Procesamiento de productos cerámicos

1. Procesamiento de productos cerámicos • Cerámicos tradicionales • Materias primas y su preparación (procesado) • Métodos de conformado • Secado • Cocción o sinterizado • Cerámicos de avanzada (o nuevos cerámicos) • Materias primas y su preparación (procesado) • Procesamiento de materiales • Métodos de conformado • Cocción o sinterizado

2. Procesamiento de productos cerámicos • Cerámicos tradicionales • Materias primas y su preparación (procesado) • Métodos de conformado • Secado • Cocción o sinterizado • Cerámicos de avanzada (o nuevos cerámicos) • Materias primas y su preparación (procesado) • Procesamiento de materiales • Métodos de conformado • Cocción o sinterizado

3. Procesamiento de productos cerámicos

4. Cerámicos tradicionales Materias primas: POLVOS + Agua Las materias primas para este tipo de cerámicos se diferencian de las materias primas para cerámicos de avanzada por ser siempreen base a arcilla (silicatos cerámicos). Los productos de terracota más rústicos o de menores exigencias visuales (como ladrillos o tejas para la construcción) se producen a partir de tierras de canteras zonales con pocos o ningún aditivo. A estas se las llama “cerámica roja”. Los productos de mayor exigencia como las lozas de vajilla, los sanitarios, porcelanas etc. Se producen con selecciones de arcillas molidas, feldespatos, cuarzo y aditivos.

5. Cerámicos tradicionales • Procesamiento de las materias primas • A diferencia de las materias primas para cerámicos de avanzada, las de cerámica tradicional rara vez se purifican. La calidad necesaria de las mismas está dada por: • su correcta selección (en el yacimiento) • su control de calidad por medio de análisis de laboratorio • Su molienda a tamaños micrónicos.

6. Cerámicos tradicionales Procesamiento de las materias primas Tipos de molienda: La extracción de las arcillas, feldespato y cuarzo, que son la base de los materiales para la producción de cerámica comienza por la fractura de rocas, que son luego trituradas y molidas por molinos de distintos tipos hasta alcanzar el tamaño de grano suficiente. En algunos casos este último paso se realiza en la propia fábrica (la realiza el mismo que realiza el conformado de las piezas). En la imagen que sigue se esquematizan algunos de estos molinos.

7. TRITURACIÓN

8. MOLIENDA

9. Procesamiento de productos cerámicos • Cerámicos tradicionales • Materias primas y su preparación (procesado) • Métodos de conformado • Secado • Cocción o sinterizado • Cerámicos de avanzada (o nuevos cerámicos) • Materias primas y su preparación (procesado) • Procesamiento de materiales • Métodos de conformado • Cocción o sinterizado

10. Cerámicos tradicionales Métodos de conformado más comunes: El método utilizado para la producción serializada de piezas complejas es, por regla general, el colado (o fundición según Métodos de la Manufactura Moderna). Éste implica el uso de moldes permanentes generalmente de yeso y del material en un estado líquido. Es muy similar al colado de metales.

11. Cerámicos tradicionales Métodos de conformado más comunes:

12. Cerámicos tradicionales Métodos de conformado más comunes:

13. Cerámicos tradicionales Métodos de conformado más comunes: Los tipos de conformado o las formas en que se puede procesar el material (comúnmente se lo llama barro) están siempre determinados por la cantidad de agua con la que se trabaje. Esquemáticamente se puede definir de la siguiente manera:

14. Cerámicos tradicionales Métodos de conformado más comunes: Para piezas con menor complejidad morfológica pero de mayor tirada se utilizan los métodos de extrudado y de prensado. El extrudado es un proceso común a otras industrias y genera formas a partir de una boquilla (x ej. Los ladrillos huecos). Requiere del barro en estado plástico. El prensado puede realizarse con distintos niveles de humedad del barro y se genera llenando con material un molde de acero, que se cierra y se le ejerce un presión para conformar la pieza. En la cerámica tradicional rara vez se prensa en seco.

15. Cerámicos tradicionales Métodos de conformado más comunes:

16. Procesamiento de productos cerámicos • Cerámicos tradicionales • Materias primas y su preparación (procesado) • Métodos de conformado • Secado • Cocción o sinterizado • Cerámicos de avanzada (o nuevos cerámicos) • Materias primas y su preparación (procesado) • Procesamiento de materiales • Métodos de conformado • Cocción o sinterizado

17. Cerámicos tradicionales Secado El secado es fundamental en la industria cerámica y en ciertos rubros es un cuello de botella crítico para el éxito de la producción. Debe estar controlado ya que un secado rápido o desparejo podría generar grietas graves a la pieza. La evaporación violenta de agua en el proceso de cocción ocasionará el estallido de la pieza que no se haya secado por completo previamente. Para ceramista: Cómo garantiza el secado de las piezas?

