Piastrelle gres porcellanato - I materiali delle piastrelle

Le piastrelle di ceramica (denominate anche "mattonelle" o "pianelle") sono materiali edilizi di finitura utilizzati per rivestire i pavimenti e le pareti.

Le piastrelle sono lastre di vario formato e di dimensioni variabili (lati di lunghezza da pochi centimetri a un metro e oltre, spessori da 5 a oltre 25 mm), ottenute da impasti di argilla, sabbia e altre sostanze naturali cotte a temperatura elevata.

Questo impasto di materiali definisce la natura ceramica delle piastrelle. Agli impasti viene poi data forma attraverso processi particolari di formatura, quindi vengono cotti in forni speciali ad altissime temperature (da 1000 a 1250 °C).

Le piastrelle di ceramica sono prodotti il cui impatto ambientale è inferiore rispetto ad altri materiali, grazie ad un'intensa attività di innovazione tecnologica, impiantistica e produttiva promossa dall' industria ceramica italiana. Per stabilire l'impatto ambientale della piastrella di ceramica va analizzato tutto il suo ciclo di vita, quindi le fasi comprese fra l'estrazione, la produzione di materie prime, la demolizione e la collocazione finale dei rifiuti.

La prima delle fasi analizzate è riferita all'estrazione e alla lavorazione delle materie prime impiegate nella produzione delle piastrelle. L'impatto ambientale delle cave è riconducibile da un lato alla modifica del paesaggio, dall'altro al consumo di risorse, all'emissione di polveri e alla produzione di rifiuti.

La fase di produzione rappresenta il segmento principale del ciclo di vita. Gli aspetti ambientali più rilevanti associati alla fabbricazione delle piastrelle sono: le emissioni gassose, il consumo idrico e gli scarichi di acque reflue; i rifiuti/residui; i consumi energetici; il rumore.
Per ogni chilogrammo di piastrelle fabbricate vengono convogliati dalle emissioni gassose da 0,2 a 0,4 g di composti del fluoro; da 30 a 45 g di polveri; da 0,01 a 0,1 g di composti del piombo. Di questi flussi inquinanti, più del 90% viene rimosso dagli impianti di depurazione che riducono le emissioni rispettivamente a 0,02 -0,04 g di composti del fluoro; 0,2-0,3 g di polveri; 0,001- 0,01 g di composti del piombo.

Il consumo idrico delle industrie ceramiche italiane è inferiore al fabbisogno, in quanto le acque reflue vengono riutilizzate nel processo produttivo, limitando l'inquinamento ambientale.
L'industria italiana del settore è anche in grado di riciclare la maggior parte dei rifiuti prodotti. I processi ceramici sono caratterizzati da notevoli esigenze energetiche.

Grazie all'innovazione tecnologica e impiantistica, l'intero settore consuma oggi meno della metà di energia rispetto agli anni Settanta.

La fase successiva del ciclo di vita delle piastrelle è l'installazione finale. I materiali utilizzati per la posa e il riempimento delle fughe hanno scarsa rilevanza dal punto di vista tossicologico.

Per quanto riguarda la sicurezza, le piastrelle limitano i rischi sanitari e ambientali associati all'installazione.
La demolizione delle piastrellature conclude il ciclo di vita del prodotto ceramico. I detriti di demolizione, per natura inerti, possono essere collocati nell'ambiente senza rischi particolari. In una graduatoria di durata d'esercizio le piastrelle si pongono, inoltre, in posizione di preminenza, rispetto ad altri materiali di finitura. Una piastrellatura correttamente installata può, infatti, durare molto tempo, generando una minore quantità di detriti.

Sul mercato esistono numerosi tipi di materiali, prima di vederli singolarmente è necessario entrare in possesso di alcune nozioni basilari, utili per poter scegliere con criterio i prodotti più adatti alle proprie necessità.

Superficie

Le piastrelle possono avere superficie smaltata o non smaltata.

