barbotina.docx

FACULTAD DE INGENIERIA LABORATORIO DE PROCESAMIENTO DE MATERIALES CERAMICOS

INDICE I.

RESUMEN…………………………………………………………………...Pag.2

II.

OBJETIVOS………………………………………………………………….Pag.2

III.

FUNDAMENTO TEORICO…………………………………………………Pag.2

IV.

MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS…………………….…..…Pag.6

V.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL………………………………….….Pag.6

VI.

RESULTADOS Y DISCUSIONES…………………………………………..Pag.8

VII.

CONCLUSIONES…………………………………………………………….Pag.8

VIII.

RECOMENDACIONES……………………………………………………...Pag.8

IX.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS……………………………………......Pag.9

X.

ANEXOS……………………………………………………………………...Pag.9

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PRÁCTICA N° 13 CONFORMADO POR COLAJE DE BARBOTINA DE PRODUCTOS CERAMICOS

I.

RESUMEN El presente informe tiene como fin presentar el proceso para preparar

correctamente la barbotina, entre éstas las especificaciones más importantes para que la pieza cerámica tenga las características adecuadas. Los porcentajes necesarios son 60% de arcilla, 20% de talco industrial, 20% de arena fina. El cálculo fue en volúmenes lo cual operando los porcentajes y tomando 1L de cada materia prima se obtuvo lo siguiente 600ml de arcilla, 200ml de talco industrial, 200ml de arena fina la cual se mezclo con 1l de agua y 7 gotas de silicato de sodio. Para la mezcla no fue necesario añadir cuarzo ya que fue llenado con otra materia prima (arena fina).Como resultado y dando una buena mezcla con las dosificaciones correctas para obtener una buena consistencia en la barbotina. II.

OBJETIVOS  Realizar la preparación de la pasta cerámica (barbotina) a una consistencia adecuada para el colaje.  Determinar la dosificación de materias primas requeridas para la obtención de

una pasta cerámica (barbotina). III.

FUNDAMENTO TEORICO BARBOTINA

La barbotina es una suspensión de partículas coloidales (pequeñas que no se asientan) de cerámica en un líquido inmiscible (mutuamente insoluble) que en general es agua. Algunos aspectos para obtener una buena reología en nuestra barbotina son:  Escoger buenas materias primas.  Entender la función que cumple la química adicionada (desfloculantes y/o floculantes)  Aprender a medir algunas propiedades físicas de la barbotina y que afectan la reología de la misma. Es importante entender que cada materia prima utilizada cumple una función específica en nuestra barbotina, este concepto no es desconocido para ninguno de nosotros, es por esto que los materiales en conjunto deben aportar:  Plasticidad  Resistencia en verde y durante la quema.  Vitrificación  Control de expansión térmica  Tamaño adecuado de las partículas  Color

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Dado que ninguna materia prima aporta todas estas propiedades a la vez, es necesario hacer mezclas de materiales plásticos y no plásticos; materiales que dependiendo de su mineralogía, composición química y tamaño de partícula influyen en la reología de las barbotinas, para lo cual es de vital importancia realizar los cálculos correctos de la dosificación de las materias primas. Para los ceramistas, es importante entender que la elaboración de la barbotina debe cambiar si por algún motivo cambian las propiedades individuales de los materiales, debemos enfrentar a una alta variabilidad en cuanto a las propiedades químicas, mineralógicas y tamaño de partículas. La variabilidad puede provenir de la misma mina de donde se extrae el material, o ser causada por malos métodos de trabajo llevados a cabo por aquellos dedicados a la simple comercialización de este tipo de productos. Todo lo anterior obliga a ejercer un mejor control sobre las materias primas antes que éstas entren a formar parte de la barbotina y sobre esta última antes de ser enviada o utilizada en el proceso de vaciado. COLAJE DE BARBOTINA

