13   Maggio   2013

Piastrelle e lastre ceramiche a spessore sottile

Ricerca a sostegno della normazione svolta nell’ambito del Progetto InProCer (Obiettivo Realizzativo 5).

Presentazione e caratterizzazione preliminare

a cura di Giorgio Timellini - Centro Ceramico Bologna

InProCer – Laboratorio per l’Innovazione di Prodotto e Processo Ceramico Regione Emlia Romagna – Bando “Dai distretti produttivi ai distretti tecnologici”

Le piastrelle e le lastre sottili sono elementi ceramici, di formato diverso, ma esteso dai formati usuali e più diffusi fino a dimensioni dell’ordine dei metri (ad esempio, 3 metri). Lo spessore è compreso fra 3 e 5-5,5 mm. Accanto a lastre solo di ceramica, vi sono tipi di lastre sottili con applicazione sul retro di uno strato di diversa natura e composizione (ad esempio, una rete in fibra di vetro), applicato in aderenza con particolari adesivi.

Come è ben noto, le piastrelle di ceramica sono un materiale per edilizia destinato al rivestimento di pavimenti e pareti, e sono chiamate a svolgere fondamentalmente due funzioni: una funzione tecnica, come materiale da costruzione progettato, realizzato ed installato per resistere alle sollecitazioni meccaniche, chimiche, termiche ed igrometriche di esercizio, senza subire danneggiamenti e perdite di funzionalità; ed una funzione estetico-arredativa, di materiale per l’architettura, destinato a costituire l’interfaccia fra costruito e ambiente in modo armonioso, funzionale e piacevole. E’ evidente che da quest’ultimo punto di vista le piastrelle/lastre sottili hanno definito un significativo progresso, una forte innovazione rispetto ai prodotti convenzionali: un’innovazione nata in Italia, sulla base di nuove tecniche di fabbricazione anch’esse sviluppate nel nostro paese.

Dal punto di vista architettonico i grandi formati a disposizione offrono al progettista opportunità decisamente superiori di disegnare una superficie riducendo drasticamente non solo l’incidenza quantitativa ma anche il “peso visivo”, la percezione delle giunture – delle fughe - fra gli elementi di ceramica. Questa possibilità suggerisce anche, in termini positivi dal punto di vista tecnico-prestazionale, un incremento della parte ceramica della piastrellatura, a spese delle fughe, per le quali si deve considerare in generale una minore resistenza alle sollecitazioni ambientali, ed un maggiore rischio di trattenere in modo duraturo materiali, anche organici, provenienti dall’ambiente ed in grado di ospitare e nutrire microorganismi di diversa natura ed effetti.

Lo spessore ridotto è alla base di ulteriori vantaggi. Rispetto ad un prodotto di grès porcellanato di spessore convenzionale, indicativamente di 10 mm, e peso per unità di superficie dell’ordine di 20 kg/m2, un prodotto sottile pesa circa la metà. Questa sola considerazione richiama, per le lastre sottili, la qualifica di prodotto ispirato all’efficienza di impiego delle risorse: per rivestire 1 m2 di superficie vengono escavate e trasportate meno materie prime, viene lavorata una massa minore di impasto e di semilavorati, che portano a risparmiare, sempre con riferimento a 1 m2 di superficie piastrellata, combustibili e acqua; viene trasportata dal luogo di produzione al luogo di vendita e dai qui al luogo di installazione una minore massa di materiale, sempre con riferimento a 1 m2 di prodotto venduto.

Due ordini di opportunità sono riconducibili al minore peso ed agli aspetti ora citati. La prima riguarda la posizione prevedibilmente avanzata delle lastre sottili per quanto concerne la sostenibilità: un obiettivo molto importante nel campo dell’edilizia, sia per l’inclusione della sostenibilità fra i requisiti base delle costruzioni nel recente Regolamento Europeo sui prodotti da costruzione (Regolamento UE N. 305/2011 – 9 Marzo 2011), sia per la stretta relazione che attualmente lega sostenibilità e competitività. A conferma dell’importanza che la sostenibilità ha attualmente, e del conseguente interesse espresso dai diversi settori manifatturieri, segnalo - in particolare per le piastrelle di ceramica e per l’Italia - non solo la crescente diffusione ed attenzione a marchi ambientali di prodotto quali Ecolabel, ma anche l’attivazione, da parte del Comitato Tecnico ISO TC 189 “Ceramic Tiles”, di un gruppo di lavoro (Working Group WG7) con coordinamento italiano, incaricato di sviluppare una norma ISO sulla sostenibilità delle piastrelle di ceramica e dei rispettivi materiali per piastrellature di ceramica. Nel caso delle lastre composite, con strato applicato sul retro, è evidente la necessità di considerare anche questo nelle valutazioni relative alla sostenibilità.

