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Escuela Politécnica Nacional FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL PRODUCIÓN DE VIDRIO

“ESMALTE PARA VIDRIOS”

Tatiana Molina Karina Guadalupe ESTUDIANTE:

Ing. Rafael Uribe Soto PROFESOR:

Miércoles 7h00/9h00 HORARIO:

2018/08/13 FECHA DE ENTREGA:

:

Tabla de contenido INTRODUCCIÓN: ......................................................................................................................................... 3 OBJETIVOS:................................................................................................................................................. 3 MARCO TEÓRICO: ...................................................................................................................................... 3 MATERIALES: .............................................................................................................................................. 5 PROCEDIMIENTO:....................................................................................................................................... 5 CÁLCULOS: ................................................................................................................................................. 6 CONCLUSIONES: ........................................................................................................................................ 7 ANEXO FOTOGRÁFICO: ............................................................................................................................. 7 BIBLIOGRAFÍA: ............................................................................................................................................ 8

INTRODUCCIÓN: La principal aplicación de la frita cerámica es la fabricación de esmaltes cerámicos. Cuando los esmaltes son aplicados en la superficie de bizcochos cerámicos y después cocidos, confieren una capa impermeable, protectora y decorativa, proporcionando al azulejo su belleza y características técnicas específicas, como la impermeabilidad, la dureza y la resistencia al rayado, a los ácidos, a la abrasión y los detergentes.[1]

OBJETIVOS: General:  Fabricación de una frita base para la formulación de un esmalte, la cual se usará en la industria de la cerámica. Específicos.  Establecer qué tipo de esmalte se obtiene según su composición.  Identificar las propiedades de los esmaltes.  Fabricación de una frita base para la formulación de un esmalte, la cual se usará en la industria de la cerámica.

MARCO TEÓRICO: Fabricación de fritas, esmaltes y colores cerámicos La frita cerámica se obtiene fundiendo materias primas en un horno de fusión a elevada temperatura (1350 ºC – 1550 ºC). El material fundido es enfriado rápidamente bien mediante un proceso de laminado o bien mediante inmersión brusca en agua, lo que lo transforma en un sólido fragmentado que es prácticamente insoluble en agua y en los ácidos y bases de uso más corriente. Cabe destacar que el grupo más importante de compuestos que dan lugar a vidrios es el de óxidos, ya que dentro de él quedan comprendidos los principales formadores de vidrio de interés técnico e industrial, como es el caso de las fritas cerámicas, siendo los principales el SiO2 y el B2O3. Poseen la aptitud de formar vidrios no sólo aisladamente, sino mezclados con otros muchos óxidos metálicos, como los alcalinos, alcalinotérreos y la alúmina que por sí mismos no son susceptibles de alcanzar el estado vítreo, pero que pueden reaccionar con éstos formando una fase vítrea continua. Cabe destacar que el grupo más importante de compuestos que dan lugar a vidrios es el de óxidos, ya que dentro de él quedan comprendidos los principales formadores de vidrio de interés técnico e industrial, como es el caso de las fritas cerámicas, siendo los principales el SiO2 y el B2O3. Poseen la aptitud de formar vidrios no sólo aisladamente, sino mezclados con otros muchos óxidos metálicos, como los alcalinos, alcalinotérreos y la alúmina que por sí mismos no son susceptibles de alcanzar el estado vítreo, pero que pueden reaccionar con éstos formando una fase vítrea continua. En el diagrama de la Figura 1 se esquematiza el proceso de producción de fritas cerámicas.

