Ratio Si:Al

El ratio molar Sílice:Alúmina determina si un vidriado es brillante o mate. Cuando hay mucha alúmina presente en comparación con la sílice, en el vidriado permanecerá parte de esa alúmina sin integrarse en la red vítrea y se obtendrá un vidriado mate. 

Por otro lado, si hay demasiada sílice presente habrá partículas que no lleguen a fundir a una temperatura determinada, ya que los fundentes presentes no serán suficientes para disolverlas, y también se obtendrá un vidriado mate. Si se aumenta la temperatura, la sílice llegará a fundirse por completo y el vidriado será brillante. Podemos decir, que el exceso de sílice para una temperatura determinada equivale a tener un vidriado infra cocido que siempre será mate. 

No hay que olvidar que la aparición de cristales durante el enfriamiento también provoca matidez. Por ejemplo, si la presencia de ZnO en el vidriado es >0,3 moles el resultado será mate. Lo mismo ocurre cuando hay mucha presencia de otros óxidos que también producen cristales durante el enfriamiento, como ocurre con los alcalinotérreos.

El mapa o gráfico de Stull, fue creado en 1912 por Ray Thomas Stull, y consiste en un gráfico  donde se representan en abscisas los moles de sílice SiO2 y en ordenadas los moles de alúmina Al2O3 presentes en los vidriados, tal y como se muestran en la fórmula unitaria. 

Para realizar el mapa, Stull mantuvo constantes los fundentes y la temperatura de cocción, y fué realizando pruebas variando la cantidad de sílice y alúmina.  Pero si hacemos variaciones en los fundentes y en las temperaturas, los resultados son semejantes. 

Empíricamente Stull llegó a determinar en el gráfico distintas áreas o zonas que delimitan cuando un vidriado es brillante, semi mate o mate. 

Además, en el mapa de Stull se observa una zona arriba a la izquierda (poco SiO2 y mucha alúmina) y otra zona abajo a la derecha (mucho SiO2 y poca alúmina) en las que los vidriados permanecen infra-cocidos debido al exceso de alúmina o al exceso de sílice.

El gráfico de Stull tiene también marcada una región sombreada que corresponde a la zona donde los vidriados se craquelan. El craquelado se produce por la diferencia de expansión térmica entre el vidriado y la pasta de soporte. Por tanto, para un vidriado determinado, la región de craquelado depende del tipo de arcilla que estemos usando como soporte para los vidriados. No obstante, se puede comprobar que la forma de la curva de craquelado es siempre la misma y dependiendo de la arcilla o soporte, esa curva se encontrará más cerca o más lejos del eje de coordenadas.

Si nos fijamos en la relación de moles entre sílice y alúmina (ratio SiO2:Al2O3) vemos que las zonas encontradas empíricamente por Stull corresponden con rangos de ratios Si:Al que nos permiten predecir de un vistazo a la fórmula unitaria si un vidriado será brillante, mate o semi mate:

• Si:Al menor que  4:1 vidriado mate
• Si:Al entre 4:1 y 5:1 vidriado semi mate
• Si:Al mayor que 5:1 vidriado brillante hasta llegar a la infra cocción por exceso de sílice.

El único problema que tiene el mapa de Stull es que no muestra el grado de fusión del vidriado. Aunque en teoría todo lo que está en la banda central blanca tendría brillo, la realidad es que para alcanzar máximos de brillo y transparencia se necesita una fusión total de todos los componentes. El grado de fusión óptimo se situará en la banda blanca pero más arriba-derecha cuanto mayor sea la temperatura de cocción, y más abajo-izquierda cuanto menor sea la temperatura de cocción. 

La máxima fusión para 1200ºC, que fué la temperatura empleada por Stull en sus pruebas,  se alcanza en una zona que se encuentra entre 0,2 y 0,6 moles de alúmina y 2,5-4,5 moles de sílice, por lo que en esa zona los vidriados (sin colorantes ni opacificantes) son brillantes y también transparentes.

La zona de máximo brillo para cada temperatura, es decir, la zona de máxima fusión depende en gran medida de la cantidad de sílice y alúmina del vidriado. Por supuesto, dependiendo de la mezcla de óxidos que haya en el mol de fundentes, de la presencia o no de B2O3 y la presencia de otros óxidos como TiO2, SnO2, ZrO2,… la zona de fusión a una temperatura determinada puede variar. En cualquier caso, serán las cantidades molares de sílice y alúmina las que establezcan en gran medida el intervalo de fusión del vidriado.

La siguiente figura es un mapa de Stull en el que se representan, de forma aproximada, las zonas de máxima fusión (las cantidades de sílice y alúmina) para distintas temperaturas de maduración de un vidriado.