ES2408804B2 - Una pasta ceramica para soportes de baldosas de gres porcelanico - Google Patents

Abstract

Se describe una nueva composición para una pasta cerámica utilizable como soporte cerámico de baldosas de gres porcelánico que permite comparativamente con las pastas convencionales una reducción del consumo energético en los hornos de cocción para baldosas cerámicas de gres porcelánico y la reutilización y valorización del residuo de vidrio reciclado proveniente de la recogida selectiva, una vez procesado y clasificado, todo ello manteniendo las características y propiedades técnicas exigibles para los soportes habituales del gres porcelánico.

Description

UNA PASTA CERÁMICA PARA SOPORTES DE BALDOSAS DE

GRES PORCELÁNICO

5

Objeto de la Invención

La presente invención se refiere a una pasta cerámica

para soportes de baldosas de gres porcelánico que aporta

1 O

esenciales características de novedad y notables ventajas

con respecto a los materiales utilizados para los mismos

fines en el estado actual de la técnica, y con respecto a

los soportes obtenidos con la utilización de tales

materiales convencionales.

15

Más en particular, la invención propone el desarrollo

de una pasta especialmente utilizable en la fabricación de

soportes de baldosas de gres porcelánico, en la que se

utiliza una composición equilibrada a base de residuos de

20

vidrio reciclados, procesados y clasificados, que permite

ser procesada mediante un procedimiento más que se

desarrolla a una temperatura mucho más baja que los

procedimientos convencionales, con la ventaja de ser más

económico y beneficioso para el medio ambiente que estos

25

últimos. Por la naturaleza de materiales reciclados de los

componentes que intervienen en la preparación de la pasta,

la invención supone además un ahorro en el consumo de

recursos naturales, además de la reutilización y

valorización de un residuo inerte que en otro caso no

30

sería aprovechable.

El campo de aplicación de la invención se encuentra

comprendido, obviamente, dentro del sector industrial

dedicado a la fabricación de baldosas cerámicas de gres

35

porcelánico.

Antecedentes y

Sumario de la Invención

Los

soportes cerámicos que sirven de base para la

fabricación

de baldosas de gres porcelánico se

caracterizan por unas propiedades exigibles: una baja porosidad abierta (poros que tienen comunicación con el exterior del soporte cerámico, que son los responsables de la heladicidad y de las características de aislamiento acústico) ; como consecuencia, una baja absorción de agua

(inferior al 0,5%), una constancia dimensional (contracción lineal en cocido entre un 7 y un 8%), y una alta resistencia a la flexión (resistencia mecánica) superior a los 450 kilos/cm2 , todo ello normalizado en procedimientos y métodos especificados mediante normas UNE, etc.

La baja porosidad se consigue por medio de la formación de fase vítrea durante la cocción. Todo esto hace que las baldosas de gres porcelánico tengan aplicaciones en diversos ambientes, tanto en interiores como en exteriores. En la edificación, se trata del producto cerámico con mayores prestaciones técnicas dentro del campo de las baldosas cerámicas.

El proceso de la producción de baldosas cerámicas de gres porcelánico consiste, en primer lugar, en el mezclado y tratamiento de diferentes materias primas con el objetivo de conseguir un soporte base con dimensiones y formas exactas.

Los soportes cerámicos son preparados a partir de unos grupos de materias primas de los que cada uno aporta unas características físico-químicas imprescindibles para el resultado final que, posteriormente, después de la fase de conformado, secado y, en la mayoría de las ocasiones,

esmaltado y decorado, son sometidos al proceso de cocción por el cual se le confieren las propiedades deseadas al artículo.

El proceso cerámico para la producción de baldosas cerámicas de gres porcelánico consta de las fases que se definen a continuación:

Atomización:

El proceso de atomización consiste en la dosificación y mezcla de arcillas, materiales desgrasantes y otros aditivos que, después de molturados vía húmeda, son sometidos a un secado mediante pulverizado (spray-drying). Al final de este proceso quedan unos gránulos esferoidales con una humedad mínima que tienen que cumplir con parte del proceso de producción. El producto resultante se conoce con la denominación de pasta cerámica atomizada.

También se puede preparar la pasta de gres

porcelánico

por el sistema de molturación vía seca y

humectarla

posterior mente hasta conseguir los granos

esferoidales.

Conformación:

La conformación se puede llevar a cabo mediante los procesos de prensado en seco o de extrusionado. El proceso de prensado en seco consiste en la compactación uniaxial simultánea y la conformación de un polvo granulado con una humedad interna. Por su parte, el proceso de extrusionado consiste en hacer pasar una columna de pasta, en estado plástico, a través de una matriz que forma una pieza constante que posteriormente es cortada según la medida requerida. Los equipos que se utilizan constan de tres partes principales: el sistema propulsor, la matriz y la

cortadora. El sistema propulsor más habitual es el sistema de hélice.

