Gres porcellanato: la produzione

Grès porcellanato: la produzione

Sei pronto a visitare una fabbrica di piastrelle in grès porcellanato? Mi chiamo Michele Pellizzari, sono uno dei titolari della Fratelli Pellizzari ed ho iniziato a visitare stabilimenti di produttori di piastrelle da bambino. Ne ho visti parecchi e tuttora, prima di adottare un fornitore, vado fisicamente a vedere lo stabilimento in cui si produce il grès, ti assicuro che è sempre un esperienza affascinante. 
A proposito, se vuoi sapere quali sono i migliori produttori di grès porcellanato che ho selezionato nel tempo, nel link qui di seguito li troverai:

I migliori produttori di grès porcellanato
 

Ma tornando al processo produttivo... quello di cui ti renderai conto, leggendo l'articolo, è che il progresso ha raggiunto livelli impensabili e se un tempo erano il fattore umano e piccoli segreti professionali a fare la differenza tra un produttore ed un altro, oggi è la tecnologia a fare la differenza.
Un impianto per la produzione di grès nuovo, con macchinari all'avanguardia, consente un livello di qualità produttiva impensabile con impianti obsoleti. 

Sei curioso di sapere come si produce il grès? Sei pronto per la visita ad uno stabilimento? 

 

Le materie prime per produrre il grès

La produzione del grès porcellanato, per realizzare pavimenti in ceramica, inizia dallo stoccaggio nei silos delle materie prime.
Quali materie prime servono per produrre una piastrella in grès?

In ordine di importanza: argille, caolini, feldspati, sabbie e altri minerali di varie colorazioni e granulometria. Questi sono gli ingredienti base della "ricetta" per la produzione di una piastrella in grès. 

I silos delle materie prime per la produzione di ceramica

L'attuale tendenza a riprodurre pietre naturali e marmi su lastre ceramiche impone la disponibilità di impasti di materie prime con un altissimo livello di bianchezza. Per raggiungere questo livello si possono utilizzare degli sbiancanti o fritte da impasto oppure utilizzare materie prime molto pure e bianche. Ma questo non è l'unico requisito che l'impasto deve soddisfare. Per le lastre di grandi dimensioni occorre utilizzare terre che garantiscano resistenze meccaniche adeguate: il modulo di rottura a crudo deve raggiungere un minimo di 8kg/cm² e, dopo l'essiccazione, deve raggiungere i 30 kg/cm².
Un ulteriore requisito, cercato da aziende che producono lastre di alta qualità, è la flessibilità sia nella piastrella cruda che, poi, nella lastra cotta. La flessibilità è di molto aiuto in fase di posa ed anche dopo la posa perché assorbe eventuali sollecitazioni e tensioni senza generare crepe. 

Tra le materie prime più performanti vanno citati:

  • il caolino di Imerys, in Ucraina
    • alta pressabilità, ossia buona compattazione e bassa espansione dopo la pressatura
    • sufficiente flessibilità per assorbire le tensioni 
    • elevata bianchezza (questa è la caratteristica fondamentale)
    • buona pulizia del prodotto finale
  • ball clay (argille plastiche da usare in combinazione con il caolino)
    • bianchezza buona
    • plasticità e pressabilità degli impasti grazie alla combinazione di caolinite, illite e smectite
    • fusibilità buona
  • talco (usato da moltissimi anni come fondente) 
    • migliora la fusibilità
    • abbassa la temperatura necessaria a parità di densità della piastrella
    • si raggiunge una maggiore densità apparente
  • scarti di ceramica ricotti (lo scarto può essere reimmesso nel ciclo produttivo) 

Dosaggio delle argille 

Gli operatori prelevano le materie prime nei silos e le immettono nei nastri trasportatori dotati di bilancia elettronica in grado di pesare i materiali, in modo da calcolare il dosaggio corretto tra le diverse materie prime in base al tipo di piastrella che si vuole realizzare.

