Influência de moagem de alta energia nas propriedades físicas de uma porcelana de ossos
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UCS |
Texto Completo: | https://repositorio.ucs.br/11338/5126 |
Resumo: | A porcelana feita a partir de cinzas de ossos bovinos, conhecida como porcelana de ossos, é mais branca, leve, resistente e translúcida que a porcelana comum. A resistência de uma porcelana de ossos pode chegar a duas vezes a resistência de uma porcelana tradicional. Outro atrativo da utilização desse material, levando também em consideração a crescente preocupação ambiental, é a reciclagem dos ossos. A porcelana de ossos é composta por cerca de 50 % de cinzas de ossos bovinos, 25 % de caulim e 25 % de feldspato. Esses valores podem variar, dependendo das propriedades desejadas. A translucidez das porcelanas é, entre outros fatores, dependente da composição, espessura das peças moldadas, diâmetro das partículas, etc. Neste trabalho, amostras de porcelana de ossos foram produzidas utilizando dois métodos diferentes de moagem: em moinho de bolas (low energy ball milling - LEBM), durante 3 e 24 h, e em moinho de alta energia (high energy ball milling – HEBM), durante 5 min. Após a prensagem, os corpos de prova foram queimados em altas temperaturas para a sinterização (1100 °C, 1125 °C, 1150 °C, 1175 °C, 1200 °C e 1250 °C). As amostras foram caracterizadas e suas propriedades físicas foram medidas, para verificar o efeito dos processos de moagem. Os resultados demonstram que a moagem de alta energia (HEBM) confere à porcelana de ossos uma área superficial específica (ASE) 49,3 % superior, em relação à moagem em moinho de bolas (LEBM), demonstrando uma maior eficiência na cominuição de partículas. A partir da análise de difração de raios X (DRX) foi possível observar que os picos das fases caulinita e moscovita reduziram de intensidade à medida que foram moídas em uma moagem mais energética (HEBM). Este efeito também foi verificado por meio da análise termogravimétrica (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e dilatometria, pela antecipação dos eventos térmicos, como a evaporação de água adsorvida na superfície, desidroxilação da caulinita e sinterização. A maior densidade foi obtida em amostras moídas em HEBM 5 min (2,64 g/cm³), sinterizadas na temperatura de 1200 °C, sendo 4,3 % superior à maior densidade medida em LEBM (2,54 g/cm³), o que, consequentemente, resultou também em um aumento de 6,3 % no módulo de elasticidade (E). Por fim, verificou-se que o método de moagem influencia na translucidez de uma porcelana de ossos até o início da formação de fase líquida, durante a sinterização (em torno de 1150 °C), sendo mais translúcida em HEBM 5 min e LEBM 24 h do que em LEBM 3 h. A presença da fase líquida reduz a porosidade e, consequentemente, o espalhamento de luz. Além disso, como um aspecto positivo para a porcelana de ossos, os índices de refração de suas fases constituintes são similares entre si, independentemente do método de moagem utilizado. Portanto, para temperaturas de queima superiores a 1150 °C, foi observado que a moagem não influencia diretamente na translucidez de uma porcelana de ossos. |
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Martins, Victor MartinsNogueira, Ricardo Emilio Ferreira QuevedoZorzi, Janete Eunice2019-11-11T13:00:22Z2019-11-11T13:00:22Z2019-11-112019-07-26https://repositorio.ucs.br/11338/5126A porcelana feita a partir de cinzas de ossos bovinos, conhecida como porcelana de ossos, é mais branca, leve, resistente e translúcida que a porcelana comum. A resistência de uma porcelana de ossos pode chegar a duas vezes a resistência de uma porcelana tradicional. Outro atrativo da utilização desse material, levando também em consideração a crescente preocupação ambiental, é a reciclagem dos ossos. A porcelana de ossos é composta por cerca de 50 % de cinzas de ossos bovinos, 25 % de caulim e 25 % de feldspato. Esses valores podem variar, dependendo das propriedades desejadas. A translucidez das porcelanas é, entre outros fatores, dependente da composição, espessura das peças moldadas, diâmetro das partículas, etc. Neste trabalho, amostras de porcelana de ossos foram produzidas utilizando dois métodos diferentes de moagem: em moinho de bolas (low energy ball milling - LEBM), durante 3 e 24 h, e em moinho de alta energia (high energy ball milling – HEBM), durante 5 min. Após a prensagem, os corpos de prova foram queimados em altas temperaturas para a sinterização (1100 °C, 1125 °C, 1150 °C, 1175 °C, 1200 °C e 1250 °C). As amostras foram caracterizadas e suas propriedades físicas foram medidas, para