Características del gres porcelánico

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y COMPOSICIONALES DE PASTAS DE GRES PORCELÁNICO CON ARCILLAS DE TERUEL (absorción de agua y resistencia a flexión o resistencia mecánica). En cambio a nivel de investigación, el análisis (semi)cuantitativo de las fases cristalinas y de la fase amorfa por el método de Rietveld (13) es llevado a cabo frecuentemente junto con los ensayos físicos. El uso del método de Rietveld en los últimos años se ha hecho más frecuente debido al desarrollo y perfeccionamiento de los softwares que implementan dicho método (6, 14, 15, 16, 17, 18 y 19) . Aún así, el método de Rietveld no se extiende al ámbito industrial, debido en gran medida, a la necesidad de experiencia en cristalografía del analista (18) . Un método similar, siendo más inexacto pero más sencillo de utilizar es el método de las intensidades de referencia. Este método es menos exacto que el método de Rietveld, pero nos permite seguir la evolución de las fases cristalinas y de la fase vítrea sin problemas, como queda demostrado en posteriores secciones.

CARACTERíSTICAS fíSICAS y COMPOSICIONALES DE PASTAS DE GRES PORCELáNICO CON ARCILLAS DE TERUEL (absorción de agua y resistencia a flexión o resistencia mecánica). En cambio a nivel de investigación, el análisis (semi)cuantitativo de las fases cristalinas y de la fase amorfa por el método de Rietveld (13) es llevado a cabo frecuentemente junto con los ensayos físicos. El uso del método de Rietveld en los últimos años se ha hecho más frecuente debido al desarrollo y perfeccionamiento de los softwares que implementan dicho método (6, 14, 15, 16, 17, 18 y 19) . Aún así, el método de Rietveld no se extiende al ámbito industrial, debido en gran medida, a la necesidad de experiencia en cristalografía del analista (18) . Un método similar, siendo más inexacto pero más sencillo de utilizar es el método de las intensidades de referencia. Este método es menos exacto que el método de Rietveld, pero nos permite seguir la evolución de las fases cristalinas y de la fase vítrea sin problemas, como queda demostrado en posteriores secciones.

Seguidamente la mezcla, ésta es sometida a los procesos de molturación (o molienda) y posteriormente, atomización. Esta etapa del proceso productivo consiste en obtener una mezcla homogénea de los distintos componentes con un tamaño de partícula determinado y acondicionarla para el adecuado moldeo de la pieza. El tamaño de partícula de la mezcla de materias primas influye notablemente en la plasticidad y, por tanto, en el conformado de la pieza cerámica, en la velocidad de secado de las piezas y en la superficie de contacto entre las partículas, lo que condiciona la reactividad entre éstas y muchas de las propiedades físico- químicas del producto acabado (porosidad, resistencia mecánica, etc.). Se utiliza una molienda vía húmeda puesto que proporciona mayor homogeneización de los componentes de la fórmula, menor tamaño de partícula, mejor control de las variables del proceso y unas mejores características del polvo de prensas que la molienda vía seca.

Una vez realizada la mezcla, ésta es sometida a los procesos de molturación (o molienda) y posteriormente, atomización. Esta etapa del proceso productivo consiste en obtener una mezcla homogénea de los distintos componentes con un tamaño de partícula determinado y acondicionarla para el adecuado moldeo de la pieza. El tamaño de partícula de la mezcla de materias primas influye notablemente en la plasticidad y, por tanto, en el conformado de la pieza cerámica, en la velocidad de secado de las piezas y en la superficie de contacto entre las partículas, lo que condiciona la reactividad entre éstas y muchas de las propiedades físicoquímicas del producto acabado (porosidad, resistencia mecánica, etc.). Se utiliza una molienda vía húmeda puesto que proporciona mayor homogeneización de los componentes de la fórmula, menor tamaño de partícula, mejor control de las variables del proceso y unas mejores características del polvo de prensas que la molienda vía seca.