Le piastrelle smaltate hanno il materiale di supporto ricoperto da un sottile strato di materiale vetroso, quelle non smaltate non presentano nessuna differenza tra superficie e supporto.
Esistono smalti di ogni tipo e gli effetti estetici che conferiscono alle piastrelle sono i più vari.
Le piastrelle non smaltate possono d’altra parte essere sottoposte a trattamenti particolari che ne modificano l’aspetto, possiamo infatti trovare piastrelle: levigate, semilevigate, lappate e satinate.

Supporto

Il supporto è il corpo stesso della piastrella, nelle superfici smaltate il supporto è ricoperto dallo smalto. L’impasto che costituisce le piastrelle può assumere la forma finale mediante due processi differenti: pressatura (le materie prime sono polverose e vengono compattate per mezzo di presse ad alta pressione) o estrusione (la forma finale è ottenuta facendo passare l’impasto più morbido dentro speciali orifizi).
Il supporto può essere poroso o compatto, non è possibile verificare ad occhio nudo ma è importante sapere che un supporto compatto sarà più resistente all’assorbimento d’acqua.
A seconda delle materie prime utilizzate nell’impasto, il supporto può assumere una grande varietà di colori: pasta rossa, pasta bianca, colorati.

Formato e Spessore

Le forme più diffuse sono il quadrato e il rettangolo (in rari casi è possibile incontrare anche forme differenti). Le dimensioni variano dai pochi centimetri delle tessere dei mosaici ai 60 e oltre di lato.
Lo spessore è variabile: mediamente è 8/10 mm, mentre per utilizzi particolari si può arrivare anche a superare i 2 cm.

La scelta

Durante la cottura ci sono diversi fattori che possono determinare differenze di risultato (umidità dell’aria, temperatura del forno..), per cui prima di essere inscatolate è indispensabile sottoporre le piastrelle a controlli accurati con l’obiettivo di classificarle per gruppi omogenei.
Per prima cosa si effettua una classificazione dei materiali in base ai difetti:

1° scelta (piastrella perfetta), scelta commerciale, 2° scelta, 3° scelta (piastrelle che presentano difetti vistosi come le sbeccature).
Vengono poi definiti il calibro che indica con precisione millimetrica lo scostamento dalla misura nominale, ed il tono che indica lo scostamento dal colore originariamente stabilito.

I materiali ceramici

Sin dal VI millennio a.C. i manufatti in ceramica hanno accompagnato la storia degli insediamenti umani.

Per qualità e valore artistico dei prodotti e delle decorazioni, le ceramiche sono uno dei più attendibili indicatori dello sviluppo delle civiltà materiali e dell’evoluzione culturale e, per la loro costante presenza nei siti abitati, hanno grande rilievo per gli studi di archeologia, etnografia e antropologia, per la storia dell’arte e della tecnologia.

La produzione di ceramiche si ritrova, con fasi parzialmente analoghe, in Medio Oriente, nelle culture mesoamericane e andine, in Giappone e in Europa dal Neolitico all’Età moderna, fino all’avvento della produzione industriale, affiancando all’utensile per uso quotidiano manufatti di valore artistico.

Si dicono ceramiche (dal greco kéramos, argilla, terra da vasi) i prodotti ottenuti dall’impasto di argille, acqua ed eventuali additivi, essiccati e cotti a temperature elevate, in modo che non possano più tornare allo stato plastico.

La materia prima fondamentale per la produzione delle ceramiche è l’argilla, roccia sedimentaria a base di silicati di alluminio. La sua caratteristica fondamentale è la plasticità: imbevuta d’acqua si può modellare in varie forme (è molto usata anche dagli scultori), che si mantengono dopo l’essiccazione.

Esistono diversi tipi di argille, che si differenziano per il contenuto di sabbia e impurezze, queste ultime responsabili del colore. Esse possono essere classificate in base alla plasticità in argille magre, che sono poco plastiche e friabili, con un elevato contenuto in sabbia, e in argille grasse, untuose al tatto, molto plastiche e con poca sabbia.

I materiali ceramici si distinguono in ceramiche a pasta porosa e ceramiche a pasta compatta.

