|
|
Керамические плитки по
долговечности и высоким декоративным качествам превосходят все другие виды
отделочных материалов. Их применяют для.внутренней и наружной отделки жилых,
промышленных и общественных зданий и сооружений. Выпускают три вида плиток:
фасадные, плитки для полов, облицовочные (для внутренней облицовки стен). В
нашей стране в 1985 г. было выпущено —27 млн. м2 фасадных, — 39 млн. м2
облицовочных, — 30 млн. м2 плиток для полов. Потребность в керамических
плитках неуклонно растет. При этом должно резко возрасти производство цветных
и декорированных плиток для внутренней облицовки стен и крупноразмерных
офактуренных плиток для полов.
Разнообразен ассортимент выпускаемых в мировой практике
керамических плиток, отличающихся по размеру, форме и декоративному оформлению.
Размеры плиток колеблются от 21X21 мм для коврово-мозаичных до 300X300 мм для
полов и до 990X119° мм Для крупноразмерных плиток «плиик», технология которых
разработана в НИИстройкерамике. За рубежом некоторые фирмы по заказу
выпускают керамические плитки размером 1600X1250X8 мм. Развитие производства
керамических плиток в отечественной промышленности идет по пути внедрения
поточно-конвейерной технологии на линиях высокой производительности (500, 700
и
1000 тыс м2/год)Л .
Приготовление массы может осуществляться шликер- ным,
полусухим и сухим способами. При шликерном способе ее обезвоживание
производится либо в фильтр-прессах с последующим измельчением полученных
коржей на коржерезках, подсушкой массы и размалыванием на бегунах, либо в
распылительных сушилках. При сухом способе отдельные компоненты массы сушат,
измельчают до определенной тонины и хранят в силосах. При полусухом способе
отощающие добавки и часть глинистого сырья размалывают отдельно. Другую часть
глинистого сырья распускают в глиноболтушках и поддерживают во взвешенном
состоянии. Сухие компоненты перемешивают в внбромельнице или другом агрегате,
а затем увлажняют шликером в смесителе. Полученную массу хранят в бункерах
перед прессом. Сухой и полусухой способы целесообразно использовать при
наличии одного или двух видов сырья, близких по составу и свойствам. В
настоящее время предпочтение отдается шликерному способу подготовки массы из
пластичного и непластичного сырья с обезвоживанием шликера в распылительных
сушилках, позволяющему получать однородный пресс-порошок.
Технологический процесс производства облицовочных плиток
состоит из следующих операций: приготовление шликера плиточной массы,
обезвоживание шликера и приготовление пресс-порошка, прессование и сушка
плиток, утильный обжиг, сортировка, глазурование, политой обжиг, сортировка и
упаковка.
Шликер подготовляют двумя способами: помолом отощающих
компонентов с частичной добавкой глины (5%) и отдельным роспуском пластичных
материалов либо совместны-м помолом отощающих и пластичных материалов. Помол
отощающих до^&вок производят в шаровых мельницах либо в струйных и
вибрационных мельницах. Для роспуска глинистых материалов применяют
пропеллерные мешалки, а также непрерывно действующие агрегаты: роторные
мельницы, фрезерно-метатель- ные мельницы, машины для роспуска глины
конструкции Волгоцеммаша и др. Перемешивание глинистых и отощающих
компонентов производят в шаровых мельницах или в смесительных бассейнах,
оборудованных пропеллерными мешалками, после чего приготовленный шликер
подвергают магнитной очистке в феррофильтрах. В нашей стране обезвоживание шликера
производят в распылительных сушилках; устаревший способ получения пресс-
порошка в фильтр-прессах не применяют.
Для прессования облицовочных плиток наибольшее
распространение получили коленно-рычажные прессы КРКп-125 и гидравлические
прессы КРУ-160 с двухступенчатым прессованием.
Сушка облицовочных плиток осуществляется в туннельных
сушилках (преимущественно противоточных) с печными или полочными
вагонетками,, а также в конвейерных сушилках, а обжиг — в туннельных печах
(открытого огня и муфельных), многоканальных, роликовых щелевых печах и др.
При традиционной технологии для утильного обжига
облицовочных плиток применяют в основном туннельные печи прямого действия.