6. La colocación debe efectuarse con junta ancha. La anchura de las juntas debe determinarse en base a las condiciones climáticas locales, a las dimensiones de las placas y a la deformabilidad del soporte. La mayor parte de las normas reconocidas en todo el mundo consideran que la colocación sin juntas no es una práctica aceptable. La junta es de fundamental importancia, especialmente para la colocación de placas de gran formato, y permite hacer menos evidentes las diferencias en términos de planicidad. Las juntas son rellenadas con productos cementosos, epoxídicos o poliméricos listos para usar, que tienen características elasto-mecánicas inferiores a la baldosa; por tanto, en presencia de deformaciones del soporte o del revestimiento de gres porcelánico fino debidos, por ejemplo, a elevados intervalos de temperatura, las juntas evitan que los esfuerzos se transmitan al adhesivo causando el desprendimiento de las placas.

La pequeña junta entre una y otra baldosa permite un flujo de agua rápido, que se drena gracias a la pendiente de abajo. Se recomienda una colocación con una junta mínima de 3 mm. Para lograr un drenaje óptimo del pavimento sobreelevado es conveniente prever durante la instalación las pendientes idóneas. Habitualmente una pendiente de entre 1,5% y 2% permite un buen flujo de las aguas de lluvia. El gres porcelánico de exterior de 20 mm Cotto d'Este tiene unos valores de absorción de agua mínimos y por lo tanto es resistente al hielo. Incluso en una colocación realizada de manera adecuada, estas características pueden presentar estancamientos de agua en la proximidad de los bordes de las baldosas.

Resumen: Durante el calentamiento de un gres porcelánico de dupla compactación, el sustrato y la capa micronizada pueden sufrir dilataciones incompatibles, pues en esta etapa el micronizado presenta mayor cantidad de fase liquida debido la mayor reactividad entre sus partículas, de acuerdo con las variaciones dimensionales que el sustrato presenta. Este estado permanece hasta una determinada etapa del enfriamiento en el horno, donde el micronizado vuelve a comportarse como un sólido y presenta su propia retracción. A partir de esto instante, si el sustrato y el micronizado presentaren retracciones incompatibles, serán generadas tensiones en la interfase de las capas y la curvatura se desenvuelve, visando aliviar las tensiones generadas. En este sentido, el control de la expansión térmica del sustrato y del micronizado asumen particular importancia para el control de la curvatura de las baldosas cerámicas. Para se mantener estas características en limites determinados, es necesario conocer todas las causas posibles que generen tensiones en la interfase sustrato-micronizado. En este trabajo una tipología de gres porcelánico de doble compactación fue estudiada visando la identificación de las variables que causan curvatura durante su cocción. Para esto la espesura de capa del micronizado se alteró en proporciones de 15/85, 30/70 y 45/65 con relación a la espesura del sustrato, siendo las baldosas formadas compactadas a 430kgf/cm² y cocidas a 1205°C por 50min de ciclo en un horno a rodillos. Para cada formulación se determinó la resistencia a flexión en tres puntos, el módulo de elasticidad, la dilatación térmica, el punto de reblandecimiento y la curvatura. Los resultados sugieren que el espesor de la capa del micronizado, su módulo de elasticidad y su dilatación térmica son los factores que más influyen en las curvaturas resultantes en la doble compactación de baldosas de gres porcelánico.

Entre estas diferentes tipologías, en los últimos años se ha registrado un avance significativo en la producción de las baldosas pulidas, con superficies lisas y muy brillantes, comparadas con las obtenidas directamente por cocción [5] . Sin embargo, el proceso de pulido, realizado de forma industrial para mejorar el aspecto estético del producto, puede promover daños irreversibles, principalmente debido a la abertura de la porosidad cerrada y a la formación de defectos superficiales [5] . Estas desventajas llevan a una degradación de la resistencia de la superficie procesada con el empeoramiento consiguiente de las propiedades funcionales en las condiciones de uso, especialmente en función de la resistencia a las manchas [6, 7] y del comportamiento en el desgaste [8,9] . Para reducir estas desventajas, se ha investigada recientemente la posibilidad del uso de un recubrimiento superficial con películas orgánicas, como una de las soluciones más interesantes. Estas sirven pare rellenar las inhomogeneidades y, al mismo tiempo, impermeabilizar la superficie contra los agentes de mancha. Entre los compuestos orgánicos, se están utilizando diferentes tipos de resinas para mejorar los comportamientos en el uso de los productos comerciales, inclusos cuando falta una clara comprensión de la interacción entre la superficie y la capa de recubrimiento. La comprensión de la interacción con la capa de recubrimiento es fundamental para poder evaluar el comportamiento del material y optimizar la selección de los compuestos apropiados y, por lo tanto, diseñar los materiales compuestos que presenten propiedades innovadoras. El objetivo de este trabajo es la evaluación de las características de las dos tipologías principales de gres porcelánico, el esmaltado y el no esmaltado, que han sido pulidos de forma industrial, y recubiertos posteriormente con resinas de fluorocarburo, resinas a base de silicio y resinas termoendurecidas por UV. Se ha investigado exhaustivamente el papel desempeñado por cada una de ellas en la resistencia a las manchas y la vida útil de las baldosas.

