Estudo Reológico e do Processo de Aplicação de Camadas ...
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<strong>Estu<strong>do</strong></strong> Reológico e <strong>do</strong> <strong>Processo</strong> <strong>de</strong> Aplicação <strong>de</strong> <strong>Camadas</strong>Espessuradas <strong>de</strong> Esmalte através da Técnica <strong>de</strong> IncavografiaA. Torres a *, A. Boix b , F. Chillarón b , S. Peiró c ,J. Gargori c , M.A. Jovaní caSystem s.p.a.bLamberti aditivos cerámicos S.A.cColorobbia España S.A.*e-mail: atorres@system-esp.comResumo: Na produção <strong>de</strong> pavimentos e revestimentos cerâmicos é cada vez mais usual a pratica <strong>de</strong> <strong>de</strong>coraçõesutilizan<strong>do</strong> a <strong>de</strong>posição <strong>de</strong> uma consi<strong>de</strong>rável camada <strong>de</strong> esmalte. Tal camada po<strong>de</strong> ser necessária para o recobrimentogeral da peça como um to<strong>do</strong> ou, em outras ocasiões, para cobrir zonas bem <strong>de</strong>lineadas e <strong>de</strong>finidas das peças(mosaicos, alto relevos etc.). A aplicação <strong>de</strong> esmalte por “cortina” (campana ou vela) não permite o recobrimentoseletivo <strong>de</strong> zonas da peça e, com isto; para a <strong>de</strong>coração <strong>de</strong> peças como as mencionadas é criada uma barreira oulimitação tanto técnica como estética para o <strong>de</strong>senvolvimento <strong>de</strong> novos produtos cerâmicos. O <strong>de</strong>senvolvimentoda técnica <strong>de</strong> <strong>de</strong>coração por incavografia (Rotocolor) permite tal aplicação, quer seja <strong>de</strong> superfícies completasquer seja <strong>de</strong> zonas extremamente diferenciadas. Para o correto <strong>de</strong>senvolvimento <strong>de</strong> tal aplicação, é necessárioconhecer as variáveis que influenciam o processo <strong>de</strong>s<strong>de</strong> o ponto <strong>de</strong> vista <strong>do</strong>s materiais emprega<strong>do</strong>s (esmaltes eaditivos) bem como <strong>do</strong>s equipamentos utiliza<strong>do</strong>s (máquinas <strong>de</strong> <strong>de</strong>coração). O presente trabalho propõe o estu<strong>do</strong>das variáveis <strong>de</strong> esmalte e suas condições reológicas que permitem este tipo <strong>de</strong> aplicação, assim como o estu<strong>do</strong>das variáveis <strong>de</strong> equipamento e processo para seu correto <strong>de</strong>senvolvimento mediante a técnica <strong>de</strong> incisão a laser,daqui em diante chamada <strong>de</strong> incavografia. Já se estudaram esmaltes <strong>de</strong> diferentes naturezas e diferentes tipos <strong>de</strong>aditivos, com o fim <strong>de</strong> <strong>de</strong>finir as melhores condições <strong>de</strong> trabalho que permitam <strong>de</strong>senvolver a aplicação <strong>de</strong>sejadae conseguir a ausência <strong>de</strong> problemas associa<strong>do</strong>s. Com a finalida<strong>de</strong> <strong>de</strong> validar os resulta<strong>do</strong>s, foram realiza<strong>do</strong>sensaios em escala industrial e as análises conseguintes <strong>do</strong>s mesmos, obten<strong>do</strong> finalmente diferentes tipos <strong>de</strong> peçascerâmicas com <strong>de</strong>corações diversas.Palavras-chave: revestimentos cerâmicos, <strong>de</strong>coração, camada espessurada1. IntroduçãoComo bem se sabe o comportamento <strong>de</strong> uma suspensão cerâmicaé <strong>de</strong>fini<strong>do</strong> por múltiplos fatores. No caso em que nos ocupamos, istoé; a aplicação <strong>de</strong> camadas espessas através da técnica <strong>de</strong> incavografiae, ao final uma camada <strong>de</strong> esmalte, a correta realização <strong>de</strong>ste tipo<strong>de</strong> <strong>de</strong>coração será influenciada por diferentes variáveis, como são aprópria reologia <strong>do</strong> esmalte e das variáveis <strong>de</strong> produção que inci<strong>de</strong>msobre a mesma aplicação, tal é o caso da máquina e <strong>de</strong> tu<strong>do</strong> que englobaa mesma, assim como as <strong>de</strong>mais variáveis próprias <strong>de</strong> qualquerlinha <strong>de</strong> produção em geral.A seguir são <strong>de</strong>talhadas as variáveis consi<strong>de</strong>radas mais relevantespara este tipo <strong>de</strong> aplicação.1.1. Reologia <strong>de</strong> suspensõesA viscosida<strong>de</strong> é expressa na forma <strong>de</strong> uma equação como aseguir:vyxh =- (1)( dv / d )xyA equação anterior po<strong>de</strong> ser escrita na forma simplificada <strong>de</strong>caracteres da seguinte forma:h = (s yx/g) (2)On<strong>de</strong> se <strong>de</strong>finem as variáveis:h = m = viscosida<strong>de</strong>v tensão <strong>de</strong> cisalhamento = F / AForça <strong>de</strong> cisalhamentoyx= =área- dv x/d y= g = gradiente <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>sDesta forma se expressamos a Equação 2 <strong>de</strong> outro mo<strong>do</strong> temos:s xy= m.g (3)On<strong>de</strong> observamos que a representação gráfica da tensão <strong>de</strong> cisalhamentofrente ao gradiente <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>s se obtém uma linhareta, cuja inclinação é a própria viscosida<strong>de</strong>; <strong>de</strong>nominamos a estacomo viscosida<strong>de</strong> absoluta.Este comportamento não é comum a to<strong>do</strong>s os flui<strong>do</strong>s; unicamenteaos <strong>de</strong>fini<strong>do</strong>s como Newtonianos. Em to<strong>do</strong>s os outros flui<strong>do</strong>s a viscosida<strong>de</strong><strong>de</strong>pen<strong>de</strong> da agitação (gradiente <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>s).Deste mo<strong>do</strong> po<strong>de</strong>mos constatar que existirão distintos tipos <strong>de</strong>flui<strong>do</strong> segun<strong>do</strong> seu comportamento perante os parâmetros <strong>de</strong>scritosanteriormente.De uma maneira gráfica po<strong>de</strong>-se observar o comportamento <strong>do</strong>sdiferentes tipos <strong>de</strong> flui<strong>do</strong>s (Figura 1).Cada um <strong>de</strong>stes comportamentos supõe um ajuste diferente na representaçãográfica <strong>do</strong>s da<strong>do</strong>s obti<strong>do</strong>s à partir da análise reológica.Cerâmica Industrial, 10 (3) Maio/Junho, 2005 13
1. 5.2.3.4.Figura 1. Tipos <strong>de</strong> flui<strong>do</strong>s: 1) bingham; 2) dilatant; 3) newtoniano; 4) pseu<strong>do</strong>plástico;e 5) plástico geral.A equação geral que regula os distintos comportamentos reológicosserá:14s = s 0+ K.g n (4)On<strong>de</strong> γ é o “gradiente <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>s” aplica<strong>do</strong>, s oé a “tensãoinicial <strong>de</strong> fluência”, K é o chama<strong>do</strong> “índice <strong>de</strong> consistência” e n é o“índice <strong>de</strong> fluxo”.Por outro la<strong>do</strong>, existe um tipo <strong>de</strong> comportamento adiciona<strong>do</strong>aos <strong>de</strong>scritos anteriormente, <strong>de</strong>nomina<strong>do</strong> TIXOTROPÍA, on<strong>de</strong> aviscosida<strong>de</strong> <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>, além <strong>do</strong> gradiente <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>; <strong>do</strong> tempo. Doponto <strong>de</strong> vista teórico, po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>finida como a área encerrada pelacurva representada graficamente entre a tensão <strong>de</strong> cisalhamento e ogradiente <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong> aplica<strong>do</strong> em um ensaio em que se aumenta <strong>de</strong>forma progressiva o gradiente <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>, para <strong>de</strong>pois se proce<strong>de</strong>rda maneira inversa (Figura 2).1.2. Variáveis <strong>de</strong> produção1.2.1. CilindroO tipo <strong>de</strong> silicone utiliza<strong>do</strong> será o T1 ou INTERMEDIO sen<strong>do</strong>o tipo da máscara gráfica diferente segun<strong>do</strong> a gramatura <strong>de</strong>sejadana aplicação.É óbvio que a onda incavográfica produzida sobre o cilindro (máscara)resultará uma <strong>de</strong>posição da suspensão em forma <strong>de</strong> “ondas”, aqual <strong>de</strong>ve-se procurar eliminar para que a cobertura seja perfeitamentelisa (estirada) (Figura 3).1.2.2. Máquina• Pressão <strong>do</strong> cilindro sobre a peça;• Ângulo <strong>de</strong> ataque da lâmina; e• Velocida<strong>de</strong> <strong>do</strong> tapete (passo da peça).1.2.3. Suspensão• Tempo <strong>de</strong> secagem da cobertura <strong>de</strong> esmalte aplicada: tempo emque a camada aplicada, antes <strong>de</strong> converter-se em uma camadasólida e rígida, permite uma regulagem <strong>de</strong> seu estiramentofinal. Depen<strong>de</strong>rá <strong>de</strong>:- Temperatura <strong>de</strong> aplicação (sistema suporte-engobe);- Conteú<strong>do</strong> <strong>de</strong> sóli<strong>do</strong>s; e- Tipo <strong>de</strong> veículo adiciona<strong>do</strong>.