Apparentemente invisibili. La chimica in ceramica.

Dopo aver introdotto il tema nell'episodio precedente ed essere entrati nel dettaglio delle problematiche che possono emergere già prima che l'inchiostro venga scaricato dalle testine di stampa, questa puntata chiude l'argomento focalizzandosi sui fenomeni di repellenza che subentrano nel momento in cui una sospensione di smalto o granglia viene stesa a stampa digitale già avvenuta.
La diversa natura chimica tra gli inchiostri a base solvente e tutte le sospensioni a base acquosa che si susseguono lungo la linea di smalteria è alla base del ben noto problema che si concretizza in un sostanziale fenomeno di incompatibilità tra le due applicazioni.
Un po' come avviene quando si prova a mescolare olio con acqua.

Cosa succede nello specifico e come si può intervenire per gestire al meglio il problema?

In ceramica, il passaggio dalla decorazione "a contatto" per mezzo di retini serigrafici (e rulli siliconici) alla decorazione digitale a getto di inchiostro ha certamente rivoluzionato il settore aprendo nuovi orizzonti e ampliando esponenzialmente le possibilità estetiche del materiale ceramico.

Se da un lato la nuova tecnologia ha permesso di eliminare alcune problematiche legate al vecchio sistema applicativo, nuove criticità da monitorare, prevenire o risolvere si sono fatte strada lungo le linee produttive.

Il nuovo scenario ha infatti costretto a porre una diversa attenzione alle applicazioni che avvengono sulla linea sia prima che dopo la fase che coinvolge la stampante digitale. In particolar modo, la diversa natura degli inchiostri utilizzati - che ad oggi sono ancora in larga misura a base solvente - rispetto a tutte le applicazioni a base acquosa (engobbi, smalti, graniglie, etc) che si susseguono lungo la linea di smalteria generano una sorta di incompatibilità (idrorepellenza) che rischia di compromettere il buon risultato di stampa.

Allo stesso modo, lo smalto che dovrà ospitare su di sè la successiva applicazione di inchiostro, se non additivato in modo appropriato, potrebbe presentare problemi di eccessivo o insufficiente drenaggio se non addirittura fenomeni di assorbimento disomogeo dell'inchiostro.

In tutti questi casi come occorre intervenire? Cosa sono e come si comportano i PRIMER di norma coinvolti in questo tipo di attività?

L’impasto ceramico destinato alla produzione di piastrelle, siano esse da pavimento o rivestimento è costituito in larga misura da materie prime inorganiche (argille, feldspati, sabbie, etc.), acque di macinazione e additivi chimici.

Gli impasti, per poter essere gestiti al meglio nelle diverse fasi di lavorazione che dalla macinazione portano alla pressatura (o formatura), devono possedere caratteristiche ben precise così da agevolare i diversi passaggi senza il rischio di creare intoppi. Allo s tesso tempo, il materiale ceramico crudo (e dunque l'impasto) una volta pressato, deve a sua volta possedere determinate proprietà per arrivare incolume ai forni di cottura e sviluppare superfici ceramiche prive di difetti di natura estetica o tecnica.

Per far sì che tutto questo avvenga l'uso di specifici additivi è d'obbligo.
Quali sono le principali famiglie chiamate in causa? Che ruolo svolgono e quali meccanismi mettono in atto?

In ceramica, il processo di essicazione avviene per mezzo di essiccatoi all’interno dei quali le piastrelle crude sostano su supporti metallici (bilancelle a rulli) per un tempo prestabilito, sino a ridurre la presenza di umidità residua a valori prossimi allo 0%.

Il progressivo riscaldamento al quale il corpo ceramico è sottoposto produce la migrazione delle molecole d’acqua con la conseguente loro fuoriuscita dal pezzo ceramico (evaporazione).

Tale processo, tuttavia, può in alcuni casi non essere completamente omogeneo sull’intera superficie della piastrella. Più precisamente: le parti del corpo ceramico che poggiano sulle bilancelle possono presentare tempi e modi di evaporazione differenti rispetto alle zone della piastrella non esposte al contatto con le parti metalliche dell’essiccatoio.

La diversa modalità, che si manifesta sia nella parte inferiore che in quella superiore della piastrella, in alcuni rari casi produce in corrispondenza delle bilancelle, delle bande/strisce longitudinali che possono rimanere visibili dopo il ciclo di essicazione.

Quali sono le ragioni e i meccanismi alla base del problema e quali azioni preventive possono essere messe in campo per evitarlo?

