MINERALES Y SU ACONDICIONAMIENTO PARA LA FABRICACIN DE ESMALTES UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA

CERMICA.

Dr. Armando Garca Reyes

Pronstico 2014: Consumo de mercado en Mxico (Millones de m2) Datos obtenidos del TCNA Mxico (Tile Council of North America)

Consumo anual (pisos y recubrimientos cermicos) en m2por habitante en Mxico 2004=1.4 2013=1.6

18%

80%

2%

Muro

Piso

Porcelanico

Produccin de cermica para recubrimiento en Mxico (m2/ao) =190 millones

Porcelnico00.00

Piso, 2,584,000

Porcelanico, 98,800.00

Distribucin del consumo de materiales en la produccin de pisos y recubrimientos (ton/ao) =3,161,600

Arcilla, 1,561,040

Caolin, 314,184

Feldespato, 491,036

Talco, 4,940

Otros, 790,400

Materias primas principales en la produccin de pisos y recubrimientos (ton/ao )

Distribucin de la produccin en Mxico de pisos y recubrimientos por tipo de producto

42%

58%

Engobes

Bases

Consumo de esmaltes para una produccin m2/ao=190 millones

Engobes, 66,500

Bases, 93,100

Distribucin del consumo de materiales para esmaltes en la produccin de pisos y recubrimientos esmaltados Ton/ao

Arcilla, 24,605

Caolin, 17,290

Feldespato, 54,530

Talco, 0

Otros, 63,175

Consumo de materiales para esmaltes en la produccin

Consumo de Materias primas en Mxico para la produccin de esmaltes

Proceso de mono-coccin de pavimentos y revestimientos cermicos

Materias primas para cuerpos cermicos

Molienda Atomizacin

Prensado

Secado Esmaltado Coccin

Pavimento gresificado

Preparacin del esmalte

Molienda

Revestimiento poroso

Materias primas para esmaltes

Molienda va hmeda

Humectacin y peletizado

Va hmeda Va seca

Proceso de fabricacin de fritas y pigmentos cermicos para la formulacin de esmaltes

Mezclado

Fritado

Enfriamiento

Tratamiento trmico

Enfriamiento

Frita

Pigmentos cermicos

Materias primas para esmaltes

Materias primas

Dosificacin Mezclado Horno de fusin

Agua

Secado

Frita

Aire

Enfriamiento Tolva de alimentacin

Proceso de fabricacin de fritas cermicas

Tratamiento de las arcillas previo a la molienda

Envejecimiento: Exposicin a los agentes atmosfricos: (aire, lluvia, hielo, etc.)

Homogeneizacin

Trituracin: Reduccin de tamao con rompedores de rodillos dentados

Almacenamiento

Molienda

Funcin Aumento de la reactividad de los componentes.

Disminucin de la incidencia de los defectos debidos a las impurezas de las materias primas.

Variables Humedad de las materias primas.

Tamao de recepcin de las materias primas y distribucin granulomtrica del producto molido.

Dureza de las materias primas.

Produccin.

Densidad y viscosidad de las materias primas molidas puestas en suspensin (Procesos va hmeda).

Limitaciones Materiales muy plsticos y materiales muy duros.

Presencia de sales solubles.

0 25.00 50.00 75.00 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0 225.0shear rate (1/s)

0.01000

0.1000

1.000

10.00

vis

co

sit

y (

Pa

.s

)

0

2.500

5.000

7.500

10.00

12.50

15.00

17.50

sh

ea

r s

tr

es

s (

Pa

)

P1 Orient Arabia con d 1 449 visc #2 247 5 cps flujo #2 156 seg tixo 247 5 cps pH 9 75 Schimer-1962f

P1 Orient Arabia con d 1 449 visc #2 247 5 cps flujo #2 156 seg tixo 247 5 cps pH 9 75 Schimer-1962f, Steady state flow step 1

0 500.0 1000 1500 2000 2500 3000 3500shear rate (1/s)

0.01000

0.1000

vis

co

sit

y (

Pa

.s

)

0

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

sh

ea

r s

tr

es

s (

Pa

)

BR 601 Tinta mARRNa Intensa Ferro -0220f

BR 601 Tinta mARRNa Intensa Ferro -0220f, Steady state flow step 1

Distribucin de tamao de partculas y caractersticas reolgicas para un suspensin de esmaltes tradicionales

Distribucin de tamao de partculas y caractersticas reolgicas para un suspensin de esmaltes tradicionales

Caractersticas Reolgicas y distribucin de tamao de partcula caractersticos de esmaltes tradicionales vs esmaltes y colores digitales

Fluido visco elstico Fluido Pseudo-Newtoniano

APLICACIN DE LA NANOTECNOLOGA EN LOS PROCESOS CERMICOS

Fritas y esmaltes blancos de silicato de circonio. Desvitrificacin de silicato de zirconio disuelto en la fase vtrea (50-100 nm). Engobes y esmaltes con fritas blancas 1980.