• Reología <strong>do</strong> esmalte: Viscosida<strong>de</strong> e Tixotropía especialmente abaixos gradientes <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong> (praticamente em repouso) porsua incidência na eliminação das “ondas”, fruto da aplicação.• Viscosida<strong>de</strong> no esta<strong>do</strong> fundi<strong>do</strong> <strong>do</strong> esmalte durante a sinterizaçãoda camada aplicada.Figura 2. Tixotropía.SuporteFigura 3. Aplicação.De concreto, as variáveis sobre as quais as maiores medidasincidiram foram a temperatura <strong>de</strong> aplicação (peça), conteú<strong>do</strong> <strong>de</strong>sóli<strong>do</strong>s, tipo <strong>de</strong> veículo, e reología da suspensão, que neste casoserá um esmalte.Obviamente estes da<strong>do</strong>s serão referências a cru, porém <strong>de</strong>ve-seobter uma aplicação ótima da cobertura uma vez ocorrida a sinterização,pois o processo <strong>de</strong> queima também terá sua influência(viscosida<strong>de</strong> <strong>do</strong> fundi<strong>do</strong>), inclusive observa-se que as variáveis a crucitadas anteriormente possuirão uma influência superior com baseem experiências anteriormente realizadas.1.3. Objetivos• Estudar as variáveis <strong>de</strong> processo que influenciam na aplicação<strong>de</strong> altas camadas mediante o processo <strong>de</strong> incavografia.• Sobre a base <strong>de</strong> otimização das variáveis estudadas, realizaraplicações <strong>de</strong> esmalte mediante o méto<strong>do</strong> incavográfico sobrediferentes tipos <strong>de</strong> produtos: mosaicos, cenefas geométricas,peças lisas, suportes lisos com baixo relevos, etc.2. Experimental2.1. MateriaisEsmalteInicialmente o trabalho foi foca<strong>do</strong> em suportes <strong>de</strong> monoqueimatanto em massa vermelha quanto branca em um ciclo típico <strong>de</strong> revestimento.A sinterização das peças foi realizada em um forno tipo“KEMAC” <strong>de</strong> rolos monoestratifica<strong>do</strong>.Foram utilizadas para o aquecimento das peças estufas elétricasconvencionais <strong>de</strong> laboratório.Para realizar as medições reológicas foi utiliza<strong>do</strong> um ReômetroHAAKE com sensor Z34 DIN Ti.Para realizar as aplicações foram utilizadas diferentes máquinas<strong>de</strong>cora<strong>do</strong>ras ROTOCOLOR.O tipo <strong>de</strong> cilindro utiliza<strong>do</strong> foram os INTERMEDIOS commáscara ERG26.Os ensaios foram leva<strong>do</strong>s fazen<strong>do</strong>-se uso <strong>de</strong> esmaltes e aditivoscerâmicos convencionais.Cerâmica Industrial, 10 (3) Maio/Junho, 2005
2.2. Méto<strong>do</strong>Da<strong>do</strong> que as tintas <strong>de</strong> <strong>de</strong>coração para o méto<strong>do</strong> incavográficopossuem características fisico-químicas e reológicas já bastanteconhecidas, tratou-se <strong>de</strong> parametrizar o trabalho sobre a base dasmesmas características aplicadas a um esmalte, <strong>de</strong> mo<strong>do</strong> que fosse<strong>de</strong> fácil preparação e acondicionamento reológico das mesmas parasua correta aplicação mediante o sistema incavográfico.Para isto, a partir <strong>de</strong> um esmalte normal <strong>de</strong> campana, foram estudadasdiferentes variáveis <strong>de</strong> processo que influenciam este tipo <strong>de</strong>aplicação, para logo acondicionar reologicamente o esmalte mediantea adição <strong>de</strong> veículos <strong>de</strong> características próximas às <strong>do</strong>s utiliza<strong>do</strong>sgeralmente em tintas normais <strong>de</strong> <strong>de</strong>coração por incavografia.Fazen<strong>do</strong> uso <strong>de</strong> um veículo convencional para este tipo <strong>de</strong>aplicação e, partin<strong>do</strong> <strong>de</strong> uma suspensão <strong>de</strong> esmalte para campana,foi prepara<strong>do</strong> um esmalte basea<strong>do</strong> em um on<strong>de</strong> já fora estudada ainfluência <strong>do</strong> tempo <strong>de</strong> secagem