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LE CATEGORIE DI ADDITIVI IMPLICATE NEL PROCESSI PRODUTTIVI CERAMICI: UNA PANORAMICA

Gli additivi chimici sono prodotti che consentono e favoriscono la corretta esecuzione di quasi tutti i processi produttivi ceramici. 

La loro importanza è andata crescendo con l'introduzione dei cicli rapidi di cottura che, se da un lato hanno incrementato la produttività delle aziende con un conseguente contenimento dei costi, hanno dall’altro ridotto i margini entro i quali il tecnico può muoversi intervenendo sui parametri necessari a ottenere gli effetti desiderati. 

 

In un'ottica di semplificazione vediamo quali sono le principali categorie di additivi che possono agire all'interno dei vari processi.

 

ADDITIVI PER IMPASTI CERAMICI

- Deflocculanti
- Tenacizzanti

 

 

ADDITIVI PER SMALTI CERAMICI

- Deflocculanti
- Sospensivanti
- Leganti
- Altri prodotti

 

 

DEFLOCCULANTI 

 

Scopo principale degli agenti deflocculanti è di abbassare all’interno della sospensione i parametri reologici fondamentali, quali il limite di scorrimento e la viscosità.

 

Più in generale, parlando di smalti, l’obiettivo del prodotto è di ottenere una sospensione che abbia un comportamento reologico adatto all’applicazione, indipendentemente da tutte le condizioni (densità, natura delle materie prime e tempi intercorrenti tra macinazione e smaltatura).

 

Parlando d’impasti, invece, il risultato più tangibile ed evidente è il conseguimento di barbottine con limitati tenori di acqua e dunque con alta densità e viscosità adeguata. Il raggiungimento di tali caratteristiche fa sì che le barbottine possano essere utilizzate poco tempo dopo la macinazione, senza dover ricorrere a tempi lunghi di sosta per raggiungere la sedimentazione.

 

La macinazione condotta ad alta densità offre inoltre alcuni vantaggi fondamentali:

 

  • Riduzione dei tempi di macinazione
  • Maggiore omogeneità granulometrica
  • Aumento della produttività
  • Riduzione dei consumi energetici


Per facilità di comprensione e brevità di esposizione:

1. Semplifichiamo la complessità del comportamento di una sospensione riconducendola ai due soli fattori principali: limite di scorrimento e viscosità. 
2. Prendiamo in esame solo le soluzioni applicative maggiormente in uso.  


Fatte queste premesse, vediamo quali sono i comportamenti ottimali:

 

SMALTATURA A VELO / CAMPANA

Per questo tipo di applicazione è necessario raggiungere viscosità sufficientemente elevate unite a bassissimi limiti di scorrimento.

L’alta viscosità, unita a un’elevata densità, permette la formazione di un velo stabile tale per cui lo smalto presenta una minore tendenza ad assorbire bolle d’aria nelle turbolenze provocate da pompa e agitatore.

Il basso limite di scorrimento fa sì che lo smalto conservi un comportamento reologico costante, favorendo l’espulsione delle bolle d’aria assorbite.

 

SMALTATURA A DISCO

Si tratta di un sistema ormai superato.

In questo tipo di applicazione la sospensione di smalto passa all’interno di una serie di dischi che, girando a velocità molto elevate, favoriscono la formazione di gocce di varie dimensioni che si uniscono sulla superficie della piastrella.

 

SMALTATURA AD AEROGRAFO

Si tratta del processo di smaltatura per eccellenza. 

Le moderne cabine a spray sono strutturate in modo da conseguire una corretta nebulizzazione degli smalti applicati. La reologia degli smalti, allo stesso tempo, è caratterizzata da una viscosità molto bassa e da un limite di scorrimento trascurabile: fattori che ottimizzano in maniera efficace la nebulizzazione. 

 

Per ottenere un’ottima applicazione sulla piastrella non basta tuttavia agire esclusivamente sulla reologia.

 

QUALI SONO GLI ADDITIVI CHE POSSONO AGEVOLARE l’APPLICAZIONE?

 

Da un punto di vista chimico, i prodotti più utilizzati in ceramica nei processi di smaltatura appartengono a due grandi famiglie: polifosfati e derivati dell’acido poliacrilico.

La loro azione deflocculante si esplicita attraverso diversi meccanismi. 

