Riorganizzazione del reparto composizione smalti porcellanati in un'azienda del comparto ceramico

D

IPARTIMENTO DI

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NGEGNERIA DELL

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NERGIA DEI

S

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,

DEL

T

ERRITORIO E DELLE

C

OSTRUZIONI

RELAZIONE PER IL CONSEGUIMENTO DELLA

LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA GESTIONALE

Riorganizzazione del Reparto Composizione Smalti

Porcellanati in un’azienda del Comparto Ceramico

RELATORI

IL CANDIDATO

Prof. Ing. Franco Failli Francesco Testai

Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale francesco.testai89@alice.it

Ing. Marco Frosolini

Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale

Ing. Antonio Salzano

Colorobbia Italia S.p.A.

Sessione di Laurea del 22/07/2014 Anno Accademico 2013/2014 Consultazione NON consentita

Riorganizzazione del Reparto Composizione Smalti Porcellanati in un’azienda del

Comparto Ceramico

Francesco Testai

SOMMARIO

Il presente lavoro di tesi è il risultato di un periodo di stage svolto presso lo stabilimento di

Sovigliana (Fi) di Colorobbia Italia S.p.A., azienda leader nella produzione di materiali per

l’industria ceramica. Il progetto, realizzato presso la Divisione Smalti Porcellanati dell’azienda,

è consistito nella reingegnerizzazione dei processi del reparto composizione smalti, al fine di

incrementarne la produttività. E’ stata inizialmente svolta un’analisi della situazione as is,

clusterizzando i materiali utilizzati in base alle frequenze e alle quantità di impiego,

effettuando uno studio dei tempi e dei metodi lavorativi tramite tecnica stopwatch time ed

infine realizzando uno studio dei flussi e delle movimentazioni all’interno del reparto tramite

spaghetti chart. Sulla base delle evidenze emerse dall’analisi as is si è proceduto alla

formulazione di proposte alternative di miglioramento, individuando la proposta giudicata più

promettente. Tale proposta è stata indagata in maniera più approfondita per mezzo di

un’analisi dello scenario to be, consistente nello studio dei nuovi metodi e tempi di lavoro e

nello studio delle movimentazioni nel nuovo layout. Infine si è proceduto alla valutazione della

convenienza economica dell’investimento per mezzo di indici DCF e non DCF

ABSTRACT

This paper is the result of an internship carried out within the Sovigliana (FI) plant of

Colorobbia Italia S.p.A., a leading company in the production of materials for the ceramic

industry. The project, accomplished within the Porcelain Enamel Division of the company,

consisted in reengineering the processes in the enamel compounding department, detecting

wastes in order to increase productivity. Firstly, we performed the analysis of the as is

situation, clustering the production components used on the bases of the frequency and

quantities utilized, conducting a study on working methods and working time through the

stopwatch time technique and studying the goods handling through spaghetti charts. On the

basis of the evidence produced, we elaborated some proposals for improvement, identifying

the most promising one. Such proposal was studied in depth through the analysis of the to be

situation, consisting in the study of new working methods and working times, in addition to

the study of goods handling in the hypothesized new department. Finally, an analysis of the

economical convenience of the investment was conducted using DCF and non-DCF method

Indice

INTRODUZIONE ... V IL CONTESTO ... V LE FINALITÀ DEL LAVORO ... VI IL METODO ADOTTATO ... VI L’ARTICOLAZIONE DELLA TESI ... VII

1. IL GRUPPO COLOROBBIA ... 1

1.1ELEMENTI GENERALI ... 1

1.2LA STORIA... 1

1.3I SETTORI DI ATTIVITÀ ... 3

1.4LA PRESENZA NEL MONDO ... 4

2. COLOROBBIA ITALIA SPA ... 7

2.1ELEMENTI GENERALI ... 7 2.2I PRODOTTI ... 8 2.3GLI STABILIMENTI ... 10 2.3.1 La sede di Sovigliana-Vinci ...10

3. LO SMALTO PORCELLANATO ... 14

4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE DEGLI SMALTI PORCELLANATI IN COLOROBBIA ITALIA

S.P.A. ... 22

4.1PANORAMICA GENERALE ... 22

4.2CATEGORIE DI PRODOTTI REALIZZATI ... 26

4.3IL REPARTO SMALTI PORCELLANATI ... 30

4.4MAPPATURA PROCESSO PRODUTTIVO... 31

5. IL PROCESSO DI COMPOSIZIONE: PANORAMICA GENERALE, OBIETTIVI E VINCOLI ... 32

5.2IL METODO DI LAVORO ... 33

5.2.1 Criticità ...38

5.2.2 Vincoli produttivi ...40

5.3SITUAZIONE ATTUALE REPARTO COMPOSIZIONE ... 41

5.3.1 Analisi della produttività ...41

5.4SITUAZIONE IDEALE DA RAGGIUNGERE (SITUAZIONE TO BE) ... 44

5.4.1 Obiettivi ...44

5.4.2 Vincoli finanziari ...45

5.5GLI SPRECHI (MUDA) ... 46

6. ANALISI DELLA SITUAZIONE AS IS ... 50

6.1L’ORGANIZZAZIONE DELL’ANALISI AS IS... 50

6.2ANALISI CONSUMO COMPONENTI ... 50

6.2.1 Analisi frequenza-quantità ...50

6.2.2 Analisi quantità-caratteristiche ...62

6.3STUDIO DEL LAVORO ... 76

6.3.1 Periodo di riferimento ...76

6.3.2 Studio dei metodi di lavoro ...79

6.3.3 Studio dei tempi di lavoro ...84

6.4ANALISI DELLE MOVIMENTAZIONI ... 104

6.4.1 Diagrammi a spaghetti ... 104 6.4.2 Evidenze ... 109 6.5CONCLUSIONI DA ANALISI AS IS ... 109

7. PROPOSTE DI MIGLIORAMENTO ... 110

7.1.2 Valutazione della convenienza della proposta n°1 ... 117

7.1.3 Conclusioni proposta n°1 ... 121

7.2PROPOSTA DI MIGLIORAMENTO N°2 ... 122

7.2.1 Descrizione proposta n°2 ... 122

7.2.2 Valutazione della convenienza della proposta n°2 ... 123

7.2.3 Conclusioni proposta n°2 ... 125

7.3CONCLUSIONI PROCESSO DI GENERAZIONE PROPOSTE DI MIGLIORAMENTO... 125

8. ANALISI SCENARIO TO BE ... 126

8.1INTRODUZIONE ... 126

8.1.1 Layout nuovo reparto ... 126

8.2STUDIO DEL LAVORO NELLO SCENARIO TO BE ... 132

8.2.1 Studio dei metodi di lavoro futuri ... 133

8.2.2 Studio dei tempi di lavoro futuri ... 142

8.3RISULTATI ... 152

8.4ULTERIORI PROPOSTE DI MIGLIORAMENTO ... 152

8.4.1 Individuazione di proposte di miglioramento incrementali ... 152

8.4.2 Nuovi risultati ... 160

8.5ANALISI DELLE MOVIMENTAZIONI ... 160

8.5.1 Diagrammi a spaghetti ... 161

8.5.2 Confronto movimentazioni as is con to be ... 165

8.5.3 Miglioramenti proposti ... 165

8.6CONCLUSIONI DA ANALISI SCENARIO TO BE ... 167

9 DETTAGLI E COSTI NUOVO REPARTO ... 168

9.1DETTAGLI ... 168

9.2COSTI ... 168

10. VALUTAZIONE ECONOMICA DELL’INVESTIMENTO ... 170

10.1CONTO ECONOMICO REPARTO COMPOSIZIONE AS IS ... 170

10.2CONTO ECONOMICO REPARTO COMPOSIZIONE TO BE ... 171

10.3FLUSSI DI CASSA DIFFERENZIALI ... 172

10.4PAYBACK PERIOD ... 173

10.5VALORE ATTUALE NETTO ... 174

10.5CONCLUSIONI DALLA VALUTAZIONE ECONOMICA ... 175

11. CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI... 176

RINGRAZIAMENTI ... 178

BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA ... 179

INDICE DELLE FIGURE ... 180

INTRODUZIONE

Il contesto

Il presente lavoro di tesi trae origine dall’esperienza di stage della durata di circa 7 mesi presso lo stabilimento di Sovigliana (FI) dell’azienda Colorobbia Italia S.p.A., colorificio ceramico facente parte del Gruppo Colorobbia, realtà leader a livello mondiale nella ricerca, estrazione, produzione e commercializzazione di materiali destinati principalmente all’industria ceramica, con un fatturato di quasi 600 milioni di € annuali e 2.000 dipendenti nel mondo.

