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 Biociências Disciplina: Ciência dos Biomateriais Professor: Rondinelli Donizetti Herculano Aluna: Amanda da Costa Gomes
Seminário apresentado na disciplina de Biomateriais.
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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.
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