

METODOLOGIA DE

PREPARAÇÃO DE

UM ESMALTE:

MATÉRIAS-PRIMAS

FRITADO

TRITURAÇÃO

ESMALTE SECO

MOAGEM

FRITAS

MATÉRIAS-PRIMAS

ESMALTE SECO

SUSPENSÃO

SUSPENSÃO

AGLOMERAÇÃO

ACONDICIONAMENTO

REOLÓGICO

Pigmentos

Aditivos

Aditivos

Pigmentos

GRANILAS

ESMALTE EM GRÃO

ESMALTE MOÍDO

ESMALTE MICRONIZADO

ESMALTE EM

SUSPENSÃO

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

ESMALTES CERÂMICOS

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ETAPAS BÁSICAS:

Dosagem de matérias-primas;

Moagem e homogeneização;

Almacenamiento;

Transporte.

DOSAGEM: - dosam-se as matérias-primas eleitas para a composição do esmalte.

B) MOAGEM: - mistura das matérias-primas durante a moagem;

- é feita em moinho de bolas, por via úmida: obtenção de tp ótimo;

- variáveis: velocidade do moinho, tamanho e quantidade de bolas, ,

material de revestimento, quantidade de produto a misturar, tempo de

moagem, quantidade de água e viscosidade da barbotina.

2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO

2.5.2 ESMALTAÇÃO2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: ACABAMENTO

ESMALTES CERÂMICOS