Benefícios do Uso de Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

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1 Benefícios do Uso de Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico 22 de junho de 2017 Autores Alexandre Medina - Imerys Thiago de Barros Madazio - Imerys Fábio Gomes Melchiades - Centro de Revestimentos Cerâmicos Lisandra Rafaela dos Santos Conserva - Centro de Revestimentos Cerâmicos Suelen Nastri - Centro de Revestimentos Cerâmicos

2 Porcelanato Porcelanato: Material com AA 0,5% (especificação BIa). Obtido a partir de MPs de grande pureza e utilizando pressões acima das utilizadas convencionalmente. Possui baixíssima porosidade, elevada resistência a flexão e abrasão Porcelanato técnico: Não recebe esmalte em sua superfície. Pode ser polido ou natural (AA 0,1%) Linha Brava Portobello 2 22 de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

3 Feldspato Feldspato: família de minerais do grupo dos tectossilicatos. Caracterizados pela alta fusibilidade, apresentam papel fundamental na transformação de parte da massa em um liquido viscoso que preenche os espaços vazios entre as demais partículas, permitindo a obtenção de corpos com porosidade quase nula. Também é o responsável pela elevada resistência mecânica obtida, já que o vidro formado conecta as demais partículas refratárias. Teor de álcalis: Fusibilidade Potássico: K2O = 16,9%* Sódico: Na2O = 11,8%* *teórico Quanto mais o teor em álcalis se aproxima do valor teórico, maior o valor comercial do feldspato 3 22 de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

4 Quantity (m2) Importação de porcelanato técnico no Brasil Comparative between Average 2014, 2015, Average 2014 Average Average Average 4 22 de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

5 Objetivos do trabalho Caracterizar formulação padrão de massa de porcelanato técnico Avaliar desempenho da mesma formulação, substituindo feldspato lítico por feldspato sódico de alta pureza Avaliar desempenho da mesma formulação, substituindo feldspato potássico por feldspato sódico de alta pureza Dependendo dos resultados, propor novas alternativas de formulações com vantagem técnica e/ou financeira 5 22 de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

6 Análise química dos feldspatos e aspecto visual após queima Parâmetros Lítico Potássico Sódico (Imerys IFT 2095) P.F. (%) SiO2 (%) Al2O3 (%) Fe2O3 (%) TiO2 (%) CaO (%) MgO (%) K2O (%) Na2O (%) Li2O (%) Aprox. 1% - - P2O5 (%) MnO (%) Cor Branco Branco Branco amarelado Viscosidade Baixa Alta Baixa Brilho Alto Baixo Muito alto Análise química por fluorescência de raios-x Queima: 1250 C durante 30 min 6 22 de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

7 Fórmulas testadas e caracterização antes da queima Materiais (%) PT-STD PT-IFT10 PT-IFT23 Caulim Imerys CR Argila Argila Talco Bentonita Zirconita Granito Lítico Potássico Sódico (Imerys IFT 2095) Parâmetros PT-STD PT-IFT10 PT-IFT23 Residuo 45 mm (%) Densidade (g/cm3) Viscosidade aparente 20 RPM (cp) Copo Ford (s) Expansão de extração (%) 0.54 ± ± ± 0.03 Densidade aparente após secagem (g/cm3) 1.80 ± ± ± 0.01 Retração linear de secagem (%) ± ± ± 0.3 Resistência à flexão após secagem (Kg.f/cm2) 8 ± 1 9 ± 0 8 ± 1 Fórmulas moídas com 50% de água e 0,7% de silicato de sódio até resíduo > 45 um entre 0,5 e 2,0% Prensagem a 7,0% de umidade e pressão 450 Kgf/cm2 Todas fórmulas apresentaram resultados similares antes da queima, sendo a principal diferença a mais baixa viscosidade obtida pela fórmula PT-IFT de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

8 Curva de Gresificação Materiais (%) PT-STD PT-IFT10 PT-IFT23 Lítico Potássico Sódico de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

