Floculantes y defloculantes

Las arcillas y los silicatos en general, al ser suspendidos en agua pueden atraer o repeler otras sustancias. Si en el agua añadimos sustancias de carácter ácido añadiendo iones ácidos las partículas de arcilla se atraerán entre sí y a esto le llamamos floculación. Y si añadimos al agua iones alcalinos las partículas de arcilla tenderán a repelerse, y le llamamos defloculación. 

Defloculantes

Los defloculantes, por tanto, son sustancias que  con la adición de bases o mediante hidrólisis se dedican a sustituir cationes floculantes por cationes alcalinos (Na+, K+), provocando que las partículas de arcilla se repelan. La viscosidad de la suspensión disminuye hasta llegar a un mínimo y a partir de ahí comienza a elevarse otra vez dejando de actuar el defloculante.

Los defloculantes se utilizan para los engobes y para las coladas. Un engobe poco defloculado gelifica y uno sobre defloculado se hace pegajoso. Un defloculante permite hacer un engobe o colada con el mínimo de agua.

Hay defloculantes orgánicos e inorgánicos. Los más populares son: 

  • Silicato de Sodio
  • Carbonato Sódico
  • Lignosulfonatos alcalinos
  • Polifosfatos: Hexametafosfato Sódico, Tripolifosfato sódico
  • Poliacrilatos alcalinos 
  • Carbonato de Bario
  • Polímeros de origen natural: Goma arábiga, Alginatos, CMC, derivados de algodón, gomas vegetales, derivados de proteínas,…

Floculantes

Los floculantes se utilizan para gelificar engobes y algunas veces también esmaltes. Los engobes floculados y gelificados pueden aplicarse en capa gruesa sin que goteen. La floculación implica tener más agua en el engobe y por tanto habrá más merma en el secado, y además el secado se realizará más lentamente. En barbotinas los floculantes mejoran la capacidad de adherencia.

Los floculantes provocan la atracción entre las partículas sólidas de forma que se formarán grumos llamados flóculos que necesitarán mucha agua para poder mantenerse disueltos sin decantar.

Los floculantes facilitan que se mantengan las partículas en suspensión ayudando a su gelación. Los más utilizados son:

  • Sales de Epsom (sal inglesa), sulfato magnésico de fórmula MgSO4·7H2O
  • Vinagre (ácido acético)
  • Cloruro de calcio

Materias primas

Sales de Epsom (floculante)

La sal de Epsom también llamada “sal inglesa” es un sulfato de magnesio heptahidratado MgSO4(H2O)7

Se emplea como floculante y actúa cargando las distintas partículas incrementando la atracción entre ellas. Provoca que los esmaltes sean más gruesos y puedan gelificar por lo que facilita su aplicación en superficies no porosas. Como floculante es mejor que el vinagre, y un poco peor que el cloruro de calcio.

Para utilizar el sulfato de magnesio lo mejor es hacer una disolución saturada disolviendo 30 gramos en 100 ml de agua.

Se suele añadir a engobes que vayan a aplicarse sobre superficies no porosas (por ejemplo engobe sobre esmalte) ya que el engobe gelifica y se mantiene en su posición sin escurrir. Pero donde es de gran ayuda es en los esmaltes ya que genera tixotropía y hace que el esmalte se mantenga sobre la superficie bizcochada. Se necesitan 2 gramos de sal de Epsom por cada 4 litros de esmalte para lograr tixotropía, y el esmalte no debe llevar CMC. Si la gelificación no se produce, se puede favorecer añadiendo bentonita en la fórmula del esmalte (por ejemplo sustituyendo un 2% del caolín por bentonita).

Cloruro de calcio (floculante)

El Cloruro de calcio (CaCl2) es el floculante más activo y se utiliza con esmaltes. Favorece la gelación y la tixotropía. Actúa muy bien en esmaltes que contienen bentonita o carbonatos. Extremadamente útil para aplicar esmaltes sobre superficies poco porosas (por ejemplo sobre porcelanas). Basta añadir entre 1 y 3% para provocar la gelación. Si hiciese falta una cantidad mayor, es mejor considerar el uso de sales de Epsom.

