Esmaltes para baldosas cerámicas preparados con una nueva materia prima borácica
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comunitat-uji-handle2:10234/29747
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TESISMetadatos
Título
Esmaltes para baldosas cerámicas preparados con una nueva materia prima borácicaAutoría
Director/a
Amorós Albaro, José Luis; Moreno Berto, Arnaldo,Órgano responsable
Universitat Jaume I. Departament de Química Inorgànica i OrgànicaFecha de defensa
2013-09-25Editor
Universitat Jaume IPalabras clave
Páginas
420 p.;Resumen
En este trabajo se ha estudiado, en primer lugar, la posibilidad de obtener
esmaltes cerámicos sin la utilización de fritas. Para ello se ha empleado una
nueva materia prima de boro sintética obtenida, a escala ... [+]
En este trabajo se ha estudiado, en primer lugar, la posibilidad de obtener
esmaltes cerámicos sin la utilización de fritas. Para ello se ha empleado una
nueva materia prima de boro sintética obtenida, a escala industrial, por
calcinación de una mezcla de diferentes compuestos (Patente
WO2007148101 A1). Se ha caracterizado esta nueva materia prima de boro
determinando, además de la composición química y mineralógica, los
aspectos microestructurales más relevantes (mediante microscopía
electrónica de barrido (MEB-EDX)), su comportamiento térmico (mediante
microscopía de calefacción) y su solubilidad en medio acuoso, en
condiciones similares a las que se utilizan en la preparación industrial de
esmaltes. Se comprueba que, tanto en las suspensiones de borato calcinado
como en los esmaltes que contenían esta materia prima como componente,
las concentraciones máximas en disolución de los distintos iones eran lo
suficientemente bajas como para poderse utilizar sin acarrear problemas
reológicos en las suspensiones de esmalte estudiadas.
Se han formulado, preparado, aplicado sobre distintos soportes y cocido más
de una cincuentena de composiciones de esmalte, exentas de fritas, con el
objetivo de seleccionar las mejores, para utilizarse como vidriados
industriales para azulejos, pavimento gresificado y gres porcelánico, con
acabados brillantes, mates y satinados. Con cada una de las formulaciones
seleccionadas, se han preparado esmaltes y vidriados, en los que se han
determinado sus propiedades y características más relevantes. Al comparar
los resultados obtenidos con los que se obtienen con esmaltes industriales
convencionales, se comprueba que, tanto desde el punto de vista técnico
como estético, los nuevos esmaltes resultan satisfactorios.
En la segunda parte del trabajo, se ha estudiado en profundidad, para la
nueva materia prima de boro y para cuatro esmaltes diferentes, las
transformaciones físico-químicas que se desarrollan durante la cocción de
estos materiales, haciendo especial hincapié en el fenómeno de la
sinterización. Para el estudio cinético de este proceso, se han adaptado
métodos de cálculo utilizados en el análisis térmico de reacciones en estado
sólido, a los resultados de sinterización obtenidos mediante microscopía de
calefacción a distintas velocidades de calentamiento. Se ha comprobado
que, incluso para los esmaltes más complejos, el proceso global de
sinterización queda perfectamente descrito mediante un modelo cinético
compuesto por varias etapas individuales, tres como máximo, que se
desarrollan en paralelo. Cada una de las etapas individuales se ajusta bien al
modelo de Avrami-Erofeev con un valor del índice de Avrami constante para
cada tipo de material. A partir del modelo cinético de sinterización
desarrollado, se ha calculado la curva de viscosidad efectiva de cada
material y se han comparado los resultados con los obtenidos mediante otras
metodologías (puntos fijos de viscosidad y estimación teórica a partir de la
composición química y mineralógica). El acuerdo entre los resultados
obtenidos por los diferentes procedimientos ha sido en todos los casos
satisfactorio. [-]
This study examined, first, the possibility of obtaining ceramic glazes without
using frits. For this purpose, a new synthetic boron raw material, obtained on
an industrial scale by calcination of a mixture of ... [+]
This study examined, first, the possibility of obtaining ceramic glazes without
using frits. For this purpose, a new synthetic boron raw material, obtained on
an industrial scale by calcination of a mixture of different compounds, was
used (Patent WO2007148101 A1). The new boron raw material was
characterised by determining its chemical and mineralogical composition, its
most noteworthy microstructural features (using scanning electron
microscopy (SEM–EDX)), its thermal behaviour (using hot stage microscopy),
and its solubility in aqueous medium under similar conditions to those used in
industrial glaze preparation. It was verified that, in both the calcined borate
suspensions and the glaze compositions that contained this raw material as
an ingredient, the maximum concentrations of the different dissolved ions
were sufficiently low to enable the material to be used without its leading to
rheological problems in the studied glaze suspensions.
More than 50 fritless glaze compositions were formulated, prepared, applied
on different bodies, and fired, with a view to selecting the best glaze
compositions for use as industrial earthenware tile, stoneware floor tile, and
porcelain tile glazes, with glossy, matt, and satin finishes. Each selected
formulation was used to prepare glaze compositions and fired glaze coatings,
the most noteworthy properties and characteristics of which were determined.
When the results were compared with those obtained using conventional
industrial glazes, it was verified that, from both a technical and an aesthetic
viewpoint, the new glazes were satisfactory.
In the second part of the work, the physico-chemical transformations that
developed during firing of the new boron raw material and four different glaze
compositions were studied in depth, focusing in particular on the sintering
phenomenon. In order to study the process kinetics, the calculation methods
used in the thermal analysis of solid-state reactions were adapted to the
sintering data obtained by hot stage microscopy at different heating rates. It
was verified that, even for the most complex glaze compositions, the overall
sintering process was perfectly described by means of a kinetic model
consisting of several individual steps, three at most, which developed in
parallel. Each of the individual steps fitted well to the Avrami–Erofeev model
with a constant value of the Avrami index for each type of material. The
developed kinetic model of sintering was used to calculate the effective
viscosity curve of each material, and the results were compared with those
obtained using other methods (fixed viscosity points and theoretical
estimation from the chemical and mineralogical composition). The agreement
between the results obtained by the different procedures was satisfactory in
every case. [-]
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