Processamento de Processamento de Materiais Cerâmicos Materiais Cerâmicos

Processo de Colagem

1

Professor Anselmo

André Pinto Machado RA: 280275Léo Rodrigo Bossonario RA: 279560Mauricio Vasconcellos Massucato RA: 279463Pedro de Pádua Paula RA: 279439

Índice Índice Definição

◦O que é colagem?◦O que é Barbotina?◦2 tipos: Colagem de barbotina em molde ou

Colagem de Fita;Processo

◦Fluxograma;◦Definição das etapas e descrição dos agentes;◦Barbotina: Reologia, Estabilização,

Componentes;Comparação com os demais processos Produtos

2

Definição – Colagem Definição – Colagem É um processo conformação de pó-

cerâmico;Com a preparação de uma mistura

coloidal: Barbotina, esta dita as características do produto final;

Resume-se em um processo onde retira-se a parte líquida da matéria Barbotina, restando então o particulado aglomerado que é a peça a verde;

Antigo, simples e de baixo custo;3

Definição – BarbotinaDefinição – BarbotinaEstá é a matéria principal do

processo ;Composta de:

◦Solvente (Água, orgânico) ;◦Pó-cerâmico;◦Dispersantes;◦Ligantes;◦Plastificantes;

4

Definição – 2 TiposDefinição – 2 TiposColagem de

Barbotina em Molde◦ Processo de peças

diversas e de formato complexo;

◦ Uso de moldes normalmente de gesso para a drenagem da parte líquida;

◦ Destaca-se pela grande diversidade de moldes.

Colagem de Fita◦ Processo para

formação de fitas ou filmes cerâmicos;

◦ Neste processo a parte líquida é eliminada por evaporação.

5

ProcessoProcesso

6

Preparação da Barbotina

Processo – EtapasProcesso – EtapasMoagem

◦ Etapa onde: Pó-cerâmico + Solvente + Dispersante, são moídos para diminuir os aglomerados, distribuir o dispersante e reduzir a viscosidade.

◦ Utiliza-se moinho de bola ou vibratório. Mistura

◦ Neste ponto destaca-se a relevancia da ordem em que as partes são acrescentadas a Barbotina. Dispersante para evitar a competição pela superficie do

pó, barbotina mais uniforme; Logo depois, plastificante para auxiliar a dispersão dos

ligantes; Por ultimo o ligante.

7

Processo – EtapasProcesso – EtapasDeaeração

◦Processo para a retirada das bolhas, “espuma” da barbotina, formada na mistura;

◦Pode ser por câmara de deaeração a vácuo, rolagem lenta ou centrifugação;

8

Processo – Barbotina Processo – Barbotina Mistura de água com solvente;Usada para a colagem de peças e é

chamada também de cola da argila;Esta determina as características da

peça final;Assim são relevantes as seguintes

características da Barbotina:◦Estabilização◦Reologia◦Formação/ Componentes

9

Processo – Barbotina Processo – Barbotina Estabilização

◦ Esta é importante para evitar a floculação que ocorre devido a atração das cargas, nesta caso o dispersante é agente principal;

◦ Estabilização Eletrostática: Formação de uma camada iônica para o isolamento das partículas.

10

Processo – Barbotina Processo – Barbotina Estabilização

◦ Estabilização Estérica Isolamento das partículas pela interação das mesmas

com cadeias poliméricas. ◦ Estabilização Eletroestérica

União das duas anteriores para partículas com forte atração.

11

Processo – Barbotina Processo – Barbotina Reologia

◦Baixa viscosidade para facilitar o processo de colagem, mas não tão baixa a ponto de haver sedimentação;

◦Para se obter maior densidade a verde após a colagem, a carga de sólidos deve ser relativamente alta, de modo a se reduzir a retração final;

◦Relação com os aditivos: Ligantes: aumentam a viscosidade e mudam o

comportamento de escoamento de newtoniano para pseudoplástico.

12

Processo – Barbotina Processo – Barbotina Formação / ComponentesPós Cerâmicos

◦Matriz da barbotina;◦A quantidade de pó cerâmico na

barbotina varia em geral de 40 a 50% em massa;

◦Detalhes importantes sobre as partículas são: o tamanho médio e sua distribuição, a área superficial e o nível de impurezas;

13

Processo – Barbotina Processo – Barbotina Formação / ComponentesSolvente

◦Pode ser água ou líquido orgânico;◦Deve ser inerte aos outros

componentes;◦Ter baixo ponto de ebulição; ◦Baixa viscosidade;

14

Processo – Barbotina Processo – Barbotina Formação / ComponentesDispersante (defloculante)

◦Cobre as partículas cerâmicas e as mantêm numa suspensão estável na barbotina; Estabilização da Barbotina.

