Argila _classificação e fabricação de materiais cerâmicos

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Matéria prima: A argila
 As matérias-primas empregadas na fabricação de produtos cerâmicos são as argilas e os desengordurantes, sendo as primeiras a matérias ativas, e os segundos os materiais inertes que diminuem a plasticidade.
 São muitos os materiais argilosos, mais somente três tem importância para fabricação de produtos cerâmicos: a caulinita, a montmorilonita e a ilita, todas com estrutura laminar ou foliácea.
 Formaram-se as argilas, na crosta terrestre, pela desintegração de rochas ígneas sob a ação incessante dos agentes atmosféricos. Sua origem mais comum são os feldspatos – minerais existentes nos granitos e pórfiros – mas a argila pode formar-se igualmente a partir de gnaisses e micaxistos.
 A argila é um material composto principalmente por compostos de silicatos e alumina hidratados. 
Algumas propriedades da argila, segundo Silva (1985) e Petrucci (1975)
• A plasticidade das argilas é função da quantidade de água presente no material. De acordo com Silva (1985), quanto mais água, até certo ponto, maior a plasticidade da argila e a partir desse ponto, se for adicionada mais água, a argila se torna um líquido viscoso. Quanto mais pura a argila, mais plástica é a sua mistura com água e quanto maior a temperatura, menor a plasticidade, porque a quantidade de água é reduzida. 
• Ação do calor: nas argilas, a ação do calor pode ocasionar variação na densidade, porosidade, dureza, resistência, plasticidade, textura, condutibilidade térmica, desidratação e formação de novos compostos. As argilas cauliníticas perdem pouca água em temperaturas inferiores a 400°C, mas acima desta temperatura perdem água de constitui- ção (água combinada quimicamente), modificando sua estrutura. 
• Retração e dilatação: De acordo com Silva (1985) a caolinita se dilata de modo regular, perdendo água de amassamento de 0°C a 500°C e contrai-se em temperaturas de 500°C a 1.100°C. As argilas micáceas dilatam-se progressivamente até 870°C, contraindo-se em seguida
• Porosidade: é a relação entre o volume de poros e o volume total de material. Quanto maior a porosidade maior a absorção de água e menor a massa específica, a condutibilidade térmica, a resistência mecânica e a resistência à abrasão. Quanto maior a comunicação entre os poros, maior é a permeabilidade, ou seja, a facilidade de líquidos e gases de circularem pelo material. A porosidade das argilas depende dos seus constituintes, da forma, tamanho e posição das partículas (argilas de grãos grossos são mais permeáveis que as de grãos finos) e dos processos de fabricação.
 • Composição e Impurezas: alguns constituintes presentes nas argilas podem melhorar suas propriedades, enquanto alguns podem ocasionar defeitos aos produtos.
Classificação das Argilas
 Silva (1985) e Petrucci (1975) apresentam as principais formas de classificação das argilas, segundo os critérios de estrutura dos minerais e emprego do material. De acordo com a estrutura do material, as argilas podem ser classificadas em: estrutura laminar e estrutura foliácela, , as primeiras têm seus minerais arranjados em lâminas e são utilizadas na fabricação dos produtos cerâmicos. Entre as argilas de estrutura laminar podemos destacar: 
• Caolinita: são as argilas consideradas mais puras. Utilizadas na fabricação de porcelanas, materiais refratários e em cerâmicas sanitárias.
• Montmorilonita: Por ser um material muito absorvente é pouco utilizada sozinha. É aplicada em misturas às caolinitas para corrigir a plasticidade. 
• Micáceas: utilizadas na fabricação de tijolos. 
Quanto ao seu emprego, as argilas são classificadas em: 
• Fusíveis: aquelas que se deformam a temperaturas menores de 1200ºC. Utilizadas na fabricação de tijolos e telhas, grés, cimento, materiais sanitários. 
• Infusíveis: resistentes a temperaturas elevadas. Utilizadas para a fabricação de porcelanas. 
• Refratárias: não deformam a temperaturas da ordem de 1500°C e possuem baixa condutibilidade térmica, sendo utilizadas para aplicações onde o material deva resistir ao calor, como na construção e revestimentos de fornos.
Tipos de argila 6 
Produção de materiais cerâmicos
As principais etapas de fabricação são as seguintes: 
Processo de fabricação 7
1. exploração da jazida:
Jazida de argila extraída para produção de cerâmica vermelha, na Região Metropolitana de Curitiba 8 
Exploração da jazida - Fatores que devem ser considerados para a exploração da jazida: 
Localização (em relação à indústria e centro consumidor) 
Topografia do local (facilidade de acesso) 
Características geológicas, profundidade máxima da barreira (equipamentos adequados) 
Características do barro relacionadas com a aplicação (teor de argila, 
granulometria
, umidade, etc.) 
Remoção da camada superficial (que geralmente apresenta uma grande percentagem de matéria orgânica). 