En el proceso de extrusión, la pasta cerámica también se puede preparar, opcionalmente, sin utilizar el proceso de atomización.

Se puede utilizar un proceso de trituración en seco y el posterior mezclado de las materias primas con el porcentaje de agua adecuado.

Secado:

En el proceso de secado se elimina la humedad que contiene la baldosa para evitar defectos posteriores durante la operación de decoración (si la hay) , y en la cocción.

Decorado: Las baldosas de gres porcelánico pueden ser decoradas

o no dependiendo del destino final.

Cocción:

La cocción es la fase central del proceso, caracterizada por un conjunto bastante complejo de transformaciones físico-químicas y reacciones que ocurren en el horno. El proceso de cocción está dividido en tres fases muy diferenciadas:

1) La pre-cocción, en la que ocurren las siguientes transformaciones:

-

pérdida del agua

-

transformación del cuarzo

-

perdida de co2 por calcinación de los carbonatos

-

perdida de C02 por oxidación de la materia orgánica

-descomposición de los materiales arcillosos.

En esta parte las baldosas sufren expansiones y contracciones.

2) La cocción, donde se producen los siguientes fenómenos:

sinterización y formación de fases cálcicas que pasan rápidamente a fases cristalinas -vitrificación de la baldosa cerámica

contracción de la baldosa (influye mucho en la contracción lineal de la baldosa y en las posibles deformaciones piroplásticas).

3) El enfriamiento, donde se produce la solidificación-contracción de todos los elementos.

Para el cumplimiento de las propiedades exigibles de las baldosas de gres porcelánico una vez cocidas, es determinante que, durante todo el proceso de su producción, se cumplan, como mínimo, unos valores dentro de unos rangos en cada una de las fases anteriormente mencionadas:

Atomizado:

El rechazo másico de la composición una vez molturada mezclada con agua (barbotina), no deberá ser superior al 1% (medido en un tamiz de 63 micrones);

La humedad del polvo atomizado final con anterioridad al conformado por el sistema de prensado en seco debe estar entre un 5 y un 7%. En el caso del proceso por extrusión estará entre un 15 y un 20%;

-El control granulométrico (curva granulométrica) del polvo atomizado. La distribución granulométrica deberá ser aproximadamente la siguiente:

630 micrones .....

entre 5%-7%

500 micrones .....

entre 15%-18%

400 micrones .....

entre 25%-35%

300 micrones .....

entre 25%-35%

200 micrones .....

entre 10%-15%

100 micrones .....

entre 5%-6%

75 micrones .....

<1

<75 micrones .....

<0,5

Plasticidad (método Pfefferkorn)

Prensado:

La presión específica, para la conformación por prensado en seco, muestra que es importante prensar entre 350 Kg/cm2 y 370 Kg/cm2 ;

-

La compactación (densidad aparente) en verde de la baldosa producida por el sistema de prensado en seco debe tener unos valores entre 2,00 gr/cm3 y 2,10 gr/cm3 •

Secado: Después de secada la baldosa,

-

La compactación (densidad aparente) en seco de la baldosa producida mediante el proceso de prensado en seco deberá tener unos valores entre 1,920 gr/cm3 y 2,000 gr/cm3 ;

-

La contracción post-secado de la baldosa producida mediante el proceso de prensado en seco no deberá exceder del 0,3%;

La resistencia mecánica en crudo de la baldosa producida, tanto con el proceso de prensado en seco como mediante el de extrusionado, deberá de ser superior a 30 Kg/cm2

Cocción: La contracción lineal en cocido de la baldosa producida debe de estar entre un 7 y un 8%; -La densidad aparente una vez realizado el cocido de 5 la baldosa producida deberá de ser superior a 2,35 gr/cm3 ;

La absorción de agua (porosidad abierta) de la baldosa producida después de cocida deberá de ser inferior al 0,5%:

La resistencia mecánica de la baldosa producida lO después de cocida deberá ser superior a 450 Kg/cm2 •

La composición de una pasta cerámica para gres porcelánico habitual para una temperatura máxima de cocción de entre 1170 °C y 1220 °C suele ser:

Componente

Cantidad (%)

ARCILLA PLÁSTICA

20 -35%

ARCILLA

10 -20%

CAOLÍN

o -10%

FELDESPATOS

25 -50%

ARENA SILÍCEA

o -15%

Según la función que desempeñan dentro de la composición, las materias primas se pueden integrar en diferentes grupos:

20 Grupo de materias primas plásticas: se caracteriza por aportar la plasticidad necesaria para el conformado y manejabilidad del producto. Pertenecen a este grupo las arcillas plásticas (normalmente

