The deliverable SP1_WP5_AZ1_D4.4 regards the determination of the type of production process for panels of bio-soluble fibers by means of bibliographic analysis on the basis of the state of the art and of previous skills in the context of forming and consolidation of porous ceramic materials. While the use of bio-soluble fibers eliminates the risks associated with the production and assembly-disassembly-disposal of the panel, it is to be underlined that the materials of completely inorganic nature include a total refractoriness and resistance to fire without development of gas or smoke or ash , keeping the original structure intact until the fulfillment of the sintering or melting. Given the functional requirements, during the definition of the production process has been evaluated the coupling of ceramic forming techniques to generate porous architectures with the use of inorganic binders based on silico-alkaline to allow a consolidation chemical-physical and then also the self-supporting capacity without thermal treatment of sintering. A forming process that associates the direct foaming and the function of sacrificial porogen to a type of gel casting is said "clot forming" and is based on the variations of the chemical-physical characteristics of a globular protein of animal origin. Furthermore, in an alkaline environment the surface of the fibers with bio-soluble composition SiO2-CaO-MgO-Al2O3 can be involved in a process of polymerization of long chains of alumino-silicate tetrahedra - the so-called geopolymerization -or phases of calcium-silicate hydrates. Therefore, the inorganic binders considered in the process belong to three alkaline types with increasing complexity: 1.The colloidal silica, an inorganic binder used in the ceramic field or paintings. 2.The soluble alkaline silicate (water glass). Aqueous solutions of alkali silicates (pH 11-13) are activators of polymerization inorganic. 3.The so called geopolymers, synthetic alkaline alumino-silicates generally used as inorganic adhesives and binders for high temperature, or in place of the traditional hydraulic cements.

Il deliverable SP1_WP5_AZ1_D4.4 riguarda la determinazione della tipologia di processo di produzione per pannelli di fibre bio-solubili mediante analisi bibliografica sulla base dello stato dell'arte e delle competenze pregresse nell'ambito della formatura e consolidamento di materiali porosi ceramici. Mentre l'utilizzo di fibre bio-solubili elimina i rischi connessi alla produzione e montaggio-smontaggio-smaltimento del pannello, è da sottolineare che i materiali di natura completamente inorganica annoverano una completa refrattarietà e resistenza al fuoco senza sviluppo di gas o fumi o ceneri, mantenendo la struttura portante iniziale inalterata fino al sussistere della sinterizzazione o fusione. Dati i requisiti funzionali richiesti, durante la definizione del processo di produzione è stato valutato l'accoppiamento di tecniche di formatura di derivazione ceramica per generare architetture porose con l'utilizzo di leganti inorganici a base silico-alcalina per consentire un consolidamento chimico-fisico e quindi anche l'autoportanza senza trattamento termico di sinterizzazione. Un processo di formatura che associa il foaming diretto e la funzione di porogeno sacrificale a una variante gel casting è detto "clot forming" ed è basato sulla variazioni delle caratteristiche chimico fisiche di una proteina globulare di origine animale. Inoltre, in ambiente alcalino la superficie delle fibre biosolubili con composizione SiO2-CaO-MgO-Al2O3 può essere coinvolta in un processo di polimerizzazione di lunghe catene di tetraedri allumino-silicatici - la così detta geopolimerizzazione- o di fasi calcio-silicatiche idrate. Pertanto i leganti inorganici considerati nel processo appartengono a tre tipologie alcaline a crescente complessità: 1.La silice colloidale, legante inorganico utilizzato in ambito ceramico o delle pitture. 2.I silicati alcalini solubili (water glass). Le soluzioni acquose di silicati alcalini (pH 11-13) sono attivatori di polimerizzazione inorganica. 3.I geopolimeri propriamente detti, ovvero degli allumino-silicati alcalini sintetici prevalentemente utilizzati come collanti e leganti inorganici per alta temperatura o in sostituzione dei cementi idraulici tradizionali.

