Revista Turbilhão - Artigo sobre os novos materiais em relojoaria

Já saiu a Turbilhão! Neste número, temos um artigo sobre a Relojoaria e os Novos Materiais.

A saga dos novos materiais, das inéditas misturas

Alquimia relojoeira

Fernando Correia de Oliveira

Há quem diga que a batalha actual no mundo da Alta Relojoaria não está tanto na exactidão - um relógio de quartzo, barato, será sempre mais exacto que um mecânico; ou nas complicações – começam a banalizar-se: um turbilhão de fabrico suíço já pode custar menos de 15 mil euros… A batalha, dizem os entendidos, está agora na descoberta, criação e utilização exclusiva de novos materiais. Afinal, isso tem sido uma tradição ao longo de toda a história da Relojoaria.

Começamos por uma efeméride – comemoram-se em 2016 os 120 anos da descoberta da liga conhecida como Invar. Este material notável, que conserva a forma e quase não reage às mudanças de temperatura valeu ao seu inventor, o suíço Charles-Edouard Guillaume, o Prémio Nobel em 1920, o primeiro alguma vez a ser distinguido por um avanço metalúrgico. Considerando o material que tinha inventado “invariável” quanto a expoansão face a fontes de calor, baptizou-o de “Invar”. O Invar passou a ser usado primeiro nas hastes dos pêndulos, depois nas espirais, o coração de qualquer relógio mecânico, contribuindo para a melhoria significativa do seu isocronismo. Ao longo dos 120 anos seguintes, e sempre aperfeiçoando o “efeito Invar”, a indústria relojoeira desenvolveu uma série de ligas à base de níquel (36%) e ferro (64%), que são igualmente usadas em semicondutores, televisão, tecnologia informática, indústria aeroespacial e transporte criogénico (de gás natural). O último dos avanços é o chamado Siuper Invar “32-5”, uma liga de ferro, níquel e cobalto, que consegue ter metade da expansão do primitivo Invar.

O aço inoxidável

Do “coração” passamos à “pele”. Estamos a falar, claro, das caixas. Nos relógios de bolso, e depois nos de pulso, foi primitivamente usado ferro / aço (que enferruja rapidamente, em contacto nem que seja com o suor da pele), bem como outros metais, puros ou em liga. Mas o grande salto dá-se quando a relojoaria começa a usar o aço inoxidável “stainless” em inglês – significando “sem manchas”). E, aqui, entramos num mundo mais vasto que do que há primeira vista se possa imaginar – existem mais de 150 tipos de aço inoxidável, das quais 15 são as mais usadas. Na chamada série 300 dos aços inoxidáveis, o melhor é o 304, onde entra crómio a 18% e níquel a 8%. É muito caro de obter. O segundo em qualidade é o 316, e que resiste especialmente à corrosão (daí chamar-se também aço de grau marinho). Tem 18% de crómio e 10% de níquel. Este é o aço usado pela maioria das marcas suíças e por outras boas marcas internacionais. Mas os relógios mais baratos, feitos sobretudo na Ásia, usam aço de mais fraca qualidade, por vezes com composições que podem até provocar alergias.

O ferro macio

Um dos grandes inimigos da relojoaria mecânica são os campos magnéticos. Mesmo campos fracos podem fazer parar um relógio. Cujo mecanismo pode ficar magnetizado, perdendo assim as suas propriedades isócronas. A roda de balanço e a espiral, sujeitas a campos magnéticos, tendem a reduzir a frequência, deformam-se. Só uma desmagnetização de todo o calibre faz voltar o relógio ao comportamento normal. Uma das maneiras que os relojoeiros usaram para proteger o calibre foi a de envolvê-lo numa segunda caixa interior feita do chamado ferro macio, ou “soft iron”, em inglês. A principal propriedade deste material é a de magnetizado, perder rapidamente essa magnetização, não deixando, ao mesmo tempo, que as ondas magnéticas passem por ele. O ferro macio contém silício e alumínio, numa liga que tem, claro, o ferro, muito puro, como base.

