Na produção cerâmica, a contração durante a queima impacta significativamente a estabilidade dimensional e as taxas de rendimento. A contração excessiva causa deformação da peça, fissuras ou mesmo desperdício, aumentando assim os custos de produção e o consumo de energia. Reduzir a contração durante a queima não só melhora a consistência da qualidade dos produtos cerâmicos, como também diminui o consumo de energia e o desperdício de matéria-prima. A otimização das formulações da massa cerâmica e dos processos de queima são abordagens essenciais para atingir esse objetivo.
Causas e efeitos da retração durante a queima
A contração durante a queima tem origem principalmente em duas etapas:
Encolhimento físico: a expulsão de água livre e água absorvida do corpo.
Encolhimento químico: Em altas temperaturas, ocorrem reações físico-químicas nos componentes do corpo, incluindo mulitização, formação de fase líquida, fusão do quartzo e expulsão de gás dos poros. Esses processos causam rearranjo das partículas e densificação volumétrica.
O princípio fundamental da otimização de formulações reside no controle e na minimização das alterações volumétricas geradas durante esses processos, ajustando os tipos e as proporções das matérias-primas.
Otimização da composição corporal e da matéria-prima mineral
Seleção racional de matérias-primas de silicato As massas cerâmicas tradicionais são compostas principalmente de caulinita, quartzo e feldspato. O excesso de caulinita causa uma contração significativa durante a queima, enquanto o feldspato atua como fundente, promovendo a densificação. Ajustando a proporção entre quartzo e feldspato, controlando o teor da fase líquida e a temperatura de sinterização, a massa atinge a densificação, evitando a contração excessiva. | Introdução de Agentes Reforçadores A adição de talco promove a formação de fases de mulita e andalusita, aumentando a resistência de cerâmicas de uso diário. Os filamentos nodulares de mulita suprimem a fissuração por retração, ao mesmo tempo que aumentam a resistência à flexão. |  |
III. Ajuste da Distribuição do Tamanho das Partículas
| A distribuição do tamanho das partículas determina a densidade da massa. Partículas grossas formam uma estrutura de sustentação, enquanto partículas finas preenchem os vazios, reduzindo as taxas de retração. Formulações otimizadas melhoram a eficiência de compactação e a estabilidade da massa. Reduzir a proporção de componentes plásticos é crucial, pois o excesso de argila libera água estrutural durante a queima, causando retração volumétrica significativa. Minimize o uso de argilas altamente plásticas substituindo-as parcialmente por minerais ou fundentes não plásticos. |  |
IV. Processo e Disparo
| A adição de fundentes (por exemplo, feldspato, talco, sais de metais alcalinos) reduz as temperaturas de queima, prevenindo a contração excessiva em altas temperaturas. A introdução de talco e TiO₂ pode reduzir a temperatura de queima em 30 °C, permitindo alcançar uma estrutura estável em temperaturas mais baixas para cerâmicas de uso diário aprimoradas. O aquecimento rápido ou o tempo de permanência insuficiente podem causar tensões internas desiguais na peça, aumentando a variação da contração. O controle de temperatura deve ser feito em etapas: fase de desidratação → fase de densificação → fase de permanência, garantindo uma contração uniforme. |  |
Resumo e recomendações
A otimização das formulações da massa cerâmica reduz eficazmente a retração durante a queima através de: ajuste das proporções de matérias-primas para reduzir moderadamente o uso de argila de alta plasticidade; adição de agentes reforçadores para promover a formação de mulita; e utilização de tamanhos de partículas adequados para aumentar a estabilidade da massa.
A combinação dessas medidas não só melhora a estabilidade dimensional e as taxas de rendimento dos produtos cerâmicos, como também reduz o consumo de energia, impulsionando a indústria cerâmica rumo à eficiência energética, à sustentabilidade ambiental e ao desenvolvimento de alta qualidade.