Le ceramiche a pasta porosa sono costituite da una pasta tenera, assorbente, che si lascia scalfire facilmente da una punta d’acciaio. Vengono rese impermeabili con un rivestimento detto vetrina. Appartengono a questo gruppo le terraglie, le maioliche e le terrecotte.

Le ceramiche a pasta compatta presentano bassissima porosità e buone doti di impermeabilità ai gas e ai liquidi; non si lasciano scalfire da una punta di acciaio. Appartengono a questa categoria le porcellane e i grès.

I principali tipi di materiali disponibili sul mercato sono:

Monocottura/Monoporosa

Si tratta di piastrelle smaltate, formate per pressatura, che subiscono un solo processo di cottura (supporto e smalto contemporaneamente). La superficie ha una impermeabilità del 10% e si applica soprattutto per la pavimentazione sia interna che esterna. La monoporosa, invece, essendo meno impermeabile, viene utilizzata per i rivestimenti.
Bicottura

Sono piastrelle che vengono prodotte con doppia cottura, la prima per il biscotto (supporto) e la seconda per lo smalto. Avendo una superficie brillante e di particolare pregio ma delicata per le pavimentazioni, vengono usate prevalentemente per i l rivestimento delle pareti.
Pasta Bianca

Si tratta piastrelle smaltate, formate per pressatura, che subiscono un processo di bicottura (prima è cotto il supporto da solo, poi il supporto smaltato).
Maiolica

Prodotto tipicamente italiano, viene impiegata soprattutto per il rivestimento delle pareti interne. Ha una buona resistenza meccanica e una porosità che varia dal 15 al 25% che la rende inadatta per l'utilizzo all'esterno.
Cottoforte

Sono piastrelle smaltate in bicottura, formate per pressatura, dal supporto poroso e colorato e rifinite con smalto coprente. E' usato per pavimentazioni di interni, anche se non mancano i prodotti per il rivestimento.
Gres Rosso

Piastrelle non smaltate, formate per pressatura, dal supporto rosso e compatto.
Gres Porcellanato

Sono piastrelle non smaltate, con supporto chiaro o colorato, ottenuto per pressatura. Si tratta di piastrelle estremamente compatte e caratterizzate da porosità quasi nulla. Il gres porcellanato è quasi totalmente inassorbente e ha caratteristiche tecniche che ne hanno decretato grande diffusione per tutti i campi di utilizzo.
Clinker
Il clinker costituisce il supporto di piastrelle non smaltate, dal supporto colorato ottenuto per estrusione.
Cotto
E’ un materiale dal supporto è rosso e poroso, ottenuto per estrusione.
Terzo e Quarto fuoco

Piastrelle con decorazioni eseguite a strati successivi per le quali sono necessarie tre o quattro progressive cotture a temperature inferiori.

Le proprietà generali dei materiali ceramici.

La durezza, risultato delle reazioni che avvengono durante la cottura, conferisce una struttura compatta e un'elevata coesione interna, mentre la natura dei legami chimici rende la piastrella di ceramica dotata di un'ottima resistenza alla rottura. Capaci di sopportare carichi elevati non si deformano e non si piegano: sono pertanto rigide. Un'altra proprietà connessa con la natura ceramica delle piastrelle è la fragilità, che definisce il comportamento nei confronti degli urti. Moderatamente resistente agli urti, la piastrella di ceramica non si deforma, contrariamente ai materiali duttili. Inoltre l'elevata temperatura del processo di produzione della ceramica genera un composto stabile con una tendenza quasi nulla a reagire con altre sostanze. I prodotti ceramici sono dunque inerti, cioè insolubili e inalterabili a contatto con l'acqua e con la maggior parte delle sostanze chimiche. Anche le fiamme di un incendio non possono modificarne la composizione.
E' importante ricordare che le indiscutibili qualità della piastrella di ceramica, in particolare di resistenza meccanica e chimica, vengono esplicate e valorizzate appieno solo se la piastrellatura - il pavimento o la parete piastrellata - sono stati progettati e realizzati correttamente.

