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Cerâmicas - Conselho Regional de Química - IV Região

Cerâmicas 

 


 
O termo cerâmica é derivado do grego kerameikos, que significa “feito de terra”. A cerâmica compreende todos os materiais inorgânicos, não-metálicos, normalmente obtidos após tratamento térmico a temperaturas elevadas. Com o nome de cerâmica ou produtos cerâmicos entendem-se os materiais à base de argila com os quais são confeccionados objetos de forma e de emprego muito diversos, como tubos, bacias, objetos decorativos, recipientes, objetos de uso domésticos, louças, artigos sanitários e isolantes elétricos, entre outros.

Os produtos cerâmicos podem ser feitos de pasta porosa (ou massa leve) e de pasta compacta (ou massa dura), respectivamente, permeáveis e impermeáveis aos fluidos. Os produtos de pasta porosa são obtidos por cozimento a uma temperatura mais baixa, suficiente apenas para se obter a desidratação total da argila; para os de pasta compacta deve-se provocar o início da fusão, obtendo-se a soldagem dos grãos da pasta até se chegar a uma massa dura, compacta e impermeável, em um processo chamado de sinterização. Adicionam-se substâncias que agem como fundentes e o cozimento é realizado a temperaturas mais baixas. Produtos de pasta porosa são a terracota, a louça e as maiólicas (ou faiança). Entre os de pasta compacta estão os grés e a porcelana. A pasta dura, ou “verdadeira porcelana” ganhou esta denominação por causa de sua matéria prima e da temperatura de queima, entre 1200°C e 1450°C, que resultam em um produto translúcido, impermeável, branco, de grande dureza, resistência e capaz de suportar água fervente.
 
 A indústria cerâmica pode ser subdividida em nove segmentos em função de diversos fatores, como matérias-primas, propriedades e áreas de utilização: cerâmica vermelha, que inclui os materiais de coloração avermelhada usados na construção civil, como tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos e utensílios de uso doméstico, como filtros de água, e de adorno; materiais de revestimento como azulejos, pastilhas, porcelanato e grés, usados para a produção de condutores de água, pisos e aparelhos para a indústria química; cerâmica branca, grupo bastante diversificado, que inclui louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos, cerâmica artística decorativa e utilitária e cerâmica técnica para fins diversos, como químico, elétrico, térmico e mecânico; materiais refratários usados em equipamentos industriais; para ser considerado refratário, o material deve suportar, no mínimo, 1.435°C sem se deformar ou se fundir; isolantes térmicos que podem ser placas, blocos, tijolos ou cimentos, argamassas e fibras refratárias; fritas, que consistem em vidro moído usado no acabamento para tornar a peça impermeável e corantes, normalmente óxidos puros ou pigmentos inorgânicos sintéticos usados para dar coloração às peças; uma parte da indústria de abrasivos, que entra na categoria de produtos cerâmicos por utilizarem matérias-primas e processos semelhantes aos da cerâmica; vidro, cimento e cal, que, por suas particularidades e volume de produção formam segmentos muitas vezes considerados à parte das cerâmicas; e a cerâmica de alta tecnologia ou cerâmica avançada, que usa matérias-primas sintéticas de altíssima pureza e abastece setores de alta tecnologia, como eletrônica, computadores, comunicação óptica, máquinas de corte, formas metálicas para cunhagem de moedas, reatores de alta temperatura, partes de motores sujeitos a altas temperaturas, implantes médicos e muitas outras aplicações.
 
Matérias primas
 
As matérias-primas empregadas na fabricação de produtos cerâmicos podem ser naturais ou sintéticas. As naturais são aquelas extraídas da natureza ou submetidas a algum tratamento físico para eliminação de impurezas. As sintéticas são as que foram submetidas a um tratamento térmico, que pode ser calcinação, sinterização, fusão e fusão/redução e as produzidas por processos químicos.
 
Entre as matérias primas naturais, a argila constitui parte importante da composição das massas, e recebe designações como caulin, bentonita, argila refratária, flint-clay e ball Clay, de acordo com sua utilização. Também são matérias primas naturais agalmatolito; andalusita, cianita e silimanita que são silicatos de alumínio usados principalmente para a fabricação de refratários; bauxita; calcita; cromita; dolomita; feldspato; filito cerâmico e magnesita; e materiais fundentes diversos com elevado teor de álcalis, que reduzem a temperatura de queima e a porosidade do produto, como o feldspato e o filito. Outras matérias-primas naturais são a pirofilita, o quartzo, o talco, a wolastonita e a zirconita. As matérias-primas sintéticas são: alumina (óxido de alumínio), óxido de alumínio eletrofundido marrom; óxido de alumínio eletrofundido branco, carbeto de silício, cimento aluminoso, mulita-zircônia, espinélio, sílica ativa, magnésia, que é uma importante matéria-prima para a indústria de refratários, e a mulita sintética.
 
