No processo de ajuste e utilização de esmaltes, além de atender a efeitos decorativos e indicadores de desempenho específicos, eles também devem atender aos requisitos básicos do processo. Listamos e discutimos os dois problemas mais comuns no processo de utilização de esmaltes.
1. O desempenho da pasta de esmalte não é bom.
Como a produção em uma fábrica de cerâmica é contínua, qualquer problema com o desempenho da pasta de esmalte pode causar diversos defeitos durante o processo de esmaltação, afetando diretamente a qualidade dos produtos. Tomemos como exemplo os requisitos de desempenho da pasta de esmalte para o esmalte de campânulas. Uma boa pasta de esmalte deve apresentar: boa fluidez, ausência de tixotropia, ausência de precipitação, ausência de bolhas, retenção de umidade adequada e certa resistência após a secagem. A seguir, analisaremos os fatores que influenciam o desempenho da pasta de esmalte.
1) Qualidade da água
A dureza e o pH da água afetam o desempenho da pasta de esmalte. Geralmente, a influência da qualidade da água é regional. A água da torneira em determinada área costuma ser relativamente estável após o tratamento, mas a água subterrânea costuma ser instável devido a fatores como o teor de sais solúveis nas camadas rochosas e a poluição. Portanto, para a pasta de esmalte produzida em moinho de bolas, o ideal é utilizar água da torneira, que é relativamente estável.
2) Teor de sal solúvel nas matérias-primas
Geralmente, a precipitação de íons de metais alcalinos e alcalino-terrosos na água afeta o pH e o equilíbrio de potencial na pasta de esmalte. Portanto, na seleção de matérias-primas minerais, procuramos utilizar materiais que tenham sido processados por flotação, lavagem com água e moagem em moinho de bolas. O teor de sais solúveis nas matérias-primas também está relacionado à formação geral dos veios de minério e ao grau de intemperismo. Diferentes minas apresentam diferentes teores de sais solúveis. Um método simples consiste em adicionar água em uma determinada proporção e testar a fluidez da pasta de esmalte após a moagem em moinho de bolas. Procuramos utilizar menos ou nenhum material com baixa fluidez.
3) Sódiocarboximetilcelulosee tripolifosfato de sódio
O agente suspensor utilizado em nosso esmalte cerâmico arquitetônico é a carboximetilcelulose sódica, geralmente conhecida como CMC. O comprimento da cadeia molecular da CMC afeta diretamente sua viscosidade na pasta de esmalte. Se a cadeia molecular for muito longa, a viscosidade será boa, mas bolhas aparecerão facilmente na pasta, dificultando sua remoção. Se a cadeia molecular for muito curta, a viscosidade será limitada e o efeito de ligação não será alcançado, fazendo com que a pasta de esmalte se deteriore facilmente após algum tempo. Portanto, a maior parte da celulose utilizada em nossas fábricas é de viscosidade média e baixa. A qualidade do tripolifosfato de sódio está diretamente relacionada ao custo. Atualmente, muitos produtos no mercado são seriamente adulterados, resultando em uma queda acentuada no desempenho de remoção de goma. Portanto, geralmente é necessário optar por fabricantes regulares para comprar, caso contrário, o prejuízo supera o ganho!
4) Impurezas estranhas
Geralmente, durante a extração e o processamento de matérias-primas, são inevitavelmente introduzidos alguns tipos de poluição por óleo e agentes químicos de flotação. Além disso, muitas lamas artificiais atualmente utilizam aditivos orgânicos com cadeias moleculares relativamente longas. A poluição por óleo causa diretamente defeitos côncavos na superfície do esmalte. Os agentes de flotação afetam o equilíbrio ácido-base e a fluidez da pasta de esmalte. Os aditivos para lamas artificiais geralmente possuem cadeias moleculares longas e são propensos à formação de bolhas.
