Vidriados

Los vidriados son suspensiones que utilizamos para cubrir la superficie de la pasta cerámica (normalmente bizcochada) y su función no solo es decorativa. El vidriado tiene varias funciones, que son proteger y endurecer la pieza cerrando los poros, ensalzar los colores de los engobes y decorar por completo una obra.

Si hemos decorado la pasta con engobes, o si hemos realizado una decoración con colorantes sobre el soporte o el engobe, lo normal será utilizar vidriados transparentes que dejen ver esa decoración. Si por el contrario no queremos que se vea lo que hay debajo, podremos usar vidriados opacos que aporten decoración.  

Las suspensiones de los vidriados se suelen aplicar sobre piezas bizcochadas, con engobe o sin él, para que el soporte sea lo suficientemente poroso y permita que el vidriado realice una buena interfase formando un solo cuerpo con el soporte. Sin embargo, también hay algunos vidriados que se pueden aplicar sobre la arcilla sin cocer, llamados vidriados de monococción, cuya naturaleza se parece a los engobes.

También hay vidriados que se logran sin utilizar suspensiones de forma que los distintos componentes se encuentran en forma de gases o en forma de partículas suspendidas en la atmósfera del horno y se depositan sobre el soporte. Estos vidriados se denominan vidriados atmosféricos, y entre ellos se encuentran los vidriados a la sal o los vidriados de cenizas.

A diferencia de las pastas y los engobes, los vidriados se llevan durante la cocción en el horno hasta su fusión y posterior enfriamiento para conseguir la superficie vidriada sobre la pieza. Por tanto, un engobe realizado con pasta de baja temperatura se convierte en un vidriado si lo aplicamos sobre una pieza de alta temperatura y lo llevamos hasta la fusión, ya que el engobe, en realidad, contiene los mismos componentes que lleva un vidriado. El ajuste entre vidriado y pasta cerámica forma una zona llamada “interfase” o zona de transición donde la pasta y el vidriado se mezclan. 

Las suspensiones de los vidriados llevan los mismos tipos de materias primas que llevan los engobes y las pastas cerámicas, pero en distintas proporciones. La principal diferencia es que la cantidad de materias primas fundentes es mayor en un vidriado, ya que con ellos debemos llegar hasta la fusión, y debemos lograr esa fusión a una temperatura que no deforme el soporte sobre el que se aplican.

Si nos olvidamos de colorantes y auxiliares, los óxidos que forman las pastas cerámicas son una combinación de sílice y alúmina junto a fundentes que suelen ser óxidos de magnesio, calcio, sodio y potasio. La sílice forma la red vítrea, la alúmina endurece esa red vítrea y facilita que los fundentes se integren en el cuerpo cerámico, y los fundentes rebajan la temperatura de maduración de la mezcla y rellenan los espacios vacíos que aparecen en la red vítrea, disminuyendo la porosidad.

En los vidriados ocurre exactamente lo mismo. Hay formadores de vidrio, pero en los vidriados, junto a la sílice, podemos utilizar también óxido de boro y más raramente óxido de fósforo. El estabilizador  es la alúmina igual que en las pastas y engobes. Y los fundentes pasan a ser mucho más variados, ya que, además de los óxidos de magnesio, calcio, sodio y potasio, tenemos muchos más óxidos que realizan esa función. 

La química de los vidriados se vuelve compleja por la cantidad de combinaciones que se pueden realizar en su composición y, si en lugar de óxidos manejamos materias primas complejas que contienen diversos óxidos, es prácticamente inviable su comprensión.

Por este motivo, cuando se habla de la composición de un vidriado se puede utilizar la receta donde tenemos una lista de materias primas y el porcentaje en peso que está presente de cada una, pero es mucho más útil hablar de los óxidos que están presentes y su proporción molecular, y esto se hace con la llamada fórmula unitaria o fórmula Seger.

Además de los óxidos formadores de vidrio, los estabilizantes y los fundentes (que introducimos con materias primas fundamentales), en los vidriados también se añaden materias primas secundarias que introducen óxidos que añaden color y opacidad. 

Para dar color se utilizan óxidos colorantes y pigmentos, como en pastas y engobes, pero además se incluyen otros nuevos componentes como partículas metálicas. Los óxidos opacificantes no son necesarios en pastas y engobes, ya que ambos son siempre opacos, pero en los vidriados si se utilizan.