Colorobbia presso lo stabilimento di Sovigliana realizza una vasta gamma di prodotti quali fritte ceramiche, pigmenti ceramici, smalti porcellanati, ossido di piombo (minio); tali prodotti sono destinati principalmente al settore della ceramica industriale ma non solo, infatti prodotti come gli smalti porcellanati sono impiegati nella produzione di elettrodomestici e prodotti sanitari, mentre il minio è ampiamente utilizzato nella fabbricazione di batterie.

Il progetto descritto in questo lavoro di tesi ha riguardato la divisione smalti porcellanati di Colorobbia Italia.

La divisione smalti porcellanati è l’ultima nata in casa Colorobbia e rappresenta oggi circa il 10% del fatturato di Colorobbia Italia; il trend delle vendite è in lenta ma costante crescita, un risultato lusinghiero considerando le attuali difficoltà del settore.

Lo smalto porcellanato è un prodotto per il rivestimento vetrificato di superfici di metallo e di vetro, a scopo protettivo, funzionale e/o decorativo. Esso può essere realizzato sia in forma liquida e applicato sulla superficie da smaltare attraverso tecniche ad umido, oppure può essere realizzato in polvere e applicato attraverso tecniche a secco (principalmente di tipo elettrostatico).

Colorobbia Italia produce unicamente prodotti secchi, nello stabilimento di Sovigliana non è realizzato alcun prodotto in forma liquida. I prodotti realizzati possono essere suddivisi in due macrocategorie:

A. Smalti porcellanati in polvere (macinati): in questo caso l’azienda macina il composto

attraverso appositi mulini a biglie.

B. Composti per smalti porcellanati (non macinati): in questo caso l’azienda si limita a fornire al cliente la composizione di fritte, materie prime, pigmenti.

Il processo produttivo degli smalti porcellanati può essere suddiviso in tre macrofasi: 1. Produzione fritte

Le fritte sono materiali vetrosi che si presentano sotto forma di granuli o scaglie. Sono ottenute attraverso la fusione in forni a bacino di materie prime come quarzi, feldspati, caolini, carbonati di calcio, di sodio o di potassio etc.

2. Composizione

Durante la fase di composizione si procede alla unione delle fritte che compongono uno smalto con altri materiali, quali argille, quarzi, pigmenti.

Questa fase è svolta presso una postazione di pesatura sulla quale viene posizionato il big bag del composto da preparare, i materiali sono trasportati a tale postazione per mezzo di un carrello elevatore oppure manualmente da parte degli operatori

I prodotti appartenenti alla categoria B sono consegnati al cliente al termine di questa fase.

3. Macinazione (solo per i prodotti appartenenti alla macrocategoria A)

La macinazione avviene in mulini a biglie; la polvere in uscita dai mulini subisce un processo di separazione tramite vaglio o separatore a vento, in modo da separare dal prodotto finito i granuli che non rispettano i requisiti dimensionali.

Il prodotto, dopo opportuni controlli di qualità, è a questo punto insaccato e pronto per la consegna al cliente.

Le finalità del lavoro

Questo lavoro è nato dalla necessità di Colorobbia di implementare un processo di problem solving allo scopo di incrementare l’efficienza del processo di composizione degli smalti porcellanati. L’azienda infatti ha ravvisato la necessità di ridurre i tempi di composizione di tali smalti, eliminando perciò un collo di bottiglia che comporta costi troppo elevati in un mercato sempre più competitivo.

L’obiettivo del lavoro è stato perciò l’individuazione di possibili proposte migliorative, di carattere organizzativo, di layout o impiantistiche al fine di ridurre il più possibile gli sprechi attualmente presenti nel reparto e di saturare al meglio le risorse umane.

Inoltre, un altro obiettivo fondamentale è stato quello di migliorare le condizioni di lavoro degli operatori, modificando i metodi di lavoro al fine di ridurre i rischi attualmente presenti.

Il metodo adottato

Nel corso dell’attività di tirocinio il candidato si è interfacciato con le seguenti funzioni aziendali:

 Direzione di stabilimento (nella persona del tutor): che ha fissato gli obiettivi di alto livello da perseguire, diretta emanazione della direzione aziendale; il direttore di stabilimento ha inoltre fornito le informazioni necessarie per il lavoro, valutato i risultati delle analisi e le proposte da essi derivanti.

 Ufficio pianificazione industriale: che ha fornito tutte le informazioni e i dati sull’organizzazione produttiva del reparto e che è stato periodicamente informato e consultato in merito ai risultati che sono emersi nel corso del lavoro

 Ufficio tecnico: che ha fornito tutte le informazioni di tipo tecnico sugli impianti ed i macchinari attuali del reparto e sulle alternative impiantistiche possibilmente implementabili.

 Responsabili del reparto smalti porcellanati: che hanno fornito dati e informazioni sui

prodotti realizzati e sui metodi produttivi; inoltre hanno permesso l’analisi dei metodi lavorativi e dei relativi tempi.

Le 4 macrofasi di sviluppo del lavoro sono state:

1. Analisi della situazione as is del reparto composizione smalti porcellanati

2. Formulazione delle proposte migliorative compatibilmente e selezione di quella giudicata più promettente.

3. Costruzione di uno scenario to be e confronto con lo scenario as is.

4. Valutazione economica dell’investimento necessario a riorganizzare il reparto.

Tale organizzazione in fasi del lavoro non è da considerarsi come una suddivisione a compartimenti stagni; in quanto il processo di elaborazione e valutazione di possibili proposte migliorative ha assunto un carattere continuativo ed incrementale, cercando di migliorare continuamente le proposte avanzate man mano che la conoscenza dei metodi lavorativi e delle relative problematiche diveniva più ampia e solida.

Le proposte migliorative presentate e le analisi svolte per stimare i risultati potenzialmente ottenibili sono state presentate e discusse collegialmente con i rappresentanti della direzione aziendale, dell’ufficio tecnico, dell’ufficio programmazione industriale e con i responsabili del reparto smalti porcellanati; così da ottenere opinioni ed indicazioni in merito alla fattibilità di tali soluzioni.

L’articolazione della tesi

Il lavoro di tesi è articolato in 10 capitoli, dei quali si riporta brevemente il contenuto:

 Il Gruppo Colorobbia: contiene una breve descrizione del gruppo.

 Colorobbia Italia S.p.A.: questo capitolo consiste nella presentazione della società presso la quale il progetto è stato svolto, concentrandosi in particolare sullo stabilimento di Sovigliana, presso il quale si è svolto il periodo di tirocinio.

 Lo smalto porcellanato: in questo capitolo si è proceduto ad una descrizione

abbastanza dettagliata del prodotto smalto porcellanato. In questo modo è stato delineato un quadro completo comprendente le caratteristiche, gli impieghi, i metodi produttivi e di applicazione dello smalto porcellanato; così da permettere al lettore di comprendere al meglio le successive sezioni della tesi.

 Il processo produttivo degli smalti porcellanati in Colorobbia Italia: descrive le modalità produttive dello smalto porcellanato presso lo stabilimento di Sovigliana, distinguendo

le diverse categorie di prodotti. In particolare descrive per ciascuna fase produttiva le attività svolte e le dotazioni impiantistiche utilizzate.

 Il processo di composizione: panoramica generale, obiettivi e vincoli: in questo capitolo si entra nel vivo della tesi, addentrandosi nel processo produttivo oggetto dell’analisi. In particolare è stata svolta un’analisi della produttività tramite appositi indicatori. Sono stati introdotti anche gli obiettivi fissati dalla direzione aziendale e i vincoli di natura finanziaria o produttiva.

 Analisi della situazione as is

L’analisi della situazione di partenza è stata suddivisa in tre sottoanalisi, per ciascuna delle quali è stato fatto ricorso agli strumenti ritenuti più idonei.

o Clusterizzazione componenti: tutti i materiali utilizzati per la composizione degli smalti porcellanati sono stati suddivisi in diverse categorie sulla base di criteri quali frequenza di utilizzo e quantità media di utilizzo, così da individuare le modalità migliori di manipolazione e di stoccaggio per ciascuna categoria. o Studio del lavoro: è stata svolto uno studio dei metodi e dei tempi di lavoro per

l’attuale processo di composizione. In particolare, tramite osservazioni dell’attività lavorativa, si sono individuate tutte le attività elementari compiute e la loro sequenza temporale; successivamente per ciascuna di esse si è proceduto a calcolare i tempi standard di svolgimento.

o Studio dei flussi: essendo emerso che lo spreco principe nell’attuale processo produttivo consiste nelle numerosissime movimentazioni dei materiali si è deciso di svolgere un’analisi più approfondita di tali movimentazioni. Lo strumento utilizzato è stato il diagramma a spaghetti, per mezzo del quale si è ottenuta una rappresentazione semplice ed immediata dell’intensità di movimentazioni e dei tragitti più frequentemente percorsi.