O silício

Outra maneira de impedir que um calibre se magnetize é fazer com que ele seja composto por materiais amagnéticos. Entra o silício em cena. E começa a grande confusão, em língua portuguesa… O silício (do latim, sílex ou “pedra dura”) é um elemento químico que existe na natureza, em estado sólido à temperatura ambiente. Foi descoberto pelo químico sueco Jöns Jacob Berzelius, em 1823.

O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, perfazendo mais de 28% de sua massa. Aparece na argila, feldspato, granito, quartzo e areia, normalmente na forma de dióxido de silício (também conhecido como sílica) e silicatos (compostos contendo silício, oxigênio e metais). O silício é o principal componente do vidro, cimento, cerâmica, da maioria dos componentes semicondutores e dos silicones, que são substâncias plásticas muitas vezes confundidas com o silício.

E então, de onde vem a confusão? Em inglês, o silício diz-se “silicon”. Usado nos transístores e outros semiconditores da indústria electrónica, entrou no nome “Silicon Valley”, zona da Califórnia onde a revolução tecnológica tem ocorrido nos últimos 30 anos. Nas traduções, aparece por vezes como “silicone”, coisa que em português faz logo lembrar implantes mamários ou isolantes para janelas e portas…

De qualquer modo, o silício começou a ser usado, há pouco mais de dez anos, nas espirais ou nas pedras dos escapes, devido à sua natureza amagnética e bom comportamento face a mudanças de temperatura. Além disso, não carece de lubrificação.

O vidro de safira

De uma confusão, para outra… Em 1902, o químico francês Auguste Verneuil devenvolveu um processo para a produção sintética de cristais de safira. O método foi aperfeiçoado em 1916 pelo químico polaco Jan Czochralski. Sem entrar em pormenores, a safira sintética pode ter uma cor transparente, ligeiramente azulada, mas semelhante ao vidro.

O vidro de safira é muito resistente ao risco e ao choque (grau 9 na escala de dureza de Mohs, onde o máximo é 10, para o diamante), protegendo ainda contra os raios ultra-violeta. Logo, a indústria relojoeira, que começou por usar vidro simples e depois plástico (Plexiglas, por exemplo), viu no vidro de safira uma boa solução. Mas cara. Assim, enquanto as marcas de baixo preço continuam a usar vidro simples (sílicio derretido, com chumbo), as de alta gama usam hoje vidro de safira. Com a moda dos calibres à vista, também passaram a usar esse material no verso. Em muitos casos, com pelíocula de revestimento anti-reflexo por dentro e por fora. Além da resistência aos riscos, dado que não deixa passar os raios ultra-violeta, o vidro de safira protege também a cor original dos mostradores.

Então onde está a confusão? Em inglês, vidro de safira diz-se “saphire christal”. Tudo ok. Mas, em espanhol, passa a “cristal de safiro”. Como, cada vez mais, as marcas mandam para o mercado português a comunicação a partir de Espanha… muitos no sector nacional passaram a designar o vidro de safira como “cristal de safira”.

Luz no escuro

Para resolver o problema de tornar visíveis as horas em todas as condições, a relojoaria, principalmente a militar, usou desde o final do século XIX, nos relógios de bolso e cabeceira, primeiro; nos de pulso, depois, materiais que “brilham no escuro”

Assim, na década de 1900 começaram a surgir não apenas ponteiros e indexes, mas mostradores inteiros cujas superfícies usavam rádio-226. Numa altura em que não se sabia que este elemento é altamente venenoso, graças às radiações que emite.