El colaje con barbotina o slip casting es una técnica de producción en serie, despreciada por los artesanos. Pero hay quienes creen que es conveniente aprenderla, puesto que se usa muchísimo en la industria y permite obtener resultados altamente satisfactorios tanto al experto como al principiante. Con ella se fabrican recipientes de paredes muy finas, simplificándose enormemente la cochura. Ampliamente usado para producir formas complejas de un gran rango de materiales basados en cerámicas. Las aplicaciones son numerosas, en las que se incluyen artículos de artesanía, porcelana china, artículos sanitarios, crisoles, medios de filtro, tubería estructural, implantes de hueso, componentes de automóviles y componentes de maquinarias térmicas, etc. Con el tiempo se consiguen dominar las diversas técnicas de preparación de moldes que exige, y, gracias a la variedad de móldelos existentes, se obtienen piezas de alta calidad. El método de colaje consiste, en esencia, en hacer una mezcla especial de arcilla líquida y verterla en un molde hueco de yeso, en el que se deja unos diez minutos más o menos (según el grado de humedad del yeso). Durante ese tiempo el yeso absorbe el agua de la mezcla, formándose así poco a poco un depósito de arcilla sobre las paredes del molde. Si por casualidad no se depositase suficiente arcilla y bajase el nivel de la mezcla, se echará más, hasta restablecer el nivel anterior. Una vez obtenido el grosor deseado se vacía el líquido sobrante y queda así una costra de arcilla sobre las paredes del molde, que no se tocará hasta que endurezca para poderla desmoldar. Entonces se desprenderá con facilidad dando un golpe seco. Se coloca luego la pieza sobre una superficie plana y se alisa con un cuchillo y una esponja.

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CARACTERÍSTICAS DE UNA BUENA BARBOTINA

1.-Esta debe ser fluida, no acusada dilatancia ni tixotropía, además su valor de fluencia no debe ser elevado. 2.-Debe ser lo suficientemente densa y viscosa. 3.-Debe presentar un mínimo contenido en agua ya que un exceso podría ralentizar el colaje lo que provocaría una reducción de la vida del molde. 4.-Su despegue debe ser adecuado, un despegue prematuro provoca defectos y retrasado, con ello, las tensiones. 5.-La contracción debe ser ligera durante el secado. 6.-No debe ser demasiado magra, ya que una insuficiente cohesión puede provocar un agrietamiento del colado. 7.-Tampoco debe ser demasiado grasa, una contracción excesiva provoca la deformación de las piezas y el despegue prematuro. 8.-Buena resistencia mecánica de la pieza colada, debido a su elevada manipulación. 9.-Debe presentar una adecuada velocidad de colaje. 10.-Baja velocidad de evaporación del vehículo. COLAJE POR DRANJE (DRAIN CASTING)

Involucra colaje por un periodo de tiempo limitado para depositar una capa de partículas cerámicas de espesor determinado o deseado, es decir con este tipo de colaje se obtiene piezas cerámicas huecas. COLAJE EN SOLIDO (SOLID CASTING)

Es idéntico al colaje por drenaje, excepto que la barbotina se añade continuamente hasta que s e forme el sólido completo. ARCILLAS

Son productos de la meteorización de las rocas ígneas, por su formación y localización podemos encontrar dos tipos: arcillas residuales y arcillas sedimentarias. MINERALES PRIMARIOS DE LAS ARCILLAS

Son los minerales presentes en las rocas ígneas, que apenas han alterado su composición, son las conocidas como arcillas residuales. Estas se componen de tres tipos de minerales:  Cuarzo: SiO2 libre, puede ser cristalino (arcillas residuales) o amorfo (arcillas sedimentarias).  Feldespato: formado por aluminosilicatos de K, Na, Ca y Ba, estos son frecuentes en arcillas residuales. También está formado por Ortosa, Albita, Anortita y Celsiana.

