Resumen de Cinética de solubilidad de partículas vítreas en medio acuoso: influencia de la temperatura, del tamaño de partícula y de la composición química
En la fabricación de pavimentos y revestimientos cerámicos se utilizan esmaltes cerámicos que se aplican en forma de suspensiones acuosas sobre soportes cerámicos para formar, tras la cocción y enfriamiento posterior de las piezas, los vidriados, que son los que confieren las propiedades técnicas y estéticas deseadas a la superficie que queda visible de las piezas cerámicas tras su colocación.
Los esmaltes cerámicos están constituidos por materiales de naturaleza vítrea (fritas) normalmente mezclados con otros componentes de naturaleza cristalina, además de otros aditivos como suspensionantes, ligantes o desfloculantes. La razón fundamental del uso de las fritas en la preparación de los esmaltes es convertir los componentes solubles en agua de las materias primas en un vidrio insoluble, así como disminuir la temperatura de maduración, lo cual proporciona recubrimientos con superficies más lisas y brillantes.
Aunque las fritas cerámicas son prácticamente insolubles en agua, existe una pequeña proporción que se disuelve, lo cual genera uno de los principales problemas que presentan las suspensiones de esmalte: la inestabilidad de sus propiedades reológicas, cuyo origen se encuentra en la interacción que se produce entre los cationes procedentes de la frita que se disuelven en el agua y los aditivos. Además, las elevadas temperaturas que se pueden alcanzar en el proceso de molturación y de almacenamiento de las suspensiones de esmalte contribuyen significativamente a incrementar dicha solubilidad, produciendo cambios significativos en la reología de las suspensiones que pueden generar la aparición de defectos en el producto final. Por ello, es fundamental conocer la solubilidad de las fritas que se utilizan en la preparación de los esmaltes.
Por los motivos expuestos, se consideró que podía resultar de interés realizar un estudio del proceso de disolución de las fritas con objeto de conocer el mecanismo por el cual tiene lugar dicho proceso. Además, se pensó que disponer de una serie de ecuaciones matemáticas, que fueran adecuadas para describir la cinética de proceso, podrían permitir realizar una predicción del comportamiento de las fritas en el proceso de disolución en determinadas condiciones similares a las que se dan en su uso industrial.
Para la realización de este trabajo de investigación, en primer lugar, se llevó a cabo un estudio de la influencia de las variables que se pensó que eran las que más podían influir en el proceso de disolución de las fritas cerámicas: la temperatura del medio, y la superficie específica y la composición química de la frita. Para ello se realizaron experimentos con una frita a cinco temperaturas, experimentos con una frita con cinco superficies específicas diferentes, y experimentos con cuatro fritas de diferente composición química representativas de las fritas que se utilizan habitualmente en el sector cerámico.
Tras el estudio de dichas variables, se ha propuesto un mecanismo de disolución, y un modelo cinético del proceso de disolución, con objeto de comprender mejor este proceso y lograr reproducir con suficiente fiabilidad y precisión los resultados experimentales obtenidos.
Finalmente, el modelo cinético propuesto ha sido validado ya que ha permitido ajustar con éxito los resultados experimentales obtenidos en experimentos realizados en condiciones de temperatura y superficie específica intermedias a las utilizadas para la determinación de los parámetros del modelo.