Caricamento delle materie prime per creazione miscela

Il sistema di alimentazione delle materie prime è attualmente realizzato con nastri estrattori/pesatori i quali dosano simultaneamente gli elementi dell'impasto per comporre l aformula da inviare alla macinazione. Dalla costanza del dosaggio dipende la qualità della piastrella prodotta senza contare che un errato dosaggio potrebbe portare ad un aumento degli scarti di produzione per cui è importantissimo che il dosaggio sia perfetto al fine di produrre un impasto con la formula più costante possibile. Questi sistemi, inoltre, vanno continuamente monitorati ed è necessario compiere anche ulteriori controlli manuali su un campione di materia prima pesandola con una bilancia meccanica e confrontando il valore dichiarato dal sistema elettronico di dosaggio.

Macinazione delle argille

Una volta ottenuta questa miscela di argille, sabbie e minerali è necessario macinarle finemente in modo che sia possibile amalgamarle.

La macinazione è una fase molto importante: più piccola è la particella che si ottiene e meno aria vi sarà all'interno dell'impasto. Un impasto poroso comporterebbe tutta una serie di problemi per la piastrella, specie se di grande formato.

Per macinare le materie prime, negli impianti moderni, si utilizzano dei mulini continui: degli enormi cilindri che contengono acqua e corpi macinanti (principalmente sfere di allumina ma anche pietre dure). All'interno di questi  cilindri - in perenne movimento rotatorio - viene inserita l'argilla. Schiacciata dai corpi macinanti la terra si trasforma in un liquido denso, della consistenza di uno yogurt: la barbottina ceramica.

Macinazione delle materie prime nel mulino continuo

La barbottina viene poi stoccata in enormi cisterne e tenuta in continuo movimento con delle pale, per evitare che la polvere si depositi in basso.

Se supponiamo di mantenere inalterate le caratteristiche delle materie prime ed i rispettivi dosaggi un parametro fondamentale da considerare per produrre piastrelle di elevata qualità è la distribuzione dimensionale dei corpi macinanti all'interno del mulino continuo. Questa variabile è più influente sulla velocità del mulìino, quanti per mantenere costanti le caratteritsiche del macinato occorre mantenere la distribuzione dimensionale dei corpi macinanti nel tempo. Ciò si ottiene arrestando frequentemente il mulino per reintegrare la carica macinante ma questo ha, come conseguenza, una diminuzione della capacità produttiva. In alcuni impianti si sono riusciti ad integrare i corpi macinanti in automatico, contemporaneamente all'alimentazione della miscela di materie prime.

Fase di macinazione: spiegazione

Fase di macinazione: macchinari in azione

In questo video si vede in azione un mulino di macinazione ad umido che frantuma e macina finemente le materie prime necessarie per la produzione di una piastrella in ceramica

Se ti interessa sapere di più sulle varie tipologie di piastrelle in ceramica, sugli ambiti di utilizzo, sui formati oggi disponibili puoi trovare, qui di seguito, una pagina dedicata con diversi percorsi di approfondimento, buona lettura:   Le piastrelle in ceramica

Atomizzazione della barbottina ceramica

La barbottina viene prelevata dalle cisterne e condotta all'atomizzatore. Quest'ultimo è una sorta di cono all'interno del quale viene sparata aria caldissima che fa evaporare l'acqua e asciugare l'argilla macinata e miscelata.
La miscela di acqua e argilla si trasforma in una polvere finissima: l'atomizzato.

Atomizzatore e barbottina atomizzata

 

Nella foto seguente vediamo l'atomizzato, questa polvere della consistenza del talco, scendere dalla parte inferiore del cono dell'atomizzatore e cadere nel nastro trasportatore. Da qui verrà portata  direttamente alle presse oppure verrà stoccata in recipienti idonei, in attesa di essere utilizzata. 

