Produção de cerâmica

PRODUÇÃO DE
CERÂMICA
Uso na construção civil, artesanato e
biomateriais
Programa de Pós-graduação em Biociências
Disciplina: Ciência dos Biomateriais
Professor: Rondinelli Donizetti Herculano
Aluna: Amanda da Costa Gomes

INTRODUÇÃO
 A produção data do período neolítico – cestas
de barro e vime produzidas pelo homem pré-
histórico.
 Constatação de que o calor fazia endurecer o
barro, surgindo a Cerâmica.
 4000 a.C assírios já obtinham a cerâmica
vidrada.
 Século VII chineses fabricaram a porcelana.
 Século XVIII surge a louça branca na
Inglaterra.
 Evolução de fornos especiais, moldagem a
seco, porcelanas de alta resistência e etc.

DEFINIÇÃO
 Cerâmica compreende todos os materiais inorgânicos,
não metálicos, obtidos geralmente após tratamento
térmico em temperaturas elevadas.
 É um material obtido por moldagem, secagem e
cozimento (ou queima) de argilas.
 Chama-se argila ao material formado de minerais, como
silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, com
certa porcentagem de álcalis e de alcalinos terrosos.
Juntos a esses elementos encontram-se a sílica, a
alumina, a mica, o ferro, o cálcio, magnésio, matéria
orgânica, etc, as quais tem a propriedade de formarem
com a água, uma pasta que pode ser moldada, secada
e endurecida sob a ação do calor. Essas misturas são
resultantes da desagregação do feldspato.

CLASSIFICAÇÃO
 São classificadas conforme suas propriedades e áreas de
utilização:
 Cerâmica vermelha – tijolos, telhas, lajes, argilas
expandidas;
 Placas cerâmicas (materiais de revestimento) – azulejo,
pisos, pastilhas, porcelanato;
 Cerâmica branca – materiais com corpo branco recobertos
por uma camada vítrea transparente, como louça sanitária,
louça de mesa, isoladores elétricos para alta e baixa tensão,
cerâmica artística etc;
 Materiais refratários – diversidade de produtos que tem a
finalidade de suportar temperaturas elevadas, esforços
mecânicos, ataques químicos e variações brutas de
temperatura.
 Isolantes térmicos;
 Vidro, cimento e cal;
 Cerâmica de alta tecnologia / Cerâmica Avançada -

Classificação
 Cerâmicas tradicionais – oriundas de matéria-
prima natural, com processo simples de
fabricação, utilizadas principalmente na
construção civil.
 Cerâmicas avançadas – fabricadas a partir de
materiais sintéticos como óxidos, nitretos,
boretos e carbonetos, com processo de
fabricação sofisticado.

Cerâmicas tradicionais
 São constituídas basicamente por argila com
óxidos de titânio, ferro, cálcio, etc; sílica e
feldspato.
 Tijolos e pisos possuem os três componentes;
 Cerâmicas brancas como porcelana e peças
sanitárias possuem tem teor de feldspato
controlado.

Cerâmicas Avançadas
 São constituídas basicamente por óxidos,
carbetos e nitretos;
 Exemplo : carbeto de silício é bastante duro e
é utilizado como reforço em compósitos com
metais e cerâmicos.

Composição - Argilas
As argilas são formadas por ações físicas e químicas, que
degradam e decompõem as rochas. Encontram-se uma
grande variedade de tipos de argilas devido ao transporte e
sedimentação dos fragmentos das rochas:
– Caulinita: mais puras. Usadas para porcelana, refratários,
cerâmica sanitária.
– Montmorilonita: pouco usada. Muito absorvente,
misturadas às caolinitas para corrigir a plasticidade.
– Micáceas: tijolos.

Matérias – primas Naturais
 Bauxito
 Calcita
 Cromita
 Dolomita
 Feldspato
 Filito cerâmico
 Magnesita
 Quartzo
 Talco
 Zirconita

Matérias - primas Sintéticas
 Alumina – óxido de alumínio
 Carbeto de silício
 Cimento aluminoso
 Mulita-Zircônia
 Óxido de Zinco
 Sílica Ativa
 etc.

