Apparentemente invisibili. La chimica in ceramica.

Il silicato di sodio è una sostanza inorganica che a temperatura ambiente si trova allo stato solido. Si tratta di un composto chimico che trova impiego in diversi ambiti della produzione industriale

In ceramica, il silicato di sodio agisce molto efficacemente all’interno degli impasti e tra i diversi effetti che produce, ricopre un ruolo piuttosto rilevante sul piano della fluidificazione.

L'episodio si concentra sulla funzione di questa importante sostanza, evidenziandone le diverse proprietà e i vantaggi che la sua presenza comporta. 

Con un focus sulla deflocculazione degli impasti ceramici.

Emissioni inquinanti ed emissioni odorigene sono ad oggi due temi sensibili, per certi versi spinosi, a cui i produttori ceramici guardano da tempo con non poca attenzione.

Trattasi di una criticità che si sprigiona nella fase finale del ciclo produttivo ceramico, durante la cottura all’interno dei forni, ma la cui origine è da imputare a precedenti processi applicativi che per lo più si svolgono lungo la linea di smalteria.

Per quanto il ventaglio delle casistiche non sia univoco, le emissioni sono imputabili in larga misura all’uso di colle ed inchiostri digitali che, per quantità d’utilizzo e per loro particolare chimismo, costituiscono a tutti gli effetti il cuore del problema.

Cosa occorre sapere?

Tra le diverse problematiche che possono subentrare lungo la linea di smalteria, l’eccessiva schiumosità dello smalto è certamente tra le più frequenti ed insidiose. Il fenomeno si manifesta e risulta visibile sulla superficie dello smalto già in all’interno dei sistemi di agitazione e cioè dentro alle vasche di carico dei sistemi applicativi ma le conseguenze della sua presenza possono permanere anche a ciclo produttivo terminato con difetti ben visibili persino dopo la fase di cottura. Da un punto di vista chimico, cos'è la schiuma? Quali sono le ragioni della sua apparizione e cosa occorre sapere per evitare la sua formazione o eliminarla nel caso di fenomeni improvvisi?

Parlando di smalti ceramici, tra le varie anomalie che possono subentrare in fase applicativa, l’effetto televisore è certamente tra i più singolari.

Esso consiste in una sorta di "migrazione preferenziale" dello smalto verso i bordi della piastrella che produce – in quelle zone specifiche – un inspessimento dello smalto. Il risultato estetico (o meglio, antiestetico) si concretizza con un rigonfiamento più o meno regolare che segue il perimetro del materiale ceramico, che ricorda lo schermo dei televisori a tubo catodico e che rimane visibile anche dopo il ciclo di cottura.

Cos'è esattamente l'effetto televisore? Come si manifesta e a cosa è dovuto?

Cosa occorre mettere in atto per evitare che esso si manifesti?

La viscosità (o coefficiente di attrito viscoso) è una grandezza che misura la tendenza di una sostanza – generalmente un fluido – a generare un attrito interno tra i propri strati. In altre parole definisce la resistenza di un fluido al proprio scorrimento.

La viscosità della barbottina - la sospensione di materie prime inorganiche, acqua e fluidificanti che dopo essere stata trasformata in polvere atomizzata (grazie al processo di evaporazione che si sviluppa all'interno degli atomizzari) andrà a formare sotto il peso delle presse il corpo ceramico crudo - può essere talvolta oggetto di variazioni repentine.

Nel caso in cui i valori di viscosità dovessero aumentare in modo sensibile, sino ad eccedere i parametri standard, si può assistere a vari ordini di problemi che possono comprometterne l'uso e/o forzare i produttori a ripetute interruzioni della linea di produzione.

Quali sono i principali fattori che possono aumentare sensibilmente (e rapidamente) la viscosità del sistema e cosa occorre sapere per intervenire prontamente ed evitare gli scenari peggiori?

Le acque di processo utilizzate in ceramica, siano esse di rete o di pozzo, contengono di norma una percentuale variabile di batteri. Nessuna esclusa.

Lo stesso vale per le materie prime inorganiche utilizzate nel processo di macinazione, necessario a creare la base dei semilavorati che verranno successivamente applicati lungo la linea di smalteria: fritte argille, feldspati, nefeline, etc. etc.

I reparti di macinazione smalti ed engobbi, in cui si fa con tutta evidenza abbonante uso di acqua, possono pertanto diventare teatro di proliferazioni batteriche, talvolta piuttosto impattanti.

L'attività dei microorganismi, ed in particolare dei batteri, è infatti in grado di depotenziare se non addirittura annullare l'azione degli additivi che hanno lo scopo di conferire alle sospesioni le giuste proprietà per poter essere correttamente processate in fase applicativa e di assicurare al prodotto ceramico finito precise caratteristiche tecniche ed estetiche.

Sotto questo profilo, quali sono le principali conseguenze di una degradazione batterica?

L’industria ceramica si è esponenzialmente evoluta negli ultimi anni grazie alla progressiva digitalizzazione di alcuni importanti processi.

In questa ottica, la stampa con inchiostri digitali ricopre certamente un ruolo di primaria importanza.

Gli inchiostri digitali, per assicurare una valida performance in fase applicativa, devono essere contraddistinti da specifiche caratteristiche che spesso possono variare in base ai parametri della linea di produzione.

Che cos'è un inchiostro digitale, da quali componenti è costituito e quali sono le sue principali proprietà di cui è bene essere a conoscenza?

L'episodio prova dare semplici riposte a questi interrogativi proponendo un breve ma puntuale identikit di questa importante tipologia di prodotti.

Si definisce tensione superficiale la forza di coesione delle particelle presente sulla loro superficie esterna.

In linea generale, per conseguire una corretta applicazione di smalto, è di norma fondamentale lavorare sulla sua tensione superficiale abbassandola, o comunque modificandola, sino a raggiungere il valore adeguato all’applicazione a cui si sta lavorando.

Per fare questo, esistono categorie di additivi che, in base alla loro natura chimica o alla formulazione, possono agire fungendo, a solo titolo di esempio, da livellanti (nel caso di bagnanti o tensioattivi), inibitori di schiuma (nel caso di antischiuma) o compatibilizzanti (in concomitanza di fenomeni di idrorepellenza).

Come agiscono queste categorie di additivi e, in termini più generali cosa occorre sapere sull'argomento?

Di norma, i sistemi di macinazione a umido sono strutturati in modo da performare al meglio quando le caratteristiche chimico-fisiche delle barbottine rimangono costanti, senza subire variazioni, per tutta la durata del processo.

Più precisamente, il processo risulta ottimale quando i parametri fondamentali dell'atomizzato - granulometria, densità, viscosità e tissotropia - oscillano all’interno di intervalli molto ristretti.

Le variabili in gioco sono tuttavia numerose e spesso si possono riscontrare – in fase produttiva – variazioni improvvise e allo stesso tempo significative delle proprietà reologiche della barbottina che vanno ad impattare negativamente sull'intero processo.

Quali sono i principali fattori che possono influenzare, positivamente ma anche negativamente, la corretta reologia e cosa occorre sapere per prevenire ed evitare eventuali fluttuazioni preservando in questo modo il corretto assetto delle sospensioni?

L'episodio si focalizza su di una sostanza piuttosto controversa.

La formaldeide, nonostante trovi ampio spazio in molti settori della produzione industriale, se utilizzata in alte percentuali può diventare un problema molto serio.

In ceramica, occorre monitorarla con grande attenzione così da evitare impatti negativi sull'ambiente. Cosa occorre sapere sull'argomento?