Sulla base dei risultati emersi da queste sottoanalisi si sono potuti enucleare i fattori di maggiore criticità che rendono l’attuale processo di composizione così inefficiente. Tali fattori hanno costituito la linea guida per l’attività di formulazione di proposte di miglioramento.

 Proposte di miglioramento: questo capitolo contiene le due proposte alternative avanzate per migliorare le prestazioni del processo di composizione, in particolare in termini di tempi unitari di composizione.

Per ognuna delle due proposte è stata svolta un’analisi preliminare q qualitativa, volta ad evidenziare eventuali criticità e a selezionare quindi la proposta giudicata migliore.

 Analisi Scenario to be: si è proceduto alla costruzione di uno scenario produttivo con

la nuova configurazione del reparto precedentemente selezionatqa; questa fase è servita da attività di validazione della proposta precedentemente selezionata a fronte

dei dati emersi nel corso dell’analisi AS IS e degli obiettivi prefissati dalla direzione aziendale.

 Dettagli e costi nuovo reparto: si riportano brevemente i dettagli e i costi per la realizzazione del nuovo reparto a seguito della selezione dei fornitori.

 Valutazione economica dell’investimento: si sono calcolati i flussi di cassa differenziali derivanti dalla riorganizzazione del reparto e si è potuto così valutare l’investimento tramite indici di tipo DCF e non DCF.

 Conclusioni e sviluppi futuri: quest’ultimo capitolo riporta in estrema sintesi i tratti salienti del lavoro ed alcune valutazioni critiche sui risultati emersi. Inoltre, in esso sono riportati i possibili sviluppi futuri che potrebbero derivare dal lavoro svolto

1. IL GRUPPO COLOROBBIA

1.1 Elementi generali

Il Gruppo Colorobbia è un agglomerato industriale costituito da un insieme di società operanti prevalentemente nel settore della ceramica industriale tradizionale e avanzata.

La sede centrale del gruppo si trova in Italia a Sovigliana frazione del comune di Vinci (FI). E’ presente in 15 paesi con filiali produttive e/o commerciali e può contare su circa 2.000 dipendenti (40% in Italia e 60% all’estero).

Figura 1 Marchio Gruppo Colorobbia

Nell’anno 2012 il fatturato consolidato del gruppo è stato pari a circa 580 milioni di euro. Il Gruppo Colorobbia è presente nel mondo ceramico da quasi un secolo e, nelle società che lo compongono, l'avanzata tecnologia, la ricerca continua e l'internazionalizzazione delle forze produttive ne consentono di giorno in giorno il rafforzamento sui principali mercati ceramici. I fattori chiave che fanno del Gruppo Colorobbia uno dei leader mondiali nel settore della ceramica industriale sono la costante evoluzione tecnologica degli impianti produttivi, il servizio personalizzato per il cliente e l’innovazione dei prodotti. A questo scopo, viene investito ogni anno più del 5 % del fatturato in attività di ricerca e sviluppo ed assistenza tecnica per i clienti. Ne sono testimonianza i laboratori dotati di sofisticate apparecchiature e specifici reparti dedicati allo studio di nuovi prodotti, alla grafica e al design delle piastrelle.

A sostegno delle normali attività di ricerca, nelle aziende del Gruppo, nel 1999 è nato il Ce.Ri.Col (Centro Ricerche Colorobbia) che ad oggi è uno dei laboratori italiani più avanzati nel campo dei nuovi materiali; particolarmente interessanti sono soprattutto i risultati ottenuti nell’ambito dei nanomateriali.

1.2 La storia

La storia di quello che oggi è il Gruppo Colorobbia è indissolubilmente legata alla famiglia Bitossi. I documenti dell’Archivio di Stato attestano la presenza dei Bitossi, quali proprietari di fornace nei dintorni di Montelupo Fiorentino, antico distretto ceramico di Firenze, sin dal XV secolo. Da allora questa famiglia ha esercitato l’attività di produzione della ceramica con continuità fino ai giorni nostri.

E’ a Montelupo Fiorentino che Guido Bitossi nel 1921 dà vita alla Manifattura Ceramica Cav. G.Bitossi & Figli gettando così le basi del futuro Gruppo Colorobbia.

La manifattura di Guido Bitossi si riallacciava alla tradizione artistica del graffito e della maiolica rinascimentale con la riproduzione delle opere dei Della Robbia.

Dopo pochi anni, nel 1929, si ha il primo importante ampliamento di quella che nel frattempo era divenuta la Ditta Cav. Guido Bitossi & Figli: Maioliche Artistiche.

La seconda guerra mondiale fortunatamente non provocò danni alla fabbrica che così riuscì a continuare la sua produzione. Per contro, la distruzione della maggior parte degli stabilimenti dei produttori di smalti e colori ceramici, costrinse i figli di Guido (scomparso prematuramente nel 1937) a produrre fritte, smalti, colori e impasti ceramici non solo per uso proprio ma anche per le numerose manifatture ceramiche dell’area fiorentina. Lo sviluppo di questa nuova attività determinò la nascita (1947) del Colorificio Ceramico Della Robbia, poi divenuto Colorobbia. Negli anni ’50, in concomitanza con il boom edilizio italiano, si assiste alla crescita esponenziale del settore della ceramica industriale, che ha come centro nevralgico il distretto della piastrella di Sassuolo (Modena). Questa situazione rappresentò una grande opportunità di crescita per il Colorificio Della Robbia e rese necessaria la costruzione di un nuovo stabilimento a Montelupo, contiguo al precedente.

Per far fronte alla crescita incessante del distretto di Sassuolo, nel 1962 è inaugurato lo stabilimento di Fiorano Modenese, in modo da aumentare la capacità produttiva ed assicurare una capillare assistenza tecnica ai clienti, anche grazie all’apertura di un ufficio commerciale integrato da un ampio ed efficiente laboratorio di sviluppo.

Per tutti gli anni ’60 Colorobbia continua a crescere e ad affermarsi come leader nel settore dei materiali per la ceramica industriale ed artistica. In questi anni è costruito lo stabilimento di Sovigliana (attuale sede di Colorobbia Italia S.p.A.) e lo stabilimento di Industrie Bitossi S.p.A. (sempre a Sovigliana), specializzato nella produzione di corpi macinanti in allumina ad alta densità per mulini e nella produzione di silicato di zirconio (settore in cui ancora oggi Industrie Bitossi S.p.A. è leader mondiale).

A partire dagli anni ’70 Colorobbia inizia a guardare ai mercati esteri e ciò si tradurrà nell’apertura di numerosi stabilimenti nei paesi e nelle regioni caratterizzate dalla presenza di distretti ceramici. Perciò vengono costruiti stabilimenti in Brasile e Messico e parallelamente sono acquisiti importanti giacimenti minerari in Perù, consentendo così l’integrazione verticale del gruppo.

Negli anni ’80 la strategia di internazionalizzazione continua, rivolgendosi principalmente ai mercati asiatici (Turchia, Taiwan, Thailandia), inoltre si continua a perseguire la strategia di integrazione verticale acquisendo una società mineraria all’Isola d’Elba (la Eurit S.r.l.).

A partire dagli anni ’90 e fino ad oggi il processo di internazionalizzazione continua, spinto anche dalla tendenza alla delocalizzazione dei principali produttori di piastrelle, sono così

aperti nuovi stabilimenti e/o filiali commerciali in Spagna, Indonesia, Messico, in Russia, in Cina e Polonia.

Parallelamente la famiglia Bitossi non si dimentica comunque dell’Italia, continuando ad investire per migliorare l’efficienza degli impianti esistenti e costruendo un nuovo stabilimento a Montelupo Fiorentino nel 2000.

1.3 I settori di attività

Il Gruppo Colorobbia si presenta ad oggi come una realtà fortemente integrata verticalmente, con attività che vanno dall’estrazione mineraria alla commercializzazione di oggetti in ceramica disegnati da affermati designers.