verificar o efeito dos processos de moagem. Os resultados demonstram que a moagem de alta energia (HEBM) confere à porcelana de ossos uma área superficial específica (ASE) 49,3 % superior, em relação à moagem em moinho de bolas (LEBM), demonstrando uma maior eficiência na cominuição de partículas. A partir da análise de difração de raios X (DRX) foi possível observar que os picos das fases caulinita e moscovita reduziram de intensidade à medida que foram moídas em uma moagem mais energética (HEBM). Este efeito também foi verificado por meio da análise termogravimétrica (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e dilatometria, pela antecipação dos eventos térmicos, como a evaporação de água adsorvida na superfície, desidroxilação da caulinita e sinterização. A maior densidade foi obtida em amostras moídas em HEBM 5 min (2,64 g/cm³), sinterizadas na temperatura de 1200 °C, sendo 4,3 % superior à maior densidade medida em LEBM (2,54 g/cm³), o que, consequentemente, resultou também em um aumento de 6,3 % no módulo de elasticidade (E). Por fim, verificou-se que o método de moagem influencia na translucidez de uma porcelana de ossos até o início da formação de fase líquida, durante a sinterização (em torno de 1150 °C), sendo mais translúcida em HEBM 5 min e LEBM 24 h do que em LEBM 3 h. A presença da fase líquida reduz a porosidade e, consequentemente, o espalhamento de luz. Além disso, como um aspecto positivo para a porcelana de ossos, os índices de refração de suas fases constituintes são similares entre si, independentemente do método de moagem utilizado. Portanto, para temperaturas de queima superiores a 1150 °C, foi observado que a moagem não influencia diretamente na translucidez de uma porcelana de ossos.Porcelain made from bovine bone ashes, known as bone china, is whiter, lighter, stronger and more translucent than ordinary porcelain. The strength of a bone china can reach up to twice the resistance of common porcelain. Another benefit of using this material, also considering environmental concern, is the recycling of bones. Bone china is composed of about 50 % bone ash, 25 % kaolin and 25 % feldspar. These values may vary, depending on the desired properties. The translucency of porcelains is, among other factors, determined by the composition, thickness of the molded parts, particle diameter, etc. In this work, bone china samples were produced using two different milling methods: low energy ball milling (LEBM) for 3 and 24 hours, and a high energy ball milling (HEBM), for 5 minutes. After pressing, the samples were burned at high temperatures for sintering (1100 °C, 1125 °C, 1150 °C, 1175 °C, 1200 °C and 1250 °C). The samples were characterized and their physical properties were determined to verify the effects of the milling process. The results show that high energy ball milling (HEBM) gives bone china a specific surface area (BET) 49.3 % higher than low energy ball milling (LEBM), demonstrating a higher efficiency in particle comminution. From the X-ray diffraction pattern (XRD) it was possible to observe that the kaolinite and muscovite phases decreased in intensity as they were milled in a more energetic milling (HEBM). This effect is also verified by thermogravimetric (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and dilatometry tests, by the anticipation of the thermal events of surface adsorbed water evaporation, kaolinite dehydroxylation and sintering. The highest density was obtained in samples milled in HEBM 5 minutes (2.64 g/cm³), fired at 1200 °C, being 4.3 % higher than the highest density measured in LEBM (2.54 g/cm³) which, consequently, also resulted in a 6.3 % Young modulus (E) increase. Finally, it was verified that the milling method influences the translucency of a bone china until the beginning of the liquid phase formation during sintering (around 1150 °C), being more translucent in HEBM 5 minutes and LEBM 24 hours than in LEBM 3 hours. The presence of this liquid phase reduces porosity and, consequently, light scattering. In addition, as a positive aspect for bone china, the refractive indexes of its constituent phases are similar to each other, regardless of the milling method used. Therefore, at firing temperatures above 1150 °C, the milling process doesn’t directly influence the translucency of bone china.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPESPorcelanaOssos - MoagemMoinhos e trabalhos em moinhosResistência de materiaisProcessos de fabricaçãoPorcelainBones - MillingMills and mill-workStrength of materialsManufacturing processesInfluência de moagem de alta energia nas propriedades físicas de uma porcelana de ossosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UCSinstname:Universidade de Caxias do Sul (UCS)instacron:UCSinfo:eu-repo/semantics/openAccessUniversidade de Caxias do Sulhttp://lattes.cnpq.br/6119882905587843MARTINS, V. G.Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos MateriaisTEXTDissertacao Victor Gomes Martins.pdf.txtDissertacao Victor Gomes Martins.pdf.txtExtracted texttext/plain147777https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/5126/3/Dissertacao%20Victor%20Gomes%20Martins.pdf.txt3640404e82fe13506712222c001e2d4aMD53ORIGINALDissertacao Victor Gomes Martins.pdfDissertacao Victor Gomes Martins.pdfapplication/pdf5009515https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/5126/1/Dissertacao%20Victor%20Gomes%20Martins.pdf43186f1ec0db1d07d019042f913d0b70MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8510https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/5126/2/license.txt0bfdaf5679b458f1c173109e3e8d8e40MD52THUMBNAILDissertacao Victor Gomes Martins.pdf.jpgDissertacao Victor Gomes Martins.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1214https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/11338/5126/4/Dissertacao%20Victor%20Gomes%20Martins.pdf.jpgbb1e42d1905d7bc9634812c75b7f89fcMD5411338/51262019-11-15 05:00:56.105oai:repositorio.ucs.br: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ório de Publicaçõeshttp://repositorio.ucs.br/oai/requestopendoar:2019-11-15T05:00:56Repositório Institucional da UCS - Universidade de Caxias do Sul (UCS)false |
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A porcelana feita a partir de cinzas de ossos bovinos, conhecida como porcelana de ossos, é mais branca, leve, resistente e translúcida que a porcelana comum. A resistência de uma porcelana de ossos pode chegar a duas vezes a resistência de uma porcelana tradicional. Outro atrativo da utilização desse material, levando também em consideração a crescente preocupação ambiental, é a reciclagem dos ossos. A porcelana de ossos é composta por cerca de 50 % de cinzas de ossos bovinos, 25 % de caulim e 25 % de feldspato. Esses valores podem variar, dependendo das propriedades desejadas. A translucidez das porcelanas é, entre outros fatores, dependente da composição, espessura das peças moldadas, diâmetro das partículas, etc. Neste trabalho, amostras de porcelana de ossos foram produzidas utilizando dois métodos diferentes de moagem: em moinho de bolas (low energy ball milling - LEBM), durante 3 e 24 h, e em moinho de alta energia (high energy ball milling – HEBM), durante 5 min. Após a prensagem, os corpos de prova foram queimados em altas temperaturas para a sinterização (1100 °C, 1125 °C, 1150 °C, 1175 °C, 1200 °C e 1250 °C). As amostras foram caracterizadas e suas propriedades físicas foram medidas, para verificar o efeito dos processos de moagem. Os resultados demonstram que a moagem de alta energia (HEBM) confere à porcelana de ossos uma área superficial específica (ASE) 49,3 % superior, em relação à moagem em moinho de bolas (LEBM), demonstrando uma maior eficiência na cominuição de partículas. A partir da análise de difração de raios X (DRX) foi possível observar que os picos das fases caulinita e moscovita reduziram de intensidade à medida que foram moídas em uma moagem mais energética (HEBM). Este efeito também foi verificado por meio da análise termogravimétrica (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e dilatometria, pela antecipação dos eventos térmicos, como a evaporação de água adsorvida na superfície, desidroxilação da caulinita e sinterização. A maior densidade foi obtida em amostras moídas em HEBM 5 min (2,64 g/cm³), sinterizadas na temperatura de 1200 °C, sendo 4,3 % superior à maior densidade medida em LEBM (2,54 g/cm³), o que, consequentemente, resultou também em um aumento de 6,3 % no módulo de elasticidade (E). Por fim, verificou-se que o método de moagem influencia na translucidez de uma porcelana de ossos até o início da formação de fase líquida, durante a sinterização (em torno de 1150 °C), sendo mais translúcida em HEBM 5 min e LEBM 24 h do que em LEBM 3 h. A presença da fase líquida reduz a porosidade e, consequentemente, o espalhamento de luz. Além disso, como um aspecto positivo para a porcelana de ossos, os índices de refração de suas fases constituintes são similares entre si, independentemente do método de moagem utilizado. Portanto, para temperaturas de queima superiores a 1150 °C, foi observado que a moagem não influencia diretamente na translucidez de uma porcelana de ossos. |
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