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 Mica: Formado por aluminosilicatos laminares de K, Na, Li, Fe y Mg, estos son estables y frecuentes en arcillas. También está formado por Moscovita, Paragonita, Lepidolita, Biotita. MINERALES SECUNDARIOS DE LAS ARCILLAS

Son formados por la acción de agentes químicos y físicos sobre los minerales primarios, son los conocidos como arcillas sedimentarias y están formados por: Kanditas, Montmorillonitas, Cloritas, Vermiculitas y Micas hidratadas. Estos se forman por la acción de H2O y CO2 sobre los feldespatos, bien por filtración o por penetración. COMPONENTES QUÍMICOS DE LAS ARCILLAS Y SUS EFECTOS

 SiO2 + Al2O3: En minerales arcillosos; presentan plasticidad y contracción en el secado, si la contracción es excesiva o rápida provoca deformaciones y grietas. En estado libre tendremos: Sílice libre (presenta baja plasticidad, baja contracción en secado y cocción y baja resistencia a la tracción y al choque); Alúmina libre (presenta baja plasticidad y elevada refractariedad).  Álcalis: su efectos en presencia de fundentes es la disminución de la temperatura de vitrificación, en general los efectos que produce es la disminución en el secado y en las resistencias en verde y en crudo de las pastas además de una elevada dilatación térmica.  Alcalinotérreos: en presencia de fundentes, tendremos una mayor temperatura de maduración y una pequeña dilatación térmica respecto a los álcalis. Los efectos son menos acusados que los álcalis.  Compuestos de Fe: presentan poder colorante; el compuesto de Fe2O3 proporciona efectos refractarios y efecto fundente, esto es un inconveniente ya que es una molestia en la cerámica blanca.  Componentes menores: compuestos de Ba, Sr, Ti, Cr, Zn, Sn, Mn, V, S, P, F.  Materia orgánica: oscurece la arcilla cruda, puede adoptar condiciones reductoras a la cocción, una elevada porosidad y se necesita menos combustible para cocer.  Agua PASTAS CERÁMICAS

Ésta se obtiene de la mezcla de distintas arcillas y sustancias. Una vez que se han elegido las materias primas que conformarán la pasta, se mezclan, se trituran y se efectúa la conformación o moldeado de piezas. En el conformado se añade agua a las arcillas con el fin de plastificar la mezcla para poder moldear, cuidando siempre de mantener la rigidez necesaria para evitar que las piezas sufran fractura, figura 1. Luego viene la fase de cocción, en donde se pretende conseguir la máxima densidad aparente que proporcione a la pieza cerámica las características físicas, químicas y térmicas que de ella se espera. Así pues, y a grandes rasgos, el proceso cerámico es sinónimo de densificación, la cual, se logra con el conformado y la cocción. Para diseñar correctamente la pasta se debe tener información sobre las

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materias primas disponibles, las propiedades del producto a fabricar y las características del proceso de fabricación. El acabado depende de: a) la composición y estructura de la arcilla b) las condiciones de cocción: temperatura y su perfil en tiempo y atmósfera del horno. c) el colorante añadido (si se usa esta técnica). Las arcillas que contienen óxido férrico, (Fe2O3) tienen un color rojo. A medida que se aumenta la temperatura de cocción el color se oscurece, en parte porque una parte del óxido férrico se convierte en magnetita (Fe3O4), que es de color negro.

IV.

EQUIPOS, MATERIALES E INSTRUMENTOS        

V.

jarra plástica en ml botella plástica de 1l 1/2 bandeja

agua arcilla talco industrial arena fina silicato de sodio

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ELABORACIÓN DE BARBOTINA







Primeramente debemos calcular las composiciones adecuadas para obtener los volúmenes exactos. En la cual usamos el 60% de arcilla, el 20% de arena fina y el 20% de talco industrial. Iniciamos la mezcla en una bandeja con 1L de agua la cual le agregamos el 60% de 1L de arcilla que nos resulta 600ml, agregamos el 20% de 1L de arena fina la cual resulto 200ml, 20% de talco industrial de 1L la cual resulto 200ml. Mezclamos manualmente y cuidadosamente las cantidades de las materias primas.

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

Esta preparación homogénea mezclar con 1L de agua en una jarra plástica hasta obtener una pasta consistente.



