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Nociones sobre materias primas para esmaltes y vidriados cerámicos

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Vicky Peña

on 4 September 2012

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Transcript of Nociones sobre materias primas para esmaltes y vidriados cerámicos

Nociones sobre materias primas, criterios de formulación y técnicas de caracterización de vidriados cerámicos Know How Cerámico
Agosto 2012 1. Expectativas.
2. Objetivos
3. Definiciones generales:
esmaltes
vidrio
4. Características que determinan la composición de un vidriado.
5. Materias primas y funciones:
5.1 Fritas
5.2 Engobes
5.3 Esmaltes
5.4 Aditivos empleados en los vidriados
6.Técnicas de caracterización
7. Defectos de esmalte en cuerpos cerámicos Contenido 1. Cúales son tus
expectativas? Profundizar acerca del concepto de fritas, engobes y esmaltes cerámicos
Conocer las materias primas básicas que los conforman y el papel que desempeñan.
Aprender los criterios básicos de formulación
Conocer los aditivos usados en los esmaltes y vidriados cerámicos y el papel que desempeñan.
Conocer las diferentes técnicas de caracterización de los esmaltes
Aprender los defectos mas importantes en las piezas cerámicas 2. Objetivos del Curso 3. DEFINICIONES GENERALES ESMALTE
En la literatura existen varias definiciones:

1. Revestimiento impermeable que cubre soportes cerámicos o metálicos y que suele presentar un aspecto brillante ó mate y/o coloreado.

2. Revestimiento vítreo o vitrocristalino con el que se cubren soportes de diferentes naturaleza para colorearlos o impermeabilizarlos pudiendo ser considerados algunos de ellos como vidrios en el más amplio sentido del término.

3. Mezcla de materias primas, en forma de polvo o puestas en suspensión, que ha de ser aplicado sobre el soporte cerámico o metálico, por diferentes técnicas (cortina, pulverizado, etc).

En cerámica el término más apropiado es el de Vidriado ya que se trata de un recubrimiento vítreo. El término Esmalte se utiliza más para los recubrimientos de soportes metálicos. De acuerdo con la gráfica y resumiendo la definición de VIDRIO Si las curvas de expansión térmica del vidriado y del soporte son bastante diferentes, durante el enfriamiento de la pieza en el horno se desarrollan tensiones entre ambas capas que se traducirán en curvaturas o incluso en cuarteos y desconchados del vidriado. Los vidriados cerámicos son muy resistentes a la compresión que a la tracción y por eso se suelen utilizar vidriados con un coeficiente de expansión térmica ligeramente inferiores a los del soporte (pasta) para que quede sometido a un esfuerzo de compresión. 4. Características en la composición de un vidriado 2. EXPANSIÓN
TERMICA ACOPLADA
A LA DEL SOPORTE 1. INTERVALO DE MADURACION
ADECUADO 3. REACTIVIDAD
ADECUADA
CON EL SOPORTE 6. ADECUADO A
UN PROCESO DE
COCCION 5.DISPONIILIDAD
DE MATERIAS PRIMAS 4. IDONEDIDAD PARA UN PROCESADO
EN CRUDO 7. CARACTERISTICAS
TECNICAS Y
ESTETICAS
ADECUADAS AL USO En la cocción se desarrollan una serie de transformaciones físicas y reacciones químicas las cuales son importantes que se produzcan a las temperaturas de cocción definidas pero también se requiere que las propiedades del vidriado apenas se modifiquen al alterar ligeramente la temperatura de cocción. Durante la cocción el esmalte debe reaccionar con la superficie del soporte o con el engobe y este último con el soporte para lograr un capa intermedia de unión. Esta interacción es imprescindible para evitar desconchados y cuarteos. Sin embargo una excesiva reactividad entre ambas capas puede deteriorar la calidad del vidriado. Para conseguir suspensiones estables en sus características reológicas para cada tipo de aplicación y para que la capa que se va formando durante el esmaltado tenga las propiedades adecuadas (adhesión, permeabilidad, porosidad…) es imprescindible, además del uso de los aditivos reológicos, que la relación plásticos (arcillas, caolines)/desgrasantes sea apropiada. Adicionalmente las componentes tanto fritados como no fritados deben ser totalmente insolubles en agua ya que la solubilidad en agua, aun en pequeña proporción, altera la reología de la suspensión El aspecto y las propiedades técnicas de la superficie vidriada dependen de la composición de partida aunque pueden estar afectadas por las etapas de aplicación: Dureza, resistencia a la abrasión, estabilidad del color frente a la luz, resistencia a los agentes químicos, resistencia al cuarteo, resistencia al deslizamiento, etc.. El costo de los materiales no debe ser elevado para que el producto resulte competitivo. Además se requiere alta homogeneidad y continuidad en la calidad y suministro de las materias primas. Para evitar pinchados en la superficie vidriada por desprendimientos gaseosos del soporte y para facilitar la oxidación interna de las piezas y evitar el corazón negro el vidriado debe impermeabilizar la superficie del soporte (temperatura de sellado) a las temperaturas a las que las reacciones de descomposición de los minerales arcillosos y carbonatos y de oxidación de las piezas se hayan completado. Opacificar Matificar 5. FUNCIONES DE LAS
MATERIAS PRIMAS Regular las características reologicas Regular Fundencia Alúmina
Óxido de zinc
Óxido de calcio Fritas
Feldespatos Arcillas y caolines Silicato de circonio
(Ultrox, Froe)
Oxido de estaño,
Oxido de titanio,
Alúmina El engobe es un recubrimiento que se aplica sobre un soporte cerámico crudo o cocido, y que
está compuesto por mezcla de arcillas, caolín, feldespato, fritas, opacificante, cuarzo, etc.