◦É eliminado na termólise; ◦Dispersante em excesso pode se

comportar como aglutinante;

15

Processo – Barbotina Processo – Barbotina Formação / ComponentesLigantes

◦É utilizado para se obter uma peça cerâmica com resistência mecânica a verde suficiente para permitir sua manipulação e armazenagem;

◦Forma pontes orgânicas entre as partículas;

◦Este devem ser compatíveis, auxiliar na estabilização, atuar como lubrificantes, se decompor a baixas temperaturas.

16

Processo – Barbotina Processo – Barbotina Formação / ComponentesPlastificantes

◦Estes dissolvem os ligantes e melhoram a distribuição destes na barbotina, o que causa a flexibilidade da folha cerâmica a verde;

◦São comumente glicóis (polímeros);

17

Processo – Colagem de Processo – Colagem de FitaFitaEm máquina apropriada, pode ser

continua (superfície desliza, normalmente superfície de vidro) ou em batelada (máquina desliza, normalmente de aço inox);

Movimento relativo de uma lamina niveladora;

18

Processo – Colagem de Processo – Colagem de FitaFitaVariação da lamina niveladora para

melhorar a precisão da espessura, normalmente utilizado para filmes muito finos.

19

Processo – Colagem em Processo – Colagem em MoldeMoldeIntrodução da barbotina num molde

de gesso, onde permanece por um certo tempo até que o solvente contido na composição seja absorvido pelo gesso e as partículas sólidas sejam acomodadas na superfície do molde;

20

Processo – Colagem em Processo – Colagem em MoldeMoldeO que acontece na parede do molde:

Obtêm-se corpos verdes de alta densidade, devido as forças capilares envolvidas que atuam de modo a formar uma parede compacta de partículas sobrepostas.

21

Processo – Colagem em Processo – Colagem em MoldeMolde A taxa de crescimento da espessura da camada depositada na

parede do molde de gesso:

◦ t é o tempo necessário para a formação de uma camada depositada de espessura L1

◦ ΔP é a queda de pressão através da parede◦ constante C inclui a viscosidade do líquido, a quantidade de líquido

na suspensão, o fator de empacotamento das partículas e o coeficiente de permeabilidade

Quanto mais água, mais vagaroso o processo, pois a água deve ser filtrada através do depósito formado. Altos valores de viscosidade são marcados por altas velocidades de deposição. Velocidades de deposição mais lentas produzem melhor empacotamento das partículas e melhor densidade a verde.

Assim: barbotina deve ter baixa viscosidade e boa dispersão é necessária para assegurar a máxima fluidez .

22

Processo – Colagem em Processo – Colagem em moldemoldeMoldes

◦Geralmente são de gesso de alta permeabilidade e pequeno tamanho de poro de modo a absorver o solvente da barbotina sem escoamento das partículas em suspensão para dentro da parede

do molde;◦custo relativamente baixo, simplicidade no manuseio, porosidade controlada e boa exatidão dimensional.

23

Processo – SecagemProcesso – SecagemRemoção completa do solvente da peça;Esta não pode ser rápida pois pode

provocar o fechamento dos poros superficiais;

Secagem lenta: uso de câmaras de secagem de umidade controlada, onde a remoção da umidade se dá pela variação da umidade da câmara.

Na colagem por folha a secagem pode reduzir em até 50% a espessura da folha. Há a utilização de uma corrente de ar quente contra o sentido da folha.

24

Processo – TermóliseProcesso – TermóliseEtapas de remoção dos aditivos;Tratamento termico feito pelo aquecimento

lento do ar a baixas temperaturas (< 500ºC);Diferentes mecanismos, como difusão, no

caso, por exemplo, de resinas acrílicas, ou por meio de forças capilares;

Velocidade de aquecimento precisa ser controlada, de modo que a taxa de evaporação dos componentes orgânicos não ultrapasse a taxa de difusão (ou de transporte capilar), para que não se formem bolhas de ar.

25

Processo – Sinterização Processo – Sinterização Processo básico da industria de

matérias cerâmicos.Processo termicamente ativado

através do qual um conjunto de partículas apenas em contato mútuo liga-se umas às outras, formando uma superestrutura rígida, total ou parcialmente densa.

26

Comparação com outros Comparação com outros processosprocessos

27

Comparação com outros Comparação com outros processosprocessos

28

Comparação com outros Comparação com outros processosprocessos

29

Comparação com outros Comparação com outros processosprocessos

30

Comparação com outros Comparação com outros processosprocessos

31

Comparação com outros Comparação com outros processosprocessos

32

ProdutosProdutosColagem de Fita

◦Industria eletrônica◦Capacitores comuns e multicamadas◦Circuitos eletrônicos

33

ProdutosProdutosColagem em Molde

34

Peças Artísticas

Panelas

ProdutosProdutosColagem em Molde

35

Louças Sanitárias

Formas Diversas

ConclusãoConclusãoImportância do processo;

Presença na industria;

Atuação no Engenheiro de Produção.

36

Dúvidas ?Dúvidas ?

Obrigado... São Carlos, 18 de Maio de 2009

37