Nuovi materiali ceramici e sistemi per l’edilizia ed il made in Italy

L’innovazione nell’industria ceramica

Responsabili: Chiara Zanelli, Michele Dondi
Personale coinvolto: Sonia Conte, Chiara Molinari, Guia Guarini

ISTEC-CNR svolge attività di ricerca e sviluppo di nuovi materiali, sistemi e processi per l’industria ceramica. L’attività è focalizzata sul comportamento delle materie prime, le proprietà dei prodotti ed innovazione di processi e prodotti.

In particolare, le tematiche di indagine sono:

• Sviluppo di prodotti innovativi. Progettazione, sperimentazione e caratterizzazione di materiali ceramici per l’edilizia (piastrelle, laterizi, refrattari, stoviglieria, sanitari, aggregati leggeri). Messa a punto di nuove formulazioni e miglioramento delle prestazioni di prodotti industriali.
• Caratterizzazione e sviluppo di nuovi sistemi per edilizia e arredo, in particolare piastrellature in ceramica e compositi inorganici ed ibridi, ad esempio realizzati con lastre di grandi dimensioni e spessori sottili.
• Studio e sviluppo di processi innovativi. Valutazione della dipendenza delle proprietà di prodotti finiti e semilavorati dalle condizioni di lavorazione. Influenza delle variabili di processo sulle principali proprietà chimico-fisiche e tecnologiche dei materiali ceramici.
• Esecuzione di prove in base alle normative vigenti su piastrelle, laterizi, sanitari, stoviglierie, refrattari.
• Attività di consulenza nei vari settori della ceramica industriale.
• Messa a punto di procedure analitiche e loro trasferimento alle imprese.

Strumenti e processi

Progettazione, sintesi, sperimentazione e caratterizzazione di materiali ceramici.
Studio della dipendenza delle proprietà chimico-fisiche, meccaniche-tribologiche, termiche, microstrutturali e funzionali dei prodotti finiti e semilavorati dalle condizioni di lavorazione.

Simulazione a scala di laboratorio del processo industriale per i materiali ceramici tradizionali: scelta delle materie prime, formulazione dell’impasto, miscelazione dei vari componenti, essiccamento, disaggregazione delle polveri, umidificazione, pellettizzazione, formatura, essiccamento, cottura.

Dettagliata caratterizzazione, seguendo le normative vigenti, dei materiali nei differenti step di processo: espansione dopo pressatura, resistenza a flessione (ISO 10545-4), ritiro (ASTM C 326), assorbimento d’acqua, porosità, (ISO 10545-3), ecc.

Prodotto finito: composizione mineralogica (XRPD- Metodo Rietveld), proprietà chimico-fisiche, analisi microstrutturali (ICP, SEM, EDS, XRD, PSD, BET, MIP, EAS, reometria), proprietà meccaniche, e tribologiche, e proprietà delle superfici.

Principali collaborazioni

Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra, Università di Ferrara;
Centro Ceramico di Bologna;
Istituto per le Tecnologie della Costruzione, Consiglio Nazionale delle Ricerche (ITC-CNR), San Giuliano Milanese.

Pubblicazioni

• Molinari C., Zanelli C., Guarini G., Dondi M., Bloating mechanism in lightweight aggregates: Effect of processing variables and properties of the vitreous phase. Construction and Building Materials. (2020) 261-20, 119980.
• Conte S., Zanelli C., Molinari C., Ardit M., Cruciani G., Dondi M., Phase evolution during reactive sintering by viscous flow: Disclosing the inner workings in porcelain stoneware firing.,Journal of the European Ceramic Society. (2020) 40-4, 1738-1752.
• Soldati R., Zanelli C., Cavani g., Battaglioli L.,Guarini G., Melandria C., Piancastelli A., Dondi M., Powder rheology and compaction behavior of novel micro-granulates for ceramic tiles. Powder Technology (2020) 374, 111-120.