El papel del engobe consiste en:

1. Eliminar defectos superficiales de la formación de la pieza (colado, prensado ó extrusión), proporcionando una mejor superficie para el esmaltado.

2. Cambiar el color del soporte para conseguir mayor variedad de tonos.

3. Disminuir las desgasificaciones a través del esmalte en el proceso de monococción.

4. Aislar el esmalte del soporte, evitando reacciones entre el esmalte fundido y el soporte que generen gases y afecte el aspecto superficial.

5. Ayudar al control de curvaturas ajustando su coeficiente de
dilatación. ENGOBE PROPIEDADES EN CRUDO
Plasticidad
Estado reológico: viscosidad y peso por litro especificados.
Granulometría: tamaño de partícula definida desde la molienda.

PROPIEDADES EN COCCION
Fundencia
Porosidad baja para evitar tonos por posibles absorciones de agua
Baja reactividad
Mínimo ataque al soporte
Ausencia de reactividad con la capa superior
Buena adherencia para evitar desconchados
Viscosidad alta
Para dificultar las desgasificaciones producidas a alta temperatura
Opacidad y blancura para tener amplia gama de tonos
Coeficiente de dilatación para conseguir un acople que de planaridades adecuadas. CARÁCTERÍSTICAS TÉCNICAS ENGOBES Plásticas:
Arcillas y caolines
Bentonita
Aditivos
No plásticas
Frita brillante opacificada con alta o baja dilatación térmica según necesidad.
Feldespatos sódicos-potásicos, Nefelinas Cuarzo (arenas finamente molidas)
Opacificante (silicato de circonio)
Alúmina MATERIAS PRIMAS UTILIZADAS PARA LA FABRICACION DE UN ENGOBE. A continuación se definen brevemente los esmaltes típicamente usados en la fabricación productos cerámicos:

- Transparente Brillante: llamada comúnmente cristalina, debe representar alto brillo y estirado, además de ser transparente (no lechosa). Se usa para la fabricación de productos marmolizados.

- Blanco Brillante: Se utiliza para la fabricación de productos blancos ó productos coloreados sin decoraciones con tonos no muy vivos.

- Satín: Corresponde a un tipo de esmalte particular que genera una textura suave con un bajo brillo, producto de la desvitrificación en cocción.

- Mate: Tiene texturas similares al satín pero niveles de brillo menores. Si la apariencia mate se logra por falta de fundencia no será tan suave la textura y se puede tener problemas de ataque químico. ESMALTE PROPIEDADES EN CRUDO
Control de variables reológicas que permitan la aplicación del esmalte viscosidad, peso por litro y residuo..

PROPIEDADES DEL PRODUCTO ACABADO
Coeficiente de dilatación apropiado
Dureza elevada
Resistencia a la abrasión.
Baja atacabilidad por agentes químicos
Porosidad muy baja o nula
Elevada resistencia al impacto

PROPIEDADES ESTETICAS
- Brillo
- Tono CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ESMALTES Definición: reología y viscosidad.

