Виробництво фасадних плиток

Керамічні фасадні плитки рядові і спеціального призначення, із глазурованою та неглазурованою лицьовою поверхнею виготовляють із глин (із добавками або без них) із наступним випалом. Керамічні, плитки рядові та килими з них призначаються для облицювання зовнішніх стін кам'яних будинків, зовнішніх поверхонь стінових панелей, великих блоків, а також для оформлення архітектурних елементів будинків. Керамічні плитки спеціального призначення служать для облицювання цоколів будинків і споруджень, підземних переходів.

Розрізняють наступні типи плиток: глазуровані та неглазуровані, із гладкою чи рельєфною лицьовою поверхнею. Лицьова поверхня плиток буває одноколірною чи багатобарвною, цілком або частково покритою глазур'ю. При цьому глазур наносять прозору чи глуху, білу чи кольорову, блискучу чи матову. Плитки виготовляють із завалом або без завалу лицьових поверхонь, способом напівсухого пресування неглазуровані та глазуровані широкої гами фарбування.

Не допускається нерівномірність фарбування одноколірних плиток, а також дефекти на лицьовій поверхні плиток, видимі на відстані 10 м на відкритому повітрі при денному світлі, а плиток вищої категорії якості — 5 м. Не допускаються покриття глазур'ю зворотної (не лицьової) поверхні плиток площею більш 10%, зашпори на ребрах лицьової поверхні висотою більш 1 мм, тріщини, а також вапняні включення.

Сировинні матеріали і сполуки мас і глазурей.

Для виробництва фасадних керамічних плиток застосовують глини, що біло - або червоно паляться, матеріали, що отощують (шамот, пісок кварцовий) і плавні (пегматит, нефеліновий концентрат, перліт, склобій, крейда). Глини, використовувані для виробництва, повинні задовольняти наступним вимогам: мати низьку температуру випалу і достатній інтервал спікання, що забезпечують одержання виробу необхідної якості при невисоких температурах випалу; після випалу мати рівний колір (бажано світлих тонів), що мало змінюється в межах тих температур випалу, при яких матеріал за своїми показниками (морозостійкості, водопоглинанню) відповідає показникам фасадних плиток; не містити шкідливих домішок — зерен вапняку, залозистих і кам'янистих включень, а також підвищеної кількості розчинних солей, що приводить до утворення сколовши і тріщин на виробах, появі на їхнє поверхні виплавок, плям і нальотів (у випадку підготовки маси шлікерним способом з помелом глинистих матеріалів у кульових млинах наявність у глинах зерен вапняку, залозистих і кам'янистих включень не має вирішального значення); мати досить однорідну сполуку. При використанні глин із запісоченістю, яка змінюється, і впливає на усадку при сушінні та випалі, а також спікливістю приходиться безупинно коригувати сполуку маси.

Як основні глини при виробництві фасадних плиток використовують тугоплавкі глини Веселовського родовища, вогнетривкі глини, глини Новорайського, Федоровського, Печорського, Цілиноградського та інших родовищ. Використовують також місцеві легкоплавкі глини двох мінералогічних груп. 1 — переважно каолініто-гідрослюдисті з можливою домішкою монтморилоніту та хлориту зі змістом кварцу нижче 37% і карбонатів не більш 2%; 2 — каолініт монтморилонітові і каолініто-гідрослюдисті зі змістом карбонатів до 5% і кварцу до 40% При цьому необхідно мати у виді, що в масі, приготовленої для пресування плиток, повинне міститися оксиду алюмінію не менш 17%, лужноземельних оксидів 2—4%, лужних оксидів у залежності від температури випалу плиток 6,5—9% (без обліку втрат при прожарюванні).

Глини, що не цілком відповідають зазначеним вимогам, можна застосовувати в суміші з більш якісною сировиною.

Сполуки мас, застосовувані при тривалих режимах випалу фасадних плиток, складаються з чистих глин, або з добавкою 20— 30% отощуючих матеріалів (в основному шамоту) і лише, іноді, із метою зниження температури випалу, у маси вводять плавні (пегматит, нефеліновий концентрат).

При швидкісних режимах випалу, з огляду на малу тривалість процесів випалу і конструктивні особливості печей для швидкісного випалу фасадних керамічних плиток (у роликових печах допускається максимальна температура випалу не вище 1100°С, а в печах із сітчастим конвеєром — не вище 1000°С), використовують сполуки мас, що забезпечують при виконанні всіх умов швидкісного випалу і при відповідній максимальній температурі випалу одержання якісних фасадних плиток.

Плитки напівсухого пресування з чистих глинистих порід, обпалені при температурі 1100°С, навіть при тривалих режимах випалу, звичайно, не мають необхідного водопоглинання та морозостійкості. Для створення необхідної газопроникності в процесі швидкісного випалу і необхідної кількості рідкої фази для забезпечення потрібного ступеня спікання керамічного черепка до складу маси вводять отощуючі матеріали і плавні. Так, для швидкісного випалу при температурі до 1100°С в маси вводять перліт, або нефеліновий концентрат. Добавка плавнів із більш високою температурою плавлення (пегматиту, польового шпату), звичайно, не забезпечує одержання якісних фасадних плиток.

Для швидкісного випалу при температурі до 1000°С в сполуку маси вводять бій скла, що має температуру початку плавлення 850°С і в такий спосіб забезпечує необхідну для спікання кількість рідкої фази. Однак добавка в маси тільки бою скла, звичайно, приводить до підвищеної деформативності плиток, у зв'язку з чим створені складні маси з додаванням до глин бою скла, нефелінового концентрату, перліту та інших плавнів і отощуючих матеріалів.

