El Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) es una sofisticada herramienta utilizada en muchos campos de la investigación científica, incluso en la cerámica.

El uso de un haz de electrones en lugar de luz permite obtener no solo extraordinarias imágenes de alta resolución, sino también información detallada sobre la composición de la muestra.

La información es tan precisa y exhaustiva que ofrece a los fabricantes soluciones claras o, al menos, sugerencias sobre las medidas que deben tomarse para resolver adecuadamente los problemas de producción.

¿Cómo funciona la herramienta y cuáles son sus funciones más importantes para apoyar a la industria cerámica?

El silicato sódico es una sustancia inorgánica que a temperatura ambiente se encuentra en estado sólido.

Es un compuesto químico utilizado en varios ámbitos de la producción industrial.
En cerámica, el silicato sódico es muy eficaz dentro de las mezclas cerámicas.

Entre los diversos efectos que produce, desempeña un papel muy importante en términos de fluidificación.

El episodio trata de la función que desempeña esta sustancia, destacando sus diversas propiedades y los beneficios que promueve, con especial atención a la defloculación de las mezclas cerámicas.

Las emisiones contaminantes y olorosas son dos importantes retos a los que los productores prestan mucha atención desde hace tiempo. 

Se trata de un problema que aparece en la fase final del ciclo de producción cerámica, en el interior de los hornos, pero cuyo origen se encuentra en los procesos previos de aplicación que, en su mayoría, tienen lugar a lo largo de la línea de esmaltado.

Los escenarios pueden ser diferentes, pero las emisiones se producen mayoritariamente por el uso de colas y tintas digitales que, por su particular quimismo, pueden considerarse el núcleo del problema.

¿Qué debemos saber al respecto?

Entre los diversos problemas que pueden surgir en la línea de esmaltado, la formación excesiva de espuma en las suspensiones de esmalte es uno de los más frecuentes y problemáticos.

El fenómeno ya es visible en la superficie del esmalte dentro de los sistemas de agitación, pero las consecuencias pueden persistir incluso después del final de la producción, es decir, después del ciclo de cocción.

Desde el punto de vista químico, ¿qué es la espuma? ¿Cuáles son las causas de su presencia y qué debemos saber para evitar su formación o para eliminarla en caso de fenómenos inesperados?

Hablando de aplicaciones de esmaltado cerámico y defectos técnicos, uno de los más extraños e interesantes es el «efecto TV».

Consiste en una migración preferencial del esmalte hacia los perímetros de la baldosa que produce en esas zonas un engrosamiento del esmalte.

El resultado antiestético es un hinchamiento bastante regular de la superficie a lo largo del borde del material cerámico.

Un resultado que recuerda a los antiguos televisores de rayos catódicos y que puede ser visible incluso después del ciclo de cocción.

¿Qué es exactamente el efecto TV?

¿Cómo se manifiesta y cuáles son las causas?

¿Qué podemos hacer finalmente para evitar el problema?

La viscosidad (o coeficiente de fricción viscosa) mide la actitud de una sustancia al generar fricción entre sus capas.

En otras palabras, define la resistencia del fluido a fluir correctamente.

Los valores de viscosidad de la barbotina -es decir, la suspensión de materias primas inorgánicas, agua y dispersantes que, tras el proceso de atomización, formará el soporte cerámico bajo el peso de las prensas - a veces pueden cambiar rápida y repentinamente, y crecer.

En caso de aumento excesivo o fuera de norma, pueden producirse muchos problemas críticos, que comprometen el uso del sistema acuoso o incluso obligan a los productores a detener repetidamente la línea de producción.

¿Cuáles son las principales causas que pueden afectar significativamente a los valores de viscosidad de la barbotina y qué necesitamos saber para actuar con prontitud, evitando los peores escenarios?

Todas las aguas de proceso que intervienen en la producción cerámica, tanto las del grifo como las de pozo, suelen contener bacterias.

Y lo mismo ocurre con las materias primas inorgánicas utilizadas en el proceso de molienda para producir los productos semiacabados que se aplicarán posteriormente a lo largo de la línea de esmaltado: fritas, arcillas, feldespato, nefelina, etc.

Debido a la enorme cantidad de agua utilizada, los departamentos de molienda de esmaltes y engobes pueden verse a veces atacados por importantes proliferaciones bacterianas.

La actividad de los microorganismos (especialmente la de las bacterias) es capaz de disminuir o incluso anular la acción de los productos químicos que deben dotar a las suspensiones de las características adecuadas para desarrollar una aplicación correcta, garantizando además unos resultados técnicos y estéticos sobresalientes.

En esta perspectiva, ¿cuáles son las principales consecuencias de las degradaciones bacterianas?

Gracias a la digitalización de algunos de sus procesos, la industria cerámica ha evolucionado bastante en los últimos años, y en esta perspectiva el sistema de impresión digital desempeña uno de los papeles más importantes.

De hecho, el uso de tintas digitales ha permitido sustituir casi totalmente los antiguos sistemas de decoración. Su formulación y, por tanto, su producción es muy delicada y compleja, ya que debe cumplir estrictamente unos parámetros específicos.