 

produzione del gres: l'atomizzato

Migliore qualità della piastrella se si setaccia la barbottina

A distinguere, anche in questo caso, le aziende che cercano un elevata qualità sono alcune accortezze anche in questa fase produttiva. Per il miglioramento qualitativo delle piastrelle ceramiche è necessario, infatti, eliminare dall'impasto già macinato gli inquinanti e le particelle oltre una determinata dimensione. Questa fase di controllo può essere effettuata sulla barbottina all'uscita dal mulino con una serie di setacci in parallelo e defferizzatori.
Si possono spingere i controlli con maglie fino a 1600/2000 maglie/cm² mentre per i deferizzatori si utilizzano qualli a barre o a rullo per i modelli rotativi in continuo, entrambi con magneti permanenti o quelli elettromagnetici. 
L'elevato numero di setacci insatllati per soddisfare la produzione oraria, l'eventuale rottura di una rete di questi, la difficoltà di pulizia dei deferrizzatori complicano l'attività del reparto.

Migliore qualità se si raffredda la polvere di atomizzato

Un altro aspetto che viene curato, nelle aziende produttrici di piastrelle di qualità, è il raffreddamento della polvere essiccata. L'atomizzato, in fatti, ha dell'aria umida all'interno che, a contatto con le pareti dell'impianto raggiunge il punto di rugiada raffreddandosi ed andando a bagnare le particelle di atomizzato che poi si aggregano tra di loro formando dei grumi di particelle o, come si dice, delle "croste. Queste croste possono andare a peggiorare la qualità della piastrella in modi anche non immediatamente percepibili. Alcune aziende, le più attente alla qualità del prodotto ed alla propria immagine, hanno risolto con una complessa catena di nastri trasportatori che hanno il compito di ventilare le polveri ed evitare che si creano questi grumi. Queste soluzioni sono piuttosto macchinose, costose ed occupano parecchio spazio.

 

Pressatura delle piastrelle: spiegazione

Produzione del grès: pressa in azione

Le argille vengono depositate sui vassoi e pressate. La piastrella cruda esce dallo stampo e si dirige verso l'essiccatoio trasportata da nastri a rullo.

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Pressatura per ottenere la piastrella cruda

L'argilla che fuoriesce dal fondo del cono dell'atomizzatore ha il giusto contenuto d'acqua per consentire la formazione di una piastrella in ceramica, o meglio, in grès porcellanato. Si tratta quindi di trasportarla negli stampi e, finalmente, di pressarla in modo da dare la forma di una piastrella alle nostre materie prime.

I moderni processi produttivi del grès porcellanato prevedono presse sempre più potenti e con la possibilità di cambiare gli stampi abbastanza velocemente (servono comunque almeno due ore). Gli stampi sono ormai quasi sempre stampi isostatici.

Oggi la pressatura avviene in due modi, quella tradizionale, su stampo, oppure la innovativa pressatura continua, che preferisco chiamare "compattatura". Quest'ultima viene utilizzata per compattare un nastro continuo di argilla che scorre sotto a dei cilindri e consente di produrre piastrelle di ceramica di grandissime dimensioni, le cosiddette "grandi lastre".

La pressatura delle argille atomizzate produce piastrelle crude

 

Essicazione della piastrella cruda

Una volta pressata la piastrella uscirà dalla pressa e sarà pronta ad affrontare il viaggio che la porterà verso l'ultima fase, la cottura.
In questo stadio la piastrella in grès è, infatti, ancora cruda... si spezza facilmente con le mani.  

Ma prima, la nostra piastrella in grès, deve subire anche la fase di essiccazione. E' necessario, prima di affrontare la cottura, ridurre la percentuale di umidità all'interno della piastrella. 

