- Comportamento reologico di smalti ceramici: influenza della composizione e delle variabili di preparazione delle fritte ceramiche
Le piastrelle ceramiche sono costituite da un supporto argilloso sulla cui superficie viene applicato un sottile strato vetroso che fondendo ad alta temperatura durante cottura, funge da rivestimento e viene definito smalto ceramico (1).
Gli smalti sono dei sistemi complessi dal punto di vista chimico, mineralogico e morfologico. Essi sono composti prevalentemente da sostanze vetrose (fritte), ossidi coloranti, pigmenti, minerali argillosi (caolini, bentonite) ed additivi come carbossimetilcellulose, deflocculanti, aggrappanti e stabilizzanti atti a regolare i parametri reologici al momento dell’applicazione sui supporti (1,2). Normalmente queste sospensioni sono molto concentrate, con contenuti di solido che variano dal 60 al 75% in peso; la fase solida è composta da 90-98% di fritte, in minore proporzione da argille (2-7%) e additivi. Da quanto enunciato le fritte costituiscono il componente più importante della formulazione, esse vengono prodotte mediante frittaggio in cui si rendono insolubili le materie prime necessarie (minerali borici, carbonati, ossidi, etc) in grado di apportare al prodotto finito le proprietà richieste (compatibilità chimica con gli altri componenti con i quali le materie prime vengono miscelate, compatibilità termica con il supporto, opportuna viscosità per l’ottenimento di uno strato superficiale omogeneo, isotropo e compatto) (3).
Le variabili del processo di frittaggio sulle quali è possibile agire sono, nei forni continui, la temperatura di fusione, la quantità di miscela cruda che entra nell’unità di tempo ed il rapporto di combustione; nei forni discontinui sono il tempo di permanenza della miscela, la quantità di materiale da fondere inteso come carica singola, la temperatura di fusione ed il rapporto di combustione.
A differenza dei vetri, essendo le fritte dei semilavorati, esse presentano un minore grado di omogeneità chimica e fisica a cui si sopperisce nella successiva fase di macinazione ad umido al momento della preparazione dello smalto. Questo stato di semilavorato delle fritte fa sì che durante la macinazione in sospensione acquosa possano avvenire fenomeni di cessione di ioni che diventano rilevanti quando la struttura vetrosa delle fritte non è molto stabile e possono dare luogo a variazioni delle proprietà reologiche durante l’applicazione degli smalti.
Fenomeno che continua nel tempo (tra il momento della preparazione e l’applicazione) dando luogo all’invecchiamento degli smalti, problematica legata alla variazione nel tempo dei parametri reologici (viscosità, limite di scorrimento, etc) dovuto al passaggio in soluzione dei componenti solubili delle fritte. Per ovviare a questa problematica di instabilità vetrosa si deve agire sulle variabili che governano il processo di frittaggio in modo tale da permettere alle trasformazioni chimico-fisiche di dare luogo ad un fuso omogeneo. Fritte con una struttura più stabile sono migliori perché resistono meglio al mezzo acquoso durante la macinazione evitando problemi reologici durante l’applicazione ed estetici dopo cottura.
La viscosimetria rotazionale risulta una tecnica valida per identificare queste variazioni di comportamento.
A questo scopo il presente lavoro riporta i risultati di uno studio sull’influenza esercitata dalle variabili di frittaggio sulla struttura vetrosa e sulla durabilità chimica delle fritte nonché i risultati relativi all’influenza del rilascio di diverse tipologie di ioni componenti sul comportamento reologico.