Proposta de Formulação de Esmalte para Decoração em Embalagens

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“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA 
DECORADO EN ENVASES” 
 
 
 
T E S I S 
 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL 
 
Presenta 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ 
 
ASESOR: Q.F.B. FLOR DEL MONTE ARRAZOLA DOMÍNGUEZ 
 
 
 
 México; D.F. Mayo 2014 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
 
 
 
ACADEMIA DE SEMINARIO DE PROYECTOS I 
 
 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E 
INDUSTRIAS EXTRACTIVAS 
DEPARMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL 
 
 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA EINDUSTRIAS EXTRACTIVAS 
DEPARTAMENTO DE EVALUACiÓN Y SEGUIMIENTO ACADÉMICO 
SECRETARIA 
DE 
EDUCACiÓN PUBLICA 
T-145-13 
México, D. F., 22 de noviembre del 2013. 
Al C. Pasante: Boleta: Carrera: Generación: 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ 2009320555 IQI 2008-2012 
Mediante el presente se hace de su conocimiento que este Departamento acepta que la 
C. Q.F.B. Flor del Monte Arrazola Domínguez, sea orientadora en el tema que propone usted 
desarrollar como prueba escrita en la opción Tesis Individual, con el título y contenido siguiente: 
"Propuesta de formulación de un esmalte para decorado en envases". 
Resumen. 
Introducción. 
1.- Antecedentes sobre esmaltes. 
11.- Formulación de un esmalte. 
111.- Desarrollo experimental. 
IV.- Análisis de resultados. 
Conclusiones. 
Bibliografía. 
Anexos. 
Se concede un plazo máximo de un año, a partir de esta fecha, para presentarlo a revisión por 
el Jurado asignado. 
M. en C. Álvaro de esús Cruz· 
Presidente de la Academia de 
Química Orgánica y Polímeros. 
c. c. p.-Control Escolar. 
GATA/ams 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUíMICA EINDUSTRIAS EXTRACTIVAS 
DEPARTAMENTO DE EVALUACIÓN Y SEGUIMIENTO ACADÉMICO 
SECRETARIA 
DE 
EDUCACiÓN PUBLICA 
T-145-13 
México, D. F., 09 de diciembre del 2013. 
Al C. Pasante: Boleta: Carrera: Generación: 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ 2009320555 IQI 2008-2012 
PRESENTE 
Los suscritos tenemos el agrado de informar a usted, que habiendo procedido a revisar el 
borrador de la modalidad de titulación correspondiente, denominado: 
"Propuesta de formulación de un esmalte para decorado en envases", 
, 
encontramos que el citado Trabajo de Tesis Individual, reúne los requisitos para autorizar el Examen 
Profesional y PROCEDER A SU IMPRESIÓN segÚn el caso, debiendo tomar en consideración las 
indicaciones y correcciones que al respecto se le hicieron. 
Atentamente 
e razoJa Domínguez 
nte 
r. Sergio Odin Flores Valle 
Vocal 
c.c.p.- Expediente 
GATAJrcr 
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JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ 
 
AGRADECIMIENTOS 
A DIOS por darme la vida tan maravillosa 
que llevo y porque me dió una familia buena 
y ejemplar, por estar a mi lado sin condición 
en las buenas y en las malas que tal vez nunca 
 podre pagarle en la corta o larga vida que me brinde. 
 
A MI MADRE Lic. NINFA DE LA CRUZ SUAREZ 
 por ser la orientación de mi vida, el apoyo incondicional 
 por estar en las derrotas como en los triunfos de mi vida, 
por apoyarme en mis decisiones que me han llevado 
 a ser mejor persona día con día, gracias dios por darme 
 la oportunidad que esté mi madre en uno de los momentos 
más importantes de mi vida y espero no defraudarle. 
 Gracias Madre por ser “La mamá más mala del mundo”. 
 
A MI PADRE Lic. EDILBERTO JESUS RIVERO LOPEZ 
por su apoyo, consejos, tiempo, paciencia y 
orientación durante mi vida, por estar ahí en 
las buenas y en las malas para extenderme 
una mano. Gracias Padre. 
 
A MIS HERMANOS por estar ahí cuando los necesito, 
por su apoyo durante mi carrera de vida, por sus 
consejos y vivencias, por ser los mejores hermanos 
 que uno puede tener, por permitirme no poner barreras 
 y que todo se puede hacer, sólo es proponérselo. 
 
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JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ 
 
 
 
A MI HIJA C. ITALY MARGARITA RUEDA TORRUCO 
por tu paciencia y tiempo que me has brindado, 
 las palabras de aliento y saber que estas ahí, 
 por tu mirada así como tu sonrisa, por darme 
 las fuerzas y el saber porque luchar el día a día. 
 Gracias hija y perdón por el tiempo perdido. 
 
 
A IRMA NAYELI MOCTEZUMA QUIO 
por tu paciencia y tiempo que me brindaste, 
 las palabras de aliento y saber que estabas ahí, 
 por tu mirada, tu sonrisa, así como el 
tiempo que también le otorgaste a este trabajo. 
Gracias por darme un poco del tiempo de tu existencia. 
RIVERNAYE. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ÍNDICE 
RESUMEN i 
INTRODUCCIÓN ii 
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES SOBRE ESMALTES 
 I.1 Desarrollo tecnológico 2 
 I.2 Tipos de esmaltes 5 
 I.3 Aplicaciones 6 
 
CAPÍTULO II. FORMULACIÓN DE UN ESMALTE 
 II.1 Composición de un esmalte 17 
 II.2 Características de los componentes de la frita 25 
 II.3 Pigmentos 28 
 II.4 Influencia de las materias primas en las propiedades de las fritas 34 
 II.5 Propiedades fisicoquímicas 44 
 
CAPÍTULO III. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 III.1 Composición de fritas 51 
 III.2 Propuestas y comparación de formulación 56 
 III.3 Pruebas de aplicación 61 
 
CAPÍTULO IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS 69 
 
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 75 
 
REFERENCIAS 77 
 
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RESÚMEN 
 
La industria que utiliza el decorado de botellas de vidrio se está enfrentando a una 
problemática en el curado del esmalte vidriado, en cuanto a la manera de reducir la 
temperatura de 600°C, y se busca una formulación que se cure a una temperatura entre 
25 a 100°C, lo que disminuirá costos de producción y ahorro energético. 
 
El capítulo I trata sobre los antecedentes del esmalte, en el que se mencionan las 
características, formulación, avances de hoy en día, y sobre todo las posiblilidades de la 
sustitución con un polímero. 
 
El capítulo II describe la formulación de los esmaltes y sus derivados con aplicaciones, 
características y la influencia que tienen las fritas. 
 
El capítulo III se propone la metodología para encontrar la formulación principal para el 
esmalte que sustituiría la frita, bajar la temperatura y ahorrar energía. 
 
El capítulo IV da a conocer los resultados cualitativos obtenidos en el capítulo anterior 
para encontrar, la posible resina organica en la sustitucion de la frita para el esmalte en 
decorado de botellas. 
 
Los resultados muestran la base de la formulación del esmalte con resina epóxica podría 
sustituir a la frita. 
 
Sin embargo, se encontró que la formulación propuesta requiere de un aditivo que baje su 
tensión superficial para su mejor adhesión al vidrio. 
 
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INTRODUCCIÓN 
 
Para la obtención de textos, gráficos y dibujos en uno o varios colores se usan esmaltes 
especiales que se aplican habitualmente por serigrafía y estos son curados o vitrificados 
generalmente a 770 - 800 ºC para quedar libres de plomo elementoaltamente tóxico, pero 
que en México se sigue empleando. 
La problemática que actualmente se está presentando en la industria dedicada a la 
decoración de envases de vidrio, es que usa un esmalte vidriado que tiene que curarse 
entre 600 - 650°C, por lo que se considera que la formulación deberá innovarse con una 
base polimérica para suplir la frita. 
En el presente trabajo se proponen formulaciones del esmalte para el decorado de 
botellas de vidrio a base de tres diferentes polímeros; que de acuerdo a la literatura 
consultada, presente propiedades físicas semejantes a la frita cuyas características se 
aproximen a lo establecido por las normas ASTM C675 - 91(2011), ASTM C1027 – 09 y 
UNE-EN-ISO 10545-7. 
Mediante pruebas en el laboratorio se buscaron formulaciones que curaran a una 
temperatura entre 25 a 100°C, para lo que disminuirá costos de producción y gasto 
energético. 
La formulación de base polimérica obtenida tuvo una alta tensión superficial por lo que 
requiere de un aditivo para mejorar la adherencia en la superficie del vidrio y ser similar o 
igual en rendimiento que la frita. 
 
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CAPÍTULO I. ANTECEDENTES SOBRE ESMALTES 
 
El esmalte vidriado en forma de recubrimiento para embellecer y proteger las obras de 
cerámica, fue conocido desde tiempos remotos en las civilizaciones Griega y Egipcia, ellas 
debieron tomarlo de la civilización prehelénica, pues se han descubierto en las ruinas del 
palacio de Minos en Cnosos, azulejos parecidos a los orientales. De los Egipcios lo 
aprendieron sin duda los Fenicios, según puede comprobarse en las vasijas halladas en 
Cámiros (Rodas) de factura Fenicia y reminiscencia Egipcia. De los Asirios continuaron los 
Persas y de éstos lo heredaron los Bizantinos, Árabes y tal vez los Chinos. 
 
