Materias primas cerámicas

Las materias primas son los materiales que mezclamos entre sí para conseguir las distintas suspensiones cerámicas (pastas, engobes, vidriados, y suspensiones colorantes). 

El proceso térmico aplicado sobre las distintas suspensiones de materias primas hace que consigamos como resultado el material vítreo que llamamos cerámica. 

Con el calor, durante la cocción, las distintas materias primas se transforman en óxidos, por lo que se podrían utilizar óxidos directamente como materias primas, pero eso no siempre es posible porque no todos los óxidos están disponibles como materias primas. Tan solo los óxidos colorantes, junto al óxido de Zinc,  la Alúmina y la Sílice están disponibles en forma de óxidos. 

Por otro lado, una suspensión de sílice y alúmina no tiene plasticidad, pero la arcilla, que es un compuesto de sílice y alúmina, si la tiene. Para modelar la forma del objeto cerámico tenemos que utilizar arcilla como materia prima. Por eso, la alúmina, aunque esté disponible como óxido, no se utiliza ya que se suele utilizar arcilla que ya la incorpora en su fórmula.

Los óxidos se obtienen en la mayoría de los casos, mediante compuestos complejos que nos proporcionan el óxido que buscamos y de forma añadida otros óxidos “no deseados”, por lo que será importante conocer la composición de las materias primas para poder ajustar las mezclas y obtener lo que realmente queremos. 

Es importante tener en cuenta que un óxido que forma parte de un mineral o de cualquier otro compuesto o materia prima, por el hecho de estar mezclado con otros óxidos puede comportarse de forma distinta a cuando está aislado. Por ejemplo, su temperatura de fusión puede cambiar, puede dar colores distintos, puede mezclarse y disolverse, o puede cristalizar.

En resumen, hay muchas variables que hacen que un óxido pueda tener propiedades muy distintas después de su cocción o su fusión dependiendo de qué materia prima utilicemos para obtenerlo y de cómo se realiza la curva de temperatura del horno.

Las materias primas se pueden clasificar en tres grupos: fundamentales, secundarias y auxiliares.


Fundamentales
PlásticasArcillas secundarias y primarias o puras (caolines, etc..)
Formadoras de redCuarzo y otras formas de sílice
FundentesFeldespatos, y materias primas de Na, K, Li, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Pb, B, 
SecundariasOpacificantesMaterias primas de Sn, Ti, Zr, Zn
ColorantesMaterias primas de Fe, Cu, Co, Mn, Cr, Ni, V
AuxiliaresSolventesAgua o vehículo graso
AcondicionadoresSuspensivos, Aglutinantes, Floculantes y Defloculantes, Texturizantes

Las materias primas fundamentales son necesarias para realizar las suspensiones de pastas, engobes y vidriados. No son necesarias cuando se realizan suspensiones colorantes decorativas.

Dentro de las materias primas fundamentales están las plásticas, imprescindibles para dar forma a los objetos cerámicos, y también de uso obligado en engobes y vidriados. Las materias primas fundamentales plásticas, es decir las arcillas,  se componen principalmente de sílice y alúmina, por lo que aportan los materiales necesarios para formar la red vítrea cerámica, pero lo que las hace imprescindibles son sus propiedades plásticas. 

Las materias primas fundamentales formadoras de red aportan sílice y boro, complementando a la sílice y la alúmina que contienen las arcillas para tener la composición adecuada que permita la formación de una red vítrea fuerte, consistente y duradera. 

Las materias primas fundamentales fundentes son también imprescindibles y hacen que la temperatura de la pasta, engobe o vidriado disminuya y sea posible elaborar cerámica en los hornos cerámicos. Además, los fundentes modifican la red vítrea y llenan sus poros para obtener cerámicas impermeables y densas.

Las materias primas secundarias son colorantes y opacificantes, por lo que no son fundamentales y se utilizan cuando no se quiere tener transparencia o cuando se quieren alterar las propiedades ópticas de las materias primas fundamentales. Las suspensiones colorantes decorativas se realizan con materias primas secundarias.

Las materias primas auxiliares son las que ayudan a formar las suspensiones, o a modificar sus propiedades y son solventes, suspensivos, aglutinantes, floculantes y defloculantes. Aunque no forman parte del cuerpo cerámico porque desaparecen durante la cocción, sin su ayuda sería imposible preparar las distintas suspensiones cerámicas (pastas, engobes, vidriados y suspensiones colorantes).

También se consideran materias primas auxiliares las texturizantes o porógenos.

Las materias primas utilizadas en cerámica pueden ser de muy distinto origen. Se utilizan rocas,  minerales y compuestos presentes en la naturaleza, pero también  compuestos sintéticos y minerales artificiales  elaborados industrialmente. En todos los casos, las materias primas, para poder ser utilizadas, necesitan estar pulverizadas, reducidas a tamaños de partícula que permitan la formación de suspensiones con las que se pueda trabajar. La elección de una materia prima u otra difiere en tamaño de grano, temperatura de descomposición, puntos de fusión distintos, etc..

Las materias primas fundamentales plásticas son las arcillas, es decir, rocas ricas en minerales tipo silicato. 

