El vidriado cerámico , o simplemente vidriado , es una capa vítrea sobre cerámica. Se utiliza para decoración, para garantizar la impermeabilidad del artículo a los líquidos y minimizar la adherencia de contaminantes. [1]
El vidriado hace que la loza sea impermeable al agua, sellando la porosidad inherente de la loza tipo galleta . También da una superficie más dura. El esmalte también se utiliza sobre gres y porcelana . Además de su funcionalidad, los esmaltes pueden formar una variedad de acabados superficiales, incluidos grados de acabado y color brillante o mate. Los esmaltes también pueden realzar el diseño o la textura subyacente, ya sea sin modificar o con inscripciones, tallados o pintados.
La mayor parte de la cerámica producida en los últimos siglos ha sido vidriada, salvo piezas de porcelana galleta , terracota o algún otro tipo. Las baldosas suelen estar esmaltadas en la superficie y la terracota arquitectónica moderna suele estar esmaltada . El ladrillo vidriado también es común. Los artículos sanitarios siempre están vidriados, al igual que muchas cerámicas utilizadas en la industria, por ejemplo, los aisladores cerámicos para líneas eléctricas aéreas .
Los grupos más importantes de esmaltes tradicionales, cada uno de los cuales lleva el nombre de su principal agente fundente cerámico , son:
El esmalte se puede aplicar mediante pulverización, inmersión, arrastre o brocha sobre una suspensión acuosa del esmalte sin cocer. El color de un esmalte después de su cocción puede ser significativamente diferente al de antes de la cocción. Para evitar que los productos vidriados se peguen a los muebles del horno durante la cocción, se deja sin vidriar una pequeña parte del objeto que se cuece (por ejemplo, el pie) o, alternativamente, se utilizan como soporte " espuelas " refractarias especiales. Estos se retiran y desechan después de la cocción.
La tecnología de materiales moderna ha inventado nuevos esmaltes que no necesariamente se ajustan a estas categorías tradicionales.
Históricamente, el vidriado de cerámica se desarrolló con bastante lentitud, ya que era necesario descubrir los materiales adecuados y también era necesaria una tecnología de cocción capaz de alcanzar de forma fiable las temperaturas necesarias. Los esmaltes aparecieron por primera vez en materiales de piedra en el cuarto milenio a. C., y la loza del Antiguo Egipto ( frita en lugar de un material a base de arcilla) era autobrillante, ya que el material formaba naturalmente una capa similar a un esmalte durante la cocción. El vidriado de la cerámica siguió a la invención del vidrio alrededor del año 1500 a. C., en Oriente Medio y Egipto con vidriados alcalinos, incluido el vidriado de ceniza , y en China, utilizando feldespato molido . Alrededor del año 100 a. C., el vidriado con plomo estaba muy extendido en el Viejo Mundo . [3]
El ladrillo vidriado se remonta al templo elamita de Chogha Zanbil , que data del siglo XIII a.C. La Pagoda de Hierro , construida en 1049 en Kaifeng , China , con ladrillos vidriados es un ejemplo posterior muy conocido. [4]
La loza vidriada con plomo probablemente se fabricó en China durante el período de los Reinos Combatientes (475 – 221 a. C.), y su producción aumentó durante la dinastía Han. El gres vidriado protoceladón de alta temperatura se fabricó antes que la loza vidriada, desde la dinastía Shang (1600 – 1046 a. C.). [5]
Durante el período Kofun de Japón, la cerámica Sue estaba decorada con vidriados de fresno natural verdosos . Del 552 al 794 d.C. se introdujeron vidriados de diferentes colores. Los vidriados de tres colores de la dinastía Tang se utilizaron con frecuencia durante un período, pero se fueron eliminando gradualmente; No se han recuperado los colores y composiciones precisos de los esmaltes. Sin embargo, el vidriado de ceniza natural se utilizaba habitualmente en todo el país.
En el siglo XIII, los diseños florales se pintaban con vidriados rojos, azules, verdes, amarillos y negros. Los overglazes se hicieron muy populares por el aspecto particular que daban a la cerámica .
A partir del siglo VIII, el uso de cerámica vidriada prevaleció en el arte islámico y la alfarería islámica , generalmente en forma de cerámica elaborada . [ cita necesaria ] El vidriado opacificado con estaño fue una de las primeras tecnologías nuevas desarrolladas por los alfareros islámicos. Los primeros vidriados opacos islámicos se pueden encontrar como artículos pintados de azul en Basora , que datan aproximadamente del siglo VIII. Otra contribución significativa fue el desarrollo del gres , originario del Irak del siglo IX. [6] [ cita completa necesaria ] Otros lugares para la cerámica innovadora en el mundo islámico incluyeron Fustat (de 975 a 1075), Damasco (de 1100 a alrededor de 1600) y Tabriz (de 1470 a 1550). [ cita necesaria ]
Los esmaltes deben incluir un fundente cerámico que funcione promoviendo la licuefacción parcial en los cuerpos de arcilla y otros materiales del esmalte. Los fundentes reducen el alto punto de fusión del vidrio y forman sílice y, a veces, trióxido de boro . Estas formas de vidrio pueden incluirse en los materiales de vidriado o pueden extraerse de la arcilla que se encuentra debajo.
