Material antigo, cunca nova

2002/01/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia | Agote, Iñigo Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Materialak

Este marco de traballo non é completamente novo. En Alemaña traballáronse sobre todo con porcelana reciclada. Con todo, existen moitos tipos de porcelanas e é necesario investigar paira deseñar un proceso que se adapte a cada tipo; en Alemaña investigouse a reciclaxe de Bone-Chinesa porcelanas e, da mesma maneira, o centro tecnolóxico INASMET e a empresa Porcelanas Bidasoa colaboraron no desenvolvemento dun proceso de reciclaxe de porcelanas duras.

Como xa se indicou, trátase dunha reciclaxe enfocada ás fábricas. Moitas das pezas xeradas nelas presentan defectos que impiden a súa venda ou utilización. Por outra banda, ás veces é conveniente reutilizar pezas ben feitas por diversos motivos. A reciclaxe é un proceso económico e ambientalmente interesante.

No entanto, trátase unicamente dun proxecto de laboratorio, paira poder iniciar o proceso é necesario probar previamente en planta piloto. Ademais, hai algúns pasos que encarecen demasiado todo o proceso, polo que aínda hai que facer esforzos paira melloralo economicamente.

Triturar e pegar

O proceso de reciclaxe das porcelanas ten só dous pasos. En primeiro lugar se tritura completamente o envase ou prato antigo ata que se pulverice, posteriormente procédese á recollida e compactación do po obtido na nova forma desexada.

Pero esta metodoloxía é complexa desde o principio. Segundo o método de trituración a reciclar, obtéñense diferentes tipos de po. O obxectivo deste proceso é obter as propiedades granulométricas adecuadas, é dicir, poder controlar o tamaño das partículas de po, a porosidad, etc. Neste caso empregouse un método húmido de trituración da porcelana cunha solución acuosa. O po de boa calidade que se obtén a continuación sécase con sprays, co que o material está listo paira comezar a formar a nova peza.

Pero o segundo paso do proceso tampouco é fácil, paira darlle una nova forma hai que inxectala nun molde e despois cohesionarla. O po triturado non está en condicións de ser utilizado, xa que a inyectora só traballa con fluídos viscosos.

O equipo de enxeñeiros de Bidasoa, INASMET e Porcelanas, propuxo una metodoloxía polimérica que pode servir como sustancia ligante. Os polímeros son compostos sintéticos con propiedades moi curiosas e a súa mestura con po de porcelana non lles altera as súas propiedades. Dependendo do método de síntese e do que se anada, poden formarse polímeros de viscosidad determinada. Desta forma pódese pasar a mestura pola inyectora paira metela nun molde e formar a peza.

No proxecto de INASMET utilizouse un polímero comercial denominado BAYCERAM, multicomponente. Por unha banda, ten cadeas de polímeros de alto peso molecular que lle confiren dureza; por outro, o composto que converte a mestura en surfactante (un dos ácidos esteáricos) e, por último, a cera para que non sexa demasiado viscosa. Por suposto, todos eles deben ser miscibles.

O prezo destas sustancias é una das claves do custo do proceso. O seu elevado prezo fai que se queira desenvolver un procedemento que requira a menor cantidade posible. Ademais da procura de compoñentes baratos, a investigación céntrase no tamaño das partículas de po. A experiencia demostrou que o mellor é obter partículas de diferentes tamaños. Desta forma créanse os poros adecuados paira a eliminación do polímero e, ademais, una vez terminado, obtense a consistencia mínima imprescindible.

Inxección e conformado

A inxección da mestura realízase en catro pasos. Primeiro mestúrase o polímero coa porcelana. Despois inxéctase a máquina no molde e fórmase a peza nova. A peza xa ten a forma adecuada, pero está feita dunha mestura. O polímero cumpriu a súa función, polo que antes de continuar é necesario eliminar este polímero.

O terceiro paso é por tanto a eliminación do ligante. Este paso é crítico porque require moito tempo. A peza quéntase e os compoñentes deste BAYCERAM comezan a saír dos poros da porcelana a unha temperatura determinada. Esta é a vantaxe de utilizar una mestura polimérica multicomponente. Finalmente compáctase a peza de porcelana. Paira iso métese no forno e sométese a tratamento térmico a peza, é dicir, se sinteriza a peza. Os poros péchanse e prodúcese o proceso de vitrificación, como na produción das porcelanas tradicionais.

Cuncas bonitas

Deste xeito, o material adquiriu xa una forma de "katilina" ou "xerra". Aparentemente estas pezas fabricadas co proceso de reciclaxe non presentan diferenzas significativas coas fabricadas con métodos convencionais. Por tanto, cumpriuse o obxectivo principal, xa que ademais de bo aspecto e suavidade, á porcelana reciclada non se lle esixen características mecánicas especiais.

