Produzione.
Le piastrelle di ceramica sono il risultato di un processo produttivo costituito da diverse fasi che variano in funzione del tipo di prodotto, smaltato o non smaltato, che si vuole ottenere.

La cottura delle piastrelle viene realizzata in forni continui su rulli, nei quali vengono raggiunte temperature elevate (da 900°C a oltre 1250°C). Lungo il percorso all'interno del forno le piastrelle vengono dapprima riscaldate fino alla temperatura massima di cottura e, dopo una definita permanenza a tale temperatura, progressivamente raffreddate. Nella cottura il prodotto subisce reazioni e trasformazioni chimico-fisiche necessarie a ottenere una struttura meccanicamente resistente. Questo e’ un processo fondamentale per la solidificazione del supporto spinta sino alla greificazione nel caso del gres porcellanato, per creare un’interazione piu’ o meno profonda tra il supporto e le applicazione eseguite ed infine per fondere e successivamente rendere stabili gli smalti applicati. Le temperature di cottura non sono sempre le stesse, queste variano a seconda del materiale che si vuole cuocere; per la monocottura la temperatura puo’ arrivare sino ai 1200°. dai 750/900° per la bicottura, fino ad arrivare ai 1250/1300° per il gres porcellanato.
Le diverse temperature sono dovute a piu’ fattori: le materie prime utilizzate per creare il supporto, il tipo di smalto, il tipo di processo produttivo che si utilizza. Uscita dal forno la piastrella subisce un raffreddamento e mossa da nastri trasportatrici passa alla scelta.

Gli impasti per la produzione di piastrelle sono miscele di diverse materie prime: argillose che forniscono la plasticità necessaria alla successiva manipolazione delle piastrelle; quarzose con funzione strutturale necessaria a limitare le variazioni dimensionali in essicamento e cottura; feldspatiche in grado di produrre una fase liquida di viscosità adeguata durante la cottura.

Gli smalti sono miscele di diversi minerali e composti macinati in acqua che vengono applicati sulla superficie delle piastrelle e portati a fusione. Durante il raffreddamento, lo strato fuso si solidifica, formando un vetro che conferisce alle piastrelle particolari caratteristiche estetiche (lucentezza, colore) e tecniche (impermeabilità, durezza).

L'ultima fase del processo produttivo è la scelta, la quale ha tre obiettivi: l'eliminazione dei pezzi difettosi, la suddivisione in prima e seconda scelta e il raggruppamento in lotti omogenei per tono.


Classificazione
Il termine ceramica comprende molti prodotti diversi e una prima classificazione si può fare sulla base dello scopo del manufatto; essenzialmente le divisioni sono in: ceramici tradizionali (usati nell'industria edilizia), da rivestimento (piastrelle), da copertura (tegole), a fine strutturale (laterizi), sanitari.
Un'altra classificazione delle piastrelle ceramiche si ha in funzione del ciclo produttivo che hanno subito. I due processi tecnologici fondamentali nella produzione di piastrelle ceramiche sono la monocottura e la bicottura.

La bicottura e’ un prodotto tipicamente italiano, anzi emiliano. Come il nome stesso anticipa questo biscotto subisce due trattamenti termici, la prima biscottatura del solo supporto a circa 900°, la seconda cottura a circa 750° / 800° del biscotto smaltato. Per la sua realizzazione vengono impiegate argille tecniche ricche di ferro e carbonati tipiche delle nostre zone. Il suo utilizzo e’ indicato soprattutto per i rivestimenti dove si possono creare cromie particolari grazie alla bassa temperatura di cottura ed alla facilita’ di applicazione di decori serigrafici.

La monocottura consiste in un solo trattamento termico. Il supporto e gli smalti applicati vengono cotti quindi in un’unica soluzione. Puo’ essere di tipo bianca oppure rossa; piu’ ricche di feldspati e sabbie caoliniche la prima, contenente maggiori quantita’ di ferro la seconda. Oltre che per la diversa colorazione del supporto, le due tipologie si differenziano anche per caratteristiche tecniche. La monocottura in pasta bianca risulta qualitativamente superiore alla corrispondente pasta rossa. 

Le terracotte sono invece ceramiche che, dopo il processo di cottura presentano una colorazione che varia dal giallo al rosso mattone (per la presenza di sali o ossidi di ferro, che, a seconda della concentrazione, variano la colorazione , processo che viene effetuato ad una temperatura compresa tra 880 - 980°C, in tal modo il pezzo risultante sarà reso stabile.
La presenza di ossido di ferro, oltre al tipico colore, migliora anche la resistenza meccanica della ceramica cotta.
Sono utilizzate, senza rivestimento superficiale come ceramica strutturale (mattoni, tegole, ecc...) o ornamentale (vasi da fiori, brocche, ecc..)