da camada <strong>de</strong>positada.Posteriormente, utilizan<strong>do</strong>-se distintos tipos <strong>de</strong> fritas foi elaboradauma série <strong>de</strong> esmaltes caracteriza<strong>do</strong>s reologicamente (viscosida<strong>de</strong> etixotropía) com a finalida<strong>de</strong> <strong>de</strong> estabelecer uma relação entre estesparâmetros e a qualida<strong>de</strong> da aplicação.Por último, uma vez conhecida a influência das variáveis estudadas,foi <strong>de</strong>senvolvi<strong>do</strong> um veículo idôneo para este tipo <strong>de</strong> aplicaçãoem alta camada.O méto<strong>do</strong> <strong>de</strong> trabalho segui<strong>do</strong> foi relativamente simples:• Extração <strong>do</strong>s da<strong>do</strong>s reológicos <strong>de</strong> um esmalte convencionalpara uma aplicação à campana (“Esmalte convencional”);• A<strong>de</strong>quação reológica mediante adicto a aditivos ao esmaltenormal (“Esmalte aditiva<strong>do</strong>”);• Extração <strong>do</strong>s da<strong>do</strong>s reológicos <strong>do</strong> esmalte aditiva<strong>do</strong>; e• Aplicação <strong>do</strong>s esmaltes pela máquina <strong>de</strong>cora<strong>do</strong>ra incavográficasobre o suporte engoba<strong>do</strong> a pistola e à uma temperatura<strong>de</strong> 60 °C.Os estu<strong>do</strong>s laboratoriais foram completa<strong>do</strong>s em uma linha <strong>de</strong>esmaltação piloto e em uma linha <strong>de</strong> produção industrial.3. Resulta<strong>do</strong>s e DiscussõesNo presente trabalho tratou-se <strong>de</strong> realizar o máximo estu<strong>do</strong> possívelsobre a aplicação a cru da<strong>do</strong> que é obvio que o efeito estéticofinal <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rá em gran<strong>de</strong> parte <strong>de</strong> tal aplicação.Durante o estu<strong>do</strong> procurou-se manter uma série <strong>de</strong> variáveisconstantes como a regulagem da máquina, tipo <strong>de</strong> cilindro, tipo <strong>de</strong><strong>de</strong>floculante, tipo <strong>de</strong> caolin e granulometria da suspensão.3.1. Influência <strong>do</strong> tempo <strong>de</strong> secagem da camada <strong>de</strong>esmalte aplicadaEsta variável será influenciada pelos seguintes parâmetros:temperatura <strong>de</strong> aplicação, camada ou peso <strong>de</strong> esmalte aplica<strong>do</strong> eporcentagem <strong>de</strong> sóli<strong>do</strong>s no mesmo.Para este estu<strong>do</strong> foi toma<strong>do</strong> um esmalte convencional <strong>de</strong> campana,ao qual foi adiciona<strong>do</strong> um veículo convencional para aplicá-lopor incavografia, com o objetivo <strong>de</strong> atingir uma viscosida<strong>de</strong> normal<strong>de</strong> aplicação <strong>de</strong> 25 segun<strong>do</strong>s em copo Ford <strong>de</strong> 4 mm.3.1.1. Temperatura e camada ou peso <strong>de</strong>posita<strong>do</strong> <strong>de</strong>esmalteUm <strong>do</strong>s fatores que afetará o tempo <strong>de</strong> secagem da camada <strong>de</strong> esmalteserá a umida<strong>de</strong> que venha a possuir o sistema suporte-engobe.Em princípio, a umida<strong>de</strong> que possua o sistema suporte-engobe nomomento da aplicação <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rá <strong>do</strong> tipo <strong>de</strong> material da composiçãoconforme o suporte e o engobe.Além <strong>do</strong> mais, a temperatura <strong>do</strong> suporte também provocará, nomomento da aplicação; uma umida<strong>de</strong> maior ou menor <strong>do</strong> sistema;quanto maior for a temperatura <strong>do</strong> suporte, menor será a umida<strong>de</strong><strong>do</strong> complexo suporte-engobe e portanto mais rápida será a secagemda camada <strong>de</strong> esmalte (Tabela 1).Da<strong>do</strong>s os resulta<strong>do</strong>s da Tabela 1, po<strong>de</strong>-se dizer que não será requeridauma temperatura excessivamente elevada <strong>do</strong> suporte no momentoda aplicação, da<strong>do</strong> que o resulta<strong>do</strong> estético não será o <strong>de</strong>seja<strong>do</strong>.3.1.2. Influência <strong>do</strong> conteú<strong>do</strong> <strong>de</strong> sóli<strong>do</strong>s: relação água/veículo <strong>de</strong> adiçãoO objetivo da preparação <strong>do</strong> esmalte para po<strong>de</strong>r