ED I : T r a n s f o r m a c i ó n d e Lo L o s M a t e r i a l e s e n L o s P r o ce c e s o s Pr Pr o d u c t i v o s Profesora: Alvarez Cintia Estefania
Fabr icaci icación ón de de Pr Pr odu oduct ctos os Cer Cer ám ámicos icos Hasta la obtención de un determinado producto cerámico la arcilla y demás materias primas han de pasar por una serie de procesos. No es sencillo generalizar la fabricación de cerámicas ya que para cada producto hay un procedimiento distinto.
Pasos Gener Gener ales del Proceso de Fa Proceso Fabr br icac icación ión de los cerám cerám icos
Pr oceso oceso de fabr icación de Pr oductos oductos Cer Cer ámicos: ámicos:
P R EP E P A R A CI C I Ó N D E L A S P A S T A S A R C I L L OS OS A S : La preparación de la pasta se realiza mecánicamente, produciéndose consecutivamente las siguientes operaciones: *Tamizado: Para eliminar las partículas más gruesas, no correspondientes a la fracción arcillosa. *Lavado: Para eliminar otras impurezas. *Molido: Para disgregar las arcillas y triturar los desengrasantes. *Mezclado y amasado: Para conseguir toda la homogeneización de la materia prima y agua. *Raspado laminado: permite una mayor homogeneización de la pasta
En la preparación de la pasta cerámica existen tres ingredientes principales: Los elementos plásticos, los elementos element os magr magr os o desengrasantes desengrasantes y los fundentes. La proporción y calidad de estos tres ingredientes determinará el producto cerámico.
Elementos plásticos: son las arcillas y caolines que forman la base de las pastas cerámicas debido a su plasticidad.
Elementos magros o desengrasantes: son la sílice, la arena, trozos molidos de terracota (chamota) y las arcillas silíceas. Son para reducir su excesiva plasticidad, para aumentar la porosidad así como para facilitar el secado del objeto.
Elementos lement os fundentes fundent es: son los feldespatos, las micas, la cal, los fosfatos, las fritas molidas, los vidrios pulverizados y las arcillas fundentes, ferrosas y calcáreas.
Maduración La pasta cruda “madura”, cuando se estaciona por largos periodos, a veces varios meses, mejorando sus propiedades. Se dice, probablemente sin exageración, que las porcelanas chinas del siglo XV se confeccionaban con materia prima madurada durante 50 años.
Fabr icación icaci ón de Pr oductos Cer Cer ámicos
Página 2 Moldeo Manual
MOLDEO En i n d u s t r i a , la e x t r u s i ó n consiste en la utilización de un flujo continuo de materias primas para la obtención de productos. La cerámica puede formarse a través de la extrusión. La extrusión de la terracota se usa para producir las cañerías. Muchos ladrillos modernos también son manufacturados usando un proceso de extrusión de ladrillos.
Moldeo: artesanalmente se moldea con t o r n o s o maquinas que se accionan manualmente, como la
extrusora. Actualmente se realiza el moldeo a máquina (g a l l e t e r a s o e x t r u x i o n a d o r a ) , estos sistemas tratan de obtener productos seriados de mayor calidad. Permiten disminuir el agua de amasado y trabajar con pastas más secas, o bien, trabajar con arcillas poco plásticas. Básicamente constan de un cuerpo cilíndrico horizontal en el cual gira un eje que tiene unos Helicoides, que empujan la pasta hacia una boquilla que le da forma.
Extr usora industr industr ial par paraa moldear moldear ladr illos
Extr us usora ora para para f orma ormas s
El tradicional torno alfarero es un disco horizontal sobre el cual se pone la pasta cruda; cuando gira el operario la moldea con sus manos
pequeñas y sencillas
El mismo principio se aplica en equipos mecanizados, mecanizados, p ero en lugar de las manos hay sistemas de perfiles y cuchillas. Boquillas de extructoras manuales
Moldeo por prensa: Permite el moldeo de pastas secas para la fabricación de tejas planas. Se da la forma mediante troquel que se comprime a gran presión. Pueden ser : por prensado plástico, prensado semiseco semiseco y prensado prensado seco.