 

Di seguito i principali:

 

  • Complessazione di Ca, Mg e di altri ioni flocculanti
  • Scambio con ioni deflocculanti
  • Aumento del potenziale di repulsione tra le particelle

 

I prodotti reperibili in commercio possono essere sia in polvere che in soluzione acquosa.

Mentre i primi sono adatti per aggiunte a mulino, gli altri sono idonei a correggere opportunamente la viscosità degli smalti direttamente in linea, al momento dell’uso.

Il dosaggio di questi additivi deve essere controllato con grande accuratezza per evitare fenomeni indesiderati, quali viscosità esageratamente basse, scorrimenti eccessivi, sedimentazioni veloci con depositi tenaci (cementazione degli smalti).

Rimane in ogni caso necessario far precedere ogni variazione da accurate prove di laboratorio.

 

Quali possono essere i principali effetti derivanti dall’applicazione di additivi deflocculanti all’interno di una sospensione di smalto?

 

  • Aumento dei tempi di asciugamento (rallentamento dei tempi di assorbimento dell’acqua)
  • Maggiore uniformità nella stesura della superficie smaltata
  • Sedimentazione tenace dello smalto lasciato a riposo per lungo tempo

 

 

SOSPENSIVANTI

 

L’effetto sospensivante è correlato alla capacità di un prodotto di procurare un rallentamento della velocità di sedimentazione delle particelle solide in sospensione.

Tale proprietà è correlata a una serie di diversi fattori. 

 

Di seguito i principali:
 

  • Peso specifico e granulometria dei solidi sospesi
  • Densità e comportamento reologico della sospensione
  • Presenza di sostanze colloidali

 

Dal punto di vista reologico il rallentamento della sedimentazione si sviluppa all’aumentare del limite di scorrimento.
L’azione sospensivante può invece vere diverse origini: dall’introduzione di particolari sali che aumentano la carica ionica totale all’addizione di piccole quantità di ioni flocculanti; dall’introduzione di polimeri idrosolubili ad alto peso molecolare all’ inserimento di prodotti a carattere colloidale.

 

 

LEGANTI

 

I leganti per applicazioni a umido o a secco svolgono principalmente tre funzioni:

 

  • Conferire allo smalto un sufficiente potere adesivo nei confronti del supporto o di strati di smalto precedentemente applicati
  • Conferire omogeneità e coesione allo smalto
  • Rallentare l’evaporazione dell’acqua: l’eccessiva velocità di evaporazione contenuta nella sospensione di smalto potrebbe ad esempio provocare fessurazioni, crepe e più in generale difettologie superficiali

 

La funzione delle CMC (Carbossimetilcellulosa) utilizzate negli additivi leganti può avere, tra le altre, due conseguenze principali all’interno delle sospensioni di smalti:

 

  • BASSA VISCOSITA’ → possono avere blanda azione fluidificante, rallentando in misura minore i tempi di asciugamento 
  • ALTA VISCOSITA’ → aumentano l’effetto anti sedimentante e rallentano maggiormente la velocità di asciugamento 


La scelta del prodotto da parte del tecnico è spesso dettata da considerazioni e prove personali.

Non esistono prodotti con caratteristiche nettamente superiori ad altre: occorre ogni volta valutare lo specifico scenario intervenendo con una soluzione su misura.

 

 

LIVELLANTI / ANTISCHIUMA

 

Sono prodotti ausiliari che hanno essenzialmente due funzioni:

 

  • Eliminazione di schiume o bolle d'aria presenti nello smalto
  • Miglioramento dell'aspetto superficiale con eliminazione d’irregolarità quali avvallamenti o "sfondini", ben visibili appena dopo l'applicazione e durante la fase di asciugamento dello smalto

 

I prodotti livellanti o antischiuma facilitano la penetrazione uniforme dell'acqua nel supporto, o negli strati di smalto sottostanti. A seconda delle caratteristiche chimiche del prodotto. Questi additivi possono agire maggiormente come antischiumogeni oppure come livellanti.

 

Per l'uso di questi prodotti valgono alcune regole:

 

  • Agendo sulla tensione superficiale, funzionano a percentuali molto basse ed è inutile, anche se non dannoso, insistere con quantitativi superiori se il prodotto che si sta usando non dà i risultati sperati
  • Normalmente non influenzano la reologia dello smalto, almeno nelle proporzioni d'uso indicate dai fornitori
  • Sono insolubili in acqua per cui le cabine di applicazione devono essere lavate accuratamente ad ogni fine ciclo produttivo

 

 



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