25 caoliníticas), y los materiales orgánicos plastificantes; Grupo de fundentes o vitrificantes: su función consiste en producir la fase vítrea en el interior

del soporte durante el ciclo de cocción, reducir la porosidad interna y, como consecuencia, reducir la porosidad externa. Pertenecen a este grupo los feldespatos (sódicos, potásicos, cálcicos y magnésicos). Los feldespatos son silicoaluminatos de elementos alcalinos o alcalinotérreos, y son productos que funden formando fase vítrea a partir de temperaturas de 1150 ° e, que son habituales en el sector cerámico. Grupo intermedio: a este grupo pertenecen arcillas poco plásticas, caolines; Grupo de desgrasantes: su función es la dar equilibrio a la composición en el conformado y en la cocción. Pueden llegar a modificar el coeficiente de dilatación térmico del producto. A este grupo pertenecen las arenas silíceas y chamotas (tiesto cocido triturado); Grupo de aditivos: este grupo actúa sobre la reología del producto en el proceso de atomización cuando se moltura la mezcla de materias primas en medio acuoso. Está compuesto por fluidificantes, ligantes, floculantes, etc.

Como ya se comentó anteriormente los soportes cerámicos de gres porcelánico, en cualquiera de sus formas y presentación, son productos que tienen unas características después de cocidos que los diferencian del resto de baldosas cerámicas: una baja porosidad abierta, una constancia dimensional y una alta resistencia mecánica.

La porosidad tiene que ser siempre inferior a O, 5%, mientras que la resistencia mecánica o flexo-tracción tiene que ser superior a 450 kg/cm2 •

En el proceso de la producción de baldosas cerámicas de gres porcelánico, durante el conformado por medio del prensado en seco, la consecución de una conformación correcta que dé unos valores de densidad aparente en verde entre 2 y 2, 10 gr1cm3 depende del equilibrio entre las materias primas plásticas y las desgrasantes. Si el desequilibrio viene dado por un aumento de los desgrasantes, no sería posible compactar a los valores deseados. La densidad aparente en verde es de suma importancia para el resultado final después de la cocción ya que tiene una influencia determinante en la contracción lineal y en la densidad aparente después de cocción, incluyendo esta última de forma definitiva sobre la porosidad abierta final. Una densidad aparente en verde inferior a 2 gr/cm3 producirá en la cocción una contracción lineal muy elevada, una densidad aparente después de cocción inferior a 2¡35 gr/cm3 y, por lo tanto, una porosidad abierta incorrecta. La porosidad abierta de una baldosa cerámica se determina y expresa como la cantidad de agua absorbida por un artículo en función de su peso. Este procedimiento está normalizado por medio de métodos de ensayos por normas a la flexo-tracción UNE, ASTM, etc.

Teniendo en cuenta lo anterior, la presente invención se encuadra en el sector de la construcción, y en particular en el sector cerámico, destinado a la producción de baldosas cerámicas para revestimiento y pavimento de gres porcelánico, conformadas tanto mediante el proceso de prensado en seco como mediante el de extrusionado.

Más específicamente, la presente invención es de un gran interés económico y medioambiental, puesto que se consigue un soporte cerámico de gres porcelánico aplicando

una temperatura máxima de cocción bastante inferior a la habitual, con una composición equilibrada de residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados. Con esta incorporación se consigue un ahorro energético y un ahorro en el consumo de recursos naturales además de la reutilización y valorización de un residuo inerte que en algunos casos su destino podría ser el vertedero controlado.

En el desarrollo de la presente invención se ha observado que sustituyendo los feldespatos total o parcialmente por una cantidad inferior de una composición equilibrada de residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados de naturaleza sódico-cálcica y manteniendo la estructura química de la pasta cerámica de gres porcelánico original, se obtienen soportes cerámicos de gres porcelánico con una temperatura máxima de cocción muy inferior a la habitual, conservando las propiedades de la original. Esto supone la posibilidad de incorporar una materia prima nueva que, después de un proceso selectivo, actuará como sustituta del feldespato total o parcialmente

a

un precio razonable, eliminando la extracción de

minerales

y reciclando residuos proced entes de otro

sector.

En la presente invención se utiliza una composición equilibrada de residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados de naturaleza sódico-cálcica. Estos residuos de vidrios que se han estudiado son los más abundantes en el mercado, por lo que se estima que no habría problemas de suministro.

Según se acaba de mencionar, en la composición original se sustituye todo o parte del feldespato por una pequeña cantidad de la composición equilibrada de residuos

de vidrios reciclados, procesados y clasificados, modificando los porcentajes del resto de materias primas según sea necesario para equilibrar la composición de forma que la nueva composición mantenga la estructura química de la original y la plasticidad adecuada para que pueda ser conformada y cumpla con los valores exigibles del proceso productivo, ya sea para el proceso de prensado en seco o ya sea para el de extrusionado. Así, esta invención permite obtener una nueva pasta cerámica de gres porcelánico que cumple con las mismas propiedades que la original (la cual necesita una temperatura máxima de cocción en torno a 1190 °C), aplicándole una temperatura de cocción máxima de alrededor de 1080 °C.