Un ulteriore aspetto a conferma dell’interesse di piastrelle di ceramica a basso spessore, e conseguentemente di peso ridotto, è rappresentato dal crescente impegno attualmente osservabile, in un quadro piuttosto critico dell’edilizia a livello nazionale ed europeo, nel recupero edilizio e nelle ristrutturazioni. Si segnalano, in proposito, le ristrutturazioni con realizzazione di una nuova piastrellatura per sovrapposizione senza demolizione – con incremento controllato di peso e di spessore - su preesistente pavimentazione o sistema di rivestimento a parete. Si anticipa fin d’ora un tema che verrà approfondito nel seguito: si dovranno sempre e comunque adottare procedure di progettazione, tecniche e materiali di posa speciali, appositamente sviluppati per applicazioni di piastrelle ugualmente speciali.

Dal punto di vista tecnico, gli aspetti su cui si deve focalizzare l’attenzione sono fondamentalmente due (come emerge dai risultati, di seguito ripresi, di un’indagine campionaria prenormativa svolta dal Centro Ceramico nell’ambito del progetto InProCer OR5).

Il primo aspetto è rappresentato dal ruolo esercitato dallo spessore delle piastrelle/lastre sul carico di rottura: una funzione quadratica lega carico di rottura e spessore, per cui ad esempio, ad un dimezzamento dello spessore della piastrella corrisponde la riduzione a ¼ del carico di rottura, a parità di formato. Il materiale possiede per altro una resistenza meccanica non significativamente diversa da quella del grès porcellanato: il modulo di rottura è in generale compreso fra 40 e 70 MPa, come conseguenza di una struttura compatta, con assorbimento d’acqua non solo inferiore a 0,5 %, ma spesso inferiore a 0,2 %.

La seconda circostanza tecnica è rappresentata dalla superiore flessibilità della lastra, associata a formato e spessore. Ancora una volta una caratteristica estensiva – ora la flessione della lastra, così come prima il carico di rottura - dipende fondamentalmente dal dimensionamento del componente, e non dalle proprietà meccaniche intensive, specifiche del materiale: in particolare, il modulo di elasticità, generalmente compreso fra 40 e 60 GPa: sia per le piastrelle “convenzionali in grès porcellanato, sia per le lastre sottili nel medesimo materiale.

Le lastre sono dunque da riguardare come componenti in grado di subire una significativa deformazione in campo elastico, prima di arrivare a rottura, mentre una piastrella di piccolo formato, anche se di spessore sottile, anche se dello stesso materiale della lastra di grande formato, è un componente rigido, quasi indeformato al momento della rottura.

Quali le conseguenze di queste diverse proprietà fra piastrelle convenzionali e lastre o piastrelle di piccolo spessore? Il più basso valore di carico di rottura può essere problematico, ma questo è vero fondamentalmente nel caso di piastrellature di lastre sottili progettate e realizzate secondo regole e modalità convenzionali. Si impone conseguentemente l’inderogabile necessità di stabilire criteri e requisiti specifici per le lastre sottili, per i materiali di posa, per la progettazione e per la posa di piastrellature di lastre sottili. Questo è un obiettivo perseguito nell’ambito del citato ISO TC 189 “Ceramic Tiles”, con il contributo di due gruppi di lavoro, il WG4 e il WG6.

La secondo conseguenza è che lastre sottili e di grande formato presentano livelli tali di flessibilità da deformarsi elasticamente anche solo per effetto del proprio peso. Ciò pone limitazioni significative alle tecniche di misura di proprietà delle piastrelle, basate sull’ipotesi di sostanziale (infinita) rigidità del campione di prova. Esempi di misure influenzate dalla flessibilità delle lastre sottili sono le misure di planarità e quelle di modulo di rottura a flessione, che prevedono l’appoggio del campione su supporti puntiformi o su coltelli, con conseguente possibilità di inflessione. Tale inflessione di fatto modifica le proprietà da misurare, e rende inapplicabile il metodo. Per questo motivo sono in corso di studio, sperimentazione e sviluppo metodi alternativi di misura, applicabili alle lastre sottili (ISO TC 189, WG1 “Test Methods” e WG4 “Thin Tiles”).

Riferimenti

Regolamento UE N. 305/2011 – 9 Marzo 2011 (Construction Product Regulation, CPR) Condizioni armonizzate per la commercializzazione dei prodotti da costruzione, con abrogazione della Direttiva 89/106/CEE del Consiglio

Ecolabel
ec.europa.eu/environment/ecolabel

ISO TC 189 “Ceramic Tiles”
WGI – Test methods - Convener A.Tenaglia
WG2 – Technical specifications” Convener E. Astrachan
WG4 - Thin tiles and panels”– Convener L. Galassini
WG6 - Design and installation of ceramic tiling - Convener B,Newell
WG7 – Sustaibìnability issues for ceramic tiling – Convener G.Timellini