Prensado semiseco
Prensado plástico
Molde par par a lavat lavat orio
Un pedazo de barro de consistencia consistencia plástica se prensa entre un molde superior y uno inferior contenidos en una estructura metálica. Los moldes se hacen de yeso y al apli car vacío se remueve al humedad del barro. Al aumentar la presión los moldes de yeso fallan. Se reemplazan por resinas plásticas o materiales cerámicos porosos. Estos moldes funcionan en posición vertical.
La porción de pasta (taco o una pastilla recién extruida), se introduce en el molde de l a prensa. A continuación continuación la parte móvil baja y a la vez gira hasta conformar la pieza. Los moldes pueden ser de acero, de yeso o de c erámica porosa. La extracción suele hacerse por aire comprimido.
Prensado en seco El sistema tiene una alta productividad. La pasta, en forma de polvo, se introduce en el molde . El prensado, se realiza en varias fases para compactar y desairear el polvo. A la salida, la pieza entra directamente a secaderos verticales Productos: Azulejos, aisladores eléctricos, l adrillos refractarios, revestimientos.
La baja proporción de agua produce alta plasticidad que impide el uso de métodos de formado plástico. Se usan altas presiones para superar la baja plasticidad del material y forzarlo dentro de la cavidad de un dado. Con frecuencia se forman rebabas. Alto nivel de automatización. Productos: tejas, ladrillos refractarios.
Mold eo de plat os en seco
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M o l d e o p o r c o l a d a : se utiliza una pasta arcillosa liquida mediante álcalis que recibe el nombre de barbotina, se introduce en moldes de yeso que son los encargaos de dar la forma del producto, este sistema se emplea en ciertos productos de porcelana, loza o gres (fregaderos, inodoros, bidets, etc.).
Moldes para hornillos por colada
Paso 4: Se abre el molde y se saca saca el producto
SECADO Secado: Durante el secado se elimina parte del agua de amasado hasta un 5%. Debe de realizarse de forma gradual y progresiva para evitar alabeos y resquebrajamientos. Durante el secado de piezas cerámicas, tiene lugar simultánea y consecutivamente un desplazamiento de agua a través del sólido húmedo y a través del gas. El aire que se utiliza debe ser lo suficientemente seco y caliente, pues se utiliza, no sólo para eliminar el agua procedente del sólido sino también para suministrar la energía en forma de calor, que necesita esa agua para evaporarse.
L as piezas modeladas se secan al ambiente, en la sombra, aproximadamente 3 a 4 días de acuerdo a la humedad del ambiente y el tamaño de la pieza. En los talleres más modernos se utilizan secadores a base de aire caliente.
Actualmente el secado de las piezas se realiza en secaderos verticales u horizontales. Tras el conformado de las piezas éstas se introducen en el interior del secadero, en donde se ponen en contacto en contracorriente con gases calientes. Estos gases calientes son aportados por un quemador aire-gas natural o por gases calientes procedentes de la chimenea de enfriamiento del horno. El principal mecanismo de transmisión de calor entre el aire y las piezas es el de convección. SECADERO Secadero que utiliza gases calientes derivados del horno túnel
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C O CC CCI Ó N La cocción de la pasta cruda exige lento calentamiento. Si fuera brusco, la evaporación de agua contraería excesivamente el volumen con peligro de ampollas y fisuras que desvalorizan su aspecto y aumenta la fragilidad. Un enfriamiento demasiado rápido origina defectos similares. Además se debe controlar la temperatura máxima de cocción y el tiempo que esta se mantiene. Si es insuficiente no se completan las reacciones indispensables; si se sobrepasa, el ablandamiento (fusión) deforma la pieza cocida.
HORNO DISCONTINUO
Cualquier defecto de las fases de fabricación anteriores se manifestará y potenciará durante la cocción. La cocción se realiza en distintos tipos de hornos: • Hornos discontinuos: estarán fríos cuando se coloquen los productos ha cocer, a continuación se eleva la temperatura progresivamente hasta obtener el punto optimo previsto para cada pasta, y luego se va enfriando lentamente. • Hornos continuos: la temperatura para la cocción siempre estará presente, para la cocción de los productos se deslizan éstos par la zona de fuego
HORNO DISCONTINUO LLAMACIRCULAR
Interior de un horno Hoffmann HORNO HOFFMANN
COCHURA a) Hasta 400 °C
Arcilla seca, sin cambios estructurales. Reversibles.
b) de 400 a 600 °C
Se elimina agua de composición y varían sus p ropiedades. Proceso irreversible. Retracción definitiva. Puntos de fusión distintos según arcillas:
c) más de 600 °C temperatura
Si
Al
O Fe
Ca O
%
%
%
%
800-1280
60
20
2
1,5
Cerámicas Rojas.