Essiccatoio dove entrano le piastrelle crude ed umide per ridurre la percentuale di umidità

 

Produzione del grès: la smaltatura

La smaltatura è la fase che conferisce alla piastrella ceramica l'aspetto estetico desiderato. Avviene lavorando sulla superficie della piastrella in diversi modi, a seconda del risultato che si vuole ottenere.
Generalmente la piastrella viene movimentata sulla linea di smaltatura in file singole su cinghie trainate da motori elettrici. La velocità di transito è gestita da computers che vengono programmati in base al formato, al tipo di superficie, al tipo si smalto da applicare.
La smaltatura può prevedere una o due applicazioni ma può arrivare anche a decine e decine di applicazioni differenti se gli effetti decorativi ed i colori che si vogliono ottenere sono numerosi.

L'applicazione dei vari strati di smalto investe l'aspetto artistico del processo produttivo e differenzia in modo notevole le capacità di un'azienda piuttosto che di un'altra.

Da una decina d'anni, però, si sta affermando un sistema di smaltatura che ha ormai rivoluzionato il processo di smaltatura: è la stampa digitale su grès porcellanato, di cui abbiamo parlato in uno specifico articolo:

La decorazione digitale del grès porcellanato

Qui sotto vediamo un video di un'apparato per la smaltatura tradizionale.

La piastrella viene smaltata passando sotto ad una cascata di smalto che cola da una "campana". Questa è una delle tantissime modalità di applicazione di smalti o finiture di superficie della piastrella.

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Stoccaggio delle piastrelle essiccate

Ed ecco il prodotto pronto per la cottura: pressato ed essiccato. Ma ancora non resistente come dovrà essere quando verrà posato a pavimento e dovrà sopportare transiti di persone, veicoli, cadute di oggetti...

Le aziende che producono piastrelle hanno bisogno di grandi spazi per stoccare le piastrelle essiccate e crude. Il processo di produzione del grès, infatti, pur essendo quasi continuo si interrompe per consentire l'accumulo di grossi quantitativi di piastrelle crude per riuscire a garantire l'alimentazione ininterrotta del forno.
Eventuali interruzioni nella cottura danneggerebbero, infatti, il forno che necessita di essere alimentato sempre, giorno e notte, Sabato Domenica e feste comandate. Per questo motivo va tenuto un "polmone" di piastrelle di scorta per continuare a "nutrire" il forno.
 

Piastrelle essiccate

Lo stoccaggio delle piastrelle crude avviene medainte parcheggio su carrelli rotabili o su box a rulli e, per evitare di occupare grandi spazi a terra, possono essere organizzate anche in verticale.

Il forno delle piastrelle va alimentato tutti i giorni!

I produttori di piastrelle più avanzati tecnologicamente hanno inserito da diversi anni dei sistemi di traslazion e a guida automatica che prelevano le piastrelle semilavorate per trasportarle alle successive fasi del processo produttivo. Anche qui l'automazione consente di poter alimentare il forno sempre e comunque.
 

Trasporto delle piastrelle essiccate al forno
Il deposito dove vengono stoccate le piastrelle crude in attesa di essere cotte in forno e diventare grès porcellanato. 

I depositi di semilavorato hanno dimensioni correlati alla capacità produttiva delle aziende e, per garantire la continuità di alimentazione al forno, devono avere un grande volume di stock di piastrelle semilavorate . 

Il processo di stoccaggio e movimentazione dei semilavorati è ormai completamente automatizzato grazie a carrelli robot che continuano a prelevare pile di piastrelle essiccate per portarle al forno e ai nastri trasportatori che alimentano i forni.

movimentazione del grès con nastri trasportatori
Le piastrelle vengono movimentate mediante nastri trasportatori e si apprestano ad entrare nel forno di cottura

 

La cottura delle piastrelle

Ed eccoci al forno. Questo è il cuore del processo produttivo di una piastrella, il momento più delicato e più importante. La lunghezza del forno spesso supera i 100 metri, con migliaia di bruciatori in grado di raggiungere e superare i 1.200 gradi.
Sarà qui che il grès verrà temprato e acquisterà resistenza meccanica e all'abrasione.