La frita cerámica se utiliza como materia prima en la elaboración de esmaltes cerámicos. Los esmaltes cerámicos pueden ser aplicados en el proceso de fabricación de baldosas cerámicas bien en seco bien en húmedo, aunque es predominante la aplicación en húmedo. Existen diversas tipologías de esmaltes en función de su estado físico y forma de envasado, destinándose gran parte de las fritas producidas a la formulación de composiciones, mezclándose en instalaciones de dosificación con otras materias primas no fritadas, aditivos y colores cerámicos.[2] Como materias primas de composiciones se encuentran las arcillas, alúmina, compuestos de circonio, bentonita, dolomita, cuarzos, caolines, corindones, feldespatos, nefelina y óxidos metálicos (de titanio, hierro, cinc, manganeso, níquel, cerio, vanadio…). Los aditivos son sustancias que se añaden con el fin de que el esmalte, una vez molturado, tenga la estabilidad y propiedades reológicas (densidad, viscosidad) adecuadas a la aplicación a que se destine. Como aditivos, se emplean diferentes colas (polímeros acrílicos o derivados de la celulosa), sal común, conservante (bactericida) y defloculantes (fosfatos sódicos). Las composiciones, una vez formuladas, pueden enviarse como tales al cliente, ensacadas en forma sólida, o bien destinarse a un proceso de molturación húmeda en las propias instalaciones obteniendo suspensiones acuosas de esmalte, resultado de someter una composición a un proceso de molturación con agua en molinos de bolas. Se trata, pues, de un producto líquido, aunque de densidad y viscosidad relativamente elevadas. Las principales características de estas composiciones es la insolubilidad en agua y en aquellos ácidos y bases de posible contacto habitual, debido a la utilización de fritas en su formulación. Como se ha comentado anteriormente, las fritas son un material vítreo con propiedades diferentes de las materias primas utilizadas inicialmente. Una vez aplicados estos esmaltes a los soportes cerámicos, y tras la etapa de cocción, aportan la cualidad de resistencia al rayado o al desgaste por el uso, la impermeabilidad, la resistencia mecánica, así como la idoneidad para producir ciertos efectos decorativos con una amplia variedad de colores. En este sentido, los colores cerámicos están compuestos por óxidos de diferentes elementos (aluminio, antimonio, cadmio, cinc, cobalto, cromo, estaño, hierro, manganeso, níquel, silicio, vanadio…) en forma de estructuras complejas. Los colores cerámicos que se emplean son también insolubles, formados por finas partículas sólidas, física y químicamente estables y no modificables por el vehículo o sustrato al cual se incorporan. Pueden clasificarse en diferentes categorías en función de su uso como colorantes o debido a otras funciones. Los esmaltes y los colores cerámicos son los principales componentes de las diferentes superficies aplicadas a las baldosas cerámicas, según se esquematiza en la Figura 2. El soporte es la base arcillosa de las baldosas cerámicas, mientras que el engobe constituye la superficie que facilita el acoplamiento con el esmalte cerámico. Posteriores superficies como la serigrafía y pulverizados se tratan de un tipo de esmaltes utilizados en ciertas aplicaciones decorativas, obtenidos casi siempre por inyección y pulverización de una barbotina en una corriente de aire caliente y posterior clasificación por tamaños de las partículas sólidas de esmalte recogidas.

Aplicaciones: Los esmaltes en frio en su campo de aplicación, tanto si se emplea de relleno o como de pintura, es muy amplio: Bisutería, joyería, artículos de regalo y publicitario, botones, hebillas, fornituras de marroquinería y calzado, insignias y medallas, trofeos deportivos, monturas para gafas, complementos de automóviles y electrodomésticos, herrajes para muebles y artículos de cuarto de baño, cerámica, vidrio, madera, recubrimientos incoloros sobre calcomanías o fotografías, marcos de fotos, aplicaciones varias en bellas artes, etc.

Características: -Aspecto brillante con total ausencia de porosidad. -Gran adherencia sobre cualquier superficie, previamente desengrasada. -Alta dureza superficial, con gran resistencia al impacto y a la abrasión. -Ausencia de contracción. -Admite el lijado y el pulido a bajas revoluciones, así como el torneado, diamantado, etc. -Admite el posterior baño electrolítico de las piezas metálicas.