 
Os processos de fabricação das cerâmicas variam de acordo com o tipo de peça ou de material desejado. De modo geral, eles se compõem das seguintes etapas: 1- preparação da matéria-prima e da massa; 2- formação das peças por colagem, prensagem, extrusão ou torneamento; 3- tratamento térmico, que inclui secagem e queima em temperaturas entre 800°C e 1700°C para a maioria dos produtos, quando ocorrem as transformações desejadas em sua estrutura e composição; -4 acabamento, etapa em que os produtos são submetidos a esmaltação e decoração.
 
O setor que mais se diferencia quanto ao processo de fabricação é o do vidro. Produtos de porcelana denominados triaxiais são formados em geral por argilas, quartzo e feldspato, ou por minerais assemelhados. Costuma-se diferenciar grés de porcelana. O grés é obtido a partir de argilas plásticas e refratárias que suportam altas temperaturas. Depois de queimadas entre 1150°C e 1300°C apresentam absorção de água reduzida e coloração avermelhada, branca, cinza ou preta. Já a porcelana também é uma cerâmica triaxial, mas a fração argilosa corresponde a caulins brancos e a quantidade de feldspatos é maior. Depois de queimada, a porcelana apresenta transparência e absorção de água próxima de zero. O termo porcelana vem de uma denominação latina dada a uma determinada concha caracterizada por sua transparência e alvura e cuja forma se assemelhava a um “porquinho”, ou “porcella” em latim.
 
História
 
As qualidades de plasticidade, resistência e dureza das argilas queimadas foram descobertas e usadas possivelmente desde dez mil anos antes de Cristo. Nas antigas civilizações do Oriente Médio, a tradição de produção da cerâmica remonta a cerca de 7.000 a 8.000 anos.
 
Inicialmente os objetos de argila eram queimados no sol. Mais tarde descobriu-se que, colocada no fogo ou em fornos, a cerâmica se tornava muito mais resistente. Diferentes locais produziam diferentes cores de argila, e por isso as decorações coloridas começaram a aparecer. Na Ásia, vilarejos neolíticos em Banpo, na província chinesa de Shaanxi, produziam cerâmicas de boa qualidade em 4.500 a.C. Os urbanistas de Mohenjo-daro, no Vale Indus, no Paquistão, civilização da Era do Bronze que existiu há 4.000 anos, usavam tijolos de argila queimada e telhas para construir prédios públicos, dutos de água e um avançado sistema de esgotos. Egípcios, gregos e sírios produziam cerâmica milênios antes de Cristo. Como a produção de cerâmica evoluiu simultaneamente em várias partes do planeta, a tecnologia de produção se confunde com o desenvolvimento dos povos, e mostra os intercâmbios culturais que ocorreram ao longo da história.
 
Os chineses foram os primeiros a aperfeiçoar a tecnologia de fabricação da porcelana de alta qualidade e beleza por volta do século VI. Acredita-se que a tecnologia cerâmica chinesa chegou ao Ocidente e Oriente Médio por conta das cruzadas, dominando os mercados europeus entre os séculos XV e XVII. Os europeus tentaram durante séculos imitar a porcelana chinesa, na França, Inglaterra e Alemanha, quase sempre sem sucesso, embora surgissem novas variedades de terracota ou faiança. Foi só no século XVIII que os europeus descobriram a fórmula da porcelana, e começaram a fabricá-la inicialmente em Meissen, na Alemanha, em 1730, e em Sèvres, na França, em torno de 1751. Na Inglaterra, cinzas de ossos bovinos começaram a ser usadas na composição da porcelana nesta época, ganhando o nome em inglês de bone china. O século XIX viu um enorme crescimento na demanda por porcelana e cerâmicas de todos os tipos na Europa e nos Estados Unidos. A mecanização da indústria substituiu o trabalho que antes era praticamente artesanal na produção e acabamento das peças.
 
Vidros, faianças e porcelanas são objetos inventados ou reinventados pela química, e constituem um bom exemplo da interface entre a química e a arte. Afinal, foram muitos os artistas que usaram recursos da química para criar obras de arte em fábricas de porcelanas em Meissen, em Sèvres, Chelsea, Viena e Nymphenburg.
 
Pigmentos como o bleu du roi, o bleau celeste de Hellot, o rose Pompadour e o jaune junquille desenvolvidos em Sèvres, e muitos outros, alguns herdados da Antiguidade, aplicados sobre louças ou graciosas figuras ainda hoje encantam colecionadores.
 
No final do século XX a cerâmica ganhou novas aplicações, e a denominação de cerâmica avançada. São produtos cerâmicos eletroeletrônicos, magnéticos, ópticos, químicos, técnicos, mecânicos, biológicos e nucleares usados em naves espaciais, satélites, usinas nucleares, materiais para implantes em seres humanos, aparelhos de som e de vídeo, suporte de catalisadores para automóveis, sensores de umidade e de gases, ferramentas de corte, brinquedos e utensílios simples, como acendedores de fogão.
 
