Granulometría

El soluto está formado por las partículas sólidas que incorporamos en una suspensión. Serán distintos componentes que mezclaremos, y el tamaño de las distintas partículas inciden en las características reológicas de la suspensión obtenida. 

Las materias primas utilizadas en las suspensiones deben ser convenientemente molidas y pulverizadas. El tamaño de las partículas determina la homogeneidad de las mezclas, y su comportamiento como coloides. Cuanto más pequeñas sean las partículas, la superficie total del conjunto será mayor y por tanto determinados procesos como la sinterización, que dependen de la superficie, se llevarán a cabo más fácilmente, mientras que otros procesos como el secado, serán más largos.

Para saber la granulometría, el estudio del tamaño de las distintas partículas, podemos dividir y separar las partículas de distintos tamaños utilizando tamices que consisten en cedazos muy densos que nos filtran las partículas de forma que quedan sin pasar por el tamiz las partículas grandes, de un tamaño superior al agujero del tamiz.

Los tamices están formados por una rejilla metálica, de forma que cuantos más hilos tiene la rejilla se forman agujeros con forma cuadrada cada vez más pequeños, dejando pasar así las partículas más pequeñas a través de ellos. Por este motivo, los tamices suelen clasificarse por el “número de malla” o “tamaño de malla” que es el número de orificios que poseen por unidad de longitud o de superficie. Naturalmente, el tamaño del orificio depende también del grosor del hilo metálico utilizado para realizar el tamiz, por lo que el tamaño de las partículas que pasan por un “tamaño de malla” es un valor aproximado.

 El tamaño aproximado de las partículas que son capaces de atravesar un tamiz con un “tamaño de malla” se denomina “luz de malla” y se mide en micras.

La siguiente tabla muestra la equivalencia entre luces y tamaños de malla según la U.S. Standard Sieve:

Número de malla    Luz de malla (μm)

   4            4,76

   5            4,00

   6            3,35

   8            2,38

 10            2,00

 12            1,68

 14           1,41

 16           1,19

 18            1,00

 20            0,84

 25            0,71

 30            0,60

 35            0,50

 40            0,42

 45            0,35

 50            0,30

 60            0,25

 70            0,21

 80            0,18

100           0,15

200            0,74

325            0,44

400            0,37

Los tamices utilizados en cerámica suelen ser de número de malla 60, 80 o 100. Para tener una idea aproximada, las partículas de arcilla seca deben ser de tamaño no superior a 2 micras, es decir, según la tabla anterior utilizamos tamiz de malla 80 o superior. 

Cuando mezclamos las partículas en polvo de los distintos componentes de engobes y esmaltes es conveniente tamizar siempre. Podemos tamizar la mezcla de polvo seco, o la suspensión, o hacer ambos filtrados en seco y en húmedo. Las coladas conviene siempre tamizarlas en húmedo antes de llenar los moldes. 

Dentro de los materiales cerámicos, hay muchas materias primas con tamaños realmente muy pequeños. Las partículas, a nivel teórico, se consideran más o menos redondeadas y dependiendo de su tamaño se denominan de la forma siguiente: 

• partículas gruesas las que tienen diámetros entre 2,5 y 10 μm (o sea entre 2.500 y 10.000 nanómetros)
• partículas finas las que están entre 0,1 y 2,5 μm (o sea entre 100 y 2.500 nanómetros)
• partículas ultra finas o nanopartículas las que tienen diámetros entre 0,001 y 0,1 μm (o sea entre 1 y 100 nanómetros). 

Las partículas ultra finas, también denominadas nanopartículas, se caracterizan por tener propiedades especiales. El estudio de nanopartículas es bastante moderno. Sin embargo en cerámica se han estado utilizando desde hace siglos (aunque se desconocía su existencia). Por ejemplo, los vidriados rojos de cobre llamados sangre de buey están basados en las propiedades de las nanopartículas de cobre metálico que se forman durante la cocción en reducción.

Conforme más nos acercamos al tamaño de las nanopartículas, las propiedades de los materiales cambian debido a que la relación entre superficie y volumen se hace cada vez mayor. La mayoría de los átomos de una nanopartícula se encuentran en la superficie, por lo que se favorece la difusión atómica, y la interacción con los solventes es más fuerte favoreciendo la creación de suspensiones muy estables que no decantan. 

Entre los cambios de propiedades interesantes de las nanopartículas tenemos mayor absorción de radiación solar (útil para fabricar células fotovoltaicas), cambios por la temperatura en su campo magnético cuando son ferromagnéticas, efecto de auto-limpieza (en nanopartículas de TiO2), bloqueo de rayos UV (en nanopartículas de ZnO),…..y lo más utilizado en cerámica: cambios de color.