Технология производства керамической плитки

Промежуточное хранение

(бункер)

Добавки, электролиты, вода

Тонкий помол  и роспуск глины

(шаровая мельница, пропеллерная  мешалка, струйные, фрезерно-метательная  и

роторная мельницы)

Процеживание

(вибрационное сито, дуговое  сито)

Промежуточное хранение

(шламбассейн с пропеллерной  мешалкой)

Обезвоживание шликера

(распылительная сушилка)

Просев

(сито-бурат)

Промежуточное хранение

(бункер)

В трех вышеперечисленных  способах подготовки массы наибольшее признание получил шликерный  способ с обезвоживанием в распылительных сушилках, как позволяющий получать однородный пресс-порошок.

Наиболее перспективным  способом формования, нашедшим широкое  применение в производстве керамических плиток, является прессование из керамических порошков, которое может быть полусухим  или сухим. Средняя влажность  порошка составляет 5-7%. Этот способ осуществляется на поточно-конвейерных  линиях, включающих целый комплекс оборудования, каждый агрегат которого является самостоятельным узлом  в единой технологической цепи: прессы полусухого прессования, распределительно-разгрузочные устройства прессованных полуфабрикатов перед сушкой и обжигом, щелевую  конвейерную сушилку, глазуровочные  и декорирующие устройства, печи скоростного  обжига, установки для сортировки и упаковки изделий.

Прессование осуществляют при  изготовлении облицовочных, фасадных и напольных плиток на гидравлических, коленно-рычажных прессах и гидравлических прессах.

Тонкостенные мелкоразмерные керамические плитки формуют литьем на литьевом конвейере. Суммарное время  формирования отливки на лещадке  составляет 7-9 мин. Затем отливка  на лещадке поступает на зачистное  и далее режущее устройство, где  ее дисковыми ножами разрезают на плитки требуемых размеров.

За формованием следует  сушка в противоточных туннельных сушилках, а также в конвейерных  радиационных, сетчатых и цепных конвейерах.

Обжиг керамических плиток проводят в одно и двухъярусных щелевых  печах в течение 17-50 мин.

Для ускорения охлаждения плиток до температуры ниже 40°С в  конце печи на участке длиной 4,5 установлены  обдувочные устройства.

Завершают технологический  процесс изготовления керамических плиток сортировка и упаковка готовой  продукции.

 

 

 

2.2 Краткий обзор современных способов производства керамической плитки

 

Керамические плитки различного назначения получают способами полусухого и сухого прессования из порошков влажностью 5-7% (основной способ), литьем из шликера влажностью 30-35% и пластическим формованием  из масс влажностью 14-20%. Принципиальная технологическая схема  изготовления керамических плиток, заключающаяся  в обработке глинистого сырья  с добавками, формовании изделий, сушке  и обжиге их до спекания различной  степени в зависимости от назначения изделий и качества глинистого сырья, представлена ниже.

Рисунок 1 Технологические циклы производства различных типов керамической плитки.

Секретом  получения качественного нового материала является тщательно отработанный технологический процесс производства, который непрерывно совершенствуется. В основе его - обжиг при высокой  температуре, варьирующейся в зависимости  от типа материала от 900 до 1 200 °C. Для производства используется самый разнообразный природный сырьевой материал. Корпус плитки готовится из смеси глины (для придания пластичности), кварцевого песка (для придания твердости корпусу плитки) и полевого шпата (для придания плавкости). Для приготовления глазури используется песок, каолиновые глины, предварительно заготовленная стеклянная крошка, а также пигменты на основе оксидов (для придания цвета).

Для изготовления корпуса плитки сырьевые материалы тщательно измельчаются и перемешиваются для получения  совершенно однородной массы для  последующей формовки. Для формовки применяется два метода - прессование и экструзия. Прессованная плитка получается из порошкового раствора, который уплотняется и прессуется под высоким давлением. Экструдированная плитка получается при помощи пропускания через соответствующие отверстия влажной смеси сырьевых материалов, придавая ей конечный вид.

Метод прессования позволяет жестче контролировать размер, и, вдобавок, получать поверхность  лучшего качества.

После формовки плитки, прежде всего, высушиваются для удаления небольшого содержания влаги. Затем подвергаются обжигу (неглазурированная  плитка). Химические и физические характеристики - плотность, устойчивость к механическим и химическим воздействиям - она  приобретает в процессе обжига. При  обжиге высокая температура придает  материалу устойчивость к агрессивным  химическим веществам и физическим воздействиям окружающей среды.