Para la decoración1 de objetos metálicos y de joyas se ignora si fue conocido por los 
pueblos antiguos de Oriente, pues las alhajas que se han descubierto tienen la apariencia 
de ser esmaltes alveolados que dan la apariencia de haber sido decoradas con piedras 
finas y con fragmentos de vidrio incrustado en los alvéolos de las piezas. Los Griegos y 
Romanos hicieron algún uso del verdadero esmalte, como aparece en el adorno de 
algunas de sus fíbulas y joyas; así mismo en la época de los bárbaros de su época, se han 
descubierto en el Cáucaso y en Siberia fíbulas con esmaltes campeados. 
 
En la actualidad2 se encontraron trabajos académicos relacionados con cerámicos como 
proyectos de tesis en la ESIQIE-IPN que tratan de una recopilación y aplicación de 
esmaltes vítreos para porcelanizado sobre lámina de acero. 
 
Posteriormente se estudiaron3 los esmaltes cerámicos y su importancia dentro de la 
ingeniería química, el proceso4 de obtención de los esmaltes considerando las diferentes 
características, aplicaciones, resistencias químicas, usos del equipo utilizado, y los 
componentes para cada formulación. 
 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/Egipto
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Palacio_de_Minos&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Cnossos
http://es.wikipedia.org/wiki/Azulejo
http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1miros
http://es.wikipedia.org/wiki/Rodas
http://es.wikipedia.org/wiki/Persas
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADbula
http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1ucaso
http://es.wikipedia.org/wiki/Siberia
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Hacia 1988 se presenta el estudio de los esmaltes cerámicos5 que se han desarrollado 
partiendo de la evolución teórico-práctica de estos productos a nivel mundial que tuvo 
como consecuencia una variada clasificación de los mismos de acuerdo a sus 
componentes, apariencia física o tipo de cocido. 
 
En los últimos años6 aparece una variante que consiste en recubrimientos base agua, 
cuya utilización en esmaltes de horneo permite propiedades similares a los comúnmente 
usados hasta esas fechas. 
 
I.1 Desarrollo tecnológico 
 
La escuela florentina,7 legada a los Medici y florecida en el siglo XVI, precede a la 
afirmación del artista esmaltador italiano más famoso, Benvenuto Cellini. En los siglos XVII 
y XVIII, con el perfeccionamiento de las técnicas de esmaltado, la decoración esmaltada 
se difunde por toda Europa, sobre todo en lo que se refiere a relojes, tabaqueras, asas de 
bastones, entre otros. 
 
En el siglo XIX el esmalte se utiliza tanto para la producción artesanal y artística de alto 
nivel, como para la producción de artículos con un público más amplio. De hecho, en este 
siglo se afirma el esmaltado para escala industrial que permite al gran público conocer sus 
ventajas prácticas además de su valor artístico. Se producen ollas, objetos de cocina, 
cuencos, asas, entre otras y se decoran con motivos florales. 
 
El diseño industrial no podía quedar indiferente al valor del esmalte, de hecho, la 
compactación de la superficie esmaltada y su óptima posibilidad de lavado concuerda con 
las exigencias de funcionalidad y robustez típicas del producto industrial. El esmaltado se 
aplica también a nuevos objetos, como las bañeras de hierro colado y hornillos a gas. 
 
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Hoy, el esmalte se aplica en numerosos ámbitos desde los tradicionales aparatos 
higiénico-sanitarios, electrodomésticos y calefacción, utensilios de tipo variado, hasta 
aquellos que se emplean en la decoración urbana, el sector hospitalario (habitaciones 
estériles, quirófanos), las instalaciones de desulfuración e instalaciones de incineración. 
 
En 1985 se fundó Color Esmalt S.A8, como un centro de producción puntero dentro del 
sector de las fritas, esmaltes y colores cerámicos y que goza de un sólido prestigio en 
todos los mercados cerámicos del mundo. En julio de 1998 el grupo SAMCA la adquirió 
para dotarla de mejoras técnicas y darle una mayor proyección internacional. 
 
Color Esmalt, sigue avanzando en el desarrollo de nuevas soluciones para la cerámica, 
genera nuevos avances para la impresión digital gran aliado para la tecnología inkjet. Para 
completar su amplia gama de tintas de inyección, y aprovechando la gran experiencia en 
la investigación y desarrollo de sus esmaltes metálicos, ya patentados, lanza una 
novedosa tinta para inyección, de la que también ha solicitado patente. 
 
La presentación se realizó en Cersaie 2012, que fue la exposición internacional de 
cerámica para la arquitectura y tuvo lugar en la ciudad italiana de Bolonia, del 25 al 29 de 
septiembre de 2012, en las instalaciones del recinto ferial de Bolonia, se mostraron las 
últimas novedades y tendencias del sector en todas sus vertientes, siendo esta una de las 
ferias de referencia dentro del sector; donde se expuso, entre otras, un panel de imitación 
a mármol, con la tinta metalizada aplicada sobre un esmalte mate de textura muy 
agradable. 
 
Las piezas cerámicas, de gran belleza, se caracterizan por su riqueza cromática, y todos 
los colores han sido aplicados empleando la tecnología inkjet. 
 
 
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Estas baldosas cerámicas son fácilmente reproducibles a escala industrial, ya que su 
aplicación no necesita modificar ni ampliar las máquinas de esmaltar de que disponen las 
fábricas en su gran mayoría. La tinta metalizada se aplica en los cabezales habitualmente 
empleados en las máquinas del sector y no es necesario un tipo especial de inyectores, 
siendo suficiente emplear una o dos barras, según el aspecto deseado, de los típicos 
inyectores estándar de 42 a 80 picolitros. En la figura I.1. se muestra una técnica de tinta 
sobre cerámica.Por otro lado, Color Esmalt no emplea metales tales como nobles o preciosos, lo que 
permite ofrecer precios más accesibles. Tampoco se utilizan metales pesados o tóxicos, 
por lo que la tinta es totalmente inocua. 
 
 
Figura I.1. Tinta sobre cerámica. 
[8]
 
 
El grupo SAMCA es una compañía Aragonesa familiar, cuyas actividades se centran en 
los sectores de la minería, agricultura, energías alternativas, química, textil y construcción. 
 
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I.2 Tipos de esmaltes 
 
La palabra9 esmalte se deriva del alemán schmelzen, que significa fundir; por lo tanto, los 
esmaltes son todas aquellas pinturas que adquieren dureza mediante una reacción, ya sea 
con el oxígeno del aire, con agentes aminos, agentes ácidos. Se tienen los siguientes 
esmaltes: 
 
 Alquidálicos 
 Epoxi-amino 
 Alquido-aminos 
 Acrílico-aminos 
 
En el ámbito de la tecnología o el arte, el esmalte, vidriado ó porcelanizado, es el resultado 
de la fusión de cristal en polvo con un sustrato a través de un proceso de calentamiento, 
normalmente entre 750 y 850 °C. El polvo se funde y cura endureciéndose formando una 
cobertura suave y vidriada muy duradera en el metal, vidrio o la cerámica. A menudo se 
aplica el esmalte en forma de pasta, y puede ser trasparente u opaco cuando es 
calentado. 
 
El esmalte vítreo10 es un recubrimiento inorgánico de larga duración a base de boro, 
aluminio y silicatos que se funden a alta temperatura sobre el acero, en una o varias 
capas, como una mezcla de óxidos de carácter ácido y básico. El esmalte vidriado puede 
aplicarse a la mayoría de los metales. 
 
Para la obtención de textos, gráficos y dibujos en uno o varios colores se usan esmaltes 
especiales que se aplican habitualmente por serigrafía y son vitrificados a 770 - 800 ºC. El 
esmalte vidriado tiene muchas propiedades excelentes como resistente a la abrasión 
mecánica o química, así como duradero; puede mantener colores brillantes durante mucho 
http://es.wikipedia.org/wiki/Grados_Celsius
http://es.wikipedia.org/wiki/Metal
http://es.wikipedia.org/wiki/Vidrio
http://es.wikipedia.org/wiki/Cer%C3%A1mica
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tiempo y no es combustible. Entre sus desventajas destaca su tendencia a romperse o 
hacerse en partículas muy pequeñas cuando el sustrato se somete a deformaciones o 
esfuerzos. 
 
La durabilidad del esmalte le ha proporcionado muchas aplicaciones funcionales, 
incluyendo los carteles publicitarios de comienzos del siglo XX, las paredes interiores de 
hornos, cazuelas y otros recipientes de cocina, paredes exteriores de alta calidad, grifería 
y almacenamiento en silos. Los esmaltes pueden ser secados al aire o al horno. 
 
I.3 Aplicaciones 
 
El esmaltado11 a fuego sobre metales, se refiere a la aplicación de un esmalte (cristal 
compuesto de materias vitrificables o fusibles), sobre un cuerpo metálico. Este proceso se 
efectúa de diferentes maneras ya que el esmalte puede ser aplicado por vía seca o 
húmeda, por baño o aspersión y una vez aplicado, el objeto esmaltado se introduce a un 
horno, por unos minutos a una temperatura que ondea entre los 700 y 950 °C. 
 
Los metales que pueden ser esmaltados son el oro, la plata, el cobre, el hierro, el acero 
inoxidable, algunas alpacas y latones. 
 
Los esmaltes que se utilizan son de fabricación específica y acorde a cada uno de los 
metales. El arte del esmaltado sobre metales entusiasma por la rapidez con lo que vemos 
los resultaos y la posibilidad de controlar visualmente con precisión la cocción de los 
esmaltes. Es necesaria la práctica y la experiencia para la creación de trabajos realizados 
con técnicas más complejas, las que requieren de varias cocciones. 
 
Hay una forma práctica de ver la temperatura de fusión de los esmaltes y evitar que se 
quemen los que funden a menos temperatura, se debe realizar un muestrario con la 
http://es.wikipedia.org/wiki/Cartel
http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XX
http://es.wikipedia.org/wiki/Horno
http://es.wikipedia.org/wiki/Cazuela_(recipiente)
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técnica de vía húmeda y otro con la seca, sobre un recorte de cobre, para llevar un registro 
en el envase del esmalte o en un cuaderno de notas. 
 
