PREMISAS

La preparación de la pasta cerámica para la molienda húmeda ofrece dos beneficios importantes gracias a las materias primas utilizadas:

1. Disolución óptima
2. Buena homogeneización

Como sabemos, la preparación húmeda mencionada que contiene una gran cantidad de sólido se llama barbotina.

Antes de ser utilizada en el proceso de producción cerámica, la barbotina debe transformarse en un polvo húmedo apto para ser prensado (atomizado). El proceso que convierte la barbotina en polvo atomizado tiene lugar dentro de secadores de pulverización específicos que son capaces de eliminar el agua y dejar un 6-7 % de humedad residual: esta es la condición previa esencial para mantener el polvo plástico y adecuado para el prensado.

¿QUÉ ES LA BARBOTINA, DESDE EL PUNTO DE VISTA QUÍMICO?

La barbotina es una suspensión en agua de arcillas plásticas y otras materias primas inorgánicas (como el feldespato).

¿QUÉ PROPIEDADES TIENEN LAS ARCILLAS INCLUIDAS EN LA BARBOTINA?

Las arcillas, debido a sus características estructurales, tienden a crear un efecto tixotrópico muy alto que es necesario evitar para mantener la barbotina lisa y procesable. Las arcillas son minerales que consisten en láminas octaédricas y tetraédricas de Al₂O₃ (óxido de aluminio) y SiO₂ (sílice).

ESTRUCTURA DE LAS LÁMINAS DE ARCILLA

Las láminas pueden ir dispuestas de muchas maneras diferentes según el tipo de arcilla. Sin embargo, varios cationes monovalentes o multivalentes están siempre presentes en los espacios existentes entre las láminas. Cuando las arcillas se dispersan en el agua, las capas octaédricas y tetraédricas tienden a expandirse debido al agua que se arrastra entre las cavidades. Este efecto, a su vez, puede provocar que dentro de la suspensión se liberen los cationes que están entre los hendiduras.

Las láminas de arcilla en el agua (también llamadas  micelas de arcilla) tienen una carga eléctrica positiva en los bordes y una carga negativa en las dos superficies (superior e inferior).

Cuando no hay mucha agua en la suspensión, esta morfología particular hace que la atracción electrostática entre las dos cargas (positiva y negativa) genere un efecto estructural que aumenta la viscosidad  del sistema (barbotina) que en algunos casos puede llegar a la gelificación completa.

Para que el sistema sea fluido y suave, las micelas y las partículas suspendidas deben poder moverse libremente en la suspensión. Para que esto ocurra, es importante trabajar en algunos mecanismos que están vinculados a la defloculación.

1. REPULSIÓN ELECTROSTÁTICA PARA EL INTERCAMBIO DE CATIONES

Los cationes multivalentes, con doble carga positiva (como el calcio y el magnesio) o con triple carga positiva (como el hierro o el titanio), tienen una carga muy elevada y, por lo tanto, son capaces de anular la fuerte carga negativa que hay en las superficies de la micela.

Sin embargo, la carga negativa es necesaria para mantener la fuerza de repulsión entre las micelas que aseguran su flujo (tomemos el ejemplo de la fuerza de repulsión entre dos imanes idénticos).

La adición de cationes monovalentes (como el sodio) dentro del sistema permite la sustitución de las cargas positivas multivalentes presentes en la arcilla por una carga eléctrica débil.

Este intercambio catiónico específico disminuye la carga eléctrica positiva en las micelas sin neutralizar las negativas.

Ese es el origen de la reducción de la aglomeración y de la disminución de la viscosidad del sistema.

2. REPULSIÓN ESTÉRICA

Se produce utilizando dispersantes poliméricos hechos de cadenas moleculares inactivas que contienen un grupo funcional capaz de interactuar con las arcillas y las materias primas.

Los bordes de estas moléculas interactúan con las partículas suspendidas de la barbotina aumentando su distancia.

Los dispersantes poliméricos, en otras palabras, se unen a las partículas (a través del grupo funcional) colocando su cola en el borde: esta posición consigue obtener la distancia necesaria para deslizar las partículas una sobre otra sin interacción electrostática.

Este fenómeno es responsable de la reducción de la viscosidad.

3. ACCIÓN COMPLEJANTE

Los agentes complejantes están formados por moléculas químicas (sales de sodio) particulares que tienen grupos funcionales que contienen átomos, como el oxígeno o el nitrógeno, que proporcionan al sistema una carga electrónica muy negativa.

Esta carga atrae sobre todo cargas positivas multivalentes (como calcio, magnesio, hierro o titanio), en lugar de monovalentes.

Cuando los agentes complejantes se añaden a la barbotina, liberan sodio (catión monovalente), que atrae a su interior cationes multivalentes.

El resultado final del proceso es la eliminación de las cargas multivalentes del sistema y la recirculación de las cargas monovalentes: esto facilita el intercambio catiónico y por lo tanto aumenta la distancia entre partículas y reduce la viscosidad.