Tipos de fluidos: Conceptos de viscosidad y velocidad de deformación ADITIVOS USADOS EN LOS ESMALTES CERAMICOS
(VIDRIADOS) REOLOGIA: Es la ciencia que estudia la deformación de los fluidos

VISCOSIDAD: Es la dificultad que un fluido presenta al movimiento Newtonianos : independientes del tiempo
Plásticos
Seudoplásticos
Dilatantes No Newtonianos : dependientes del tiempo
Tixotrópicos
Reopéxicos Newtoniano Tipos de Fluidos Ejemplo: El agua, el aceite de oliva Tixotrópicos: disminuye la viscosidad con el tiempo


Reopéxicos: aumenta la viscosidad con el tiempo No Newtonianos: Debido a las exigencias de calidad cada vez mayores y al aumento de la productividad se hace necesario una optimización de las propiedades de elaboración de los esmaltes.

La calidad de la superficie del producto acabado esta influenciada directamente por el comportamiento reologico del esmalte, debido al proceso de cocción rápida, lo cual puede generar defectos originados por no tener una buena aplicación del esmalte (recogidos, hendidos, pinchados, etc).

Es por esto que los aditivos reologicos cada vez toman mas fuerza porque influyen directamente sobre diversas propiedades del esmalte, como:
- Tiempo de Secado
- Viscosidad
- Tixotropia
- Limite de Fluidez
- Viscosidad estructural

Dependiendo del tipo de tecnología a usar en la aplicación (Disco, campana, aerógrafos, etc.) se pueden usar diferentes tipos de aditivos. ¿PORQUE USAR ADITIVOS EN LOS ESMALTES? Mediante la aplicación de un defloculante se puede influenciar directamente la reologia de un esmalte (Viscosidad, % sólidos, Tixotropia, dilatación, reopexia)

Los fluidificantes son materiales que consiguen romper la aglomeración de partículas y mantenerlas uniformemente suspendidas. Provocando un intercambio ionico que impide la fuerza de atracción entre las partículas suspendidas (Repelencia).

Son usados para obtener esmaltes de alta densidad sin que la viscosidad sea excesiva o para modificar la viscosidad sin cambiar la densidad y sin sedimentación DEFLOCULANTES Y FLUIDIFICANTES No solo el tipo de esmalte influye sobre la viscosidad, sino también la calidad del agua
y el grado de molienda del esmalte entre otros.

La efectividad de los defloculantes depende:

-Dureza del agua (Ver Gráfica)
-Forma de las partículas: tamaño y agrupación

Debido a la particularidad de cada esmalte se hace necesario hacer las pruebas para cada formulación con el fin de definir la dosificación optima, normalmente se usa Tripolifosfato de sodio como defloculante. Los Ligantes se usan para proporcionar al esmalte Adherencia interna, logrando un mejor agarre sobre la superficie ymayor resistencia mecánica minimizando los recogidos laterales y mejorando los estirados.

Algunos de ellos se usan también para regular tiempos de secado (aumentan al adicionarlos) y modificar viscosidad de la suspensión (aumenta al adicionarlos); no todos tienen estos efectos complementarios. LIGANTES La CMC (Carboxi Metil celulosa) es el ligante mas generalizado existiendo de diversos tipos, que tienen a su vez mayor o menor efecto sobre el secado y viscosidad, dependiendo del peso molecular que tenga; la CMC (a mayor peso molecular mayor efecto).
La forma de actuar esta en la formación de una película adhesiva entre las partículas de las materias primas.
Ejemplos:
CMC26 (bajo peso molecular) CMC PE 28 (Intermedio) CMC31 (alto peso)Optapix LG 1308 (poco efecto sobre la viscosidad)C. CMC Son aditivos empleados para disminuir la sedimentación de esmaltes después de que han sido preparados. Pueden ser materiales que modifican el estado de defloculación (floculan) ó que simplemente retienen agua aumentando la viscosidad del esmalte (para esmaltes defloculados de baja viscosidad).

