Caracterização reológica de formulações de porcelana de ossos, com os fundentes feldspato, espodumênio, wollastonita e vidro reciclado

Abstract

A crescente preocupação ambiental despertou grande interesse na reutilização e reciclagem de materiais. Este fato impulsionou novas pesquisas relacionadas à porcelana de ossos, pois esta utiliza em sua composição aproximadamente 50% de matéria-prima renovável, os ossos bovinos. A ampla produção de rebanho de corte torna o Brasil um país com alta oferta de ossos bovinos. Atualmente, esta matéria-prima é utilizada em rações para animais e na produção de artefatos. No entanto, ela poderia ser utilizada de forma mais valorizada como, por exemplo, na fabricação da porcelana de ossos. Este fato foi um grande incentivo ao presente estudo. O comportamento reológico de formulações de porcelana de ossos, nas quais o fundente feldspato foi parcialmente substituído por um fundente alternativo (espodumênio, wollastonita ou vidro reciclado), foi estudado de forma criteriosa. Esses fundentes foram escolhidos como forma de otimizar a queima da referida porcelana. A escolha do vidro reciclado torna a porcelana de ossos ainda mais interessante sob o ponto de vista ambiental. Avaliou-se também o efeito da temperatura de calcinação sobre a reologia de uma suspensão contendo somente pó de ossos. O desenvolvimento da presente pesquisa foi realizado em duas etapas. Na primeira parte, foi realizada a caracterização físico-química do pó de ossos calcinados, nas temperaturas de 800 e 1000°C, e da influência do tipo de dispersante e da concentração de sólidos sobre a viscosidade aparente de uma suspensão de ossos. Na segunda etapa, avaliou-se o comportamento reológico de formulações de porcelana de ossos com os diferentes fundentes. Este estudo foi realizado utilizando-se um viscosímetro Brookfield. As peças coladas foram avaliadas em relação à resistência mecânica, espessura de parede e qualidade visual do colado. Os resultados obtidos mostram que a temperatura de calcinação dos ossos afeta diretamente a área específica das partículas, influenciando a viscosidade aparente das suspensões. As propriedades reológicas das diferentes formulações da porcelana de ossos foram avaliadas em relação à substituição parcial do fundente feldspato, e os resultados mostraram que a reologia das massas de porcelana é afetada mais pelo tamanho, formato, área específica e distribuição granulométrica das partículas, do que pelo tipo de fundente. No entanto, o fundente vidro foi o que mais alterou as propriedades reológicas, devido liberação de seus íons constituintes.

The great concern about the environment showed in last years has brought a great interest to recycle materials. This issue has made the researches with bone china increase because this material has about 50% of renewable material in its composition, bovine bones. Brazil has a high supply of cattle bone due to high herd of cattle around the country. Nowadays, this material has been used to make handcraft and as part of food to animals. However, it could be used to produce bone china adding value in the final product. In this work, it was carefully studied the rheological behavior of porcelain bodies, which the traditional flux (feldspar) was partly replaced by an alternative flux (spodumene, wollastonite, or waste glass). These fluxes were chosen to optimize the porcelain sintering. From the environment point of view, waste glass being a recycled material is the most interest flux to be used in this research. It was also evaluated the effect of the calcination temperature in the rheological behavior of a bone ash suspension. This work was developed in two steps. Firstly, it was made the physic-chemical characterization of the bone ash calcined at 800°C and 1000°C. It was also evaluated the influence of the type of dispersant and the solid concentration on the apparent viscosity of the bones suspension. Then, the rheological behavior of the bodies of bone china formulated with the different fluxes was evaluated using Brookfield viscometer. Pieces made by slip casting and evaluated by mechanical resistance, wall thickness, and visual quality of the material produced. The calcination temperature of the bones affects directly the specific surface area of the particles and the apparent viscosity of the suspensions. It was conclude that the rheological properties of the porcelain bodies are more affected by the size, shape, specific area, and particle size distribution than by the type of flux, except the waste glass which has changed greatly the rheological properties due to release of constituent ions.