Il gres porcellanato si ottiene da miscele di materie prime pregiate : caolini (33%), quarzi, feldspati (50%) e argille selezionate. Il prodotto cosi ottenuto e’ quasi completamente vetrificato, cio’ si traduce in una assorbenza molto bassa (inferiore allo 0.5%) e a caratteristiche meccaniche (resistenza) di prim’ordine che fa si che sia un prodotto essenzialmente da pavimento. Nasce come prodotto “ a tutta massa” per applicazioni tecniche (opere pubbliche, zone ad elevato calpestio) successivamente viene levigato per evidenziare le caratteristiche di brillantezza facendolo entrare anche nel domestico. Le diverse colorazioni ed effetti visivi si ottengono miscelando pigmenti diversi, caricando in fasi successive le diverse materie prime o utilizzando sali compenetranti. La tendenza odierna ha snaturalizzato il prodotto applicandovi una smaltatura. Oggi infatti il grès porcellanato rappresenta circa i due terzi della produzione italiana, e per metà viene smaltato.

Il Klinker è un materiale molto resistente al gelo e all’abrasione, adatto anche per l’esterno sia come pavimento sia come rivestimento delle facciate degli edifici.

La porcellana è considerata il più alto livello di produzione ceramica. Principale componente ne è il caolini idrossisilicato di alluminio. È stata inventata in Cina attorno al ’VIII secolo d.C ed è realizzata appunto con una particolare argilla bianca, la silice (o sabbia quarzosa) e il feldspato. Il caolino conferisce le proprietà plastiche e il colore bianco della porcellana; il quarzo è il componente inerte e svolge la funzione da sgrassante (inoltre consente la vetrificazione); infine il feldspato, viene definito fondente, perché, fondendo a temperature più basse, abbassa notevolmente la cottura dell'impasto ceramico (1280°c).

      Estratto della norma UNI EN 87 -  

 

Piastrelle di ceramica per rivestimento di pavimenti e pareti
Definizione, classificazione e contrassegno

1.

Scopo:

La presente norma fornisce definizioni, classificazione, caratteristiche e le prescrizioni per l'etichettatura per le piastrelle ceramiche generalmente utilizzate per rivestire pavimenti e pareti.

3.

Definizioni

 

3.1.

piastrelle di ceramica

Sottili lastre prodotte con argille, silice, fondenti, coloranti ed altre materie prime minerali, che vengono normalmente usate per ricoprire pavimenti, pareti o facciate. Esse vengono prodotte mediante macinazione, stracciatura, miscelazione, umidificazione, ecc. e sono formate per pressatura, estrusione, colaggio o altri procedimenti generalmente a temperatura ambiente. Le piastrelle possono essere smaltate (GL), o non smaltate (UGL), ovvero ingobbiate; sono incombustibili ed inalterabili alla luce.

3.2.

smalto

Rivestimento vetroso
praticamente impermeabile.

3.3.

Ingobbio

Strato a base di argilla, opaco, che può essere permeabile od impermeabile

3.4.

Monocottura
(piastrelle in)

Piastrelle smaltate prima della cottura

3.5.

Bicottura
(piastrelle in)

Piastrelle smaltate dopo una prima cottura, quindi cotte una seconda volta.

3.6.

Piastrelle estruse
(formatura A)

Piastrelle la cui massa è formata allo stato plastico in un estrusore; il nastro così ottenuto è tagliato in piastrelle di lunghezza prefissata.

3.6.1.

Piastrella estrusa doppia
(spacccatella)

Prodotte come piastrelle doppie e separate dopo la cottura in piastrelle singole. Possono essere smaltate e non smaltate ed hanno sul retro caratteristiche costolature parallele.

3.6.2.

Piastrella estrusa singola

Piastrelle che vengono tagliate in successione da una singola massa estrusa; esse possono essere pressate e non pressate ed essere talvolta smaltate.

3.7.

Piastrelle pressate a secco
(formatura B)

Piastrelle formate a partire da materie prime ridotte in polvere o piccoli grani e formate in stampi a pressione elevata. Possono essere smaltate o non smaltate.

3.8.

Piastrelle colate

L'impasto viene versato all'interno di uno stampo, o di una lastra di refrattario poroso, che assorba l'acqua. Possono essere smaltate o non smaltate.

3.9.

Assorbimento d'acqua (E)

L'acqua assorbita (% in massa) determinata secondo UNI EN 99

3.10.

