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The effects of adding zircon and synthesized TiO2 nanoparticles (NPs) to standard porcelain tiles on mechanical and optical properties were studied. The obtained TiO2 nanoparticles had an average particle size of 7.47 nm. The optical properties of TiO2 NPs were characterized by using UV–visible spectrophotometer. The synthesized TiO2 NPs and commercial zircon were added to standard porcelain tile composition at a rate of 1%, 2% and 4% by weight. Phase analyzes of the samples were made with XRD, and microstructure analyzes were made with SEM/EDS. Optical dilatometer test was used for sintering studies and densification behaviour was observed with water absorption test. The optical behaviour of the samples was analyzed using spectrophotometric measurements (CIELab method). As a result of this test, it was observed that nano-sized titanium oxide can be used as a whitening agent in porcelain tiles. In addition, the additives made to porcelain tiles also contributed to the increase in mechanical properties. Resumen: Se estudiaron los efectos de añadir circón y nanopartículas (NP) de TiO2 sintetizadas a baldosas de gres porcelánico estándar sobre las propiedades mecánicas y ópticas. Las nanopartículas de TiO2 obtenidas tenían un tamaño medio de partícula de 7,47 nm. Las propiedades ópticas de las NP de TiO2 se caracterizaron utilizando un espectrofotómetro UV-visible. Las NP de TiO2 sintetizadas y el zircón comercial se agregaron a la composición estándar de baldosas de porcelana a razón de del 1, el 2 y el 4 en peso. Los análisis de fase de las muestras se realizaron con XRD y los análisis de microestructura se realizaron con SEM/EDS. Se utilizó la prueba del dilatómetro óptico para los estudios de sinterización y se observó el comportamiento de densificación con la prueba de absorción de agua. El comportamiento óptico de las muestras se analizó mediante medidas espectrofotométricas (método CIELab). Como resultado de esta prueba, se observó que el óxido de titanio de tamaño nanométrico se puede utilizar como agente blanqueador en gres porcelánico. Además, los aditivos realizados en el gres porcelánico también contribuyeron al aumento de las propiedades mecánicas.

The effect of adding 0.1, 0.3, 0.6, 1.0, and 2.0 wt.% halloysite clay, which calcined and uncalcined form, was studied on the glossy opaque glaze hardness and mechanical properties. Since the most significant disadvantage of opaque glazes is low hardness, halloysite particles with higher toughness were added to glazes to increase this property. Since more stable halloysite tubes were obtained after the calcination process, both calcined and uncalcined halloysite additions were made to see the effect of calcination, and the obtained results were examined. Detailed technological, mechanical and microstructural characterization studies were done on glazed samples. In addition, the change in the melting behavior of the glaze and the glassy phase viscosity of the addition of halloysite was also examined and interpreted considering hot stage microscope analyses. Compared to standard glossy opaque glaze, almost all the halloysite added samples displayed similar optical properties but higher hardness, surface wear resistance, and fracture toughness values. Among the case studies, the 2% halloysite addition by weight (uncalcined and calcined form) showed the highest mechanical properties. Resumen: Se estudió el efecto de la adición de 0,1, 0,3, 0,6, 1,0 y 2,0% en peso de arcilla de haloisita, en forma calcinada y sin calcinar, sobre la dureza y las propiedades mecánicas del esmalte opaco brillante. Dado que la desventaja más significativa de los vidriados opacos es la baja dureza, se agregaron partículas de haloisita con mayor dureza a los vidriados para aumentar esta propiedad. Dado que se obtuvieron tubos de haloisita más estables después del proceso de calcinación, se hicieron adiciones de haloisita tanto calcinada como sin calcinar para ver el efecto de la calcinación, y se examinaron los resultados obtenidos. Se realizaron estudios detallados de caracterización tecnológica, mecánica y microestructural sobre muestras vidriadas. Además, el cambio en el comportamiento de fusión del vidriado y la viscosidad de la fase vítrea de la adición de haloisita también se examinó e interpretó considerando análisis microscópicos de platina caliente. En comparación con el esmalte opaco brillante estándar, casi todas las muestras añadidas de haloisita mostraron propiedades ópticas similares pero valores más altos de dureza, resistencia al desgaste superficial y tenacidad a la fractura. Entre los estudios de caso, la adición de 2% de haloisita en peso (forma calcinada y sin calcinar) mostró las propiedades mecánicas más altas.

In this study, the variation of microstructural properties in porcelain stoneware tiles was determined by changing the holding time at peak temperature during sintering, and effects of these microstructural changes on impact resistance of porcelain stoneware tiles were examined. Only the F4 samples passed the impact resistance test according to CSTB-NF-UPEC test. This sample has 12.3 wt.% quartz, 1.5 wt.% corundum, 5.8 wt.% anorthite, 13.5 wt.% mullite, and 66.9 wt.% glassy phase. When the relationship between mechanical properties and impact resistance was evaluated, it should be emphasized that only F4 sample with a breaking strength higher than 75 MPa passed the impact test. It can be said that there is a critical threshold in terms of impact resistance, especially for samples which have bending strength greater than 75 MPa. When evaluating the microstructural details, this study shows that a single crystalline phase is not effective for impact resistance behavior of the porcelain stoneware tiles and many factors should be evaluated together. Resumen: En este estudio, la variación de las propiedades microestructurales en baldosas de gres porcelánico se determinó cambiando el tiempo de retención a la temperatura máxima durante la sinterización, y se examinaron los efectos de estos cambios microestructurales en la resistencia al impacto de las baldosas de gres porcelánico. Solo las muestras F4 pasaron la prueba de resistencia al impacto según la prueba CSTBNF-UPEC. Esta muestra tiene 12,3 wt.% de cuarzo, 1,5 wt.% de corindón, 5,8 wt.% anorthite, 13,5 wt.% mullita y 66,9 wt.% de fase vidriosa. Cuando se evaluó la relación entre las propiedades mecánicas y la resistencia al impacto, se debe destacar que solo la muestra de F4 con una resistencia a la rotura superior a 75 MPa pasó la prueba de impacto. Se puede decir que hay un umbral crítico en términos de resistencia al impacto, especialmente para las muestras que han resistencia a la flexión superior a 75 MPa. Al evaluar los detalles microestructurales, este estudio muestra que una sola fase cristalina no es eficaz para el comportamiento de resistencia al impacto de la porcelana.