Azienda
Prodotti
Progetti
Sicurezza
Libro Colore
Funzionalizzazione
Faq
News
Info

INTERAZIONI DEI  SALI  SOLUBLI  CON  IL SUPPORTO

PENETRAZIONE

Le caratteristiche principali delle soluzioni di “sali solubili” sono la penetrazione verticale nel materiale ceramico da decorare e la contemporanea diffusione laterale. La penetrazione e la diffusione laterale delle soluzioni coloranti nell’impasto dipendono da vari fenomeni, in rapporto sia alla natura chimica delle soluzioni sia al tipo di supporto utilizzato. Abbiamo precedentemente visto in che modo la natura chimico-fisica delle soluzioni influenza questi due parametri, vediamo ora quale influenza hanno le caratteristiche del tipo di materiale ceramico da decorare:
- composizione: a seconda della natura mineralogica delle materie prime costituenti l’impasto, le soluzioni coloranti avranno maggiore o minore tendenza a penetrare all’interno del materiale formato. Ad esempio la penetrazione sarà scarsa in impasti contenenti un tenore elevato di argille montmorillonitiche;
- porosità: le soluzioni coloranti di “sali solubili” possono essere applicate sia su materiali ceramici crudi sia su pezzi biscottati. Queste due tipologie di materiali hanno una porosità molto diversa e, a seconda del tipo di materiale da decorare, la penetrazione di una stessa soluzione colorante sarà diversa: minore sul crudo, maggiore sul biscotto;
- temperatura del supporto da decorare: maggiore è la temperatura del supporto da decorare, minore sarà la penetrazione delle soluzioni coloranti a causa della veloce evaporazione dell’acqua usata come solvente, che verrà velocemente sottratta alla sua funzione di veicolo;
- trasporto capillare: la penetrazione all’interno del pezzo ceramico formato avviene per capillarità; maggiore è la dimensione dei capillari, migliore sarà la penetrazione delle soluzioni coloranti. Al variare della granulometria delle polveri e della pressione di formatura dei pezzi si ha una variazione consistente dei capillari e della permeabilità dell’impasto; questi parametri tecnici incidono quindi fortemente sulla penetrazione delle soluzioni coloranti. Ad esempio su superfici aventi granulometria molto fine e non pressate si avrà una buona penetrazione per capillarità ma anche una elevata diffusione laterale delle soluzioni coloranti, con conseguente perdita di definizione dei decori; al contrario, su impasti micronizzati e pressati (in doppio caricamento) si avrà una penetrazione lenta e piuttosto ridotta delle soluzioni;
- assorbimento di acqua: l’acqua usata come veicolo per i coloranti può essere adsorbita sulla parte argillosa della superficie del materiale ceramico in decorazione, aumentando in questo modo la resistenza capillare e riducendo sia la capacità che i tempi di penetrazione delle soluzioni coloranti. L’assorbimento superficiale di acqua è funzione sia della natura chimica dei materiali costituenti l’impasto, ad esempio bentoniti e smectiti hanno una forte tendenza a rigonfiare, sia delle variabili di processo (granulometria delle polveri, pressatura, etc.). Talvolta le superfici ceramiche da decorare vengono pre-trattate con acqua per aprire la capillarità: i capillari devono infatti essere aperti perché i “sali solubili” scorrano più facilmente;
- interazioni chimiche con le soluzioni: la natura mineralogica delle materie prime influenza la permeabilità dell’impasto. Abbiamo già visto come siano possibili reazioni chimiche tra soluzioni coloranti e supporto, la reattività chimica del supporto può aumentare al diminuire della granulometria delle polveri e all’aumentare del grado di sostituzione degli ioni silicio con ioni diversi (Ca e Mg ad esempio).
La penetrazione delle soluzioni coloranti è inoltre influenzata dalle diverse tecniche applicative utilizzate per decorare il materiale ceramico. Come vedremo in seguito, alcune tecniche applicative come la serigrafia, in cui le soluzioni coloranti devono essere applicate addensate in pasta, necessitano di un post-trattamento della superficie colorata; il post-trattamento spinge il colore in profondità aumentando la penetrazione, limitata dalla elevata viscosità della pasta serigrafica, ed inoltre omogeneizza e regolarizza la penetrazione. Come post-trattamento può essere impiegata acqua, generalmente applicata uniformemente a spruzzo su tutta la superficie decorata, oppure prodotti di finishing diversi per ottenere effetti estetici particolari.