Dimensione di coordinazione

Il valore di una dimensione di coordinazione (ISO 1803)

3.11.

Dimensione nominale

Dimensione che viene usata per disegnare il prodotto

3.12.

Dimensione di fabbricazione

Dimensione di una piastrella prefissata per la produzione ed alla quale la dimensione reale si deve avvicinare entro limiti ammessi di tolleranza.

3.13.

Dimensione reale

Dimensione ottenuta misurando una piastrella secondo EN UNI 98

3.14.

Tolleranza

Intervallo tra le dimensioni limite ammissibili.



Le norme UNI EN usano classificare e denominare le piastrelle di ceramica in base a due parametri: assorbimento d'acqua e metodo di fabbricazione. Indipendentemente da ogni altro aspetto, le piastrelle di ceramica sono classificate in gruppi di appartenenza così denominati:

A = Piastrelle estruse

B = Piastrelle pressate

C = Piastrelle prodotte con altri metodi.

(Assorbimento d'acqua: E%)

I = E = 3%

II a = 3% < E = 6%

II b = 6% < E = 10%

III = E > 10%



6. Etichettatura ed iscrizioni

6.1.

etichettatura

Le piastrelle di ceramica e/o i loro imballaggi devono portare le scritte seguenti.

 

a)

marchio di fabbrica del produttore e/o appropriato marchio di fabbricazione e paese d'origine;

 

b)

qualità;

 

c)

riferimento alle norme europee/nazionali corrispondenti;

 

d)

formato nominale e formato di fabbricazione; e) natura della superficie, cioè smaltata o non smaltata.

6.2.

Iscrizioni

Occorre fornire una breve iscrizione che deve includere quanto segue:

 

a)

descrizione della piastrella, per esepio spaccatella, pressata a secco, ecc;

 

b)

numero della norma corrispondente, per esempio UNI EN 121;

 

c)

classificazione secondo le seguente norma (vedi prospetto)

 

d)

dimensione nominale e dimensione di fabbricazione

 

e)

natura della superficie: smaltata o non smaltata.

 

1. INTRODUZIONE

Le piastrelle ceramiche sono lastre sottili di materiale ceramico, utilizzate per il rivestimento di pavimenti e pareti, allo scopo di conferire loro caratteristiche e prestazioni di tipo tecnico ed estetico. Vi sono diversi tipi di prodotto, differenti per materie prime, tecnologia di fabbricazione, colore, superficie (smaltata, cioé rivestita con un sottile strato vetroso, variamente colorato e/o decorato), etc. Vari sono i formati: la forma più diffusa è quella quadrangolare. La gamma di prodotti disponibili é particolarmente ampia in Italia, il maggiore produttore mondiale di piastrelle ceramiche (oltre 650 milioni di m 2 /anno; 30 % della produzione mondiale).
Le piastrelle intervengono nella costituzione di pavimenti e pareti assicurando prestazioni definite in funzione delle loro proprietà. Esse hanno però anche una funzione arredativa, ed un impatto determinante sulle "prestazioni" estetiche dell’ambiente. Ciò ha, come conseguenza, la partecipazione di persone interessate solo all’aspetto estetico, ma ignare delle implicazioni e delle esigenze tecniche. È evidente il rischio di commettere errori, con conseguenze gravi quali il precoce deterioramento di piastrelle con caratteristiche inadeguate alle sollecitazioni cui vengono ad essere sottoposte in esercizio. Da questi rischi non sono esenti neppure gli "addetti ai lavori" (architetti, progettisti, costruttori).
Alla luce di quanto esposto, lo scopo di questa nota è quello di tracciare un quadro schematico dei diversi prodotti e delle loro caratteristiche, che possa servire da riferimento per gli utilizzatori professionali di questi materiali.

Tab. 1 - Le piastrelle ceramiche - Classificazione secondo le Norme EN.

 

Assorbimento d’Acqua - A.A. (%)

Metodo di formatura

I
A.A.
£ 3

IIa
3 < A.A.
£ 6

IIb
6 < A.A.
£ 10

III
A.A. > 10

A - Piastrelle estruse

Al

Alla

AIIb

AIII

B - Piastrelle pressate

BI*

BIIa

BIIb

BIII

Nelle nuove norme ISO (ISO 13006), il gruppo BI è suddiviso in due soppogruppi:
· Bla (A.A. < 0.5%)
· Bib (0.5 < A.A.
£ 3%)