Los vidriados se clasifican de muchas formas, y dependiendo de lo que interese en cada momento.

Se pueden clasificar en función del fundente principal que hay en su composición, y así tenemos vidriados de plomo, alcalinos, de plomo-boro, de plomo-boro-alcalinos, con plomo, sin plomo, ricos en plomo, con boro, sin boro,… También se pueden clasificar por la materia prima principal que forma parte de su composición como, por ejemplo, vidriados de arcilla, de feldespato, de cenizas, mates de cal, mates de dolomita,…Por su color se pueden clasificar en, transparente, azul cobalto, amarillo Nápoles, verde de cobre, rojo de selenio, celadones, tenmoku, basáltico,…Por su superficie los vidriados pueden ser mates, brillantes, cristalinos, craquelados, …Por el tipo de soporte al que van destinados tenemos vidriados de gres, porcelana,…Por como se realizan tenemos los vidriados de sal, los vidriados crudos y los de fritas, vidriados de reducción… Y, por supuesto, un vidriado también se clasifica por su temperatura de maduración. 

Componentes de un vidriado

Desde el punto de vista oxídico (en lugar de analizar las materias primas), un vidriado se compone de tres tipos de óxidos:

Formadores de vidrio: Sílice (SiO2), óxido de boro (B2O3) y óxido de fósforo (P2O5).

La sílice es un óxido ácido. Es el componente principal de cualquier vidriado como formador de vidrio, aumenta la viscosidad en fundido y tiene un intervalo de fusión muy amplio, disminuyendo la dilatación térmica del vidriado. También mejora la resistencia química a los ácidos y la resistencia mecánica a la compresión.

El óxido de boro es anfótero. Es formador de vidrio auxiliar pero se funde a temperaturas mucho más bajas que la sílice, por lo que actúa como acelerador de la fusión. En fundido, disminuye la viscosidad, la tensión superficial y la dilatación térmica. Mejora la resistencia a los ácidos y la dureza. Aporta brillo y transparencia.  

El fósforo es otro formador de red pero no se utiliza casi porque el vidrio que forma es soluble en agua.

Estabilizadores: Alúmina (Al2O3).

La alúmina es un óxido anfótero o neutro. El óxido de aluminio o Alúmina liga los formadores de vidrio con los fundentes para crear un vidrio estable en el vidriado, evitando desvitrificación (cristalizaciones). Incrementa la viscosidad, la refractariedad y la opacidad. 

Fundentes: Óxido de Calcio (CaO), Óxido de magnesio (MgO), Óxido de bario (BaO), Óxido de estroncio (SrO), Óxido de berilio (BeO), Óxido de litio (Li2O), Óxido de sodio (Na2O), Óxido de potasio (K2O), Óxido de plomo (PbO), Óxido de zinc (ZnO).

Los óxidos fundentes son óxidos con fórmulas RO ó R2O. Su función es rebajar la temperatura de fusión de la mezcla. 

Se pueden agrupar en óxidos alcalinos (litio, sodio y potasio), alcalinotérreos (calcio, magnesio, bario, estroncio), y óxidos de metales de transición (plomo, zinc).

El óxido de zinc se suele considerar en muchas ocasiones dentro del grupo de los alcalinotérreos por su similitud en la forma de actuar.  

Desde el punto de vista de materias primas, los componentes del vidriado son los siguientes: 

Materias primas fundamentales plásticas

Las arcillas son materias primas utilizadas normalmente en la composición de los vidriados con el objetivo de conseguir la alúmina necesaria, y también aportan Sílice. Sin embargo, la cantidad de sílice necesaria en un vidriado no queda cubierta por la arcilla, por lo que además de arcilla se añadirá cuarzo o similares para conseguir la cantidad total de sílice necesaria.

Las arcillas empleadas en vidriados son habitualmente caolines, y en ocasiones se añade algo de arcilla de bola o bentonita. Las arcillas en los vidriados también hacen la función de suspensivo.

Una alternativa a la arcilla es utilizar el feldespato como materia prima para obtener la alúmina. 

Materias primas fundamentales formadoras de red

Como con la arcilla que se incorpora en un vidriado no se cubre la necesidad de sílice hay que añadir sílice puro en forma de cuarzo o pedernal hasta llegar a la proporción necesaria. No podemos añadir más arcilla porque aumentaría la cantidad de alúmina y la relación sílice-alúmina seguiría descompensada.