Brasil

No Brasil, a história da cerâmica pode ser dividida em três períodos: artesanal, industrialização e modernização. O período artesanal, que inclui as cerâmicas indígenas e as manufaturas da época colonial, vai até o início do século XX. Quando Cabral chegou ao Brasil os índios da Ilha de Marajó já produziam cerâmicas de alta qualidade e beleza, como vasilhas, urnas funerárias, estatuetas, objetos para ornamentação e bancos. Hans Staden, em seu livro Viagem ao Brasil, escrito em pleno século XVI, relata como os índios fabricavam potes e vasilhas: “As mulheres é que fazem as vasilhas de que precisam. Tiram o barro e o amassam; dele fazem todas as vasilhas que querem; deixam-nas secar por algum tempo, e sabem pintá-las bem. Quando querem queimá-las, emborcam-nas sobre pedras e amontoam ao redor grande porção de cascas de árvores, que acendem e, com isto, ficam queimadas, pois que se tornam em brasas, como ferro quente”. A chegada dos portugueses alterou os processos de produção dos índios. Foram instaladas olarias nos colégios, engenhos e fazendas jesuítas, onde eram produzidos tijolos, telhas e louça de barro para uso diário com o auxílio de tornos.
 
O período da industrialização no Brasil começou no início do século XX e foi desencadeado por profundas mudanças sócio-econômicas no país, que provocaram o rápido crescimento das cidades após a segunda guerra mundial. A madeira utilizada nas construções tornou-se escassa e cara, e foi substituída por tijolos. O desenvolvimento da arquitetura ampliou a demanda por outros produtos, como azulejos, ladrilhos, pastilhas grés e porcelanas de mesa, iniciando um período de popularização dos produtos cerâmicos. Com o aumento da demanda, as olarias, que operavam de forma familiar, tiveram que ampliar seu sistema de produção, modernizando as técnicas produtivas com equipamentos importados e processos europeus. Houve uma grande expansão do parque cerâmico nacional e inúmeras indústrias se instalaram no país, diversificando a oferta de produtos. As novas fábricas passaram a produzir materiais de revestimento, como pisos, azulejos e pastilhas; cerâmica sanitária; isoladores elétricos de porcelana; louça e porcelana de mesa, objetos de adorno e para uso técnico; materiais abrasivos e refratários. Nas décadas de 1970 e 1980 surgiram os blocos de furo vertical, e as indústrias promoveram modernizações; algumas unidades adotaram novos tipos de fornos e automatizaram seus processos produtivos.
 
O terceiro período da indústria cerâmica no Brasil começou na década de 1990 chegando aos dias atuais, e consiste na adoção de conceitos de qualidade e produtividade. Para enfrentar um mercado globalizado e cada vez mais competitivo, as indústrias passaram a investir em programas de qualidade, adaptando-se às exigências crescentes dos consumidores e às novas regulamentações comerciais, com esforços dirigidos também à ampliação de sua inserção no mercado internacional. Mas, mesmo em pleno século XXI, a produção de cerâmica vermelha brasileira ainda mantém manufaturas nos três estágios evolutivos de produção – artesanal, industrial e de alta qualidade – inclusive no Estado de são Paulo, onde existe o maior parque produtor e o mais moderno do país.
 
Dados de 2003 da Associação Brasileira de Cerâmica revelam que o Brasil possuía naquele ano 7.000 produtoras de cerâmica vermelha, 200 empresas fabricantes de louça de mesa, 93 de materiais de revestimento, 43 de refratários, 12 de louça sanitária e 6 de isoladores elétricos de porcelana. O maior faturamento foi o do setor de cerâmica vermelha, com 4,2 bilhões de reais, e produção superior a 25 milhões de peças. O segundo maior faturamento foi o do setor de materiais de revestimento, com 3,6 bilhões de reais, e 534 milhões de metros quadrados produzidos. A cerâmica responde por 1% do produto interno bruto, correspondendo a cerca de 6 bilhões de dólares. A abundância de matérias-primas naturais, as fontes alternativas de energia e a disponibilidade de novas tecnologias fizeram com que as indústrias brasileiras evoluíssem rapidamente, e muitos tipos de produtos dos diversos segmentos cerâmicos atingissem nível de qualidade mundial.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografia
  • Anuário Brasileiro de Cerâmica 2002. Publicação da Associação Brasileira de Cerâmica
  • Marola, Silvio J. – Cerâmica: história e desenvolvimento. Ed. Senai, SP, 1993
  • Maar, Juergen H. – História da Química, Uma história da Ciência da Matéria, primeira parte. Ed. Conceito Editorial, 2008.
  • Ullmann?s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5ª edição, vol. A6
  • Associação Brasileira de Cerâmica http://www.abceram.org.br/asp/abc_286.asp
  • Victoria and Albert Museum - Inglaterra http://www.vam.ac.uk/collections/ceramics/ceramic%20features/ceramics_AZ/ceramics_h/index.html
 
 
Texto
Mari Menda
Depto. de Comunicação e Marketing CRQ-IV
 
Revisão
Prof. Dr. Antonio Carlos Massabni
Prof. Titular aposentado do IQ-Unesp Araraquara
 
 
 
 
Publicado em 12/04/2011
 
 
 
 
 
 
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