PREMESSA

La preparazione dell’impasto ceramico per macinazione a umido offre due importanti vantaggi grazie alle materie prime utilizzate:

• Ottima dissoluzione
• Buona omogeneizzazione

Com’è noto, il suddetto preparato contenente un’elevata quantità di solido prende il nome di barbottina.

Quest’ultima, prima di essere utilizzata all’interno del sistema produttivo ceramico, deve necessariamente subire un processo di trasformazione che la converta in una polvere umida e pressabile (atomizzato).
Il processo che trasforma la barbottina in atomizzato avviene all’interno di appositi spray dryer in grado di eliminare l’acqua e lasciare un’umidità residua del 6/7%: condizione necessaria per rendere la polvere plastica e pressabile.

COS’E’ UNA BARBOTTINA DA UN PUNTO DI VISTA CHIMICO?

La barbottina d’impasto ceramico è una sospensione in acqua di argille plastiche e altre materie prime inorganiche (come feldspati).

 QUALI SONO LE PROPRIETA’ DELLE ARGILLE IN ESSA CONTENUTE?

Le argille, per loro caratteristica strutturale, tendono a creare un altissimo effetto tissotropico che è necessario contrastare per rendere scorrevole e lavorabile il fluido-barbottina.
Più specificatamente:
le argille sono minerali costituiti da fogli ottaedrici e tetraedrici di Al2O3 (ossido di alluminio) e SiO2 (silice).

I fogli possono essere disposti in modo differente in base alla tipologia di argilla ma in tutti i casi negli interstizi presenti tra un foglio e l’altro si possono trovare cationi monovalenti o multivalenti di diversa natura.
Nel momento in cui le argille vengono disperse in acqua, gli strati ottaedrici e tetraedrici tendono ad espandersi per effetto dell’acqua che si insinua tra le intercapedini.
Tale allontanamento potrebbe provocare a sua volta la liberazione all’interno della sospensione dei cationi presenti tra gli interstizi.

I fogli di argilla in acqua – detti anche micelle argillose – sono prevalentemente carichi positivamente ai bordi e negativamente sulle due superfici (superiore e inferiore).
Tale particolare morfologia fa sì che – in condizioni di scarsa quantità di acqua all’interno della sospensione – l’attrazione elettrostatica tra la carica positiva e quella negativa generi un effetto strutturale con il conseguente aumento della viscosità del sistema-barbottina che, in taluni casi, può giungere alla completa gelificazione.

Per rendere il sistema fluido e scorrevole è necessario dare mobilità alle micelle argillose e alle particelle in sospensione.
Per far sì che ciò accada occorre intervenire su alcuni meccanismi che sono alla base della deflocculazione.

1. REPULSIONE ELETTROSTATICA PER SCAMBIO CATIONICO
I cationi multivalenti – a doppia carica positiva (come calcio e il magnesio) o a tripla carica positiva (come il ferro e titanio) – possiedono una carica positiva talmente elevata che è capace di annullare la forte carica negativa presente sui lati delle micelle.
Quest’ultima è tuttavia necessaria per creare l’effetto di repulsione tra una micella e l’altra che consente lo scorrimento delle particelle stesse (si pensi all’effetto repulsivo che si genera tra due calamite aventi il medesimo orientamento).
L’inserimento all’interno del sistema di cationi monovalenti (come il sodio)  rende possibile il rimpiazzo delle cariche positive multivalenti presenti sulle argille con cariche molto più deboli.
Questa specifica tipologia di scambio cationico riduce la carica positiva sulle micelle argillose senza neutralizzare le cariche negative delle micelle stesse. Ciò comporta una riduzione dell’agglomerazione e una diminuzione della viscosità del sistema.

2. REPULSIONE STERICA
Viene prodotta grazie all’utilizzo di disperdenti polimerici costituiti da catene molecolari inattive (che non interagiscono con le argille e le materie prime) che contengono gruppi funzionali che invece sono in grado di interagire con esse.
Le estremità di queste molecole entrano in relazione con le particelle in sospensione all’interno della barbottina aumentando la loro distanza.
I disperdenti polimerici, in sostanza, si legano alle particelle (attraverso i gruppi funzionali) posizionando le loro code alle estremità:
questo tipo di assetto produce la distanza utile a far sì che le particelle scorrano l’una sull’altra senza interagire tra loro a livello elettrostatico  – attrazione della zona positiva di una micella con la zona negativa di un’altra.
Questo fenomeno è alla base della riduzione della viscosità.

3. COMPLESSAZIONE
Gli agenti complessanti sono formati da particolari molecole chimiche (sali di sodio) che possiedono gruppi funzionali contenenti atomi (come ad esempio ossigeno o azoto) che mettono a disposizione del sistema una carica elettronica molto negativa.
Tale carica negativa attrae per lo più cariche positive multivalenti (come calcio, magnesio, ferro o titanio) rispetto a cariche monovalenti.
Nel momento in cui vengono immessi nel sistema-barbottina, gli agenti complessanti rilasciano sodio (catione monovalente) attraendo preferenzialmente al loro interno cationi multivalenti.
Il risultato del processo è l’eliminazione delle cariche multivalenti dal sistema e la messa in circolo di cariche monovalenti: questo agevola lo scambio cationico con conseguente incremento della distanza tra le particelle e diminuzione della viscosità.