Estos materiales actúan influenciando la carga superficial de las partículas del esmalte, consiguiendo un efecto tixotropico lo cual contrarresta la sedimentación; lo cual se traduce en una aglomeración de las partículas finas
Normalmente se usan bentonitas o aditivos similares como el Benthone y el KD8060 (Ver Gráfica Curva Sedimentación) SUSPENSIONANTES O ANTISEDIMENTANTES Se usan a la hora de usar auxiliares orgánicos (CMC), para contrarrestar la descomposición de los auxiliares orgánicos por acción de bacterias, levaduras u hongos; de tal manera que se asegure una estabilidad del mismo en el tiempo.
Por medio de reacciones químicas con el conservante se destruyen los microorganismos, que impide la descomposición del esmalte.

Este tipo de materiales debe ser trabajado siguiendo cuidadosamente las indicaciones de seguridad por que de lo contrario pueden ser peligrosos

ejemplo: NovalK 95 CONSERVANTES O ANTIFERMENTATIVOS Se usan para contrarrestar la presencia de burbujas, que puede verse favorecida por el uso de ligantes distintos a la CMC u otro tipo de aditivos que afecten la tensión superficial del esmalte.
Las burbujas se pueden generar también por acción mecánica en los procesos de molienda y agitación. Si estas burbujas no se eliminan generarán problemas de hendidos o recogidos.

La acción del antiespumante es importante tanto para evitar que la espuma se forme como para eliminarla una vez que se formó. El aditivo debe ser adicionado al molino en la fase de preparación.

Estos aditivos modifican la tensión superficial del esmalte evitando la formación de espuma o destruyendola si ya esta formada. ANTIESPUMANTES Suele acudirse a adiciones de sal del orden de 0,1% a los esmaltes, se consigue así acelerar los secados del esmalte disminuyendo los efectos de marco por diferencias en la velocidad de secado entre el centro y el borde de la pieza y la aparición de defectos por la caída de polvo sobre el esmalte húmedo en la línea de esmaltado (aumentando la tensión superficial).

La acción concreta de la sal es actuar como un floculante que aumenta la permeabilidad de la capa de esmalte formada y aumenta la cantidad de agua que ésta retiene después del secado del esmalte. EL PAPEL DE LA SAL Defectos de las piezas cerámicas Grieta por expansión Contaminación Partícula metálica en la Pasta Punzadura Contaminación pasta Partícula sobre el esmalte
La frita es un vidrio especial, con una composición homogénea y producida bajo condiciones estables, para dar una garantía de propiedades requeridas, según el uso.

Tienen una composición química determinada dada por materias primas naturales y sintéticas como: arenas, feldespatos, calizas, acido bórico, zirconio, plomo, bario, etc. Que se funden a altas temperaturas (1400-1550°C) y que luego se enfrían repentinamente con agua o con aire, para formar el vidrio. FRITAS ...QUÉ SON? Introducir en ella los materiales solubles en agua y los materiales peligrosos como plomo y bario
Proveer fundencia
Permitir adecuada reactividad para buena interfase
Impartir dureza y resistencia química Funciones de las Fritas Clasificación de las Fritas COMPOSICIÓN DE CUERPOS Y VIDRIADOS CERÁMICOS Desgrasantes/refractarias:
Tienen como función paliar la excesiva plasticidad de las arcillas
son el esqueleto de las pastas y bajan la contracción Plásticas:
Aportan plasticidad
para facilidad de formación Fundentes:
Bajan puntos de fusión de otras
mmpp refractarias para promover la vitrificación Desgrasantes - Refractarias Desgrasantes-Refractarias Desgrasantes-Refractarias Desgrasantes-Refractarias Plásticas Fundentes Fundentes Fundentes Microscopía de calefacción 7. TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN La dilatación térmica es un fenómeno general a todos los cuerpos sólidos. Un incremento del contenido energético de cualquier material trae consigo un aumento de las vibraciones atómicas, fenómeno que se traduce en un incremento de su volumen más o menos considerable según la estructura reticular del cuerpo a estudiar.
Al aumentar la temperatura se alcanza un punto donde no se observa un incremento lineal en las dimensiones, produciéndose finalmente una contracción del mismo.
Estas variaciones se deben a las transformaciones físico químicas que se producen durante el calentamiento. Dilatometría Con esta técnica se pueden detectar las siguientes reacciones:
Deshidroxilación del material arcilloso. Aquí se produce una disminución de volumen.
Cambios alotrópicos o de inversión. Como es el caso del cuarzo donde mejor se puede apreciar una reacción de este tipo presentando un cambio de volumen muy brusco a 573°C.
Cristalización. Normalmente va acompañada de una ligera expansión.
Formación de fase líquida y sinterización. Trae consigo la contracción brusca del material.
Desprendimiento de gases. A altas temperaturas provoca hinchamiento del producto. Dilatometría de un vidriado Dilatometría de una pasta Acople Pasta -Esmalte
Dilatómetro óptico:
Es un instrumento que mide las variaciones de dimensión de una muestra que se calienta a temperaturas que generalmente van de 25°C a 1400 ° C. El dilatómetro óptico permite la monitorización de las expansiones y las contracciones mediante el uso de un método sin contacto: grupo óptico conectado a una cámara digital captura imágenes de la expansión / contracción muestra en función de la temperatura con una resolución de aproximadamente ± 70 micras por cada pixel.

