Gli smalti ceramici: la componente chimica.

Lo smalto ceramico o smalto per ceramica è un rivestimento inorganico fusibile che si fissa sulla ceramica ad alta temperatura (da 800 a 1250 °). E’ una sostanza a base vetrosa e può essere di ogni tipologia di colore. 

La composizione degli smalti ceramici

Il componente di base di ogni sostanza vetrosa è la silice (il vetrificante). 

Quest’ultima fonde a 1705°C circa, una temperatura troppo elevata per un normale impasto ceramico; per abbassare il punto di fusione è quindi necessario utilizzare un fondente.

La silice in combinazione con il solo fondente, raggiungendo la temperatura di fusione, diventa però troppo fluida e poco viscosa, e non può aderire correttamente al  corpo ceramico. Per ovviare a questo problema, occorre quindi un terzo componente refrattario: l’allumina.

Questa elemento è in grado di stabilizzare la silice allo stato fuso, aumentando resistenza e viscosità, e consentendo allo smalto di rimanere legato alla superficie ceramica.

Uno smalto ceramico è quindi composto da tre elementi di base:

  • Il vetrificante
  • il fondente
  • lo stabilizzante

I vetrificanti 

Il vetrificante principale è il silicio (ossido di silicio SiO2), facilmente reperibile sia puro (quarzo), sia impuro (sabbie), sia in combinazione con altri elementi (argille, feldspati, wollastonite, ecc… ).

I fondenti

I fondenti sono molti e di diversa natura.

Possono essere a base piombica, boracica (esempio: le fritte), alcalina (sodio e potassio) o alcalino terrosa (esempio: carbonato di calcio).

Tra i più comuni (quelli in uso alle temperature da gres) troviamo i fondenti alcalini ovvero dei composti contenenti sodio, potassio, calcio, magnesio, litio e bario.

Anche i feldspati, di sodio o di potassio, agiscono come fondenti per smalti che cuociono a medie e alte temperature proprio in virtù della componente alcalina. 

Gli stabilizzanti

Tra gli stabilizzanti o refrattari il principale è l’allumina, o ossido di alluminio (Al2O3), che in percentuale più o meno elevata è presente in tutte le argille.

La storia degli smalti ceramici

Gli smalti ceramici erano conosciuti ed utilizzati già più di 10.000 anni fa dalle civiltà della Mesopotamia e dagli antichi egizi.

Non erano smalti veri e propri come li conosciamo noi oggi. Questi popoli utilizzavano principalmente tecniche di “invetriatura”: riproducevano gli oggetti ceramici con componenti vetrosi per rendere la superficie lucida e impermeabile. 

Il massimo splendore e l’evoluzione degli smalti si possono identificare con la civiltà islamica a partire dall’VIII sec. d.c.. L’esempio lampante sono le moschee la cui superficie è ricoperta da piastrelle smaltate, come la Moschea dello Shah in Iran (1600).

Attraverso gli arabi spagnoli queste tecniche sono state poi  “importate” in Europa.

Nel periodo tardo-medievale e rinascimentale anche in Italia gli smalti “prendono piede” in alcune realtà come le città di Faenza e Deruta. In particolare l’Italia sviluppò e divenne famosa nell’arte della maiolica (che può essere identificata come una tecnica d’uso degli smalti).

Nel corso del XVI secolo sarà soprattutto la manifattura fiorentina, legata ai Medici, a produrre smalti; lo testimoniano gli oggetti conservati al Museo degli argenti di Firenze.

Anche nella pittura si preferisce la pratica su smalto alla pittura in smalto. Nel XVII secolo utilizzare lo smalto, diventa una tecnica diffusissima in tutta Europa, sia per oggetti di culto che personali o per la casa.
Nel XVIII secolo lo smalto diventa un importante elemento per la decorazione di piccoli oggetti, sempre più preziosi e ricercati: orologi, bracciali ecc…

Nel corso degli anni viene poi utilizzato con tecniche sempre più simili a quelle che conosciamo oggi; non si parla più solo di smalti per decorazione, ma nascono anche gli smalti ad uso industriale. 

Smalti industriali e smalti per la decorazione

Non esiste una formula chimica esatta per la realizzazione degli smalti.

Ci sono moltissime varianti da considerare che possono rendere uno smalto più o meno performante o più o meno adatto a determinate funzioni ed obiettivi.