Como se trabaja el esmalte 
 
La chapa. Para comenzar con el esmaltado del metal, es preciso llevar a cabo una serie 
de pasos que prepararán el metal y garantizarán un correcto desarrollo de la técnica que 
se aplicará sobre la chapa. 
 
El destemple. Se realiza para eliminar las tensiones que tuviera el metal dejándolo 
maleable para su manipulación y poder darle forma. 
 
La limpieza. Para garantizar la correcta adhesión del esmalte y que luzca. 
 
El marcado, corte, limado, alisado, lijado del metal son pasos necesarios para cada una de 
las chapas que harán de soporte para nuestros esmaltes, si se quiere volumen se realiza 
el formado o batido del metal. 
 
Metales. Es la base o soporte del esmalte, que se fija por fusión del calor. 
En un principio se podría decir que todos los metales son susceptibles a ser esmaltados, 
en tanto se utilicen los esmaltes adecuados a las características del metal al que van 
adherirse (cosa no tan sencilla). 
 
Los fenómenos de dilatación y contracción, tanto de los esmaltes como del metal, así 
como también los puntos de fusión de ambos, son las leyes físicas principales que rigen 
entre ellos y que los condicionan. 
 
 
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Los metales al ser esmaltados deben reunir ciertas condiciones: 
 
 Buena conductividad calorífica 
 Un grado de fusión superior al esmalte que ha de soportar 
 Maleabilidad 
 Tener un brillo natural que alcance el resplandor de los esmaltes transparentes 
 
Se limpia el metal de gratitud (con alcohol) y oxidaciones (con una inmersión en ácido), 
esto es para garantizar la buena adhesión del esmalte. 
 
Luego de eliminar las oxidaciones empíricas que se desprenden solas, con la acción del 
ácido, en tanto las cuprosas debemos eliminarlas manualmente con la acción de una lija al 
agua fina, aunque en ocasiones se aprovecha estas oxidaciones como efectos 
decorativos, como en el caso del cobre que tiende a oxidar muy rápido a temperatura 
ambiente. 
 
Para limpiar el cobre u otro metal con una solución de ácido nítrico y agua o como 
neutralizante el carbonato de sodio, ahora una forma de limpiarlo de forma casera, 
resultará bueno, pero un poco lento es una solución de vinagre o limón y sal. 
 
Esmaltado. Los esmaltes deben ser aplicados de acuerdo a las características de cada 
uno, de acuerdo también a las diferencias técnicas para esmaltar. 
 
En un principio se podría decir que hay dos maneras de aplicar el esmalte por vía seca o 
vía húmeda; Por vía húmeda, podemos esmaltar por: deposición (con una micro espátula 
o pincel), por aspersión (con el calor del soplete) o por inmersión (baño). 
 
 
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Esmaltado por vía húmeda (deposición). Para esmaltar por vía húmeda, incorporamos 
agua a una porción de esmalte seco, logrando una preparación ni muy líquida ni muy 
espesa, pero sin grumos, esta se deposita sobre el metal con micro-espátula o pincel 
dando golpecitos para que no queden burbujas en el esmalte. 
 
Esmaltado por vía seca. Se denomina así a la aplicación de esmaltes en seco sobre la 
superficie del metal, volcamos un poco de esmalte dentro de un colador o cernidor y 
manteniéndolo suspendido sobre el objeto y por medio degolpecitos suaves y rítmicos 
espolvoreamos la superficie del metal. 
 
La malla de dicho colador no debe ser muy gruesa (80 ó 100) y se utilizan coladores de 
diferentes diámetros y mayas según lo requiera el trabajo. 
 
Cuando el metal ya tiene una cubierta vítrea aplicada podemos aplicar el esmalte por 
medio del pincel, acercándonos a lo que es la pintura, por ejemplo, utilizando esmaltes de 
tercera cocción (llamados esmaltes de temperatura baja). 
 
Horneado. Es fundamental respetar la temperatura de fusión de los esmaltes ya que tienen 
temperaturas y características diferentes. 
 
No se deben tocar nunca las resistencias del horno mientras este encendido, ya que 
circula corriente eléctrica a través de ellas, es conveniente apagarlo para introducir los 
trabajos y encenderlo luego además de observar la temperatura. 
 
Es conveniente que acostumbremos nuestra vista a los estados por los que pasa el 
esmalte dentro del horno “espiar” periódicamente el trabajo, abriendo apenas la puerta del 
horno hasta verlo completamente fundido y retirarlo. 
 
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Primero el esmalte se noduliza, después al fundir forma un ondeado y finalmente veremos 
la superficie del esmalte con un brillo uniforme. 
 
El fundido del esmalte se realiza dentro de un horno especial, similar al de cerámica y 
también en una llama o soplete (aplicándolo desde abajo sino quema el esmalte), se 
necesita que la temperatura este entre los 750 y 1000 °C aproximadamente. 
 
El tamaño del horno es inferior al de cerámica por lo que la curva de cocción es más corta 
y la apertura es rápida por lo que se puede llevar el control del esmaltado en su interior, el 
horno debe ya tener una temperatura antes de ingresar las piezas. 
 
Las piezas se retiran con una pala especial solo por espacio de unos minutos, si es 
necesario, se utilizan guantes de amianto para proteger las manos del calor. 
 
Limpieza de piezas de cobre para esmaltar con fuego.12 
 
Es importante contar con una buena limpieza de la superficie de las piezas de cobre que 
se desean esmaltar, y para ello se puede usar un desengrasante para hornos, cocinas y 
parrillas de uso doméstico, el cual se vende en los supermercados. 
 
Materiales: 
 
 Producto desengrasante de uso domestico para hornos, parrilleras y cocinas 
 Lana de acero triple 000, o como las que se usan para lavar platos 
 Cepillo dental 
 Bicarbonato 
 Papel absorbente 
 
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Procedimiento: 
 
Rociar la pieza de cobre a esmaltar con el producto de limpieza desengrasante y dejar 
actuar por unos segundos y luego frotar ambos lados de la pieza, suavemente pero con 
energía. 
 
Trabajar preferiblemente bajo el grifo de agua. Enjuagar bien con agua y rociar 
nuevamente del "producto desengrasante", cepillar bien y enjuagar nuevamente con agua 
evitando tocar con los dedos la superficie de la pieza. 
 
Si al caer el agua sobre su superficie se forman bolitas de agua, esto indica que aun hay 
grasa y en este caso hay que repetir el procedimiento antes mencionado. El agua debe 
verse uniforme en la superficie de la pieza. 
 
Luego, sumergir la pieza en agua caliente con un poquito de bicarbonato para quitar 
cualquier resto del detergente y, por último, enjuagar con abundante agua. Secar con 
papel absorbente. La pieza está limpia para proceder a esmaltar. 
 
Esmaltes en joyería. 
 
La figura I.2. muestra un ejemplo de esmaltado en joyería. 13 
 
Figura I.2. Esmaltado en joyería. 
[11]
 
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Es de mucho cuidado adherir el polvo de esmalte cuando se quiere esmaltar una gran 
superficie de metal, porque existe el peligro que el esmalte se corra o caiga del metal 
cuando se pone con espátula en la base de cocción que está en el horno para su 
esmaltado. 
 
Por eso existen dos formas de colocar el polvo de esmalte en la superficie de una pieza 
metálica para llevarla al horno de 800 °C en donde, a los pocos minutos se convertirá en 
una capa vítrea, brillante y adherente al metal: 
 
1. Para cubrir superficies pequeñas, delimitadas por formas específicas del metal a 
esmaltar. 
 
Por ejemplo, en las técnicas del Fenestrado o "Pliqué a Jour", Tabicado o "Cloisonné", 
excavado o "Champlevé" y del esmalte pintado o "Limonge". Calcular una cantidad de 
esmalte de acuerdo con la superficie del metal a cubrir y diluirla en agua para formar una 
pasta homogénea que se pueda distribuir con pincel suave en la superficie del metal 
preparado (se desengrasa el metal para retirarle toda crasitud y/u óxido presente por su 
manipulación). Esta forma es más lenta porque hay que esperar a que el esmalte se seque 
completamente para que el metal entre al horno para el esmaltado. 
 
2. Para cubrir superficies más amplias del metal a esmaltar. 
 
Por ejemplo, en las técnicas del excavado o "Champlevé" y del esmalte pintado o 
"Limonge" cuando incluso se quiere cubrir toda la superficie del metal con una capa muy 
uniforme de esmalte. Tamizar el polvo de esmalte (en seco), desde los límites hacia 
adentro, dando suaves golpes al tamizador para cubrir una superficie determinada del 
metal. 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 13 - 
 
Materiales: 
 
 Agua 
 Goma tragacanto 
 Platillo de plástico 
 Pincel de pelos suaves (camello o marta) 
 
Procedimiento: 
 
Si en el trayecto al horno, el esmalte tamizado se corre del metal o cae al suelo, esto suele 
suceder porque en el horno el metal que se está esmaltando debe descansar en una base 
de cocción de acero inoxidable. El metal es llevado desde fuera hasta la base de cocción 
del horno con una espátula, donde muchas veces se pone a prueba el pulso del 
esmaltador para colocar las piezas metálicas a esmaltar. 
 
Para ello, la solución es muy fácil. Antes de tamizar, colocar con pincel suave una 
pequeña base de goma tragacanto diluida muy bien en agua (debe formarse una 
consistencia semi-viscosa en el platillo). Esta forma es más rápida ya que no es necesario 
que la goma se seque, ni tampoco preocuparse si el esmaltador está nervioso. 
 