Hay que hacer constar que la composición equilibrada de residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados de naturaleza sódico-cálcica no es más económica que los feldespatos a los que sustituye, pero en cambio permite que se disminuya el consumo energético y su comportamiento químico es estable y constante. En este caso, el residuo de vidrio actúa como la materia prima principal vitrificante con un efecto más fundente que el feldespato ya que éste, a temperaturas inferiores a 1150 °C, no ayuda a la vitrificación.

También hay que destacar que como el residuo de vidrio que se necesita para conseguir el objetivo es muy inferior a la cantidad de feldespatos que se necesita para la composición original y la pasta final y los dos materiales son desgrasantes, será más fácil de conformar.

Después de todo el desarrollo realizado se ha llegado a la conclusión que el residuo de vidrio en proporciones mayores de un 25%, en la composición, impide conformar correctamente, tanto mediante el proceso de prensado en

seco como mediante el de extrusionado, para alcanzar la

densidad aparente en verde objetivo y, por consiguiente,

la densidad aparente después de la cocción (mínimo 2, 35

gr/cm3 ) que va a marcar la porosidad abierta definitiva.

5

La posibilidad de la utilización y valorización del

residuo de vidrio como materia prima fundente en una pasta

cerámica puede suponer un ahorro energético muy

importante, ya que por ejemplo, el vidrio de naturaleza

sódico-cálcica presenta una temperatura de fusión, medida

1 O

a través un microscopio de calentamiento, de

aproximadamente 1135 °C debido a su estado amorfo,

mientras que los mismos componentes del vidrio pero

introducidos como especies cristalinas, requieren

temperaturas de fusión más altas, por encima de los 1500

15

°C. Por lo tanto, resulta evidente la reducción de

temperatura que se consigue en el proceso de producción.

No obstante, con la temperatura de fusión medida a

través de un microscopio de calentamiento, resulta ser más

20

importante la temperatura de sinterización y

reblandecimiento que es, precisamente, donde se empiezan a

formar las fases vítreas en realidad.

Así, de acuerdo con la exposición anterior, con todo

25

esto se consigue:

1 -Ahorro energético

2 -Ahorro de recursos naturales

3 -Reutilización y valorización de residuos ajenos al

30

sector cerámico

4 -Reducción de emisiones de C02

La cantidad de residuo de vidrio significa el aporte

de óxido de sodio y óxido de calcio sin la necesidad de

35

utilizar materia prima como agentes precursores para

incorporar dichos óxidos, permitiendo así la reducción de las emisiones de C02. El proceso permite por tanto que se dejen de extraer recursos naturales y se sustituyan por materias primas secundarias (residuo de vidrio) de naturaleza sostenible.

Por todo ello, la recogida selectiva de vidrio y su tratamiento posterior en una planta especializada es de suma importancia para la presente invención en la que el residuo de vidrio es aplicado a la pasta cerámica de gres porcelánico, y para el que sigue el siguiente proceso:

1 clasificación y control en origen del residuo de

vidrio

2 -control de calidad en la recepción

3 -proceso de lavado (opcional)

4 -tratamiento y limpieza de impurezas

4.1 -eliminación de metales

4.2 eliminación de materia orgánica

4.3 -eliminación de ligeros 5 trituración y acondicionamiento morfológico y

granulométrico 6 -separación de colores y tamaños 7 -control de calidad 8 -envasado

Como se puede apreciar, la clasificación del residuo de vidrio procedente de la recogida selectiva empieza en origen. La recogida selectiva de vidrio se realiza de tres formas deferentes:

Vidrio doméstico, mediante los contenedores ubicados en la vía pública; Vidrio industrial, procedente de los procesos de fabricación del mismo, y

Vidrio doméstico/industrial procedente de las empresas dedicadas a la manipulación del mismo.

De las grandes cantidades que se obtienen con la recogida selectiva de vidrio, una gran parte la recuperan los propios vidrieros, pero hay una parte muy importante que con desarrollos apropiados de sus composiciones y procesando y adecuando los procesos, se puede valorizar como materia importante en una composición de una pasta de cerámica de gres porcelánico.

De hecho, en la industria cerámica hay empresas que ya están utilizando el vidrio reciclado como materia prima principal para la obtención de gresites (mosaico vítreo) . Son piezas prensadas de vidrio en un molde refractario, con el vidrio adecuado morfológicamente. Posteriormente se funde y se consiguen piezas de pequeñas dimensiones. Un proceso de este tipo ha sido descrito en el documento de patente US-6. 34 O. 650. Se trata de piezas que están compuestas desde un 90 a un 100% de vidrio que sólo se pueden producir en formatos pequeños ya que las piezas de grandes dimensiones se deforman durante la cocción.

Se conocen otros tipos de gresites que se describen en las patentes US-9. 895. 511 y US-5. 720. 835. Éstos son productos limitados en cuanto a temperaturas de cocción, dimensiones, decoración, etc.