Le trasformazioni che avvenono nel corso del processo di cottura si possono schematizzare come segue:

  • fino a 200°C: eliminazione dell'acqua igroscopica o residua e dell'acqua interfogliare o zeolitica
  • da 350 a 650°C: combustione delle sostanze organiche e dissociazione dei solfuri con liberazione di SO²
  • da 600 a 800°C: collasso del reticolo argilloso con liberazione dell'acqua di costituzione
  • da 800 a 950°C: decomposizione dei carbonati con liberazione di CO²
  • da 900 a 1000°C: reazione della silice e dell'allumina con altri elementi presenti nel sistema e formazione di silico-alluminati complessi, i quali impartiscono al corpo ceramico le caratteristiche proprietà fisico-meccaniche. A temperature superiori ai 1.000°C, e diverse a seconda della composizione, i silico-alluminati cominciano a rammollire e a fondere, dando origine alla formazione di una fase vetrosa che, inglobando le particelle meno fusibili, impartisce al materiale particolare durezza, compattezza ed impermeabilità
Il forno a rulli per la cottura in continuo della piastrella

Una volta raggiunta la massima temperatura è molto importante il processo di raffreddamento che deve essere estremamente graduale per non generare tensioni all'interno del grès. Una piastrella che si raffredda troppo velocemente rischia di essere "tensionata" e di rompersi quando si tenta di tagliarla.

Il controllo di qualità 

Le piastrelle in gres sono ultimate. Si tratta ora di controllarne la qualità.

Questo è un momento cruciale e delicato che può avvenire in più punti della linea produttiva e con differenti tecnologie a supporto. Generalmente viene svolto innanzitutto da dispositivi elettronici che controllano la planarità, la regolarità dei bordi, il calibro, insomma la regolarità geometrica della piastrella. Altri dispositivi elettronico controllano la qualità della stampa sulla piastrella prima del passaggio in forno, per evitare di spendere per cucinare piastrelle che presentano problemi di grafica.

Nelle aziende di alto livello un ulteriore controllo viene fatto alla fine del processo produttivo e per ogni singola piastrella (non a campione).

Generalmente si utilizza una combinazione di dispositivi: innanzitutto un sistema di visione che rileva il tono della superficie. Grazie ad una sofisticata telecamera cattura l'immagine e verifica la presenza di eventuali difetti di struttura o tono. Possono individuare difetti di decorazione (tono, bande o righe da stampa digitale, puntinature o macchie) ma anche imperfezioni strutturali.


Infine, nelle aziende più attente alla qualità, un ulteriore controllo viene realizzato da persone in carne ed ossa, solitamente delle signore armate di pennarello che affiancano i dispositivi elettronici nell'individuare le irregolarità delle piastrelle.

Una curiosità: il controllo viene effettuato da donne e non da maschietti: è dimostrato che il gentil sesso sia estremamente più dotato da questo punto di vista ed in grado di rilevare ogni minimo difetto o irregolarità.

Gres il controllo qualità

Imballaggio del grès

Se i controlli accertano che la piastrella è perfetta, si passa all'ultima fase del processo produttivo: l'inscatolamento e la disposizione su pallet. Anche in questo caso ci sono dei dispositivi automatici, come quello che vediamo qui sotto, che si occupano di questo lavoro, realizzando sia l'inscatolamento che la pallettizzazione.  

Queste sono le scatole che arriveranno a casa tua e che diventeranno il tuo nuovo pavimento in grès. Se sei curioso di sapere quanto è costata la tua piastrella fino a qui, puoi leggere lo studio: il prezzo di una piastrella

 

Inscatolamento delle piastrelle cotte
Se ti interessa sapere di più sulle varie tipologie di piastrelle in ceramica, sugli ambiti di utilizzo, sui formati oggi disponibili puoi trovare, qui di seguito, una pagina dedicata con diversi percorsi di approfondimento, buona lettura:   Le piastrelle in ceramica

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