Resenha descritiva - Artigo Refratários contendo Carbono

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Em divulgação de 2013 por C.S Bitencourt e V.C. Pandolfelli, no artigo (Refratários contendo carbono: propriedades, características e variáveis em sua composição), nos mostra claramente o uso da organização disseminada por Taiichi Ohno, partindo para o objetivo, a busca por um ambiente de trabalho salubre e minimização dos impactos ambientais, dando mais importância do que mesmo para os custos, pois, tais condições estão se tornando exigências para permitir o funcionamento de qualquer unidade fabril. O artigo nos apresentar novos desenvolvimentos em refratários, buscando satisfazer os requisitos quanto à salubridade, atendendo as propriedades desejadas em prol das mudanças em sua composição. A mais recente descoberta está ligada ao desenvolvimento de fases morfológicas especiais (como whiskers), servindo como reforços em materiais das mais diversas aplicações e também divulgando as descobertas de aditivos que possibilitam a grafitização do carbono produzido pelas resinas termofixas, proporcionando uma ação antes exclusivas do piche de alcatrão, ligante que estava sendo evitado por propiciar doenças e prejudicar a salubridade do ambiente, destacando então o avanço de agentes de acoplamento ao refratários, que possuem a característica de juntar as partículas com diferentes polaridades, compatibilizando melhor a mistura, melhorando a sua processabilidade.
 O artigo é subdivido em sete capítulos, dentre eles, podemos destacar as principais informações abordadas pelo autor no decorrer do artigo. O primeiro capitulo é a introdução, que está situando pontos importantes a serem disseminados ao longo de toda obra. No segundo capitulo “o carbono e suas fontes para o refratário” é introduzido uma explicação da melhor forma desejada para o elemento carbono caracterizando o grafite e suas propriedades, além de alegar sua principal limitação para o uso em refratário, o segundo capitulo está dividido em seções visando apresentar avaliações nos principais tipos de fontes de carbono importantes para o desenvolvimento dos refratários. Dentre suas seções que compõem o capitulo a primeira seção “grafitizabilidade”, analisasse a melhor propriedade de acordo com a composição utilizada, e uma explicação com relação aos carbonos não-grafíticos e carbonos grafitizáveis relacionando a organização cristalográfica, a próxima seção do capitulo “fontes de carbono particuladas”, são apresentadas seis fontes de carbono particuladas, destacando o grafite na forma de “flakes”, sendo a mais usada e a mais interessante, identificando suas principais características e propriedades, ao decorrer da seção as demais fontes são apresentadas e analisadas com relação as propriedades, concluindo ao final desta seção as melhores opções de uso com relação a preços e propriedades. A próxima seção situada no capitulo dois “Fontes de carbono que atuam como ligantes“, nos apresenta os ligantes usados em refratários apresentando vantagens e desvantagens dos ligantes inorgânicos e orgânicos, correlacionando o uso de piche e alcatrão que assim como todas a substância existem os seus prós e contras onde, a principal desvantagem é a elevada quantidade de substâncias poluentes e tóxicas, podendo ser minimizada com a utilização do piche derivado do petróleo.
 No terceiro capitulo “As resinas termofixas”, nos instrui de um modo geral as definições e variações encontradas no uso de resinas termofixas, sendo subdivido focado nas resinas fenólicas. Na primeira seção do capitulo três “ A composição das resinas fenólicas e algumas características”, é apresentado a resinas fenólicas fenol-formaldeído, nos indicando a proporções possível entre formaldeído e fenol usada na síntese, onde, essa razão indica a produção dos resóis ou novolacas, com diferenciais nas propriedades e identificando qual razão leva vantagem para o uso na siderurgia, em próximo tópico “A viscosidade e o uso de solvente” apresenta os impactos, vantagens e desvantagens de acordo com a viscosidade, seja alta ou baixa e mudanças nas propriedades do refratário, além de descrever métodos para alteração de viscosidade. A subdivisão “3.2 A cura da resina”, o autor dissertou as maneiras de curas das resinas fenólicas, seja cura de resóis como a cura de novolacas. Seção “3.3 A pirólise do polímero termofixo”, destinasse ao processo de pirólise (transformação por aquecimento), visando relatar e demonstrar as características da resina original e o resultado de sua pirólise. Ainda no capitulo três obtém-se a seção “3.3.1 Agentes grafitizantes”, disserta a maneira viável e única até o momento de se estimular a cristalização dos carbonos não grafíticos, ocorrendo pela grafitização catalítica, ao decorrer da seção do capitulo, é apresentado a maneira de se realizar a grafitização catalítica, além de mostrar as propriedades mecânicas e resultados desse processo. Finalizando o capitulo três pôr fim a seção “3.4 Visão Geral” como o título da seção já nos diz, é dissertado pelo autor as observações com relações as resinas fenólicas, qual a melhor resina, qual situação de cura, qual a melhor pirolise e demais observações correlacionando o uso dos refratários na metalurgia.
