1.3. Характеристика технологии производства керамической плитки для внутренней облицовки стен

Технологическая схема производства керамической плитки для внутренней облицовки стен включает следующие основные фазы:

Приготовление раствора (смеси)
Формовка изделия
Сушка
Обжиг

Приготовление смеси. Имеется две технологии приготовления смеси: мокрая и сухая.

При мокрой технологии сырьевые ингредиенты подвергаются измельчению и смешиванию в барабанных дробилках в присутствии воды. Дробилки представляют собой огромные барабаны, вращающиеся вокруг оси: измельчающие детали (камни или шарики из спеченной смеси окиси алюминия), ударяя друг по другу, производят раздавливание сырьевых ингредиентов. В результате измельчения получается водная суспензия сырья (шликер).

При необходимости прессования смеси вода удаляется процессом атомизации (противоточное распыление шликера нагретым воздухом с немедленным испарением воды). В результате этого процесса получается смесь в виде порошка, который содержит 5-6 % влаги, необходимой для качественной прессовки изделия.

При необходимости экструдирования смеси остаточная влажность смеси должна быть выше указанного значения: при этом возможно удаление воды из шликера при помощи фильтра-пресса.

При сухой технологии сырьевые ингредиенты подвергаются измельчению в молотковых дробилках, а затем увлажнению в специальных машинах.

Измельчение сырья необходимо для гомогенизации смеси и крайнего сокращения размера ее частиц, что облегчает следующий процесс обжига керамической изделия.

Технология мокрого измельчения дороже (необходимо много энергии для удаления воды), но дает намного лучшие результаты.

Формовка изделия. Существуют три основные технологии: полусухое прессование из порошков (влажностью 5-7%), литье из шликера (влажностью 30-33%) и пластическое формование из масс (влажностью 14-20%).

Экструзия отличается тем, что позволяет получать плитку самой разной формы. В процессе экструзии выделяют «жидкую фазу», в ходе которой глиняную массу выдавливают из формы под высоким давлением. Это позволяет изготавливать плитку не только разной формы, но и разной толщины. Такая плитка может иметь выпуклую или вогнутую поверхность. Именно по этой технологии производят угловые элементы фасадной плитки. Еще один плюс плитки, изготовленной экструзионным методом – самая низкая степень водопоглощения.

Прессование же обычно применяют для производства плоской плитки определенной формы и размера, этим методом нельзя добиться большого разнообразия форм и фактур. Очень важно соблюдать температурный режим обжига. Плитка под плитка, обожженная в печи в течение 36 минут при температуре 1360 градусов, прослужит многие десятилетия. Если температура будет ниже, также получится неплохая облицовочная плитка, но ее используют не для фасадов, а для внутренних помещений.

По шликерному способу исходные материалы предварительно измельчают и тщательно смешивают с большим количеством воды (влажность смеси до 40 %) до получения однородной текучей массы (шликера). Шликер используют непосредственно для изготовления изделий (способ литья) или для приготовления пресспорошка, высушивая его в распылительных башенных сушилках. Шликерный способ применяют в технологии фарфоровых и фаянсовых изделий, облицовочных плиток.

Прессованные керамические плитки изготавливаются из порошкообразной смеси, уплотняющейся и формующейся под высоким давлением при помощи гидравлического пресса посредством пресс-форм.

Экструдированные керамические плитки изготавливаются из тестообразной массы исходных материалов и формуются при прохождении через специальное отверстие экструдера при помощи матрицы-мундштука, обеспечивающей керамической плитке толщину и ширину. Далее происходит нарезка изделия по длине специальными ножами ( тонкой проволокой).

Перед тем как попасть в печь керамическая плитка проходит через сушильную камеру, куда подается горячий воздух и где керамическая плитка теряет остаток влаги.

Приготовление глазури и глазуровка (эмалировка). Керамическая глазурь покрывает смесь, придавая ей важные эстетические характеристики (цвет, блеск, декоративный рисунок, неограниченное разнообразие орнаментальных украшений и т.д.), а также технические свойства (твердость, непроницаемость, легкость очистки и т.д.). Глазурь увеличивает также износостойкость половой керамической плитки.

Основой керамической глазури являются особые виды стекла (фритты), которые в процессе обжига керамические плитки расплавляются и плотно прилипают к смеси. Глазурь, состоящая из одних фритт, используется только для получения блестящей поверхности некоторых видов облицовочной керамической плитки (высокопористой и двукратного обжига). Как правило, в массу фритт добавляют другие ингредиенты, такие как красители, сырье, способное переходить в стеклообразное состояние или сырье, не переходящее в стеклообразное состояние и остающееся «заполнителем» в стеклянной массе (кварц, корунд, циркон и др.). Последние вещества вызывают матирование глазури (придают ей непрозрачность) и могут даже нарушать присущий стеклу блеск («матовая» глазурь).

