Porcelanato técnico colorido em massa - avaliação da influência do percentual de pigmento nas propriedades tecnológicas e estéticas

Abstract

Este trabalho de conclusão de curso (TCC) tem como objetivo principal a avaliação da influência do percentual de pigmento usado na massa porcelânica sobre as propriedades tecnológicas (resistência à flexão, absorção de água, retração de queima, densidade aparente e microestrutura (poros residuais)) e estéticas (cor, reflectância) do produto. Foi foco deste estudo um porcelanato técnico de coloração preta que em geral usa grandes quantidades de pigmento preto (aproximadamente 1kg por metro quadrado de produto acabado). Este pigmento preto, constituído pelos cromóforos Fe e Cr, tem a estrutura Cromita e trata-se de um pigmento obtido por solução sólida de Cr2O3 e Fe2O3. Os estudos foram realizados a partir de uma formulação industrial de porcelanato técnico sem pigmentos (barbotina obtida por moagem contínua industrial) para a partir desta, em laboratório, efetuar a adição dos diferentes percentuais em massa de pigmento preto e preparar os corpos de prova por prensagem. As amostras foram queimadas à temperatura de 1200°C, com ciclo de 40 minutos, e as propriedades tecnológicas determinadas para avaliar as alterações provocadas pela adição do pigmento, em comparativo com amostras produzidas com a barbotina pura (sem o pigmento preto). A aparência estética (cor) das amostras foi avaliada a partir da coordenadas de CIELab e o Modelo de Kubelka-Munk foi utilizado para avaliar o poder de coloração do pigmento em estudo. O pigmento foi caracterizado por difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados evidenciaram que este apresenta predominantemente as fases cristalinas cromita (Fe0.6Cr0.4)2O3 e espinélio (Mg,Fe)(Cr,Al)2O3. As partículas de pigmento apresenta morfologia esférica com tamanho na ordem de 2μm. A caracterização tecnológica demonstrou que o pigmento afetou significativamente a fusibilidade da massa do porcelanato técnico, alterando as propriedades intrínsecas do material após a queima: houve leve aumento da densidade aparente do produto final com o aumento do percentual de pigmento, assim como aumento do percentual de absorção de água. A resistência mecânica à flexão, segundo a análise estatística de Weibull, não foi influenciada pela quantidade de pigmento preto adicionado à massa porcelânica. A temperatura ideal de densificação para cada percentual de pigmento foi determinada pela curva de gresificação.

The main objective of this course work is to evaluate the influence of the percentage of pigment used in the porcelain mass on the technological properties (flexural strength, water absorption, firing shrinkage, bulk density and microstructure (residual pores)). and aesthetics (color, reflectance) of the product. The focus of this study was a black-colored technical porcelain tile that generally uses large amounts of black pigment (approximately 1kg per square meter of finished product). This black pigment, consisting of chromophores Fe and Cr, has the structure Chromite and is a pigment obtained by the solid solution of Cr2O3 and Fe2O3. The studies were carried out from an industrial pigment-free technical porcelain formulation (industrial continuous grinding slurry) to add different percentages of black pigment in the laboratory and prepare the test specimens by pressing. . The samples were burned at a temperature of 1200 °C, with a 40-minute cycle, and the technological properties determined to evaluate the changes caused by the addition of pigment, compared to samples produced with pure barbotine (without black pigment). The aesthetic appearance (color) of the samples was also evaluated and the Kubelka-Munk Model was used to evaluate the pigment power of the study pigment. The black pigment was characterized with DRX and SEM techniques. The results showed that it presents predominantly the crystalline phase of Iron and Chromium Oxide (Fe0.6Cr0.4)2O3 traces of (Mg,Fe)(Cr,Al)2O3 spinel. Pigment particles have a spherical morphology with a size in the order of 2 μm. The technological characterization demonstrated that the pigment significantly affected the fusibility of the technical porcelain mass, thus varying the intrinsic properties of the material after firing: increase of the apparent density of the final product with the increase of the pigment percentage, as well as the absorption percentage of Water. Mechanical flexural strength, according to Weibull's statistical analysis, was not influenced by the amount of black pigment added to the porcelain mass. The ideal densification temperature for each pigment percentage was determined by the curing curve.