Uso de Boro en la Cerámica, Frit, Esmalte, y Vidriado

Boratos en la Cerámica

Hay tres clases de vidriados cerámicos - azulejos, vajillas, y baños. Hay algunos boratos utilizados en los servicios de mesa, pero se utilizan la mayoría de los boratos en los vidriados para los azulejos. No hay ningún borato utilizado en los mubles de baño. Los azulejos incluyen azulejos para la pared, el piso, y mosaicos de barro para el techo; servicio de mesa incluye vajilla de porcelana, porcelana, gres, y artesanía en barro; utensilios sanitarios incluyen vajillas y porcelana vítrea.

Fritas, Esmaltes, y Vidriados

Las formulaciones de fritas y vidriados pueden contener concentraciones de boratos hasta 25% y el mercado representa más de 13% de la demanda mundial. Los boratos mejoran los vidriados en una variedad de maneras: la facilitación de producción, asegurando que el vidriado sea adecuado para el objeto cubierto, y mejorando las fuerzas químicas y mecánicas.

El vidriado cerámico es el exterior vítreo de un azulejo que está usado para reforzar, impermeabilizar, colorear, y decorar un cuerpo cerámico. Se usan los boratos para iniciar la formación de vidrio y reducir su viscosidad, facilitando la formación de una textura suave. También ayudan a reducir expansión térmica, de este modo asegurando que encajen bien el vidriado y el barro. Los boratos también aumentan el índice de refracción, o brillo, de los vidriados y pueden mejorar su resistencia a los productos químicos. Cuando se usan en los vidriados, los boratos (óxido bórico) también ayudan a reducir la temperatura de fusión.

Muchos ingredientes de vidriados, incluso el bórax, son solubles en agua. Si los ingredientes solubles en agua fueran aplicados en mojado al exterior de un cuerpo de barro, serán absorbidos en el barro. Esto delimitará su capacidad de proveer un superficie exterior vítreo. El proceso de aglomeración, o fundir los solubles con el sílice, hace insoluble estos ingredientes. La frita resultante es molido y aplicado al cuerpo cerámico antes de ser horneado.

La aglomeración también comienza el proceso de la formación del vidrio mucho antes de la aplicación del vidriado a la cerámica, bajando considerablemente la temperatura de cocción del vidriado. Se usan cada vez más componentes cerámicos avanzados en los motores automáticos y los motores de diésel donde su peso ligero, temperatura alta, y resistencia al deterioro resultan en una combustión más eficaz y ahorros de combustible significativos.

El óxido bórico es un formador de redes, pero permite la introducción de más óxidos fundentes sin destruir la red de silicato. Los óxidos de únicamente cuatro elementos (el boro, el silicio, el germanio, y el fósforo) son capaces de formar vidrios solo  [Volver al Inicio]

Cuerpos de Azulejos

La adición de boratos a lot cuerpos de azulejos puede reforzar los mismos azulejos, y por eso reducir la energía requerida y el derroche producido en el proceso. Incluir los boratos en el lote también permite que los fabricantes utilicen una variedad de barros más amplia. Los boratos también pueden reducir emisiones del horno en plantas de azulejos cerámicos. Estos beneficios ambientales son asociados con la doble función de los boratos en los cuerpos de azulejos.

Los boratos funcionan como flujo y como aglomerante inorgánico potente en las composiciones de los cuerpos de azulejos cerámicos… ninguno más eficazmente que el ácido bórico, en particular. Una pequeña cantidad de ácido bórico utilizado en un cuerpo cerámico puede tener un efecto significativo durante el proceso de cocción con la promoción de una fase vítrea con una baja viscosidad. En el cuerpo planchado, la resistencia mecánica en seco es aumentada, típicamente por 40.

La cocción cerámica se ha cambiado a una sola cocción, la cual da la ventaja a los boratos no de sodio. La doble cocción tradicional de los azulejos ceramicos efectivamente ha desaparecido de la mayoría de las regiones productoras debido a los costos elevados de energía y laborales y ha sido sustituido por un solo ciclo de cocción. En ciclos de doble cocción, óxido de sodio es ventajoso como flujo poderoso, en ciclos de una sola cocción, el óxido de sodio es indeseable y los vidriados para este método de producción normalmente son formulados con un material de borato no de sodio.  [Volver al Inicio]

Baldosas de Porcelana y Gres

Para la composición de las baldosas de porcelana, los beneficios centrales de añadir los boratos incluyen:

  • Reducir el ciclo de cocción típicamente entre 10-20%, el cual es reflejado en un mayor rendimiento en el horno.
  • Reducir el espesor de los azulejos debido a un aumento sustancial (30-80%) en la resistencia mecánica en seco de los azulejos sin cocer. Por ejemplo, un aumento de 25% en la resistencia mecánica en seco permite que el espesor sea reducido por aproximadamente 10%.
  • Reducir el costo de formulación de los cuerpos a través de la substitución de hasta 20% de feldespato y un equilibrio con sílice de bajo coste para mantener la temperatura y duración del ciclo máxima. Alternativamente, el efecto vinculante del ácido bórico puede ser usado para sustituir barro de alta calidad con barro de menor calidad y menos plástico para aumentar más la reducción de costos.
  • Reducir la temperatura de cocción por más de 25%, mantener la misma duración de ciclo, y de este modo produciendo ahorros de energía.

Además, la adición de óxido bórico a los cuerpos de gres porcelánico sube la temperatura de vitrificación y mejora las propiedades de densificación, además de aumentar el módulo de ruptura. Se añade el ácido bórico en la etapa de molienda, mezclando y distribuyendo homogéneamente en la composición. Su fuerte poder fundente - 1% de ácido bórico tiene la misma capacidad fundente que 10-20% de feldespato en la composición del cuerpo - optimiza el sistema fundente en cualquier sitio donde se usa feldespato, talco, u otros agentes fundentes.  [Volver al Inicio]

Otros Usos para Cerámica

También se usa cerámica para contener derrames de petróleo y encerrar desechos radiactivos. A pesar de límites y procedimientos establecidos, las industrias y los gobiernos están bajo presión para encontrar ingredientes alternativos al Plomo (Pb) en los vidriados cerámicos, particularmente los que estan usados para servir la comida. Dos de los alternativos más viables a los vidriados a base de plomo son Bismuto y Borosilicatos avanzados (vidrio que contiene altos niveles de boratos), o combinaciones de los dos. Por eso, los boratos pueden servir como una alternativa viable para mejorar la seguridad mientras manteniendo la calidad.  [Volver al Inicio]