Esta investigación analiza las causas del desprendimiento de un revestimiento de gres porcelánico colocado en fachada. En el momento de abordar este trabajo comprobamos que hay métodos normalizados para la determinación de las caracte- rísticas de los adhesivos para las baldosas cerámicas y de las propias baldosas, pero en ambos casos, son métodos a aplicar durante el proceso de fabricación. No existen métodos normalizados para la determinación de las características de aplaca- dos en servicio, cuestión que aborda este trabajo. Las técnicas de diagnosis empleadas han consistido en la comprobación de la capacidad de adherencia del adhesivo, la localización de juntas de movimiento, el análisis de las juntas de colocación y la detección de anclajes mecánicos ocultos.

Contracción lineal (%) Figura 2. Curvas de gresificación de las composiciones preparadas por vías diferentes. 3.2. Efectos del tamaño de partícula sobre la vía seca. Los resultados de la sección anterior muestran que, desde el punto de vista del comportamiento en la cocción es necesario centrarse en la búsqueda de partí- culas finas, sin embargo la producción de partículas más finas reduce la producción del molino. En consecuencia, es necesario concentrarse en partículas que sean lo suficientemente finas, intentando evitar la pérdida de productividad del molino y la pigmentación del soporte cerámico. En este escenario no es necesario estudiar los efectos del tamaño de las partículas sobre la vía seca para determinar lo fino que debe ser el polvo para producir la fundencia necesaria sin la pigmentación del soporte cerámico. Es importante señalar que la producción de partículas más finas normalmente conduce a una importante pérdida de productividad del molino en seco, de forma que es necesario determinar el tamaño máximo de partículas que permitirá aprovechar las características de la vía seca, mencionada anteriormente, sin comprometer la estética del producto final. Este es el objetivo de esta parte del trabajo.

4. CONCLUSIONES Las láminas grandes fabricadas mediante el proceso innovador “Lamina” son singulares por sus dimensiones, su grosor y flexibilidad, junto con un excelente comportamiento técnico que las hace adecuadas para una amplia gama de usos finales. Las láminas representan una nueva tipología de producto cerámico con aplicaciones innovadoras, caracterizándose por una versatilidad incomparable en- tre los materiales cerámicos para la construcción y por presentar características extraordinarias para materiales cerámicos: son flexibles, ligeras, y presentan una decoración estética.

Por todo lo expuesto, se ha planteado como objetivo principal en este trabajo, el desarrollo de formulaciones de gres porcelánico a partir de materias primas na- cionales colombianas. Para ello, se lleva a cabo en primer lugar, la caracterización de materias primas nacionales, mediante el análisis físico-químico como es la fluo- rescencia de rayos-X, difracción de rayos-X y microscopia electrónica de barrido, principalmente, para después poder desarrollar formulaciones de pasta de gres porcelánico que permitan obtener como producto innovador, baldosas con altas prestaciones técnicas, como son: resistencia a la abrasión, baja porosidad, eleva- das características mecánicas, impermeabilidad y resistencia al ataque químico y a las heladas.

