15 – CERÂMICA BRANCA
Por definição, este grupo engloba de modo geral, produtos que após queima apresentam cor branca (ou próxima de branca) e textura fina.
Obtidos a partir de temperaturas superiores a 1.200 graus C° utilizam a propriedade dos diversos tipos de fundentes para a obtenção de variados graus de vitrificação.
Classificação das Cerâmicas Brancas em função de seu grau de vitrificação:-
Louça comum:- também denominada semivitrificada, é porosa, opaca, possuindo vidrado mole.
Louça vitrificada:- algumas vezes chamada de “faiança”, ou “grés” é porosa devido sua composição com grande teor de quartzo. Para promover aumento de resistência, adiciona-se feldspato e calcário. É uma cerâmica com vidrado medianamente resistente à abrasão. Como temperatura média de queima usa-se 1.150graus C° para primeira queima e 1.100graus C° para segunda queima ou de vidrado.
Porcelana:- é cerâmica vitrificada, com vidrado duro, possui alta resistência à abrasão, com aspecto translúcido, compreende no grupo, a porcelana química, a isolante, e a dentária. As temperaturas de queima são função de sua composição, porém considera-se como valores médios a de 900 graus C° para primeira queima, 1.330graus C° para a segunda queima (a de vidrado) e 850 graus C° para terceira queima (a de decoração).
Louça sanitária:- fabricada em processo de “barbotina” com composição vitrificada, possui em sua composição, algumas vezes, resíduos de cerâmica refratária.
Ladrilhos e pastilhas:- para pisos, possuem propriedades de resistência à abrasão e impermeabilidade, classificados comercialmente em índices P.E.I (Porcelain Enamel Institute ) com valores um a cinco indicando a resistência ao desgaste do esmaltado, e os de uso para revestimento, com P.E.I. zero .
Preparo de matérias-primas.
As matérias “plásticas” (P) são beneficiadas em sistema desintegrador.
As matérias “não plásticas” (NP) em razão de sua dureza, utilizam equipamentos tais como:- triturador de mandíbulas, moinho de martelos, laminadores, e peneiras vibratórias.
Processo de fabricação por via seca.
a) As matérias primas (P e NP) são levadas ao moinho de bolas (adicionadas de água, defloculantes e seixos).
b) Saindo do moinho de bolas, a massa moída, é levada a um tanque de homogeneização (produtos de vários moinhos ou várias moagens).
c) Em sistema de peneiras vibratórias com imãs são retiradas possíveis impurezas.
d) A partir de tanque deposito, a composição é bombeada por meio de bomba de diafragma para um sistema de secador ”spray-dryer”.
e) Após passagem por sistema de peneiras vibratórias granulométricas, a composição seca, é levada a silos por meio de correias transportadoras ou elevadores de canecas.
f) Passando por unidade dosadora, a composição é conduzida ao sistema de prensagem, conformando a peça, que em seguida sofre o acabamento inicial.
g) Empilhada em vagonetes, as peças são conduzidas a estufa para secagem e posterior resfriamento.
Processo bi-queima:-
a) Após teste de rompimento, a peça é conduzida ao forno para a queima (biscoito).
b) Em seguida ao resfriamento, procede-se o processo de decoração e esmaltação.
c) Conduzida novamente ao forno, a peça sofre a segunda queima (glasura).
d) A classificação, controle de qualidade, embalagem e expedição completa o processo.
Processo mono-queima:-
a) Após teste de rompimento, procede-se o processo de decoração e esmaltação.
b) A peça é conduzida ao forno para a queima única (biscoito+glasura).
c) A classificação, controle de qualidade, embalagem e expedição completa o processo.
Processo de fabricação por via líquida e pastosa.
a) A composição de matérias Plásticas (P) e Não plásticas (NP), após passagem por moinho de bolas, imã, peneiras vibratórias, tanques de mistura e homogeneização, é por meio de bomba de diafragma, conduzida a sistema de ”filtro prensa”.
b) Em filtro prensa, a mistura é transformada na “torta” (ou pastel), com 20 a 25% de umidade, podendo ser utilizada em processo de via líquida, ou em processo de via pastosa.
Processo via líquida:-
a) A torta é conduzida a um tanque, desmontada, e adicionada de água e defloculante dando origem á “barbotina".
b) A conformação da peça se dá com o uso de barbotina em molde de gesso.
c) Após a desmoldagem, a peça sofre a secagem, acabamento, complementação (alças etc.), com aplicação de vidrado em processo mono-queima ou bi-queima.
d) A classificação, controle de qualidade, embalagem e expedição, completa o processo.