Esta forma sirve también para esmaltar piezas de plata que luego se ensamblarán a una 
joya. En este caso el calor uniforme es recibido desde la base de la pieza a esmaltar 
mediante soplete de joyería. Allí se evita que muchas veces el esmalte tamizado se vuele 
y caiga por acción del viento de la llama. 
 
Una de las aplicaciones14 muy vistas es el acero esmaltado aplicado al menaje de cocina 
que es un recubrimiento vítreo químicamente unido al acero, obtenido a temperaturas 
cercanas a los 850 °C. 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 14 - 
 
La capa base se aplica por inmersión y se hornea de esmaltado para formar una unión 
permanente con la chapa de acero, la capa cubierta también puede ser aplicada por 
inmersión o mediante pistola aerográfica para obtener un amplio intervalo de colores; pero 
los gráficos y fondos termodifusores son aplicados mediante pantallas serigráficas, lo que 
permite gran precisión y detalle. La figura I.3 muestra un ejemplo de un acero esmaltado. 
 
 
Figura I.3. Tetera de acero esmaltado vitrificado. 
[14]
 
 
En la señalización y paneles de señales ocupan dos aspectos importantes, de un lado su 
funcionalidad para indicar, avisar, entre otras, suministrando toda la información necesaria 
a los usuarios. Por otro lado, es un elemento importante de expresión de la identidad 
corporativa, personalizando espacios como, estaciones de metro,aeropuerto o zonas 
públicas. La imagen de una empresa u organismo, su eficacia, consistencia y modernidad 
pueden proyectarse mediante la señalización. 
 
Tanto paneles como señales deben soportar las más adversas condiciones ambientales y 
el cada vez más usual vandalismo, de aquí que los materiales usados deban preservar la 
información a pesar de este tipo de agresiones. 
 
Pero más allá de su función práctica, las señales y paneles cubren una función estética. 
Es posible fabricar señales y paneles en varios colores, con textos, gráficos, 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 15 - 
 
reproducciones fotográficas, símbolos. Los colores utilizados pueden ser normales o 
reflectantes. Las necesidades gráficas de los clientes son estudiadas en cada caso para 
obtener la solución más adecuada. 
 
La figura I.4. muestra una señalización coloreada de esmalte presentando el gráfico 
esmaltado y haciendo que las fotos resistan la prueba de estar al aire libre sin ninguna 
alteración física. 
 
 
Figura I.4. Señalización. 
[14]
 
 
También la superficie del acero puede ser vitrificado y combina las propiedades de 
resistencia mecánica y estabilidad dimensional propias del acero con la inmejorable 
estabilidad y resistencia del esmalte vítreo frente a las más adversas condiciones 
ambientales. Se obtienen propiedades tales como: 
 
 Dureza frente a rayado 
 Totalmente ignífugo 
 Sus propiedades permanecen inalterables ente -50 y 450 °C 
o Estabilidad de colores y el brillo frente a la luz 
o Protección anticorrosiva sin desgaste en el tiempo 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 16 - 
 
o Alta resistencia química: Detergentes y disolventes orgánicos no afectan al 
panel. Resistente a ácidos y bases en un rango de pH de 1 a 10, excluyendo 
el ácido fluorhídrico 
o Fácil limpieza - superficie anti-grafiti 
o Superficie limpia. No acepta el desarrollo de moho o bacterias 
 
Otro ejemplo de aplicación es en el baño como se muestra en la figura 1.5. 
 
 
Figura I.5. Esmalte vítreo en artículos de baño.
[14]
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 17 - 
 
CAPÍTULO II. FORMULACIÓN DE UN ESMALTE 
 
Los esmaltes vítreo-cerámicos, son todos aquellos esmaltes que están compuestos de un 
fundente o frita y un opacificante o pigmento. Es un vidrio de bajo punto de maduración o 
fusión, muy compatible con la superficie vítrea donde son aplicados, de donde ya no es 
posible removerlos sin daño de la superficie. Son esmaltes vítreo-cerámicos porque 
vitrifican perfectamente sobre el cuerpo de la pieza donde son aplicados. Esto se logra por 
medio de calor. 
 
II.1 Composición de un esmalte 
 
Casi todos los compuestos inorgánicos15 son ingredientes potenciales de esmaltes, mas 
por razones de economía, los principales materiales que se usan son minerales naturales 
o sustancias que se derivan fácilmente de ellos. Hay varios métodos para expresar la 
composición del esmalte, de los cuales el más usual es el porcentaje en peso. Otros 
métodos, como el análisis químico, la fórmula molecular empírica y la fórmula iónica 
empírica propuesta recientemente, son útiles para predecir las propiedades de un esmalte. 
 
En vista de que la teoría moderna acerca de la estructura del vidrio reconoce los iones y 
no las moléculas como las unidades estructurales y dado que se obtienen informes 
considerables acerca de la influencia de diversos iones sobre las propiedades del vidrio, la 
fórmula iónica empírica es el método más claro para expresar la composición del vidrio o 
del esmalte. 
 
La mayor parte del esmalte se funde y convierte en vidrio antes de su aplicación, y en tal 
estado se conoce con el nombre de frita. Se agregan los demás ingredientes cuando se 
pone la frita en el molino para su trituración. 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 18 - 
 
De manera general los esmaltes a nivel industrial contienen principalmente lo siguiente en 
sus formulaciones (figura.II.1); pero con diferentes porcentajes así como el uso de algunos 
que actualmente se han cambiado en fórmulas en desarrollo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura.II.1. Componentes de la formulación [17] 
 
Esmalte 
Materias primas 
Frita 
Sustancias 
refractarias 
Cuarzo 
Fedelpasto 
Arcilla (caolín) 
Óxido de 
magnesio 
Óxido de 
aluminio 
Fundentes 
Bórax 
Carbonato de 
sódio 
Carbonato de 
potásio 
Óxido de plomo 
Carbonato de 
litio 
Fundente V 
Agentes 
opacificantes 
Cenizas de 
huesos 
Floururo de 
cálcio 
Criolita (fluoruro 
de alumino y 
sódio) 
Fluosilicato de 
sódio 
Sustancias 
auxiliares 
Agentes 
oxidantes 
Reguladores de 
la consistencia 
(espesadores) 
Óxidos 
adhesivos 
Agua 
Opacificantes 
Pigmentos 
Óxidos 
colorantes-
pigmentos 
Vehículo 
Aceite 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 19 - 
 
Industrialmente la composición de los esmaltes está a base de fritas, aceites (vehículos) y 
pigmentos. 
 
Fritas. 16 Los materiales tóxicos y dañinos son más seguros de utilizar cuando pasan por 
un proceso industrial llamado fritado, el cual consiste en la mezcla del material junto con 
sílice y posteriormente una molienda hasta convertirlo en polvo. Los esmaltes comerciales 
en polvo disponibles por algunos proveedores se hacen con este proceso. 
 
La frita es una mezcla de materias primas que se funden a 1200 °C, para obtener una 
mezcla homogénea que sirve de base para un esmalte. Una vez fundida esta mezcla se le 
provoca un choque térmico, que consiste en cambiar la temperatura de 1200 °C a 
temperatura ambiente que por lo general es entre 15 y 25 °C mediante el vaciado a un 
recipiente con agua para provocar una fragmentación y facilitar su proceso; Estas fritas 
están compuestas de sílice y diversos compuestos de zinc. Se manejan cuatro tipos de 
fritas dentro de la producción industrial: 
 
 Frita ecológica 
 Frita bajo plomo 
 Frita no resistente 
 Frita glasco suave 
 
La diferencia entre las fritas anteriores es su contenido en plomo y la resistencia a los 
álcalis. 
 
Sin embargo existen diferentes tipos de fritas, según su composición para los cuales se 
varían las composiciones, para obtener resistencia alcalina a nivel industrial. Un ejemplo 
se muestra en la tabla II.1 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 20 - 
Tabla II.1. Composición porcentual de una frita 
con resistencia alcalina a nivel industrial 
[16]
. 
 
 
Componentes Porcentaje 
Sílica 20-25 
Bióxido de titanio 1-5 
Zirconio 3-6 
Carbonato de sodio 4-6 
Ac. Bórico 1-3 
Carbonato de calcio 1-2 
Nitrato de sódio 1-2 
Óxido de zinc 25-3 
Alúmina calcinada 0.5-1 
Carbonato de estroncio 0.5-1 
Carbonato de bario 1-3 
Carbonato de Litio 1-3 
Fluorita 0.1-0.5 
Óxido de magnesio 0.5-1 
Trióxido de antimonio 0.1-0.5 
Carbonato de potasio 1-3 
Carbonato de magnesio 1-3 
Otros ±20 
 Fig.II.2 Clasificación de los esmaltes.
(18)
 
 
Por ejemplo, la composición general de un esmalte de acuerdo al tipo de capa de 
cubrimiento se muestra en la tabla II.2. 
Función 
Capa base 
(Composición) 
Óxido de plomo 
Esmalte sin 
plomo 
Esmalte de 
borosilicato 
alcalino 
Óxido de 
estaño 
Óxido de 
molibdeno 
Capa de 
cubrimiento 
(Tipo de metal) 
Hierro 
Acero dulce 
Hierro colado 
Acero 
inoxidable 
Aluminio 
Cobre, oro y 
plata 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página- 21 - 
 
Tabla II.2. Composición centesimal de fritas típicas de esmaltes. 
[19]
 
C
o
m
p
o
n
e
n
te
s
 
Capa 
base 
sobre 
lámina de 
hierro 
Capa de cubrimiento sobre 
lámina de acero 
Capa base sobre 
hierro colado 
Capa de 
cubrimiento sobre 
hierro colado 
E
s
m
a
lt
e
s
 d
e
 c
o
b
re
 