A indústria relojoeira desses tempos tinha-se industrializado mais rapidamente nos Estados Unidos, com grandes linhas de montagem, e que empregavam sobretudo mulheres. Há todo um capítulo dramático de saúde pública, com as chamadas “Radium Girls”. Estas operárias pintavam os mostradores à mão, mergulhavam de quando em vez o pincel na boca, para facilitar a operação, ingeriam rádio, ficavam desfiguradas nos maxilares. A osteonecrose induzida por rádio foi reconhecida só em 1925 como doença profissional. O rádio tem uma semi-vida de 1.600 anos, pelo que relógios com esse elemento nos mostradores, mesmo que tenha perdido a capacidade de brilhar no escuro, não perdeu a radioactividade. É, pois, de ter muita cautela ao manusear esses relógios, evitando respirar as micro-partículas que possam libertar-se de um mostrador centenário… Se o seu relógio data de antes de 1950 e tem propriedades luminescentes, o mais provável é que contenha rádio.

Luminova, trítio

A maioria dos relógios actuais usam materiais não radio-activos como sejam SuperLuminova, Luminova, Lumibrite, etc. Depois de “carregados” por uma fonte luminosa, eles emitem durante algumas horas uma aura de luz, devido a pigmentos luminescentes.

Estes pigmentos luminescentes têm uma longa história. Os chineses, há 2 mil anos, já sabiam das propriedades fotoluminescentes de determinados jades, usando-os como ornamento em objectos de grande valor, dada a sua raridade.

A primeira tinta luminescente terá sido inventada no Japão, há cerca de mil anos, feita a partir de conchas mistruradas com material vulcânico. Pinturas luminescentes eram artigos apreciados a partir de então pelas sociedades chinesa e japonmesa.

No século XVIII, o inglês John Canton preparou um pigmento luminoso a partir de conchas reagindo com enxofre. No final do século XIX, os relojoeiros suíços começaram a usar nos mostradores com tinta luminescente natural, usando a mesma técnica que os japoneses.

O primeiro material sintético luminescente apareceu em Itália, no século XVII, sob o nome de “Pedra de Bolonha” ou “Esponja de Luz”. Era composto por sulfido de bário. A indústria foi explorando o tema e conseguiu cehgar a uma liga de sulfido de metal (zinco com cobre). Mas a luminosidade era fraca e durava apenas umas duas horas. Esse material ainda é hoje usado em brinquedos e relógios baratos. Decompõe-se facilmente, durando pouco.

Finalmente, há uns 20 anos, um pigmento fotoluminescente (absorve fotões. Libnertando-os depois gradualmente), feito à base de um aluminato misturado com terras raras, apareceu no mercado, sendo hoje usado pelas marcas de relógios mais exigentes.

Já a iluminação por trítio usa a forma gasosa deste isótopo radioactivo de hidrogénio, fechado em cápsulas de vidro. A luz fluorescente é criada através de um processo radioluminescente. Luzes de emergência, além da relojoaria, usam o gás de trítio. De qualquer fiorma, também aqui se coloca a questão da radioactividade, embora mais fraca do que a do rádio-226

PVD versus DLC

Alguma controvérsia tem surgido nos últimos anos sobre dois processos de revestimento das caixas de relógios – PVD ou DLC, qual o melhor? O DLC (Diamond Like Carbon) é uma das formas de revestimento por processo PVD (Physical Vapor Deposition). Por outras palavras, o PVD seria o pincel e o DLC a tinta. Dito isto, o DLC é a mais duradoura e resistente a riscos forma do processo de PVD. Assim, quando uma marca relojoeira reivindica uma cobertura PVD para as suas caixas é porque ela não é DLC, muito mais cara que as outras. Mas o DLC tem até agora limitações de cor – é cinzento escuro, enquanto a cor da moda – o negro, só pode ser conseguido através de outros processos PVD.

Titânio

Há muitas ligas de titânio, um material que não existe na Natureza. O mais conhecido é o Grau 5. Usado primeiro na aeronáutica, em mísseis, desde há uns 30 anos que é usado em caizas de relógios. Custa 50 vezes mais do que um aço inoxidável normal, mas, como o nome indica, tem uma dureza cinco vezes superior. Pesa cerca de metade do aço e é praticamente impossível de corroer. Uma das poucas desvantagens é de se riscar com facilidade, pelo que a maioria das caixas de titânio têm revestimentos PVD ou DLC. Difícil de trabalhar, devido à sua dureza, o titânio exige ferramentas especiais, pelo que o preço do relógio se agrava com isso.

