Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Feb 2007)
A kinetic study on the development of porosity in porcelain stoneware tile sintering
Abstract
The aim of this work is to develop a mathematical model to study the mechanism of elimination of total porosity as a function of soaking time using the Navier-Stokes. Then, parameters of the model such as kinetic constants and apparent activation energy are calculated on the basis of experimental data for a standard porcelain stoneware tile composition. The theoretical data calculated from the model are in good agreement with the experimental data. Using the model developed, it is possible to estimate the best soaking time to obtain minimum total porosity at a given firing temperature . The effects of nepheline on sintering process of porcelain stoneware tile is investigated. It was found that when the nepheline syenite content of the starting mix was increased to 10%, the constant kp of the kinetic equation also increased. The results showed that addition of nepheline to composition of porcelain stoneware bodies was influenced remarkably suitable soaking time to obtain the minimum total porosity and increased shrinkage and bulk density while total and closed porosity fall down.<br><br>El propósito de este trabajo es desarrollar un modelo matemático tipo Navier-Stokes para estudiar el mecanismo de eliminación de la porosidad en función del tiempo de maduración en cocción. Los parámetros del modelo tales como las constantes cinéticas y la energía de activación aparente se calcularon a partir de datos experimentales para una composición de gres porcelánico estándar. Los datos teóricos obtenidos a partir del modelo están en buena concordancia con los datos experimentales. Se investigaron los efectos de la nefelina en el gres porcelánico, encontrado que cuando se aumenta el contenido hasta un 10%, la constante de la ecuación cinética kp aumenta. Empleando el modelo desarrollado, es posible estimar el tiempo de maduración en cocción para obtener la porosidad mínima (se alcanza la eliminación de la porosidad debido a la presión capilar) una temperatura dada. Los resultados mostraron que la adición de nefelina en la composición del gres porcelánico afecta fuertemente el tiempo de maduración en cocción requerido para alcanzar la mínima porosidad y aumenta la contracción y la densidad, mientras la porosidad total y cerrada disminuyen.