aplicá-lo pelométo<strong>do</strong> incavográfico é <strong>de</strong> se conseguir a maior <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong> e porcentagem<strong>de</strong> sóli<strong>do</strong>s possível à uma dada viscosida<strong>de</strong>, a qual <strong>de</strong>ve estarentre 20 e 30 segun<strong>do</strong>s medi<strong>do</strong>s em copo Ford <strong>de</strong> 4 mm.Para isto, é necessário que a preparação <strong>do</strong> esmalte antes <strong>de</strong>ajustá-lo reologicamente para aplicação seja perfeita.Em princípio, visto que o tempo <strong>de</strong> secagem da camada será umavariável importante, cabe pensar que a quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> água que leveo esmalte na moagem <strong>de</strong>terminará não somente a reologia final <strong>do</strong>esmalte, mas também o tempo <strong>de</strong> secagem da camada aplicada.Além <strong>do</strong> mais, será interessante adicionar uma quantida<strong>de</strong> mínima<strong>de</strong> veículo necessária com a finalida<strong>de</strong> <strong>de</strong> alcançar o esta<strong>do</strong> otimiza<strong>do</strong><strong>de</strong> reologia para aplicação, e com isso ter o menor número possível<strong>de</strong> problemas <strong>de</strong> estabilida<strong>de</strong> <strong>do</strong> esmalte em produção: modificaçõesreológicas por evaporação <strong>de</strong> água, secagem excessiva sobre o cilindro,problemas <strong>de</strong> bombeamento, etc.A seguir se apresenta na Tabela 2 os resulta<strong>do</strong>s obti<strong>do</strong>s nestaparte <strong>do</strong> estu<strong>do</strong>.Tabela 1. Influência da temperatura e <strong>do</strong> peso aplica<strong>do</strong>.Peso(P A>> P B)Temperatura(°C)Tempo secagem(seg)Aplicação 1P A90 8 660 20 1030 40 10P B90 3 460 11 830 30 101Aplicação <strong>de</strong> camada <strong>de</strong> esmalte <strong>de</strong>positada por incavografia: Incorreta, 5;Correta = 10 a cru.Tabela 2. Influência <strong>do</strong> conteú<strong>do</strong> <strong>de</strong> sóli<strong>do</strong>s e relação água/veículo.Esmalte normalEsmalte aditiva<strong>do</strong>Água Hexa (%) 2 CS (%) Densida<strong>de</strong>/ Adição <strong>de</strong> veículo 3 Densida<strong>de</strong>/ Tempo Aplicação 1(%)viscosida<strong>de</strong>viscosida<strong>de</strong> secagem20 0,15 80 1,90 / 140” 17% 1,70 / 25” 1 min 10 seg 1024 0,15 76 1,85 / 90” 11% 1,72 / 25” 40 seg 1026 0,15 74 1,75 / 60” 6% 1,68 / 25” 25 seg < 529 0,15 71 1,65 / 35” 3,5% 1,65 / 25” 10 seg < 51Aplicação <strong>de</strong> camada <strong>de</strong> esmalte <strong>de</strong>positada por incavografia: Incorreta, 5; Correta = 10 a cru.2Hexametafosfato sódico (<strong>de</strong>floculante).3São porcentagens com respeito ao peso <strong>de</strong> esmalte líqui<strong>do</strong> <strong>de</strong> sóli<strong>do</strong> com água.Cerâmica Industrial, 10 (3) Maio/Junho, 2005 15
TixotropiaObservan<strong>do</strong> os resulta<strong>do</strong>s po<strong>de</strong>-se dizer que a quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong>veículo necessária estará relacionada com o grau <strong>de</strong> <strong>de</strong>floculação <strong>do</strong>esmalte em relação ao tempo <strong>de</strong> moagem. Se há água em <strong>de</strong>masia,uma menor quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> veículo será necessária e por tanto, acamada secará excessivamente rápi<strong>do</strong> e a aplicação não resultaráboa; além <strong>do</strong> mais a <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong> estará muito baixa. Se tivermos umexcesso <strong>de</strong> veículo, o tempo <strong>de</strong> secagem será muito longo e, alémdisso, o custo final <strong>de</strong>vi<strong>do</strong> ao veículo será maior.Portanto, existe uma faixa ótima <strong>de</strong> uso <strong>de</strong> veículo que está ao re<strong>do</strong>r<strong>de</strong> 10-15% em peso com respeito a esmalte líqui<strong>do</strong> prepara<strong>do</strong>.3.2. Influência das características reológicas da camada <strong>de</strong>esmalte aplicada3.2.1. Influência da Tixotropía e da Viscosida<strong>de</strong> a baixosgradientes <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>Sob um ponto <strong>de</strong> vista lógico, po<strong>de</strong>-se intuir que as duas variáveisreológicas que <strong>de</strong>verão ser