Piano dell’Offerta Formativa Dedicato alla Ceramica
Secondo quanto previsto dalla convenzione Assopiastrelle − I.T.I.P. “E.Fermi”
La convenzione firmata tra il nostro Istituto e l’Assopiastrelle prevede l’inserimento degli elementi fondamentali del processo ceramico nel nostro corso di studi, sfruttando la flessibilità prevista dai programmi ministeriali, nel corso del quarto e del quinto anno.
Il seguente piano distribuisce questi contenuti fra le varie materie coinvolte, seguendo il principio generale di non appesantire, dove possibile, i nostri programmi con un eccessivo numero di nuovi contenuti ma di utilizzare gli elementi del processo ceramico come applicazione pratica d’argomenti già in parte svolti o previsti dal programma.
Materie coinvolte
Classe quarta:
Chimica fisica
Tecnologie chimiche
Classe quinta:
Chimica fisica
Analisi Chimiche
Programmi specifici
Chimica Fisica
Classe quarta
1. Stato solido
Definizione;
Considerazioni generali;
Proprietà chimiche dello stato solido;
Fasi cristalline a più componenti;
I vetri;
2. Elementi di mineralogia
Classificazione dei silicati;
Gruppo caolinite;
Gruppo smectiti;
Gruppo miche;
Gruppo silice, feldpati e feldspatoidi;
Classificazione delle argille e caratteristiche fisiche;
Analisi delle materie prime ad uso ceramico;
Analisi delle materie prime argillose;
Analisi termica e chimica;
3. Proprietà delle argille
Dimensioni colloidali;
Cariche superficiali e adsorbimento degli ioni;
Scambio ionico;
Potenziale Z;
Flocculazione e deflocculazione;
pH delle argille;
4. Reologia
Generalità;
Barbottine;
Plasticità delle argille e degli impasti argillosi;
Correzione reologica;
I deflocculanti;
Classe quinta
1. Diagrammi di stato
Generalità;
Diagrammi di stato a più componenti;
Regola delle fasi;
Diagrammi con eutectico;
Tecnologie Chimiche Industriali
Classe quarta
1. Definizione e classificazione dei prodotti ceramici
Definizione di prodotto ceramico
Classificazione dei prodotti ceramici
Classificazione secondo le norme EN
2. I cicli tecnologici di fabbricazione
2.1 Macinazione
Generalità
Macinazione a secco
Principali categorie di macchine e loro funzionamento
Macinazione ad umido e miscelazione
La macinazione ad umido discontinua
Teoria dei mulini Alsing
Corpi macinanti
Carica dei corpi macinanti
Macinazione ad umido e reologia
Calcolo pratico di una carica
Prove sulla barbottina
La macinazione continua
Descrizione della macchina e dell’impianto
2.2 Atomizzazione
Generalità
Funzionamento e ciclo di un atomizzatore
Caratteristiche della barbottina
Caratteristiche delle polveri atomizzate e conduzione dell’atomizzatore
2.3 Pressatura
Generalità
Tipi di presse
Il ciclo di pressatura
Tecnologia e difetti della pressatura, ottimizzazione del ciclo di pressatura
2.4 Essiccamento dei prodotti ceramici
Generalità
Elementi teorici
Analisi del processo d’essiccamento
Meccanismi di trasferimento del calore
Il meccanismo d’essiccamento interno al corpo
Il ritiro nell’essiccamento
Caratteristiche dei pezzi essiccati
Metodi d’essiccamento
Impianti industriali per l’essiccamento continuo
Essiccatori rapidi verticali/orizzontali
2.5 Il comportamento dei prodotti ceramici durante la cottura
Le principali reazioni che avvengono nel supporto durante la fase di cottura
La sinterizzazione
La sinterizzazione nel processo ceramico
Comportamento degli smalti in cottura
3. Tecnologia degli smalti
Tecnologia di produzione delle fritte
Tecnologia di produzione e applicazione degli smalti
Preparazione degli smalti
Applicazione degli smalti e linee di smaltatura
Decorazione serigrafica
Apparecchiature per l’applicazione serigrafica
Difetti di smalto
4. La cottura
Principi generali della cottura
Analisi termiche
Analisi termogravimetrica (TG)
Analisi termica differenziale (DTA)
Analisi dilatometrica
Definizione del diagramma di cottura
Considerazioni sui diagrammi di cottura
Forno rapido a rulli
Difetti dovuti alla cottura
Gli argomenti sopra riportati sono trattati interamente nel corso del quarto anno in quanto gli insegnanti di Tecnologie chimiche della scuola hanno ritenuto che, essendo Tecnologie chimiche la materia oggetto della seconda prova scritta dell’esame di Stato, risultasse piuttosto difficile eliminare argomenti previsti dal programma ministeriale nel corso del quinto anno, al fine di recuperare il tempo necessario allo svolgimento degli argomenti relativi al discorso ceramico.
Oltre a ciò, anche in relazione all’eventuale stage estivo presso uno stabilimento ceramico previsto dalla convenzione, si è ritenuto che fosse più opportuno per lo studente, conoscere , prima di entrare nello stabilimento, i cicli di lavorazione che in esso si effettuano.
Analisi Chimiche
Classe quinta
1. Il laboratorio nell’industria ceramica
Il laboratorio analisi materie prime;
Il laboratorio ricerca e sviluppo;
2. Analisi delle materie prime ceramiche
Disgregazione del campione: fusione alcalina, attacco multiacido tradizionale ed in bomba;
Determinazione di SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, Na2O, K2O;
Determinazione dell’umidità;
Determinazione della perdita al fuoco;
Determinazione dei carbonati;
Determinazione d’altri metalli: piombo, zinco, manganese, litio;
Cenni sull’analisi per fluorescenza a raggi X;
3. Preparazione dei provini ceramici
Formulazione dell’impasto;
Realizzazione di provini ceramici;
Determinazione di viscosità e peso specifico di una barbottina;
Determinazione del residuo di macinazione;
Determinazione del ritiro e dell’assorbimento d’acqua;
Il diagramma di greificazione;
Gli argomenti sopra riportati sono trattati sia dal punto di vista teorico che in laboratorio tramite esperienze mirate. Ogni studente esegue l’analisi chimica di una materia prima ceramica sia con attacco tradizionale (fusione alcalina) che in bomba (in disgregatore a microonde). Sull’attacco determina poi i principali ossidi utilizzando sia tecniche strumentali (A.A., emissione e spettrofotometria UV−Vis) che classiche (gravimetria e volumetria). Sulle materie prime si determinano inoltre i carbonati, umidità e perdita al fuoco.
Per quanto riguarda la produzione di provini ceramici, ogni studente esegue il ciclo completo fino ad arrivare alla misurazione del ritiro e dell’assorbimento d’acqua per la realizzazione del diagramma di greificazione.