LABORATORI DI FORMAZIONE in ingresso del personale docente ed educativo neoassunto A.S. 2014/2015 Docente Neoassunta: PINTO SABRINA Laboratorio n. 02 INNOVAZIONE DIDATTICA E TECNOLOGICA Compito Assegnato: Predisposizione di un Learning Object di pertinenza disciplinare fruibile in modalità CMS.

Unità di Apprendimento MODULO DEL PRIMO ANNO TECNOLOGIA I PRODOTTI CERAMICI ED IL LORO UTILIZZO

La Materia Prima: l’Argilla. L’Argilla è una roccia sedimentaria, formatasi cioè dal lento deposito di sabbie, ciottoli, resti organici cementati tra loro

Il Prodotto: la Ceramica. Per ottenere la ceramica: si utilizza la terra (argilla o “creta”) mescolata ad acqua si essicca con l'azione dell'aria si consolida con l'azione del fuoco per trasformarla in oggetti d'uso pratico ed ornamentale. La Ceramica è pertanto un prodotto della creatività dell'uomo ottenuto dall'azione dei quattro elementi naturali aria, terra, acqua, fuoco

Etimologia Il termine Ceramica deriva dal greco Keramòs che significa “argilla”, “terra da vasaio” e dal verbo greco “mescolare” che ha la stessa radice etimologica. “Ceramico” (Kerameikòs) era il nome greco di un quartiere nord-occidentale dell'antica Atene in cui risiedevano i vasai.

Classificazione I prodotti ceramici tradizionali si possono classificare nei seguenti gruppi: Terracotta a pasta rossa porosa nota fin dalla preistoria; Terraglia, pasta bianca porosa rivestita da una vetrina; Terracotta smaltata o “Maiolica”, pasta colorata porosa con rivestimento vetroso opaco (smalto o "maiolica"); Porcellana, la più pregiata per l'impasto bianco compatto e traslucido; Refrattario, materiale poroso bianco o colorato, in grado di sopportare elevate temperature (intorno a 1500°C) senza subire modificazioni

Laboratorio di manipolazione dell’Argilla Un esempio di sperimentazione può essere quello di impastare un'argilla in polvere, mescolarla con acqua, verificandone la lavorabilità e la modellabilità manuale, determinata dal grado di plasticità della composizione. Si può verificare la differenza con un'argilla allo stato plastico già fornita dal commercio, che essendo sottoposta a trattamenti di raffinazione, presenta al tatto una maggior finezza ed omogeneità.

I Processi di Fabbricazione Prodotti ceramici si ottengono per foggiatura di materie plastiche naturali quali Argilla e/o Caolino con l'aggiunta di: materiali sgrassanti materiali fondenti coloranti minerali. Tutte queste materie vengono impastate con acqua e successivamente cotte I sistemi di foggiatura sono: estrusione, pressatura e colaggio.

COLAGGIO

Fabbricazione dei prodotti ceramici Macinazione. L'argilla, il caolino e il quarzo vengono macinati nelle proporzioni volute Impasto. Le materie prime sono impastate con acqua, allo scopo di ottenere una massa facilmente lavorabile: questa pasta viene detta barbottina Formatura può avvenire al tornio del vasaio, per colaggio in stampi, per pressatura in forme o stampi, per trafilatura Essiccamento i pezzi formati vengono lasciati ad asciugare in ambienti adatti, fino a perdere quasi completamente l'acqua di impasto Cottura è l'operazione più importante e delicata. Gli oggetti formati vengono cotti a 900 1600 °C, a seconda dei tipi Rivestimento e ricottura il rivestimento, con vernici o vetrine, ha lo scopo di rendere impermeabili le ceramiche. Non si effettua per i prodotti di bassa media qualità come le terrecotte e le terraglie. Può essere trasparente (vetrina) od opaco (smalto) deve possedere lo stesso coefficiente di dilatazione del materiale sottostante, per evitare la formazione di screpolature durante la ricottura Macinazione e impasto Formatura Essiccamento 1° cottura Rivestimento 2° cottura Decorazione

Esempi di Prodotti Ceramici Le Piastrelle ottenute per pressatura della pasta in forme metalliche dopo l'essiccamento, passano in un forno a tunnel per la prima cottura: il prodotto che si ottiene viene chiamato “BISCOTTO” il biscotto ricoperto con una soluzione di smalto opacizzante è sottoposto a ricottura Le piastrelle possono essere: - a massa porosa (maioliche) - a massa vetrificata (Faenze e gres)

Esempi di Prodotti Ceramici Articoli sanitari Sono ottenuti per colaggio della pasta in stampi di gesso, gli stampi assorbono lentamente l'acqua, il biscotto è liberato dallo stampo, rifinito a mano ed essiccato. Seguono la cottura, la smaltatura e la ricottura. Questi prodotti devono avere: un'ottima resistenza agli urti e agli sbalzi di temperatura resistere all'azione degli acidi e delle acque aggressive.