¿Qué son las tintas digitales?

¿Cuáles son sus componentes y sus propiedades más importantes?

Este episodio trata de dar respuestas sencillas a esas preguntas, ofreciendo un breve identikit de esta importante categoría de productos.

La tensión superficial es la tendencia de las superficies líquidas en reposo a contraerse en la mínima superficie posible.

En general, para conseguir una correcta aplicación del esmalte, siempre es importante trabajar sobre la tensión superficial del fluido disminuyéndola o, más generalmente, ajustándola, hasta alcanzar los valores adecuados según el sistema de aplicación elegido (spray, vela o campana).

Para ello, existen en el mercado varios productos químicos que, según su naturaleza química y su formulación, son capaces de afectar a la tensión superficial actuando -por ejemplo- como agentes niveladores (tensioactivos y humectantes), antiespumantes (antiespumantes) o compatibilizantes (en caso de fenómenos de repelencia), resolviendo muchos problemas.

¿Cómo actúan estos productos químicos y, más en general, qué debemos saber sobre el tema?

En general, los sistemas de molienda por vía húmeda ofrecen los mejores rendimientos y los mejores resultados de producción solo cuando las características químicas y físicas de las barbotinas son constantes a lo largo de todo el proceso.

Más concretamente, esto ocurre cuando los principales parámetros del producto atomizado (como el tamaño de partícula, la densidad, la viscosidad y la tixotropía) permanecen dentro de un rango muy pequeño.

Sin embargo, las barbotinas pueden cambiar repentinamente sus características reológicas durante la producción. 

A veces drásticamente.

¿Cuáles son los principales elementos que pueden afectar, positiva o negativamente, a la reología adecuada de la barbotina y qué debemos saber para prevenir y evitar las fluctuaciones, preservando así las características propias de las suspensiones?

Este episodio se centra en una sustancia bastante controvertida.

Aunque el formaldehído se utiliza ampliamente en muchas áreas de la producción industrial, si se emplea en porcentajes elevados puede convertirse en un problema muy grave.

En la cerámica, hay que vigilarlo muy de cerca para evitar impactos negativos en el medio ambiente.

¿Qué hay que saber sobre este tema?

La reología es la ciencia que trata del flujo y la velocidad de deformación de la materia.

Es una rama de la Física que estudia el origen, la naturaleza y las características de deformación de una materia bajo la influencia de fuerzas externas, con especial atención a los líquidos no newtonianos.

Su principal objetivo es definir las correlaciones entre causas (fuerzas) y efectos (deformaciones y flujos), identificando todos los mecanismos que están en la base de los diferentes comportamientos reológicos a escala microscópica y molecular.

El episodio ofrece una visión general sobre los comportamientos reológicos más importantes de las suspensiones cerámicas: barbotinas, suspensiones de esmaltes y granillas, engobes y tintas.

Todas estas mezclas, de hecho, para desarrollar una buena aplicación y evitar graves problemas a lo largo de las líneas de producción, deben tener unas características reológicas adecuadas.

¿Cuáles?

Este episodio se centra en los fenómenos de floculación que pueden afectar a las pastas cerámicas.

Un fenómeno que se manifiesta con la agregación progresiva de partículas sólidas y que a menudo se desarrolla como resultado de fenómenos de atracción de naturaleza electrostática que afectan a las micelas de arcilla en suspensión.
Un proceso que produce un aumento significativo de la viscosidad del sistema, lo que repercute negativamente en el buen funcionamiento del proceso de producción.

El episodio, además de ofrecer un marco general sobre el tema de las "pastas cerámicas", se detiene en la función correctora que algunas categorías específicas de aditivos son capaces de promover, yendo a desencadenar un proceso opuesto -la defloculación- útil para que la pasta cerámica vuelva a ser procesable dentro de la línea de producción. Con especial referencia a los tres mecanismos principales que subyacen al proceso de defloculación:

1. Repulsión electrostática por intercambio catiónico
2. Repulsión estérica
3. Complejación

Cuando hablamos del fenómeno del "dusting" o formación de polvo, solemos referirnos a un esmalte que manifiesta un bajo grado de cohesión. 

Cuando el esmalte se caracteriza por estas propiedades, se encuentra en un estado que podría definirse como frágil y se desprende fácilmente de la superficie cerámica, especialmente si se somete a las tensiones mecánicas que se producen a lo largo de las líneas de producción.

¿Cuáles son los mecanismos que se desarrollan dentro del esmalte y qué se puede hacer de forma preventiva para gestionar mejor el problema?

Este episodio se centra en un tema aparentemente marginal, pero de gran relevancia si tenemos en cuenta los usos cada vez más novedosos del material cerámico, que ya ha desembarcado, a todos los efectos, en el mundo del mobiliario y que, de diversas maneras, puede entrar cada vez más en contacto con alimentos y productos alimenticios.