analisadas neste tipo <strong>de</strong> aplicação são aTixotropía a Viscosida<strong>de</strong>, <strong>de</strong> fato foi <strong>de</strong>termina<strong>do</strong> que os valores <strong>de</strong>viscosida<strong>de</strong> importantes para explicar o comportamento <strong>do</strong> esmalteuma vez aplica<strong>do</strong> estão entre 0 e 1 s -1 .Observan<strong>do</strong> a <strong>de</strong>posição física <strong>do</strong> esmalte por parte <strong>do</strong> cilindrosobre a peça po<strong>de</strong>-se perceber, que no momento da aplicação, o valorda viscosida<strong>de</strong> a baixos gradientes <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong> será a variável <strong>de</strong>influência, ao passo que, após esta etapa será o valor da Tixotropíaque <strong>de</strong>terminará o grau <strong>de</strong> estiramento da superfície.À seguir são mostra<strong>do</strong>s na Tabela 3 e nas Figuras 4 e 5 os diferentescomportamentos reológicos que possuem os diferentes tipos<strong>de</strong> composição e preparação <strong>de</strong> esmaltes.Exemplifican<strong>do</strong>, nas Figuras 6 e 7 são mostra<strong>do</strong>s os efeitos <strong>de</strong>aplicação resultantes <strong>de</strong> <strong>do</strong>is tipos diferentes <strong>de</strong> reologia.1,20E + 071,00E + 078,00E + 066,00E + 064,00E + 062,00E + 06P200,00E + 00P210 2000 4000 6000 8000 10000 12000Viscosida<strong>de</strong> (Gv = 0)P18P19Figura 5. Tixotropía vs. Viscosida<strong>de</strong> máxima a baixos gradientes <strong>de</strong> Viscosida<strong>de</strong>(GV).Tabela 3. Preparação <strong>de</strong> diferentes esmaltes.Material P18 P19 P20 P21Frita 1 93 - 93 -Frita 2 - 93 - 93Veículo 4 - - 28 28Veículo 5 28 28 - -Antiespumante 5 5 5 5Água 30 30 30 30Viscosida<strong>de</strong> (s) 28 28 28 284Adição <strong>de</strong> veículo com agitação enérgica <strong>de</strong> 4 ~ 5 minutos.5Adição <strong>de</strong> veículo com agitação suave.P19 - Aplicação ruimViscosida<strong>de</strong> (mPa.s)1200010000800060004000P18P19P20P21200000 1 2 3 4 5 6GV(1/s)Figura 4. Curvas reológicas a baixos gradientes <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong> (GV).16P21 - Aplicação corretaFigura 6 e 7. Relação entre o tipo <strong>de</strong> reología e o aspecto da aplicação <strong>do</strong>esmalte.Cerâmica Industrial, 10 (3) Maio/Junho, 2005
Como se po<strong>de</strong> verificar, os esmaltes que apresentam valoresmais baixos <strong>de</strong> viscosida<strong>de</strong> e tixotropía em baixos gradientes <strong>de</strong>velocida<strong>de</strong> oferecem os melhores resulta<strong>do</strong>s <strong>de</strong> aplicação (melhor“estiramento”).3.2.2. Influência da moagemFoi realizada uma comparação sobre o comportamento reológicoentre um esmalte aditiva<strong>do</strong> prepara<strong>do</strong> por agitação suave e o mesmoesmalte aditiva<strong>do</strong> prepara<strong>do</strong> através <strong>de</strong> forte agitação ou moí<strong>do</strong>durante 4 ~ 5 minutos.Foi representada gráficamente a variação da Tixotropía com aViscosida<strong>de</strong> máxima a baixos gradientes <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>.A influência da moagem sobre a reologia po<strong>de</strong> ser verificadanas Figuras 4 e 5 nos pares <strong>de</strong> pontos P19-P21 e P18-P20, on<strong>de</strong>para um mesmo esmalte po<strong>de</strong>-se observar que se a agitação é suave(P19 e P18) o esmalte apresenta valores reológicos (Viscosida<strong>de</strong> eTixotropía) mais altos que os observa<strong>do</strong>s no caso da preparação porforte agitação ou moagem (P21 e P20).Além <strong>do</strong> mais po<strong>de</strong>-se observar que as diferenças reológicas entreestes tipos <strong>de</strong> esmaltes (neste caso cristalinas) diminuem no caso <strong>de</strong>uma moagem forte (P20 e P21).3.2.3. Influência <strong>do</strong> tipo <strong>de</strong> frita/esmalteNeste ponto é mostra<strong>do</strong> o estu<strong>do</strong> reológico comparativo entre asdiferentes suspensões <strong>de</strong> esmalte antes da adição <strong>de</strong> veículo para aaplicação por incavografia. Os esmaltes ensaia<strong>do</strong>s foram um transparente,um branco <strong>de</strong> zircônio e um mate.Os da<strong>do</strong>s obti<strong>do</strong>s são mostra<strong>do</strong>s nas Figuras 8 e 9.Observan<strong>do</strong> os