RISULTANTE CROMATICA

La natura mineralogica, la composizione chimica dell’impasto e il ciclo di cottura influenzano grandemente non solo la penetrazione ma anche lo sviluppo della colorazione dei “sali solubili”.
Durante le cottura del materiale ceramico decorato il solvente utilizzato come veicolo per il sale solubile evapora, la parte organica (il legante L) viene decomposta e lo ione metallico è libero di reagire con la fase vetrosa che si forma durante il riscaldamento. A seconda del tipo di ione cromoforo, della composizione chimica della fase vetrosa e del rapporto tra i vari costituenti dell’impasto si possono presentare due casi: in un caso il metallo sarà non reattivo nei confronti dell’impasto e si formeranno quindi gli ossidi metallici, come ad esempio succede per il cobalto; nel secondo caso invece lo ione metallico reagirà con i costituenti dell’impasto a formare silicati o silico alluminati colorati, eventualmente misti se sono presenti diversi metalli.
L’ambiente di cottura influisce sulla risultante cromatica delle soluzioni di “sali solubili”. Poiché i metalli di transizione hanno più di uno stato di valenza, è possibile la formazione di ossidi metallici diversi di uno stesso ione cromoforo, ciascuno avente una colorazione propria. La formazione di un particolare ossido dipenderà dall’ambiente, ossidante o riducente, in cui l’ossido si forma.
Agendo sulla composizione chimica dell’impasto è possibile influire sul colore sviluppato da un particolare ione cromoforo. Additivi in grado interagire con i complessi metallorganici coloranti durante la cottura possono essere aggiunti a tutto l’impasto ceramico modificandone la composizione chimica nella sua interezza; oppure un sottile strato di impasto opportunamente modificato può essere applicato sulla superficie di un pezzo ceramico di composizione tradizionale, ad esempio per doppio caricamento; successivamente il materiale ceramico modificato può essere decorato con i sali solubili. L’impiego di additivi ha lo scopo di fornire elementi reattivi in un certo intervallo di temperature, in grado di interagire con il metallo cromoforo inducendo la formazione di nuovi composti colorati, diversi da quelli che normalmente si formano in presenza delle sole materie prime tradizionali.
Questa tecnica è già abbastanza consolidata: è noto ad esempio additivare gli impasti ceramici, in particolare per gres porcellanato, con vari composti sbiancanti per ottenere i cosiddetti “superbianchi”; su questi impasti i colori sviluppati dai “sali solubili” possono risultare sensibilmente più brillanti, però a volte mostrano una intensità inferiore. A questo scopo possono essere utilizzati ad esempio diversi composti inorganici di zirconio; generalmente viene impiegato zirconio silicato, sia perché è un prodotto dal costo contenuto, sia perché produce una tonalità più calda dell’impasto, cioè più tendente al crema, rispetto ad altri sbiancanti classici come l’allumina. Anche il Cerio ossido ha un elevato potere sbiancante, ma il suo utilizzo industriale risulta limitato dal costo decisamente più elevato. Ha un effetto sbiancante anche l’aggiunta di pirofilite (silicato idrato di alluminio) che si ripercuote sulla risultante cromatica raffreddando le tonalità dei colori liquidi applicati.
Particolari colorazioni come il giallo intenso e l’arancio possono essere efficacemente ottenute aggiungendo agli impasti ceramici opportuni additivi (Metox) in quantità superiori al 1% in peso.
Tinte rosate possono essere ottenute additivando l’impasto ceramico con ossido di zinco e trattando la superficie con soluzioni coloranti a base di derivati organici del ferro e del cromo. Ancora, l’aggiunta di wollastonite (calcio silicato) permette lo sviluppo di colorazioni beige-rosa per trattamento con “sali solubili” di cromo e zinco.
Anche l’aggiunta di materie prime utilizzate per correggere la fusibilità dell’impasto ha un notevole impatto sulla risultante cromatica delle soluzioni coloranti. Il talco ad esempio è un additivo estremamente fondente. L’effetto del Mg apportato dal talco è quello di abbassare la zona di cottura e quindi la temperatura di sinterizzazione; il risultato è quello di modificare alcuni colori: ad esempio i sali solubili di ferro che normalmente sviluppano tonalità dal beige al bruno sviluppano una tonalità grigio pallido.
In ogni caso la particolare risultante cromatica dipenderà dalla combinazione additivo/”sale solubile” e dal loro rapporto; viste le molteplici combinazioni possibili si suppone che nei prossimi anni questa tecnica sarà destinata ad allargare la già ampia gamma cromatica disponibile con i “sali solubili”.

SALI SOLUBILE E SMALTI

Attualmente l’uso dei “sali solubili” si sta espandendo anche nella decorazione di supporti smaltati. L’uso di questo tipo di coloranti, applicati generalmente mediante serigrafia, conferisce ai prodotti smaltati un aspetto più naturale, determinato dalla caratteristica del sale di penetrare in modo diffusivo. Tra i vantaggi si possono citare la scomparsa dell’effetto retinato tipico delle serigrafie con coloranti ossidi e pigmenti tradizionali; la possibilità di ottenere effetti di profondità nel pezzo finito dovuti alla penetrazione del complesso metallico nello smalto; una migliore integrazione del colorante con la base. Ovviamente la composizione dello smalto influenza la risultante cromatica con il vantaggio di fornire una gamma cromatica straordinariamente ampia ed una elevata personalizzazione del risultato ottenibile, per contro rende necessario adattare talvolta i sali solubili al tipo di smalto da decorare per ottenere il colore desiderato.

.