Baixar Palestra
Transcrição
Baixar Palestra
FONTE DE PLASTICIDADE E FUNDÊNCIA CONTROLADA PARA PORCELANATO OBTIDO POR MOAGEM VIA ÚMIDA Henrique Cislagui da Silva, Nilson Schwartz da Silva e Rui Acácio Lima Neto SUMÁRIO Introdução Tendência da produção brasileira de cerâmica; Disponibilidade de argilas plásticas; Reservas minerais de bentonita; Objetivo Definição Bentonita Propriedades e estrutura; Morfologia (Nanomaterial); Bentonita para o setor cerâmico Materiais Case 1 – Bentonita Policatiônica para porcelanato esmaltado Case 2 – Bentonita cálcica para porcelanato branco Conclusões INTRODUÇÃO Tendência da produção brasileira de cerâmica Fonte: ANFACER INTRODUÇÃO Tendência da produção brasileira de cerâmica – conformação continua. INTRODUÇÃO Tendência da produção brasileira de cerâmica Grandes formatos e espessura reduzida Desafio tecnológico: obter massas com elevada plasticidade associadas a elevada estabilidade de queima e produtividade. INTRODUÇÃO Disponibilidade de argilas plásticas Classificação de argila segundo o DNPM Argilas comuns – aplicação em cerâmica estrutural, revestimentos cerâmicos e cimentos Argilas plásticas – aplicação em cerâmica branca (porcelanatos) Argilas refratárias – aplicação em refratários INTRODUÇÃO Disponibilidade de argilas plásticas - Brasil Reservas totais de argila no Brasil aproximadamente 3,6 bilhões de toneladas. Fonte: DNPM INTRODUÇÃO Disponibilidade de argilas plásticas – São Paulo Fonte: DNPM INTRODUÇÃO Distribuição geográfica de bentonita Maiores ocorrências de bentonita na América do Sul As reservas medidas no estado do Paraná são de 16 milhões de toneladas. OBJETIVO Diante deste cenário de aumento de produção, necessidade de mais plasticidade devido aos formatos e limitação de reservas de argilas plásticas este trabalho tem por objetivo apresentar informações sobre a aplicação de bentonitas em massas de porcelanato. DEFINIÇÃO O nome bentonita provem do local onde foi descoberta Fort Benton, no estado do Wyoming nos Estados Unidos. Trata-se de uma argila esmectita com elevada afinidade com a água e consequente elevada plasticidade. Pode ter composição sódica (Na+), cálcica (Ca2+ Mg2+), ou policatiônica (Na+ Ca2+ Mg2+ K+) . BENTONITA Propriedades e estruturas BENTONITA Propriedades e estruturas Mineral Capacidade de troca catiônica (mEq/100 g) Caulinita 3 a 15 Ilita 10 a 40 Esmectita 80 a 150 BENTONITA Propriedades e estruturas Fonte: Arshak, et al., 2004 apud Silva & Ferreira, 2008. BENTONITA Morfologia BENTONITA Morfologia (nanomaterial) BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO Case 1 – Bentonita Policatiônica para porcelanato esmaltado Case 2 – Bentonita cálcica para porcelanato técnico branco BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO - MATERIAIS Bentonita Policatiônica Origem: Quatro Barras - PR Composição química Óxido SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO Na2O K2 O TiO2 MgO PF Fração mássica (%) 63,32 16,49 5,5 0,64 0,73 1,91 0,86 1,83 7,05 Bentonita Cálcica Origem: Argentina Composição química Óxido SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO Na2O K2 O TiO2 MgO PF Fração mássica (%) 68,61 15,46 1,16 1,12 1,77 0,22 0,17 4,44 6,98 BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO - MATERIAIS Composição mineralógica Bentonita Policationica Fases Montmotilonita Quartzo Moscovita Cristobalita (%) 78,00 12,00 9,00 <1,00 Bentonita Cálcica Fases Montmotilonita Quartzo Ilita Caulinita Goethita (%) 84,00 9,00 2,00 3,00 2,00 BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 1 – PORCELANATOS ESMALTADOS Com o objetivo de demonstrar a ação de bentonita policatônica, adicionou-se a mesma em massa de porcelanato