Las materias primas para los esmaltes cerámicos generalmente incluyen sílice, que será el principal formador de vidrio. Diversos óxidos metálicos, como los de sodio , potasio y calcio , actúan como fundente y, por tanto, reducen la temperatura de fusión. La alúmina , a menudo derivada de la arcilla , endurece el esmalte fundido para evitar que se escurra de la pieza. [7] Se utilizan colorantes, como óxido de hierro , carbonato de cobre o carbonato de cobalto , [7] y, a veces, opacificantes que incluyen óxido de estaño y óxido de circonio , para modificar la apariencia visual del esmalte cocido.
El esmalte se puede aplicar espolvoreando una mezcla seca sobre la superficie del cuerpo de arcilla o insertando sal o soda en el horno a altas temperaturas para crear una atmósfera rica en vapor de sodio que interactúa con los óxidos de aluminio y sílice del cuerpo para forman y depositan el vidrio, produciendo lo que se conoce como cerámica vidriada con sal . Lo más habitual es que los esmaltes en suspensión acuosa de diversos minerales en polvo y óxidos metálicos se apliquen sumergiendo las piezas directamente en el esmalte. Otras técnicas incluyen verter el esmalte sobre la pieza, rociarlo sobre la pieza con un aerógrafo o herramienta similar, o aplicarlo directamente con un pincel u otra herramienta.
Para evitar que el artículo vidriado se pegue al horno durante la cocción, se deja una pequeña parte del artículo sin vidriar o se apoya sobre pequeños soportes refractarios, como espolones y pilotes del horno , que se retiran y desechan después de la cocción. A veces son visibles pequeñas marcas dejadas por estas espuelas en la vajilla terminada.
La decoración bajo vidriado se aplica antes del vidriado, generalmente a cerámica sin cocer ("cruda" o "verde"), pero a veces a " galleta " (una cocción inicial de algunos artículos antes del vidriado y la nueva cocción). [8] [9] [10] Se aplica un esmalte húmedo, generalmente transparente, sobre la decoración. El pigmento se fusiona con el vidriado y parece estar debajo de una capa de vidriado transparente; Generalmente el material del cuerpo utilizado adquiere un color blanquecino. El tipo más conocido de decoración bajo vidriado es la porcelana azul y blanca producida primero en China y luego copiada en otros países. El llamativo color azul utiliza cobalto como óxido de cobalto o carbonato de cobalto. [11] Sin embargo, muchos de los tipos imitativos, como la cerámica de Delft , tienen cuerpos de loza de color marrón , a los que se les da un vidriado de estaño blanco y una decoración vidriada o vidriada. Con la invención inglesa de la cerámica y otras lozas de pasta blanca en el siglo XVIII, la decoración bajo vidriado se utilizó ampliamente tanto en loza como en porcelana.
La decoración sobre vidriado se aplica sobre una capa cocida de vidriado y generalmente utiliza colores en "esmalte", esencialmente vidrio, que requieren una segunda cocción a una temperatura relativamente baja para fusionarlos con el vidriado. Debido a que sólo se cuece a una temperatura relativamente baja, en los períodos históricos se podría utilizar una gama más amplia de pigmentos. Los colores Overglaze son esmaltes de baja temperatura que dan a la cerámica un aspecto más decorativo y vidrioso. Primero se cuece una pieza, a esta cocción inicial se le llama cocción de brillo , luego se le aplica la decoración sobre vidriado y se vuelve a cocer. Una vez cocida la pieza y salida del horno, su textura es más suave gracias al esmalte.
Otros métodos son, en primer lugar, el inglaze , en el que las pinturas se aplican sobre el vidriado antes de la cocción y luego se incorporan a la capa de vidriado durante la cocción. Esto funciona bien con cerámica vidriada con estaño , como la mayólica , pero la gama de colores se limitaba a aquellos que podían resistir una cocción brillante, como ocurre con la cerámica bajo vidriado. Los vidriados de colores, en los que los pigmentos se mezclan con el vidriado líquido antes de aplicarlo a la cerámica, se utilizan principalmente para dar un solo color a una pieza entera, como en la mayoría de los celadón , pero también se pueden utilizar para crear diseños en colores contrastantes. como en los productos chinos sancai ("tricolores"), o incluso en escenas pintadas.
Muchos estilos históricos, por ejemplo la cerámica japonesa Imari , el doucai y el wucai chinos , combinan los diferentes tipos de decoración. En tales casos, la primera cocción del cuerpo, cualquier decoración bajo vidriado y vidriado suele ir seguida de una segunda cocción después de que se hayan aplicado los esmaltes sobre vidriado.