Ordinaria Opaca Ácido-
resistente 
Proceso 
húmedo 
Proceso 
séco 
Proceso 
húmedo 
Proceso 
seco 
Feldespato 
potásico 
32 31.5 17.5 9.5 33 28 33 35 --- 
Bórax 31 24.5 23 18 20 29 21 16 --- 
Cuarzo 20 19 23.5 39 36 35 18 --- 29 
Carbonato 
sódico 
anhídrido 
6 4 6.5 10 --- --- 8 4 3 
Nitrato de 
sódio 
4 3.5 3 3 2 2.7 4 1 4 
Espato flúor 5 3.5 2.5 1.5 5 --- 3 --- --- 
Óxido de 
cobalto 
0.5 --- --- --- --- --- --- --- --- 
Óxido de 
níquel 
0.5 --- --- --- --- --- --- --- --- 
Dióxido de 
manganeso 
--- --- --- --- --- --- --- --- --- 
Criolita --- 11 8.4 --- --- --- 11 --- --- 
Fluosilicato 
de sodio 
--- --- --- 5 --- --- --- --- --- 
Ceniza de 
huesos 
--- --- 12.6 --- --- --- 2 --- --- 
Minio --- --- --- --- 4 --- --- 19 47 
Óxido de 
estaño 
--- --- --- --- --- 5.3 --- 11 9 
Óxido de 
zinc 
--- --- --- --- --- --- --- 2 --- 
Carbonato 
de bario 
--- --- --- --- --- --- --- 12 --- 
Óxido de 
arsénico 
--- --- --- --- --- --- --- --- 5 
Nitrato de 
potasio 
--- --- --- --- --- --- --- --- 3 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 22 - 
 
Vehículos térmicos. Es la substancia formadora de una película, en ella se dispersa el 
color y está elaborado a base de un alcohol graso. Facilita el traslado de la pintura al 
cuerpo que se va a decorar, que puede ser vítreo, cerámico o metal, recomendado para 
decorados de dos a más colores. Después de cumplir con su función, escapa a la 
atmósfera (durante el horneado). Al ser materiales orgánicos, se queman a los 300 °C, 
cuentan con una viscosidad de 35 a 45 cps. 
 
Para el caso de los vehículos para esmalte también se emplean aceites de tipo específico 
como son los que a continuación se mencionan: 
 
Aceite GA-030. Este aceite está formulado a base de aceite de pino y resinas. Tiene un 
intervalo de viscosidad de 1600 a 2200 cps. y un tiempo de secado aproximado a 6 h de 
acuerdo a las proporciones en que se encuentran. 
 
Secado lento. Se utiliza para preparar pinturas en pasta, que serán aplicadas a 
temperatura ambiente, por esparcido o por aspersión, estás últimas diluidas previamente 
con un disolvente. 
 
Aceite GA-038. Este aceite está formulado a base de aceite de pino y resinas. Tiene un 
intervalo de viscosidad de 80 a 250 cps. tiempo de secado de 5 h. (Secado rápido). Se 
utiliza para preparar pinturas en pasta, que serán aplicadas a temperatura ambiente, por 
esparcido o por aspersión, estás últimas diluidas previamente con un solvente. 
 
Tipos de esmaltes vítreo-cerámicos. Los esmaltes vítreo-cerámicos se dividen en distintas 
series, de acuerdo a lo que el mercado ha demandado y se han clasificado en diferentes 
formas, como a continuación se enuncian con sus respectivas abreviaturas. 
 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 23 - 
 
 Series ecológicas (se, ser y ebt) 
 Químico resistente (qr) 
 Glasco suave (gs) 
 Bajo plomo (bp) 
 Suave resistente (sr) 
 No resistente (nr) 
 
Serie ecológica. Serie diseñada para el decorado de productos de exportación y envases 
no retornables, es una serie libre de plomo, litio, cobalto y cadmio. Son colores con 
resistencia alcalina de 2 a 4 h en solución al 2.5% NaOH, durante 70 minutos a 75 ºC, 
tiempo en que conserva el brillo. La temperatura de maduración es entre 620 y 640 °C. 
 
Se utiliza principalmente para el decorado de envases que contienen bebidas, siendo uno 
de los principales clientes, la industria cervecera. Se pueden aplicar dos o tres colores uno 
sobre otro. 
 
Esta serie se ofrece en presentación termoplástica, es decir, aplicación en caliente por 
serigrafía, y en pasta, para aplicación a temperatura ambiente por serigrafía o por 
aspersión diluyendo la pasta con solvente. Se cuenta con la gama de colores requeridos 
por el cliente de acuerdo al catálogo PANTONE®, que contiene diferentes tonalidades y 
las cantidades aproximadas de los pigmentos. 
 
Serie ecológica resistente. Serie diseñada para el decorado de productos destinados al 
mercado nacional e internacional, envases retornables. Serie libre de plomo, litio, cobalto y 
cadmio. Los colores con resistencia alcalina de 40 ciclos de 40 minutos cada uno en 
solución alcalina al 6.0%, a 80 ºC, según los requerimiento del cliente, diseñada para 
quemarse entre 640 y 650 ºC se pueden aplicar hasta 2 ó 3 colores uno sobre el otro. 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 24 - 
 
Serie ecológica a baja temperatura. Es una serie desarrollada para decorar envases de 
perfumería y ornamentales. Serie libre de plomo, litio, cobalto y cadmio. Sin resistencia 
alcalina, pero con resistencia a los detergentes y a soluciones ácidas débiles, diseñada 
para quemar entre 590 y 600 ºC, también se pueden aplicar hasta 2 ó 3 colores. 
 
Se ofrece en presentación termoplástica, es decir aplicación en caliente por serigrafía, y 
en pasta, para aplicación a temperatura ambiente por serigrafía o por aspersión diluyendo 
la pasta con solvente. 
 
Serie químico resistente. Serie recomendada principalmente para el decorado de envases 
retornables que contienen bebidas. Serie que contiene plomo en su formulación, presenta 
buen brillo y superficie tersa, está diseñada para ser quemada entre 620 y 640 ºC. Los 
colores con resistencia alcalina y ácida están conforme a la Norma ASTM C-650-04 
(2009). 
 
Serie glasco suave. Es una serie desarrollada para decorar envases de perfumería y 
ornamentales. Contiene plomo en su formulación. No tiene resistencia alcalina, pero si 
tiene resistencia a los detergentes y a soluciones ácidas débiles. Serie diseñada para 
quemar entre 590 y 600 ºC. 
 
Los esmaltes de esta serie están diseñados para una sola impresión, no acepta una 
segunda película. Esta serie se produce en presentación termoplástica, aplicación en 
caliente y en pasta con aplicación a temperatura ambiente por serigrafía o por aspersión. 
 
Es importante señalar que esta serie, sobre todo en colores blancos, es sensible a la 
atmósfera de azufre manifestándose con cierto obscurecimientos en la parte superior de la 
aplicación, por lo que se debe contar con los cuidados de empaque y almacenamiento con 
este tipo de decorados. Esto debido al alto contenido de plomo en su formulación. 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
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Serie resistente. Es una serie diseñada para el decorado de envases de bebidas y 
decorados de vasos y cosméticos, cuenta con resistencia alcalina de 6 a 10 h. En solución 
al 9.1% NaOH a 88 °C, contiene plomo en su formulación, diseñada para hornear a una 
temperatura de 615 a 630 ºC. 
 
Está diseñada para permitir más de una impresión en un mismo decorado, se produce en 
termoplástico para aplicación en caliente y pasta que aplica a temperatura ambiente por 
serigrafía o aspersión. 
 
Serie no resistente. Es una serie de alto contenido de plomo, diseñada para el decorado 
de vajillas de ornamento y vasos para veladora. No cuenta con resistencia alcalina ni 
ácida, pero resiste a los lavados con detergentes y ácidos débiles, presenta alto brillo y 
superficie acabado espejo. La temperatura de horneado es entre 615 y 625 ºC y se diseña 
para una sola impresión. 
 
Serie bajo plomo. Es una serie de bajo plomo, diseñada para el decorado de vajillas en 
vidrio opalino o calizo y tazas en donde se mantiene controlado el plomo y cadmio.Su 
coeficiente de expansión es bajo y su temperatura de horneado es entre 615 y 630 ºC, 
cuenta con buena resistencia ácida y alcalina entre 4 y 6 h. Esta serie se diseña para más 
de una impresión en una misma etiqueta. 
 
Como podrá observase la mayoría se aplican a metales, sin embargo se requiere en la 
industria la innovación sobre el vidrio que es el objetivo fundamental de éste trabajo. 
 
II.2 Características de los componentes de la frita17 
 
Cada componente en la frita tiene una función específica como sustancias refractarias 
(ejemplo cuarzo, feldespatos, cálcico, sódico y potásico), sustancias fundentes 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 26 - 
 
(carbonato sódico, potásico, de bario, calcita, litio, óxidos de zinc y plomo), agentes 
opacificantes (cenizas de huesos, fluoruro de cálcio, criolita, fluosilicato de sódio) y 
sustancias auxiliares (oxidantes, espesadores, adhesivos, agua, opacificantes). 
 
Refractarias 
 
Sílice. Es el elemento formador de vidrio de un esmalte y es fundamental en la arcilla y 
muchos minerales cerámicos. Las dos principales fuentes de sílice utilizados en cerámica 
son el pedernal y cuarzo. 
 
Feldespatos. Son minerales de composición variada. Se utilizan en la elaboración de 
pastas cerámicas y como una fuente de flujo de alúmina en esmaltes. A altas 
temperaturas el feldespato en sí mismo se funde dando apariencia de un espesor de vidrio 
lechoso. 
 