esmaltado. Os níveis de adição foram: 0%, 3% e 5%. Determinou-se em laboratório as seguintes propriedades: Viscosidade da barbotina em copo Ford n°4 (s) Densidade aparente a seco (g/cm³) Resistência mecânica a flexão a seco (kgf/cm²) Absorção de água (%) BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 1 – PORCELANATOS ESMALTADOS Propriedades da barbotina Densidade da barbotina Viscosidade Copo Quantidade de Bentonita (%) [g/cm³] Ford n°4 [s] 0 1,692 16,78 3 1,694 16,16 5 1,692 16,3 BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 1 – PORCELANATOS ESMALTADOS Propriedades a seco BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 1 – PORCELANATOS ESMALTADOS Propriedades a seco BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 1 – PORCELANATOS ESMALTADOS Propriedades pós-queima BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 2 – PORCELANATOS BRANCOS Com o objetivo de demonstrar a ação de bentonita cálcica, adicionou-se a mesma em massa de porcelanato técnico branco. Os níveis de adição foram: 0%, 3% e 6%. Determinou-se em laboratório as seguintes propriedades: Viscosidade da barbotina em copo Ford n°4 (s) Densidade aparente a seco (g/cm³) Resistência mecânica a flexão a seco (kgf/cm²) Absorção de água (%) Cor de queima. BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 2 – PORCELANATOS BRANCOS Propriedades da barbotina Densidade da barbotina Viscosidade Copo Quantidade de Bentonita (%) [g/cm³] Ford n°4 [s] 0 1,696 18,35 3 1,692 18,91 6 1,693 19,28 BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 2 – PORCELANATOS BRANCOS Propriedades a seco Aumento no empacotamento Densidade aparente a seco [g/cm³] 2,000 1,980 1,960 1,940 1,920 1,900 1,880 1,860 1,840 1,820 0 1 2 3 Teor de bentonita [%] 4 5 6 BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 2 – PORCELANATOS BRANCOS Propriedades a seco Resistência mecânica à flexão a seco [kgf/cm²] Ganho de resistência mecânica a seco 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0 1 2 3 Teor de bentonita [%] 4 5 6 BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 2 – PORCELANATOS BRANCOS Propriedades pós-queima Temperatura de queima para absorção de água ≤0,1 [°C] Redução da temperatura de queima 1235 1230 1225 1220 1215 1210 1205 1200 1195 0 1 2 3 Teor de bentonita [%] 4 5 6 BENTONITA PARA O SETOR CERÂMICO CASE 2 – PORCELANATOS BRANCOS Propriedades pós-queima PT 0% PT 3% PT 6% CONCLUSÕES A bentonita policatiônica de Quatro Barras – PR quando empregada em massas de porcelanato aporta empacotamento, resistência mecânica a cru e fundência sem prejudicar a reologia das barbotinas. A introdução de 3% de bentonita policationica promoveu um aumento de 39% na resistência mecânica a seco, já a introdução de 5% o aumento observado foi de 72% em relação a massa sem bentonita. Já na queima a introdução de 3% de bentonita resultou em uma redução de 5°C na temperatura máxima de queima e com 5% a redução foi da ordem de 15°C. CONCLUSÕES A bentonita cálcica Argentina quando empregada em massas de porcelanato aporta empacotamento, resistência mecânica a cru e fundência sem cor de queima. A introdução de 3% de bentonita cálcica promoveu um aumento de 72% na resistência mecânica a seco, já a introdução de 6% o aumento observado foi de 222% em relação a massa sem bentonita. Já na queima a introdução de 3% de bentonita resultou em uma redução de 10°C na temperatura máxima de queima e com 6% a redução foi da ordem de 30°C. CONCLUSÕES Os resultados obtidos experimentalmente já foram reproduzidos com sucesso e industrialmente, tanto para bentonita policatiônica como para a cálcica, em porcelanatos obtidos por prensagem e também por compactação continua.