При виробництві глазурованих фасадних плиток застосовують одно - чи дворазовий випал. Дворазовий випал рекомендується при використанні глин, що мають у своїй сполуці значну кількість газо- утворювачів (органічної речовини, карбонатів, оксидів заліза). Однократний випал при використанні таких глин не дозволяє одержувати плитки з якісним глазурним покриттям, тому що при температурах розм'якшення та розливу глазурі з черепка продовжують виділятися гази, що порушує шар глазурі. Однак при виробництві глазурованих фасадних плиток розміром 120х140х7 мм і більш на потоково-конвеєрних лініях при швидкісних режимах випалу при температурах 1050—1100°С рекомендується проводити однократний випал, тому що при дворазовому випалі крупно розмірних плиток, на плитках збільшується відсоток браку внаслідок утворення тріщин на плитках у зоні підігріву при повторному швидкісному глазурному випалі.

При швидкісному однократному випалі використовують глазурі, температура початку розм'якшення яких не більше ніж на 150— 200^оС нижче максимальної температури випалу плиток. З підйомом температури в'язкість розплаву повинна різко знижуватися, що забезпечує одержання плиток із якісним глазурним покриттям без надколів і розривів глазурі. При цьому рекомендується плитки підігрівати швидко (6—9 хв.) і при температурі 800—950°С (до початку розм'якшення глазурі) витримувати 15—25 хв. для більш повного видалення з черепка та глазурі газоподібних продуктів Потім швидко нагрівають плитки до максимальної температури випалу і витримують при цій температурі 10—15 хв.

До складу глазурі для однократного випалу вводять більше глинистої добавки (до 10%) чи інших речовин для кращого зчеплення глазурної суспензії з поверхнею необпаленої плитки. Більшість глазурей, призначених для однократного випалу фасадних плиток, можуть бути використані і для дворазового випалу. Останнім часом при виробництві фасадних плиток широко використовують сирі не фріттовані глазурі, що значно знижує вартість глазурованих плиток.

При підборі сполук сирих глазурей необхідно враховувати наступне. Температура плавлення сирих глазурей при швидкісному однократному випалі фасадних плиток в основному залежить від кількості введеного до складу глазурі борного ангідриду. Так, для одержання сирої глазурі, гартованої при температурі 1000—1050°С, у глазурі повинно бути не менш 9% борного ангідриду.

Уведення в сиру глазур склобою не робить істотного впливу на зниження температури плавлення глазурі, але сприяє одержанню непрозорих і матових глазурей.

Борний ангідрид рекомендується вводити в сиру глазур в основному з датомітовим концентратом. Уведення в сиру глазур борату кальцію в суміші зі склобоєм часто викликає зборку глазурі і її кипіння.

До складу сирих глазурей для швидкісного випалу не рекомендується вводити кварцовий пісок у кількості більш 10%, тому що при малому часі швидкісного випалу зерна кварцу не встигають цілком розплавитися і на плитах утворюється зерниста поверхня.

Уведення до складу заглушеної сирої глазурі чи крейди апатитового концентрату до 10—12% кожного поліпшує заглушеність і білизну глазурі. Однак уведення в глазур більш 10—12% крейди викликає збирання, кипіння глазурі і наколи на її поверхні.

Уведення до складу сирої глазурі нефелінового концентрату та доломіту, як правило, викликає появу жовтого фарбування в глазурі.

Матова глазур може бути отримана з будь-якої глухої чи прозорої глазурі шляхом додавання в басейн із готовим тонкомолотим глазурним шлікером 5—15% шамотного порошку з розміром часток 0,1—0,25 мм і ретельного його перемішування (без помелу). При цьому фракції шамоту з розміром часток менш 0,1 і більш 0,25 мм повинні бути відсіяні та використані, наприклад, для введення до складу маси виробів. Для одержання матової глазурі білого кольору бажано використовувати шамот із білопалених глин та добре обпалений черепок.

Водонепроникна глазур для фасадних плиток підвищеної морозостійкості в експлуатації (при підвищеній вологості стін) може бути отримана шляхом додавання в басейн із готовим тонкомолотим глазурним шлікером 5—10% кварцового піску з розміром часток 0,1—0,25 мм і ретельного перемішування (без помелу) При розплавлюванні такої глазурі при швидкісному випалі плиток зерна кварцу не встигають розчинитися в розплаві глазурі, при остиганні вони зменшуються в розмірах і між застиглою глазур'ю та зернами кварцу утворяться пори, що сприяє утворенню глазурного шару, що пропускає вологу. У процесі експлуатації фасадних керамічних плиток, покритих щільною глазур'ю, при підвищеній вологості стін, звичайно, волога збирається під глазур'ю, що не проводить вологу, в порах керамічної плитки і при замерзанні цієї вологи та зміні її об'єму на 9% глазурний шар і черепок плитки руйнуються. При наявності глазурі, не пропускає вологу, волога з тіла плитки проникає через пори глазурі і випаровується з поверхні плитки, що охороняє її від руйнування.

Глазурну суспензію для глазурування фасадних керамічних плиток готують спільним помелом вихідних матеріалів у кульових млинах до тонкості помелу, що відповідає залишку на ситі № 0063 у межах 0,2—0,6% Крім основних матеріалів до складу сирих глазурей уводять також електроліти та речовини, що клеять, 0,25-0,5% (КМЦ тощо). Щільність глазурної суспензії повинна бути 1,5—1,7 г/см3, вологість 35—50%. Отриману глазурну суспензію проціджують через сито № 0125 у басейн із мішалкою, відкіля насосом перекачують через сито № 009 у робочий басейн, що знаходиться безпосередньо в місця глазурування плиток.