CORRELAZIONE TRA LE CARATERISTICHE DELLE MATERIE PRIME E LA MICROSTRUTTURA DEL PRODOTTO FINITO

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Giorgia Piccolo
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1 MATERIE PRIME PER PIASTRELLE CERAMICHE SASSUOLO, 21/02/2019 CONFINDUSTRIA CERAMICA con il patrocinio di CORRELAZIONE TRA LE CARATERISTICHE DELLE MATERIE PRIME E LA MICROSTRUTTURA DEL PRODOTTO FINITO ELISA RAMBALDI

2 Insieme degli elementi che costituiscono un materiale non visibili ad occhio nudo, ma osservabili attraverso l utilizzo di un microscopio (OM, SEM) [1] [1] W. E. Lee and W. M. Rainforth Ceramic microstructure. Property control by processing. Chapman and Hall, London, 1994.

3 - Grani (forma, dimensione, distribuzione) - Fasi cristalline - Porosità (forma, dimensione, distribuzione) - Inclusioni, difetti, impurezze [1] [1] W. E. Lee and W. M. Rainforth Ceramic microstructure. Property control by processing. Chapman and Hall, London, 1994.

4 Come si analizza la microstruttura? Microscopia elettronica (SEM) Microscopia ottica (OM) Analisi di immagine

5 La microstruttura cambia da un materiale all altro perché dipende dalle materie prime e dal processo produttivo MATERIE PRIME Microstruttura PROCESSO

6 Differenti tipi di materie prime e processi produttivi. diversi tipi di microstruttura Materiali ceramici tradizionali gres porcellanato Materiali ceramici avanzati ZrO 2

tradizionali gres porcellanato MACINAZONE A UMIDO

7 Differenti tipi di materie prime e processi produttivi. diversi tipi di microstruttura Materiali ceramici tradizionali gres porcellanato MACINAZONE A UMIDO Materiali ceramici tradizionali gres porcellanato MACINAZONE A SECCO

8 Porosità totale (TP) e assorbimento AA% TP diventa importante a seguito delle operazioni di finitura superficiale TP = porosità aperta (OP) + porosità chiusa (CP)

9 Porosità totale (TP %) A 4,8 % C 10,5 % B 8,9 % D 14,4 %

10 0 Microstrutura Distanza dalla superficie di esercizio, mm Distance from working surface, mm A B C D E* Superficie di esercizio 500 µm p, vol%

11 Correlazioni tra proprietà meccaniche e microstruttura

12 ANALISI CHIMICHE E MINERALOGICHE PERIODICHE PER VERIFICARNE LA COSTANZA COMPOSIZIONALE CONTROLLI PIU FREQUENTI SE SI UTILIZZANO MATERIALI DI SCARTO, SPECIE SE PROVENIENTI DA STABILIMENTI INDUSTRIALI DIVERSI

13 EVITARE L INSORGENZA DI TENSIONI RESIDUE LEGATE A: MISCELAZIONE NON OMOGENEA CONTROLLO NON OTTIMALE DELLE MATERIE PRIME PIROPLASTICITA

Tensioniresidue Superficie della lastra Valori di densità diversi nella lastra ceramica in crudo Diverse proprietà termo-elastiche tra le fasi cristalline e la fase amorfa Temperature diverse tra l

14 Tensioniresidue Superficie della lastra Valori di densità diversi nella lastra ceramica in crudo Diverse proprietà termo-elastiche tra le fasi cristalline e la fase amorfa Temperature diverse tra l interno e la superficie della lastra durante il raffreddamento in cotture rapide Sezione della lastra Eterogeneitàmicrostrutturali Distribuzione della dimensione dei pori Superficie della lastra Distribuzione delle distanze dei grani di quarzo Composizione della fase amorfa LATO LUNGO CENTRO LATO CORTO

Tensioniresidue Distribuzione delle distanze dei

Deformazione post cottura causata da una

15 Tensioniresidue Distribuzione delle distanze dei grani di quarzo GRADO DI MISCELAZIONE delle materie prime Lastra 1 Lastra 2 Classidelledistanzetraigranidiquarzo, µm Classidelledistanzetraigranidiquarzo, µm Deformazione post cottura causata da una miscelazione non omogenea delle materie prime

16 -Curve di assorbimento d'acqua e ritiro lineare: cotture in forno elettrico da laboratorio di gres porcellanato A e B CICLO LENTO A B A B

17 -Curve di assorbimento d'acqua e ritiro lineare: cotture in forno elettrico da laboratorio di gres porcellanato A e B A CICLO RAPIDO B A B

18 -Curve di deformazione piroplastica: gres porcellanato A e B (riferimento) H I σ B = g L 2 ρ 2 r = 40kPa H F!"

19 1. CONTROLLO DELLE MATERIE PRIME 2. CONTROLLO DELLE CARATTERISTICHE DEL PRODOTTO 3. L INDAGINE MICROSTRUTTURALE COME STRUMENTO UTILE PER OTTENERE UN PRODOTTO AL TOP E MASSIMIZZARE LA PRODUTTIVITA

20 ELISA RAMBALDI Centro Ceramico

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