VI TRIFI CABLES ABLES
1280-1600
70
25
2
1,0
Gres, azulejo, mayólica.
REFRACTARIAS REFRACTARIAS
1600-1700
75
30
1
0,2
Ladrillos, polvos.
KAOLI KAOLI N
1700-2700
50
40
0,5
0,2
Porcelanas.
ºC
FUSI BLES
(hornos túnel) o, por el contrario el fuego avanza encontrándose los productos estáticos (hornos hoffmann). Sea cual sea el sistema están constituidos por tres zonas caloríficas; precalentamiento, cocción y enfriamiento. Los productos cocidos o
BI ZCOC ZCOCHOS HOS , son sometidos luego a diversos tratamientos de acabado y decoración.
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Co c ci c i ó n ú n i c a , m o n o c o c ci c i ó n y b i c o c ci ci ó n . Cocción rápida.
Los materiales cerámicos pueden someterse a una, dos o más cocciones. Las baldosas no esmaltadas reciben una única cocción; en el caso de baldosas esmaltadas, pueden someterse a una cocción tras la aplicación del esmalte sobre las piezas crudas (proceso de monococción), o someterse a una primera cocción para obtener el soporte, al que se aplica el esmalte para someterlo luego a una segunda cocción (proceso de bicocción). En algunos materiales decorados se aplica una tercera cocción a menor temperatura. En ocasiones puede haber un secado adicional tras la etapa de esmaltado. Esta se lleva a cabo inmediatamente antes de introducir el material en el horno, con el fin de reducir el contenido en humedad de las piezas hasta niveles suficientemente bajos para que la etapa de cocción se desarrolle adecuadamente.
La cocción rápida de las baldosas cerámicas, actualmente predominante, se realiza actualmente en hornos monoestrato de rodillos, que han permitido reducir extraordinariamente la duración de los ciclos de cocción hasta tiempos inferiores a los 40 minutos, debido a la mejora de los coeficientes de transmisión de calor de las piezas, y a la uniformidad y flexibilidad de los mismos. En los hornos monoestrato, las piezas se mueven por encima de los rodillos y el calor necesario para su cocción es aportado por quemadores gas natural-aire, situados en las paredes del horno. Los mecanismos principales de transmisión de calor presentes durante este proceso son la convección y la radiación.
Tr a t a m i e n t o s c o m p l e m e n t a r i o s El bizcocho nunca se utiliza directamente porque sus superficie no está pulida. En el caso de las lozas y porcelanas se mejora su aspecto externo con el v i d r i a d o . Se sumerge el objeto dentro de una suspensión acuosa de arena, caolín, feldespato, piedra caliza y oxido de plomo, todos ellos finamente pulverizados. Esta mezcla sedimenta formando una película delgada y uniforme. Se procede entonces a una segunda cocción a temperatura que no exceda los 800 ºC. Los componentes del vidriado reac-
cionan entre si dando silicatos de calcio y de plomo, es decir un vidrio. La capa vítrea es dura, impermeable y brillante. Confiere buena presentación e incrementa algunas propiedades, como la resistencia a los cambios de temperatura y al golpe.
el color y las imperfecciones del bizcocho, en particular de las lozas. Para esmaltes de un tono uniforme se recurre a los mismos óxidos que para los vidrios.
Se decora pintando manualmente o pegando calcomanías –papeles con los colorantes engomados– antes Cuando el vidriado contiene de un vidriado transparente. óxidos metálicos u otras Estos esmaltes al fuego son sustancias adecuadas se inalterables. Los esmaltes obtiene un e s m a l t e . Los “sobre cubierta” se pintan esmaltes blancos y opacos sobre un previo vidriado se hacen con casiterita opaco, blanco o de color, y (SnO2, dióxido de estaño) y luego se calientan a 600800 ºC. fluorita (F2Ca, Fluoruro de calcio). El esmaltado oculta
D e c o r a c i ó n s o b r e c e r á m i c a co c i d a Decoración sobre arcilla seca cocida. Después de la primera cocción o bizcochado, se procederá a la decoración usando colorantes, óxidos o esmaltes, bien aplicados a pincel, por inmersión o baño (1), por vertido (2) o mediante pulverización. Hemos de tener en cuenta que no se pueden seguir los principios comunes para la obtención de colores. Sobre la arcilla seca, en principio, podemos aplicar dos formas:
1 . Decoración bajo cubierta, cuando decoramos por medio de colorantes u
óxidos directamente sobre la obra bizcochada y después, le añadimos una cubierta transparente o barniz.
