Состояние и развитие рынка материалов для облицовочных работ

 
 
 
 

       
 
 

     

       

     

     

     

     

       

       

       
 
 

       

       
 

       

       
 

       

       

       
 

       

     

       

       
 

       

     Рис 1.1 
 
 
 

Рис 1.1. Технологическая схема производства керамической плитки

     подготовка  сырьевых материалов, приготовление  раствора (замеса или смеси), формовка изделия, сушка, обжиг, приготовление  глазури и глазуровка (эмалировка).

     Подготовка  сырья. Сущность подготовительных операций заключается в очистке материалов от примесей, разрушении естественной структуры глинистых материалов и измельчении составных частей массы, что ускоряет спекание и способствует получению изделий с более однородным строением черепка [16].

     Глинистые материалы очищают от примесей – мокрым или воздушным способом. При мокром способе глину обогащают путем отмучивания. При воздушном обогащении глину дробят на куски на глинодробильных вальцах и просушивают в сушильном барабане.

     Порошкообразные пластичные материалы распускают с водой в лопастных мешалках, пропускают через сито и электромагнит для удаления железистых примесей и крупных включений [19].

     Твердые естественные отощающие материалы  и плавни содержат различные примеси, поэтому их подвергают предварительному обжигу при 800-900 ^оС с последующим резким охлаждением. В результате материал легко рассыпается, что облегчает сортировку, отделение примесей и помол.

     Каменистые  материалы, в том числе и фарфоровый бой, промывают и подвергают дроблению. После каждого этапа измельчения производят просеивание, неизмельченные частицы вновь направляют на помол [16].

     Приготовить замес можно двумя способами – мокрым и сухим.

     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.

     Если  в дальнейшем смесь будет прессоваться, то вода удаляется в процессе атомизации – противоточное распыление шликера  нагретым воздухом  с немедленным  испарением воды.

     При производстве плиток двойного обжига поток воздуха имеет температуру 450 ^оС, а для плиток однократного обжига 180 ^оС (что обеспечивает механическую прочность для глазури) [13].

       По окончании атомизации из  шликера получается смесь в  виде порошка, содержащего 5-6 % влаги, необходимой для качественной прессовки изделия.

     Если  же формовка изделия будет осуществляться экструдированием, то остаточная влажность  смеси должна быть выше указанного значения (часть воды удалится из шликера  пресс-фильтром).

     При сухой технологии приготовления смеси 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 керамического изделия. Технология мокрого измельчения дороже, поскольку необходимо много энергии для удаления воды, но дает намного лучшие результаты [11].

     При производстве плиток для облицовки  традиционно используются три метода формования: литье, прессование и экструдирование.

     Назначение  формования как технологического процесса производства, заключается в придании формы, достаточной прочности и  требуемой плотности полуфабрикату (сырцу) для проведения последующих  операций сушки и обжига [1].

     Под пресс идет порошкообразная смесь глины с добавками с минимальным содержанием влаги – не более 5-6 %. Под высоким давлением эта смесь уплотняется и прессуется 1-2 раза при помощи гидравлического пресса посредством пресс-форм, в результате чего получается плитка с низкой пористостью, используемая в основном для настилки полов.

     При формовании литьем исходная сырьевая масса имеет консистенцию сметаны. “Сметану” разливают по формам, соответствующим размерам плиток, высушивают и обжигают. Недостатком данного метода является то, что довольно трудно получить плитки идеального качества и абсолютно одинаковой толщины.

     Используя литье, можно получить плитку с рельефными украшениями и разнообразными фактурными поверхностями. Узоры, имеющиеся в  стенках форм, отпечатываются на изделиях в виде рельефов[16].

     Наиболее  прогрессивная технология на сегодняшний  день – экструдирование. При формовке керамической плитки, сырьевая масса протягивается через специальный мундштук, вытягивающий массу в глиняную ленту. Далее происходит нарезка изделия по длине специальными ножами (тонкой проволокой). Ширина и толщина изделий определяются профилем матрицы-мундштука.

     Поскольку вся партия проходит через одно и  то же отверстие экструдера, то по внешнему виду и линейным размерам плитки  абсолютно идентичны.

     При формовании из-за изношенности форм и  роликов могут образовываться такие  дефекты, как деформация, волнистый  край (если это строго прямоугольная  плитка), концентрические трещины, неодинаковая толщина изделий, неровность поверхности  и др. [19].

       Под сушкой понимают процесс удаления влаги из принявшего законченную форму сырца. После формования полуфабрикат обладает невысокой механической прочностью в связи с наличием влаги в его объеме, количество которой может достигать 25 % (зависит от минералогического состава массы и других факторов). Такое высокое водосодержание затрудняет проведение последующих технологических операций и приводит к нежелательным результатам.

     Сушка керамического полуфабриката может  осуществляться как в естественных, так и в искусственных условиях [1].

