Tras abordar el impacto que la estacionalidad puede tener en la fluidización de las mezclas cerámicas y en la proliferación bacteriana en los productos semiacabados, esta segunda parte del episodio 41 trata de mostrar y explicar las consecuencias que los cambios de temperatura pueden producir en el tiempo de secado de la suspensión cerámica, provocando alteraciones que a menudo obligan a los productores a revisar los parámetros de la línea de esmaltado.

Tras ofrecer las sugerencias habituales para abordar el problema, el episodio termina centrándose en la solubilidad de los tensioactivos, que también pueden ser susceptibles a los cambios estacionales y de temperatura.

En la cerámica, el uso de productos químicos desempeña un papel fundamental a la hora de proporcionar al producto final unos resultados técnicos y estéticos óptimos y de favorecer un proceso de aplicación adecuado.

Sin embargo, su acción puede resultar en ocasiones menos eficaz o verse comprometida.

Existen varias razones que explican este cambio en el rendimiento, y la estacionalidad es sin duda una de las más interesantes.

A través de una serie de ejemplos, el episodio aborda las medidas que deben adoptarse para evitar que la temperatura afecte negativamente tanto a los procesos como a los productos.

Las suspensiones de esmalte y granilla están compuestas por una parte líquida (normalmente agua y uno o más productos químicos reológicos) y una parte sólida dispersa.

Sin embargo, estas dos suspensiones difieren en muchos aspectos, lo que puede dar lugar a resultados muy contrastados y a un enfoque diferente en cuanto al uso de productos químicos, tanto durante la fase de molienda como a lo largo de la línea de esmaltado. 

Desde este punto de vista, todos los productos químicos implicados deben estar marcados con características específicas según su uso previsto.

¿Qué debemos saber sobre el tema?

Los fenómenos de craterización son defectos que aparecen como cráteres microscópicos en la superficie de pastas cerámicas en las que se ha descargado una suspensión acuosa (y aún en fase de secado). Se trata de un problema de aplicación que provoca una desalineación de la suspensión debido a la presencia de uno o más sumideros.
 
El problema, que ya es visible a lo largo de la línea de esmaltado y no solo después del proceso de cocción, puede surgir por varias razones: por ejemplo, debido a la presencia de impurezas en las materias primas cerámicas o a un uso inadecuado de los antiespumantes.
 
El episodio trata de ofrecer una lista de las causas más importantes, señalando los mecanismos que subyacen al problema y proporcionando algunas sugerencias para prevenirlo y/o eliminarlo.

Las CMC son compuestos orgánicos, polímeros solubles en agua derivados de la celulosa, ampliamente utilizados en varios campos de la producción industrial.

En cerámica, las CMC sódicas desempeñan múltiples funciones en suspensiones y soluciones y pueden presentar propiedades muy diferentes según la situación.

¿Cuál es la función principal de esta sustancia en el proceso de producción cerámica y qué hay que hacer para gestionarla correctamente?

La incorporación de la tecnología digital —especialmente la impresión por inyección de tinta— ha transformado profundamente la industria cerámica, haciendo que el proceso de producción sea mucho más flexible y multiplicando las posibilidades creativas y estéticas.

La precisión con la que las cabezales de impresión depositan la tinta sobre la superficie permite hoy alcanzar resultados verdaderamente impresionantes.

Sin embargo, el tema de la "definición de impresión" sigue siendo crucial, ya que depende de numerosos parámetros y variables que pueden afectar negativamente el resultado final.

¿Cuáles son esos factores?
¿Qué mecanismos intervienen y qué se puede hacer para garantizar una buena resolución?

La plasticidad de la mezclas es un aspecto clave dentro del proceso productivo cerámico.

Un factor que influye significativamente en las decisiones que los fabricantes de cerámica deben tomar en función de los valores que caracterizan las arcillas que utilizan. 

Arcillas que, junto con otras materias primas mezcladas con agua, conforman la mezcla.  

En términos generales, el uso de arcillas con altos valores de plasticidad suele ser sinónimo de una gestión más sencilla de los procesos.

Sin embargo, no siempre se dispone de arcillas de alto rendimiento y, en cualquier caso, es fundamental considerar otros parámetros productivos y encontrar un equilibrio adecuado (o un compromiso) para garantizar que incluso las fases posteriores a la conformación inicial del soporte cerámico se desarrollen sin problemas significativos.  

Tras una primera definición de esta sorprendente propiedad física, el episodio ofrece una visión general del tema aplicado al sector cerámico. No solo en relación con la producción de baldosas.

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