2 . Decoración sobre cubierta, como su nombre indica la decoración se efectúa encima de la cubierta definitiva, aunque se puede actuar de varias formas: a) sobre cubierta en crudo (Sobre esmalte crudo), es decir, aplicando los colorantes, óxidos o esmaltes, antes de la cocción de la cubierta. b) sobre cubierta que ha sido cocida previamente (Sobre esmalte cocido). Estos objetos, fabricados normalmente con pastas
blancas, barnizados generalmente al estaño, se denomina de mayólica, destacando en esta escuela la ciudad de Faenza (Italia). c) sobre cubierta que ha sido previamente cocida a medio fuego (Sobre esmalte semicocido), es decir se somete la pieza, a la que se le ha aplicado una cubierta (esmalte o barniz), a una cocción de 400º a 600º C. para endurecer esta capa y facilitar el trabajo de decoración por medio de los óxidos o colorantes.
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Cubier ubier tas cer ámicas: ámicas: esmaltes esmaltes y bar ba r nices En cerámica, se denomina cubierta al proceso final que tiene como objetivo tapar el poro de la materia cerámica, dotándola de impermeabilidad y añadiéndole belleza, dureza, resistencia a las inclemencias ambientales etc. Cubierta es todo lo que cubre, aquello que ponemos encima, y según las cualidades de la cubierta, taparemos o esconderemos aquello que estamos cubriendo, según si éstas son transparentes u opacas. Por lo tanto usaremos como cubiertas los barnices y esmaltes. Antes de seguir adelante, hemos de aclarar estos dos términos que, en muchos casos, y en la mayoría de los tratados cerámicos se confunden y se mezclan de manera arbitraria, a saber:
El barniz conocido también como "vidriado" es un borosilicato de plomo, es decir un compuesto de boro, sílice y plomo. El nombre de "vidriado" le viene viene dado por su parecido físico (su tranparencia) y químico sus componentes con el verdadero vidrio.
El e s m a l t e . Al igual que el barniz es un borosilicato de plomo al que se le añade estaño. El óxido de estaño modifica el barniz y lo transforma en esmalte, confiriéndole la propiedad de hacerlo blanco y opaco tras la cocción, aunque la blancura, s e puede transformar agregándol e otros óxido s o sustancias pigmentarias. No obstante, en la actualidad, todavía se siguen usando las piezas sin esmaltar aprovechando su característica principal, la porosidad, sobre todo en recipientes para almac enamiento y consumo de agu a, ya que los "cacharros" usa dos para estos fines (botij os de barro blanco, botijas, cántaros etc.), que están sin ningún tipo de cubierta, su materia, mantiene el poro totalmente a bierto por lo que, el agua contenida en tales recipientes, tiende a salir al exterior, exterior, lo que hace que toda la superficie del cacharro", siempre esté húmeda. Por acción del calor o el aire, la humedad tiende a evaporarse. El fenómeno de la evaporación produce una reducción de calor de la masa total del del continente y del contenido, por cuya razón, por mucho calor que haga, el agua de estos reci pientes, s iempre se mantiene fresca. Y es por esto que, en esos esos días de calor, es conveniente dejar estos recipientes, en las corri entes de aire para favorecer la evaporación.
R e s u m e n Gr Gr á f i c o :
PREPARACII ÓN D E PREPARAC LAS PASTAS ARCII LLOS ARC LLOSAS AS
El e m e n t o s P l ás t i c o s
+
El e m e n t o s M a g r o s
+
El e m e n t o s F u n d e n t e s
Co n t o r n o s
MOLDEO
Por extrusión Por colada Por Prensa o compresión
SECADO
Única
C O CC CC I Ó N
Monococción Bicocción
Tratamientos complementarios
Vidriado Esmalte Decoración
B a j o cu b i e r t a S o br e c u b i e r t a
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