9 Caracterização após queima Materiais (%) PT-STD PT-IFT10 PT-IFT23 Lítico Potássico Sódico Parâmetros PT-STD PT-IFT10 PT-IFT23 Temperatura de queima ( C) Absorção de água 0.11 ± ± ± 0.01 Porosidade aparente (%) 0.28 ± ± ± 0.02 Retração linear após queima 9.9 ± ± ± 0.2 Perda ao fogo 4.7 ± ± ± 0.1 Densidade aparente 2.46 ± ± ± 0.00 Resistência à flexão após queima (Kg.f/cm2) 45 ± 3 46 ± 4 41 ± 0 Índice piroplástico (cm-1) 8.0 x x x 10-5 Coordenadas cromáticas L* a* b* Podemos dizer que a substituição de lítico por sódico (PT-IFT10) resultou em uma formulação com menor fusibilidade. Já a substituição de potássico por sódico (PT-IFT23) gerou fusibilidade muito semelhante a fórmula padrão Considerando a composição química e os cones de fusibilidade dos feldspatos, podemos concluir que o resultados de fusibilidades das formulações foram afetados pela formação de eutéticos O índice piroplástico aumentou nas duas formulações com Sódico, provavelmente consequência de seu maior teor de sódio A maior vantagem observada nas formulações com Sódico foi a cor de queima, especialmente na substituição do Potássico, permitindo a redução de opacificantes na formulação. Por esse motivo, novas fórmulas foram propostas e os resultados encontram-se a seguir 9 22 de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

10 Novas fórmulas testadas e caracterização antes da queima Materiais (%) PT-STD PT-IFT21 PT-IFT11 Caulim Imerys CR Argila Argila Talco 3,5 3,5 3,5 Bentonita Zirconita Granito Lítico Potássico ,5 Sódico (Imerys IFT 2095) ,5 Parâmetros PT-STD PT-IFT21 PT-IFT11 Resíduo 45 mm (%) 2,3 2 1,7 Densidade (g/cm3) Viscosidade aparente 20 RPM (cp) Copo Ford (s) Expansão de extração (%) 0.59 ± ± ± 0.01 Densidade aparente após secagem (g/cm3) 1.85 ± ± ± 0.01 Retração linear de secagem (%) 0,01 ± ± ± 0.02 Resistência à flexão após secagem (Kg.f/cm2) 12 ± 1 10 ± 1 9 ± 1 Fórmulas moídas com 50% de água e 0,7% de silicato de sódio até resíduo > 45 um entre 0,5 e 2,0% Prensagem a 7,0% de umidade e pressão 450 Kgf/cm2 Pequenas diferenças observadas nas densidade aparente e na resistência a flexão, ambas provavelmente relacionadas a distribuição granulométrica e empacotamento entre os feldspatos e zirconita de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

11 Curva de Gresificação Materiais (%) PT-STD PT-IFT21 PT-IFT11 Zirconita Lítico Potássico ,5 Sódico , de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

12 Caracterização após queima Materiais (%) PT-STD PT-IFT21 PT-IFT11 Zirconita Lítico Potássico ,5 Sódico ,5 Parâmetros PT-STD PT-IFT21 PT-IFT11 Temperatura de queima ( C) Absorção de água 0.09 ± ± ± 0.02 Porosidade aparente (%) 0.24 ± ± ± 0.03 Retração linear após queima 9.6 ± ± ,3 ± 0.2 Perda ao fogo 4.7 ± ± ± 0.1 Densidade aparente 2.45 ± ± ± 0.00 Resistência à flexão após queima (Kg.f/cm2) 50 ± 1 51 ± 2 48 ± 2 Índice piroplástico (cm-1) 6,0 x ,3 x ,6 x 10-5 Coordenadas cromáticas L* ,8 a* 1 1,3 1,6 b* 7,9 8,4 8,2 A estratégia de substituição do lítico por sódico (PT-IFT21) resultou em formulações com fusibilidade e cor similares Na temperatura de máxima densificação, todas as formulações apresentaram densidade aparente e resistência mecânica similares. Já a retração de queima aumentou ligeiramente nas novas fórmulas, devido a menor densidade aparente obtida com estas fórmulas antes da queima Quando comparamos as 3 fórmulas entre si, percebemos que a fórmula com 21% de sódico (PT-IFT21) apresentou desempenho mais próximo da STD, porem com redução de 1% no teor de Zirconita de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

13 Conclusões Com o primeiro conjunto de analises, concluímos que a maior beneficio foi observado quando o feldspato sódico foi utilizado na substituição do feldspato potássico, gerando melhor cor de queima no produto final. Sendo assim, novas formulações com redução de zirconita puderam ser propostas Nas novas formulações, vemos que a substituição do feldspato lítico pelo sódico gerou massas com comportamentos similares nas propriedades criticas, como absorção de água, resistência mecânica, índice piroplástico e cor de queima, porém, com o beneficio da redução de 1% de zirconita. Portanto, podemos concluir que um feldspato sódico de elevada pureza pode contribuir para reduzir o teor de zirconita em formulações de porcelanato técnico, quando substituindo o feldspato lítico de junho de 2017 Feldspato Sódico em Massa de Porcelanato Técnico

14 Agradecemos a toda equipe do CRC pela viabilização deste trabalho! Obrigado pela atenção!