resulta<strong>do</strong>s po<strong>de</strong>-se dizer que os esmaltes tipocristalina serão <strong>de</strong> aplicação mais difícil por incavografia e que osesmaltes mate e brancos serão mais fáceis <strong>de</strong> ajustar reologicamentecom aditivos.3.2.4. Veículos para ajuste reológicoPor outro la<strong>do</strong>, é óbvio que a influência sobre o tempo <strong>de</strong> secagemda camada <strong>de</strong> esmalte aplicada e a própria reologia <strong>do</strong> esmalteserá dada também pelo tipo <strong>do</strong>s aditivos utiliza<strong>do</strong>s a fim <strong>de</strong> ajustarreologicamente o esmalte para sua aplicação por incavografia.O objetivo da preparação é conseguir uma viscosida<strong>de</strong> entre 20 e30 segun<strong>do</strong>s em copo Ford <strong>de</strong> 4 mm obten<strong>do</strong> a máxima <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong> eporcentagem <strong>de</strong> sóli<strong>do</strong>s e valores a<strong>de</strong>qua<strong>do</strong>s <strong>de</strong> reologia <strong>do</strong> esmalte.Isto <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rá da composição <strong>do</strong>s aditivos utiliza<strong>do</strong>s.Em principio a premissa foi elaborar um veículo com valoresbaixos <strong>de</strong> tixotropía e viscosida<strong>de</strong> a baixos gradientes <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>e, além <strong>do</strong> mais; com um tempo <strong>de</strong> secagem longo a fim <strong>de</strong> po<strong>de</strong>rcontrolar o tempo <strong>de</strong> secagem <strong>do</strong> esmalte final.Por outro la<strong>do</strong> é necessário eliminar as bolhas geradas pela adição<strong>do</strong> veículo e a posterior moagem, e assim; foi introduzi<strong>do</strong> um<strong>de</strong>termina<strong>do</strong> antiespumante.A seguir são mostra<strong>do</strong>s na Tabela 4 os valores referencia<strong>do</strong>s <strong>do</strong>sensaios realiza<strong>do</strong>s e nas Figuras 10 e 11 a representação gráfica <strong>do</strong>sresulta<strong>do</strong>s reológicos obti<strong>do</strong>s.Observan<strong>do</strong> os resulta<strong>do</strong>s po<strong>de</strong>-se ver como, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> um ponto<strong>de</strong> vista reológico, que os ensaios P8.1 e P8.3 são os que <strong>de</strong>verãoresultar em aplicações melhores, os quais correspon<strong>de</strong>m ao veículoPROVA 4, sen<strong>do</strong> a diferença entre as duas provas unicamente o tipoe a quantida<strong>de</strong> <strong>do</strong> agente tensoativo.Para os estu<strong>do</strong>s <strong>do</strong> tempo <strong>de</strong> secagem <strong>do</strong> esmalte aplica<strong>do</strong>, foramutilizadas composições que ofereceram um intervalo <strong>de</strong> tempo entre25‐30 segun<strong>do</strong>s em Copo Ford 4 mm, sempre realizan<strong>do</strong> as aplicaçõesà 55-60 °C, sobre peças engobadas a pistola.Como é usual priorizar a rentabilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> introduzir menor quantida<strong>de</strong><strong>de</strong> aditivo, tomaremos o ensaio P8.3 como correto ( VEHICU-LO 4 e TENSIOACT. B.), sem, entretanto, <strong>de</strong>scartar o P8.1.Em principio a quantida<strong>de</strong> utilizada <strong>de</strong> cada um <strong>de</strong>les <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rádas condições iniciais <strong>do</strong> esmalte, mas <strong>de</strong> qualquer mo<strong>do</strong>; a quantida<strong>de</strong><strong>de</strong> antiespumante estará prefixada entre 0,5 ~ 1% sobre o peso<strong>de</strong> esmalte líqui<strong>do</strong>, enquanto que a quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> veículo estará entre10 ~ 15% em peso.Viscosida<strong>de</strong> (mPa.s)Tixotropía1800016000140001200010000800060004000200009,00E + 078,00E + 077,00E + 076,00E + 075,00E + 074,00E + 073,00E + 072,00E + 071,00E + 070 1 2 3 4Gradiente <strong>de</strong> Velocida<strong>de</strong> (1/s)Tabela 4. Ensaios com veículos.Tipo aditivo/veículoESM.CRISTALINAESM.BRANCOESM. MATEESM. CRISTALINAESM. BRANCOESM MATE0,00E + 000 5000 10000 15000 20000Viscosida<strong>de</strong> (GV = 0)Figuras 8 e 9. Curvas <strong>de</strong> comportamento reológico comparativas entrediferentes esmaltes.Esmaltenormal(P0) P 6.1 P 7.1 P 8.1 P 8.3Veículo 2 - 10 - - -Veículo 3 - - 10 - -Veículo 4 - - - 10 10Tensoativo. A - 5 5 5 -Tensoativo. B - - - - 1Copo ford 4 mm (ss) 191 21 30 26 24Densida<strong>de</strong> (g/cm 3 ) 1,84 1,68 1,68 1,69 1,69Tempo <strong>de</strong> secagem 5 s 20 s 30 s 27 s 25 sCerâmica Industrial, 10 (3) Maio/Junho, 2005 17