Riassumendo si possono individuare i seguenti settori di attività del gruppo:

 Materie prime ed estrazione mineraria: l'attività di estrazione mineraria rappresenta una realtà strategica e in continua evoluzione per il Gruppo Colorobbia. Nata come attività funzionale alla produzione ceramica delle società del Gruppo, negli anni si è indirizzata verso molti altri settori industriali. Il gruppo opera nell’attività di estrazione tramite varie società sia in Italia (Eurit S.r.l. all’Isola d’Elba, Caolino d’Italia S.r.l. in provincia di Grosseto) sia all’estero (Inkabor in Perù).

 Prodotti per la ceramica industriale: è il settore principale per Colorobbia, quello che ha trainato la sua crescita a partire dagli anni ’50 fino ad oggi. Colorobbia attraverso la fitta rete di sedi estere è in grado di soddisfare le richieste dei principali produttori mondiali di piastrelle e di fornire assistenza specializzata tramite i suoi laboratori ed il suo personale commerciale.

 Prodotti per la decorazione: tramite la società Colorobbia S.p.A. con sede in Montelupo

Fiorentino sono realizzati prodotti destinati alla decorazione industriale o artistica di ceramica, porcellana e laterizi. L’offerta di prodotti è molto ampia e comprende metalli preziosi per la decorazione della ceramica, colori organici, smalti per la ceramica o per l’industria del laterizio.

 Prodotti per l’industria vetraria: si tratta di materie prime e semilavorati per la produzione e la decorazione del vetro: ossidi di piombo, smalti, colori e metalli preziosi, prodotti in grado di adempiere a tutte le necessità applicative richieste da ogni processo industriale e di decorazione artistica.

 Smalti porcellanati: il gruppo offre una vasta serie di materiali idonei alla smaltatura di superfici metalliche quali acciaio e ghisa. Tali prodotti sono applicabili principalmente con tecnologia elettrostatica a secco.

 Oggetti in ceramica: è questo il settore per cui è nato nel 1921 il primo nucleo di quello che poi nel tempo è diventato il Gruppo Colorobbia; nel tempo si è cercato di preservare

e di valorizzare la lunga tradizione anche grazie a collaborazioni con architetti e designer di fama mondiale (Ettore Sottsas, Piero Fornasetti, Arik Levy…).

 Prodotti per conceria: il Gruppo Colorobbia offre agli operatori di questo settore un prodotto unico nel suo genere, il sale di Titanio che, per la concia delle pelli coniuga caratteristiche tecniche e proprietà ecologiche, consentendo di ottenere dei pellami altamente atossici.

 Logistica: Il Gruppo Colorobbia, tramite la società Mariter S.r.l. è attivo nella logistica e nel magazzinaggio con un terminal situato in un punto strategico del porto di Livorno, in prossimità dei varchi commerciali, ed offre un servizio di movimentazione merci import ed export oltre a magazzini doganali, fiscali e nazionali.

Il terminal si estende su una superficie di 30.000 mq di cui 10.000 mq coperti.

1.4 La presenza nel mondo

Il Gruppo Colorobbia tramite il processo di internazionalizzazione iniziato negli anni ’70 ed ancora in corso ha ampliato nel tempo il suo raggio di azione così da poter servire nel modo migliore possibile clienti dislocati nei vari continenti.

Infatti la politica industriale di Colorobbia è incentrata sulla qualità del servizio offerto al cliente, e per poter raggiungere il miglior livello di servizio è fondamentale essere il più vicini possibile al cliente in un’ottica di sviluppo di partnership solide e continuative.

Oggi il Gruppo Colorobbia è presente in 15 Paesi ed in 3 Continenti, con stabilimenti (o filiali commerciali) localizzati all’interno dei più importanti distretti ceramici.

La crescita del Gruppo in questa decade avviene esclusivamente attraverso investimenti diretti (di tipo green field), a conferma la volontà di controllo dell’iniziativa da parte della holding del Gruppo, che si conferma come una delle realtà economiche più internazionali del sistema ceramico italiano.

2. COLOROBBIA ITALIA SPA

2.1 Elementi generali

Colorobbia Italia è la principale società italiana del Gruppo Colorobbia, è un colorificio ceramico e in quanto tale si occupa principalmente della produzione e commercializzazione di pigmenti, fritte e altri materiali destinati alla produzione di piastrelle ceramiche, ma anche materiali per l’industria del vetro e dei metalli.

In Figura 5 si ha una rappresentazione schematica ed abbastanza semplificata dell’intera catena del valore del settore ceramico. Data la numerosità degli attori coinvolti, ognuno apportante competenze specifiche, tale settore ha subito nel corso dei decenni un processo di concentrazione in distretti produttivi sia in Italia che all’estero. In Italia il distretto ceramico nettamente più importante è quello della provincia di Modena, localizzato a Sassuolo e nei comuni limitrofi (Fiorano Modenese, Formigine, Castelvetro, Maranello).

Colorobbia Italia S.p.A. si colloca nella categoria dei colorifici.

Colorobbia Italia svolge anche l’attività di progettazione e sviluppo di piastrelle per conto dei clienti (produttori ceramici), a partire dai prototipi realizzati in laboratorio fino alla industrializzazione presso i loro stabilimenti

Figura 5 - Catena del valore del settore ceramico Figura 4 - Marchio Colorobbia Italia

2.2 I prodotti

L’offerta di Colorobbia Italia è molto vasta ed è composta dalle seguenti categorie di prodotti:

 Fritte:

Le fritte sono dei prodotti utilizzati nella produzione industriale di piastrelle ceramiche (fritte ceramiche) o nella produzione di smalti porcellanati (fritte per smalti porcellanati). Esse sono ottenute tramite la fusione di materie prime inorganiche come ad esempio:

o Quarzi, o Feldspati, o Caolini,

o Carbonati di Calcio-Sodio-Potassio, o Minio (Ossido di Piombo)

o Allumina (Ossido di Alluminio)

Le fritte si presentano sotto forma di granuli o scaglie vetrose.

 Pigmenti:

I pigmenti ceramici sono prodotti che si presentano sotto forma di polveri, per la loro produzione si utilizzano le materie prime precedentemente elencate, con l’aggiunta di ossidi e/o sali metallici, che servono a conferire il colore al prodotto finito.

Figura 7 - Pigmenti Figura 6 - Fritte

 Prodotti per decorazione del vetro:

Si tratta di smalti, inchiostri e metalli preziosi per la decorazione del vetro piano e cavo; essi sono idonei a serigrafare piatti, bicchieri, bottiglie, contenitori per cosmetici e di ogni tipo di vetro piano, per ottenere decorazioni sia a scopo artistico che funzionale.

 Composti e macinati per smalti porcellanati:

Sono prodotti che si presentano sotto forma di polveri (macinati) o granuli (composti) e sono preparati attraverso la miscelazione di fritte, materie prime e pigmenti. Tali prodotti sono utilizzati dai clienti (smalterie e/o produttori di elettrodomestici) per la smaltatura di superfici metalliche.

 Ossido di Piombo (Minio):

Il minio è prodotto partendo da pani di piombo metallo che viene trasformato in una polvere rosso-arancio, tramite il passaggio in due forni con operazioni completamente automatizzate. Il minio è utilizzato nell’industria ceramica, nell’industria dei vetri e dei cristalli e nella produzione di batterie (accumulatori al piombo).

Figura 8 - Prodotti per la decorazione del vetro

Figura 9 - Pannelli rivestiti con smalto porcellanato

 Tecnologie di decorazione digitale della ceramica:

Colorobbia realizza anche una gamma completa di inchiostri e smalti per la decorazione e la smaltatura digitale della ceramica.

2.3 Gli stabilimenti

Le attività di Colorobbia Italia gravitano attorno a due importanti distretti ceramici italiani, il distretto di Montelupo Fiorentino/Vinci (FI) e il distretto di Sassuolo (MO). Colorobbia Italia opera nei due distretti tramite lo stabilimento di Sovigliana nel comune di Vinci (FI) e gli stabilimenti di Fiorano Modenese (MO)

In particolare lo stabilimento di Sovigliana (assieme allo stabilimento di Colorobbia S.p.A. a Montelupo Fiorentino) rappresenta il vero e proprio epicentro del distretto, in virtù della secolare storia della famiglia Bitossi nella produzione sia di ceramiche artistiche sia di fritte e pigmenti per l’industria ceramica.

Inoltre Colorobbia Italia a Fiorano dispone anche di un ufficio commerciale e di un ampio ed efficiente laboratorio di sviluppo, in modo da fornire il miglior servizio ai principali produttori ceramici del distretto emiliano.

