Tensión superficial

La tensión superficial es una propiedad física de los líquidos, y por tanto también de los vidriados fundidos, que hace que su superficie se comporte como una membrana elástica en tensión.

En otras palabras, la tensión superficial es la propiedad por la que los líquidos tienden a recogerse en esferas en lugar de extenderse superficialmente. 

El fenómeno juega un papel importante en los vidriados ya que, en la fusión, los vidriados con baja tensión superficial “mojan” bien la pieza y la cubren mientras que si ésta es alta puede ocurrir el recogido del vidriado, quedando zonas superficiales secas (en inglés, el defecto se denomina crawling). Los vidriados viscosos tienden a tener tensiones superficiales altas mientras que en los fluidos suelen ser bajas. La tensión superficial del vidriado depende directamente de su composición química. 

La tensión superficial alta indica que las moléculas situadas en la superficie del líquido, por ejemplo agua, tienen una fuerza de cohesión hacia el interior del líquido, hacia sus moléculas vecinas, perpendicular a la superficie, de forma que el líquido se contrae formando esferas para lograr la mínima superficie. El “recogido” en gotas esféricas no podrá ocurrir si la viscosidad del vidriado fundido es muy baja, o si la superficie del soporte lo impide. 

En general la tensión superficial influye en las siguientes características de los vidriados:

  • Una tensión superficial baja hace que el vidriado sea uniforme y su superficie sea lisa y brillante. Las posibles discontinuidades y cráteres producidos por la salida de burbujas desaparecen. Los valores bajos de tensión superficial significan una mayor reactividad del vidriado fundido.
  • Una tensión superficial muy alta impide la formación de una capa intermedia entre al soporte y el vidriado, así como favorece la retención de burbujas de aire en la superficie del vidriado.

La tensión superficial de un vidriado depende de: 

  • Temperatura. La tensión superficial disminuye al aumentar la temperatura. Esta disminución, sin embargo, no es tan acusada como la de la viscosidad en fundido, solo del orden de un 1 a 2 % por cada 100 ºC. En cambio, los vidriados ricos en PbO o en B2O3 tienen un comportamiento anómalo y muestran un aumento de la tensión superficial con la temperatura.
  • Atmósfera del horno. En general la atmósfera del horno ejerce una acusada influencia en la tensión superficial de los vidriados, de manera que, a igualdad de composición y temperatura, una atmósfera reductora da una tensión superficial un 25 % mayor que una atmósfera oxidante.
  •  Composición del vidriado: Dependiendo de la viscosidad y la temperatura de cocción, los óxidos pueden cambiar su tensión superficial, pero podemos decir de forma genérica que los alcalinos reducen la tensión superficial, especialmente el K2O. Los alcalinotérreos aumentan la tensión superficial, especialmente el MgO y el CaO. La alúmina aumenta mucho la tensión superficial y la sílice la mantiene sin cambios. Los opacificantes aumentan la tensión superficial excepto el titanio que la deja más o menos igual, siendo el estaño y el zirconio los que más la hacen aumentar.  El PbO y el B2O3 son los óxidos que más reducen la tensión superficial (sin tener en cuenta a vanadio, molibdeno y azufre que la reducen drásticamente).

Si el vidriado se ha aplicado sobre una superficie de la pasta con partículas de polvo o con grasa, se obstaculiza la extensión del líquido fundido y se fomenta el “recogido” y el desprendimiento, especialmente si se ha realizado una aplicación en capa gruesa, o si la aplicación del vidriado tiene grietas o es poco uniforme. En estas circunstancias, un vidriado con alta tensión superficial se recogerá en islas y/o se desprenderá del soporte.

Si se ponen en contacto dos vidriados fundidos con distintas tensiones superficiales, el de menor tensión superficial se extenderá sobre la superficie del otro, o romperá su superficie si está aplicado en la capa inferior.

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