MATERIALES: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Feldespato Caolín Sílice Calcita Espátulas Balanza Botella

8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

Mortero Tamiz Recipiente para mezclar Agua Molino con su envase Embudo, brocha, pipeta, agitador. Horno.

PROCEDIMIENTO: 1. Preparar la cantidad en peso (gramos) de sustancias a usar para la mezcla y obtención del esmalte. 2. Mezclar todos los ingredientes en un recipiente 3. Moler manualmente en el mortero hasta que todas las partículas grandes se deshagan y pueda pasar por completo la mezcla por el tamiz nº 100. 4. Colocar la mezcla en un recipiente con tapa, añadir 100 ml de agua y agitar hasta obtener una sustancia homogénea. 5. Se vierte el contenido en otro envase, quien contiene bolas de cerámica. El cual se coloca en el molino por 24 horas. 6. Se retira del molino, se pasa la solución obtenida por el tamiz Nº 100 nuevamente y nuestro esmalte está listo. 7. Para esmaltar un objeto, en este caso de cerámica, se mezcla nuestro esmalte con 4 gotas de una solución de Carboximetil celulosa y con ayuda de una brocha, se da 3 capas finas de esta mezcla a la pieza hasta que se seque al ambiente. 8. Finalmente, se deja la pieza en el horno por unas cuantas horas a 1100ºC.

CÁLCULOS: MATERIAL

FÓRMULA

CANTIDAD %

PESO MOLECULAR

PESO MOLECULAR CALCULADO

Feldespato

K2OAl 2O36SiO2

20

556.8

0.0359

Caolín

Al 2O32SiO22H2O

10

258.2

0.0387

Calcita

CaCO3

20

100.1

0.1998

Sílice

SiO2

50

60.1

0.8319

MATERIAL

PMC

K2O

CaO

Al2O3

SiO2

Feldespato

0.0359

0.0359

0

0.0359

0.2155

Caolín

0.0387

0

0

0.0387

0.0775

Calcita

0.1998

0

0.1998

0

0

Sílice

0.8319

0

0

0

0.8319

0.0359

0.1998

0.0746

1.1249

TOTAL

FUNDENTES (RO/R2O) K2O

0.0359

CaO

0.1998

TOTAL

0.2357

NEUTROS (R2O3) Al2O3

FUNDENTES (RO/R2O) K2O

0,1524

CaO

0,8476

TOTAL

1

0.0746

NEUTROS (R2O3) Al2O3

A = Acidez =

1.31669

SiO2

1.1249

FORMADORES VITREOS (RO2)

0,3167

4.7723

FORMADORES VITREOS (RO2)

= 3.62

SiO2

DESVITRIFICADO

4,7723

CONCLUSIONES:  El esmalte de nuestro experimento obtuvo una acidez de 3.62, lo cual nos indica que es Desvitrificado.  Los porcentajes de cada materia prima utilizados en esta formulación de esmalte transparente resultaron adecuados a simple vista, ya que al ser probados en las piezas de cerámica se obtuvo un buen brillo y no hubo problemas de craquelado.

ANEXO FOTOGRÁFICO:

Foto 1 Esmalte para aplicar

Foto 2 Carboximetilcelulosa

Foto 3 Esmalte aplicado y puesto al horno (resultado)

Foto 4 y 5 Envase del molino (Vista externa e interna)

BIBLIOGRAFÍA: [1] «Asociación Nacional de Fabricantes de Fritas, Esmaltes y Colores Cerámicos». [En línea]. Disponible en: https://www.anffecc.com/es/esmaltes. [Accedido: 12-ago-2018]. [2] D. C. G. Lucas y D. M. I. Molina, «LA FABRICACIÓN DE FRITAS, ESMALTES Y COLORES CERÁMICOS. RETOS SOCIALES, ECONÓMICOS Y MEDIOAMBIENTALES EN EL CONTEXTO INTERNACIONAL», p. 22.