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. 

Esta propiedad de los líquidos se debe a que las moléculas situadas en su superficie  tienen mucha fuerza de cohesión con sus moléculas vecinas en sentido perpendicular a la superficie, provocando la formación de esferas de líquido. 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. 

El fenómeno juega un papel importante en los vidriados ya que, en la fusión, los vidriados con baja tensión superficial “mojan” y cubren bien la pieza, creando una interfase fuerte con la pasta por su reactividad, y producen una superficie uniforme, lisa y brillante en la que desaparecen los cráteres provocados por la salida de burbujas. 

Un vidriado con alta tensión superficial es poco reactivo e impide la formación de una interfase fuerte con la pasta, por lo que puede ocurrir el recogido del vidriado, quedando zonas superficiales secas (en inglés, el defecto se denomina crawling). Además retiene más fácilmente las burbujas de gases en la superficie del vidriado. 

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. 

La tensión superficial del vidriado depende principalmente de su composición, de la temperatura y de la atmósfera del horno. 

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).

En general, la tensión superficial disminuye al aumentar la temperatura, al igual que ocurre con la viscosidad. Sin embargo la disminución de la tensión superficial es mucho más pequeña (1% o 2% por cada 100ºC) que la disminución de viscosidad. Los vidriados ricos en plomo PbO y/o boro B2O3 tienen un comportamiento anómalo que incrementa la tensión superficial al aumentar la temperatura. 

Una cocción en atmósfera reductora puede llegar a aumentar un 25% la tensión superficial de un vidriado en comparación a una cocción en atmósfera oxidante. 

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. Una aplicación de este tipo de mezclas ocurre con los vidriados llamados “piel de serpiente”.