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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

Laboratorio de Cerámica ASIGNATURA: CE - 441 CERÁMICA I PRÁCTICA Nº 10 FORMULACIÓN Y PREPARACIÓN DE ESMALTES CERÁMICOS

PROFESOR DE TEORÍA:

Dr. PALOMINO MALPARTIDA, Ybar Gustavo

PROFESOR DE PRÁCTICA: Ing. INGA ZARATE, Pedro ALUMNO:

ARANGO RAYME, Juan Augusto RUMÍN RONDINEL, Américo Delio PALOMINO GOMEZ, Rubén

MESA:

n° 01

DÍA DE PRÁCTICA:

miércoles

HORA:

7:00 a 10:00 am

FECHA DE ENTREGA:

31/07/2017

AYACUCHO – PERÚ 2017 FORMULACIÓN Y PREPARACIÓN DE ESMALTES CERÁMICOS

I.

OBJETIVOS: 

Describir el cálculo de formulación y el procedimiento de preparación de esmalte crudo con materias primas e insumos seleccionados.



Describir el procedimiento para formular Barnices (esmaltes) cerámicos a partir de la formula Seger y la formula porcentual de materiales.



Describir la técnica de preparación de esmaltes cerámicos



Seleccionar los diferentes componentes para la formulación de barnices cerámicos.

II.



Determinación de la fórmula para el barniz a emplear.



Fabricación y aplicaciones de los barnices.

FUNDAMENTO TEÓRICO

BARNIZADO DE MATERIALES CERAMICOS Por definición general, se llama barniz a la sustancia líquida y trasparente, de composición resinosa, usada para cubrir superficies con una película brillante y protectora. Más en concreto, en alfarería y cerámica, se llama barniz a la suspensión coloidal que se aplica, generalmente en estado crudo, en la superficie de las piezas en elaboración, y que una vez cocidas les dará un brillo característico y les servirá de impermeabilizante. En la producción cerámica es importante diferenciar el antiguo barniz no vítreo, característico de la fábrica clásica griega, la terra sigillata romana y otras cerámicas itálicas, del barniz vítreo común a las distintas técnicas empleadas en las piezas vidriadas propiamente dichas. Barniz antiguo clásico. Diferentes especialistas coinciden en que el barniz antiguo, usado en las cerámicas griegas e itálicas de figuras negras, figuras rojas y obra con barniz

negro, así como en la terra sigillata romana, se conseguía a partir de arcillas desfloculadas, a las que es probable que se añadieran aglutinantes orgánicos. La característica diferenciadora del barniz clásico con el vidrío estriba en que aquel no vitrifica durante la cochura por carecer de componentes silíceos. Barniz estannífero Llamado así por ser su base el estaño fundido con plomo, a los que se añaden sal, arena y agua. Se utiliza tras la primera cocción, bañando (por inmersión o vertido) las piezas, que luego, tras la segunda cochura, se presentan con un esmalte blanco característico (blanco estannífero). Barniz luciente Esta técnica ornamental muy usada en Roma y paralela a la del barniz negro, se conseguía bañando las piezas con un barniz antiguo rico en óxidos metálicos (Fe O), que producían efectos iridiscentes tras la cochura. Barniz negro Plato ático de barniz negro.Necrópolis de La Albufereta (Alicante). Segundo cuarto del siglo IV a. C.Museo Arqueológico de Alicante(España). El barniz negro forma parte del conjunto de barnices antiguos; se obtenía a base de arcillas ricas en hierro cocidas en atmósfera reductora. Barniz plumbífero Recibe tal nombre por el plomo que forma parte de su composición, junto con sal y arena molidos y mezclados con agua. El barniz plumbífero o plúmbeo (con el que se bañan las piezas en crudo y antes de la cochura) produce un vidriado brillante y trasparente que permite conservar los colores originales del barro o del engobe, si lo hubo. También se pueden conseguir coloraciones añadiéndole previamente los óxidos metálicos correspondientes. Barniz rojo Plato romano decorado con barniz rojo. Yacimiento en la cuenca del río Trabancos, Nava del Rey (Valladolid). Las superficies cerámicas cubiertas con esta técnica de decoración, similar a la del barniz negro y el barniz luciente, es decir partiendo de un barniz antiguo rico en pigmentos de hierro, tras ser cocidos en oxidación presentaban tonos rojizos.