La sílice añadida hace que el vidriado tenga menos dilatación térmica y se acople mejor a las pastas.

También es muy común añadir compuestos de Boro a los vidriados de baja temperatura, que es otro formador auxiliar de vidrio. La sílice debe alcanzar la proporción necesaria frente al contenido de alúmina de un vidriado, sin tener en cuenta la presencia de boro. El óxido de boro permite hacer vidriados de baja temperatura con menos cantidad de sílice por su naturaleza de formador de vidrio.

Boro

Al ser un formador de vidrio que funde  a baja temperatura, provoca la aceleración de la actividad de los fundentes. Con él podemos conseguir que un vidriado se funda a cualquier temperatura.

Por ejemplo, supongamos que queremos convertir un vidriado que fusiona a 1300ºC en otro idéntico cuya fusión se produzca a 1225ºC, añadimos una frita de boro, que no altera la naturaleza del vidriado pero contribuye a bajar su temperatura de maduración. 

El B2O3 realmente comienza a realizar su fusión a 300ºC, de forma que se empiezan a formar distintas fases de distintos óxidos de boro hasta que llega a 700ºC que es cuando se produce su fusión. Sublima a 1500ºC y desde que comienza a fundir tiene vaporización, la cual es bastante notable a partir de 1200ºC. Por eso no se utiliza en vidriados de temperaturas superiores a 1300ºC. 

Con B2O3 se realizan los vidriados alcalino-borácicos , plúmbico borácicos y los de álcalis-plomo-boro.

El óxido de boro B2O3 tiene coeficiente de expansión térmica negativo, por lo que evita los craquelados en los vidriados. También baja la tensión superficial. Hace que las superficies de los vidriados sean brillantes y tiene una buena respuesta al color. En vidriados donde hay mucho boro y mucho calcio se forma borato cálcico que produce opacidad por inmiscibilidad durante la fusión, provocando una opacidad denominada “velo de boro”.

Materias primas fundamentales fundentes

Las materias primas fundamentales utilizadas para introducir los óxidos fundentes son muy variadas. Cada óxido fundente puede ser introducido utilizando minerales, carbonatos u otras sustancias más o menos complejas:

  1. Álcalis: Litio, Sodio, Potasio y vidrio molido
  2. Alcalinotérreos y Zinc: Calcio, Magnesio, Bario, Estroncio, Berilio, Zinc
  3. Metales de transición: Plomo
  4. Cenizas: suelen contener sobre todo alcalinotérreos y en menor medida alcalinos
1.- Fundentes alcalinos

Son materias primas que contienen óxidos con fórmula del tipo R2O. Los más utilizados para vidriados son el óxido de litio (Li2O), óxido de potasio (K2O) y el óxido de sodio (Na2O). 

Mientras que en las pastas cerámicas, se utiliza el sodio y el potasio agregados a través de los feldespatos, en los vidriados también se utiliza el litio, y las materias primas para introducir estos óxidos son mucho más variadas. 

Si el vidriado es de alta temperatura siempre se utilizan feldespatos y feldespatoides para introducir estos óxidos, pero si el vidriado es de baja temperatura lo más común es utilizar fritas (se pueden usar feldespatos también en baja temperatura si se necesita poca cantidad de estos fundentes, en presencia de otros fundentes potentes como boro y plomo). El vidrio pulverizado es otra materia prima utilizada para obtener fundentes alcalinos.

Muchas otras materias primas de sodio y potasio son solubles en agua, por lo que no se suelen utilizar en los vidriados. Por ejemplo, la sosa (carbonato de sodio) y la potasa (KOH hidróxido de potasio) como materias primas son solubles y para utilizarlas se hacen fritas con ellas.

El feldespato por sí mismo se derrite bien a alta temperatura, aunque necesita mezclarse con otros fundentes alcalinotérreos  y con sílice para obtener un vidriado bien balanceado (duradero en el tiempo, acoplado a la base cerámica, etc.). Demasiado feldespato hace que baje el ratio de alúmina con respecto a la sílice y el vidriado queda muy fluido y puede gotear. Podemos decir que el feldespato nunca debe superar el 40% del vidriado para evitar problemas.

