Avaliação do índice de piroplasticidade de uma pasta de porcelana

Abstract

Atualmente, a fábrica da Vista Alegre (VA) produz peças por enchimento tradicional em moldes de gesso, com as seguintes dimensões máximas: diâmetro 50 cm e altura 40 cm, tendo como objetivo produzir peças com dimensões superiores. Um dos problemas que dificultam a obtenção de peças de grandes dimensões é a deformação piroplástica que ocorre durante a sinterização de uma porcelana. O presente trabalho teve como objetivo avaliar e otimizar o índice de piroplasticidade (IP) da pasta de porcelana da Vista Alegre através da: (i) variação dos ciclos de sinterização, tais como monocozedura e bicozedura, com e sem vidrado, diferentes velocidades de aquecimento e patamar, e diferentes temperaturas máximas, (ii) variação de uma matéria-prima na formulação da pasta atual da VA. A VA utiliza duas barbotinas no processo de enchimento tradicional, em moldes de gesso: barbotina com retorno (70 % retorno + 30 % rececionada) e barbotina rececionada. Para este estudo foi selecionada a barbotina com retorno por ter maior expressão de consumo no fabrico de peças por enchimento tradicional na Vista Alegre, designada em todo o trabalho como barbotina padrão VA. Todas as barbotinas foram caraterizadas através da densidade, viscosidade, tixotropia, distribuição granulométrica, análises térmicas e fluorescência de raios X. Posteriormente estas barbotinas, foram usadas para preparar provetes por enchimento em moldes de gesso. Os provetes foram secos e sinterizados em forno rápido industrial VA e em forno de laboratório da Universidade de Aveiro, (UA) e posteriormente caraterizados através da medição da percentagem de absorção de água, índice de piroplasticidade, densidade aparente em cru e cozido e análise da microestrutura por microscopia eletrónica de varrimento (MEV) Da avaliação do índice de piroplasticidade dos provetes da barbotina padrão VA, sinterizados nas condições industriais VA de monocozedura e bicozedura, com e sem vidrado, os melhores resultados (menor deformação), foram obtidos para as condições de monocozedura sem vidrado (1400 ºC,7 h). Em forno de laboratório UA, avaliou-se a variação da temperatura máxima, verificando-se que o abaixamento da temperatura se revelou eficaz na redução do índice de piroplasticidade, tendo sido selecionada temperatura de 1340 ºC para os estudos seguintes. A esta temperatura também se registaram valores de percentagem de absorção de água, (% AA) dentro dos valores aceitáveis para uma porcelana (% AA <0.5) Para o estudo da variação de uma matéria-prima na formulação da pasta, foi feita adição de caulino ou argila à barbotina padrão VA, nomeadamente 10 % caulino, 5 % caulino e 5 % argila (em peso). Os provetes foram sinterizados nas condições que revelaram os melhores resultados no índice de piroplasticidade: (i) condições industriais VA, em monocozedura sem vidrado, e (ii) condições laboratoriais UA, 1340 ºC também em monocozedura sem vidrado. Os resultados obtidos revelaram uma redução na deformação piroplástica para a formulação com adição de 10 % de caulino. Com esta formulação também se obteve uma redução do índice de piroplasticidade nas condições de sinterização industriais VA (monocozedura sem vidrado). Para além da caraterização mencionada acima, foi também avaliada nesta formulação a retração e a resistência mecânica à flexão.

Currently, the Vista Alegre factory (VA) produces pieces by traditional casting in plaster moulds with maximum diameter of 50 cm and maximum height of 40 cm but intend to produce larger pieces than the current ones. One of the problems that make it difficult is the pyroplastic deformation that occurs during the sintering of porcelain. The objective of this work was to evaluate and optimize the pyroplasticity index of the test pieces made in plaster moulds with the VA slurry through: (i) variation of the sintering cycles such as mono-firing and double-firing, with and without glaze at different sintering speeds and holding time, and different maximum sintering temperatures, (ii) variation of a raw material in the VA slurry formulation. VA uses two slurries in traditional slip casting process such as: as-received slurry and another one (containing 70 % return and 30 % as-received). For this work was selected the second one since is the one that presents higher use in VA for traditional casting process, designated in all the work as VA standard slurry. All the suspensions were characterized by density, viscosity, thixotropy, particle size distribution, thermal analysis, and x-ray fluorescence. After, these slurries were used to prepare test pieces by slip casting in plaster moulds. The test pieces were dried and sintering in VA industrial conditions and in the laboratory furnaces from University of Aveiro (UA) and characterized by measuring the: percentage of water absorption, pyroplasticity index, apparent density in raw and sintered bodies, and analysis of the microstructure by scanning electron microscopy (SEM). From the evaluation of the pyroplasticity index of the standard VA slip test pieces, sintered under industrial VA conditions, single and double sintering with and without glaze, the best results (less deformation) were obtained for the single firing without glaze (1400 ºC, 7 h). Then, the variation of maximum temperature in UA laboratory furnace It was evaluated, being verified that lowering the maximum temperature is effective in reducing the IP. According to this, for the following studies, 1340 ºC was selected as sintering temperature. At this temperature the percentage of water absorption were also acceptable for a porcelain (% AA < 0.5). The variation of a raw material in the body formulation was attained by adding kaolin or clay to the standard VA slurry, namely, 10 % kaolin, 5 % kaolin and 5 % clay (in weight). The test pieces were sintered under the conditions that revealed the best results in IP: (i) industrial VA conditions, in single-firing without glaze and, (ii) laboratory UA conditions, 1340 ºC also in single-firing without glaze. The results obtained revealed a reduction in the pyroplasticity index for the formulation with the addition of 10 % kaolin. This new formulation also revealed less deformation in the industrial VA conditions, single firing without glaze. In addition to the characterization mentioned above, shrinkage and flexural strength resistance were also evaluated in this formulation.