Ceramica

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Ceramica

La ceramica, modellata con impasto di argilla, fornisce prodotti domestici, industriali, ingegneristici, dai laterizi alle porcellane, a costituenti speciali, che sottoposti a lavorazioni varie, come essiccamento e cottura, assumono consolidamento e resistenza con applicazioni in vari settori.

Materie prime utilizzate nell’industria ceramica:

a) argilla, dal greco Keramos, da cui trae origine come “ceramica”, costituita da un silicato idrato di alluminio (Al₂ O₃ . 2SiO₂ . 2H₂O), misto a proporzioni varie di ossidi di ferro, silicati alcalini o alcalino-terrosi, quarzo, calcari ecc.

b) caolino o terra di porcellana, materiale alcalino, siliceo o ferruginoso, più puro dell’argilla, di colore bianco o quasi, classificato in greggio, lavato o levigato per il grado di purezza subito nella lavorazione.

c) materiali sgrassanti, come sabbia, quarzo, chamotte (polvere di cotto), bauxite, ecc. che correggono l’impasto dell’argilla troppo grassa e ne diminuiscono la plasticità.

d) fondenti come feldspati e calcari che favoriscono la fusione dell’argilla, la rendono compatta a temperatura ordinaria, perché fondendo, riempiono le vacuità dell’acqua evaporata.

Proprietà della ceramica

I materiali ceramici hanno alcune proprietà comuni, come durezza e fragilità, resistenza alle alte temperature e agli agenti chimici. Sono buoni coibenti termici e possono diventare superconduttori, anche se il loro impiego è limitato, per la difficoltà di trasformare in fili un materiale ceramico. Composti in genere da metalli con ossigeno hanno legami molto forti tra ionico e covalente e ioni ad alta carica. La cristallinità è molto variabile poiché dipende dagli elementi contenuti. L’argilla, di cui sono costituite le ceramiche, ha un colore chiaro dal grigio al verdognolo, mentre sono gialle o rossastre le qualità più scadenti, per la presenza di ossido di ferro. L’argilla, Impastata con acqua, si può modellare, mantenendo la forma voluta con la cottura, per cui la sua proprietà più importante è la plasticità. Le argille grasse sono più plastiche e più ricche di silicato idrato di alluminio, mentre le magre di elementi cristallini, come il quarzo, per cui si può dire allo stesso modo che si hanno argille grasse con un limitato quantitativo d’impurezze e magre quando lo superano. Secondo la porosità di questi materiali, varia l’imbibizione. Allo stesso modo la permeabilità è una proprietà rilevante nei laterizi, che nel gres e nella porcellana è trascurabile. La porcellana, ceramica a pasta compatta, è dura, bianca e traslucida, lasciandosi attraversare dalla luce senza essere un materiale trasparente.

Usi della ceramica

Le ceramiche sono utilizzate per oggetti d’uso decorativo: vasellame, piatti, statue, maioliche artistiche e per uso comune, come stoviglie, mattonelle da pavimenti e sanitari. Svariati, sono gli usi tecnici nelle industrie chimiche, nei laboratori e in elettrotecnica: oggetti, isolanti, ecc. Nelle industrie metal-meccaniche, i cuscinetti a sfera, utilizzati per ridurre l’attrito rotatorio o lineare tra parti in movimento, oggi sono realizzati in porcellana. In campo medico la bio-ceramica trova impiego per impianti di protesi dentali e ossee, secondo ricerche recenti. Infatti, dopo aver sintetizzato l’idrossiepatite che è il principale elemento osseo, sono state realizzate protesi con materiali ceramici, biologicamente compatibili, come parti di ricambio osseo. Proprietà particolari di argille speciali con minerali diversi capaci di resistere a temperature di 1500° e anche di più, trovano applicazione nei materiali refrattari per pareti di altiforni e per scudi di veicoli spaziali. Ceramiche abrasive sono usate nel settore meccanico, ceramiche elettriche e magnetiche trovano applicazione in ricevitori radio e video, memorie magnetiche, ecc. Ceramiche speciali sono utilizzate per l’energia e l’ambiente e in svariati settori sono materia di ricerca.