Se suele hablar de una categoría de vidriados que son los “vidriados alcalinos” cuando los fundentes mayoritarios son la suma de sodio, potasio y litio. Estos vidriados suelen craquelar debido al bajo coeficiente de expansión térmica de estos óxidos. 

Los vidriados alcalinos denominados “feldespáticos” utilizan feldespatos como materia prima mayoritaria, aunque en su composición oxídica puede ocurrir que los alcalinos no sean los fundentes mayoritarios.

2.- Fundentes alcalinotérreos y Zinc

Tienen fórmula RO. Los principales óxidos alcalinotérreos utilizados para los vidriados son los óxidos de bario (BaO), calcio (CaO), magnesio (MgO) y estroncio (SrO) más el de zinc (ZnO), que vamos a considerar en este grupo aunque sea un metal de transición, por tener características similares. 

Son menos potentes como fundentes que los del grupo alcalino pero tienen menores coeficientes de dilatación y, por tanto, proporcionan una unión más fuerte entre el vidriado y el cuerpo cerámico. A nivel atómico, entran como parte de la matriz vítrea formando parte de la cadena del silicio. Es decir, conservan la estructura molecular de la cadena silicio-aluminio del vidrio y confieren estabilidad. El zinc es fundente cuando se utiliza en pequeñas proporciones y después se vuelve un opacificante (debido a las cristalizaciones).

3.- Plomo

Aunque tiene la forma RO no puede ser considerado como parte de los alcalinotérreos  (a diferencia del ZnO). El PbO es un óxido anfótero y su función es la de fundente para baja temperatura. Lo más habitual es que los vidriados para baja temperatura se realicen  utilizando únicamente plomo,  o bien utilizar una mezcla de plomo y boro (exceptuando los vidriados alcalinos o boro-alcalinos). 

Un vidriado de plomo lleva como mínimo 0,6 moles de PbO y puede llegar hasta 1 mol de PbO en la fórmula unitaria. 

Es volátil, especialmente a partir de los 1100ºC. Tiene baja expansión térmica y baja viscosidad (evita cristalizaciones). Combinado con Boro evita problemas de craquelado y mejora la resistencia ante ataques químicos. Al ser muy tóxico en crudo y vidriado, y soluble en vidriado (puede lixiviar en la cerámica ya cocida) se emplea usando fritas.

 El bismuto puede sustituir al plomo en la mayoría de las ocasiones pero es muy caro, por lo que su uso se reserva a preparados industriales de vidriados al tercer fuego, lustres, reflejos metálicos, etc..

4.- Cenizas

Las cenizas de madera contienen cerca del 90% de fundentes alcalinos y alcalinotérreos, aunque suelen predominar los alcalinotérreos. El resto son sílice, alúmina y óxido de fósforo. Por su composición, las cenizas son muy adecuadas para elaborar vidriados. Algunas pueden formar el vidriado por sí solas pero, en general, entran en la composición del mismo otras materias primas también. La composición de las cenizas de madera varía muchísimo. En la práctica, no suelen tener carácter fundente por debajo de 1150ºC. Las características más interesantes que suelen aportar a los vidriados son opacidad, color y cristalizaciones.

Materias primas secundarias

Son los óxidos metálicos Colorantes (titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre) y los pigmentos. y los Opacificantes (estaño, zirconio, titanio y zinc)

Materias primas auxiliares

En los vidriados se puede utilizar como solvente agua o un vehículo graso (basado en glicerinas o en aceites). Se utilizará agua en aquellos casos en los que el vidriado se aplique sobre un soporte bizcochado o sobre pasta cruda en procesos de monococción. Se utilizará un vehículo graso cuando el vidriado se vaya a aplicar sobre otro vidriado que ya está cocido.

También es común utilizar suspensivos y aglutinantes. La arcilla puede realizar la función de suspensivo, aunque esa función se puede reforzar añadiendo otras sustancias aglutinantes como CMC. 

Existen determinados efectos de textura que se pueden conseguir con los vidriados. Por ejemplo, la criolita provoca cráteres. Mencionar también que hay determinados compuestos que pueden realizar reducciones locales como es el carburo de silicio espolvoreado sobre el vidriado.

2 comentarios sobre “Vidriados

Deja una respuesta

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Salir /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Salir /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Salir /  Cambiar )

Conectando a %s

A %d blogueros les gusta esto: