La fase che segue la formatura è quella dell’essiccazione, necessaria per
rimuovere i liquidi presenti nel verde. Il processo è assai delicato sia dal punto
di vista fisico (il liquido deve passare lentamente in fase vapore altrimenti
l’aumento di volume causato dal passaggio in fase gassosa provoca rottura nel
verde; contemporaneamente le polveri devono avvicinarsi tra loro) che da
quello energetico (l’evaporazione è un fenomeno energeticamente molto
dispendioso). La velocità di essiccazione segue in genere un andamento come
in figura; inizialmente è costante, poi decresce. Tale comportamento è dovuto:
1)  alla minor quantità di liquido residua che devo asportare;
2)  alla diminuzione della tensione di vapore del liquido.
1
La velocità di evaporazione cala da B a D in quanto il fenomeno è influenzato
dal raggio di curvatura del menisco del liquido presente nei pori (legge di
Kelvin).
2
3
La tensione superficiale gioca un ruolo fondamentale nell’evaporazione e nella
sinterizzazione. La presenza di una curvatura è causa di una differenza di
pressione (legge di Laplace).
Caso particolare è quello definito dalla legge di Kelvin: la tensione di vapore
sulla superficie di un liquido dipende dalla curvatura della stessa; la tensione di
vapore su una superficie concava è inferiore rispetto a quella su una superficie
convessa. Di conseguenza il processo di evaporazione è più lento da una
superficie concava.
4
La velocità di evaporazione dipende dalla differenza tra tensione di vapore e
pressione parziale del liquido nell’aria. Mano a mano che il processo avanza il
raggio di curvatura della fase liquida (dei pori) diminuisce e così pure la
tensione di vapore. Di conseguenza è necessario mantenere bassa anche la
pressione parziale del liquido. Per questo motivo si una in genere un processo
di essiccazione in controcorrente.
Il pezzo in entrata incontra aria fredda e umida che provoca per i primi istanti
un’evaporazione graduale. Spostandosi viene poi a contatto con aria sempre
più secca che ne mantiene la velocità di evaporazione praticamente costante. La velocità di essiccazione dipende anche dalla stabilità dell’impasto: una
sospensione deflocculata essicca molto più velocemente di una flocculata a
causa della maggiore omogeneità nelle dimensioni dei pori.
5
Durante l’essiccazione si osserva un ritiro del pezzo fino al raggiungimento del
punto di Bigot o “critical moisture content”. Contemporaneamente l’oggetto
passa da una consistenza plastica ad una fragile, risultando facilmente
fessurabile. Un’essiccazione non uniforme può portare a deformazioni o
rotture nel verde. Lo stesso accade quando il verde non è uniforme dal punto
di vista della distribuzione delle polveri al suo interno.
6
La cottura comprende una serie di processi che portano il verde essiccato al
pezzo sinterizzato.
I processi di presinterizzazione comprendono:
1.  La termolisi dei composti organici (binder, lubrificante, deflocculante,
plasticizzante, ecc) presenti nel verde e non eliminati in essiccazione.
Tale fase è critica quanto l’essiccazione, in quanto si ha l’evoluzione di gas
(prodotto di reazione della combustione o termodistruzione delle sostenze
organiche). Essa avviene tra i 200°C e i 500°C e la velocità di riscaldamento
rappresenta il parametro più importante.
7
Le temperature di processo e le velocità di riscaldamento possono essere decise
sulla base di prove termogravimetriche e dilatometriche. In pratica vanno
individuate le temperature alle quali i fenomeni degradativi compaiono. In tali
zone la velocità di riscaldamento deve essere mantenuta inferiore a 1°C/min
per consentire al componente di assorbire le deformazioni e smaltire i gas.
8
2. La decomposizione dei composti inorganici e formazione della struttura dei
ceramici tradizionali
Idrati, carbonati e solfati decompongono a varie temperature evolvendo gas;
valgono le stesse considerazioni fatte per la termolisi. Fra gli idrati (o idrossidi)
solo il talco (silicato di magnesio idrato) decompone a circa 1000°C.
Un sistema tipico e molto studiato è quello relativo al caolino (o più in
generale alle argille): si ha innanzitutto evoluzione di acqua e formazione di
metacaolino e quindi formazione di mullite e silice. Quest’ultima reazione
avviene per iniziale formazione di fase vetro (silice più impurezze quali ossidi
alcalini, alcalino-terrosi) e precipitazione della mullite.
9
Gli esempi proposti evidenziano il comportamento termico di due argille, una
“magra” (ovvero povera in minerali caolinitici) e una “grassa”. Gli aggettivi
“magra” e “grassa” si riferiscono al comportamento plastico mostrato dalle
argille una volta impastate con acqua e al successivo ritiro in essiccazione,
entrambi elevati per le argilla grasse.
10
In questo caso è mostrata l’evoluzione di un impasto per porcellana. La
nefelina syenite è un alluminosilicato di sodio e potassio, costituita da nefelina
(silicoalluminato di sodio) e microclino (silicoalluminato di potassio).
11
12
13
Nella ceramica tradizionale si può parlare quasi di “reaction bonding” nel
senso che il consolidamento delle polveri avviene grazie a una reazione fra le
stesse. Nel casso della terracotta, terraglia e laterizi (ceramici porosi) le
reazioni avvengono in fase solida tra gli ossidi derivanti dalla decomposizione
dei carbonati e il metacaolino.
14
Nel caso della ceramica a pasta compatta (porcellana e gres) le reazioni
avvengono producendo una fase liquida (vetro) dentro alla quale precipita la
mullite. 15