Fleximetria óptica.
El dilatómetro óptico que se tiene en SM cuenta con un sistema denominado fleximetria óptica que permite además medir con mayor exactitud la temperatura de acoplamiento efectivo partiendo de una muestra cocida del conjunto pasta – esmalte que se desea estudiar. Posteriormente el programa hace la superposición de las curvas de dilatación térmica de la pasta y el esmalte en la temperatura de acople y permite observar si el esmalte queda en tensión o en compresión Dilatometría optica Acople pasta esmalte Determinación de la temperatura de acople efectivo
Con método de Fleximetría Comparación de los dos dilatómetros Criterios de selección de materias primas Deformaciones pasta -esmalte: curvaturas


Puede decirse que los vidrios son sustancias termodinámicamente inestables, estructuralmente desordenadas, químicamente complejas y variadas y técnicamente con propiedades y aplicaciones muy diversas.

El hecho de que los vidrios no se sometan a las leyes termodinámicas ni cristalográficas y no respeten ningún compromiso estequiométrico, hacen mucho más difícil su estudio e impiden el establecimiento de generalizaciones.

Formadores de vidrios: SiO2, B2O3, GeO2,P2O5,As2O5, Sb2O3,V2O5

Vidrios orgánicos e inorgánicos, pueden catalogarse como tales: Siliconas, Di-alcoholes, Glicerina, Azúcares(cocaína), Polímeros: polietileno, poliestireno y copolímeros que componen las macromoléculas:Plásticos. Durante el enfriamiento de una especie fundida tiene lugar una disminución continua de volumen AB. Si el fundido se halla en equilibrio interno, su volumen es función de T y P. Cuando se alcanza la T de fusión TL, sobreviene la cristalización que se observa como una acusada contracción BC. A partir de ese momento la fase cristalina CD y esta se halla en equilibrio estable y sigue contrayendo en menor proporción que el fundido.

En algunos casos si el fundido se enfría con mayor rapidez que la formación de cristales, se puede rebasar la temperatura de fusión sin que se formen cristales, y se obtiene entonces un líquido sub-enfriado, donde el volumen no se mueve bruscamente vs T. Si el sub-enfriamiento aumenta sin la formación de cristales su contracción en volumen continua hasta una Temperatura E el cual coincide con un aumento de viscosidad. El punto donde tiene lugar el cambio de pendiente se denomina intervalo de transformación Tg.

Rebasado ese intervalo Tg el fundido sigue contrayendo durante su enfriamiento de una manera más constante y la pendiente EF es similar a la DC, solo que ya el cuerpo resultante no es un cristal si no un cuerpo sólido denominado vidrio, congelado en unas condiciones estructurales propias en las que alcanza la rigidez y cuyo equilibrio no se determina termodinámicamente y es completamente inestable FORMACIÓN DE UN VIDRIO MATERIAS PRIMAS OPACIFICANTES Definición de índice de refracción.
Cuando un haz de luz que se propaga por un medio ingresa a otro distinto, una parte del haz se refleja mientras que la otra sufre una refracción, que consiste en el cambio de dirección del haz. Para esto se utiliza el llamado índice de refracción del material, que nos servirá para calcular la diferencia entre el ángulo de incidencia y el de refracción del haz (antes y después de ingresar al nuevo material). 