18. Procesamiento de productos cerámicos • Cerámicos tradicionales • Materias primas y su preparación (procesado) • Métodos de conformado • Secado • Cocción o sinterizado • Cerámicos de avanzada (o nuevos cerámicos) • Materias primas y su preparación (procesado) • Procesamiento de materiales • Métodos de conformado • Cocción o sinterizado

19. Cerámicos tradicionales • Cocción • La cocción de las piezas ya secas es la que las hace cerámicas propiamente dichas, ya que es durante este proceso que la arcilla pierde parte de su estructura y el material adquiere las condiciones de resistencia conocidas del producto final. • Las temperaturas no suelen exceder los 1300ºC. • Los hornos pueden ser continuos o en batch • en procesos industriales se utilizan hornos a gas por economía, pero los hay eléctricos, a leña, fuel oil y otros.

20. Procesamiento de productos cerámicos • Cerámicos tradicionales • Materias primas y su preparación (procesado) • Métodos de conformado • Secado • Cocción o sinterizado • Cerámicos de avanzada (o nuevos cerámicos) • Materias primas y su preparación (procesado) • Procesamiento de materiales • Métodos de conformado • Cocción o sinterizado

21. Cerámicos de avanzada Materias primas y su preparación Los cerámicos de avanzada no son necesariamente en base a arcilla. Se utilizan materias primas refinadas de distintas calidades según su uso y se basan principalmente en la sinterización de óxidos. El costo de estas materias primas es mucho más elevado y no siempre se extraen de yacimientos naturales.

22. Procesamiento de productos cerámicos • Cerámicos tradicionales • Materias primas y su preparación (procesado) • Métodos de conformado • Secado • Cocción o sinterizado • Cerámicos de avanzada (o nuevos cerámicos) • Materias primas y su preparación (procesado) • Procesamiento de materiales • Métodos de conformado • Cocción o sinterizado

23. Cerámicos de avanzada Procesamiento de los materiales Las vías de procesamiento de los materiales que servirán luego para la producción de cerámicos de avanzada, son complejas y altamente estudiadas en el ámbito científico. Muchas veces el diseño del material es el que determina el producto a conformar. Las propiedades de estos materiales permiten en la actualidad el uso de cerámicos para ocupar lugares que antes eran ocupados por los metales y los polímeros con grandes limitaciones.

24. Procesamiento de productos cerámicos • Cerámicos tradicionales • Materias primas y su preparación (procesado) • Métodos de conformado • Secado • Cocción o sinterizado • Cerámicos de avanzada (o nuevos cerámicos) • Materias primas y su preparación (procesado) • Procesamiento de materiales • Métodos de conformado • Cocción o sinterizado

25. Cerámicos de avanzada • Métodos de conformado • Hot pressing • SPS • sinterización por descarga de plasma (SPS) es una técnica emergente basada en la aplicación de descargas eléctricas a través de la muestra,al mismo tiempo que se somete a una presión uniaxial • Prensado isostático • Slip o tape Casting (Bisturí en Fundamentos…) • Métodos de la cerámica tradicional

26. Cerámicos de avanzada

27. Cerámicos de avanzada • Métodos de conformado

28. Procesamiento de productos cerámicos • Cerámicos tradicionales • Materias primas y su preparación (procesado) • Métodos de conformado • Secado • Cocción o sinterizado • Cerámicos de avanzada (o nuevos cerámicos) • Materias primas y su preparación (procesado) • Procesamiento de materiales • Métodos de conformado • Cocción o sinterizado

29. Cerámicos de avanzada Sinterización Sinterización es el tratamiento térmico de un polvo o compactado a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces fuertes entre las partículas. En la fabricación de cerámicas, este tratamiento térmico transforma de un producto en polvo en otro compacto y coherente. “En la sinterización las partículas coalescen por difusión al estado sólido a muy altas temperaturas, pero por debajo del punto de fusión o vitrificación del compuesto que se desea sinterizar. En el proceso, se produce difusión atómica entre las superficies de contacto de las partículas, lo que provoca que resulten químicamente unidas”.

30. Cerámicos de avanzada • Tipos de hornos para sinterizar • Eléctricos, con distintas tecnologías y capaces de alcanzar los 1800ºC • A gas y oxígeno  más de 2000ºC • Tecnologías de última generación  más de 10.000ºC en un minuto