Digresiones, confluencia y síntesis Como se ha visto, en el lenguaje cerámico, barniz es un término con un significado amplio y controvertido,8 según el contexto. También se le aplica el significado de engobe fundente, e incluso se suele utilizar como sinónimo de esmalte cerámico o vidriado. En el aspecto técnico artesanal, parece común a todas las culturas que para elaborar el barniz se parta de una selección de arcillas naturales a las que se añade agua y algún defloculante, separando la parte más interesante de la barbotina, normalmente la capa intermedia después de que repose la suspensión. Dependiendo del contenido en óxidos, de la atmósfera de cocción y la temperatura se obtendrá un barnizado de distinto color, llegándose a una verdadera vitrificación cuando la temperatura es elevada.

III.

MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE LABORATORIO Y REACTIVOS QUÍMICOS UTILIZADO  Feldespato  Caolín  Carbonato de calcio  Cuarzo  Molino de bolas  Tamiz de malla 100 y 200 ASTM  Agua  Recipientes (baldes)  Balanza analítica  Bureta de 500 mL

IV.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

4.1.

Formulación de esmalte

1. Se define la temperatura de maduración de esmalte. Por ejemplo 1100°C, con este valor se busca la formula molecular Seger establecida. Para esta temperatura le corresponde la siguiente formula seger: BÁSICO

NEUTRO

ÁCIDO

R2O

0.3 K2O

0.5 Al2O3

4. 0 SiO2

RO

0.7 CaO

sumatorio

1.0

2. Se precisa las materias primas a requerir, por ej. Feldespato, carbonato, caolín y sílice, se realiza los cálculos para determinar los numero de moles en términos de óxidos que cada uno de ellos debe aportar, cumpliendo con la composición de la formula. 3. Luego se determina las masas en g o Kg. Finalmente se expresa los materiales requeridos en términos de porcentaje en masa.

Se muestra el resumen de los cálculos en una tabla, como la siguiente:

materia prima Feldespato Carb. Calcio

0.3

0.7

0.5

4

K2O

CaO

Al2O3

SiO2

556.8

0.3

-

0.3

100.1

-

0.7

-

formula

PM

K2O.Al2O3.6SiO2 CaCO3

masa (g)

% masa

1.8

210.5

42.1

-

88.5

17.7 13

caolín

Al2O3 .2SiO2 .2H2O

258.2

-

-

0.2

0.4

65

Sílice

SiO2

60.1

0.3

0.7

0.5

1.8 4.0

136

27.2

500

100

Moles total requerido formula Seger

4.2.

Preparación de esmalte 1. Se pesa 1 kg de pasta cerámica seca de acuerdo a la composición calculada, se moltura de 3 a 4 horas de tal manera que todo el material pase la malla 200. 2. Se adiciona agua cuatro veces de la masa de pasta seca, se agita y se deja reposar por 24 horas. Se retira en lo posible toda el agua sobrenadante por sifonación, se agita durante 15 minutos y se tamiza a malla 200 ASTM. 3. Se ajusta la densidad de la suspensión a 1.5 – 1.6 g/ml. 4. Se aplica al cuerpo cerámico por inmersión o pulverización. 5. Se efectúa el ensayo de adaptación esmalte – soporte, y se evalúa en húmedo, seco y quemado. Se presenta dos casos: a) Se adapta: no requiere ajuste o corrección. b) No se adapta: requiere ajuste según el caso: encogimiento, escamadura, etc.

4.3.

Ajuste de esmalte

De acuerdo al fenómeno observado se adiciona sustancias/agentes correctores: ligantes, fundentes, dispersantes, etc. U operaciones correctoras: molienda, tamizado, secado, temperatura, etc.