2.3.1 La sede di Sovigliana-Vinci

Lo stabilimento di Sovigliana nel comune di Vinci (FI) oltre ad essere sede produttiva ospita gli uffici direzionali, amministrativi e commerciali; presso tale stabilimento sono collocati anche i laboratori di ricerca e sviluppo di Colorobbia Italia S.p.A. e i laboratori del Ce.Ri.Col (Centro Ricerche Colorobbia), il centro specializzato nella ricerca di materiali innovativi.

Lo stabilimento si estende su un’area totale di 68.000 m2 _{e occupa circa 180 addetti; i prodotti}

realizzati sono:

 Fritte ceramiche e per smalti porcellanati

 Smalti porcellanati

 Pigmenti

 Ossido di piombo (minio)

Lo stabilimento è suddiviso nei seguenti reparti: 1. Reparto forni fusori

2. Reparto minio 3. Reparto pigmenti

4. Reparto composti e macinati smalti porcellanati 5. Magazzini di stoccaggio materie prime e prodotti finiti 6. Uffici amministrativi e commerciali

7. Ce.Ri.Col.

In Figura 13 è riportata la planimetria generale dello stabilimento, i reparti sono indicati con i rispettivi numeri:

La struttura organizzativa della sede di Sovigliana

Figura 13 - Planimetria stabilimento di Sovigliana

Nel corso del progetto le funzioni principali di interfaccia sono state il direttore tecnico industriale (che ha ricoperto anche il ruolo di tutor), l’ufficio tecnico, l’ufficio pianificazione e programmazione della produzione, e il capo reparto fusioni e smalti porcellanati.

3. LO SMALTO PORCELLANATO

3.1 Descrizione

Si riporta la definizione di smalto porcellanato fornita dalla norma UNI 8762 “Smalti porcellanati: rivestimenti protettivi inorganici vetrificati per metalli e vetro – Termini e definizioni”:

"Smalto porcellanato: prodotto per il rivestimento vetrificato di superfici di metalli e di vetro, a scopo protettivo, funzionale e/o decorativo. È una massa vetrosa solidificata, ottenuta per fusione e brusco raffreddamento di componenti inorganici, principalmente ossidi. Viene fusa sul supporto ad una temperatura compresa fra i 450 °C e i 950°C ed ha una dilatazione termica cubica, misurata fra 20°C e 100°C, compresa fra 150 e 450 x 10-7 _°K-1_{: questi}

valori variano in modo specifico in funzione del tipo di supporto e del campo applicativo”.

Lo smalto porcellanato si distingue dai rivestimenti ceramici per la sua predominante struttura vetrosa, per il supporto su cui viene applicato e per le modalità di applicazione. Si differenzia dalle vernici per la composizione chimica, prettamente inorganica, e per il legame di natura chimica che si sviluppa fra la matrice vetrosa ed il substrato.

3.2 Cenni storici

Lo smalto porcellanato ha origini lontanissime, probabilmente già nell’età del ferro si ebbe la realizzazione delle prime paste vetrose ottenute per fusione del vetro.

Sicuramente gli Egizi usarono gli smalti porcellanati e probabilmente furono i primi ad impiegarli in maniera sistematica, esclusivamente però per scopi ornamentali. Numerosi sono i piccoli oggetti, gli amuleti, i gioielli smaltati trovati nelle tombe egizie ed oggi conservati nei musei di tutto il mondo.

L’utilizzo dello smalto porcellanato per scopi ornamentali raggiunse il suo massimo splendore tra il VI e il XII secolo; l’arte della smaltatura sarà importata in Europa tramite i saccheggi realizzati durante le Crociate (di cui il più famoso è quello di Costantinopoli del 1204).

A partire dal XIII secolo si svilupperanno in Europa centri di eccellenza nell’arte dello smalto, primo fra tutti Limoges in Francia.

Ma sarà solo a partire dal XVIII secolo che lo smalto porcellanato si affrancherà dall’impiego unicamente artistico ed inizierà ad essere impiegato in ambito industriale.

Koenigsbronn di Wuerttemberg mise in commercio tali recipienti; nel 1782 lo svedese Sven Rinmann annunciò la smaltatura di lamiere d’acciaio.

Nel 1799 l’inglese Hickling depositò un brevetto (n. 2296) per la sua invenzione di rivestire ferro ed altri metalli con un prodotto vetrificato.

Nasceva così la smaltatura moderna che si differenzia dal quella antica (fino al XVIII secolo) in quanto essa, pur non rinunciando allo scopo puramente estetico, ha come suo fine principale la protezione del metallo costituente il manufatto.

3.3 Le proprietà

Lo smalto porcellanato possiede diverse proprietà che lo rendono un prodotto unico, che consente la migliore protezione dei materiali sui quali è applicato:

 Incombustibilità: le superfici porcellanate non subiscono alcun degrado (tracce o aloni

di bruciatura) a contatto del calore, della fiamma diretta o del fuoco.

 Resistenza alle alte temperature: tutti gli smalti resistono senza alterarsi ad una temperatura di almeno 400 °C.

 Resistenza allo shock termico: i manufatti rivestiti in smalto porcellanato che sono esposti in esercizio ad elevate temperature (griglie, forni, barbecue…) resistono a sbalzi termici di 300 °C ed oltre.

 Resistenza alla corrosione: lo smalto porcellanato protegge i manufatti di metallo dall’ossidazione, dalla ruggine e dal degradamento, consentendo di prolungarne la durata per decenni.

 Resistenza agli agenti chimici: il grado di resistenza ai vari agenti chimici dipende fortemente dalla composizione dello smalto, comunque tutti gli smalti sono in grado di resistere a tutti i solventi organici, a tutti i normali detersivi (pH > 7) e a tutte le soluzioni saline neutre (pH = 7).

 Resistenza agli agenti atmosferici: gli agenti atmosferici non danneggiano

minimamente la superficie smaltata e non modificano il colore o la brillantezza superficiale, tanto che la superficie smaltata rimane inalterata per diversi decenni. Questa importante proprietà ha aperto nuovi campi di impiego nell’edilizia e nell’arredo urbano (pannelli di acciaio porcellanato).

 Impermeabilità ai liquidi: oltre ai liquidi le superfici smaltate non assorbono o trasmettono neanche odori e sapori.

 Elevata durezza: la durezza delle superfici smaltate è analoga a quella dei vetri; esse

presentano una durezza compresa fra il grado 5 (apatite) e il grado 7 (quarzo) della scala di Mohs.

 Resistenza all’abrasione: essa può essere considerata come una misurazione indiretta e "dinamica" della durezza. Può essere notevolmente aumentata (+ 50%) agendo sulla formulazione degli smalti con apposite aggiunte a mulino.

 Proprietà elettriche: Lo smalto porcellanato ha caratteristiche isolanti. La resistenza elettrica per unità di superficie è funzione dello spessore e della composizione dello smalto. Oltre alla resistenza elettrica, più propriamente detta resistività, altre proprietà interessanti dello smalto porcellanato sono la costante dielettrica, il fattore di dissipazione e la capacità dielettrica.

 Conducibilità termica: la conducibilità termica propria dello smalto porcellanato (essendo un materiale vetroso) è piuttosto bassa ed è inversamente proporzionale allo spessore del rivestimento applicato.

 Colorabilità: Gli smalti possono essere colorati in una vastissima gamma di colori e tonalità. La colorazione degli smalti si ottiene generalmente con pigmenti inorganici o ossidi metallici.

 Facilità di pulizia: questa caratteristica è sicuramente uno dei principali punti di forza dei rivestimenti smaltati. Essa trova fondamento nella durezza e nella resistenza all'abrasione, che evitano la formazione sulla superficie di interstizi o microfessurazioni in cui si annidi lo sporco.

 Igienicità: Da ricerche batteriologiche comparate (12) condotte su superfici smaltate ed altri materiali o rivestimenti (acciaio inossidabile, alluminio, politetrafluoroetilene o Teflon, alluminio anodizzato e alluminio verniciato) è risultato che:

Figura 15 - La nuova sede della banca Dexia a Belval (Lussemburgo). Le facciate esterne dell’edificio sono interamente ricoperte di pannelli in acciaio

o nel caso di inquinamento provocato da alimenti la carica batterica residua dopo 144 ore sulla superficie smaltata è inferiore (del 50 - 70%) a quella riscontrata sulle altre superfici

o nel caso dell'inquinamento batterico provocato per contatto di differenti specie batteriche (“Stafilococco piogene”, “Escherichia coli”, “Proteus mirabilis”) la carica batterica dopo 144 ore è decisamente inferiore a quella delle altre superfici considerate

o Nel caso dell’inquinamento batterico residuo dopo lavaggio e a distanza di 144

ore, la carica batterica sulle superfici smaltate è inferiore (dal 6 al 20%) a quella delle altre superfici in esame.