El efecto de la refracción se puede observar fácilmente introduciendo una
varilla en agua. Se puede ver que parece quebrarse bajo la superficie. En
realidad lo que sucede es que la luz reflejada por la varilla (su imagen) cambia de dirección al salir del agua,
debido a la diferencia de índices de refracción entre el agua y el aire.  Mecanismo de Opacificación La microscopía de calefacción o de alta temperatura, a veces empleada también como dilatometría óptica, permite, mediante una cámara acoplada a un horno tubular, y un programa de análisis de imagen, seguir la evolución en función de la temperatura de muestras sólidas (polvo prensado o piezas de forma geométrica sencilla (pequeños cilindros o cubos).

Durante la medida se registra la variación del área de la muestra, de los ángulos de contacto de ésta con el sustrato, de los ángulos formados por las esquinas superiores de la muestra, y de la anchura y de la altura de esta, así como la variación de un factor de forma calculado con base en algunos de estos parámetros.

Todo ello permite determinar una serie de temperaturas características de los materiales, como pueden ser la temperatura de sinterización, temperatura de ablandamiento, temperaturas de formación de esfera y/o de semiesfera. Así mismo se puede determinar el ángulo de mojado de la muestra sobre un determinado sustrato y su interacción realizando los cálculos oportunos. Adicionalmente, en determinados casos se puede realizar una medida indirecta de viscosidad de vidrios en función de la temperatura. La técnica más empleada es la fluorescencia de rayos X. Esta técnica se basa en determinar la intensidad y longitud de onda de las radiaciones electromagnéticas emitidas por los elementos químicos (radiaciones secundarias o fluorescentes) cuando estos son sometidos a una haz de rayos X (rayos X primarios). Las radiaciones secundarias son características de los elementos que las emiten.
La información se da en forma de porcentaje en peso de los óxidos:

CaO, BaO, ZnO, MgO, MnO, K2O, Na2O, Li2O, Al2O3, B2O3, Fe2O3, Cr2O3, SiO2, TiO2, ZrO2 Determinación de la composición química. Funciones:

• Conferir a la suspensión de engobe las características
adecuadas para su correcta aplicación
• Conferir a la capa cruda de engobe las propiedades idóneas
• Modificadas y complementadas por los aditivos
(desfloculantes, cola,...).


Características:
• Constancia en composición
• Facilidad de desfloculación
• Blancura alta
• Mínima cantidad de impurezas
• Fundencia conocida Materias primas plásticas Bentonita:
Plasticidad muy elevada
Tixotropía Fritas

Condicionan:
Fundencia
Opacidad
Coeficiente de dilatación
Intervalo de sinterización.

Características:
Dan lugar a vidriados opacos o transparentes
Coeficiente de dilatación adecuado
Curva de sinterización apropiada
Temperatura de sellado Materias primas no plásticas Circón
Condiciona:
•Opacidad
•Blancura
•Refractariedad

Características.

•Tamaño de partícula
•Proporción de impurezas cromóforas.
Condiciona:
• Coeficiente de dilatación
• Refractariedad
• Blancura
• Opacidad



Características
• Tamaño de partícula Cuarzo Feldespatos/Nefelinas

Condiciona:
• Fundencia
• Blancura
• Coeficiente de dilatación

Características
• Tamaño de partícula
• Proporción de impurezas cromóforas Condiciones reológicas : Arcillas y caolines
Fundencia : Fritas y feldespatos/nefelinas
Coeficiente de dilatación: Cuarzo (cantidad y tamaño de partícula)
Opacidad y blancura: Circón (cantidad y tamaño de partícula), frita opaca, caolín, alúmina, cuarzo. Criterios de formulación Es usual que para el desarrollo de un engobe se utilicen los métodos usados para el desarrollo de una pasta al ser una capa intermedia con características más similares a una pasta. Presencia o ausencia de fritas
Proporción mayoritaria de algún elemento químico característico
Tipo de sustrato sobre el que se aplica
Tipo de proceso en el que se utiliza
Características del vidriado resultante
Gran interrelación entre estos criterios de clasificación Los esmaltes pueden clasificarse atendiendo
a diferentes criterios: Esmaltes fritados Proporción variable de frita/s en su
composición (40%-95%)

Temperaturas de maduración y cocción medias y bajas (900ºC-1200ºC)

