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



Chimica Fisica

Classe quarta

1. Stato solido

• Definizione;
• Considerazioni generali;
• Proprietà chimiche dello stato solido;
• Fasi cristalline a pił 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.