Petalita (LiAlSi4O10).También conocido como feldespato de litio. Se utiliza para realzar 
colores. 
 
Materiales arcillosos. Son una fuente de alúmina y una parte integral de un cuerpo de 
arcilla. Se utilizan para estabilizar esmaltes y ayuda su adhesión a la superficie cerámica. 
 
Fundentes 
 
Carbonato de bario (BaCO3). Funciona como fundente, matizante y contrastante de tonos. 
 
Carbonato de sodio (Na2CO3). Comúnmente utilizado como defloculante en barbotina para 
vaciado. 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
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Carbonato de calcio (CaCO3). Usado como fundente y un medio para introducir matizante. 
 
Ceniza de madera. Fundente fuerte, altamente efectivo. 
 
Carbonato de estroncio (SrCO3). Es un fundente, puede usarse como una alternativa más 
segura y saludable que el carbonato de bario. 
 
Talco (3•MgO·4SiO2H2O). Utilizado como fundente en esmaltes en pastas cerámicas de 
baja temperatura. 
 
Dolomita (CaMg(CO3)2). Es un fundente, produce opacidad y es matizante. 
 
Opacificantes 
 
Ceniza de hueso (Ca3(PO4)2). Comúnmente utilizada en pastas cerámicas blancas de alta 
temperatura. En el esmalte es un componente que ayuda a producir opacidad. 
 
Wollastonita (CaSiO3 Ca3[Si3O9]). Funciona como opacificante y provoca superficies 
mates. 
 
Carbonato de magnesio (MgCO3). Produce opacidad en los esmaltes. 
 
Auxiliares 
 
Bentonita (Al2O34SiO2H2O). Se utiliza en la realización de pastas cerámicas para mejorar 
su plasticidad. También puede ayudar a mantener el esmalte en suspensión. 
 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 28 - 
 
Existe una gran variedad de tipos y grupos de materias primas; las propiedades de cada 
material se utilizan para promover atributos específicos en un esmalte o cuerpo de pasta 
cerámica, para dar brillo, matizado, opacidad, realce de color, estabilidad o firmeza, entre 
otros. 
 
II.3 Pigmentos20 
 
Un pigmento cerámico es una sustancia inorgánica, que mezclada en proporciones entre 
1-5% en peso con matrices vítreas o de pasta porcelánica, genera la coloración uniforme 
de las mismas para lo que debe reunir los siguientes requerimientos básicos: 
 
 Termoestable. Tendrá una estructura cristalina estable a temperaturas elevadas. 
Según su estabilidad podemos tener pigmentos de baja y alta temperatura. Los 
primeros son utilizados en decoración de vajillería doméstica en segunda o tercera 
cocción, revestimiento cerámico o pavimento de gres. 
 
Los de elevada temperatura se utilizan en cerámica fina, loza y porcelana así como 
en mono-cocción, en decoración bajo cubierta. 
 
 Insoluble en la matriz vítrea. El pigmento se añade a un esmalte cerámico de 
naturaleza básicamente vítrea y debe mantener su entidad estructural en la cocción 
produciendo la coloración homogénea de la matriz. 
 
 No modificar las propiedades de la matriz. El pigmento debe ser un material con 
buenas propiedades físicas que no modifiquen las características de resistencia 
mecánica a la abrasión, al agrietamiento y a los agentes atmosféricos así como al 
ataque a ácidos y bases de la matriz. 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 29 - 
 
Clasificación de los pigmentos cerámicos 
 
Una primera clasificación de los pigmentos cerámicos está basada en el color que estos 
materiales rinden, como se muestra en la figura II.3. 
 
 
Figura II.3. Clasificación de los pigmentos cerámicos según su color.
[20] 
Pigmentos 
inogánicos 
Negros Coloreados 
Sintéticos 
Óxidos 
metálicos 
Fe2O3 
Cr2O3 
Óxidos 
metálicos 
mixtos 
Espinelas 
Rutilos 
zircones 
Compuestos 
no óxidos 
Cd-S-Se Otros 
Metales 
Ultramarinos 
Coloides 
metálicos 
Naturales 
Hematita 
Ocre 
Ámbar 
Blancos 
Opacos 
TiO2 
Zircón 
Óxido de 
estaño 
ZnO 
ZnS 
No opacos 
BaCO3 
CaCO3 
Caoelines 
Silicatos 
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JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 30 - 
 
 
 
Estos criterios de clasificación no parecen adecuados desde el punto de vista básicamente 
químico o estructural de los pigmentos a partir de lo que es necesario plantear unos 
criterios más adecuados. 
 
W.D.J. Evans en 1968 ofreció una clasificación sistemática de los pigmentos basada en la 
estructura cristalina, de manera similar a la figura II.4. 
 
Por la forma física de cómo se produce la coloración en el esmalte, podemos clasificarlos 
en colores solubles e insolubles. 
 
Los solubles se producen por iones de elementos de transición y dan esmaltes coloreados 
transparentes en los que influye el propio color del soporte cerámico. 
 
Los insolubles se obtienen mediante compuestos que presenten una gran inercia a la 
disolución en el esmalte quedando en suspensión dispersada en éste. 
 
Estos colores insolubles se dividen según Evans, en colores producidos por metales, por 
compuestos óxidos y no óxidos, entre los óxidos están compuestos coloreados que 
pueden ser estructurales y disoluciones sólidas. 
 
 
 
 
 
 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 31 - 
 
 
Figura II.4. Clasificación de los pigmentos cerámicos según Evans.
[20] 
Pigmentos cerámicos 
Coloides metálicos 
Oro 
Ruby 
Óxidos 
Compuestos 
coloreados 
Compuestos 
coloreados 
estructurales 
Espinela de 
aluminato de cobalto 
CoAl2O4 
Disoluciones sólidas 
de compuestos 
coloreados 
Compuestos sin color 
coloreados por 
óxidos 
Disoluciones sólidas 
de compuestos 
coloreados o no 
coloreados 
Rosa de cromo-
estaño 
CaOSnO2SiO2(Cr) 
Rosa de cromo-
alúmina Al2(Cr)O3 
Pigmentos 
mordientes 
Amarillo de vanadio-
estaño V2O3/SnO2 
Amarillo de vanadio-
zirconia V2O3/ZrO2 
No óxidos 
Cd-S-Se 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 32 - 
 
La coloración por metales se da por su estado coloidal en el esmalte o el vidrio. 
 
Cuando el tamaño de la partícula de estos coloides es el orden de la longitud de onda de 
la luz incidente, hay difusión y transmisión, según el tamaño, dispersan unas radiaciones y 
dejan pasar otras.Un caso concreto lo tenemos en el cobre coloidal; si las partículas de éste son muy 
pequeñas tenemos un amarillo, con partículas medianas es un rojo y a medida que las 
partículas aumentan más de tamaño va resultando oscuro. 
 
De los pigmentos no óxidos podemos decir que se utilizan más en vidrio que en cerámica. 
En el vidrio se utilizan mas los sulfuros de antimonio (rojo), de molibdeno (verdes), de 
hierro (marrón), de teluro (púrpura), de fosforo (rojo), de carbono (ámbar), entre otros. 
 
También el sulfuro de cadmio y la disolución sólida CdS-Cd-Se. Estos últimos también se 
utilizan en cerámica en esmaltes apropiados para ellos, y pueden mezclarse en todas las 
proporciones para dar una gama de colores desde el amarillo hasta el granate, según la 
proporción del selenio. 
 
La mayor parte de los pigmentos óxidos se presentan en forma de cristales de silicatos, 
espinelas, granates, rutilos, entre otros. 
 
Una clasificación racional de estos materiales se hizo necesaria por los requerimientos de 
la ley de control de substancias tóxicas (Toxic Substances control Act, ley americana 94-
469), que incluye todas las substancias químicas, sean tóxicas o no, que son 
manufacturadas, importadas o procesadas por Estados Unidos de América. 
 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
JORGE EDILBERTO RIVERO DE LA CRUZ Página - 33 - 
 
Otra clasificación es la DCMA que en español significa Clasificación y descripción química 
del mezclado de óxidos metálicos inorgánicos y pigmentos coloreados, óxidos metálicos y 
colores cerámicos 
 
El mezclado de los pigmentos son la parte que le da vida al decorado, se producen 
comercialmente por una combinación de óxidos y material cerámico fritado y molido hasta 
convertirlo en polvo. Están diseñados para pigmentar la pasta cerámica, engobes, 
esmaltes y barnices. Se pueden aplicar sobre las piezas crudas en una superficie 
recocida, es decir que es muy absorbente, incluso cubrirlas con barnices. Son una mezcla 
de óxidos que pueden prepararse al calentamiento al rojo, molienda y se lava. 
 
Existe una infinidad de colores disponibles de un sin número de fabricantes de colorantes 
y pigmentos. La ventaja sobre los óxidos es lo predecible del resultado de color. Son 
excelentes para lograr fuertes e intensos, son estables y tiene un buen poder cubriente. 
Los pigmentos están destinados a utilizarse en oxidación, aunque pueden quemarse en 
reducción, lo que no es muy recomendable, y alcanzan temperaturas altas como para la 
cerámica de loza. La gran mayoría de colores pueden quemarse hasta los 1260 °C 
(2300°F) sin problema; algunos colores, particularmente los rosas tienen una tendencia a 
desvanecerse hasta desaparecer a mayores temperaturas. 
 
La cantidad de adición de los pigmentos varía según la intensidad del color deseado, 
como ejemplo de los porcentajes, se ha seleccionado, de manera general el siguiente: 
 
 Adición en pastas cerámicas 15-20% 
 Adición a engobes 10-20% 
 Esmaltes opacos 8-10% 
 Esmaltes claros 5-8% 
 
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Cuando se añaden pigmentos a las pastas cerámicas, barbotinas y esmaltes, es preciso 
mezclar primero con un poco de vehículo y posteriormente combinar, ya que el polvo seco 
causará marcas. Para pintar con pigmentos, se utiliza menos vehículo a si se desea un 
color fuerte, y más para diluir el pigmento y lograr un efecto acuarela, esto se le conoce 
como esmalte cerámico. 
 