Fibra de carbono

Ao contrário do que se possa pensar, a fibra de carbono tem raízes no final do século XIX. Thomas Edison, por exemplo, usou fibras de carbono como filamentos para as suas primeiras lâmpadas. Eram feitas de materiais à base de celulose, como o algodão ou o bambu. Hoje, a fibra de carbono é um derivado do petróleo.

Edison usou a fiobra de carbono pelas suas qualidades condutoras de electricidade. Só nos anos 1950 se descobriram as propriedades de tensão e torsão. O Rayon foi uma das primeiras fibras de carbono modernas.

Muito mais leve que o aço, mais leve que o titânio, a fibra de carbono é mais resistente que estes dois. Também usada pela primeira vez na indústria espacial, passou ao sector automóvel, e depois à relojoaria. Resistente ao calor, amagnética, extremamente rígida, a fibra de carbono é um material ideal para as caixas de relógios.

As fibras de carbono têm sido dos materiais que mais evoluíram nos últimos anos, sendo consideradas um dos maiores feitos da engenharia do século XX.

A geração de fibra de carbono por justaposição de nano-tubos tem levado este material ao extremo da resistência. Em inglês, as Carbon nanofibers (CNFs), vapor grown carbon fibers (VGCFs), ou vapor grown carbon nanofibers (VGCNFs) são o estado da arte. Trata-se de nanoestruturas cilíndricas feitas à base de camadas de grafeno.

Uma marca recente, a Richard Mille, explora como nenhuma outra as propriedades desse material. Ao ponto de reverter uma verdade assumida durante séculos – quanto mais pesado um relógio, maior seria o seu valor… num Richard Mille, o preço vai subindo à medida que o peso diminui…

Cerâmicas

Entre os novíssimos materiais compósitos, está a mistura de fibras de carbono com uma base cerâmica.

Muitas marcas usam hoje cerâmicas para as suas caixas. A percursora foi a Rado, há 40 anos. Mas a Chanel, com o seu J12, trouxe a cerâmica para as bocas do mundo. As cerâmicas são uma das três grandes categorias de materiais – as outras são os metais e os polímeros. Os compósitos são uma mistura dos três.

Geralmente, as cerâmicas são sólidos inorgânicos (os polímeros são orgânicos) não-metais. Além do que se costuma considerar como cerâmica, o vidro, o diamante e a grafite estão também nessa categoria. A safira usada nos vidros dos mostradores é também uma cerâmica.

Trabalhar cerâmicas é extremamente difícil, é mais dura classe de material que se conhece. Uma das propriedades de uma caixa de cerâmica é que praticamente nunca será riscada. Três a quatro vezes mais dura que o aço, a cerâmica hight-tech é usada no revestimento por PVD ou DLC.

A indústria relojoeira usa cerâmica no que ainda hoje se chama de rubis (almofadas onde assentam eixos de rodas dentadas) ou nos rolamentos de esferas onde assentam os rotores dos calibres automáticos.

Amagnéticas, as cerâmicas mantêm inalterada a superfície, quase não fazem fricção, dispensam lubrificação.

A Hublot desenvolveu recentemente um compósito à base de cerâmica e ouro, o que torna este último muito mais duro e resistente.

Mais leves que o aço ou o titânio, as cerâmicas têm densidade semelhante à do alumínio. O senão da cerâmica é a fragilidade (duras, são pouco flexíveis) e partem com facilidade face a uma pancada. Mas, devido à sua resistência a altas temperaturas, são usadas nas turbinas dos aviões, nos travões dos automóveis.