Ad oggi esistono software appositi che aiutano a calcolare le formule affinché lo smalto abbia il giusto equilibrio di tutti i componenti. Questo lavoro si lega strettamente al settore chimico ed è il frutto di lunghe ricerche e sperimentazioni.

Sicer, attraverso il proprio Technology Lab svolge un costante lavoro di ricerca e sviluppo, anche sugli smalti ceramici ed i componenti di questi ultimi. Questo lavoro permette all’azienda di Fiorano di creare prodotti sempre nuovi e dall’alto potenziale tecnico.

Sicer all’interno della propria gamma prodotti, ha studiato diverse tipologie di smalti per la ceramica industriale, dedicati sia a pavimento che a rivestimento, così come un dotatissimo catalogo di prodotti dedicato alla ceramica artistica/decorativa per qualsiasi tipo di supporto ceramico.

La formulazione degli smalti industriali, scopriamo qualcosa di più.

La categoria smalti industriali si può suddividere in 3 principali famiglie specifiche per:

  • piastrelle
  • lastre
  • tegole

Ognuna di questa categorie ha le sue peculiarità ed in particolare, per quanto riguarda la famiglia di smalti per piastrelle, la formulazione parte dal rivestimento ceramico.

Il rivestimento ceramico si può definire come un assemblaggio “multistrato” studiato per la richiesta specifica e personalizzata del cliente.

Ogni progetto, così come la conseguente scelta dello smalto da realizzare ed utilizzare, coinvolge la scelta tecnologica in uso presso lo stabilimento produttivo del cliente e lo sviluppo “sartoriale” della proposta del “pacchetto multistrato” più adatto.

Tutti i prodotti coinvolti sono “taylor made” ed in primis è il supporto ceramico che ne guida lo sviluppo sulla base delle sue caratteristiche chimico-fisico-meccaniche e relativa cottura.

Il nostro “multistrato” si compone di:

  1. engobbio o smaltobbio (versione più vetrificata) che nasconde il colore del supporto e prepara il substrato per le applicazioni successive
  2. smalto sia opaco che trasparente, lucido o matt
  3. decorazione digitale per l’effetto grafico
  4. smalto di protezione trasparente (lucido o matt)

Nello specifico lo smalto a copertura finale, non è un prodotto standard, ma anche in questo caso esistono diverse formule studiate dal Technology Lab che rispondono a differenti esigenze finali quali:

a) protezione ed antiscivolo (smalti linea GLR antislip)

b) protezione ed effetto materico

c) protezione e superficie lappabile

Indipendentemente da queste specifiche caratteristiche, tutte le serie di smalti Sicer devono garantire:

  • assenza di difetti,
  • ottima pulibilità,
  • resistenza all’usura (dipendente dal luogo di installazione)
  • effetto estetico elevato

Ogni componente del nostro “multistrato”, quindi ogni smalto scelto ed utilizzato, deve essere armonizzato con il supporto in esame in base a :

  • proprietà termo – dilatometriche
  • emissioni che si generano durante la cottura
  • tipo di superficie richiesta ad uscita forno
  • sviluppo cromatico della decorazione digitale

Smalti ceramici industriali non inquinanti: la risposta concreta di Sicer.

Gli aspetti che devono essere studiati ed analizzati per la produzione di smalti ceramici sono molteplici e molto complessi poiché influenzati da parametri differenti e mutevoli.

Il team di ingegneri chimici del Technology lab studia quotidianamente soluzioni per ottenere il risultato migliore, senza trascurare l’aspetto economico della formulazione (oggi fondamentale per il cliente finale) e la tutela dell’ambiente (fondamentale per Sicer).

Tutti gli smalti ceramici sviluppati e commercializzati da Sicer sono senza piombo e realizzati selezionando materie prime non nocive per l’ambiente, aspetto da sempre centrale per l’azienda che indirizza la sua ricerca e sviluppo verso soluzioni e prodotti ecocompatibili.

L’impegno di Sicer verso la tutela ambientale è infatti una costante, ne è un esempio l’ormai famosa serie brevettata di inchiostri e colle digitali “LOW EMISSION” formulata con l’obiettivo ambizioso di contrastare e ridurre il problema di emissioni nocive nell’atmosfera. (Articolo Blog).