2. CLASSIFICAZIONE ED APPLICAZIONI

Nelle norme UNI EN le piastrelle vengono classificate in 8 gruppi, in funzione dell’assorbimento d'acqua e del metodo di formatura (Tab. 1). Questa classificazione, trova la propria giustificazione da un lato nella semplicità e generalità - requisiti indispensabili per regolamentare una gamma di prodotti estremamente estesa; dall'altro, nella significatività dei parametri prescelti, per definire la specifica tecnico-prestazionale dei diversi prodotti.
Nei rapporti commerciali sono però tuttora in uso e radicate, nei diversi paesi, altre denominazioni le quali costituiscono un diverso sistema di classificazione. In Tab. 2 è riportata la classificazione tecnico-commerciale usata in Italia. Ciascuna classe viene individuata e definita con riferimento sia a parametri quali struttura e stato della superficie, sia alla classificazione secondo le norme europee EN. Si può notare che la maggior parte dei prodotti (circa il 95% della produzione italiana) sono ottenuti per pressatura. Per quanto concerne la destinazione si può osservare che:
- i prodotti a superficie non smaltata (clinker, cotto, grès rosso e grès porcellanato) trovano la loro destinazione prevalente nei pavimenti;
- la maiolica è un tipico materiale per rivestimento di pareti interne;
- le monocotture (rosse e chiare) sono in generale materiali per pavimento;
- il cottoforte é un materiale per rivestimento di pavimenti e pareti interne;
- possono trovare applicazione all'esterno i materiali pressati a supporto greificato (appartenenti cioé al gruppo BI), ed i materiali estrusi, prevalentemente non smaltati (clinker e cotto).

Tab. 2 - Le piastrelle ceramiche - Classificazione tecnico-commerciale.

Denominazione tecnico-commerciale

Struttura

Stato della superficie

Classe sec. UNI EN 87

 

Porosa

Greificata

Non smaltata

Smaltata

 

Maiolica

*

 

 

*

BIII

Cottoforte

*

 

 

*

BIIb - BIII

Monocottura chiara

*

*

 

*

BI - BII - BIII

Monocottura rossa

*

*

 

*

BI - BII - BIII

Clinker

 

*

*

*

AI - Alla

Cotto

*

 

*

*

AII - AIII

Grès rosso

 

*

*

 

BI

Grès porcellanato

 

*

*

*

BI (BIa)

3. CARATTERISTICHE E NORME

Le caratteristiche delle piastrelle, sono riportate in Tab. 3. In Tab. 4 sono elencate le norme che riportano i requisiti per le diverse caratteristiche che debbono essere rispettati dai prodotti posti in commercio come "prima scelta". Conviene sottolineare alcuni aspetti generali:
• le caratteristiche normalizzate sono associate ad esigenze di regolarità (cioé planarità, allineamento e uniformità di ampiezza delle fughe fra le piastrelle, etc.); esigenza di resistenza alle sollecitazioni meccaniche, chimiche e termoigrometriche che agiranno sulla piastrellatura in esercizio;
• i possibili ambienti di destinazione: si può pensare di utilizzare piastrelle per i pavimenti e le pareti di ambienti residenziali (bagni, cucine, soggiorni, etc.), pubblici (banche, negozi, ristoranti, etc.), industriali (industrie chimiche, alimentari, tessili, etc.). Le piastrelle possono venire utilizzate anche per pavimenti e pareti esterne;
• a ciascun ambiente é associabile un quadro sollecitativo specifico, che impone delle limitazioni, nella scelta delle piastrelle e nel dimensionamento delle soluzioni costruttive;
• le norme precedentemente citate forniscono una guida nella scelta delle piastrelle in funzione della destinazione. La specifica tecnica delle piastrelle deve essere nota al progettista, che deve convalidare la propria scelta ponendo a confronto il livello di prestazione delle piastrelle con il livello di sollecitazione associato alle condizioni di esercizio;
• uno dei parametri su cui è basata la classificazione EN è l'assorbimento d'acqua, che fornisce una misura della porosità. È una scelta fondata, dal momento che la porosità condiziona in modo significativo molte delle proprietà, e conseguentemente delle prestazioni, dei prodotti (ad esempio, la resistenza meccanica, la resistenza all’abrasione delle piastrelle non smaltate, la resistenza al gelo, etc.);
• a fronte di ciò, le caratteristiche meccaniche superficiali e chimiche delle piastrelle smaltate dipendono dalla composizione e microstruttura dello smalto, e non dall’assorbimento d’acqua, cioé dalla porosità della massa della piastrella. Rilevanti risultano, a questo proposito, le microporosità spesso presenti nello smalto: a tali microporosità sono infatti riconducibili fenomeni di degrado in esercizio - ad esempio, fenomeni di sporcabilità - man mano che procede l'usura;
• si noti come, accanto alle caratteristiche che definiscono la resistenza ed il comportamento delle piastrelle rispetto alle sollecitazioni prevedibili in esercizio, siano oggetto di controllo anche alcune caratteristiche relative alla sicurezza di impiego. La cessione di piombo e cadmio (elementi talora contenuti negli smalti) e la scivolosità sono appunto caratteristiche di questo tipo.