5) Matéria orgânica nas matérias-primas
As matérias-primas minerais são inevitavelmente incorporadas à matéria orgânica devido à meia-vida, diferenciação e outros fatores. Algumas dessas matérias orgânicas são relativamente difíceis de dissolver em água, podendo ocorrer formação de bolhas de ar, peneiração e bloqueio.
2. O esmalte base não está bem combinado:
A compatibilidade entre a massa e o esmalte pode ser discutida sob três aspectos: compatibilidade da faixa de exaustão da queima, compatibilidade da retração durante a secagem e queima e compatibilidade do coeficiente de expansão. Vamos analisá-los um por um:
1) Correspondência do intervalo de exaustão de ignição
Durante o processo de aquecimento do corpo e do esmalte, uma série de mudanças físicas e químicas ocorrerá com o aumento da temperatura, tais como: adsorção de água, liberação de água cristalina, decomposição oxidativa da matéria orgânica e decomposição de minerais inorgânicos, etc., reações e decomposições específicas. A temperatura foi experimentada por estudiosos experientes e é reproduzida a seguir para referência: ① Temperatura ambiente -100 graus Celsius, a água adsorvida volatiliza;
② 200-118 graus Celsius: evaporação da água entre os compartimentos; ③ 350-650 graus Celsius: queima da matéria orgânica, decomposição de sulfato e sulfeto; ④ 450-650 graus Celsius: recombinação de cristais, remoção da água cristalina; ⑤ 573 graus Celsius: conversão do quartzo, mudança de volume; ⑥ 800-950 graus Celsius: decomposição de calcita e dolomita, eliminação de gases; ⑦ 700 graus Celsius: formação de novas fases de silicato e silicato complexo.
A temperatura de decomposição acima mencionada só pode ser usada como referência na produção real, pois a qualidade de nossas matérias-primas está cada vez mais baixa e, para reduzir os custos de produção, o ciclo de queima no forno está cada vez mais curto. Portanto, para azulejos cerâmicos, a temperatura de reação de decomposição correspondente também será retardada em resposta à queima rápida, e até mesmo a exaustão concentrada na zona de alta temperatura causará vários defeitos. Para cozinhar bolinhos, a fim de que cozinhem rapidamente, devemos trabalhar arduamente na massa e no recheio, tornando a massa mais fina, usando menos recheio ou escolhendo um recheio que cozinhe facilmente, etc. O mesmo se aplica aos azulejos cerâmicos. Queima, afinamento da massa, ampliação da faixa de queima do esmalte e assim por diante. A relação entre a massa e o esmalte é semelhante à maquiagem feminina. Quem já viu maquiagem feminina não terá dificuldade em entender por que existem esmaltes de base e esmaltes de superfície na massa. O objetivo fundamental da maquiagem não é esconder a feiura, mas sim embelezá-la! Mas se você transpirar um pouco acidentalmente, seu rosto ficará manchado e você poderá ter uma reação alérgica. O mesmo acontece com azulejos cerâmicos. Eles foram queimados corretamente inicialmente, mas pequenos furos podem aparecer acidentalmente. Então, por que os cosméticos se preocupam com a respirabilidade e escolhem esmaltes de acordo com diferentes tipos de pele? Na verdade, os esmaltes são os mesmos para diferentes tipos de cerâmica; para diferentes massas cerâmicas, também temos esmaltes diferentes para adaptá-los. No caso dos azulejos cerâmicos, que são queimados uma única vez, como mencionei no artigo anterior: é melhor usar mais matéria-prima se a queima for tardia e introduzir metais alcalino-terrosos bivalentes com carbonato. Se a massa crua se esgotar mais cedo, use mais fritas ou introduza metais alcalino-terrosos divalentes com materiais que apresentem menor perda por ignição. O princípio da exaustão é o seguinte: a temperatura de exaustão da massa crua é geralmente menor do que a do esmalte, de modo que a superfície esmaltada fique bonita após a liberação dos gases. No entanto, isso é difícil de alcançar na produção real, e o ponto de amolecimento do esmalte deve ser adequadamente ajustado para facilitar a exaustão da massa.
