Parlando della sinterizzazione ho accennato al fatto che alcuni dei componenti secondari dell'impasto argilloso iniziano a fondere durante questa fase della cottura.
La fusione,
di cui iniziamo a parlare,
avviene secondo due meccanismi:
- formazione di miscele eutettiche, di cui parlerò in seguito, e
- decomposizione, che invece è l'argomento di questo post;
tutti e due i meccanismi di fusione possono riguardare sia l'impasto argiloso che lo smalto e
li ritroviamo, quindi, nel primo fuoco, nel secondo fuoco e, ovviamente, nella monocottura.
Quindi la decomposizione:
in realtà la decomposizione è già iniziata durante la trasformazione delle molecole che compongono le argille, quella che ho cercato di descrivere nel post sulla "Trasformazione ceramica" (del 25/7/2014) quando, cioè, viene eliminata l'acqua presente nel reticolo cristallino sotto forma di ossidrili (OH);
già in quella fase prendono il via mutamenti irreversibili
inizia la de-strutturazione degli allumino-silicati dell'argilla
il reticolo cristallino subisce una sorta di collasso.
La temperatura in cui ciò avviene dipende dal tipo di argilla
in quel post avevo fatto l'esempio della caolinite,
che forse è quella che più ci interessa,
la trasformazione da caolino in metacaolino si compie all'incirca tra 450° e 650°C secondo questa definizione chimica:
Al4[Si4O10](OH)8 che diventa (Al2O3•2SiO2) + 4H2O
che in alcuni casi si trova scritta così
Al4[Si4O10](OH)8 che diventa (Al2SI2O7) + 4H2O
Partendo da qui, la decomposizione procede dando l'avvio ad una fase di riarrangiamenti strutturali e reazioni chimiche che producono la trasformazione di alcuni dei minerali contenuti negli impasti originari in nuovi minerali che forniscono alla materia cotta proprietà e caratteristiche peculiari;
in questa fase si scompongono i carbonati dei metalli alcalini o terroso-alcalini (es. sodio, potassio, calcio) e alcuni feldspati;
ad esempio il carbonato di calcio si scompone negli ossidi di base, quindi ossido di calcio e anidride carbonica secondo questa formulazione
CaCO3 che diventa CaO + CO2
l'ossido di calcio aggredisce il silicio e l'allumina prodotti dalla scomposizione del caolino in metacaolino;
naturalmente anche il quarzo presente in forma cristallina partecipa a queste reazioni;
allo stesso modo si liberano ossidi di sodio o di potassio (Na2O e K2O) e anche questi reagiscono con silicio e alluminio;
questa decostruzione produce, inoltre, anidride carbonica (CO2) e altri gas come lo zolfo che devono potersi liberare,
il carbonato di calcio e la dolomite, ad esempio, perdono fino al 40% del loro peso durante la cottura, materia che passa in fase gassosa;
in caso di monocottura, questi gas devono poter atraversare lo smalto che sta iniziando a fondere (o è già fuso nel caso di smalti a bassa temperatura) e ciò impone una certa attenzione alla velocità di cottura: bisogna dare il tempo al gas di fuoriuscire prima che lo smalto sia completamente maturo, altrimenti c'è il rischio che restino dei forellini (tracce del passaggio dei gas) sulla superficie smaltata;
la temperatura di decomposizione dipende da quale elemento è coinvolto (sodio, potassio, calcio o altri), dalla dimensioni dei grani, dalla qualità e dimensione dei cristalli e dalla quantità di carbonati;
in linea di massima il processo si compie tra i 650° e i 950°C;
solo in via indicativa e senza entrare in formulazioni chimiche, accenno ad un difetto tipico dell'eccesso di calcio nelle argille:
si tratta di quello che alcuni chiamano calcinello,
in pratica, quando non tutto il calcio reagisce con silicio e alluminio
perché in quantità eccessiva o perché è presente in grani molto grossi può accadere che grani, composti da ossido di calcio, restino nel corpo argilloso del pezzo finito e che, soprattutto in ambiente umido, subiscano un processo di alterazione,
succede che l'ossido di calcio tende ad assorbire molecole d'acqua e, quindi a rigonfiare provocando il distacco di schegge superficiali.
In genere è possibile riscontrare il fenomeno nei laterizi usati in edilizia; qualche volta presentano scheggiature con un puntino bianco al centro,
ecco, il puntino bianco è l'ossido di calcio idrato.
La ricostruzione della matrice del corpo argilloso e dello smalto avviene utilizzando gli ossidi disponibili dopo la decomposizione.
Nei prossimi post vedremo il significato delle miscele eutettiche,
il processo di fusione e il successivo raffreddamento con relativa vetrificazione (o cristallizzazione) dei prodotti ceramici.
