Comportamento reológico da barbotina com a adição de diferentes tipos de defloculantes

Abstract

No processo de fabricação de revestimentos cerâmicos por via úmida, é necessário empregar suspensões aquosas de argila (barbotina) contendo uma alta concentração de partículas (cerca de 57% em massa) e baixa viscosidade. No entanto, o aumento da concentração de sólidos implica em um aumento na viscosidade da suspensão, o que representa um desafio para alcançar alta concentração de sólidos e baixa viscosidade. Para atingir estes requisitos, são utilizados aditivos, como defloculantes, que permitem o ajuste das propriedades reológicas da barbotina por meio do mecanismo de defloculação, que impede a formação de aglomerados. Devido à falta de tempo para quantificar a eficácia dos aditivos usados na defloculação em processos industriais, é comum enfrentar problemas na linha de produção, como dificuldades na escolha de novos defloculantes com melhor relação custo-benefício. Portanto, esse trabalho visa indicar o melhor defloculante para as condições de trabalho, em massa de porcelanato técnico, otimizando a relação custo-benefício. Para tanto foram determinadas as curvas de defloculação; viscosidade aparente; e tensão escoamento. Foram analisados 4 defloculantes de diferentes composições químicas sendo três deles a base de poliacrilato de sódio ((C3H3-COONa)n) de baixo peso molecular e um a base de Tripolifosfato de sódio PA. Todos apresentam mecanismos de defloculação de caráter estérico e eletrostático, que impedem a aglomeração e coalescência da suspensão por interações físicas e interações elétricas, respectivamente, reduzindo assim a dispersão das partículas da suspensão. Os resultados obtidos indicaram que a incorporação de defloculantes na barbotina de porcelanato técnico eliminou completamente a atração entre as partículas da suspensão cerâmica, reduzindo a tensão de escoamento inicial para aproximadamente zero. As curvas de defloculação revelaram variações na viscosidade aparente de acordo com as diferentes concentrações de defloculantes incorporados na barbotina. Essas variações apontam para a eficácia dos defloculantes na massa de porcelanato técnico, ao mesmo tempo em que destacam diferenças na viscosidade aparente e no custo/kg . Os ensaios reológicos permitiram compreender o comportamento dos defloculantes, indicando a possibilidade de economia na quantidade incorporada, sem comprometer a eficácia do processo.

In the manufacturing process of ceramic coatings via the wet route, it's necessary to use aqueous suspensions of clay (slip) containing a high particle concentration (approximately 57% by mass) and low viscosity. However, increasing the solids concentration leads to higher suspension viscosity, posing a challenge to achieve high solids concentration and low viscosity simultaneously. To meet these requirements, additives like deflocculants are employed, enabling the adjustment of slip's rheological properties through the mechanism of deflocculation, preventing agglomeration formation. Due to time constraints in quantifying the effectiveness of deflocculant additives in industrial processes, issues often arise in the production line, such as difficulties in selecting new deflocculants with a better cost-benefit ratio. Therefore, this study aims to identify the most suitable deflocculant for the working conditions in technical porcelain mass, optimizing the cost-benefit ratio. To achieve this, deflocculation curves, apparent viscosity, and yield stress were determined. Four deflocculants with different chemical compositions were analyzed, three based on low molecular weight sodium polyacrylate ((C3H3-COONa)n) and one based on Sodium Tripolyphosphate PA. All exhibit sterically and electrostatically-based deflocculation mechanisms, preventing suspension agglomeration and coalescence through physical and electrical interactions, respectively, thereby reducing particle dispersion in the suspension. Results indicated that incorporating deflocculants into technical porcelain slip completely eliminated attraction between ceramic suspension particles, reducing initial yield stress to nearly zero. Deflocculation curves revealed variations in apparent viscosity based on different deflocculant concentrations in the slip. These variations underscored the effectiveness of deflocculants in technical porcelain mass, simultaneously highlighting differences in apparent viscosity and cost per kilogram. Rheological tests facilitated understanding deflocculant behavior, suggesting the possibility of reducing the amount incorporated without compromising process effectiveness.