Obtenção de granilhas por gelificação de suspensões cerâmicas

Abstract

O alginato de sódio é um polissacarídeo encontrado tanto na matriz intercelular de algas marrons como em algumas espécies de bactérias. Devido a suas propriedades estabilizantes, gelificantes e espessantes, o alginato é amplamente usado industrialmente. Neste trabalho, o alginato de sódio é avaliado quanto à ação de promover a gelificação de uma suspensão cerâmica, gerando granilhas cerâmicas com forma de pequenos grânulos. As granilhas são matérias-primas amplamente utilizadas na indústria cerâmica de revestimento, pois conferem às placas de pavimento propriedades como resistência à abrasão, risco, e deslizamento, além de efeitos de textura. Inicialmente, foi desenvolvido um esmalte mate, sendo avaliado seu comportamento reológico e realizada sua caracterização físico-química. O alginato de sódio foi adicionado ao esmalte cerâmico durante a etapa de moagem e então pulverizado sobre uma solução de cloreto de cálcio com auxílio de uma pistola aerógrafa. As variáveis envolvidas no processo de obtenção das granilhas foram a fonte e a concentração de alginato de sódio e concentração de cloreto de cálcio, cada uma avaliada a dois níveis segundo um planejamento experimental estatístico. Os alginatos foram caracterizados quanto ao seu comportamento reológico, peso molecular e razão entre ácidos manurônicos e gulurônicos. As granilhas a verde foram avaliadas quanto a sua resistência mecânica à compressão, e a superfície dos grânulos foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. As granilhas foram aplicadas sobre placas de pavimento e queimadas em forno a rolo. Os revestimentos cerâmicos foram avaliados quanto à resistência à abrasão superficial, resistência ao ataque químico e por microscopia óptica. Os resultados mostram que a resistência mecânica dos grânulos é afetada pela fonte e concentração de alginato de sódio e concentração de cloreto de cálcio. A morfologia, superfície e porosidade da superfície dos grânulos a verde não sofreram influência das variáveis envolvidas no processo de sua produção. As propriedades finais como resistência à abrasão superficial e resistência ao ataque químico das placas de revestimento cerâmico contendo as granilhas não apresentaram diferenças relacionadas às variáveis de processo. As imagens de microscopia óptica realizada nas placas de revestimento após o ensaio de abrasão mostram que existe uma relação entre a área e tamanho médio dos poros com a fonte de alginato de sódio empregada para obtenção das granilhas. <br>

Abstract : Sodium alginate is a polysaccharide found both in the intercellular matrix of brown algae and in some species of bacteria. Due to its stabilizing, thickening and gelling properties, alginate is widely used industrially. In this work sodium alginate is evaluated regarding the action of promoting the gellification of a ceramic suspension generating ceramic grits with form of small granules. Grits are materials widely used in the ceramic tile industry because they give the tile properties such as resistance to abrasion, scratch and slippage, as well as texture effects.Initially, a ceramic matte glaze was developed, and its rheological behavior and physicochemical characterization were carried out. Sodium alginate was added to the ceramic glaze during the grinding step and then pulverized into a solution of calcium chloride with the aid of a spray. The variables involved in obtaining the grits were source and concentration of sodium alginate, and calcium chloride concentration. Each variable was evaluated at two levels in a design of experiments (DoE). Sodium alginates were characterized regarding rheological behavior, molecular weight and ratio of mannuronic and guluronic acid. The green grits were evaluated by compression strength and the surface of the beads was analyzed by scanning electron microscopy. The grits were applied on tiles and fired in roller oven. Ceramic tiles were evaluated for surface abrasion resistance, resistance to chemical attack and by optical microscopy. The results show that the mechanical strength of the granules is affected by the source and concentration of sodium alginate and calcium chloride concentration. The morphology, surface area and porosity of the surface of the green granules were not influenced by variables of production process. The final properties such as surface abrasion resistance and resistance to chemical attack of tiles containing the granilhas showed no differences related to process variables. Optical microscopy images carried out in tiles after abrasion test showed that there is a relationship between the average size and area of pores with a source of sodium alginate used to obtain the grits.