Da ciò emerge una superiore igienicità intrinseca dello smalto porcellanato (inibizione allo sviluppo della carica batterica) e quindi una maggiore facilità di pulizia.

3.4 I campi di impiego

I settori in cui trova impiego lo smalto porcellanato sono molteplici, comunque è possibile individuare due grandi settori di applicazione:

 Elettrodomestici:

Lo smalto porcellanato è utilizzato per rivestire i pannelli dei piani cottura delle cucine, le cucine free standing, gli interni dei forni, le griglie ed i cappellotti dei bruciatori delle cucine a gas.

 Articoli sanitari e termosanitari

Lo smalto porcellanato è ampiamente utilizzato nel rivestimento interno di boiler e scaldaacqua, ma anche nel rivestimento di vasche da bagno, di lavelli e di piatti doccia.

Oltre a questi due settori di impiego principali, sono molti altri i prodotti nei quali è utilizzati lo smalto porcellanato come rivestimento:

 Casalinghi smaltati (ad esempio pentole e padelle).

 Stufe e tubi per fumisteria.

 Scambiatori di calore.

 Reattori chimici.

 Decorazione del vetro.

Un discorso a parte merita l’utilizzo dello smalto porcellanato in applicazioni architettoniche, in quanto negli ultimi anni l’impiego di pannelli smaltati si sta diffondendo sempre più; per esempio molto frequente è l’utilizzo di pannelli smaltati per la realizzazione di luoghi pubblici quali metropolitane, stazioni ferroviarie, ospedali. La resistenza alla corrosione, allo shock termico, agli attacchi chimici, l'inalterabilità del colore sono caratteristiche che, coniugate con la resistenza al fuoco, con la fono-assorbenza, con la facile pulizia dei graffiti, ne fanno un ottimo materiale da rivestimento esterno

3.5 I metodi produttivi

Il processo produttivo degli smalti porcellanati è costituito da 3 macroprocessi: 1. Produzione delle fritte.

2. Composizione. 3. Macinazione. 1) Produzione delle fritte

Le fritte, ossia i componenti vetrosi degli smalti, sono ottenute tramite la fusione a 1000 - 1500 °C della miscela di materie prime inorganiche in appositi forni (forni fusori).

La formulazione della miscela determina la composizione chimica dello smalto e di conseguenza le sue caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche, fattori essenziali in vista dell'impiego a cui è destinato il prodotto.

Le materie prime, tutte inorganiche, possono essere raccolte secondo le funzioni che svolgono nello smalto o nella fase di smaltatura, nei seguenti gruppi:

o Materie base del vetro ossia quelle che costituiscono la matrice vetrosa dello smalto (ossidi acidi, basici, anfoteri e sostanze ossidanti).

o Agenti di aderenza che creano il legame chimico-fisico tra smalto e supporto, opacizzanti e coloranti.

La massa vetrosa fusa - scaricata dal forno - viene raffreddata per versamento diretto in acqua oppure per passaggio fra due rulli di acciaio raffreddati ad acqua. Nel primo caso si producono dei grani friabili, nel secondo caso una lastra di vetro che viene frantumata in scaglie

2) Composizione

In questo processo si prepara il composto che poi dovrà essere macinato secondo la formulazione desiderata. Solitamente la formulazione di uno smalto porcellanato si compone di un certo numero di fritte differenti e di alcune materie ausiliarie come:

o sali fissatori o opacizzanti o pigmenti 3) Macinazione

La macinazione viene solitamente realizzata in mulini a tamburo a sfere. Si distinguono due categorie di processi di macinazione:

 Macinazione a umido: in questo caso il mulino è caricato con il composto preparato nel precedente processo e con acqua.

Gli smalti così prodotti sono destinati ad essere applicati tramite apposite tecniche ad umido.

 Macinazione a secco: in questo caso invece non si ha aggiunta di acqua, ma

solitamente vengono aggiunti degli agenti incapsulanti (siliconi).

Solitamente questo processo di macinazione è utilizzato per produrre smalti per applicazione elettrostatica a secco.

Il processo di macinazione dura alcune ore, la durata varia in base alla finezza desiderata; una volta raggiunta tale finezza di macinazione, lo smalto viene scaricato dal mulino e, dopo i necessari controlli, è pronto per l'applicazione.

3.6 Le tecniche di applicazione

I principali metalli smaltabili sono i materiali ferrosi quali ferro e acciaio, in quanto si tratta di materiali soggetti a rapido deterioramento per ossidazione; è comunque consistente anche la diffusione della smaltatura di altri metalli meno corrodibili quali l'alluminio e il rame.

In termini di tecniche di applicazione si possono individuare 2 grandi macrocategorie:

 applicazione a umido

 applicazione a secco

1) Applicazione a umido

Nell’applicazione ad umido, gli smalti vengono utilizzati sotto forma di torbida, cioè di sospensione acquosa, formata da fritte, materiali argillosi, elettroliti (sali

fissatori), aggiunte speciali, eventuali pigmenti coloranti e acqua.

Diverse sono le modalità di processo secondo cui l’applicazione ad umido può essere effettuata:

 Per immersione: si immerge il manufatto in una vasca contenente torbida di smalto porcellanato, successivamente lo si estrae con una certa velocità ed angolazione, lasciando poi scolare la torbida in eccesso. Essa è la tecnica di applicazione più antica, ma anche quella che garantisce risultati più scarsi in termini di riuscita estetica.

 Flow coating: la torbida di smalto viene versata sulla superficie da rivestire, mediante impianti funzionanti a pressione o per caduta. Poi la torbida in eccesso viene fatta scolare con l’aiuto di macchine che ruotano e muovono il manufatto con determinate angolazioni.

 A spruzzo (manuale o automatica): la torbida è polverizzata in minutissime goccioline e spruzzata sul manufatto da rivestire con l’aiuto di un getto d’aria compressa tramite appositi aerografi. Tale tecnica in molti casi è completamente automatizzata con l’impiego di robot.

 Deposizione elettrostatica a umido: si conferisce alle particelle solide di smalto contenute nella torbida una carica elettrica, per poter essere attratte e aderire al supporto metallico caricato di segno contrario. In pratica si fa passare la torbida attraverso un campo elettrico di elevata intensità, in modo tale che le particelle di torbida caricate fino a 100kV con una corrente continua di polarità negativa siano attratte dal manufatto, il quale invece viene messo a terra.

 Applicazione per elettroforesi: si applica una corrente continua alla soluzione mediante due elettrodi. In questo modo le particelle di fritta o altre sostanze solide presenti nel composto, si muovono lungo le linee di campo verso l’oggetto da smaltare che è dotato di carica positiva (anodo).

2) Applicazione a secco

Nel caso di applicazione a secco la tecnica di gran lunga più diffusa è la smaltatura elettrostatica in polvere.

Questa tecnica rappresenta oggi la modalità di applicazione più utilizzata in ambito industriale. Difatti l’adozione della smaltatura elettrostatica in polvere è stata una delle chiavi per ottenere un procedimento ecologico mantenendo la competitività della smaltatura.

Dai primi usi del sistema a polvere nel 1975 il numero degli utilizzatori in tutto il mondo è aumentato di anno in anno e di conseguenza la tecnologia si è via via evoluta e modernizzata. La prima applicazione industriale della smaltatura elettrostatica in Italia risale ai primi anni ’80.

Il principio di funzionamento di questo processo applicativo è basato ancora una volta sulle interazioni che avvengono tra le particelle cariche elettrostaticamente; infatti le particelle di smalto, caricate elettricamente, vengono proiettate verso i particolari da rivestire che le attraggono in quanto “messi a terra”

Il procedimento di smaltatura elettrostatica consta essenzialmente di tre fasi:

 carica elettrostatica delle polveri;

 applicazione della polvere sul pezzo;

In pratica la polvere viene prelevata da un contenitore a letto fluido, pneumaticamente inviata ad un erogatore che provvede a caricarla elettrostaticamente e, grazie a questo effetto, una percentuale di polvere aderisce al pezzo; lo smalto che invece non aderisce

al pezzo viene riciclato, miscelato con la polvere vergine e nuovamente impiegato. I

4. IL PROCESSO DI PRODUZIONE DEGLI SMALTI

PORCELLANATI IN COLOROBBIA ITALIA S.P.A.