Los metales pesados son metales densos que se utilizan en esmaltes para producir un color o textura particular. [9] Es más probable que los componentes del esmalte se filtren al medio ambiente cuando los productos cerámicos no reciclados se exponen a agua tibia o ácida. [12] La lixiviación de metales pesados se produce cuando los productos cerámicos se esmaltan incorrectamente o se dañan. [12] El plomo y el cromo son dos metales pesados que pueden usarse en esmaltes cerámicos que están fuertemente monitoreados por agencias gubernamentales debido a su toxicidad y capacidad de bioacumulación. [12] [13]
Los metales utilizados en los esmaltes cerámicos suelen estar en forma de óxidos metálicos.
Los fabricantes de cerámica utilizan principalmente óxido de plomo (II) (PbO) como fundente por su bajo rango de fusión, amplio rango de cocción, baja tensión superficial, alto índice de refracción y resistencia a la desvitrificación . [14] El plomo utilizado en la fabricación de esmaltes comerciales está unido molecularmente a sílice en una proporción de 1:1, o incluido en forma de frita , para garantizar la estabilización y reducir el riesgo de lixiviación. [15]
En ambientes contaminados, el dióxido de nitrógeno reacciona con el agua ( H
2O ) para producir ácido nitroso ( HNO
2) y ácido nítrico ( HNO
3). [13]
h
2O + 2NO
2→ HNO
2+ HNO
3
Nitrato de plomo (II) soluble ( Pb(NO)
3)
2) se forma cuando el óxido de plomo (II) (PbO) de los vidriados con plomo se expone al ácido nítrico ( HNO
3)
PbO + 2HNO
3→ Pb(NO
3)
2+ H
2oh
Debido a que la exposición al plomo está fuertemente relacionada con una variedad de problemas de salud, denominados colectivamente envenenamiento por plomo , la eliminación de vidrio con plomo (principalmente en forma de pantallas CRT desechadas) y cerámica vidriada con plomo está sujeta a regulaciones sobre desechos tóxicos .
El carbonato de bario (BaCO 3 ) se utiliza para crear un color de esmalte único conocido como azul de bario. Sin embargo, se ha cuestionado la naturaleza ética del uso de carbonato de bario para vidriados en superficies en contacto con alimentos. El envenenamiento por bario por ingestión puede provocar convulsiones, parálisis, malestar digestivo y la muerte. [16] También es algo soluble en ácido, [17] y puede contaminar el agua y el suelo durante largos períodos de tiempo. Estas preocupaciones han llevado a intentos de sustituir el carbonato de estroncio (SrCO 3 ) en esmaltes que requieren carbonato de bario. [18] A diferencia del carbonato de bario, el NIH no considera que el carbonato de estroncio sea un peligro para la seguridad . [19] [17] Los experimentos en sustitución de estroncio tienden a tener éxito en esmaltes de tipo brillante, aunque hay algunos efectos y colores producidos en esmaltes de tipo mate que solo se pueden obtener mediante el uso de bario. [18]
Para reducir la probabilidad de lixiviación, se utiliza carbonato de bario en forma de frita y se une a sílice en una proporción de 1:1. También se recomienda que no se utilicen esmaltes de bario en superficies en contacto con alimentos o artículos exteriores. [20]
Óxido de cromo (III) ( Cr
2oh
3) se utiliza como colorante en esmaltes cerámicos. El óxido de cromo (III) puede reaccionar con el óxido de calcio (CaO) y el oxígeno atmosférico a las temperaturas alcanzadas por un horno para producir cromato de calcio ( CaCrO) .
4). La reacción de oxidación cambia el cromo de su estado de oxidación +3 a su estado de oxidación +6. [21] El cromo (VI) es muy soluble y el más móvil de todas las demás formas estables de cromo. [22]
cr
2oh
3+ 2CaO + 3 ⁄ 2 O
2→ CaCrO
4[21]
El cromo puede ingresar a los sistemas de agua a través de descargas industriales. El cromo (VI) puede ingresar al medio ambiente directamente o los oxidantes presentes en los suelos pueden reaccionar con el cromo (III) para producir cromo (VI). Las plantas tienen cantidades reducidas de clorofila cuando se cultivan en presencia de cromo (VI). [22]
Óxido de uranio (IV) ( U O 2 )
Los esmaltes cerámicos a base de urania son de color verde oscuro o negro cuando se cuecen en reducción o cuando se utiliza UO 2 ; más comúnmente se utiliza en oxidación para producir esmaltes de color amarillo brillante, naranja y rojo. [23] Los esmaltes de uranio se utilizaron en las décadas de 1920 y 1930 para fabricar tejas de uranio , relojes, esferas de relojes y aviones. [24]
El dióxido de uranio se produce reduciendo el trióxido de uranio con hidrógeno .
La oxidación del cromo durante los procesos de fabricación se puede reducir con la introducción de compuestos que se unen al calcio. [21] Las industrias cerámicas son reacias a utilizar alternativas al plomo, ya que los vidriados con plomo proporcionan a los productos un brillo intenso y una superficie lisa. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha experimentado con una alternativa de bario de doble vidriado al plomo, pero no logró lograr el mismo efecto óptico que los vidriados con plomo.
La cerámica no empezó a vidriarse hasta mediados del segundo milenio antes de Cristo, coincidiendo con la primera producción de vidrio.
