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.