 No quarto capitulo da resenha “Aditivos antioxidantes”, não possui divisões, apresentando os aditivos antioxidantes, que possuem papel importante com relação a durabilidade dos refratários metalúrgicos, pois sendo submetidas a altas temperaturas o carbono acaba degradando e ocorre a oxidação, ao adicionar teores de 3 a 5% de aditivos antioxidantes é possível reduzir a susceptibilidade do carbono, de forma a recuperar o carbono solido em forma de carbetos, sendo mais resistentes que os carbonos contra a oxidação, destacando os pós metálicos, os carbetos e os boretos como os principais grupos de antioxidantes aplicados nos refratários contendo carbono.
 O quinto capitulo “Aditivos para formação de fases especiais”, tem como objetivo apresentar o desenvolvimento que vem crescendo desde 2005 em trabalhos publicados por C. Aneziris, apresentando grandes benefícios em formação de uma fase chamada “whiskers”, modificando as propriedades mecânicas e resistência a oxidação, salientando que os whiskers especiais podem surgir de uma grande diversidade de fases, não somente surgem de uma única fase cerâmica, o capitulo é subdividido em seções, apresentando sistemas e composições para obtenção dos whiskers especiais, caracterizados pela mudanças no seu formato, de agulhas para halteres. A primeira subdivisão do quinto capitulo “5.1 Whiskers de β-SiC nos sistemas de Al₂O₃-C e Al₂O₃-ZrO₂-C”, neste capitulo estão os ensaios realizados de acordo com a pirólise utilizada e concentrações, sendo submetidas a difrações de raio-X, afim de se observar se a transformação para os whiskers “dumbell-shaped” que é a mudança na morfologia de agulhas para halteres, ocorreu para as duas ligas destacada nesse capitulo foram realizadas ensaios de flexão a frio, afim de se analisar em qual temperatura é obtido o melhor avanço com relação a temperatura submetida no processo de de queima. Na última seção do quinto capitulo “5.2 Whiskers de Al₂OC, Al₄O₄C e Al₄C₃ no sistema MgO-C”, relata também assim como na seção anterior as mudanças de propriedades obtidas de acordo com a pirólise aplicada para as amostras realizando diversas analises, porém, para essa seção ocorre as comparações em relação aos artigos apresentados na bibliografia, apresentando os resultados encontrados por cada autor em suas pesquisas com relação a pirólise aplicada em todas as amostra da mesma forma, encontrando assim diferente resultados. 
 No sexto capitulo “Agentes de acoplagem”, é dissertado pelo autor do artigo duas referências de artigos uma voltada as técnicas de acoplagem voltadas para meios dispersantes aquosos, o uso de agentes surfactantes, em artigo de Oliveira et al, e outro artigo dando ênfase as técnicas de formação por micropellets e briquetes de grafite além das técnicas de recobrimento do grafite por substancias molháveis pela água, nesse capitulo é analisado astécnicas para dispersão do grafite em ambos os casos, porém, ainda é necessário a evolução pois, o aumento de custo nas técnicas não suprem melhora significativa em relação ao custo. Nos tópicos que complementam o sexto capitulo está abordando a química em geral dos agentes de acoplagem, observando as condições básicas necessárias para atuação. Sendo sua primeira divisão de seção “6.1 A Química dos agentes de acoplagem”, nos guia à informação referente as estruturas moleculares bifuncionais dos agentes de acoplagem, interagindo com a fase polimérica “filler”, é então demonstrado a estrutura dos silanos e titanatos e abrangidas as melhores técnicas para cada um deles, ao final da seção é demonstrado ilustrações do arranjo formado pelas moléculas dos agentes de acoplagem silanos e titanatos. Na próxima seção “6.2 Métodos para a aplicação dos agentes de acomplagem”, são apresentadas três técnicas para aplicação do aditivo, sendo mais usual a terceira técnica apresentada “in-situ”, sendo também a técnica mais ideal para o uso de refratários na siderurgia. Seção “6.3 Agentes de acoplagem para resinas fenólicas”, apresenta a informação de quatro artigos, onde os autores dissertam grupos adequados para as resinas fenólicas, e nenhum dos autores chegam na mesma conclusão. A penúltima seção do sexto capitulo, “6.4 Agentes de acoplagem para os óxidos refratários básicos”, é debatido três artigos, sendo dois deles em que são analisadas as propriedades dielétricas de compósitos “LDPW/nano-MgO, de acordo com cada tratamento, descrevendo os resultados e conclusões adquiridas, e o terceiro artigo relata o sistema analisado passando a ser PTFE/micro-MgO, também analisando as mesmas propriedades dos demais autores. Finalizando a seção do sexto capitulo “6.5 Agentes de acoplagem para o grafite”, no final da seção o autor afirma que os agentes de acoplagem realmente são capazes de melhorar a dispersão de alguns tipos de grafite, de acordo com os primeiros trabalhos comentados, e na seção é abordado dois artigos, onde os autores utilizam agentes de acoplagem para se analisar a mudança de suas propriedades, sendo que os autores do artigo publicado em 2009 por Zhao e Ye, utilizaram em seus trabalhos agentes titanatos para realizar a dispersão dos grafites coloidais e nanometricos em uma matriz de polímero polioximetileno, sendo submetida a ensaios de tração, observando melhora significativa de quatro vezes o seu alongamento em relação as amostras sem agentes de titanatos, e o outro artigo de Wang et al, é realizado trabalhos no grafite amorfo (microcristalino) com combinações de polietileno de baixa densidade, sendo utilizado para este caso um agente silano afim de realizar a compatibilização, obtendo sucesso na homogeneidade do grafite pelas matrizes poliméricas, e submetendo as amostras ao ensaios de termogravimetria, afim de verificar a susceptibilidade do compósito à oxidação.