4.1 Panoramica generale

Il processo di produzione degli smalti porcellanati in Colorobbia Italia consta di 4 macrofasi principali: 1. Produzione fritte 2. Composizione 3. Macinazione 4. Imballaggio 1. Produzione fritte

Il processo di produzione fritte è di competenza del reparto fusioni, dotato di 9 forni a bacino alimentati a metano.

Chiaramente il reparto fritte produce sia fritte per la rivendita a clienti esterni, sia destinate all’impiego nella preparazione di smalti porcellanati.

Le materie prime utilizzate nella produzione delle fritte sono stoccate in vari silos all’esterno del reparto fusioni, il caricamento dei silos dalle autocisterne che trasportano le materie prime allo stabilimento di Sovigliana è effettuato in modo pneumatico. Le materie maggiormente utilizzate per la realizzazione di fritte sono:

 Minio  Nitrato di potassio  Quarzo  Sabbia silicea  Carbonato di sodio  Ossido di titanio  Ossido di zinco  Silicato di Zirconio

Le materie prime sono poi trasportate in modo del tutto automatico tramite coclee alle tramogge dosatrici dei forni, successivamente tramite sistema pneumatico sono trasportate ad un miscelatore e poi immagazzinate in un silos intermedio (uno per ogni forno). Al momento dell’inizio della fusione il composto miscelato è trasportato tramite coclea al forno fusorio. Il materiale fuso, in uscita dai forni, viene raffreddato tramite una vasca di acqua in cui la colata cade e si raffredda formando dei granuli vetrosi oppure tramite il passaggio in un sistema composto da due cilindri laminatoi raffreddati ad acqua, in quest’ultimo caso si forma una lastra vetrosa che poi viene frantumata.

La fritta uscente raffreddata in acqua chiaramente presenterà un elevato livello di umidità e sarà perciò necessario essiccarla, invece la fritta raffreddata tramite laminatoio è già secca. Le fritte sono sversate in apposite tramogge, le quali sono prelevate da veicoli LGV (Laser Guided Vehicle) che provvedono a trasportarle a dei silos di stoccaggio. In corrispondenza delle tramogge di scarico dai forni è presente un sistema automatizzato che preleva ad intervalli orari un piccolo campione di fritta. Tutti i campioni orari di una stessa fritta relativi ad un giorno sono successivamente miscelati in modo da ottenere un campione medio giornaliero che corrisponde al contenuto del corrispondente silos; questo campione è controllato dal laboratorio del reparto fusioni al fine di verificare la conformità della fritta.

Una volta che il lotto di fritta è approvato si procede all’insaccaggio tramite un sistema automatizzato che preleva la fritta dai silos e la riversa in big bag da 1000 kg.

E’ molto importante la distinzione tra fitte bagnate (provenienti dai forni con raffreddamento ad acqua) e fritte asciutte (provenienti dai forni con raffreddamento a laminatoio). Infatti le fritte asciutte una volta insaccate possono essere stoccate solo per brevi periodi e solo in luoghi chiusi per evitare che siano contaminate dall’umidità, invece le fritte bagnate sono stoccate sui piazzali all’aperto anche per periodi di tempo più lunghi senza alcun danno a livello qualitativo. Le fritte bagnate subiranno in seguito un processo di essiccazione in un reparto apposito. La fritta sarà essiccata solo nel momento in cui ci sarà un ordine di prelievo dovuto ad una necessità di consegna o di impiego interno oppure per il reintegro di un limitato stock minimo. L’obiettivo è comunque sempre quello di mantenere molto basse le giacenze di fritte asciutte proprio per minimizzare i rischi di contaminazione da umidità e parallelamente per ridurre la necessità di spazio al coperto occupato.

La fritta essiccata può poi subire un processo di macinazione oppure può essere mantenuta in grani; le fritte che sono impiegate nella preparazione dei composti per smalti porcellanati sono chiaramente non macinate in quanto tale processo sarà realizzato successivamente nei mulini.

Le fritte utilizzate nel successivo processo di composizione sono perciò asciutte e non macinate.

In corrispondenza del processo di stoccaggio delle fritte bagnate è possibile individuare il

decoupling point fra una produzione di tipo make to stock ed una di tipo make to order.

Il programma di fusione delle fritte è redatto sulla base di previsioni della domanda dei vari codici di fritta ma anche tenendo in considerazioni esigenze di tipo strettamente tecnico-produttivo (necessità di realizzare grandi campagne di fusione del solito codice per ottimizzare i costi, problematiche di incompatibilità fra fusione successiva di tipologie di fritte diverse nel solito forno, necessità di pulizia dei forni, necessità di manutenzione dei forni). Per questo motivo le fritte sono fuse in grandi quantità e poi mantenute bagnate fino al momento in cui si

ha un ordine di prelievo (solo nel caso del forno con raffreddamento a laminatoio questa logica non è implementabile in quanto le fritte escono dal forno già asciutte).

Perciò nel momento in cui le fritte sono prelevate dal magazzino per essere essiccate si ha il passaggio da una logica di tipo make to stock ad una di tipo make to order.

Dopo l’essiccazione le fritte potranno essere macinate ed imballate in sacchi di varie dimensioni per la rivendita oppure potranno essere mantenute non macinate in big bag da 1000 kg.

2. Composizione

In base al programma di produzione giornaliero si procede alla preparazione dei composti destinati alla produzione degli smalti porcellanati, secondo apposite formulazioni contenenti solitamente un certo numero di diverse tipologie di fritte e di altri materiali. Il preciso rispetto delle formulazioni è essenziale per garantire le necessarie proprietà meccaniche, termiche e chimiche allo smalto.

La composizione è realizzata presso un’apposita postazione di pesatura, presidiata da 2 operatori per turno su 2 turni giornalieri. La postazione è composta da una bilancia per la pesatura delle grandi quantità e da una bilancia di precisione, oltre che da appositi scaffali per lo stoccaggio dei sacchi dei vari componenti.

La modalità di movimentazione e di pesatura dei vari componenti cambiano a seconda delle quantità da pesare e delle dimensioni degli imballaggi, infatti nella preparazione di un composto si può passare dalla necessità di pesare 600 kg di fritta tramite lo svuotamento di un big bag in un altro big bag posizionato sulla bilancia per le grandi quantità, alla necessità di pesare manualmente 200 g di un sale servendosi della bilancia di precisione.

Possiamo comunque evidenziare tre principali tipologie di movimentazione:

 Movimentazione da big bag: in questo caso i componenti sono versati nel saccone ancorato alla bilancia per grandi quantità da un big bag sollevato tramite le forche di un carrello elevatore. In pratica l’operazione si svolge nel modo seguente: i due operatori infilano le “bretelle” del big bag nelle forche del carrello elevatore, successivamente un operatore movimenta il saccone tramite il carrello elevatore, sollevandolo e posizionandolo sopra la bilancia, l’altro operatore a questo punto slaccia l’apertura del big bag facendo cadere per gravità il materiale nel big bag posizionato

sulla bilancia, chiudendo repentinamente l’apertura del big bag nel momento in cui il

quantitativo versato raggiunge quello

specificato nella ricetta

 Movimentazione tramite sacchi (in genere da

25 kg): in questo caso i componenti sono versati nel big bag ancorato alla bilancia da sacchi sollevati e movimentati manualmente

dagli operatori. Solitamente i sacchi

necessari a preparare il composto sono posizionati su pallet opportunamente collocati nelle immediate vicinanze della postazione di pesatura.

 Movimentazione tramite “paletta”: i

componenti utilizzati in piccole e piccolissime

quantità, che necessitano inoltre di un’elevata precisione di dosatura, sono pesati sulla bilancia di precisione, prelevandoli manualmente da appositi fustini presenti in reparto. Solitamente tutti i materiali di un composto da movimentare in questo modo sono pesati in un unico sacchettino, abitualmente chiamato “aggiunta”, in quanto sarà poi aggiunto al composto versandone il contenuto nel big bag posizionato sulla bilancia per le grandi quantità.

Al termine delle varie operazioni di pesatura il sacco del composto viene chiuso e spostato dalla bilancia tramite carrello elevatore, per essere collocato in un’area di stoccaggio del reparto.

3. Macinazione

La macinazione a secco della miscela ottenuta nella precedente fase di composizione avviene in mulini a sfere. I mulini a sfere sono macchine cilindriche ad asse orizzontale, rotanti a velocità elevata, al cui interno è presente una carica macinante che, per effetto di più azioni (compressione, urto, taglio, abrasione…), riduce le dimensioni del materiale da macinare posto all’interno.