2) Correspondência da retração durante a secagem e queima
Todos usam roupas, e elas precisam ser relativamente confortáveis, caso contrário, um pequeno descuido pode causar a abertura das costuras. O esmalte, assim como as roupas que vestimos, precisa se ajustar perfeitamente! Portanto, a contração do esmalte durante a secagem deve ser compatível com a da peça ainda crua, não podendo ser excessiva nem insuficiente, caso contrário, rachaduras podem surgir durante a secagem, resultando em defeitos na peça final. Claro que, com base na experiência e no nível técnico dos esmaltadores atuais, esse não é mais um problema difícil, e os profissionais geralmente dominam muito bem a argila, de modo que a situação descrita não ocorre com frequência, exceto em fábricas com condições de produção extremamente rigorosas.
3) Correspondência do coeficiente de expansão
Geralmente, o coeficiente de expansão da massa crua é ligeiramente maior que o do esmalte, e o esmalte, após a queima, fica sujeito a tensões de compressão sobre a massa crua, o que resulta em melhor estabilidade térmica e menor propensão a rachaduras. Essa é também a teoria que devemos aprender ao estudar silicatos. Há alguns dias, um amigo me perguntou: por que, se o coeficiente de expansão do esmalte for maior que o da massa, o formato do tijolo ficará deformado, enquanto que, se for menor, o formato do tijolo ficará curvo? É razoável dizer que, após o aquecimento e a expansão, o esmalte, por ser maior que a massa, se curva, e, por ser menor, se deforma.
Não tenho pressa em dar uma resposta, vamos analisar o que é o coeficiente de dilatação térmica. Primeiramente, ele deve ser um valor. Que tipo de valor é esse? É o valor da variação do volume de uma substância com a temperatura. Bem, como varia com a "temperatura", ele se altera quando a temperatura sobe e desce. O coeficiente de dilatação térmica que geralmente chamamos de coeficiente de dilatação térmica em cerâmicas é, na verdade, o coeficiente de dilatação volumétrica. O coeficiente de dilatação volumétrica geralmente está relacionado ao coeficiente de dilatação linear, sendo cerca de três vezes maior que este. O coeficiente de dilatação medido geralmente tem uma premissa: "dentro de uma determinada faixa de temperatura". Por exemplo, que tipo de curva representa o valor entre 20 e 400 graus Celsius em geral? Se você insistir em comparar o valor de 400 graus com o de 600 graus, é claro que nenhuma conclusão objetiva pode ser tirada dessa comparação.
Após entendermos o conceito de coeficiente de expansão, voltemos ao tópico original. Depois de aquecidas no forno, as peças cerâmicas passam por estágios de expansão e contração. Não vamos considerar as alterações na zona de alta temperatura devido à expansão e contração térmica. Por quê? Porque, em altas temperaturas, tanto a massa crua quanto o esmalte são plásticos. Em outras palavras, são maleáveis e a influência da gravidade é maior que sua própria tensão. Idealmente, a massa crua é reta e o coeficiente de expansão tem pouco efeito. Após a peça cerâmica passar pela seção de alta temperatura, ela sofre resfriamento rápido e lento, e a peça endurece, deixando de ser plástica. À medida que a temperatura diminui, o volume se contrai. Obviamente, quanto maior o coeficiente de expansão, maior a contração, e quanto menor o coeficiente de expansão, menor a contração correspondente. Quando o coeficiente de expansão da massa é maior que o do esmalte, a massa se contrai mais que o esmalte durante o processo de resfriamento, e a peça fica curvada. Se o coeficiente de expansão da massa for menor que o do esmalte, a massa encolherá sem o esmalte durante o processo de resfriamento. Se houver muitos tijolos, eles ficarão tortos, então não é difícil explicar as questões acima!
Data da publicação: 25 de abril de 2024