1. INTRODUCCIóN La porosidad de las baldosas de gres porcelánico proviene de la densificación incompleta del material durante las etapas de procesado. 1 En el soporte crudo, el volumen y las características morfológicas de los poros intragranulares e inter- granulares dependen de la distribución del tamaño de partícula (DTP) de las mate- rias primas, la distribución granulométrica del material atomizado y la presión de prensado. La porosidad del soporte crudo y el tratamiento térmico aplicado duran- te la sinterización determinan la microestructura porosa del producto final, y por lo tanto sus propiedades. 2,3,4 Sin embargo, el uso de materias primas como el fel- despato, con un elevado potencial para formar fase líquida durante la sinterización, contribuye a eliminar la porosidad cuando se emplea un ciclo térmico adecuado. 5,6

Tabla 4. Características de las piezas secas. La mayor resistencia mecánica en seco y menor coeficiente de permeabilidad de las probetas conformadas con el granulado GR en las condiciones b) pueden justificarse por la mayor densidad aparente en seco que presentan las probetas. Para conocer los motivos que producen una disminución de la resistencia mecánica y un aumento de la permeabilidad de las piezas obtenidas en las condiciones a), se observaron las secciones frescas de fractura por microscopía óptica (figura 5). Se observa que mientras que las piezas AT presentan una textura bastante lisa y ho- mogénea, las piezas GR muestran una sección de fractura muy rugosa e irregular, en la que se observan numerosos gránulos sin deformar totalmente. Ello conduce a una microestructura en crudo con multitud de defectos microestructurales de gran tamaño (porosidad intergranular), a partir de los cuales se puede iniciar la grieta y progresar con relativa facilidad, dando como resultado una baja resistencia me- cánica. Otro factor que contribuye favorablemente a la obtención de una buena resistencia mecánica en el granulado AT es la migración del desfloculante (silicato sódico) a la superficie de los gránulos durante el proceso de atomización, el cual actúa como ligante [9].

La expansión por humedad del los productos cerámicos porosos (loza y porcelana) ha sido ampliamente estudiada por su relación con los defectos de cuarteo del vidriado. Para estos productos el origen de la expansión por humedad de los soportes cerámicos es la adsorción química y física de moléculas de agua sobre las valencias libres existentes en las fases hidratables presentes en las piezas cocidas (fases vítreas y en especial fases amorfas provenientes de la deshidroxilación de los minerales arcillosos) [3] . Por ello, la expansión depende principalmente de la estructura porosa de la pieza (que define la mayor o menor accesibilidad por parte del agua) [1] y de la naturaleza y contenido de fases presentes en la pieza cocida [2] . Estas características están muy influenciadas por la composición mineralógica de la composición utilizada, su tamaño de partícula y la cocción realizada [4] . Así, a medida que aumenta la fundencia de la composición del soporte y la temperatura de cocción o tiempo de permanencia, disminuye la expansión por humedad de estos soportes debido a la reducción de su porosidad y de su contenido en fases hidratables [5] .

de cada componente y de las posibles interacciones entre componentes, sobre el desarrollo de las propiedades de interés. Su principio está basado en la determinación estadística de líneas de propiedad constante en función de la composición, dentro de una región de interés, donde algunos puntos se miden experimentalmente. Como el objeto de la investigación es el gres porcelánico, solamente se puede explotar una parte del diagrama de composiciones, debido tanto a las características del producto final como a las limitaciones relacionadas con el procesamiento. Las materias primas fueron dosificadas con el fin de obtener mezclas con una composición mineralógica mayoritaria en caolinita, cuarzo y albita, según se indica en la Figura 2. Las composiciones industriales se sitúan aproximadamente alrededor de la mezcla C7, por lo que con el resto de composiciones se abarcaba con creces el intervalo de la práctica industrial. La gráfica de la Figura 2 muestra la región experimental estudiada y la ubicación de las mezclas en comparación con todo el diagrama de composiciones. Cuando se estudian regiones menores dentro del diagrama total, los vértices de estas regiones se denominan pseudocomponentes del diagrama. Así, los vértices de las composiciones con mayores contenidos en cuarzo (C1), caolinita (C2) y albita (C3) pasan a denominarse pseudo-cuarzo (P-Cuarzo), pseudo-caolinita (P- Caolinita) y pseudo-albita (P-Albita) respectivamente. Los diagramas triaxiales han sido elaborados con el software StatSoft-STATÍSTICA versión 5.5.