I mulini utilizzati per la macinazione degli smalti porcellanati sono in molti casi riscaldati, per consentire la fluidificazione di materiali siliconici aggiunti alla carica di fritte, pigmenti e altre materie prime. I corpi macinanti differiscono tra loro per forma e dimensioni e per la tipologia di materiali di cui sono costituiti. Le dimensioni, in genere, sono tanto minori quanto minori sono le dimensioni dei corpi da macinare. Solitamente nell’industria ceramica i corpi macinanti sono realizzati in allumina sinterizzata.

Figura 18 - Postazione pesatura piccole quantità

Una volta effettuata la carica, sotto l’effetto della rotazione del tamburo, i corpi macinanti vengono trascinati lungo le pareti, rotolano e ricadono gli uni sugli altri, sottoponendo il materiale da macinare ad azioni combinate e contemporanee di pressione, attrito e urto, realizzando così la riduzione dimensionale. E’ necessario effettuare la giusta scelta della velocità di rotazione del mulino affinché si abbia l’effetto sopra descritto, che garantisce una macinazione ottimale. Tale velocità è compresa tra il 60% e l’85% della velocità angolare critica, cioè quella velocità per la quale si ha centrifugazione dei corpi macinanti all’interno del mulino; a velocità minore le sfere rotolano le une sulle altre mentre a velocità maggiore restano aderenti alla parete del mulino per effetto della forza centrifuga.

Il saccone preparato durante il precedente processo di composizione è caricato tramite un paranco, sollevato, posizionato sul boccaporto del mulino, aperto da un operatore ed il suo contenuto è sversato all’interno del mulino.

Il processo di macinazione ha una durata di circa 5-6 ore e prevede l’aggiunta di una piccola quantità di materiale organico (silicone fluido), che agisce da agente incapsulante e permette la carica elettrostatica della polvere al momento dell’applicazione.

Al termine della macinazione il composto in uscita dai mulini subisce un processo di separazione tramite vaglio o separatore a vento, in modo da separare dal prodotto finito i granuli che non rispettano i requisiti dimensionali, i quali saranno recuperati in successive macinazioni.

4. Imballaggio

I composti macinati sono insaccati manualmente in sacchi o big bas, pallettizzati e stoccati in un apposito magazzino in attesa della spedizione al cliente.

4.2 Categorie di prodotti realizzati

I prodotti realizzati differiscono tutti fra di loro in quanto ognuno è caratterizzato da una formulazione diversa; è possibile comunque individuare un numero limitato di categorie di

smalti in base alla tipologia di formulazione, alla metodologia di applicazione e al campo di impiego (elementi tra loro correlati).

Una prima grande ed importante distinzione è quella fra composti per la macinazione e composti per la rivendita.

Differenza fra composti per la macinazione e per la rivendita

Un aspetto molto importante del processo di composizione degli smalti porcellanati è rappresentato dalla distinzione fra due tipi diversi di composti, in base alla diversa destinazione. I 2 tipi di composti sono:

 Composti per la macinazione: sono i composti destinati ai mulini del reparto

macinazione, sono cioè le cariche dei mulini e la dimensione di tali batch è standard e pari a circa 1200 kg (di solito) avendo i mulini capacità di 1200 kg o 2400 kg (quest’ultimi vengono caricati con 2 batch da 1200 kg. per motivi di ingombro e di capacità di carico dei paranchi).

 Composti per la rivendita: questi composti invece non sono macinati da Colorobbia,

ma sono semplicemente venduti a clienti terzi dotati di mulini per smalti porcellanati. La dimensione dei batch in questo caso è molto variabile in quanto dipende dalla dimensione dei mulini del cliente e dalle eventuali aggiunte che il cliente può fare al composto acquistato da Colorobbia (si va da composti preparati in sacchi da 100 kg a composti preparati in big bag da oltre 1000 kg).

Occorre sottolineare come Colorobbia Italia produca solamente smalti porcellanati secchi (macinati o non macinati), i quali sono destinati nella stragrande maggioranza dei casi ad applicazione elettrostatica; attualmente nello stabilimento di Sovigliana non è prodotto alcuno smalto in forma liquida.

Sono di seguito elencate la varie categorie di smalti prodotte, con la rispettiva sigla identificativa.

MACINATI

1. Smalti Porcellanati Macinati Antiacidi (AMSP); 2. Smalti Porcellanati Macinati Bianchi (BMSP);

3. Smalti Porcellanati Macinati Normali (NMSP): Ready To Use; 4. Smalti Porcellanati Macinati Puntinati (PMSP);

5. Smalti Porcellanati Macinati Speciali (SMSP); 6. Smalti Macinati Autopulenti (SCA): Ready To Use.

Tali categorie differiscono soprattutto in termini di tipologie di fritte utilizzate e di materie prime aggiunte. In particolare sono da segnalare le notevoli differenze che caratterizzano gli smalti macinati di tipo Ready To Use – RTU (NMSP e SCA); tali smalti sono realizzati da Colorobbia sotto forma di polvere come tutti gli altri, ma saranno poi disciolti in acqua dal cliente utilizzatore

e applicati con metodologie ad umido. Gli smalti RTU sono macinati in mulini dedicati, non riscaldati e senza l’aggiunta di materiali siliconici.

Di seguito si riporta l’incidenza percentuale di ogni categoria di macinati sulla produzione totale (dati riferiti al 2013 fino al 31/10)

 AMSP Quantità prodotta = 2.857.911 kg Quota percentuale = 71 %  PMSP Quantità prodotta = 471.694 kg Quota percentuale = 11,7 %  SMSP Quantità prodotta = 336.808 kg Quota percentuale = 8,4 %  NMSP Quantità prodotta = 249.607 kg Quota percentuale = 6,2%  BMSP Quantità prodotta = 98.215 kg Quota percentuale = 2,4%  SCA Quantità prodotta = 13.650 kg Quota percentuale = 0,3%

Figura 20 - Ripartizione produzione macinati per categoria AMSP 71,0% PMSP 11,7%

SMSP 8,4%

NMSP 6,2%BMSP 2,4%

SCA 0,3%

Ripartizione produzione composti per la macinazione al 31/10/13

Dai dati e dal grafico a torta è evidente come la categoria AMSP sia nettamente la più importante in termini di volumi di produzione.

Dai dati di produzione emerge che di solito almeno 3-4 mulini sono dedicati esclusivamente ai macinati di tipo AMSP (tra questi mulini 2 sono quelli da 2400 kg. di solito); ai macinati di altro tipo sono dedicati solitamente 1-2 mulini da 1200 kg., così come ai bianchi (BMSP), anche se per questi ultimi i volumi di produzione sono molto esigui.

COMPOSTI PER LA RIVENDITA 1. Composto Fritte Speciali (CFS) 2. Composto Fritte Ground (CFG) 3. Composto Fritte Bianche (CFB); 4. Composto Autopulente (SCA).

Anche nel caso dei composti è stata calcolata l’incidenza percentuale di ogni categoria sulla produzione totale al 31/10/13  CFS Quantità prodotta = 766.794 kg Quota percentuale = 75,2 %  CFG Quantità prodotta = 179.223 kg Quota percentuale = 17,6 %  CFB Quantità prodotta = 41.736 kg Quota percentuale = 4,1 %  SCA Quantità prodotta = 32.491 kg Quota percentuale = 3,1 % CFS 75,2% CFG 17,6% CFB 4,1% SCA 3,1%

Ripartizione produzione composti per la rivendita al 31/10/13

CFS CFG CFB SCA

Anche per i composti si vede come ci sia una categoria ampiamente preponderante (CFS) in termini di volumi di produzione.

4.3 Il reparto Smalti Porcellanati

Il reparto dedicato alla realizzazione degli smalti porcellanati si estende su una superficie di circa 2500 m2_{, in un capannone contiguo e comunicante con il reparto fusioni.}

Una parte di tale capannone è riservata all’operazione di composizione, allo stoccaggio dei componenti e dei composti da rivendere o da caricare nei mulini.

Un’altra parte è invece occupata dai mulini per la macinazione; la dotazione del reparto in termini di mulini è la seguente:

4 mulini da 1200 kg 2 mulini da 2400 kg

2 mulini da 250 kg (per RTU) 1 mulino da 400 kg (per RTU) 1 mulino da 500 kg (per RTU) 1 mulino da 1000 kg (per RTU)

Un’ampia area del reparto è inoltre dedicata ai laboratori che si occupano del controllo qualità delle fritte e degli smalti porcellanati.

4.4 Mappatura processo produttivo

Figura 22 Il processo di produzione degli smalti porcellanati in Colorobbia