Viscosida<strong>de</strong> (mPa.s)Tixotropía1800016000140001200010000800060004000200009,00E + 078,00E + 077,00E + 076,00E + 075,00E + 074,00E + 073,00E + 072,00E + 071,00E + 070,00E + 000 5000 10000 15000 200004. Conclusões0 2 4 6 8 10Gradiente <strong>de</strong> Velocida<strong>de</strong> (1/s)Figura 10. Curvas reológicas a baixos gradientes <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>.Viscosida<strong>de</strong> (GV = 0)POP 6.1P 7.1P 8.1P 8.3POP 6.1P 7.1P 8.1P 8.3Figura 11. Tixotropía frente a Viscosida<strong>de</strong> máxima a baixos gradientes <strong>de</strong>velocida<strong>de</strong>.• Para realizar uma aplicação <strong>de</strong> esmalte através <strong>do</strong> méto<strong>do</strong><strong>de</strong> incavografia é necessário levar em conta que as variáveisda máquina (velocida<strong>de</strong> <strong>do</strong> tapete, ângulo da lâmina, etc.)unicamente nos darão maior ou menor gramatura sobre apeça, a correta aplicação <strong>de</strong> alta camada <strong>de</strong> esmalte será dadaprincipalmente pelas condições reológicas <strong>do</strong> próprio esmaltee as condições da linha <strong>de</strong> produção;• É óbvio que as condições <strong>de</strong> aplicação nas diferentes tipologias<strong>de</strong> produto (monoqueima, biqueima, porcelanato, etc) serãodiferentes entre si;• As três variáveis fundamentais que influenciam este tipo <strong>de</strong>aplicação são:- tempo <strong>de</strong> secagem da camada <strong>de</strong> esmalte <strong>de</strong>posita<strong>do</strong>:quanto maior, melhor será o acabamento final. Com menortemperatura <strong>do</strong> suporte, menor quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> água na suspensãoe maior grau <strong>de</strong> <strong>de</strong>floculação maior será o tempo<strong>de</strong> secagem;- Tixotropía e Viscosida<strong>de</strong> em baixos gradientes <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>:quanto mais baixas, melhor o acabamento final. Foiobserva<strong>do</strong> que tanto a própria natureza <strong>do</strong> esmalte aplica<strong>do</strong>quanto o tipo <strong>de</strong> veículo utiliza<strong>do</strong> para ajustá-lo à aplicaçãopor incavografia permitem corrigir estes parâmetros; e- Viscosida<strong>de</strong> <strong>de</strong> fusão <strong>do</strong> esmalte durante a sinterização:quanto maior, pior são os resulta<strong>do</strong>s obti<strong>do</strong>s.• É indispensável para que a estabilida<strong>de</strong> <strong>do</strong> esmalte prepara<strong>do</strong>seja perfeita que exista um mínimo <strong>de</strong> 9-10% <strong>de</strong> veículo sobreo peso <strong>de</strong> esmalte líqui<strong>do</strong>; isto evitará problemas <strong>de</strong> sedimentação,secagem <strong>do</strong> esmalte sobre o rolo <strong>de</strong>cora<strong>do</strong>r, bombeamentoirregular e <strong>de</strong>scarga insuficiente na <strong>do</strong>sagem, etc;• Não terão a mesma facilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> aplicação os esmaltes transparentese os produzi<strong>do</strong>s com os brancos e mates, da<strong>do</strong> que osprimeiros são <strong>de</strong> mais difícil aplicação como se po<strong>de</strong> observarnos valores reológicos mostra<strong>do</strong>s nas Figuras 8 e 9; e• Uma moagem ou agitação curta, porém forte, <strong>do</strong> esmalteaditiva<strong>do</strong> melhorará as condições reológicas e, portanto suaaplicação.Referências1. Barba, A.; Beltrán, V.; Feliu, C.; Garcia, J.; Ginés, F.; Sánchez, E.; V.Sanz. Materias primas para la fabricación <strong>de</strong> soportes <strong>de</strong> bal<strong>do</strong>sascerámicas. ITC. 1 a Edición, 1997.2. Taylor, J. R.; Bull, A. C. Ceramic glaze technology. 1 st ed. Oxford:Pergamon, 1986.3. ITC (Castellón). Introducción a la reología <strong>de</strong> las suspensiones <strong>de</strong>esmaltes cerâmicos. 1996.4. Gebhard, S. A practical approach to rheology and rheometry, Haake,1994.5. Chillarón, F. et al. Reología y aditivos en cerámica, Cap. XVI. Ed.Faenza Editrice Ibérica, Castellón, 2003.18Cerâmica Industrial, 10 (3) Maio/Junho, 2005