 O último capítulo “Conclusão”, é apresentada as conclusões do autor de acordo com o que foi apresentado no artigo, o autor utilizou a figura 7 informada no capítulo anterior, sobre os resultados de termogravimetria dos compósitos de fibra de carbono, avaliando a perda de massa em função da temperatura, além disso o autor conclui as principais rotas de fonte de carbono e demais conclusões com relação a descoberta dos agentes grafitizantes, combinação de antioxidantes, resinas fenólicas e o procedimento de cura com relação a razão fenol/formaldeído, identificando a melhor forma de uso dos citados, afim de se obter melhor eficiência nos refratários contendo carbono. 
 Em artigo “Refratários contendo carbono: propriedades, características e variáveis em sua composição”, após o resumo realizado em divisões de capítulos é de inicial importância sabermos das indústrias que estão passando por desenvolvimento contínuo em todos os setores, assim como a filosofia empreendida por Taiichi Ohno em decorrer de sua carreira na empresa Toyota, continua sendo seguida, visando as principais características, tais como, redução de custos, organização e melhoria contínua, passando para a atualidade em que a filosofia foi seguida pelo sistema Lean, focada na redução dos desperdícios e mapeamento de processos, afim de transformar os insumos em produtos de forma a reduzir geração de resíduos de maneira segura sem prejudicar a salubridade do ambiente de trabalho, pois ainda hoje é preciso desenvolver técnicas para que não haja risco de contaminações para o funcionamento de quaisquer unidade fabril da atualidade.
 O autor além de mencionar a importância dessa prevenção, nos apresenta novos desenvolvimentos com relação ao uso de novas fontes de carbono, visando em reter carbono no refratário e modificar suas propriedades, destacando também qual a melhor fonte e rota a ser seguida com relação as melhores propriedades em uso na metalurgia e a forma mais eficaz de se promover um ambiente de trabalho salubre. Assim como destaca o autor, o uso de piche e alcatrão são desvantajosos por conta de da sua elevada toxidade liberada, inclusive cancerígenas, embora o custo seja vantajoso, a relação com o ambiente é desvantajosa não sendo mais usual por prejudicar a salubridade de trabalho, em decorrer do artigo é dissertado as pesquisas para novos desenvolvimentos para substituição e melhoria para o uso com segurança e mais eficácia dos refratários.
 As resinas termofixas podemos destacar a razão F/P (“Formaldehyde”/”phenol”) que de acordo com a proporção pode ser considerado como resóis ou novolacas, sendo que os resóis são encontrados no estado liquido e as novolacas são encontradas no estado solido, contudo a processabilidade dos resóis é mais fácil, porem o uso de resóis em refratários para a metalurgia deixa a desejar pois, causa problemas por conter água em suas composições, e a água acaba sendo um fator prejudicial sendo passível de sofrer hidratação limitando o uso de antioxidantes, dentro de todo contexto disseminado por todo artigo, é possível se concluir as melhores composições e métodos para o uso em refratários contendo carbono na metalurgia.
 Dentre os agentes de acoplagem para o grafite os três artigos é claro se observar o avanço no uso dos agentes sendo tanto “titanatos” (que é a designação química dada aos compostos inorgânicos em cuja composição dominam os óxidos de titânio), “silanos” (são os análogos dos alcanos, mas com silício no lugar do carbono), explicado a sua obtenção e seu uso nos refratários em decorrer do artigo, e nos é apresentado gráficos com os resultados termogravimetria em função da pirólise aplicada e sua razão com relação a porcentagem de perda de massa, então é possível concluir que a melhor opção até o momento para evitar a oxidação e obter as melhores propriedades são os de fibra tratada com inserção de resina.
 Recomendo o ótimo artigo para estudantes de nível universitário, ceramistas, técnicos e profissionais atuantes com materiais refratários e pessoas que possuam maneiras de analisar novos desenvolvimentos ainda não descoberto assim como citado no artigo.
 O autor que criou esse artigo C.S. Bittencourt, afiliado a instituição Universidade Federal de São Carlos, atuando no departamento de Engenharia de Materiais (DEMa), formado como químico e situado nas disciplinas 
catálise, química verde, química inorgânica, química de materiais, cinética química, química Organometálica, petroquímica, química orgânica, química Analítica e bioquímica, possui 23 citações. Para a realização desse artigo C.S. Bittencourt, alinhou-se com V.C. Pandolfelli, também integrante da universidade federal de são carlos, situado no mesmo departamento de Engenharia de materiais (DEMa).
Gustavo Henrique Gonzaga, Acadêmico do curso de Engenharia de Materiais da Universidade Fundação Santo André.