Storia del Mattone (laterizi) \1 Il Mattone è il primo materiale da costruzione inventato dall'uomo. I Romani essiccavano l'argilla impastata con acqua e la cuocevano nelle fornaci per ottenere i mattoni I Romani svilupparono l'industria dei mattoni (abbondanza di argille nel Tevere) Con le invasioni barbariche (500 al 1000 d.c.) c'è un ritorno al legno e alla pietra

Storia del Mattone (laterizi) \2 A partire dal 1100 la paura degli incendi fa rinascere l'industria del mattone. Fornaci a fossa e tecnica dell'alimentazione continua per risparmiare il legname: i nuovi metodi di lavorazione abbassano il prezzo dei mattoni che diventa il materiale da costruzione più economico. Nel 1212 il governo di Londra decide che tutte le case devono essere coperte con tegole. Nel 1309 a Siena si comincia a rendere obbligatorio il cotto per le facciate di tutte le costruzioni.

Laterizi (“later”) mattone Processo di fabbricazione Impasto: l'argilla stagionata viene impastata con acqua per mezzo di macchine impastatrici Formatura: la pasta viene modellata nelle forme volute, essenzialmente a macchina, talvolta a mano Essiccamento: i pezzi formati sono essiccati all'aria o in essiccatoi Cottura: i pezzi vengono cotti in fornaci a 1100°C; con la cottura assumono compattezza e il caratteristico colore rossastro impasto formatura Essiccamento cottura

Classificazione dei laterizi in base all'uso Laterizi per murature e solai: mattoni pieni, semipieni, forati, tavelloni Laterizi per coperture (tetti): tegole piane o marsigliesi, embrici, coppi Laterizi per pavimentazione e rivestimenti: piastrelle Laterizi speciali: ornamentali, per cornici e recinzioni

Laterizi

Proprietà dei prodotti ceramici Fragilità Impermeabilità se vetrinati Resistenza alla temperatura se refrattari Resistenza alla compressione Resistenza al fuoco

Piastrelle e vasellame

Impatto ambientale

Sostenibilità ambientale La produzione di laterizi e ceramiche deve essere rispettosa dell'ambiente, della salute dei lavoratori e degli abitanti Bisogna evitare la dispersione di polveri sottili (entrano nei polmoni) e di sostanze velenose

Prodotti ceramici avanzati I ceramici avanzati sono prodotti molto puri con particolare composizione, resistenti al calore ed alla degradazione chimica e con eccezionali proprietà elettriche. Servono per ottenere abrasivi ed utensili da taglio, scudi termici ed isolanti elettrici, cristalli per laser, combustibili nucleari, protesi ossee, materiali intelligenti per il tessuto osseo, applicazioni per motori a scoppio ed ingegneristiche. I ceramici speciali costituiscono la classe di materiali per l'ingegneria cui tutti i settori industriali (industrie meccaniche e chimiche, automobilistiche ed aeronautiche, aerospaziali ed elettroniche) guardano con interesse, attendendosi la soluzione d'importanti problemi tecnici ed economici.

Prodotti ceramici avanzati Le superiori caratteristiche e prestazioni dei ceramici speciali, rispetto ai metalli e alle super-leghe, sono pertanto riconducibili a: - maggiore refrattarietà, - superiore resistenza meccanica, - maggiore durezza superficiale e migliore resistenza all'usura per attrito, minore conducibilità termica e quindi migliori caratteristiche d'isolamento termico, minor peso specifico con conseguente possibilità di realizzare componenti e pezzi più leggeri. Gli svantaggi che i ceramici possono presentare sono: - fragilità e scarsa resistenza agli urti, - minore resistenza agli shock termici, maggiore difficoltà di ottenere determinate geometrie complesse con la necessaria precisione.

Es. materiali ceramici avanzati Materiali ceramici per applicazioni biomediche (bioceramici) a base di materiali bio-attivi (Idrossiapatite, Trifosfato di calcio, Biovetro), inerti (Allumina, Zirconia) e miscele degli stessi con materiali organici. Comprendono piccoli blocchi porosi impiegati per la sostituzione di parti ossee e protesi per la ricostruzione ossea in Ortopedia e Neuroghirurgia. Istec – Cnr, Faenza. Cuscinetti a sfere Ceramici avanzati per impieghi strutturali o ingegneristici a base d'ossido d'Alluminio ed ossido di Zirconio, che si caratterizzano per le elevate prestazioni, quali: resistenza all'abrasione, resistenza meccanica, alta stabilità chimica e capacità d'isolamento elettrico.

Schema del Processo Produttivo

Operatività Organizzate una visita per conoscere i prodotti artigianali di ceramica in Puglia Dove andare? (Grottaglie, Terlizzi, Rutignano) Preparate un'intervista Raccogliete il materiale Presentatelo in formato scritto e/o multimediale (foto, film)

Verifiche e valutazione Gli allievi costruiscono e presentano una Mappa Concettuale con il software C-map Verifiche orali Verifiche pratiche in laboratorio Riconoscimento ceramiche