2. Extração da matéria - prima das jazidas.
Extração de argila 9
3. Tratamento da matéria prima: 
Na qual há uma preparação da matéria-prima e da massa, onde é realizada as seguintes etapas:
(1) O sazonamento (ou apodrecimento da argila) consiste em uma exposição mais ou menos prolongada às intempéries. Neste tempo (que pode levar anos para certos tipos de porcelana), ocorrem: uma fermentação da matéria orgânica, lavagem de sais solúveis, desagregação dos torrões e oxidação de piritas (sulfeto de ferro). 
(2) Eliminação das impurezas grosseiras por sedimentação, centrifugação, etc. 
(3) A maceração consiste na desintegração, trituração, peneiramento, para a obtenção de partículas menores. 
(4) O loteamento do barro consiste numa correção da argila para dar à mistura a composição desejada relacionada à aplicação.
(5) O amassamento e mistura consistem na adição de água ou não para proporcionar a homogeneidade e preparar a pasta para a moldagem.
4. Moldagem ou Conformação:
Operação que vai dar a forma desejada à pasta cerâmica. Acrescentando-se mais água, aumenta-se a facilidade de moldagem e diminui-se o consumo de energia, no entanto aumenta-se a contração na secagem e a deformação, bem como aumenta-se o tempo de secagem. Em função da quantidade de água adicionada, existe vários tipos de moldagem: 
Moldagem com pasta fluída - Adição de 30-50 % de água - É o processo chamado “barbotina” que consiste nos seguintes passos:
 (1) a solução é colocada em moldes porosos de gesso; 
(2) a água é absorvida e a argila adere às paredes; 
(3) quando seca, a peça se retrai e se descola. Este processo é usado para a fabricação de porcelanas, louças sanitárias, peças para instalação elétrica e de formato complexo. 
Moldagem com pasta plástica mole (branda) - Adição de 25-40 % de água. - É o processo mais tradicional que consiste na colocação em forma das peças cerâmicas em moldes de madeira ou com o torno de oleiro (manual ou automático). Este processo é usado para a fabricação de vasos, pratos, xícaras, tijolos brutos. 
Moldagem com pasta plástica consistente (dura) - Adição de 15-25 % de água. - É o “processo de extrusão” que consiste em forçar a massa a passar sob pressão, através de um bocal apropriado, formando uma fita uniforme e contínua; depois a coluna é cortada no comprimento desejado.
Moldagem a seco ou semi - seco - Adição de 5-10 % de água. - A pasta é compactada com prensas com uma pressão variando entre 5 e 700 MPa. → Vantagens: simplicidade das operações e produção em massa, tempo de secagem reduzido e as peças obtidas são de muito boa qualidade (não possuem bolhas) → Desvantagens: investimento elevado e limitação dos formatos. Este processo é usado para a fabricação ladrilhos, azulejos, pisos, refratários, isoladores elétricos, tijolos e telhas de qualidade superior. 
Moldagem a seco 10
5. Secagem:
 É um processo que tem como objetivo a evaporação da maior quantidade possível de água antes da queima tornar a peça suficientemente resistente para poder ser manuseada. Mas é necessário controlar a velocidade de secagem para evitara formação de fissuras e deformação das peças. Para isto, existe vários tipos de secagem: 
(1) Secagem natural - É o mais comum nas olarias de pequeno e médio porte. Ele é feito em telheiros extensos ao abrigo do sol e com ventilação mais ou menos controlada, em depósitos colocados em torno e acima do forno, e é demorado e exige grandes superfícies.
(2) Secagem por ar quente-úmido - O material é posto nos secadores onde recebe ar quente com alto teor de umidade, então ocorre a evaporação da água livre (poros). Depois recebe só ar quente permitindo a perda da água absorvida ou da plasticidade. 
(3) Secadores de túnel - As peças são colocadas em vagonetes que percorrem lentamente um túnel no sentido da menor para a maior temperatura.
(4) Secagem por radiações infra - vermelhas - É um método ainda pouco usado, devido ao seu alto custo de investimento e o uso restrito às peças delgadas. Mas o rendimento é alto ocorre pouca deformação. Usado para a fabricação de peças cerâmicas de precisão. 
Secagem Natural 10
Secagem artificial 10
6. Queima ou Cozimento: 
A queima em alta temperatura provoca o fenômeno de vitrificação que dará coesão e resistência para as peças cerâmicas. As peças (Exemplo: tijolos) são empilhadas em cutelo sob forma de uma pirâmide truncada com altura de 5-6 metros e lado de 8-10 metros. O tipo de forno deve ser escolhido de maneira a proporcionar uma uniformidade das temperaturas no seu interior e um rendimento máximo, diminuindo as perdas por irradiação. 
(1) Os fornos intermitentes permitem o cozimento de um lote de cada vez Isto leva a um elevado consumo de combustível e de mão -de - obra e provoca um desgaste rápido da estrutura devido aos ciclos de queima - resfriamento. Em contrapartida, o custo de instalação é baixo e a execução é fácil.
Fornos intermitentes 10
7. Acabamento final (quando necessário).