Otro ejemplo basado en vidrio ha sido descrito en el documento US-5. 64 9. 987, en el que se aprovecha la propiedad que tiene el vidrio de recristalizar (formación de fases cristalinas) . Este vidrio se encuentra en forma de gránulos y se dispone en moldes resistentes a la temperatura. Se necesita un ciclo lento (a partir de 8 horas) . Durante el proceso de cocción se provocan unas

1 O

35

cristalizaciones en la masa fundida que le confieren unas propiedades características.

El documento de Patente ES-2 247 954 Bl describe una pasta gresificable que utiliza residuo de vidrio destinado a vertedero con unos porcentajes de vidrio a partir de un 35% sin tener en cuenta la compactación (densidad aparente) en verde mínima para obtener una densidad aparente mínima después de la cocción de 2,35 g/cm3 y garantizar una baja porosidad abierta una vez cocida la baldosa.

Los porcentajes elevados de vidrio dificultan el conformado, ya que es una materia prima desgrasante muy enérgica y, por lo tanto, también la compactación en verde, fundamental para conseguir una baja porosidad abierta (absorción de agua), una vez cocida la baldosa.

También, unas grandes cantidades de vidrio en la posición de una pasta de gres porcelánico aumentan excesivamente el coeficiente de dilatación térmico y, por consiguiente, la deformación de la baldosa.

Otro parámetro exigible es la contracción lineal en cocido, el cual, a partir de un 25% de vidrio en la composición de una pasta es difícil de controlar en la cocción.

La presente invención está basada en la consideración de una selección en origen de residuos de vidrio de naturaleza sódico-cálcica, el procesamiento de los mismos, y después, la preparación de una fórmula equilibrada para su utilización como principal componente de la composición de una pasta para baldosas de gres porcelánico que cumplan una propiedades exigibles iguales a las habituales a una

temperatura máxima de cocción muy inferior a la de las convencionales.

Según se sabe, la temperatura máxima de cocción de la pasta de gres porcelánico habitual está comprendida en la gama de 1170 -1220 °C, mientras que la temperatura máxima de cocción de la pasta preparada conforme a la invención está comprendida dentro de la gama de 1080 -1100 °C.

Para que se cumplan las propiedades exigibles, la invención ha comprobado que el residuo de vidrio no puede

exceder

el 25% de la composición, ya que en otro caso

resulta

muy difícil llegar a los valores mínimos

necesarios

en la conformación, pudiendo causar

deformaciones la contracción lineal en cocido y aumentando excesivamente el coeficiente de dilatación lineal.

Así, un primer objeto de la invención es la creación de una pasta cerámica de gres porcelánico cuyo componente diferencial respecto a las pastas convencionales es la composición equilibrada hecha a base de diferentes residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados de naturaleza sódico-cálcica y el resto de componentes materias primas plásticas, materias primas desgrasantes y aditivos (normalmente fluidificantes). Dicha pasta debe cumplir en su proceso productivo, en verde y después de pasar por el secadero, unos valores comprendidos dentro de unos rangos para obtener las propiedades técnicas exigibles después de la cocción, equivalentes a los mostrados por la pasta convencional carente de tal composición equilibrada de residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados de naturaleza sódico-cálcica. Los valores más determinantes consisten en respetar la densidad aparente en verde de la baldosa producida mediante el proceso de prensado en seco en 2, 00 2, 10

g/cm3 , la contracción lineal en cocido de la baldosa producida en un 7 -8%, la densidad aparente en cocido de la baldosa producida en un valor superior a 2,5 g/cm3 , la absorción de agua de la baldosa producida por debajo del O, 5%, y la resistencia mecánica de la baldosa producida por encima de 450 kg/cm2 •

Otro objetivo de la invención consiste, según se ha dicho, en rebajar la temperatura máxima de cocción desde el valor habitual de 1170 -1220 °C hasta 1080 -1100 °C, con el consiguiente descenso del consumo energético, menor desgaste del horno, utilización de rodillos más económicos (en hornos de rodillos), etc.

Un objetivo adicional consiste en acortar el ciclo de cocción puesto que a una temperatura máxima de cocción de 1080 -1100 °C hay, respecto a los procesos convencionales a mayor temperatura, mayor cantidad de zona y tiempo en el horno para la desgasificación de la baldosa. Se logra así pasar de unos ciclos de entre 50 y 120 minutos a unos ciclos de entre 35 y 50 minutos.

También se consigue mantener una estructura química de la pasta equivalente a la de la pasta convencional.

En

términos generales, el proceso de elaboración de

la

nueva pasta es igual que el proceso de elaboración de

la pasta tradicional.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una composición para la preparación de una pasta cerámica de gres porcelánico en la que se utiliza como materia prima determinante residuos de vidrio de naturaleza sódico-cálcica procedentes de la recogida selectiva, después de

haber sido sometidos a procesado, clasificación y control en una planta autorizada.