La fusione,
di cui iniziamo a parlare,
avviene secondo due meccanismi:
- formazione di miscele eutettiche, di cui parlerò in seguito, e
- decomposizione, che invece è l'argomento di questo post;
tutti e due i meccanismi di fusione possono riguardare sia l'impasto argiloso che lo smalto e
li ritroviamo, quindi, nel primo fuoco, nel secondo fuoco e, ovviamente, nella monocottura.
Quindi la decomposizione:
in realtà la decomposizione è già iniziata durante la trasformazione delle molecole che compongono le argille, quella che ho cercato di descrivere nel post sulla "Trasformazione ceramica" (del 25/7/2014) quando, cioè, viene eliminata l'acqua presente nel reticolo cristallino sotto forma di ossidrili (OH);
già in quella fase prendono il via mutamenti irreversibili
inizia la de-strutturazione degli allumino-silicati dell'argilla
il reticolo cristallino subisce una sorta di collasso.
La temperatura in cui ciò avviene dipende dal tipo di argilla
in quel post avevo fatto l'esempio della caolinite,
che forse è quella che più ci interessa,
la trasformazione da caolino in metacaolino si compie all'incirca tra 450° e 650°C secondo questa definizione chimica:
Al4[Si4O10](OH)8 che diventa (Al2O3•2SiO2) + 4H2O
che in alcuni casi si trova scritta così
Al4[Si4O10](OH)8 che diventa (Al2SI2O7) + 4H2O
Partendo da qui, la decomposizione procede dando l'avvio ad una fase di riarrangiamenti strutturali e reazioni chimiche che producono la trasformazione di alcuni dei minerali contenuti negli impasti originari in nuovi minerali che forniscono alla materia cotta proprietà e caratteristiche peculiari;
in questa fase si scompongono i carbonati dei metalli alcalini o terroso-alcalini (es. sodio, potassio, calcio) e alcuni feldspati;
ad esempio il carbonato di calcio si scompone negli ossidi di base, quindi ossido di calcio e anidride carbonica secondo questa formulazione
CaCO3 che diventa CaO + CO2
l'ossido di calcio aggredisce il silicio e l'allumina prodotti dalla scomposizione del caolino in metacaolino;
naturalmente anche il quarzo presente in forma cristallina partecipa a queste reazioni;
allo stesso modo si liberano ossidi di sodio o di potassio (Na2O e K2O) e anche questi reagiscono con silicio e alluminio;
questa decostruzione produce, inoltre, anidride carbonica (CO2) e altri gas come lo zolfo che devono potersi liberare,
il carbonato di calcio e la dolomite, ad esempio, perdono fino al 40% del loro peso durante la cottura, materia che passa in fase gassosa;
in caso di monocottura, questi gas devono poter atraversare lo smalto che sta iniziando a fondere (o è già fuso nel caso di smalti a bassa temperatura) e ciò impone una certa attenzione alla velocità di cottura: bisogna dare il tempo al gas di fuoriuscire prima che lo smalto sia completamente maturo, altrimenti c'è il rischio che restino dei forellini (tracce del passaggio dei gas) sulla superficie smaltata;
la temperatura di decomposizione dipende da quale elemento è coinvolto (sodio, potassio, calcio o altri), dalla dimensioni dei grani, dalla qualità e dimensione dei cristalli e dalla quantità di carbonati;
in linea di massima il processo si compie tra i 650° e i 950°C;
solo in via indicativa e senza entrare in formulazioni chimiche, accenno ad un difetto tipico dell'eccesso di calcio nelle argille:
si tratta di quello che alcuni chiamano calcinello,
in pratica, quando non tutto il calcio reagisce con silicio e alluminio
perché in quantità eccessiva o perché è presente in grani molto grossi può accadere che grani, composti da ossido di calcio, restino nel corpo argilloso del pezzo finito e che, soprattutto in ambiente umido, subiscano un processo di alterazione,
succede che l'ossido di calcio tende ad assorbire molecole d'acqua e, quindi a rigonfiare provocando il distacco di schegge superficiali.
In genere è possibile riscontrare il fenomeno nei laterizi usati in edilizia; qualche volta presentano scheggiature con un puntino bianco al centro,
ecco, il puntino bianco è l'ossido di calcio idrato.
La ricostruzione della matrice del corpo argilloso e dello smalto avviene utilizzando gli ossidi disponibili dopo la decomposizione.
Nei prossimi post vedremo il significato delle miscele eutettiche,
il processo di fusione e il successivo raffreddamento con relativa vetrificazione (o cristallizzazione) dei prodotti ceramici.
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