Estudo da adição de nanopartículas de alumina e de sílica em uma formulação de vidrado para porcelanato esmaltado polido

Abstract

O vidrado cerâmico para porcelanatos esmaltados polidos ocupa um importante papel na qualidade do produto final, já que suas características definem o acabamento da superfície após o polimento, como resistência a manchas, resistência à abrasão e resistência química. Neste trabalho, foi avaliado o efeito da adição de nanopartículas de alumina e sílica em uma formulação de vidrado de porcelanato esmaltado polido, almejando proporcionar uma melhora na resistência a manchas, por meio da diminuição da porosidade superficial. Na primeira fase da metodologia do trabalho, caracterizou-se os nanomateriais e a formulação de vidrado padrão, para que fossem obtidas respostas sobre o comportamento individual de cada um deles. Na segunda fase foram confeccionadas dez formulações, sendo um padrão e nove testes, que passaram por seleções pós-polimento, tendo como critério principal a avaliação da melhoria da resistência a manchas. Na análise da porosidade superficial, obtida por microscopia ótica, percebeu-se que a adição de nanossílica reduziu a porosidade superficial do vidrado em até 67%, melhorando por consequência a resistência a manchas do produto final. Os resultados da adição de nanoalumina demonstraram um aumento de porosidade, piorando a resistência a manchas do produto final. A diminuição da porosidade é resultado de um melhor empacotamento das partículas e aumento da densidade relativa obtido no vidrado com nanossílica. Foram selecionadas as três formulações com menor porosidade superficial e o padrão para ensaios complementares, entre eles: difratometria de raios X, calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria, análise dilatométrica e microscopia eletrônica de varredura. Por meio dos ensaios de dilatação térmica e temperatura de meia esfera, conseguiu-se obter valores para a medição da viscosidade teórica pela fórmula de Vogel-Fulcher-Tammann, demonstrando o amolecimento dilatométrico, amolecimento Littleton e ponto de fluxo com temperaturas menores nos materiais com adição de nanossílica. Na microscopia eletrônica de varredura, constatou-se a redução da porosidade e diminuição do diâmetro do poro. Para a terceira fase do trabalho, foi selecionada a formulação que obteve a melhor relação custo/benefício, principalmente em relação à diminuição da porosidade do vidrado e demais características físico-químicas (fórmula com 5% de nanossílica), para realização de uma produção em escala fabril, confirmando os resultados obtidos em laboratório, ou seja, a redução da porosidade superficial do porcelanato esmaltado polido.

Abstract: Ceramic glaze for polished glazed porcelain tiles plays an important role in the quality of the final product since its characteristics define the quality of the surface after polishing, such as resistance to stains, resistance to abrasion and chemical resistance. In this work, the effect of adding nanomaterials based on alumina and silica in a glaze formulation of polished glazed porcelain tiles was evaluated, aiming to provide an improvement in the property of resistance to stains, through the reduction of surface porosity. In the first phase of the work methodology, the nanomaterials and the standard glaze formulation were characterized in order to obtain answers about the individual behavior of each one of them. In the second phase, ten formulations were made, one standard and nine tests, which underwent post-polishing selections, having as main criterion the verification of the improvement of resistance to stains. In the analysis of the surface porosity obtained by optical microscopy, it was noticed that the addition of nanosilica reduced the surface porosity of the glaze by up to 67%, consequently improving the stain resistance of the final product. The results of adding nanoalumina show an increase in porosity, worsening the stain resistance of the final product. The decrease in porosity is the result of better packing and increase in relative density obtained in the nanosilica glaze. The three formulations with the lowest surface porosity and the standard for complementary tests were selected, including X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, thermogravimetry, dilatometric analysis and scanning electron microscopy. Through the thermal expansion and half-sphere temperature tests, it was possible to obtain values for measuring the theoretical viscosity using the Vogel-Fulcher-Tammann formula, demonstrating the dilatometric softening, Littleton softening and flow point at lower temperatures in materials with addition of nanosilica. Scanning electron microscopy showed a reduction in porosity and a decrease in pore diameter. For the third phase of the work, the formulation that obtained the best cost/benefit ratio was selected, mainly in relation to the reduction of the porosity of the glaze and other physical-chemical characteristics (formula with 5% of nanosilica) to carry out a production on a factory scale , confirming the results obtained in the laboratory, that is, the reduction in the surface porosity of polished glazed porcelain tiles.