INTRODUCCIÓN

TENSIÓN SUPERFICIAL DE UN FLUIDO

Se define tensión superficial de un fluido a la fuerza cohesiva que actúa sobre la superficie externa de este.

Gracias a la fuerza cohesiva, las partículas que se encuentran en la interfase*** entre líquido y aire, se cohesionan conjuntamente, creando una partícula invisible. Esta fuerza de cohesión externa es conocida como tensión superficial.

***Interfase: Superficie delimitadora entre dos diferentes materias o de la misma materia en dos estados diferentes.

EL ADITIVO ADECUADO

En general, con el objetivo de obtener una correcta aplicación del esmalte, es importante trabajar siempre sobre la tensión superficial del fluido. Para ello, un amplio rango de aditivos dependiendo de su naturaleza química y su fórmula pueden actuar como nivelantes para esmaltes (humectantes o surfactantes) o antiespumantes. Estos están diseñados para resolver problemas relacionados con una nivelación incorrecta, causada por la repelencia al agua o el exceso de espuma.

TODOS ELLOS OPERAN DIRECTAMENTE O INDIRECTAMENTE SOBRE LA TENSIÓN SUPERFICIAL.

De cualquier manera, cabe recordar que generalmente las moléculas orgánicas en solución acuosa son capaces de reducir la tensión superficial del agua, por ejemplo, como algunos fluidificantes que actúan también como humectantes.

Veamos estos aditivos según su categoría:

HUMECTANTES

Desde un punto de vista químico, los humectantes son moléculas orgánicas (copolímeros en bloque, etoxilados/protoxilados, ácidos grasos naturales modificados y otros) parcialmente o ligeramente solubles en agua.

Esta gama de aditivos está disponible para actuar en ambas, interfase entre la pieza cerámica y el esmalte, así como entre el esmalte y el aire: La acción nivelante es aplicada por la reducción de la tensión superficial en la interfase (esmalte/aire).

Como resultado final, los humectantes facilitan la desaglomeración de la solución en sólido, aumentando su dispersión homogénea con el fluido, resultando de esta manera, en un esmalte con una excelente aplicación de nivelación o estirada

¿Cómo sucede esto?

La reducción de la tensión superficial del agua ayuda a la penetración del agua entre las partículas sólidas aglomeradas en suspensión que contienen aire entre la una y la otra. Una elevada tensión superficial, evita la intrusión de moléculas acuosas en el interior del aglomerado y de esta manera que se humedezcan las partículas.

Siendo parcialmente solubles, los humectantes de sustrato proporcionan propiedades nivelantes/humectantes al esmalte sin provocar formación de espuma. Por otra parte, la baja solubilidad del sistema puede a veces conducir a problemas de deformaciones o porosidades, debido al hecho de que las microgotas oleosas de aditivo se distribuyen sobre la pieza cerámica reemplazando el agua.

SURFACTANTES Y ANTIESPUMANTES

Cuando hablamos de surfactantes, generalmente nos referimos a productos solubles al agua con propiedades de alto rendimiento que sin embargo pueden producir efectos de espuma. Estos son por definición, productos capaces de reducir la tensión superficial en el agua gracias a su específica estructura molecular:

Cabeza hidrofílica + Cola hidrófoba

Esto es lo que sucede en la superficie acuosa cuando se añaden surfactantes a una solución: Mientras la cola permanece fuera del agua debido a sus propiedades hidrófobas (Expuesta al aire), la cabeza hidrófila, inmersa, separa las moléculas acuosas. Es exactamente este comportamiento el que reduce la tensión superficial, produciendo una buena nivelación del esmalte.

Siendo completamente solubles al agua, los surfactantes no producen habitualmente abolladuras o porosidades. Por otra parte, como ya hemos dicho, son altamente espumantes y difíciles de controlar: Esta es la razón por la que no se encuentran comúnmente involucradas en los procesos de producción cerámica y son sustituidos por humectantes que pueden adaptarse más sencillamente a las necesidades productivas.
Casi todos los esmaltes y suspensiones cerámicas son constantemente agitados con sistemas que tienden a introducir aire con los fluidos, facilitando la aparición de espuma.

¿Cómo producen los surfactantes espuma?

¿Cual es la estructura de una burbuja de espuma?

Las burbujas de espuma que son generadas por los surfactantes no son más que superficies esféricas de moléculas acuosas unidas por la acción surfactante. En cerámica cuando la suspensión acuosa del esmalte es agitada, el aire empieza a mezclarse con el esmalte y la espuma sube a la superficie. El uso de antiespumantes puede producir un efecto contrario a la acción surfactante, resolviendo parcial o totalmente el problema.

En cualquier caso, el resultado final es muy delicado e inestable:

Mientras los antiespumantes actúan contra los efectos secundarios de los surfactantes, es importante controlar simultáneamente los posibles defectos derivados del excesivo uso derivado de los antiespumantes (los cuales son insolubles en agua) para evitar deformaciones o porosidades.

¡Como el perro que se muerde la cola!

Esta situación no significa que los antiespumantes y surfactantes no puedan utilizarse en combinación. Por el contrario, estos pueden aplicarse en conjunto, sin embargo, deben ser aplicados con cuidado, alcanzando un perfecto equilibrio y de esta manera creando soluciones a medida.

¿Cómo eliminamos la espuma?

Todos los antiespumantes, excepto el agua, son sustancias apolares y en consecuencia no solubles en agua.
Son capaces de romper la estabilidad de las burbujas, actuando en las moléculas surfactantes y rompiendo su cola hidrófoba, haciéndolas explotar. Su intervención también desestabiliza todas las moléculas orgánicas que mientras no sean surfactantes, son capaces de estabilizar y de generar espuma.

Finalmente, es importante subrayar que algunos antiespumantes pueden ser más o menos efectivos dependiendo del tipo de espuma, cuyo origen es a menudo difícil de averiguar.