Нанесение глазури на керамическую плитку возможно как сухим, так и мокрым способом. При мокром способе глазурь имеет вид водной суспензии тонкоизмельченных ингредиентов, а при сухом способе - вид гранул.

Почти всегда покрытие керамической плитки состоит из ряда глазурей, нанесенных разными способами: методом шелкографии (стереографии) одно- или многоцветной, керамической калькой, напылением, а также вручную с применением золотых, интерференционных и зеркальных красок и другого рода декораций. Настоящее разнообразие поверхностей глазурованных керамических плиток связано именно с возможностью сочетания разных видов глазурей. Глазурованные керамические плитки бывают блестящие (глянцевые), матовые, с гладкой или рельефной поверхностью, в широкой цветовой гамме, с различными рисунками, узорами, декорациями.

Затем происходит обжиг плитки, который может длиться от 40 до 120 минут. Печь для обжига - закрытый конвейер длиной от 50 до 80 метров. Посредством подачи газа по трубам на каждые 20 см печи в каждой точке поддерживается определенная температура. Таким образом, в процессе движения по печи изделие обжигается при температуре от 200 до 1200 градусов по Цельсию.

Для каждого типа плитки (а иногда и для каждой коллекции) разрабатывается индивидуальный температурный режим. Отличается и максимальная температура обжига для разных материалов. У плитки двойного обжига - около 950°С, у однократного обжига - до 1180°С, у керамогранита - до 1300°С. В процессе обжига при высоких температурах плитка теряет влагу и уменьшается в размерах (ужимается). Величина усадки растет с температурой обжига и может варьироваться от 0% (у плитки двукратного обжига) до 8% (у керамогранита).

Однократный обжиг (monocottura), когда глазурь и основание обжигаются вместе - используется, как правило, для производства напольной глазурованной плитки. Высокая температура обжига позволяет получить хорошо спеченный прочный бисквит, и обеспечивает значительную устойчивость глазури к истиранию. При данном способе производства невозможно получить изделия ярких, насыщенных цветов, поскольку при высоких температурах красящие пигменты выгорают и тускнеют. Замечено, что менее яркие глазурованные плитки более устойчивы к истиранию поверхности.

Двойной обжиг (bicottura) используется для производства настенной глазурованной плитки. Он состоит из двух этапов. На первом - обжигается только основание плитки. Обжиг производится при достаточно невысоких температурах. В результате получается высокопористый (более 10%) черепок, не подвергнувшийся усадке и не требующий в дальнейшем сортировки плитки по размерам (калибровки). Далее на основание наносится глазурь и происходит вторичный обжиг, характеризующийся еще более низкой температурой (700-900 градусов). Общий смысл поэтапного обжига - обеспечение необходимых прочностных характеристик бисквита (необходимы высокие температуры), и сохранение цвета желаемой яркости и насыщенности (при низких температурах красящие пигменты практически не выгорают). Двукратный "быстрый обжиг" (то есть, короткий интенсивный обжиг) в печах с роликовым подом. "Быстрый обжиг" является современной технологией, позволяющей получать плитки больших размеров и с разнообразным рисунком. Он дает возможность сэкономить много энергии и уменьшить затраты. Экономный расход энергии означает также меньший выброс в атмосферу газов и пыли, а следовательно, и меньшее загрязнение окружающей среды.

Декор производится при помощи 3-его обжига. Сперва на уже готовую плитку наносят необходимый рисунок. Делается это различными способами в зависимости от ожидаемого эффекта - нанесением рисунка через сетки или трафареты красками, золотом, глазурью (иногда в виде порошка). После изделие обжигается при еще более низкой температуре (до 700 градусов). При этом порошок глазури расплавляется, образуя рельефный рисунок. Затем, если декоры производятся на фоновой плитке, осуществляется их нарезка (Berillo, Prado и др.). Достаточно много декоров производится из гипса (основание), а потом раскрашиваются и глазуруются вручную. Такие декоры достаточно часто имеют геометрические отклонения от идеала по причине непредсказуемого поведения гипса при обжиге. О таких отклонениях следует сообщать клиентам при выборе именно таких декоров. Поскольку процесс производства декоративных элементов наиболее длительный и сложный, декоры имеют большую стоимость по сравнению с фоновой плиткой.

После обжига плитки осуществляется визуальный контроль качества - деление на 1, 2, 3 сорта. Далее осуществляется компьютерный оптический контроль качества - снятие геометрических параметров (определение калибров для керамогранита, определение плоскостных параметров и др.). Затем изделия сканируются для определения и идентификации оттенков плитки, путем сравнения с компьютерной библиотекой ранее произведенных изделий того же артикула.

Проанализировав, выше изложенное приходим к выводу, что наиболее рациональной технологией производства будет схема с применением мокрого способа приготовления смеси, формовка изделий - полусухим прессованием из порошков, и применение двукратного обжига.(рис.1)