     Режим естественной сушки полностью зависит от температуры и влажности окружающей среды и регулируется только количеством воздуха, омывающего изделия.

     Недостатками  естественной сушки являются ее непостоянство  и продолжительность (до 20 суток), зависящие от климатических условий и вызывающие необходимость иметь большие сушильные площади. По причине большой трудоемкости данный режим в производстве облицовочной керамики практически не применяется.

     Искусственная сушка – более прогрессивный метод, осуществляется за счет регулируемого подвода энергии (теплоносителя) к полуфабрикату.

       В зависимости от режима работы  сушилки подразделяют на:

• устройства периодического действия (камерные);
• устройства непрерывного действия (туннельные, конвейерные).

     В камерных сушилках температура и  влажность теплоносителя непрерывно изменяются во времени.

     В сушилках непрерывного действия параметры  теплоносителя изменяются по длине  рабочего туннеля, оставаясь неизменными  во времени для каждой ее зоны. В  связи с этим сушка идет непрерывно при перемещении изделий по зонам [1].

     В производство облицовочной керамики постепенно внедряются новейшие конструкции сушек, позволяющие проводить процесс  более эффективно. Методы кондуктивного, сверхвысокочастотного, плазменного  и инфракрасного излучения основаны на повышении температуры сырца без участия газовой (воздушной) среды как передатчика теплоты [13].

     При неравномерной сушке в изделиях могут возникать внутренние напряжения, приводящие к образованию дефектов при обжиге (деформации, трещины) [19].

     Обжиг – это процесс высокотемпературной обработки глиняного сырца, в результате которой он превращается в камнеподобное тело, стойкое против механических, химических и физических воздействий [7].

     В процессе обжига при высоких температурах (от 900 до 1420 °С в зависимости от типа плитки) в смеси происходят  сложные физико-химические реакции с выделением не только пара, но и других химических веществ, что приводит к уплотнению изделия.

     Это вызывает усадку изделия, размер которой  зависит от свойств используемой смеси: от нулевой усадки смеси в высокопористой плитке до 8-процентной усадки смеси в плитке из фарфоровой керамики. Восьмипроцентная усадка значит, что для получения обожженной готовой плитки с размером стороны 20 см нужно прессовать плитку размером 21,6 см.

     На  величину усадки влияет количество вводимого  полевого шпата, который при плавке ведет себя,  как стекло, заполняя поры и как бы сжимая плитку [11].

       Усадка смеси увеличивается по  мере повышения температуры обжига изделия. Даже небольшие колебания температуры вызывают равные колебания усадки, которые имеют большое значение: из этого следует необходимость разделения готовых изделий на партии по калибру [12].

     Для плиток двойного обжига технология предусматривает два раздельных обжига: первый – для корпуса керамической плитки, второй – для закрепления нанесенной глазури (рис 1.1).

     Первый  обжиг называется утельным, проводится при температуре 900-1250 ^оС в туннельной печи. Полуфабрикат при обжиге приобретает необходимые прочность и устойчивость к размоканию.

     Цель  второго – политого обжига (температура 950-1420 ^оС) – завершение физико-химических превращений компонентов, полное формирование структуры черепка, расплавление глазури и зеркальный розлив ее [7].

     В соответствии с технологией однократного обжига, сырьевую смесь (основу) глазуруют водной суспензией и обжигают всего один раз.

     Первый  обжиг для клинкера, глазурованной  плитки однократного обжига и высокопористой керамической плитки является основным (см. рис. 1.1), в процессе которого формируются свойства черепка.

     Основное  преимущество такого подхода – снижение себестоимости продукции, при этом  качество изделий несколько снижается, чем при двукратном обжиге. Это  объясняется следующим: при обжиге сырьевой смеси находящиеся в  ней частички воды превращаются в пар, стремящийся вырваться наружу, а так как поверхность плитки залита глазурью, то пар либо остается под ее слоем, либо “разрывает” глазурь, что приводит к образованию на блестящей поверхности плитки мелких и крупных трещин [12].

     В результате изменились требования к  глазурям, новые составы которых  теперь называют “эвтетическими”, поскольку  они оплавляются и растекаются  по поверхности керамической плитки в последний момент обжига, примерно за 3-5 минут до начала скоростного  охлаждения в печи.

       Также для сохранения механической  прочности бисквита используется «ангоб» - обедненная глазурь, в состав которой входят каолин, полевой шпат, песок и вода. «Ангоб» применяют для экономии глазури, нанося его тонким слоем на бисквит рядом дисков путем разбрызгивания [13].

     Еще одно назначение «ангоб» - препятствует прилипанию плитки к роликам печи во время обжига, для этого его наносят на монтажную поверхность.

     Все чаще в производстве керамической плитки стал применяться так называемый 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.