Resistência mecânica de pavimentos cerâmicos de baixa espessura

Abstract

O presente trabalho surge em parceria com a empresa Revigrés – Indústria de Revestimentos de Grés, Lda., com o objetivo de aumentar a resistência à flexão de seu porcelanato de baixa espessura, comercialmente conhecido por “Revigrés Light Floor”. Para tal, estudou-se a adição à sua composição de diferentes proporções de dióxido de titânio, provenientes de duas fontes (morfologia e pureza distintas). A adição de dióxido de titânio mostrou-se interessante, permitindo uma redução de 40 °C na temperatura de sinterização e um aumento na resistência à flexão. De entre os dióxidos de titânio utilizados, o mais puro mostrou-se mais vantajoso, dando origem a pastas sinterizadas de coloração mais branca, com uma absorção de água inferior a 0,5% (exigido pela norma ISO 13006, para esta classe de cerâmicos, BIa) e proporcionando um aumento mínimo de 15% e máximo de 50% no módulo de rutura. Com base no estudo das propriedades mecânicas e sua relação com a microestrutura do corpo sinterizado, propõem-se que o aumento da resistência à flexão observado nas pastas de porcelanato por adição de TiO2 se deve a ação combinada do i) reforço por dispersão de partículas, i.e. à dispersão das partículas de TiO2 na matriz vítrea, que assim como as da alumina, promovem um mecanismo de deflexão e paragem da fratura, influenciando a propagação desta; ii) reforço por formação de mulite acicular i.e. ao fato do TiO2 diminuir a viscosidade da fase vítrea e favorecer a nucleação e o crescimento dos cristais de mulite; iii) aumento da densidade aparente; ao fato do TiO2 favorecer a formação de fase liquida, que promove a densificação do corpo mesmo a mais baixas temperaturas de sinterização.

The present study is a partnership with “Revigrés – Indústria de Revestimentos de Grés, Lda.”, and has the goal of increasing the flexural strength of its low thickness porcelain stoneware, commercially known as "Revigrés Light Floor". To this end, we studied the addition of different ratios of titanium dioxide in its composition, from two sources and with different purities. The addition of titanium dioxide was found to be interesting by allowing a reduction of 40 ° C in sintering temperature and an increase in flexural strength. Among the titanium dioxides utilized, the more pure proved to be more advantageous, giving rise to sinter bodies with a whiter coloration, with a water absorption lower than 0.5 % ( as required by ISO 13006 , for this class of ceramics, BIA) and providing an increase of at least 15 % and at most of 50% on modulus of rupture . Based on the mechanical properties study and its relation with the sinter body microstructure it is proposed that the increase in flexural strength observed in added TiO2 porcelain stoneware is due to the combined action of i) dispersion-strengthening, i.e. the dispersion of TiO2 particles in the glass matrix, as well as alumina, promotes fracture deflection and stop mechanisms influencing its propagation; ii) strengthening by formation of acicular mullite, i.e. the fact that the TiO2 decrease the glassy phase viscosity and promotes the nucleation and growth of mullite crystals; and iii) strengthening by increasing the apparent density, i.e. the fact that the TiO2 favor the formation of liquid phase promoting the densification of the body even at lower sintering temperatures.