Estudio del mecanismo de opacificación de un recubrimiento cerámico

Abstract

Resumen: Un engobe es un recubrimiento cerámico que se aplica comúnmente sobre las baldosas y precede la aplicación del esmalte. Los engobes deben ser opacos y blancos con el fin de uniformar y con frecuencia, cubrir el tono del soporte arcilloso. Comprender el fenómeno de la opacidad en estos recubrimientos implica considerar la interacción de la luz con las partículas que se encuentran inmersas en la matriz. En el presente trabajo se estudió el mecanismo de opacificación en un engobe a la luz de la interacción entre sus componentes. Como composición base se tomó una formulación tradicional, a la que se le varió el tipo de frita y el componente opacificante usado (silicato de circonio), reemplazándolo por mezclas de materiales alternativos. Como sustitutos se utilizaron tres tipos de alúmina de diferente tamaño de partícula y cristalinidad, óxido de cinc y dos tipos de silicato de circonio. Se aplicó un diseño de mezclas combinado con un factor adicional, no composicional (tipo de frita) con el fin de establecer el efecto de los componentes sobre las características deseadas en el engobe. Como variables respuesta se midieron el índice de blancura, las coordenadas colorimétricas, la reflectancia difusa a 460nm, la permeabilidad y brillo medido a 60º. El análisis por medio de difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido de algunas de las muestras, permitió discernir que el mecanismo de opacificación de un engobe cerámico puede depender de la inmiscibilidad de partículas, desvitrificación a partir de la frita, la reactividad con consecuente formación de fases, de los componentes adicionados con la frita y de los componentes entre sí, y ocasionalmente, de la separación de fases vítreas.

Abstract: An engob is a ceramic coating which is commonly applied on the tiles. It precedes the glaze application. The engobs should be opaque and white in order to homogenize and often cover the clay paste color. Understanding the phenomenon of opacity in these coatings involves the interaction of light with particles that are embedded in the matrix. In the present work, it was studied the mechanism of opacification in an engob considering the interaction between its components. A standard composition was used as a reference. It was changed the frit type and it was replaced the main opacifying component (zirconium silicate) by mixtures of alternative materials. Three types of alumina with different particle size and crystallinity, zinc oxide and two types of zirconium silicate were incorporated in the mixture. The experimentation was planned by combining mixture and factorial designs in order to study the effect of the frit type and the components on the desired characteristics of the engob. The measured response variables were whiteness index, the colorimetric coordinates, the diffuse reflectance at 460nm, permeability and brightness measured at 60º). The microstructure analysis of some samples by X-ray diffraction and scanning electron microscopy, allowed to discern the opacification mechanism in a ceramic engob. The engob opacity may be due to the immiscibility of particles, devitrification of phases from the frit, reactivity of the components with other components or with the frit to form crystalline phases and occasionally, it may be caused by the vitreous phase separation.