Formulación y pesado

molienda

Agitación

V.

molienda de bolas

aplicado por inmersión

RESULTADOS

Tabla 5.1. Parámetros de control PESADO pasta (g) 500 g

MOLIENDA Relación Tiempo S/L (h) 500/500

1:30

TAMIZADO (+) 100 200 (g) (g) +

LAVADO MADURADO Agua Agitación (L) (min.) Tiempo (h) 2

5

24

OBSERVACIONES DE ADAPTACIÓN Húmedo seco cocción

TAMIZADO Corridas (N°)

AJUSTE Densidad (g/ml) 1.6

EVALUACION Adaptación cuerpo/esmalte

Tabla 5.2. Acciones correctoras N° 1 2

SUSTANCIAS Y/U OPERACIONES CORRECTORAS REALIZADAS sustancias operaciones Ajustes de densidad OBSERVACIÓN La densidad se ha ajustado a una menor para que fluya con facilidad.

1 2 Resultado de adaptación: la densidad se ajustó a uno de 1.345 g/ml desde 1.6 g/ml con el fin de que el trabajo en el esmaltado sea fluido para su fácil inmersión.

VI.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

Se preparó el esmalte crudo usando la fórmula de Seger para los cálculos respectivos de sus insumos y materias primas.



VII.

Se utilizó la técnica respectiva detalladamente para preparar esmaltes.

CUESTIONARIO

1. Fundamente de manera concreta porque algunos esmaltes requieren ser fritados y otros no. Dé ejemplos ilustrativos. Los esmaltes crudos no ofrecen absoluta uniformidad de color y textura y son tóxicos para el ceramista cuando están compuestos con óxido de plomo (minio) si se lo aplica por pulverización, dado que dicho óxido en estado crudo (sin fritar) al inhalarse es fácilmente disuelto por los ácidos del estómago si se ingiere durante el esmaltado, pasando a la sangre. Los esmaltes crudos algunos no son tan 100% seguros en su forma de vidriar un objeto cerámico, estos pueden resultar al final opacidad en el objeto y permeabilidad a los líquidos, faltos de estética que es todo lo contrario a los esmaltes fritados. Además los crudos su temperatura de cocción es de 960 a 1050°C y de los fritados es de 1150 a 1250°C.

2. En un diagrama de bloques presente el proceso de preparación de esmaltes cerámicos.

MATERIALES % peso, gramos APLICAR Y EVALUAR PESADO gramos

MOLIENDA H2O (1:1)

CASO I Se adapta

CASO II No se adapta

TAMIZADO Malla: 200 ASTM

COMPOSICIÓN LAVADO H2O (1:5)

ENVEJECIMIENTO >= 24 horas

ELIMINACIÓN H2O (l)

AJUSTE DE DENSIDAD

ᵟ

= 1.382 – 1.345 g/ml

OPERACIÓN

3. Defina o explique a que se denomina temperatura de maduración y de temperatura de fusión; en cerámica; cuál de ellos tiene mayor importancia y sustente su respuesta.

a. temperatura de maduración: es cuando se deja a los objetos cerámicos dentro del horno en la temperatura final de cocción por unos 5 a 10 minutos por ejm: a 900°C, esto con el fin de que el objeto no tenga dificultades en quebrarse o rajarse con el chock térmico a la hora de sacar, obtenga una coloración homogénea, dureza, porosidad casi nula y resistencia mecánica. b. temperatura de fusión: es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido-líquido, es decir, la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. En general, los cerámicos tienen alto punto de fusión, debido a sus uniones iónico – covalentes. Por ejm: Los materiales refractarios deben soportar alta temperatura sin corroerse o debilitarse por el entorno y cuenta además con la capacidad de producir aislamiento térmico.

La que tiene mayor importancia son los objetos de alta temperatura de fusión ya que se sabe a cuanto mayor temperatura es la cocción será mucho mejor el objeto cerámico, muy resistente.

VIII.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

1. Ceramica.name/tecnologia_ceramica/Vidriados/Vidriados. 2. Arcilla y vidriado para el ceramista, Daniel Rhodes. Editorial CEAC, 1990. 3. https://es.wikipedia.org/wiki/Esmalte 4. http://elbarroyyo.blogspot.pe/2009/01/los-oxidos.html