Processo via pastosa:-
a) A torta (20 a 25% de umidade) é conduzida a uma extrusora a vácuo e conformada como cilindro (tarugo), do qual pode-se obter fatias por meio de corte do mesmo.
b) As fatias são moldadas por intermédio de torneamento em molde de gesso, ou os cilindros moldados por torneamento direto.
c) Após secagem, as peças passam pelo acabamento, com queima e aplicação de vidrado no processo de mono-queima ou bi-queima.
Fornos e secadores:-
Nas instalações de produção de cerâmica branca, quer em sistema de mono-queima ou em bi-queima, grande é o consumo de energia térmica. O consumo de energia acontece fundamentalmente, nos secadores das peças e do esmalte, nos spray-dryer, e nos fornos propriamente ditos.
Os secadores e fornos utilizados quer em sistemas contínuos, ou descontínuos, apresentam-se como equipamentos de túnel, antiquados e de elevado consumo, com sistemas deficientes de controle, com queima muflada ou direta, com pré-aquecimento ou não, ainda sendo encontrados, alguns de concepção rudimentar e construção própria.
Algumas indústrias utilizam fornos de dois pisos, com passagem sucessivas entre eles, intermediando com a aplicação do vidrado, obtendo assim aproveitamento de energia térmica.
De modo geral a movimentação das peças acontece via transporte em vagonetes, correias transportadoras ou sistema de rolos.
Como fonte térmica, além da eletricidade, os combustíveis utilizados, são os mais variados, citando-se: BTE, BPF, Mistura, diesel, querosene, gás (GLP, natural, ou de gaseificador), e ainda, lenha ou resíduos industriais.
Vidrado, esmalte ou glasura.
Por definição, é uma camada contínua de vidro, aderida sobre a superfície de um corpo metálico ou cerâmico.
O vidrado deve ter ponto de fusão inferior ao da peça que vai recobrir.
Além das propriedades protetivas, o vidrado é agente de aumento de resistência de superfície, ou mecânica da peça.
O vidrado é, geralmente, aplicado como uma suspensão em água dos ingredientes que entram em sua composição, a qual seca formando uma camada sobre a superfície da peça.
Na queima, os ingredientes reagem e fundem-se para formar uma camada fina de vidro.
O vidrado pode ser queimado juntamente com o corpo cerâmico (mono-queima) ou em uma segunda queima (biqueima), após sua aplicação ao “biscoito”.
O principal objetivo do vidrado é fornecer uma superfície dura, não absorvente e de fácil limpeza.
O vidrado permite a obtenção de variedade maior de texturas e superfícies coloridas limitadas apenas pelo uso do corpo cerâmico.
Classificação dos vidrados:-
Quanto à composição: - Presença ou ausência de matérias primas insolúveis, do tipo de vidro usado. Etc.
Quanto à superfície:- Lisa, fosca, semifosca, cristalina, aveludada, etc.
Quanto à suas propriedades óticas:- Transparente, ou opaca.
Matérias-primas:-
Refratárias: fornecem o corpo, ou seja, a massa, e compõem-se de quartzo, feldspatos e argilas.
Fundentes: abaixam a temperatura de fusão dos esmaltes cerâmicos, reagem com as matérias refratárias para formar o vidro, compreendem, o bórax, a barrilha, a criolita, e a fluorita.
Opacificadores: proporcionando aparência opaca leitosa, são classificados como insolúveis: dióxido de titânio, óxido de estanho e óxido de zircônio. desvitrificadores: age sobre a estrutura do vidro proporcionando a opacidade.
Pigmentos corantes: óxidos metálicos, que proporcionam as variadas cores.
Agentes suspensores: argilas e produtos (CMC) auxiliares em manter a suspensão do esmalte em água.
Fabricação do vidrado:-
O vidrado pode ser preparado a partir de processo cru ou de fritas.
Preparação do vidrado cru
Uma composição semelhante à de fabricação de vidros, adicionada de agentes de suspensão e corantes, é levada a moinho de bolas em processo úmido, é finamente moída e utilizada posteriormente em aplicação sobre a peça cerâmica.
Preparação de vidrado com fritas:-
A partir de “fritas” em composição com matérias argilosas (ação de suspensão), óxidos metálicos (ação de pigmentação) e agentes de opacidade, moída em moinhos de bolas, em processo úmido, obtêm-se a “glasura”.
Preparação da Frita:-
A frita, ou vidro do esmalte cerâmico, é preparado com semelhança à primeira fase de fabricação de vidro comum. As matérias primas, selecionadas, dosadas, levadas a forno de fusão, à temperaturas aproximadas de 1.400 graus C°, transformam-se em vidro.