Journal of Archaeological Science; 41 (2014) 89-105; Medieval red window glass, samples conrm the presence of Cu nanoparticles 20-50 nm. Siglo 12-14 vidrios de Inglaterra, Francia y Espaa

Fig 11 y 12.- Detalle de Nanopartculas de cobre; J. Aecheological Science

TINTAS INKJET PARA DECORACIN DIGITAL CERMICA

Desarrollo del concepto Investigacin

Desarrollo de concepto Industrial Cabezal de Inyeccin

Comparativo entre partculas manomtricas y el espectro de la luz

Color Azul Al2O4 -Co Color azul SiO2-Co

Las tintas pigmentadas surgieron con el desarrollo de la nanotecnologa, los sistemas de molienda y clasificacin de nano-partculas. Es conocido por los ceramistas el hecho de que cuando un pigmento se muele repetidas veces, se pierde color. Cuando se generan partculas de pigmento a un punto debajo de la longitud de onda del propio color, ste no colorea ms

INK-JET TINTAS PARA DECORACIN DIGITAL CERMICA

Composicin de las tintas Digitales.

Composicin del color

Color desarrollado en coccin

Al-Co Cian

Si-Co Azul

CoO Negro

Fe-Cr Negro

Fe-Cr-Zn Marrn

Fe-Cr-Zn Anaranjados (-Fe)

Zr-Pr Amarillo

Zr-Sn-Ca-Cr Rosa

Au (nano partculas)

rojo

Otros

Caractersticas de la suspensin

Tamao de partcula Vehculo de suspensin

Tamao promedio de partcula (nm)

Tensin superficial () din/cm

Poliglicol + Aceite mineral + dispersantes

150 - 400

36-36

Poliglicol + dispersantes

150 400

36

Aceites Vegetales + dispersantes

150 - 400

33-34

Comportamiento reolgico

CARACTERSTICAS ANTI-BACTERIALES PARA SUPERFICIES ESMALTADAS DE LOSETAS CERMICAS.

Nano partculas de TiO2 Nano partculas de Ag

Procesamiento cermico Mezclad de nano partculas (TiO2+

Ag)

Esmalte cermico

Mezclado Esmaltado Coccin

CARACTERSTICAS ANTI-BACTERIALES PARA SUPERFICIES ESMALTADAS DE LOSETAS CERMICAS.

Nano partculas de TiO2 Nano partculas de Ag

Procesamiento cermico Mezclad de nano partculas (TiO2+

Ag)

Esmalte cermico

Mezclado Esmaltado Coccin

Dixido de titanio superficial

Luz del sol Radiacin UV

NO

Monxido de nitrgeno

NO2

Dixido de nitrgeno

Oxgeno activo

NO3

Staphylococcus aureus (ATCC 29213) MIC

Placa de agar recientemente inoculado

Placa de Agar de S. Aureus, despus de 24 horas con aditivo antimicrobial

Placa de Agar de S. Aureus despus de 24 horas de incubacin sin aditivo anti-microbial

Resultados S. aureus ATCC 29213

Promedio R=85% *las pruebas se realizan por triplicado en cada muestra

CARACTERSTICAS ANTI-BACTERIALES Y OTRAS FUNCIONALIDADES PARA SUPERFICIES ESMALTADAS DE LOSETAS CERMICAS.

SELLADORES PARA SUPERFICIES POROSAS DE PORCELNICOS PULIDOS.

Losetas Porcelnicas pulidas

Micrografas de porcelnico pulido a) Superficie, b) seccin transversal

a) b)

SELLADORES PARA SUPERFICIES POROSAS DE PORCELNICOS PULIDOS.

Perfluoro alquil trietoxi silanos + Nano partculas de slice (A-200)

BENEFICIOS No son parte de la estructura de la

superficie Aplicacin fcil del recubrimiento

por pulido Hidrofbicos y oleofbicos El agua y el aceite forman gotas

(ngulo de contacto arriba de 115)

Los surfactantes y las suciedades aceitosas no se adhieren a la superficie

No hay enlace entre el sarro y la superficie El sarro puede removerse fcilmente

Recubrimiento con gran durabilidad ofrece la posibilidad de reponerse in situ cada vez que se requiera.

Nano compuesto

Compuestos fluorados