Para pintar sobre esmalte se añade un poco de frita a la mezcla para ayudar al pigmento a 
mezclarse mejor en el esmalte. Los pigmentos pueden formar parte de una formulación 
para esmaltes o añadirlos por separado para un esmalte transparente. 
 
Los pigmentos tienen un alto punto de mezclado, mientras el porcentaje de color aumenta, 
el esmalte se volverá menos fundente y se necesitará ajustar la fórmula. Solo una 
pequeña parte de pigmento se mezcla o se adhiere a una solución, por lo tanto, el 
procesamiento del esmalte en un molino de bolas o tamiz muy fino permitirán 
significativamente la saturación del color. 
 
Los pigmentos algunas veces pueden dar resultados pálidos, por lo que es posible 
mezclarlos con óxidos. Si se añade 3% de óxido de hierro a un pigmento provocará un 
efecto moteado. Se puede también añadir del 3 al 6% de óxido a un esmalte como 
opacificante, por ejemplo el óxido de estaño, para lograr resultados pasteles. 
 
II.4 Influencia de las materias primas en las propiedades de las fritas21 
 
Las propiedades vítreas que se desarrollan en las fritas durante el empleo de ciertas 
materias primas dan lugar a dos grupos de propiedades: por una parte, aquellas que 
repercutan en las características del vidriado obtenido en el producto final, y por otra, las 
propiedades desarrolladas a lo largo del proceso de fabricación de dicho producto 
vidriado. 
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Entre las primeras: 
 
 Opacidad 
 Brillo 
 Dureza 
 Resistencia al ataque químico 
 Índice de refracción 
 Elasticidad 
 
En el segundo grupo: 
 
 Solubilidad 
 Fundencia: temperatura de sellado y rango de maduración 
 Viscosidad 
 Tensión superficial 
 Sinterización-densificación 
 Acoplamiento dilatométrico esmalte-soporte 
 
Para la estimación de la influencia de las materias primas en estas propiedades de la frita, 
puede hacerse uso de los modelos existentes para los tipos de vidrios homogéneos 
atendiendo a la naturaleza y proporciones de los óxidos que los constituyen. 
 
Sin embargo, los vidriados presentan mayor diversidad que los vidrios y en muchas 
ocasiones, la cocción del esmalte provocará en algunas fritas desvitrificaciones y 
separaciones de fases líquidas que modificarán las propiedades de la mezcla 
vitrocristalina resultante, ya sea por una acción de tipo mecánico o por el cambio de 
composición experimentado por la fase vítrea derivada. 
 
 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
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Por otro lado, debe tenerse en cuenta que las condiciones de obtención de las fritas, sobre 
todo en los hornos de bacino o de reverdero de uso mayoritario hoy en día, pueden hacer 
que: 
 
 El producto obtenido dista significativamente del equivalente vidrio homogéneo, 
presentando materiales no disueltos en su totalidad en la masa vítrea, como el 
cuarzo o el silicato de zirconio entre otros. 
 Durante la fusión se produzcan pérdidas de masa de algunos óxidos, ya sea por su 
volatilidad en las condiciones de operación, o por arrastre de partículas sólidas por 
los gases desprendidos. 
 
Debido a ello, un tratamiento riguroso llevaría a relacionar directamente las propiedades 
de la frita con la naturaleza y características físicas de las materias primas empleadas, su 
proporción y las condiciones de operación de todo el proceso de fritado y cocción. 
 
Conviene resaltar que el número de componentes (óxidos) ha de ser mayor que el número 
de propiedades que se desea satisfacer. 
 
A continuación se presenta el papel estructural que desempeñan los diferentes tipos de 
óxidos, como: 
 
Sílice22 
 
La sílice es el principal óxido formador de estructura vítrea de los utilizados en la 
fabricación de fritas. Generalmente su proporción representa entre un 40-60% en peso de 
la frita. La sílice forma vidrios mediante la combinación tridimensional, más o menos 
desordenada, de sus unidades tetraédricas unidas por sus cuatro vértices (nunca por sus 
aristas o caras). 
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A la extensión continua y a la propagación tridimensional de sus unidades tetraédricas,unidas entre sí por sus cuatro vértices, debe el vidrio de sílice sus buenas características 
mecánicas, su bajo coeficiente de expansión térmica y su elevada resistencia química. 
 
Debido a estas cualidades, entre otras, serían los vidriados de sílice pura los más 
deseables para muchas aplicaciones. 
 
La principal limitación práctica que presentan es su elevado punto de fusión y su gran 
viscosidad, por lo que requerirían temperaturas de fusión hoy por hoy inalcanzables en las 
condiciones habituales de fabricación de las fritas y de los productos vidriados. 
 
De lo dicho se desprende que un incremento de la proporción de SiO2 en la composición 
dará lugar a fritas con mayor temperatura de maduración y viscosidad en fundido. De igual 
modo, los vidriados resultantes presentarán mayor resistencia mecánica y química, así 
como una menor expansión térmica. 
 
Óxidos alcalinos 
 
La introducción de óxidos alcalinos en los vidrios de sílice provoca roturas parciales de la 
red que debilitan su cohesión, disminuyen su estabilidad y en consecuencia disminuyen su 
temperatura de reblandecimiento. 
 
El oxígeno aportado por estos óxidos representa un exceso sobre el que forma la red 
vítrea. Debido a ello, por cada molécula de óxido alcalino se destruye un puente de 
oxígeno y se crean dos no puentes de ión de oxígeno, creando una discontinuidad en la 
estructura reticular. 
 
 
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Se muestra en la figura II.5 la inclusión del óxido de sódio en la estructura de un vidrio de 
sílice. 
 
≡Si-O-Si ≡+ R2O ⇒≡Si-O
-R++R+O--Si ≡ 
 
Figura II.5. Representación esquemática de la inclusión del óxido de sodio en la estructura de un vidrio de 
sílice 
[22]
 
 
Cuanto mayor sea la proporción de óxido alcalino incorporado, mayor será el número de 
puntos de ruptura y más se debilitará la red. Ello se manifiesta en una disminución de la 
temperatura de reblandecimiento, en un debilitamiento de la rigidez mecánica, en un 
aumento del coeficiente de dilatación térmica, en un empeoramiento de la resistencia al 
choque térmico y en un mayor riesgo de desvitrificación. 
 
De acuerdo con esto, un vidrio de sílice puede incorporar cantidades crecientes de óxidos 
alcalinos hasta una determinada proporción para la cual la cohesión reticular resulte tan 
pequeña que se produzca la desvitrificación. 
 
Sobre el papel, esta proporción máxima, en moles, de óxido alcalino que puede mantener 
la estructura vítrea es óxido alcalíno/ dióxido de silicio = 1. 
“PROPUESTA DE FORMULACIÓN DE UN ESMALTE PARA DECORADO EN ENVASES” 
 
 
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Óxidos alcalinotérreos 
 
La adición de óxidos alcalinotérreos y en general, de cationes divalentes también origina 
rupturas en la red, pero el deterioro reticular resulta en parte compensado porque, gracias 
a su doble carga positiva, tales cationes pueden actuar como iones puente entre dos 
oxígenos. 
 
En la Figura II.6 se muestra la representación de la inclusión del óxido de calcio en la 
estructura de un vidrio de sílice. 
 
Figura II.6. Representación esquemática de la inclusión del óxido de calcio en la estructura de un vidrio de 
sílice 
[23]
 
 
Tal como ocurría en la serie de los cationes alcalinos, se presentan diferentes fuerzas de 
enlace a medida que varía el tamaño de los diferentes cationes alcalinotérreos. Destaca 
entre ellos el comportamiento del magnesio el cual, debido al pequeño tamaño (0.078 nm) 
puede presentar bajo ciertas circunstancias un índice de coordinación IV. De este modo, 
su comportamiento como formador de red mediante grupos tetraédricos [MgO4], es posible 
cuando existen suficientes cationes alcalinos como para obtener la valencia 
compensatoria necesaria. 
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Debido a ello, el comportamiento del Mg como formador de red sólo será posible cuando 
la razón O-/ Mg2+ sea grande. Cuando esta relación sea menor a 1,33, el magnesio 
adicional se comportará como un modificador con índice de coordinación VI. En el caso 
del berilio con un tamaño todavía más pequeño que el magnesio, su comportamiento 
como formador de vidrio es más acusado, habiéndose obtenido vidrios basados en este 
elemento. 
 
Un comportamiento similar al descrito para el magnesio es el que presenta el zinc, el cual, 
con un tamaño de 0,083 nm, adoptará un papel de formador o modificador en función de 
cuál sea la composición del vidrio. 
 
En el caso del plomo, se ha postulado la presencia de Pb+4a muy altas concentraciones y, 
con ello un índice de coordinación IV, comportándose como formador de red, mientras que 
a bajas concentraciones predominaría el Pb2+ y se comportaría como un modificador con 
índice de coordinación VIII. 
 
Se muestra una representación esquemática de la introducción del óxido de plomo en la 
estructura vítrea en la Figura II.7. 
 
Figura II.7. Representación esquemática de la introducción del óxido de plomo en la estructura vítrea 
[24]
 
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Óxidos de aluminio, boro y silicio 
 
El ion Al3+ puede adoptar, de acuerdo con su radio iónico 0,057 nm, un índice de 
coordinación IV ó VI dependiendo del estado de enlace de los iones O2- presentes en el 
vidrio. Cuando es introducido en un vidrio con presencia de modificadores alcalinos (R2O) 
tiene la posibilidad de coordinarse tetraédricamente con los iones no puente de ión de 
oxígeno más polarizables, actuando de este modo como un óxido formador en la red de 
tetraedros de sílice. 
 