Deliverable SP1_WP5_AZ1_UO04_D04 Studio di fattibilità: determinazione della tipologia di processo di produzione per pannelli a base di fibre bio-solubili

Valentina Medri;Elena Landi
2013

Abstract

The deliverable SP1_WP5_AZ1_D4.4 regards the determination of the type of production process for panels of bio-soluble fibers by means of bibliographic analysis on the basis of the state of the art and of previous skills in the context of forming and consolidation of porous ceramic materials. While the use of bio-soluble fibers eliminates the risks associated with the production and assembly-disassembly-disposal of the panel, it is to be underlined that the materials of completely inorganic nature include a total refractoriness and resistance to fire without development of gas or smoke or ash , keeping the original structure intact until the fulfillment of the sintering or melting. Given the functional requirements, during the definition of the production process has been evaluated the coupling of ceramic forming techniques to generate porous architectures with the use of inorganic binders based on silico-alkaline to allow a consolidation chemical-physical and then also the self-supporting capacity without thermal treatment of sintering. A forming process that associates the direct foaming and the function of sacrificial porogen to a type of gel casting is said "clot forming" and is based on the variations of the chemical-physical characteristics of a globular protein of animal origin. Furthermore, in an alkaline environment the surface of the fibers with bio-soluble composition SiO2-CaO-MgO-Al2O3 can be involved in a process of polymerization of long chains of alumino-silicate tetrahedra - the so-called geopolymerization -or phases of calcium-silicate hydrates. Therefore, the inorganic binders considered in the process belong to three alkaline types with increasing complexity: 1.The colloidal silica, an inorganic binder used in the ceramic field or paintings. 2.The soluble alkaline silicate (water glass). Aqueous solutions of alkali silicates (pH 11-13) are activators of polymerization inorganic. 3.The so called geopolymers, synthetic alkaline alumino-silicates generally used as inorganic adhesives and binders for high temperature, or in place of the traditional hydraulic cements.
2013
Istituto di Scienza, Tecnologia e Sostenibilità per lo Sviluppo dei Materiali Ceramici - ISSMC (ex ISTEC)
Il deliverable SP1_WP5_AZ1_D4.4 riguarda la determinazione della tipologia di processo di produzione per pannelli di fibre bio-solubili mediante analisi bibliografica sulla base dello stato dell'arte e delle competenze pregresse nell'ambito della formatura e consolidamento di materiali porosi ceramici. Mentre l'utilizzo di fibre bio-solubili elimina i rischi connessi alla produzione e montaggio-smontaggio-smaltimento del pannello, è da sottolineare che i materiali di natura completamente inorganica annoverano una completa refrattarietà e resistenza al fuoco senza sviluppo di gas o fumi o ceneri, mantenendo la struttura portante iniziale inalterata fino al sussistere della sinterizzazione o fusione. Dati i requisiti funzionali richiesti, durante la definizione del processo di produzione è stato valutato l'accoppiamento di tecniche di formatura di derivazione ceramica per generare architetture porose con l'utilizzo di leganti inorganici a base silico-alcalina per consentire un consolidamento chimico-fisico e quindi anche l'autoportanza senza trattamento termico di sinterizzazione. Un processo di formatura che associa il foaming diretto e la funzione di porogeno sacrificale a una variante gel casting è detto "clot forming" ed è basato sulla variazioni delle caratteristiche chimico fisiche di una proteina globulare di origine animale. Inoltre, in ambiente alcalino la superficie delle fibre biosolubili con composizione SiO2-CaO-MgO-Al2O3 può essere coinvolta in un processo di polimerizzazione di lunghe catene di tetraedri allumino-silicatici - la così detta geopolimerizzazione- o di fasi calcio-silicatiche idrate. Pertanto i leganti inorganici considerati nel processo appartengono a tre tipologie alcaline a crescente complessità: 1.La silice colloidale, legante inorganico utilizzato in ambito ceramico o delle pitture. 2.I silicati alcalini solubili (water glass). Le soluzioni acquose di silicati alcalini (pH 11-13) sono attivatori di polimerizzazione inorganica. 3.I geopolimeri propriamente detti, ovvero degli allumino-silicati alcalini sintetici prevalentemente utilizzati come collanti e leganti inorganici per alta temperatura o in sostituzione dei cementi idraulici tradizionali.
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