Produção de cerâmica

Seminário apresentado na disciplina de Biomateriais.

1. 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

2. 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.

3. 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.

4. 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

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

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

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

11. 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

12. 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.

13. 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.

14. 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

15. FABRICAÇÃO DE PRODUTOS CERÂMICOS

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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

21. OBRIGADA!