Antistaticità e resistenza al fuoco

Le piastrelle ceramiche appartengono alla classe degli isolanti elettrici: la loro conduttanza elettrica raggiunge livelli molto bassi. Questa proprietà si rivela molto importante al fine della sicurezza. Per applicazioni con particolari esigenze di antistaticità, quali la pavimentazione di sale operatorie, di laboratori o impianti chimici , sono necessarie piastrelle speciali, caratterizzate da una conduttanza elettrica maggiore rispetto alle piastrelle convenzionali.
I prodotti ceramici possono essere considerati sicuri anche in caso di incendio. Il comportamento al fuoco di un materiale viene definito in base ad alcune caratteristiche, classificabili in tre gruppi: la resistenza all'azione distruttrice delle fiamme, l'eventuale contributo che il materiale può dare all'alimentazione delle fiamme e l'emissione di fumi o sostanze tossiche in caso di incendio. In tutti e tre i casi le piastrelle di ceramica si attestano come uno dei materiali più sicuri.

Funzionalità e curabilità

Due requisiti indispensabili per i materiali da finitura sono: la durabilità, cioè la capacità di svolgere nel tempo le proprie funzioni tecniche ed estetiche, e la funzionalità che si definisce sulla base delle modalità di applicazione e ripristino.
Nella superficie piastrellata -pavimento o parete- è necessario che le piastrelle di ceramica siano legate con un aggancio forte e tenace a un supporto adeguatamente dimensionato e preparato. L'installazione richiede personale qualificato e la rimozione o sostituzione di piastrelle è difficile. Dunque le piastrelle di ceramica non sono fra i materiali più funzionali rispetto all'installazione. D'altra parte proprio la robustezza e la tenacia dell'aggancio piastrelle-sottofondo garantiscono la durabilità dell'installazione, collocando le piastrelle di ceramica in una posizione di eccellenza rispetto ad altri materiali come ad esempio i materiali non duri. La durabilità comporta, inoltre, la capacità di resistere alle sollecitazioni esercitate dall'ambiente: azioni di usura abrasiva, attacchi di sostanze liquide o chimicamente aggressive e di sostanze contaminanti per l'ambiente.
Grazie all'elevata inerzia chimica una superficie di piastrelle non solo è meno esposta ai rischi di deterioramento rispetto ad altri materiali, ma è anche resistente allo sporco e quindi più facilmente pulibile; infatti, qualunque tipo di macchia è generalmente eliminabile da una piastrella di ceramica. Per quanto riguarda la manutenzione, la piastrella di ceramica è fra i materiali più funzionali.

Caratteristiche strutturali e di regolarità

La regolarità di un lotto di piastrelle è legata alla misura dei lati e alla misura della planarità.
Si controllerà, per quanto riguarda i lati, che questi non presentino curvature e che siano perpendicolari tra loro. La planarità, che richiede un'analisi più particolareggiata, riguarderà la curvatura del centro, la curvatura dello spigolo, la svergolatura. La caratteristica della regolarità interessa oltre che le dimensioni anche l'aspetto delle piastrelle che può manifestare i seguenti difetti: fratture, cavilli, ritiri di smalto, disuniformità, crateri, devetrificazione dello smalto, punti e macchie, difetti sotto smalto, difetti di decorazione, scagliature, bolle, irregolarità e accumuli di smalto sui bordi.
La caratteristica utilizzata per descrivere in modo quantitativo la struttura delle piastrelle è l'assorbimento d'acqua. Tale assorbimento avviene attraverso i pori del materiale che sono in comunicazione con l'esterno, fornendo un'indicazione immediata sulla struttura del materiale stesso: porosa quando ci si trova di fronte a un elevato assorbimento d'acqua, compatta quando l'assorbimento è basso.

