Desarrollo de esmaltes mate resistentes a rayados metálicos

Premio Categoría C. Destinado a alumnado cursando Estudios de Ciclos Formativos (Medios o Superiores) relacionado con procesos científico-tecnológicos de productos cerámicos.

Durante el trabajo se intentará solucionar un problema conocido como metal marking o rayado metálico en esmaltes mate. Las marcas de metal se definen como líneas oscuras, a menudo acompañadas de daños en el esmalte, causados, por la deposición de metal durante el uso de utensilios de metal. El problema no consiste en eliminar el rayado, sino que se trata de crear un esmalte mate que no se vea afectado por el rascado metálico y en caso de hacerlo se pueda borrar fácilmente.

Objetivos
· Desarrollar un esmalte monobase para gres porcelánico inmune a los rayados metálicos.
· Desarrollar un esmalte monobase que sea mate, con cierta opacidad y sin defectos de esmaltado.
· Estudiar las diferencias entre el esmalte monobase mate y su aplicación sobre engobe en baldosas de gres.

Procedimiento experimental
Consiste en la realización de los sietes pasos siguientes y donde se explican todos ellos a continuación:
· Formulación de composiciones a partir de un esmalte de referencia (M-597/52).
· Engobado a pistola de las piezas de gres porcelánico.
· Molienda y esmaltado de la composición a nivel de laboratorio.
· Impresión digital con la maquina Kerajet.
· Análisis del brillo con un brillómetro.
· Pruebas en la linea de esmaltado con las mejores composiciones.
· Cocción de las piezas en un horno industrial.

Resultados
· La pieza número 1 corresponde a las pruebas 32, 33 y 34. La nefelina y el caolín se mantienen igual, el ZAC se elimina para subir el silicato de zirconio y dar más opacidad. En las composiciones 32 y 33 la frita mayoritaria es la M-2124 que es la que tiene mejor resistencia al rayado metálico y aporta maticidad, y en la última formulación pasa a ponerse la mitad y añadirle la otra mitad a la frita M-3617. Pese a que se sabe que el silicato de circonio es una materia prima que aumenta el rayado metálico, no se puede eliminar porque es necesario para opacificar el esmalte, sobre todo en su uso como monobase. Los resultados del brillómetro demuestran que las pruebas realizadas son muy brillantes y que se tiene que bajar el brillo para hacerlo un poco más mate.
· La pieza número 2 corresponde a las composiciones 46, 47 y 48. Estas tres nuevas formulaciones consisten en la adición de dos nuevas materias primas, en pruebas distintas, como son el óxido de zinc (mejora el rendimiento de las tintas) y la incorporación de la wollastonita, que es un fundente para altas temperaturas. Como la 44 tiene buen brillo, hay que intentar mantenerlo y lograr que alguna de estas tres pruebas sea más resistente al rayado evitando que el brillo suba. De las tres pruebas la que mejor rinde las tintas debido al óxido de zinc es la 47. Respecto al rayado metálico, las tres pruebas se borran bien, aunque en la 48 es en la que más se borra porque es la más brillante. Las pruebas 46 y 47 también se borran bien porque la 46 no lleva alúmina que da maticidad (hace que el rayado sea más difícil de borrar) y en la 47 el óxido de zinc al ser también un fundente hace que la superficie sea un poco más brillante.
· La pieza número 3 corresponde a las composiciones 63, 64 y 65. Las tres nuevas formulaciones, parten de la prueba 46 y no de la estándar, porque aparte de que nos salía mejor también se decidió hacerle una microscopia de calefacción para tener algo más de información a la hora de crear nuevas composiciones y se averiguó que la sinterización se produce antes en la 46 que en la estándar, una vez superada la sinterización, la STD funde a menor temperatura, y la 46 pese a que empieza a fundir antes, después requiere más temperatura que la estándar, entorno a 75º- 50º más que la STD.

Los cambios que hay que hacer es introducir fundentes de elevada temperatura para que se parezca más a la estándar, como son el carbonato cálcico y la subida de la nefelina, a costa de disminuir la frita. En el caso de la 65 eliminamos la frita brillante por completo. En el caso de la 64 introducimos una nueva materia prima el espodumeno (feldespato de litio) es un fundente de alta temperatura. En los resultados se observa que nos son unas pruebas muy buenas ya que la 64 es invalorable porque el feldespato de litio a producido burbujas y las otras 2 se borran a medias.

· La pieza número 4 corresponde a las composiciones 78, 79 y 80. Las pruebas 79 y 80 se basan en una anterior. La prueba 78 está basada en la 75. La prueba 78 se hace un poco más mate y opaca por eso se le ha quitado la frita brillo B-603 y se le ha añadido dos puntos más de silicato de zirconio y se le ha subido un punto a la frita mate. En la 79 se ha bajado la frita mate mayoritaria subiendo la mate de cal y subiendo también la frita brillante. El brillo está bastante bien, sobre todo las dos primeras que se parecen mucho al estándar, pero el rendimiento de las tintas es malo. Respecto al rayado metálico, la 80 está bastante bien, aunque no se borra fácilmente.

Conclusiones