La invención ha desarrollado una composición equilibrada de diversos residuos de vidrios de naturaleza

sódico-cálcica

que tienen diversas procedencias con el

objetivo

de asegurar una continuidad, constancia y

estabilidad

en el tiempo.

La composición de la nueva pasta cerámica de gres porcelánico conforme a la invención se desarrolla a partir de la pasta convencional descrita anteriormente, pero con la particularidad de que en la composición se sustituye el feldespato como fundente, manteniendo la estructura química, por la composición equilibrada de residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados de naturaleza sódico-cálcica, con el objetivo de no superar el 25% de vidrio para cumplir los valores productivos habituales y siendo el resto materia prima plástica, materia prima desgrasante y aditivos, manteniendo el comportamiento en el proceso de la pasta convencional.

Para el desarrollo de la invención se ha seguido el proceso clásico detallado anteriormente.

La pasta, una vez conformada, es sometida a tareas de trasiego, aplicación de esmaltes o cualquier tipo de decoración habitual en las baldosas de gres porcelánico. Los rangos de porcentajes de cada materia prima en la composición de la pasta de gres porcelánico estudiada, son los siguientes:

C.E.R.V ................... . 1-25% MATERIA PRIMA PLÁSTICA.... . 30-70% MATERIA PRIMA DESGRASANTE .. 0-15% ADITIVOS .................. . 0-2%

Con el término e. E. V. R. se alude a la composición equilibrada de residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados de naturaleza sódico-cálcica.

La pasta desarrollada en la invención, destinada a la fabricación de soportes de baldosas de gres porcelánico, cumple todos los valores y propiedades descritas en la norma IS014400 grupo 81 (baldosas conformadas por prensado en seco con absorción de agua a 0,5%).

Para que la pasta de gres porcelánico de la invención pueda cumplir los valores dentro de los rangos necesarios y mantenga las mismas propiedades, una vez cocida a temperatura adecuada, se ha restringido la cantidad de

C.E.R.V. a un máximo de un 25% puesto que se ha comprobado que con mayores porcentajes no se pueden cumplir los valores objetivo de compactación de la pasta en la fase de conformado debido a que el residuo de vidrio reciclado tiene un poder desgrasante que rebaja la plasticidad de la pasta.

También

se ha podido comprobar que a temperaturas de

1080-1100

°C, con porcentajes superiores a un 25% de

residuos

de vidrios reciclados en la composición de la

pasta,

se producen deformaciones piroplásticas en el

soporte.

El procedimiento seguido para la preparación de los

soportes

cerámicos utilizando la pasta de la presente

invención

sigue las mismas etapas o fases que el

procedimiento

seguido con la utilización de la pasta

convencional. Las únicas diferencias significativas con respecto al proceso original son:

-

Temperaturas de cocción en la gama de 1080-1100 °C,

-Ciclos de cocción entre 35-50 minutos.

Se ha comprobado que la composición equilibrada de diferentes residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados tiene la ventaja de tener una constancia en el tiempo, tanto químicamente como en cantidad, y se puede comparar a cualquier materia prima en lo que a estabilidad se refiere, como por ejemplo en caso del feldespato.

En un ejemplo de realización se ha llevado a cabo un proceso con la composición siguiente:

C.E.R.V. 20% ARCILLA PLÁSTICA A ... 30% ARCILLA B ............ 38% ARENA SILÍCEA ........ 12%

La composición anterior se moltura en molino de bolas de alúmina con un 40% de agua hasta que se obtiene un tamaño de partícula máximo deseado. Posteriormente se descarga del molino y se atomiza y después se hace pasar los controles de calidad, control de humedad y control de distribución granulométrica.

La siguiente fase es la de conformado. En este caso, la prueba se realiza mediante prensado en seco, y a continuación se llevan también a cabo los controles de calidad siguientes y el control de la compactación en verde.

La siguiente fase es el secado de la pieza por medio de un secadero, a una temperatura máxima de unos 120 °C, y a continuación se comprueba la humedad y la compactación.

La siguiente etapa es la fase de cocción. En este caso se realiza a una temperatura máxima de 1090 °C y en un ciclo de tiempo de 45 minutos.

Todas las operaciones se han realizado en paralelo con la pasta habitual convencional, salvo lo que se refiere a la cocción que en el caso de la pasta convencional se ha realizado aplicando una temperatura de

5 1190 oc y un ciclo de 65 minutos.

La curva de gresificación de esta pasta una vez cocida es la siguiente:

Temperatura oc

1000 1020 1040 1080 1100 1120 1140

% C.L.C.

4,85 5,2 5,95 7,02 7,1 7,04 7,99

c. ap.

2,16 2,26 2,31 2,37 2,4 2,38 2,38

% A.a.