Dado que el material cerámico es absolutamente, y por su propia naturaleza, uno de los materiales más higiénicos y antisépticos del mundo, también es cierto que los tratamientos superficiales de protección que se llevan a cabo tras la cocción (a menudo tras un proceso de lapeado o pulido) podrían representar una cuestión crítica desde esta perspectiva: los productos protectores utilizados y aplicados sobre la superficie cerámica mediante equipos especiales, a diferencia de la masa cerámica, no cambian tras el tratamiento y, por lo tanto, no son transformados por las altas temperaturas que se liberan en los hornos.

Aunque, a todos los efectos, el tema de las emisiones nocivas es extremadamente raro (tanto por parte del vidrio cerámico como por parte del tratamiento), conviene, no obstante, hacer balance y explorar la cuestión profundizando en los mecanismos, no solo de naturaleza química, que tienen lugar entre bastidores.

Este episodio concluye la panorámica, iniciada en el episodio anterior, dedicada a las principales categorías de aditivos utilizados en la cerámica y su función saludable en términos de impacto medioambiental.

La perspectiva utilizada pretende derribar -de forma conscientemente provocadora- la opinión de que la química no puede, por su propia naturaleza, promover beneficios medioambientales.

En realidad, en el caso de la cerámica, si se observaran con microscopio los mecanismos subyacentes a determinadas etapas cruciales del ciclo de producción, uno se daría cuenta de que el uso de determinados aditivos puede orientar o evitar ciertas decisiones que podrían tener un impacto mucho mayor en el entorno. 

El reto que proponemos es cambiar el ángulo de visión unos centímetros tratando de analizar el escenario con otro tipo de enfoque sin dar nada por sentado.

Este episodio pretende enfocar, desde una perspectiva especial y en cierto modo provocadora, el papel de los aditivos utilizados dentro de todo el ciclo de producción cerámica: desde la molturación de las arcillas que forman la base de la mezcla cerámica hasta la finalización del trabajo dentro de los hornos cerámicos durante el ciclo de cocción.

El filtro utilizado es el del impacto medioambiental y el objetivo es socavar la idea preconcebida que a menudo conlleva la palabra "químico" y que la convierte frecuentemente en sinónimo de polución, contaminación, infección.

Sin querer en modo alguno menospreciar o negar el uso a veces ruin que algunas realidades productivas hacen de tecnologías y productos peligrosos, es cierto que este término -química- también puede leerse lejos de los prejuicios de la quimiofobia, la creencia irracional de que todas las sustancias químicas son nocivas y dañinas.

En todas las fases del proceso de producción, el uso hábil de aditivos puede transmitir -aunque sea de forma comedida y mesurada- ciertas mejoras medioambientales que no deben subestimarse o incluso despreciarse.

Aunque hoy en día los esmaltes cerámicos se aplican mayoritariamente sobre la pieza cerámica mediante sistemas de pulverización (airless), en algunos contextos todavía se procesan mediante sistemas de campana o vela. Estas modalidades están menos extendidas y más vinculadas al pasado, pero siguen utilizándose. Los distintos métodos de aplicación corresponden inevitablemente a evaluaciones diferentes en términos de reología. En otras palabras, el esmalte debe caracterizarse por unas propiedades precisas que difieren de vez en cuando en función del sistema utilizado en la cadena de producción. Este episodio se centra precisamente en estas diferencias y en los aditivos que pueden o deben utilizarse para conseguir las propiedades requeridas. Para terminar, un breve enfoque sobre los aditivos sintéticos, que son muy útiles para prevenir la proliferación de ataques bacterianos dentro de los esmaltes, antes y durante la fase de aplicación.

La plena implantación del sistema digital en base agua en el ámbito cerámico, ya utilizado en otros sectores de la producción industrial, es sin duda una de las cuestiones más desafiantes sobre las que la industria lleva años investigando.

Las dificultades técnicas, relativas tanto a las máquinas de aplicación como a los propios productos, parecen haber sido sustancialmente superadas, y por fin ha llegado el momento de la progresiva y definitiva homologación de una tecnología que sin duda ofrece ventajas que abarcan tanto aspectos técnico-estéticos como medioambientales.

Tras una breve introducción sobre la naturaleza química y las principales características de las colas base agua, el episodio se centra en las principales ventajas promovidas por este importante tipo de producto, destacando los mecanismos que las sustentan.

En el campo de la cerámica, el uso de colas digitales para la aplicación de esmaltes y granillas ha sustituido ya casi por completo a las anteriores técnicas de aplicación que implicaban en gran medida el uso de fijadores distribuidos y extendidos sobre la superficie cerámica mediante sistemas de pulverización con cabinas airless.

Aunque cada cola interactúa con los polvos y las granillas de maneras diferentes y distintivas, pueden identificarse dos macrocategorías: las colas de base solvente (solventes apolares) y las colas de base agua (solventes polares).

El episodio se abre con una introducción general sobre la naturaleza química de estos productos y, a continuación, ofrece en paralelo dos importantes enfoques sobre su funcionamiento y los mecanismos de acción que liberan sobre el soporte cerámico en crudo.

Con similitudes y diferencias.