Las materias primas fundamentales formadoras de red  son rocas y minerales también del tipo silicato, excepto cuando se quiere añadir boro como formador de red auxiliar. Las materias primas del boro pueden ser boratos minerales como la colemanita o la ulexita, pero la mayoría de compuestos del boro son hidrosolubles, por lo que se suelen emplear fritas para introducir boro en la cerámica. Las fritas son compuestos calcinados obtenidos en laboratorio.

Entre las materias primas fundamentales fundentes, las más empleadas son los silicatos llamados feldespatos (que contienen sílice, alúmina y sodio o potasio fundamentalmente), algunos feldespatoides ricos en Litio, y los minerales de  silicatos de magnesio (Talco), y calcio (Wollastonita). 

Pero también se obtienen fundentes de “minerales no silicatos” y de compuestos sintéticos algunos de ellos calcinados en forma de fritas. Los minerales y rocas formados por carbonatos más utilizados son los de calcio (calcita, mármol, creta, blanco de España), los de magnesio (Magnesita), los de bario (Witherita), y la Dolomita que es un doble carbonato de calcio y magnesio. 

Entre los minerales “no silicatos” los que más se utilizan son los minerales de carbonatos que durante la cocción se descomponen en CO2 más el óxido del elemento fundente. El óxido de Zinc es el único fundente disponible en forma de óxido puro. En muchos casos se utilizan carbonatos sintéticos.

Las fritas son materias primas esenciales para obtener ciertos fundentes. Las fritas son mezclas de óxidos que son calcinadas y convenientemente estabilizadas. Destacan las fritas  de plomo y las fritas de alcalinos (sodio y potasio). Las fritas de plomo tienen la cualidad de no ser tóxicas y se utilizan para introducir plomo en los vidriados, sustituyendo a todas las materias primas (muy tóxicas) que se usaban en el pasado. Las más comunes son dos fritas que introducen únicamente plomo como fundente, bisilicato de plomo y monosilicato de plomo.  

En cuanto a las materias primas secundarias (colorantes y opacificantes), se suelen obtener de carbonatos y también están disponibles como óxidos puros obtenidos de forma sintética. Adicionalmente, hay unas fritas especiales llamadas pigmentos que son mezclas calcinadas de óxidos colorantes. Estos pigmentos son productos industriales elaborados cuidadosamente que nos permiten trabajar con combinaciones de óxidos que sería imposible encontrar de otra manera, además de eliminar la toxicidad que supondría trabajar con algunos de ellos.

Las fritas de colorantes, o pigmentos son fritas elaboradas a partir de óxidos colorantes, pero con una estructura química bastante estable que no se descompone en el vidriado fundido y dan unos resultados muy fiables. 

Las variables que intervienen en el proceso cerámico son muchas, por lo que cuanto mejor se conozca la composición de las distintas materias primas, será más fácil controlar los resultados. Si bien los minerales y los compuestos sintéticos suelen tener una fórmula de su composición conocida, esto no es así con las rocas, de las que solo conocemos su composición aproximada, la cual puede ser muy variable dependiendo del yacimiento donde se encuentren. Los minerales también pueden tener variaciones en su composición. Las fritas son compuestos cuya composición se conoce de forma detallada, pero los fabricantes industriales no comparten su fórmula, por lo que solo podemos saber algunos datos muy difusos sobre su contenido.

En cerámica es muy habitual utilizar materias primas de la naturaleza, presentes en nuestro entorno o en algún paraje conocido. Las arcillas naturales, pizarras, pedernales, granitos y otras rocas, así como cenizas vegetales, cenizas de huesos o polvo de vidrio son algunas de las materias primas que se suelen utilizar. En todos estos casos es muy difícil saber su composición, pero el contenido en impurezas de estas materias primas puede dar un toque personal único a nuestras obras. En la mayoría de los casos, estas materias primas locales deben ser preparadas, y en el caso de las rocas, el mayor problema es su dureza y la necesidad de triturarlas bien antes de emplearlas. 

En el lado contrario a las materias primas encontradas en la naturaleza que nos rodea están las fritas. Las fritas son una solución muy ventajosa ya que gracias a ellas se pueden utilizar materias primas hidrosolubles que no podrían emplearse al hacer una suspensión ya que se separarían del resto de la mezcla al viajar con el agua de la suspensión. Además de evitar la solubilidad en agua, las fritas, en su proceso de fabricación, ya han pasado por las reacciones térmicas que liberan gases por lo que son materias primas muy estables en su uso.

Nos faltaría hablar de las materias primas auxiliares que nos permiten preparar adecuadamente las suspensiones (coladas, barbotinas, vidriados, engobes, suspensiones de óxidos colorantes, etc…) como son los defloculantes y los floculantes, aglutinantes, suspensivos, adherentes, …..junto a los disolventes (agua o los vehículos grasos). La mayoría de  estos productos no sobrevive tras la cocción. 

Desde el punto de vista de la naturaleza de las materias primas, las podemos clasificar en cuatro grupos:

  • Minerales (y sus rocas) formados por silicatos: arcillas, feldespatos, sílices, talco, etc..
  • Minerales y compuestos no silicatos: óxidos, hidróxidos, carbonatos, halogenuros, boratos,….
  • Materias primas pre-procesadas térmicamente: fritas, chamota, ….
  • Compuestos orgánicos de ciertas materias primas auxiliares

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