Vinagre (floculante)

Se utiliza en esmaltes y engobes como floculante, para aumentar la viscosidad. Es menos potente que las sales de Epsom y que el cloruro de calcio pero es muy accesible. Favorece la gelación en esmaltes y barbotinas. Si hay carbonatos, el ácido acético puede reaccionar con ellos produciendo CO2 y neutralizando la gelación, y si esto pasa, añadir sales de Epsom no solucionará nada. Tan solo podremos resolver el problema con cloruro de calcio. 

En esmaltes muy fluidos el vinagre no funciona bien y es mejor usar otros floculantes.

También se usa el vinagre en pastas para aumentar la acidez y provocar mayor plasticidad ya que se neutralizan los iones de sodio que tienden a deflocular la pasta. Demasiado vinagre en una pasta puede disolver componentes como el feldespato provocando un efecto negativo.

Silicato de Sodio (defloculante)

Es el defloculante más utilizado para pastas y engobes. Se puede adquirir en forma líquida o sólida. El silicato de sodio incrementa el pH de la suspensión debido a la hidrólisis y a la vez forma un coloide de sílice que actúa como protector, de acuerdo a la reacción siguiente: 

Na2O.nSiO2 + H2O => nSiO2 + 2Na+ + 2OH

Si se utiliza solo, el porcentaje usado en pastas está entre 0,3 y 0,7%. El silicato de sodio también es un aglutinante como veremos después.

Carbonato de Sodio (defloculante)

El carbonato de sodio también es conocido como “soda” y su fórmula es Na2CO3. Actúa incrementando el pH por hidrólisis, pero previamente reacciona con los iones de calcio Ca++ formando CaCO3 (carbonato cálcico) que es insoluble, de forma que quita dicho catión floculante de la suspensión. Se suele utilizar para deflocular combinado con un silicato y el resultado es un defloculante muy utilizado con loza y porcelanas.

Lignosulfonatos alcalinos (defloculante)

Son compuestos que contienen grupos SO3, de forma que actúan como electrolitos que son hidrolizados y absorbidos por las partículas de arcilla, que puede llegar hasta pH 10.

Hexametafosfato Sódico (defloculante)

Es un polifosfato alcalino que se disocia de forma que sus aniones son absorbidos por las partículas de arcilla cargándolas negativamente ya que el anión fosfórico se une por adsorción. Además captura cationes floculantes de calcio y magnesio. Estos defloculantes pierden su actividad con el tiempo porque se degradan formando ortofosfatos.

Tripolifosfato sódico (defloculante)

Semejante al Hexametafosfato sódico. También carga negativamente las partículas de arcilla por adsorción del ión fosfórico, además de combinarse con cationes floculantes de calcio. Incrementa el pH hasta 9 o 10.

Poliacrilatos alcalinos (defloculante)

Son polímeros cuya acción defloculante se basa en la disociación del grupo carboxílico COOH  y la absorción de los aniones poliméricos por las partículas de arcilla. También secuestran cationes floculantes. Son muy estables en el tiempo y no interaccionan con los moldes de escayola. Dependiendo de su peso molecular, hay poliacrilatos que aumentan la viscosidad y otros que la bajan. Más potentes que los polifosfatos en su capacidad de reducir la tixotropía. El producto Darvan 7 es un poliacrilato.

Carbonato de Bario (promueve la defloculación)

Realmente no es un defloculante pero ayuda a la defloculación porque precipita el ion sulfato y se asocia con calcio, magnesio y hierro que son iones floculantes. El carbonato de bario debe añadirse antes que los defloculantes entre un 0,02 y un 0,1%.

Polímeros de origen natural (defloculante)

Son polímeros con bajo peso molecular de origen natural o sintéticos. En estos polímeros los grupos funcionales responsables de la interacción electrostática entre moléculas que son absorbidos por las arcillas son: -COOH, -SO3H, -SO4H, -OH, -NH2-R-COOH.

Se incluyen entre estos productos la goma arábiga, alginatos, CMC, derivados del algodón, y derivados de gomas vegetales y proteínas

5 comentarios sobre “Floculantes y defloculantes

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