Influência de moagem de alta energia nas propriedades físicas de uma porcelana de ossos
Abstract
A porcelana feita a partir de cinzas de ossos bovinos, conhecida como porcelana de ossos, é mais branca, leve, resistente e translúcida que a porcelana comum. A resistência de uma porcelana de ossos pode chegar a duas vezes a resistência de uma porcelana tradicional. Outro atrativo da utilização desse material, levando também em consideração a crescente preocupação ambiental, é a reciclagem dos ossos. A porcelana de ossos é composta por cerca de 50 % de cinzas de ossos bovinos, 25 % de caulim e 25 % de feldspato. Esses valores podem variar, dependendo das propriedades desejadas. A translucidez das porcelanas é, entre outros fatores, dependente da composição, espessura das peças moldadas, diâmetro das partículas, etc. Neste trabalho, amostras de porcelana de ossos foram produzidas utilizando dois métodos diferentes de moagem: em moinho de bolas (low energy ball milling - LEBM), durante 3 e 24 h, e em moinho de alta energia (high energy ball milling – HEBM), durante 5 min. Após a prensagem, os corpos de prova foram queimados em altas temperaturas para a sinterização (1100 °C, 1125 °C, 1150 °C, 1175 °C, 1200 °C e 1250 °C). As amostras foram caracterizadas e suas propriedades físicas foram medidas, para verificar o efeito dos processos de moagem. Os resultados demonstram que a moagem de alta energia (HEBM) confere à porcelana de ossos uma área superficial específica (ASE) 49,3 % superior, em relação à moagem em moinho de bolas (LEBM), demonstrando uma maior eficiência na cominuição de partículas. A partir da análise de difração de raios X (DRX) foi possível observar que os picos das fases caulinita e moscovita reduziram de intensidade à medida que foram moídas em uma moagem mais energética (HEBM). Este efeito também foi verificado por meio da análise termogravimétrica (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e dilatometria, pela antecipação dos eventos térmicos, como a evaporação de água adsorvida na superfície, desidroxilação da caulinita e sinterização. A maior densidade foi obtida em amostras moídas em HEBM 5 min (2,64 g/cm³), sinterizadas na temperatura de 1200 °C, sendo 4,3 % superior à maior densidade medida em LEBM (2,54 g/cm³), o que, consequentemente, resultou também em um aumento de 6,3 % no módulo de elasticidade (E). Por fim, verificou-se que o método de moagem influencia na translucidez de uma porcelana de ossos até o início da formação de fase líquida, durante a sinterização (em torno de 1150 °C), sendo mais translúcida em HEBM 5 min e LEBM 24 h do que em LEBM 3 h. A presença da fase líquida reduz a porosidade e, consequentemente, o espalhamento de luz. Além disso, como um aspecto positivo para a porcelana de ossos, os índices de refração de suas fases constituintes são similares entre si, independentemente do método de moagem utilizado. Portanto, para temperaturas de queima superiores a 1150 °C, foi observado que a moagem não influencia diretamente na translucidez de uma porcelana de ossos.