6,17 3,95 2,87 0,38 0,05 o o

Donde:

~

o C. L. C. contracción lineal después de cocida la pieza

D. ap. densidad aparente después de la cocción 15 % A. a. absorción de agua una vez cocida la pieza

La tabla que recoge los resultactos de las pruebas realizadas entre una baldosa de gres porcelánico de tipo convencional y una baldosa de gres porcelánico conforme a

20 la invención, han sido recogidas en la tabla que aparece a continuación:

PORCELÁNICO TRADICIONAL

PORCELÁNICO NUEVO

Residuo del atomizado (63 ]liD)

0,96% 0,85%

Humedad de la pasta atomizada

6,56% 6,02%

Presión específica de prensado

360 kg/cm2 360 kg/cm2

Densidad aparente en verde

2,06 g/cm3 2,07 g/cm3

Resistencia mecánica en crudo

20 kg/cm2 35 kg/cm2

Densidad aparente en seco

1,93 g/cm3 2,94 g/cm3

Temperatura máxima de cocción

1185 oc 1080 oc

(continuación tabla)

Contracción lineal en cocido

7,52% 7,02%

Densidad aparente en cocido

2,37 g/cm3 2,37 g/cm3

Absorción de agua en cocido

0,28% 0,38%

Métodos utilizados para todos los controles realizados en todo el proceso

a) Determinación del residuo volumétrico de la barbotina

Se toma una probeta de lOO ce llena de la barbotina y ésta se pasa por un tamiz de 63 micrones en vía húmeda, con la adición de agua hasta que ésta sale clara. El rechazo que queda en el tamiz se recoge con la ayuda de agua en una probeta de 25 ml, y se deja que sedimente el rechazo y se expresa en ce.

b) Determinación de la humedad en desecador de infrarrojos

Se toma una porción de la muestra del atomizador, se homogeniza perfectamente y se pesan 10 gramos sobre un plato de metal previamente tarado en el desecador, y se pone este último en marcha a una temperatura de 160 °C y durante un tiempo de 6 m.

Se considera un nivel de humedad correcto cuando está comprendido entre un 5 y un 7%.

e) Determinación de la distribución granulométrica

Se realiza con una torre de tamices por el sistema de vibración, utilizando tamices de 630, 500, 400, 300, 200, 100, 75 micrones.

Se pesan 200 gr del material atomizado y se colocan

sobre

el tamiz suprior de 630 micras manteniendo una

vibración

media durante 15-20 m. Los resultados se

expresan en

tanto por ciento.

La curva obtenida se considera correcta si se mantiene dentro de los valores siguientes:

630 ]liD ••••••••• entre 5%-7% 500 ]liD ••••••••• entre 15%-18% 400 ]liD ••••••••• entre 25%-35% 300 ]liD ••••••••• entre 25%-35% 200 ]liD ••••••••• entre 10%-15% 100 ]liD ••••••••• entre 5%-6% 75 ]liD ••••••••• <1% <75 ]liD ••••••••• <0,5%

d) Determinación de la densidad aparente (compactación)

Se utiliza una balanza electrónica con una precisión de 0,01 gr. Sobre la balanza se encuentra situado un recipiente con mercurio y un mecanismo de sujeción e inmersión de probeta verticalmente en el seno del mercurio. La fórmula:

donde:

W1 = peso de la probeta en gramos W2 peso de la muestra sumergida en mercurio en gramos, y d = densidad del mercurio a temperatura de trabajo.

e) Determinación de la resistencia a la flexión

El aparato consta de dos apoyos y un mandrino de flexión cuya anchura es mayor que la de la probeta. Uno de los bordes de apoyo del mandrino de flexión ha de estar apoyado cilíndricamente para poder ser adaptado a la pieza cerámica.

La pieza se coloca sobre los apoyos y se carga en el centro mediante una fuerza única. La carga se aumenta hasta la rotura de la pieza y se anota la fuerza necesaria para ello.

La resistencia a la flexión se calcula utilizando la siguiente fórmula:

Rfl= 3.P.Ls / 2.b.a2

donde:

Rfl = resistencia a la flexión (kg/cm2 )

P =fuerza de rotura que indica el aparato

Ls = distancia entre apoyos (cm)

b anchura de la probeta (cm)

a = espesor de la probeta (cm)

f) Determinación del coeficiente de dilatación térmico

Se seca una muestra del material a probar y se humecta y se prensa a 294 kg de presión. La pieza obtenida una vez seca se cuece a 1000 °C.

Una vez que la pieza ha sido cocida, se corta en forma de barrita y se introduce en el horno dilatométrico realizando un calentamiento progresivo a razón de 5 °C/min hasta alcanzar 800 °C.

El coeficiente de dilatación térmico se determina mediante la pendiente de la línea representada y puede expresarse coma se indica a continuación:

ALFA 30-300 °C ALFA 300-500 °C ALFA 500-650 °C

cuyas unidades son E-7/K.

q) Determinación de la contracción lineal en cocido

Para obtener la contracción lineal en cocido de la

5 muestra a estudiar debemos prensar la probeta y luego a continuación secarla para cocerla a la temperatura adecuada.