PROPRIEDADES GERAIS
 Alta dureza – muito densas
 Alta fragilidade – baixa força de tensão e resistência
mecânica e baixa elasticidade
 Estrutura cristalina complexa
 Elevado ponto de fusão
 Bom isolante térmico e elétrico
 Matéria-prima de baixo custo

Processo de Fabricação
 Os processos de fabricação empregados pelos
diversos segmentos cerâmicos assemelham-se
parcial ou totalmente.
 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.

TRATAMENTO DA
MATÉRIA-PRIMA
-Depuração, para
eliminar as
impurezas.
-A pasta passa por
um trem de
preparação com
trituradores,
peneiradores,
misturadores,
amassadores e
laminadores
(HOMOGENEIZAÇÃO)
MOLDAGEM
-Seco ou semi-seco
,prensagem (telhas,
azulejos).
-Extrusão pasta
consistente,
marombas (tijolos,
tubos, refratários)
-Artesanal pasta
mole (vasos,
pratos).
-Barbotina pasta
fluida (vasos
sanitários,
porcelanas).
SECAGEM
-Evaporação da
água livre, ao
natural ou artificial
por estufas.
(CONTRAÇÃO DO
PRODUTO)
QUEIMA
-Durante a queima
ocorrem as alterações
estruturais na argila,
havendo uma marcha
típica de aquecimento
e resfriamento de
cada produto.
-A vitrificação ocorre
em torno dos 1200°C
(formação de vidro
que ocupa os poros do
material aumentando
sua resistência e
reduzindo sua
permeabilidade).
-Contração e
fechamento do poros.

Processo de Fabricação -
Queima
 Estágios da queima
- Desidratação até 700°C
-evaporação da água livre
-queima da matéria carbonosa
-Oxidação até 900°C
-Fe2O3 Fe3O4 (mais estável)
-Vitrificação até 1200°C
-contração de fechamento dos poros

FABRICAÇÃO DE PRODUTOS CERÂMICOS

BIOCERÂMICAS
 Década de 70 – uso mais intenso – Alumina
densa, bioinerte e biocompatível e possui alta
resistência mecânica; é utilizada até hoje em
próteses ortopédicas.
 Cerâmicas – zircônio, dióxido de titânio, fosfatos
de cálcio
 Vitrocerâmicas de sílica/fosfato de cálcio
 O uso das biocerâmicas tem se estendido
desde o emprego isolado do material até
outras formas de utilização, como por
exemplo, no revestimento de próteses
metálicas ou na associação com materiais
poliméricos, tais como o colágeno.

SÍNTESE DE BIOCERÂMICAS
 Rotas de síntese e métodos de preparação
influenciam as propriedades das
biocerâmicas: estequiometria, estrutura
cristalina e porosidade são determinantes
para o comportamento biológico.
 Processo genérico de produção de cerâmicas:
 Preparo do pó;
 Secagem parcial do bloco conformado;
 Aquecimento a altas temperaturas para obtenção
do bloco sinterizado.

POROSIDADE
 Com relação à dimensão dos poros, em 1970 Hulbert
demonstrou que poros maiores que 100 μm favorecem o
crescimento do osso através do material. Este tamanho de
poro, que define a porosidade ótima das biocerâmicas, está
relacionada à necessidade de fornecer um suprimento
sanguíneo ao tecido conectivo em crescimento, fator que só
ocorre em materiais com poros maiores que 100μm, os quais
permitem o desenvolvimento de um sistema de vasos
capilares entremeado com a cerâmica porosa.

Porosidade
 Para obtenção de cerâmicas com poros dessa
grandeza, as técnicas comumente utilizadas consistem
na mistura de algum polímero ou substância orgânica
ao material em pó, que é eliminado posteriormente
durante as etapas de consolidação da cerâmica, ou o
umedecimento do material em pó com peróxido de
hidrogênio, que posteriormente decompõe com a
liberação de oxigênio gasoso formando poros.

Referências
 BIOCERÂMICAS: TENDÊNCIAS E PERSPECTIVAS DE UMA ÁREA
INTERDISCIPLINAR – DISPONÍVEL EM:
http://www.scielo.br/pdf/qn/v23n4/2652.pdf
 FABRICAÇÃO DE PRODUTOS CERÂMICOS – DISPONÍVEL EM:
http://www.em.ufop.br/deciv/departamento/~guilherme/CERAMICOS.p
df
 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CERÂMICA – DISPONÍVEL EM:
http://www.abceram.org.br/site/?area=4&submenu=50

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