•Ventajas: Reducción del número de materias primas.
Insolubilización de las materias primas. Aumento del
intervalo de maduración

• Inconvenientes: Con las fritas actuales no es fácil alcanzar
temperaturas de cocción superiores a 1200ºC. Propiedades
mecánicas y resistencia química inferiores a las de los
esmaltes no fritados

Esmaltes no fritados Tendencias inversas Esmaltes fritados y no fritados • Esmaltes plúmbicos
• Esmaltes borácicos
• Esmaltes de circonio
• Esmaltes de cinc
• Esmaltes de calcio
• Esmaltes de alúmina
• Otros
• El elemento característico puede ir fritado o sin fritar, o de las dos maneras (algunos esmaltes de circonio) Proporción mayoritaria de algún elemento químico característico • Loza
•Mayólica
• Porcelana
• Alúmina
• Azulejo/baldosa: - Pasta roja
- Pasta blanca Tipo de sustrato sobre el que se aplica Opaco/transparente

Brillante/mate

Coloreado/incoloro Características del vidriado resultante Tipo de proceso en el que se utiliza Monococción:
Soporte poroso
Soporte gresificado
Biccocción:
Ciclo largo
Ciclo corto Interrelación entre las diferentes clasificaciones Esmaltes para baldosas porosas de revestimiento
fabricadas por monococción (pasta roja Esmalte para Revestimientos (paredes) Criterios de formulación de esmaltes Propiedades en crudo

• Control de variables reológicas que permitan la aplicacióndel esmalte. Pueden regularse mediante la utilización de aditivos

Propiedades del producto acabado (características técnicas)

• Coeficiente de dilatación apropiado
• Dureza elevada. Máxima resistencia al rayado debido al contacto entre el producto y materiales de alta dureza
• Resistencia a la abrasión. Búsqueda de superficies en las que se aprecia poco el desgaste producido.

Propiedades del producto acabado (características técnicas)

• Bajo ataque de agentes químicos. Previsión de posibles reacciones con diferentes productos que entran en contacto con el vidriado (agentes de limpieza)
• Porosidad muy baja o nula. Disminución de la porosidad del vidriado para evitar la aparición de manchas en el producto, especialmente después de abrasionado
• Elevada resistencia al impacto. Obtención de una buena interfase para evitar desprendimientos del esmalte

Propiedades del producto acabado (características estéticas)

• El producto debe cumplir unos requisitos que dependerán del efecto buscado: brillo, textura, blancura, etc. Esmalte para pavimentos. Características de los esmaltes transparentes brillantes (cristalinas)
• Transparencia y brillo elevados
• Ausencia de tonos y coloraciones
• Inexistencia de opalescencias
• Buena estirada superficial.

Características de los blancos de circonio
• Opacidad, brillo y blancura elevados


Características de los vidriados mates
• Buena estirada y facilidad para ser coloreadas
• Elección de la frita que aporte la textura más conveniente
(satinada, rugosa, etc Propiedades en crudo.

Es indispensable el uso de materias primas limpias, libres de impurezas especialmente de hierro, titanio.
Control de variables reológicas que permitan la aplicación del esmalte. Pueden regularse mediante la utilización de Ativos.

Propiedades del producto acabado (características técnicas)

• Baja ataque por agentes químicos. Previsión de posibles reacciones con diferentes productos que entran en contacto con el vidriado (agentes de limpieza)
• Resistencia a la abrasión.
Resistencia al rayado.
Resistencia a la grieta de autoclave

Propiedades del producto acabado (características estéticas)
• Normalmente se utilizan esmaltes brillantes opacos y también se utilizan esmaltes coloreados. Se requiere una buena textura en estirado libre de punzaduras y pecas. Esmalte para sanitarios En las plantas de sanitarios se tiene un programa en Excel denominado Solver que permite predecir las propiedades del esmalte después de cocido con base en la composición química de los componentes y haciendo uso de los publicaciones que han hecho los diferentes autores para predecir algunos de estos parámetros tales como dilatación térmica, tensión superficial, temperatura de fusión, módulo de Young, etc. El programa se aplica para esmaltes de sanitarios, porcelana eléctrica y vajillas de china vitrificada. Propiedades en crudo.
Es indispensable el uso de materias primas blancas, limpias, libres de impurezas especialmente de hierro, titanio.
Control de variables reológicas que permitan la aplicación del esmalte. Pueden regularse mediante la utilización de Aditivos.

