Step #30 - La scienza e la tecnica della cosa

In questo post dedicato alla scienza e alla tecnica, si vedranno le caratteristiche chimico-fisiche dei materiali ceramici e alcune fasi fondamentali del processo produttivo.

Proprietà chimico-fisiche

I materiali ceramici sono dei composti chimici tra un metallo e un non metallo a carattere prevalentemente ionico. Essi possono essere suddivisi in due grandi gruppi: i ceramici tradizionali, costituiti da tre componenti, argilla, silice e feldspato e i ceramici avanzati, tipicamente formati da composti puri o quasi puri quali l’ossido di alluminio (Al2O3), il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di silicio (Si3N4).
I solidi ceramici ionici presentano tipicamente una struttura cristallina, simile a quella del cloruro di sodio NaCl: la disposizione geometrica degli ioni è sempre uguale in tutto lo spazio (gli anioni occupano posizioni regolari nel reticolo atomico e i cationi posizioni interstiziali), per cui la struttura atomica dei cristalli è definita dal reticolo.

I ceramici sono relativamente fragili. La resistenza a trazione dei materiali ceramici è molto variabile, andando da valori molto bassi, minori di 0,7MPa, fino a un massimo di 7000 MPa, anche se pochi di essi superano i 170 MPa. Inoltre evidenziano una grande differenza tra la loro resistenza a trazione e a compressione (5-10 volte superiore). La rottura meccanica dei materiali ceramici avviene principalmente a causa di difetti presenti nella struttura dei materiali stessi come ad esempio pori e cricche superficiali, prodotte durante la finitura del materiale. Infine, molti materiali ceramici sono duri e presentano una bassa tenacità (bassa resistenza alle sollecitazioni dinamiche).

Le caratteristiche termiche dei ceramici sono fondamentali per le applicazioni a temperature elevate: per la loro alta resistenza termica, sono utilizzati come refrattari ma presentano dei coefficienti di dilatazione termica bassi e ciò causa difficoltà nella progettazione ingegneristica, soprattutto quando c'è la necessità di impiegare ceramici e metalli simultaneamente.

Fonte: http://ricercaceramica.it/progettazione-tecnologica/

Fasi del ciclo produttivo

Il ciclo produttivo è composta da diverse fasi a seconda del risultato che si desidera ottenere:

1. Selezione e preparazione dell'argilla. La sua principale proprietà è la plasticità: grazie alla presenza di acqua, può essere modellata e plasmata quando è allo stato umido, mantenendo la forma acquisita dopo l’essiccazione e la cottura. Essa non è direttamente utilizzabile per il processo se si trova ancora al suo stato naturale: il materiale viene anzitutto selezionato, quindi ripulito dalle impurità, stagionato e lavato. Infine subisce un'ulteriore depurazione per eliminare eventuali bolle d'aria e a renderla compatta, per prevenire il formarsi di crepe nel prodotto finito. 
2. Modellazione. Consente di dare la forma desiderata ai manufatti ceramici. Esistono varie tecniche di modellazione, tra cui la modellazione a mano libera, la più antica, modellazione al tornio (tornitura), e a stampo (colatura).
3. Essiccazione. I manufatti ottenuti devono essiccare completamente all'aria per eliminare la maggior parte dell'acqua che era stata addizionata all'impasto. Una essiccazione omogenea e uniforme garantisce la durata dell'oggetto ed evita deformazioni.
4. Cottura. Trasforma la miscela dei componenti minerali in un materiale resistente. Le caratteristiche che esso assume dipendono dalle caratteristiche di cottura (temperatura, permanenza, ciclo), e dalla composizione di partenza dell'impasto.
5. Decorazione. Sopra o sotto al rivestimento può essere applicata un'eventuale decorazione che fa degli oggetti un'opera artistica.
6. Smaltatura. Fase di rifinitura del prodotto, che ha lo scopo di proteggere il pezzo dall'usura, di facilitarne la pulitura e la manutenzione.
7. Seconda cottura. Fissa lo smalto all'oggetto vetrificandolo, rendendolo così lucido e impermeabile.

Fonti: https://it.wikipedia.org/wiki/Ceramica

http://angoloarte.altervista.org/CERAMICA.htm