Tal como o titânio, as cerâmicas são material quase inerte, não corroem e são hipoalérgicas. Desde que protegido de impactos, um relógio com caixa de cerâmica é indestrutível. Muitas caixas de outros materiais usam lunetas de cerâmica – combinam as propriedades de ambos: resistência ao risco, resistência ao choque.

A Comadur

Está na ponta da investigação e desenvolvimento a nível mundial no qiue respeita aos “materiais duros”. Os seus clientes estão sobretudo na indústria relojoeira. Falamos da suíça Comadur, uma empresa do universo Swatch Group, o maior do mundo do sector. A Comadur especializou-se em tecnologias e materiais que, nas suas próprias palavras, “expandem os limites do possível quando falamos de dureza, precisão e miniagturização”.

A Comadur cria e transforma os materiais maus duros que existem, á excepção do diamante: rubis, safiras, cerâmicas, cermetos (compósitos de cerâmica e metal) e magnetos (usando terras raras). Todos estes materiais são procurados pela indústria relojoeira não apenas devido às suas qualidades estéticas, mas também às funcionalidades que oferecem.

Virtualmente imunes à deterioração ou distorção, rubis, safiras e cerâmicas com alto teor de alumina pura são os materiais do futuro na relojoaria, mas também nas telecomunicações.

O caso Omega

Todos estes novos materiais são fruto de muitos anos de investimento em Investigação e Desenvolvimento. No seio do Swatch Group, a Comadur, numa economia de escala, colabora com todas as marcas do grupo na sua procura e aplicabilidade. Há marcas que conseguem, para elas próprias, a exclusividade patenteada do uso de determinados compósitos.

Um dos casos mais representativos é o da Omega, que tem sido pioneira em novas ligas de ouro e tecnologias cerâmicas. Hoje em dia, um relógio Omega reivindica o exclusivo de materiais como Liquidmetal®, Ceragold™, ouro Sedna™ ou Nivagauss™.

A Omega foi a primeira a conseguir decorar cerâmica com ouro de 18k. Assim, surgiu uma luneta de cerâmica com números e escala de ouro, misturando pela primeira vez os dois materiais.

A marca ligou a cerâmica a uma liga chamada Liquidmetal®, que tem uma baixa temperatura de fusão mas que, depois de arrefecer, é três vezes mais dura que o aço. Este material permite também cravar diamantes em lunetas de cerâmica e no verso das caixas de vidro de safira.

O ouro 18k Sedna™ da IOmega é uma liga de ouro (pelo menos 75%), cobre e paládio, que resulta numa cor avermelhada única e num material especialmente durarouro. O seu nome vem do planetoide Sedna, descrito como o mais vermelho do Sistema Solar.

Como já aqui fizemos referência, o magnetismo pode desregular ou fazer parar um relógio. Usando espirais de silício ou ligas como a Nivagauss™ e outros materiais não-ferrosos nos seus calibres, a Omega lançou recentemente a geração Master Co-Axial, capaz de resistir a campos magnéticos até 15 mil gauss.

As modas

Os novos materiais têm, geralmente, limitações estéticas – de cor, de forma. A onda de revivalismo actual fez renascer o Nylon nos braceletes, tipo NATO, tão populares nos anos 1960. Nos mostradores, o azul é o novo preto. Nas caixas, o velhinho bronze, tem feito mum regresso triunfal. Usando materiais clássicos, o Royal Oak, da Audemars Piguet, revolucionou em 1972 a História da relojoaria – apresentou o primeiro relógio desportivo, de aço, ao preço de um relógio de luxo.

Fazendo em 1980 a mistura da borracha no bracelete com o ouro da caixa, a Hublot foi pioneira nessa fusão de materiais nobres com outros que nem tanto. Nesse mundo da “iconoclastia”, os hoje vistos como loucos anos 1990 viram o luxo em relojoaria misturar aço com diamantes, aço com ouro. Por outras palavras, já não há mais nada para misturar de novo. Ou há? Os laboratórios de materiais compósitos irão continuar a surpreender, a dinâmica das misturas não tem fim à vista.