- Analisi viscometrica di sospensioni argillose
Gli impasti ceramici utilizzati nella produzione di sanitari sono costi- tuiti per circa metà del loro peso da minerali a base argillosa (argille e cao- lini). Per controllare il comportamento reologico di tali impasti in fase di forma- tura (realizzata mediante colaggio in stampi) è utile, in prima battuta, studiare la stabilità e la reologia di sospensioni costituite dalle singole materie prime. In particolare è interessante studiare come si comportano le sospensioni contenenti i singoli minerali a base argillosa, in quanto sono le interazioni tra le particelle di questi che determinano in gran parte il comportamento reologico dell’intero impasto. In questo lavoro sono state prese in esame un’argilla e due caolini tra quelli impiegati normalmente nella produzione di impasti da colaggio per sanita- ri e si sono considerate sospensioni acquose di tali minerali stabilizzate elet- trostaticamente mediante aggiunta di miscele di silicato di sodio (Na2O· nSiO2) e carbonato di sodio (Na2CO3).
Introduzione
La maggior parte dei processi di produ- zione di manufatti ceramici, indipenden- temente dalla forma e dimensioni di que- sti e dal settore cui sono destinati, preve- de uno stadio in cui le polveri ceramiche vengono disperse in un mezzo liquido in modo da ottenere una sospensione. I processi ceramici che utilizzano questo tipo di approccio vengono detti colloida- li ed hanno il vantaggio di produrre,attraverso tecniche di formatura di vario genere, oggetti solidi (“verdi”) che, una volta sinterizzati,sono caratterizzati da un minor numero di difetti rispetto a quelli che si otterrebbero utilizzando processi di compattazione di polveri a secco [1]. La scelta della tecnica di formatura con cui impartire al materiale la forma desi- derata dipende dalla dimensione e dalla forma dell’oggetto che si vuole ottenere e dalle caratteristiche reologiche della sospensione.
Nel settore dei sanitari si utilizza come processo di formatura il colaggio in stampi porosi di gesso (meto- do tradizionale) o il più innovativo colag- gio in stampi di resina sotto pressione (5÷ 15 bar). I sistemi che vengono colati all’interno degli stampi sono in genere impasti acquosi contenenti il 50% in peso di minerali argillosi (argille e caolini in rap- porto 1:1) e il 25% in peso di frazione inerte (quarzo e feldspato). Dapprima si procede alla stabilizzazione delle sospen- sioni acquose di sola argilla mediante aggiunta di opportuni deflocculanti, poi vengono addizionati i caolini e i materiali inerti per conferire all’impasto le pro- prietà sgrassanti, fondenti e refrattarie desiderate.
Le particelle argillose costitui- scono la cosiddetta frazione plastica e sono quelle che determinano quasi com- pletamente il comportamento reologico del sistema, mentre le particelle inerti inducono, dal punto di vista reologico, solo delle interazioni di tipo idrodinamico che risultano essere trascurabili rispetto alle interazioni colloidali che nascono tra le particelle argillose. Poiché il comporta- mento reologico complessivo è determi- nato in gran parte dalla componente pla- stica, lo studio si è concentrato su sospensioni acquose di argille e caolini comunemente impiegati nella produzio- ne di impasti da colaggio per sanitari. In genere tali sistemi mostrano comporta- menti di tipo plastico o pseudoplastico che possono essere interpretati in modo soddisfacente mediante l’equazione di Casson generalizzata [2] o l’equazione di Barnes [3].
Marcata può essere anche la dipendenza dal tempo di tipo tissotropi- co,descrivibile mediante equazioni cineti- che tipo Cheng-Evans che regolano l’e- voluzione nel tempo di un qualche para- metro strutturale scelto per descrivere lo stato di agglomerazione del sistema [4].
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