Tab. 3 - Le piastrelle ceramiche - Caratteristiche e norme. Confronto e corrispondenza fra norme UNI EN e norme ISO.

 

Prove

Norme UNI EN

Norme ISO

Caratteristiche

Assorbimento d’Acqua

UNI EN 99

 

STRUTTURALI

Porosità e densità apparente

 

ISO 10545.3

Caratteristiche di

Dimensioni e Aspetto

UNI EN 98

ISO 10545.2

REGOLARITA’

Differenze di colore

 

ISO 10545.16

Caratteristiche

Resistenza a flessione

UNI EN 100

 

MECCHANICHE

Carico di rottura a flessione

 

ISO 10545.4

MASSIVE

Resistenza all’impatto

 

ISO 10545.5

Caratteristiche

Durezza

UNI EN 101

 

MECCANICHE

SUPERFICIALI

Resistenza all’abrasione, smaltate

UNI EN 154

ISO 10545.7

 

Resistenza all’abrasione non smaltate

UNI EN 102

ISO 10545.6

Caratteristiche

Resistenza al gelo

UNI EN 202

ISO 10545.12

TERMO-

Resistenza agli shock termici

UNI EN 104

ISO 10545.9

IGROMETRICHE

Dilatazione termica

UNI EN 103

ISO 10545.8

 

Dilatazione all’umidità

UNI EN 155

ISO 10545.10

 

Resistenza a cavillo (smaltate)

UNI EN 105

ISO 10545.11

Caratteristiche

CHIMICHE

Resistenza alle macchie

UNI EN 122

(smaltate)

ISO 10545.14

 

Resistenza all’attacco chimico, smaltate

UNI EN 122

ISO 10545.13

 

Resistenza all’attacco chimico, non smaltate

UNI EN 106

 

 

Cessione di Pb e Cd

 

ISO 10545.15

Caratteristiche di

SICUREZZA

Scivolosità

Coefficiente di Attrito

 

ISO 10545.17

Campionamento

UNI EN 163

ISO 10545.1

Tab. 4 - Le piastrelle ceramiche - Confronto e corrispondenza fra norme UNI EN e norme ISO contenenti i requisiti dei prodotti.

 

Gruppo

Norme UNI EN

Norme ISO

CARATTERISTICHE

E REQUISITI

(Specifica tecnica)

AI

AIIa

AIIb

AIII

BI

BIIa

BIIb

BIII

UNI EN 121

UNI EN 186

UNI EN 187

UNI EN 188

UNI EN 176

UNI EN 177

UNI EN 178

UNI EN 159








ISO 13006

DEFINIZIONI E CLASSIFICAZIONE

UNI EN 87

ISO 13006

4. CONCLUSIONI

In conclusione occorre richiamare l’attenzione su due concetti:

1. Il mercato offre una gamma di prodotti estremamente ampia, tanto che, è possibile reperire una o più piastrelle con caratteristiche adeguate rispetto alle sollecitazioni prevedibili in qualsiasi condizione di esercizio. Occorre però riconoscere che non esiste sul mercato alcuna piastrella che possa essere ritenuta idonea per qualunque ambiente di destinazione.

2. Ai fini della durabilità della piastrellatura il ruolo della piastrella è certamente fondamentale, ma non "esaustivo", nel senso che la scelta di piastrelle di buona qualità e prestazionalmente adeguate rispetto alle sollecitazioni prevedibili è condizione solo necessaria, ma non sufficiente per la qualità e durabilità del pavimento o della parete piastrellata. È determinante anche il contributo di una corretta progettazione del sistema (in termini di qualità e prestazioni degli altri materiali, quali adesivi, stucchi, etc.; presenza e dimensioni di speciali strati funzionali, etc.), ed anche della sua realizzazione esecutiva, cioé della posa in opera.

 

 

Per un approfondimento su questi argomenti si consiglia la lettura del capitolo 7 del libro "Manuale dei Materiali per l'Ingegneria", AIMAT, Autori Vari, Ed. McGraw Hill Libri Italia, Milano, 1996.

 

 

Classificazione tratta da "Centro Ceramico Bologna", www.cencerbo.it

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