Dependendo da forma desexada, o proceso de reciclaxe encarécese ou diminúe. Os produtos geométricamente máis complexos son os máis caros, pero a reciclaxe das formas máis sinxelas adoita ser máis caro que o dos métodos convencionais, aínda que o prezo non depende unicamente da inxección, xa que entre todos os compoñentes que interveñen no proceso o BAYCERAM é o máis caro. Precisamente, una liña de investigación neste campo pretende abaratar este produto enlazante. Paira iso estanse probando, entre outras cousas, sustancias con base acuosa. A elevada proporción de auga destas sustancias, en torno ao 90%, fai que a eliminación do polímero sexa máis económica e rápida. De feito, a eliminación do polímero é a etapa máis tardía, polo que a duración de todo o proceso de reciclaxe depende deste paso.

Da terra á cociña

Cerámicas

As cuncas de barro facíanse tamén en culturas antigas. Foi una das primeiras tecnoloxías desenvolvidas polo home. A arxila húmida pódese dar con facilidade de forma; se se deixa secar, as cuncas aguantan esta forma. É máis, ao quentarse no forno, a peza adquire una gran dureza.

A base desta cerámica tradicional é a arxila, pero na actualidade tamén se fabrican materiais cerámicos de carburos, nitruros, boruros e compostos similares. Son as denominadas cerámicas avanzadas. Estes compoñentes achegan ao material unhas propiedades excepcionais. Deste xeito desenvolvéronse materiais que poden ser utilizados en diferentes ámbitos. Por exemplo, os superconductores utilizados paira transportar correntes eléctricas sen perdas son materiais cerámicos complexos.

Porcelanas

A cerámica chinesa ha tido una gran fama a partir de certa época, xa que desenvolveron un material que non se fabricaba en ningún outro lugar: a porcelana. Paira facer un material que imita a Jade na dinastía Han (a. C.) 206-C. 220) mesturouse o cuarzo, o feldespato e a arxila branca chamada caolín e metéronse no forno. O resultado foi sorprendente, pero houbo que pasar séculos ata que puideron facer una verdadeira porcelana.

Paira a época da dinastía Tang (618-907) tiñan ben desenvolvidos os fornos que podían controlar a velocidade de subida da temperatura. Ademais, os compoñentes da porcelana podían obterse nesta época con gran pureza. Por tanto, o realizado entón considerouse como a primeira porcelana da historia. A partir de entón, a mellor porcelana desenvolveuse durante séculos en China.

A cerámica máis famosa

A porcelana é una cerámica branca e translúcida. Segundo a súa composición hai moitos tipos, pero ten tres compoñentes básicos: cuarzo, arxila e feldespato. O cuarzo confírelle una capacidade de vitrificación máis sinxela; o caolín é una arxila que tinta de cor branca e o feldespato é o que fai fluída esta mestura. Con todo, ás porcelanas actuais engádense moitos outros produtos en función da súa función.

A porcelana utilizada en hostalaría e a que se vende paira os fogares non sempre teñen a mesma composición. Na maioría dos bares ou restaurantes, ao estar en mans de moitas persoas, búscase a maior resistencia mecánica posible. Adoitan ser pezas máis grosas e pesadas que as dos fogares. Paira conseguilo xógase non só co tamaño, senón tamén coa composición do material. Por exemplo, esta porcelana pode substituír o cuarzo por alúmina na mestura inicial, un compoñente máis caro, pero que adoita ser a peza final máis dura.

En xeral, a porcelana fabrícase no forno seguindo dous pasos coa mestura inicial. O primeiro é un quecemento a temperaturas non moi altas (800-1000 ºC). Despois a peza está endurecida (pódese pintar, por exemplo), pero o material é poroso e lixeiro. Este tipo de material denomínase bizcocho. Por un segundo quecemento a 1.400 ºC compáctase o bizcocho e se vitrifica toda a peza, é dicir, fórmase a porcelana.

Conseguir una sustancia ligante adecuada non é fácil. Durante a inxección, este e a porcelana deben estar ben mesturados. En caso contrario, pode haber risco de dividirse en dúas fases. Cando isto ocorre prodúcense tres consecuencias. Por unha banda, o po como abrasivo pode danar a inyectora, por outro, pode afectar á viscosidad da mestura e por último, acumular o po á entrada do inyector impedindo a inxección. Búscase una viscosidad baixa. Isto implica a inxección en quente. Con todo, un aumento excesivo da temperatura pode provocar una degradación do polímero. Por outra banda, a velocidade de inxección tamén inflúe na viscosidad da mestura e, en definitiva, na eficiencia do proceso. O control de todas estas variables requiriu numerosos estudos. Isto débese a que a inxección se realiza sen xerar burbullas no obxectivo, eliminando facilmente o polímero e, ao mesmo tempo, tendo en conta a duración do molde paira moitas inxeccións.