Es decir, constituyen una nueva generación de esmaltes donde se forman cristales en el seno de la propia fase vítrea, después de ser sometidos a los correspondientes tratamientos térmicos. Además, el aspecto más importante en el desarrollo de los sistemas vitrocerámicos compatibles con las características tecnológicas de la producción del gres porcelánico es aquel relativo a la estabilidad térmica y química de las fases cristalinas formadas durante el proceso de cristalización. [3,4]

Se ha realizado el estudio físico-químico, mineralógico y tecnológico de un grupo seleccionado de materias primas, así como arcillas caoliníticas y bentonitas argentinas y arenas de cuarzo y feldespato sódico-potásico de origen español con bajo contenido de hierro, considerando su potencial aplicación en pastas de gres porcelánico. Tras el estudio de sus características, se han desarrollado pastas de gres porcelánico formuladas con dichas materias primas y residuos de lodos procedentes del proceso de producción de baldosas cerámicas.

Parte de la condición humana parece ser que cuando se detecta un proble- ma con un producto, éste se convierte en su característica dominante, o más importante; en este caso, los consumidores suelen buscar la existencia de estos efectos cada vez entran en la habitación. Esto puede generar desde una simple insatisfacción del cliente acerca de los efectos hasta un verdadero sentimiento de rencor acerca del producto y de todos aquellos que de alguna manera participan en su suministro. Proporcionar evidencia técnica clara que indique que las baldo- sas cumplen con las exigencias internacionales respecto a baldosas de primera calidad, y que las características de rendimiento de las baldosas no se ven perju- dicadas de ninguna manera no hace que desparezca el problema o que éste sea finalmente aceptado por los consumidores. La industria cerámica probablemente debería adoptar una política orientada a intentar satisfacer a todos los consumido- res y evitar incluso el planteamiento de reclamaciones no válidas, es decir, fabricar baldosas que satisfagan lo más plenamente posible las expectativas de los con- sumidores. El no prestar la debida atención a las reclamaciones válidas tiene un impacto adverso directo sobre la reputación de la industria.

22 compactación, y confieran a las piezas cerámicas crudas una mayor resistencia mecánica (101). Una de las etapas trascendentes en el proceso de fabricación de materiales cerámicos conformados por prensado es la elaboración de los polvos cerámicos. Las propiedades del polvo, tales como distribución del tamaño de partícula, de gránulo, y de poro, afectan significativamente a su comportamiento durante la etapa de prensado, y puede conducir a diferentes microestructuras y características mecánicas en las piezas crudas, que afectan a su posterior procesamiento. Generalmente, las propiedades de los polvos cerámicos dependen en gran medida del proceso mediante el que se preparan. En la actualidad, en la industria cerámica los polvos de gres porcelánico son producidos principalmente mediante atomización, por lo que establecer la influencia de las condiciones de secado sobre las propiedades finales de los gránulos (102) y las propiedades tecnológicas de baldosas de gres porcelánico (103) sigue siendo de gran interés. Sin embargo, la alta energía y consumo de agua implicado en el proceso de atomización, junto con la contaminación por emisiones, siguen siendo problemas importantes que conlleva la búsqueda de procesos de obtención de polvos alternativos a la vía húmeda tradicional. En este contexto, Melchiades y col. (104, 105, 106) han estudiado la viabilidad de la producción de pavimentos porcelánicos de alta calidad por vía seca, método que no se utiliza en la fabricación de gres porcelánico debido a la baja porosidad que este producto cerámico requiere. Una breve comparación indica que existen dos diferencias substanciales entre ambas vías (húmeda y seca); el tamaño de partícula utilizado en la vía húmeda es considerablemente más fino, y la capacidad de mezclado entre los diferentes minerales que integran la composición es normalmente también mejor en la vía húmeda. Los autores analizan la importancia relativa de ambos factores y estudian las materias primas y condiciones de proceso que podrían conducir a la obtención de pavimentos esmaltados de buena calidad.