Керамические  плитки подразделяются на неглазурованные  и глазурованные. Глазурь (нем. Glasur, от Glas - стекло) - стекловидное защитно-декоративное покрытие на керамике, закрепляемое обжигом (прозрачное или непрозрачное, бесцветное или окрашенное).

Неглазурованные плитки практически однородны по всей толщине и обычно не имеют  никаких декоративных рисунков.

Глазурованные плитки могут быть одинарного обжига и двойного (на первично обожженное изделие наносится эмаль, и оно  подвергается повторному обжигу).

В результате различных вариантов  сочетания технологических процессов (например, разовый обжиг или двойной  обжиг), использования разного исходного  материала (белые и красные глинистые  породы), а также формовки (прессовка  или экструзия), производятся различные  виды керамической плитки.

Плитка однократного обжига

Изделие получается путем прессования смеси  сырьевых ингредиентов. Цвет обожженной смеси колеблется от светло-желтого  до темно-коричневого в зависимости  от содержания железа в глине и  от пористости. Большинство керамических плиток однократного обжига изготавливается  из светлой смеси: это связано  с ее производственными преимуществами, а также с большим спросом  на рынке.

Спрессованная смесь подвергается глазурованию, а  следом однократному обжигу, что обеспечивает хорошее прилипание глазури к  смеси.

Керамическая  плитка может изготавливаться с  плотной как стекло или пористой основой. Это чрезвычайно важная характеристика плитки, т.к. от пористости зависит и водопоглощение, которое  в свою очередь определяет ее морозостойкость, механическую прочность и, следовательно, область применения. В зависимости от водопоглощения керамических плиток необходимо подбирать и подходящие материалы для их укладки.

Низкопористая керамическая плитка пригодна для устройства внутренних и наружных полов и характеризуется высокой стойкостью к механическим агентам и морозу. Изделия подвергаются повышенной усадке в процессе обжига, и поэтому продаются разделенными на партии по калибру.

Высокопористая плитка однократного обжига изготавливается из специальной смеси, рассчитанной на предупреждение усадки в процессе обжига: поэтому возможна укладка плитки с узким швом. Изделие имеет повышенную пористость (большее водопоглощение) и низкую механическую прочность, что делает его пригодным только для облицовки стен.

Еще одной разновидностью плиток однократного обжига является плитка глазурованная под давлением. Она изготавливается по современной технологии, в соответствии с которой слой глазури подвергается прессованию вместе со смесью, а дальше обжигу. Готовое изделие имеет низкую пористость и, благодаря высокой толщине слоя глазури, является особо пригодным для устройства полов, подвергающихся высоким нагрузкам при интенсивном движении.

Плитка двукратного обжига

Изделие этим методом изготовлялось до внедрения  способа однократного обжига: по этой традиционной технологии глазурь наносится  на обожженную смесь, затем изделие  подвергается второму обжигу. Недостаток этой технологии перед способом однократного обжига заключается в более высокой  себестоимости продукции (два обжига вместо одного), а также в невозможности  изготовления низкопористых изделий (невозможна глазуровка обожженной низкопористой  смеси).

В настоящее время керамическая плитка двукратного обжига используется для  облицовки стен и пола, в особенности  при необходимости придания блеска поверхности плитки. В таком случае двукратный обжиг имеет технологическое  преимущество перед однократным: при  последней технологии в процессе обжига через глазурь проникает  газ от разложения смеси, что образует на блестящей поверхности плитки мелкие следы в виде концов булавок, трещин; такого недостатка нет при  технологии двукратного обжига. 

 

3. Технологическая часть

3.1 Технология производства керамической плитки

 

 Гамма производимых керамических плиток для покрытия полов и облицовки  стен очень велика и в первую очередь  зависит от производственного процесса и технологии их изготовления.

Технологическая схема производства керамической плитки включает следующие  основные фазы:

• Приготовление раствора (смеси)
• Формовка изделия
• Сушка 
• Приготовление глазури и глазуровка (эмалировка) 
• 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 керамического изделия.

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

Керамическая плитка однократного обжига, высокой пористости и из фарфоровой керамики (грес) изготовляется  из смесей, полученных мокрым измельчением, а керамическая плитка типа - из смесей, приготовленных сухим способом. Клинкерную керамическую плитку и керамическую плитку двукратного обжига можно  изготовлять обоими способами. 

 

Формовка изделия

Прессовка или экструзия - это два метода формовки, применяемых  в производстве керамических 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).  

 

Сушка

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. 

 

Обжиг

Для глазурованных (эмалированных) плиток двойного обжига технология предусматривает  два раздельных обжига: для корпуса  плитки первый обжиг, для эмали второй обжиг.