Fabbricazione della ceramica

I vari ingredienti opportunamente mescolati con acqua sono modellati a mano, al tornio, per compressione e colatura in stampi di gesso o per estrusione da filiere sagomate. Dopo essicazione all’aria o in ambienti adatti, per impedire la formazione di crepe, i prodotti modellati sono cotti nei forni a determinate temperature. Gli oggetti cotti sono poi rivestiti da una vetrina trasparente o da uno smalto opaco e poi ricotti. La ricottura è stata sostituita dalla monocottura nella lavorazione industriale di piastrelle, che assumono una maggiore resistenza meccanica. Le piastrelle antigelo sono sottoposte a particolari procedimenti, che le rendono resistenti agli sbalzi di temperatura. Nell’ultima fase si esegue la decorazione degli oggetti ceramici, classificati secondo le materie prime usate e la temperatura di cottura. La decorazione può essere eseguita in diversi modi. Si applica l’ingobbio, quando il materiale crudo è decorato con argilla sciolta in acqua (borbottina), colorata naturalmente o artificialmente in proporzione di due parti d’acqua e una di argilla. Utilizzando ossidi metallici la colorazione può essere eseguita, inoltre, sopra la vetrina (a muffola o a piccolo fuoco, intorno ai 600°) o sotto la vetrina (a gran fuoco, intorno ai 900°).

Vi appartengono le terrecotte, le terraglie, le maioliche.

Le terrecotte sono composte da argille impure con composti di ferro. Con colorazione rossa o giallastra e cottura intorno a 900-1000°, le terrecotte sono usate per materiali laterizi (pavimenti, mattoni, tegole, ecc.), vasi da fiori, decorazioni architettoniche, materiali laterizi. Le lavorazioni sono diverse. Alle stoviglie si aggiungono sostanze sgrassanti e un rivestimento con seconda cottura.

Le terraglie a base di caolino, quarzo, feldspato sono articoli di produzione a pasta porosa, bianca con cottura duplice, per l’applicazione di una vetrina impermeabilizzante. Distinte in terraglie tenere e forti differiscono per la composizione dell’impasto e la temperatura di cottura. Entrambe sono utilizzate per vasellame, oggetti vari d’ornamento, servizi da tavola colorati, ecc. Le terraglie tenere sono cotte per due volte alla stessa temperatura intorno agli 800-1000°, le dure una prima volta a 1200-1300° circa e poi intorno a 950°-1150°.

Con pasta porosa, colorazione dal giallo al rosso e cottura a circa 950°, le maioliche sono composte d'impasti di argilla corretti. Sono rivestite da smalto o da vernici con seconda cottura intorno a 950 -1000°. Tra le maioliche decorate sono famose quelle di Faenza, Urbino, ecc. La decorazione può avvenire con terza ricottura.

La porcellana è un prodotto a pasta bianca, a frattura compatta e aspetto translucido, cotto in due tempi, con vetrina dopo prima cottura e terza se decorata, come di preferenza dopo seconda cottura. La porcellana dura è formata da caolino, quarzo, feldspato, rottami di porcellana in polvere. Quella tenera con impasti simili, più ricca in fondenti, è cotta a temperature inferiori. Le porcellane dure, cotte una prima volta a 900°e poi a circa 1500° all''incirca, a differenza delle tenere, non sono scalfite dall'acciaio. Il biscuit è una porcellana senza rivestimento, dura e vetrificata per l’alta temperatura di una sola cottura a circa 1500°. Con le porcellane si ottengono oggetti di pregio, da museo, materiale igienico sanitario, da laboratorio ecc., per la resistenza agli agenti chimici e al calore.

I gres ordinari, ottenuti con argilla comune, refrattaria o silicea e con fondenti hanno colore grigio o bruno vetroso, per il cloruro sodico, introdotto sui prodotti in forno, alla fine dell’unica cottura a circa 1200-1300°. Inattaccabili da acidi, sono utilizzati per tubazioni, mattonelle, nell’industria chimica, ecc. i gres fini, ottenuti a temperature intorno a 1400° con impasti simili ai ceramici, di argilla, caolino, quarzo, feldspato sono a pasta bianca e grigiastra con rivestimento che si applica con seconda cottura a circa 1200-1300°. Si usano per vasche, lavabi, piastrelle, oggetti artistici e d’uso domestico, ecc. I due tipi di gres non sono scalfiti dall'acciaio. I gres porcellanati, rivestiti da un sottile strato di porcellana, appartengono ai gres fini, per riferimento a particelle microscopiche di argille finemente macinate e in commercio sono in competizione con i clinker, prodotti più inalterabili. Resistenti e antigelo come i gres porcellanati, differiscono per l’argilla, che nei gres è atomizzata, cioè essiccata sotto forma di particelle micronizzate in un essiccatore a spruzzo e non umida. Variano inoltre le temperature di cotture e la pressatura, ottenuta nei clinker per estrusione e nei gres con pressa.

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