Propiedades del producto acabado (características técnicas).
Resistencia al rayado
Resistencia a la abrasión
Resistencia química.
Baja solubilidad de plomo (vajillas y artículos para alimentos).

Para la formulación de estos esmaltes se debe tener en cuenta los siguientes criterios:
Disminución de la cantidad de frita plúmbica en esmaltes para productos en contacto para alimentos.
Modificación del tipo de frita para variar la fundencia del esmalte. Esmalte vajillería loza (alta porosidad). Contaminación e impurezas en el esmalte.
Burbujas, pinchados, cráteres.
Cuarteo y desconchado,
Esmalte excesivamente fundente o refractario..
Recogidos. 6. Los defectos del desarrollo del esmalte más frecuentes son: La presencia de partículas de hierro es la más frecuente en las materias primas.
Otros compuestos coloreados: óxidos de Cobalto, cobre metálico, latón, aluminio, acero, etc.
Polvo y partículas del soporte.
Contaminaciones en las operaciones de molienda cuando los molinos están desgastados y ceden parte de su revestimiento.
Para la identificación de la naturaleza y el origen de estos defectos se utiliza la microscopia electrónica de barrido con microanálisis. Contaminación e impurezas en el esmalte. Están relacionadas íntimamente con la naturaleza del soporte y del esmalte, con el tipo y forma de la aplicación y con el proceso de cocción.
La tensión superficial y la viscosidad en el intervalo de maduración son las propiedades más relacionadas con estos defectos.

Las causas más frecuentes son:
Aire presente en los huecos entre partículas de esmalte de la capa cruda.
Desgasificación de soportes porosos.
Descomposición de contaminantes del esmalte.
Descomposición de componentes del soporte (carbonatos, materia orgánica).
Descomposición de ligantes orgánicos. Burbujas, pinchados, cráteres. contaminación Cuarteo (grieta de autoclave) y desconchado. El cuarteo es el defecto más importante originado por una falta de acople esmalte – soporte. El cuarteo se clasifica en cuarteo inmediato y cuarteo diferido.
Cuarteo inmediato. Se produce cuando el esmalte a temperatura ambiente esta sometido a un esfuerzo de tracción por el soporte.
Cuarteo diferido_ se produce cuando la dilatación que experimenta el soporte debido a la humedad que absorbe el soporte convierte el esfuerzo de compresión al que estaba inicialmente sometido el esmalte en un esfuerzo de tracción.

El desconchado se presenta cuando el esmalte está sometido a una excesiva compresión unido a una baja adherencia vidriado – soporte, casi siempre originado por un engobe muy refractario. Los esmaltes excesivamente refractarios producen superficies rugosas y en ocasiones llenos de minúsculos poros. Para eliminar este problema es necesario modificar la fórmula del esmalte o aumentar la temperatura de cocción.

Los esmaltes excesivamente fundentes pueden dar lugar a superficies que contienen gran cantidad de pequeñas burbujas. Aquí también es necesario ajustar la formulación del esmalte.

En general en muchos casos estos defectos aparecen en esmaltes con un intervalo de maduración estrechos. Esmaltes excesivamente fundentes o refractarios Cuando se presentan el recogido en esmaltes, áreas más o menos regulares y de diferente tamaño, forma y espesor quedan sin esmaltar o parcialmente esmaltadas.
Las principales causas pueden ser:
Soportes pulvurulentos o contaminados con grasa ó aceite.
Esmaltes con excesiva proporción de arcillas o caolines que dificultarán la succión de la barbotina por el soporte.
Excesiva molienda del esmalte, susceptible de mejorar.
Espesor de capa de esmalte demasiado grande que origina durante en el secado o en el calentamiento en el horno corte en la superficie esmaltada.
Desuniformidad de succión del soporte en algunas partes de la pieza especialmente en aquellas zonas de menor porosidad.
Aumento excesivamente rápido de la temperatura en la zona de precalentamiento del horno.
Golpes durante el esmaltado. Recogidos. BIBLIOGRAFÍA Fundentes Muchas Gracias por su atención!!!!!

ahora sí! saquen una hojita..... Ejemplo: Ficha técnica de un esmalte ejemplo práctico: Ficha técnica de esmalte
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