Desempenho tecnológico de esmaltes cerâmicos com nanossílica: estratégia para redução da porosidade em porcelanatos polidos
Technological performance of ceramic glazes with added nanosilica: strategy for reducing porosity in polished porcelain tiles
Rendimiento tecnológico de esmaltes cerámicos con adición de nanosílice: estrategia para la reducción de la porosidad en baldosas porcelánicas pulidas
José Eduardo Tavares Cordioli, Vicente de Lorenzi, Alexandre Zaccaron, Oscar Rubem Klegues Montedo, Sabrina Arcaro, João Batista Rodrigues Neto
Resumo
O porcelanato polido é amplamente reconhecido por sua sofisticação estética e durabilidade, mas a formação de manchas devido à micro porosidade da superfície polida permanece um desafio técnico significativo. Embora estudos prévios tenham investigado o uso de nanomateriais em cerâmicas, há uma carência de pesquisas que explorem sistematicamente o impacto da adição de nanopartículas de sílica na redução da porosidade superficial e na resistência a manchas em esmaltes cerâmicos, especialmente em escala industrial. Neste trabalho, avaliou-se o efeito da adição de nanopartículas de sílica em um esmalte padrão (STD) de porcelanato esmaltado polido, com o objetivo de proporcionar uma melhor resistência às manchas, por meio da redução da porosidade superficial. Foram desenvolvidas formulações com 5 e 10% dessa nanopartícula incorporada em STD, as quais foram submetidas à seleção pós-polimento, tendo como critério principal a avaliação da melhoria na resistência às manchas. Os resultados se mostraram promissores, onde a análise da porosidade superficial, obtida por microscopia óptica, mostrou que a adição de nanopartículas de sílica reduziu a porosidade superficial do esmalte (~80%), melhorando consequentemente a resistência às manchas do produto final. A amostra com 5% de nanossílica apresentou melhor coeficiente de expansão térmica (CET), e com isso foi reproduzida em escala industrial, que comprovou a diminuição da porosidade e o aumento da resistência a manchas nas placas de porcelanato esmaltado polido.
Palavras-chave
Abstract
Polished porcelain tiles are widely recognized for their aesthetics and durability, but staining due to the microporosity of the polished surface remains a significant technical challenge. Although previous studies have studied the use of nanomaterials in ceramics, there is a lack of research on the impact of adding silica nanoparticles on reducing surface porosity thus increasing stain resistance in ceramic glazes, especially on an industrial scale. In this work, the effect of adding silica nanoparticles to a standard glaze (STD) of polished porcelain tiles was evaluated, with the aim of providing improved stain resistance by reducing surface porosity. 5 and 10 wt% of nanosilica were added to the STD glaze and the samples were submitted to post-polishing selection aiming to improve the stain resistance. The analysis of surface porosity by optical microscopy showed that the addition of silica nanoparticles reduced the surface porosity of the glaze by 80%, consequently improving the stain resistance of the product. The sample with 5% nanosilica showed a better coefficient of thermal expansion (CET), therefore it was produced on an industrial line, resulting in a reduction in porosity and an increase in stain resistance in polished glazed porcelain tiles.
Keywords
Resumen
Las baldosas porcelánicas pulidas son ampliamente reconocidas por su estética y durabilidad, pero la formación de manchas debido a la microporosidad de la superficie pulida sigue siendo un desafío técnico significativo. Si bien estudios previos han estudiado el uso de nanomateriales en cerámica, existe una falta de investigación sobre el impacto de la adición de nanopartículas de sílice en la reducción de la porosidad superficial y, por consiguiente, el aumento de la resistencia a las manchas en esmaltes cerámicos, especialmente a escala industrial. En este trabajo, se evaluó el efecto de la adición de nanopartículas de sílice a un esmalte estándar (STD) de gres porcelánico pulido, con el objetivo de proporcionar una mejor resistencia a las manchas mediante la reducción de la porosidad superficial. Se añadió 5 y 10 % en peso de nanosílice al esmalte STD y las muestras se sometieron a una selección posterior al pulido con el objetivo de mejorar la resistencia a las manchas. El análisis de la porosidad superficial mediante microscopía óptica mostró que la adición de nanopartículas de sílice redujo la porosidad superficial del esmalte en un 80%, mejorando consecuentemente la resistencia a las manchas del producto. La muestra con 5% de nanosílice presentó un mejor coeficiente de expansión térmica (CET), por lo que fue producida en una línea industrial, resultando en una reducción de la porosidad y un aumento de la resistencia a las manchas en baldosas porcelánicas esmaltadas pulidas.
Palabras clave
Submitted date:
01/29/2025
Reviewed date:
03/11/2025
Accepted date:
03/24/2025