O material vítreo em estado de fusão é lançado em tanque com água, onde, mediante o choque térmico, rompe-se em grande número de partículas friáveis com pequenas dimensões.
As partículas são denominadas de “fritas” sendo utilizadas em composições e após moagem, na aplicação como vidrado (glasura).
Aplicação do vidrado.
Os processos tradicionais de pintura são utilizados na aplicação do vidrado, ou sejam:-
Imersão:- situação onde peças planas são mergulhadas em tanques com material de glasura fazendo um recobrimento total da peça.
Enchimento:- sistema utilizado para glasura de superfícies internas de peças, consiste em preenchimento do orifício ou depressão da peça, com a glasura e posterior extravasamento do excesso não retido pela peça.
Pintura a pistola:- pulverização de glasura sobre a superfície da peça por intermédio de pistola de pintura.
Aplicação via silk-skrem:- aplicação de glasura ou desenhos formados a partir de glasura, ou várias camadas de glasura, utilizando-se o processo de estampagem via telas de nylon ou sistemas de rotogravura.
Cortina de pintura:- aplicação por passagem da peça a ser glasurada, movimentada em correias transportadoras, sob cortina de escoamento de glasura, realizando o recobrimento com glasura na superfície da mesma. A glasura não utilizada é recolhida em recipiente abaixo ao intervalo das correias, sendo reutilizada.
É importante considerar o fato de que a região da peça que irá estar em contato com a placa suporte, a esteira, ou mesmo o sistema de rolos dos fornos de queima, não possua glasura, pois que a mesma ao fundir-se irá, “colar" a peça ao sistema suporte da mesma. Conforme o processo de aplicação, se faz necessário a operação de retirada da glasura no ponto de apoio da mesma, para evitar este inconveniente.
Uma decoração mais acentuada (pintura a ouro, aplicação de desenhos de decalque etc.) poderá exigir uma terceira queima para fixação deste motivo de decoração.
Propriedades das glasuras:-
Fusibilidade:- Propriedade de caracterização de maior ou menor ponto de fusão. Pode-se variar o ponto de fusão de uma glasura, ao variar-se a composição da mesma. Uma relação molar mono-silicato e mono-borato de 1:1 proporciona uma composição com baixo ponto de fusão. Ao variar-se a relação, aumentando-se o agente de caráter ácido ou o de caráter básico, aumenta-se conseqüentemente o ponto de fusão.
Resistência:- Propriedade de resistir aos agentes químicos, a choques térmicos, físicos, ao desgaste ou corrosão, está relacionada às características ácidas ou básicas da glasura.
Glasuras ácidas aumentam a resistência ( silicatos ) enquanto que glasuras de caráter básico ( boratos ) diminuem.
Transparência:- A glasura assim como o vidro é uma massa amorfa, portanto apresenta a propriedade da transparência, a passagem para uma estrutura cristalina, proporciona a desvitrificação, apresentando aspecto opaco, com redução de seu brilho superficial.
A turvação proporcionada pela ação de agentes opacificantes acontece pela permanência em suspensão deste agente, porém não reduz o brilho superficial.
O aumento de proporção de sílica produz desvitrificação que pode ser corrigida com adição de alumina.
Boro-silicatos proporcionam boa transparência, porém um excesso do mesmo ocasiona formação de turvação leitosa.
Dilatabilidade:- Propriedade dos corpos de sofrer aumento de seu volume por ação de calor ou sofrer contrações pelo resfriamento.
Considerando-se os corpos em separado, a glasura e a peça cerâmica, não apresenta á dilatabilidade, qualquer importância pratica.
Porém, ao considerar-se os corpos em conjunto é de suma importância, este fator relacionado ao vidrado das cerâmicas.
É fato essencial a igualdade entre a dilatabilidade da peça cerâmica e a da glasura, situações em que as diferenças entre as mesmas existam, é certa a danificação da peça.
Quando a glasura possui maior dilatabilidade que a da peça cerâmica, a rigidez da cerâmica ligada à glasura, proporciona em razão de contração ao resfriar-se, a formação de fissuras à semelhança de pequenos veios, cujas dimensões são proporcionais a esta diferença de dilatabilidade. A este defeito dá-se o nome de “gretamento”.
Se ao contrário, a cerâmica possui a maior dilatabilidade, a ocorrência de resfriamento, caracteriza o descolamento da glasura em forma de escamas, defeito chamado por ”escamação".
Sendo a peça cerâmica muito fina e a glasura, de alta resistência, a peça cerâmica sofre rupturas em toda sua extensão em um determinado sentido, o que caracteriza o defeito denominado de “desfolhamento”.