PRODUÇÃO DE CERÂMICA Uso na construção civil, artesanato e biomateriais

UNESP - UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA“Júlio de Mesquita Filho” Campus de Assis

Programa de Pós-graduação em BiociênciasDisciplina: 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 - biocerâmica

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.pdf

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CERÂMICA – DISPONÍVEL EM:

http://www.abceram.org.br/site/?area=4&submenu=50

OBRIGADA!