Dado que la valencia de ambos iones, Al3+y Si4+, no es la misma, debe existir una 
compensación de este defecto de valencia por parte de los cationes alcalinos que han 
provocado la presencia de los no puentes de ión de oxígeno. Así, cada catión aluminio 
mantiene un catión alcalino asociado, el cual deja de ocupar posiciones de separación de 
la red, al tiempo que desaparecen los no puentes de ión de oxígeno y se sutura el punto 
de discontinuidad de la estructura vítrea, con el consiguiente fortalecimiento de la misma 
(figura II.8). 
 
Figura II.8. Representación esquemática de la incorporación del óxido de aluminio en la red vítrea actuando 
en coordinación tetraédrica, asociado a un catión alcalino 
[25]
 
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Ahora bien, si la relación óxidos alcalínos:Al2O3 es menor que la unidad, entonces no 
habrá suficientes cationes alcalinos para la compensación de valencia necesaria para la 
coordinación tetraédrica, y el exceso de cationes Al3+ presentes en el vidrio tomarán 
índices de coordinación VI, actuando en este caso como modificadores e invirtiéndose la 
tendencia de fortalecimiento de la estructura vítrea. 
 
El óxido bórico B2O3 puro forma por sí mismo vidrios muy resistentes a la desvitrificación. 
En estos vidrios el boro forma redes tridimensionales a base de unidades triangulares, 
siendo el índice de coordinación del boro III. Dado que el número de enlaces para esta red 
vítrea es menor que para la correspondiente a la sílice, presentará una menor fortaleza 
utilizándose para la elaboración de vidriados de baja temperatura de fusión. 
 
Es conocido el hecho que una adición de un óxido alcalino a un vidrio de óxido bórico 
puro, provoca la aparición de unidades tetraédricas de [BO4] en número creciente a 
medida que se incorporan más cationes alcalinos al vidrio, hasta cantidades del orden del 
30-40% en moles de óxidos alcalínos en que se invierte la tendencia. Este doble cambio 
de índice de coordinación del boro, [BO3]→[BO4]→[BO3], se conoce como anomalía del 
boro.Cuando se incorpora óxido de boro a un vidrio de sílice con presencia de cationes 
alcalinos puede asumirse, de modo análogo a como ocurría con el Al2O3, que se formarán 
unidades tetraédricas de boro utilizando los no puentes de ión de oxígeno presentes en el 
vidrio, y asociándose a los cationes alcalinos para compensar el defecto de valencia. 
 
Como consecuencia de ello, se habrán producido puntos de sutura en la red tridimensional 
y con ello un fortalecimiento de la estructura. Si la adición de boro lleva a un valor de la 
relación molar óxidos alcalinos/ B2O3<1 entonces, no habrán suficientes cationes alcalinos 
 
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para la compensación de valencia necesaria y el exceso de boro actuará como formador 
con índice de coordinación III, provocando un debilitamiento de la estructura. 
 
En el caso, habitual en las fritas cerámicas, que se encuentren presentes al mismo tiempo 
el óxido de boro y el de aluminio, la coordinación tetraédrica, mediante la asociación con 
los cationes alcalinos presentes, toma preferencia en el aluminio frente a la del boro. 
 
Óxidos zirconio y titanio 
 
El principal óxido RO2 utilizado en la fabricación de fritas, además de la sílice, es el óxido 
de zirconio ZrO2. Su función principal es la de favorecer la formación de zircón (ZrSiO4) 
por desvitrificación durante la fase de cocción del vidriado. Así, los vidriados opacos se 
obtienen mayoritariamente a partir de fritas que contienen hasta un 15% en peso de 
zircón, porcentaje máximo impuesto por la solubilidad de esta materia prima en la masa 
fundida de los hornos de fritado, a la temperatura habitual que suelen operar (alrededor de 
1500 ºC). 
 
Paralelamente al aumento de blancura, la cristalización del circón durante la cocción de 
fritas que contienen ZrO2 da lugar a un aumento de la viscosidad en fundido y de la 
temperatura de maduración del vidriado, disminuyendo su expansión térmica e 
incrementando su resistencia mecánica. 
 
El óxido de titanio TiO2 es utilizado en algunas composiciones de fritas con el objetivo 
principal de la opacificación debida a su desvitrificación como anatasa o rutilo (TiO2), o 
esfena (CaO•TiO2•SiO2). 
 
La estructura estable del óxido a temperaturas superiores a 900 ºC es el rutilo el cual, 
debido a una banda de transferencia de carga en el ultravioleta cercano presenta una 
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coloración amarillenta. Por este motivo no tiene un uso más extendido en la fabricación de 
fritas blancas para vidriados de baldosas cerámicas. 
 
Tanto para el zirconio como para el titanio se han descrito sistemas en los que actúan 
como formadores de vidrio. En los vidrios de composición binaria sílice-titanio, el Ti4+ actúa 
con índice de coordinación IV; estos vidrios tienen la característica relevante de poseer 
coeficientes de dilatación prácticamente nulos o incluso negativos. Cuando se incorporan 
a las estructuras de vidrios de sílice policomponentes, actúan como modificadores de red 
con índices de coordinación VI el Ti4+y VIII el Zr4+. 
 
II.5 Propiedades fisicoquímicas26 
 
Viscosidad 
 
La viscosidad es una propiedad que tiene una importancia de primer orden tanto en el 
proceso de fritado como en la maduración del vidriado. Durante el fritado la velocidad de 
disolución de las materias primas refractarias se ve favorecida por una baja viscosidad del 
fundido primario, ya que mejora la difusión de las especies que se incorporan a la fase 
fundida. 
 
Además, el valor de la viscosidad aparente del conjunto de la masa en el interior del 
horno, ha de permitir el flujo de descarga de la frita a las temperaturas habituales de 
trabajo (∼1500 °C), evitando una fluidez en exceso, que llevaría a una reducción del 
tiempo de residencia más allá del necesario para una correcta disolución del conjunto de 
materias primas. 
 
Por otra parte, durante la cocción del vidriado la viscosidad del mismo ha de permitir una 
evolución del proceso de sinterización-vitrificación de la capa de esmalte, con una 
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velocidad adecuada al ciclo de cocción, favoreciendo la eliminación de la porosidad 
cerrada hasta originar un vidriado compacto y libre de defectos superficiales. A este 
efecto, la tensión superficial juega también un papel primordial para la perfecta 
maduración del esmalte, permitiendo la ruptura de las burbujas en la superficie y 
reparando la irregularidad que ello origina. 
 
Estas dos propiedades, viscosidad y tensión superficial, influyen, también, sobre la 
facilidad de desvitrificación y crecimiento de cristales en el seno de la masa vítrea. Así, 
una tensión superficial reducida favorece la fase de nucleación, mientras que el valor de la 
viscosidad influirá sobre la velocidad de crecimiento de los cristales de la fase precipitada 
al determinar las posibilidades de transporte de las especies químicas hasta el cristal en 
desarrollo. 
 
Tensión superficial 
 
Como ya ha sido mencionado, la tensión superficial juega un papel importante en el 
desarrollo de distintas propiedades de los vidriados, destacando su contribución al brillo y 
acabado superficial del esmalte. Representa el trabajo necesario para mantener los 
átomos del material en las condiciones de superficie. De acuerdo con ello, cuanto menores 
sean las fuerzas de enlace entre las partículas del vidrio, menor será su tensión 
superficial. 
 
Las partículas (átomos) que cueste menos mantenerlas en estas condiciones serán las 
que se acumularán en la superficie del vidrio. En un vidrio de sílice no serán los iones Si4+ 
los que se encuentren en la superficie sino los iones O2- mucho más polarizables. 
 
 
 
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En los vidrios de B2O3 se podrán acomodar los grupos [BO3] de forma paralela a la 
superficie con menos esfuerzo, por ello el boro disminuye de forma acusada la tensión 
superficial. 
 
El incremento de cationes Na+ en un vidrio SiO2-Na2O apenas modifica la tensión 
superficial; en cambio el K+ mucho más polarizable y con índice de coordinación VIII la 
disminuirá de forma acusada. Por su parte el Li+ con índice de coordinación IV ejercerá un 
efecto fijador de los iones oxígeno a los que se encuentre coordinado y, por tanto, 
aumentará la tensión superficial. 
 
La adición de la alúmina, y en su caso el magnesio, a un vidrio con cationes alcalinos 
producirá, al actuar como formadores con índice de coordinación IV, un incremento de la 
tensión superficial como consecuencia de la disminución de no puente de ión de oxígeno, 
más polarizables. Aún cuando actúen como modificadores, con índice de coordinación VI, 
producirán un aumento de la tensión superficial como consecuencia de su poder 
polarizante sobre los iones O2-. De forma análoga a esta última se comportarán el calcio y 
el zinc. 
 
En cambio, el Pb2+ fácilmente polarizable se acumulará en la superficie y disminuirá la 
tensión superficial. El flúor rompe puentes de ión de oxígeno y, además, se ubica sin 
dificultades en la superficie provocando una disminución de la tensión superficial. 
 
Expansión térmica 
 
La expansión térmica de los vidriados cerámicos, en conjunción con la correspondiente al 
soporte, determina el comportamiento que experimenta el conjunto de la pieza cerámica 
frente a los cambios de temperatura, manifestándose, principalmente, en cambios 
geométricos (curvaturas) y fracturas de distinto alcance (cuarteo, rotos y desconchados). 
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