Caratteristiche meccaniche massive e superficiali

Una delle principali caratteristiche meccaniche massive delle piastrelle è il modulo di rottura a flessione, definito dalla massima tensione che il materiale può sopportare prima di rompersi. Questa proprietà è correlabile alla struttura del materiale.
Oltre al modulo viene misurato anche il carico di rottura a flessione, determinato non solo dalla struttura del materiale ma anche dalle dimensioni della piastrella (in particolare dallo spessore), che indica la capacità di resistenza alla rottura della piastrella sottoposta a prova.
Un'altra proprietà importante è la resilienza o resistenza all'impatto. Attraverso questa si misura la resistenza del materiale per pavimento alla rottura causata dalla caduta di corpi. Le piastrelle, come tutti i materiali ceramici, non sono resilienti ma fragili, cioè manifestano una limitata attitudine a resistere agli urti.
La principale caratteristica meccanica superficiale delle piastrelle è la resistenza all'abrasione o ad azioni d'usura connesse al movimento di corpi. Tali azioni possono generare due effetti: il materiale viene progressivamente consumato e/o la superficie subisce alterazioni, con perdita di brillantezza, variazione di tonalità cromatica, possibile aumento della porosità superficiale, etc.

Caratteristiche termo-igrometriche e chimiche
La resistenza al gelo caratterizza alcune tipologie di piastrelle di ceramica. Questo fenomeno atmosferico svolge la sua azione attraverso una duplice modalità: alla penetrazione dell'acqua favorita dalla presenza e dalla dimensione dei pori della piastrella segue una seconda fase e cioè quella in cui l'acqua assorbita si solidifica, nel caso la temperatura scenda sotto zero. Tutti sanno che l'acqua, solidificando - cioè diventando ghiaccio - aumenta di volume. L'acqua gelata nei pori delle piastrelle può per questo provocare l'insorgere di tensioni tali da indurre rotture e distacchi di parti nei materiali non resistenti al gelo. Si capisce come esista una stretta relazione tra resistenza al gelo e assorbimento d'acqua, nel senso che quanto più difficile è la penetrazione dell'acqua tanto più alta sarà tale resistenza.
Anche gli sbalzi termici possono danneggiare le piastrelle. La resistenza agli shock termici - le brusche e repentine variazioni di temperatura - indica la capacità delle piastrelle di sopportare tali eventi senza subire danni. La dilatazione termica è la caratteristica per cui un materiale subisce una dilatazione quando la temperatura aumenta, mentre si contrae se la temperatura diminuisce.
Resistenza al cavillo. Il cavillo si può talora riscontrare nelle piastrelle smaltate e consiste nella formazione di sottili fessure nello spessore dello smalto. Le cause del cavillo sono riconducibili a un cattivo accordo dilatometrico tra smalto e supporto. La resistenza all'insorgere di queste microfratture costituisce un'ulteriore caratteristica delle piastrelle di ceramica smaltate.

Caratteristiche chimiche
Tra le caratteristiche di questo tipo si può annoverare la resistenza all'attacco degli agenti chimicamente aggressivi che possono corrodere la superficie e quindi alterare l'aspetto estetico della piastrella. Strettamente collegata a questa caratteristica, la resistenza alle macchie indica il comportamento della superficie ceramica a contatto con sostanze macchianti, determinando la valutazione sull'efficacia con cui le macchie possono essere rimosse quindi sulla pulibilità della superficie.

Esistono infine una serie di normative, unificate a livello europeo e qualche volta mondiale, che fissano i requisiti di accettabilità per ogni caratteristica tecnica.
Quasi tutte le aziende produttrici inseriscono nei cataloghi le schede tecniche di ogni materiale, evidenziandone le caratteristiche rilevate nei laboratori.

E’ importante infine prestare attenzione alla quantità di piastrelle da ordinare al momento dell’acquisto. Bisogna considerare che alcune piastrelle andranno sprecate al momento della posa (verranno tagliate, possono rompersi..) ed è utile tenersi di scorta qualche scatola per l’eventualità che si presenti la necessità anche molti anni dopo.

Il viaggio nel mondo delle piastrelle di ceramica non si conclude con l'individuazione e la scelta del tipo più adatto alle esigenze del consumatore. Colorata, smaltata o decorata, la piastrella non garantisce da sola la buona riuscita del rivestimento di una cucina, di una piazza, di un palazzo.

Andiamo a visionare i tipi di posa.