Una vez que se obtiene una pasta bien mezclada, trasvasar este contenido a una botella plástica de 1L ½ la cual le agregamos 7 gotas de silicato de sodio.



Agitamos fuertemente la botella para obtener un mejor mezclado de la pasta.

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VI.

RESULTADOS Y DISCUSIÓNES Tabla N° 1. Composiciones de la barbotina en porcentajes.

Materia Prima

Porcentaje (%)

Arcilla

60

Arena fina

20

Talco industrial

20

Tabla N° 2. Volúmenes de cada materia prima utilizada en la preparación de pastas cerámicas (barbotina).

 

VII.

Materia Prima

Volumen [ml]

Volumen Total [ml]

Arcilla

600

1000

Arena fina

200

1000

Talco industrial

200

1000

Agua

1000

1000

En la tabla N°1, observamos el volumen que es aquella que se la ha considerado directamente como los cálculos que se ha obtenido. Con respecto al volumen total expresada en la tabla N°2, es aquella en la que se ha considerado añadir aproximadamente el 60% del volumen de arcilla la cual se obtuvo 600ml, 20% de talco industrial y 20% de arena fina la cual se obtuvo 200ml de cada uno para la preparación de la barbotina.

CONCLUSIONES  Se obtuvieron resultados en los caculos de 60% de arcilla, 20% de arena fina, 20% de talco industrial la cual se obtuvieron: 600ml, 200ml, 200ml.  Se usaron las cantidades totales en volúmenes de arena fina, talco industrial y arcilla 1L de cada uno.  En la dosificación de materias primas, ya no agregamos el cuarzo si no agregamos la arena fina.  Se aprendió a tener en cuenta la importancia de los porcentajes de cada componente para la elaboración de la barbotina.

VIII.

RECOMENDACIONES  

Realizar correctamente los cálculos y la dosificación de las materias primas para una buena mezcla y obtener la barbotina con una buena consistencia Verificar los porcentajes de mezcla para obtener una correcta barbotina.

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IX.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS  http://es.wikipedia.org/wiki/Barbotina.Visitado el 4/06/2014  http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion4.Preparacion.MateriasPrimas.pdf. Visitado el 04/06/2014  http://www.vicentiz.com/Acrobat/info_parcial/Pastas.pdf.Visitado el 05/06/2014

X.

ANEXOS EQUIPOS EMPLEADOS PARA UN PROCESO DE CONFORMADO POR COLAJE DE BARBOTINA

Pistola de colaje

Bombas de trasiego

Prensa rotativa

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PROCESOS PARA PRODUCTOS FINALES QUE NECESITEN UN CONFORMADO POR COLAJE DE BARBOTINA DE PRODUCTOS CERAMICOS

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PROCESO DE FLUJO DEL PROCESO DE BARBOTINA

¿Qué es estabilidad de suspensiones? La estabilidad física de las suspensiones podría definirse como una condición en la cual las partículas no se agregan y permanecen distribuidas de forma homogénea en la suspensión La estabilidad física de las suspensiones podría definirse como una condición en la cual las partículas no se agregan y Permanecen distribuidas de forma homogénea en la suspensión. Por razones termodinámicas esta situación ideal rara vez ocurre en la práctica, es conveniente establecer lo Siguiente: Si las partículas sedimentan debieran ser resuspendidas con una agitación moderada.

¿Qué es atracción de van der waals? En fisicoquímica, las fuerzas de Van der Waals, o interacciones de Van der Waals, es la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas (o entre partes de una misma molécula) distintas a aquellas debidas al enlace covalente o a la interacción electrostática de iones con otros o con moléculas neutras. El término incluye:   

fuerza entre dos dipolos permanentes (fuerzas de Keesom o interacción dipolo-dipolo) fuerza entre un dipolo permanente y un dipolo inducido (fuerzas de Debye) fuerza entre dos dipolos inducidos instantáneamente (fuerzas de dispersión de London)