Nell'episodio precedente, 11 A, dopo avere elencato attraverso una panoramica generale le categorie di additivi utilizzate all'interno degli smalti ceramici, siamo entrati nel dettaglio affrontando le famiglie coinvolte già nella fase preparatoria e dunque in fase di macinazione: sospensivanti e leganti.

Dopo questo approfondimento ci siamo spinti verso la linea di smalteria dove abbiamo iniziato a vedere quali sono le categorie coinvolte in questo secondo step del ciclo produttivo.

L'episodio 11 B costituisce dunque la seconda e ultima parte dedicata ad un tema a tutti gli effetti piuttosto vasto: stazioniamo dunque lungo la linea di smalteria per parlare di tensioattivi, bagnanti, antischiuma, sospensivanti e leganti da smalto.

Cerchiamo di comprenderne il funzionamento e individuare i principali benefici che sono in grado di promuovere

L’applicazione di smalti lungo la linea di smalteria costituisce una delle fasi più delicate e complesse del processo produttivo ceramico.
Per conseguire alti livelli di performance, lo smalto deve possedere precise caratteristiche reologiche che devono tenere conto delle specifiche condizioni applicative della linea produttiva a cui lo smalto è destinato.

La giusta formulazione delle sospensioni di smalto è la pre-condizione necessaria ad una corretta prestazione applicativa e a un risultato finale privo di difetti sul piano tecnico-estetico.


Quali sono e come funzionano le principali categorie di additivi utilizzate all'interno delle sospensioni e quali problematiche sono in grado di risolvere?

In ceramica, l’applicazione di graniglie vetrose è in larga misura un’applicazione a umido realizzata per mezzo di sistemi di sprayatura. Modalità che prevede l’utilizzo di sistemi acquosi all’interno dei quali la graniglia si trova in sospensione.
In tempi recenti, al fianco di questo processo che rimane ad oggi preponderante, si sta facendo largo una diversa metodologia applicativa di graniglia - a secco – che non implica la preventiva stesura di colla mediante gli ormai consolidati sistemi digitali.
Senza forzare la terminologia in uso, si potrebbe per certi versi parlare di “applicazione analogica di graniglie a secco”.

In cosa consiste tale applicazione e quali caratteristiche deve possedere la graniglia per non compromettere il processo e ottenere risultati performanti in termini di prodotto finito?

In campo ceramico, gli smalti vengono di norma applicati sulle piastrelle crude lungo la linea di smalteria per mezzo di sistemi “analogici” di sprayatura.

In tempi recenti si stanno affacciando sul mercato alcune nuove macchine che non sfruttano in tutto e per tutto la tecnologia digitale ma che non sono nemmeno assimilabili alle tradizionali tecniche analogiche.

Come funzionano queste macchine e soprattutto quali caratteristiche, non solo reologiche, deve possedere lo smalto per essere applicato correttamente in base alla tipologia di applicazione e al tipo di prodotto ceramico che si vuole realizzare?

Lungo le linee produttive ceramiche che dalla fase di formatura portano ai forni, le piastrelle ceramiche crude, delicate e ancora fragili, sono spesso oggetto di sollecitazioni esterne che ne possono compromettere la tenuta. Sbeccature o rotture possono insorgere se non si interviene preventivamente sui valori di resistenza meccanica.

Cosa indica questo valore? Come funzionano gli additivi utili ad aumentarlo? Quali accorgimenti collaterali possono essere messi in atto per conseguire risultati più performanti?

Il ruolo dei tenacizzanti temporanei è certamente di primo piano ma cosa occorre tenere in considerazione per enfatizzare la loro azione?

Il processo produttivo ceramico, dopo le prime fasi legate alla formatura della piastrella e i successivi step lungo la linea di smalteria, prevede nella maggior parte dei casi un’applicazione di graniglie o smalti di protezione finale che possono raggiungere in alcuni casi quantitativi e dunque spessori di non poco conto.

Tale applicazione, se non si rispettano i corretti parametri di processo, può dare origine a diversi tipi di problemi in grado di compromettere la superficie ceramica sia sul fronte estetico che tecnico.

Tra i vari e possibili difetti, l’affioramento di forellini o spillature superficiali – localizzati o uniformemente distribuiti sulla superficie – è certamente la più frequente.

Il problema – visibile già in fase applicativa e spesso persistente anche dopo cottura – può avere cause diverse ed eterogenee.
Quali sono le principali e cosa occorre sapere per poterlo fronteggiare e prevenire?