En caso de que la conformación sea a través de 1 O prensado en seco, la densidad aparente deberá de ser de 2,10 gr/cm3 • Se mide mediante la fórmula siguiente:

Lo -Lf % C.L. ---------X 100

donde:

Lo 20 después Lf

Lo

= longitud de la probeta a la salida del secadero de prensar, y = longitud de la probeta cocida.

h) Determinación de la absorción de agua

Para determinar la absorción de agua de una baldosa 25 cerámica se necesita disponer de una balanza y un autoclave.

Para ello, se llena el autoclave de agua descalcificada y se calienta hasta la ebullición. En ese 30 momento se introducen en el agua las piezas, previamente pesadas, de tal manera que presenten la mayor superficie libre posible y estén separadas unas de otras. Las piezas se mantienen en el agua hirviendo durante un tiempo de dos horas, de modo que una vez transcurrido este tiempo se 35 interrumpe la calefacción y se deja enfriar el agua.

Cuando el agua está a una temperatura del orden de unos 35-40 °C, se extraen las piezas una a una, se seca la superficie de las mismas y se pesan.

El valor correspondiente de absorción de agua se obtiene aplicando la fórmula siguiente:

Pf -Po % A.a. ---------X 100 Po

donde:

% A.a. absorción de agua Pf peso final de la pieza después de ebullición Po peso inicial de la pieza

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   5 le

   l. Pasta cerámica porcelánico que para soportes comprende una componentes consistentes en: de baldosas combinación de de gres tres -una composición equilibrada de residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados de naturaleza sódico-cálcica, como componente principal; -materias primas plásticas, y -materias primas desgrasantes y aditivos, caracterizada porque:

   15

   el contenido en residuos comprendido entre el 1-25% y -no contiene feldespatos. de vidrios está

2. 2. Pasta cerámica según la reivindicación 1 caracterizada porque el contenido en residuos de vidrio es un 20%.

   2e

   3. Pasta cerámica según caracterizada porque las arcillas. las reivindicaciones materias primas plásticas 1-2, son

   25

   4. Pasta cerámica caracterizada porque según las reivindicaciones 1-2 las materias primas desgrasantes se

   eligen entre arena aluminosilicatos.

   silícea, chamota, silicatos o

   5

   5. Pasta cerámica según las reivindicaciones 1-2, caracterizada porque la composición equilibrada de residuos de vidrios reciclados, procesados y clasificados de naturaleza sódico-cálcica proceden de la recogida selectiva de vidrios con las tres procedencias siguientes:

   la

   -Vidrio doméstico a ubicados en la vía pública; través de los contenedores

   -Vidrio industrial fabricación del mismo, y

   procedente de los procesos de

   -Vidrio doméstico/industrial procedente empresas dedicadas a la manipulación del mismo.

   de las

   15

3. 6. Pasta cerámica según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por una molturación en base acuosa previa al atomizado hasta que menos de un 1% de su residuo másico sea superior a 63 micrones.

   2a

4. 7. Pasta cerámica según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque una vez atomizada para el conformado mediante un proceso de prensado en seco, la humedad de la pasta está comprendida entre un 5% y un 7%.

   25

5. 8. Pasta cerámica según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque una vez atomizada para el conformado

   mediante un proceso de extrusionado, la humedad pasta está comprendida entre un 15% y un 20%.

   de la

   5

   9. Pasta cerámica según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque durante la fase de conformación por prensado en seco la pasta es prensada a una presión específica entre 350 y 370 Kg/cm2 •

   la

   10. Pasta cerámica según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la fase de conformación por prensado en seco admite una compactación a una densidad aparente de al menos 2,10 gr/cm3 •

   15

   11. Un procedimiento para porcelánico caracterizado las reivindicaciones 1-10 35-50 minutos. la obtención de baldosas de gres porque la pasta cerámica según es cocida a 1080-1100°C durante

6. 12. Baldosas

   obtenibles según la reivindicación 11.

   2a

   13. Baldosa según la reivindicaciones 12 caracterizada porque la contracción lineal de la baldosa una vez cocida presenta está comprendida entre un 7% y un 8%.

7. 14. Una baldosa según las reivindicaciones 12, caracterizada porque la densidad aparente de la baldosa después de cocida es igualo superior a 2, 35 gr/cm3 •

   25

8. 15. Una baldosa según las reivindicaciones 12, caracterizada porque presenta una absorción de agua

   ~

   inferior al O, 5 o •

   5 16. Una baldosa según la reivindicación 12 caracterizada porque su resistencia mecánica es igual o superior a 450 Kg/cm2 •
9. 17. Uso de los residuos de vidrios reciclados, procesados

   10 y clasificados de naturaleza sódico-cálcica para la fabricación de baldosas de gres porcelánico.