Плитки загружают вертикально в капсели либо горизонтально в стопки
непосредственно на под вагонетки. Продолжительность обжига 30—80 ч,
температура 1160—1200°С. Трудоемкость операции заполнения плитками капселей и
вагонеток, загрузки и выгрузки капселей осложняет автоматизацию процесса
обжига плиток в туннельных печах. В связи с этим плитки обжигают
преимущественно в щелевых печах конвейерного типа, в которых продвижение
плиток вдоль печи осуществляется на роликовых или сетчатых конвейерах.
Туннельные печи для обжига керамических плиток за рубежом,
как правило, состоят из отдельных коротких секций — «модулей», установленных
па рельсы, что облегчает их замену и изменение, при необходимости, размеров
печи.
В Италии (фирмы «Сити», «Сакми») и других странах с целью
уменьшения температурного перепада по сечению канала эксплуатируются
муфельные многоканальные конвейерные печи. Перепад температур в этих печах
незначителен (±5°С), и это способствует повышению качества изделий. Число
каналов в таких печах достигает 48. Печи укомплектованы аппаратурой для
автоматического регулирования заданного режима в каждом канале и требуемого
режима проталкивания лещадок с плитками, установленных на вращающиеся ролики
из силлиманита илн жароупорной стали. Время обжига п 12-щелевой печи фирмы
«Сити» с четырьмя каналами по высоте составляет 3—3,5 ч, температура обжига 1050—П30°С.
Несколько таких печей эксплуатируется в нашей стране.
В ФРГ для обжига керамических плиток разработана печь с
шагающим подом, обогреваемая газом или электричеством. Продвижение изделий в
печи происходит за счет шагающих движений транспортирующей ленты,
осуществляемых эксцентриком. Время обжига плиток 30 мни, температура
1000—1200 °С.
За рубежом созданы новые конструкции печей с
комбинированным радиационным обогревом н периодическим изменением направления
движения газов. Радиационный обогрев осуществляют в результате беспламенного
горения горючей смеси, а также излучения газопроницаемых стен, нагретых при
отсосе дымовых газов из печного пространства. С целью сокращения потерь
теплоты в окружающую среду отсос дымовых газов через газопроницаемую стену и
подачу холодной смеси воздуха с горючими газами производят попеременно через
обе стены печи.
Для обжига керамических плиток созданы печи принципиально
новой конструкции — печи с газовой подушкой. Продвижение плиток в процессе
обжига происходит иа высоте нескольких сантиметров от пода за счет потока
газов, подаваемых в печь через пористый под. Направленное движение газового
потока обеспечивает продвижение плиток вдоль печи. Для обеспечения
продвижения изделий канал печи имеет небольшой наклон в сторону выгрузочного
конца.
Печи с газовой подушкой конструкции Института газа АН УССР
эксплуатируются в СССР.
В нашей стране для производства облицовочных плиток
создано и эксплуатируется оборудование, позволяющее механизировать и
автоматизировать почти все технологические процессы. Для прессования, сушки,
глазурования и обжига плиток применяют автоматизированные поточно-конвейерные
линии конструкции НИИстрой- керамики с однорядной сушкой и обжигом плиток и
скоростными методами термообработки ( 4.13), позволившие сократить
изготовление плиток с 80—100 ч до 60—80 мин, улучшить качество изделий,
снизить затра- ты труда, расход топлива и электроэнергии, отказаться от
вагонеток, капселей, лещадок и др.
Погочно-конвейерные линии состоят из следующих основных
агрегатов: распылительной сушилки для приготовления пресс-порошка;
коленно-рычажного пресса КРКп-125 или гидравлического пресса КРУ-160; приемо-
раздаточного устройства с автоматическим приспособлением для перегруппировки
изделии; газовой щелевой секционной сушилки с инжекционными микрофакельными
горелками; щелевой роликовой печи с инжекционными беспламенными горелками;
глазуровочного устройства; роликовой или сетчатой печи для политого обжига.
Сушка плиток осуществляется при 220—240°С в течение 9 мин, утильный обжиг—при
максимальной температуре 1000—1050°С в течение 17—20 мин, политой обжиг — при
максимальной температуре 940—1000°С в течение 28—30 мин. Производительность
поточно-конвенерных линий 250, 500, 700, 800 и 1000 тыс. м2 облицовочных
плиток в год. Некоторые зарубежные фирмы (Италия, ФРГ, США) также применяют
поточно-конвейерные линии для изготовления облицовочных плиток, но
технологический процесс на них, как правило, более длителен, чем в СССР.
Сортировка и упаковка керамических плиток трудно поддается
механизации и автоматизации. За рубежом для сортировки плиток созданы
приборы, контролирующие качество плиток путем определения коэффициента
затухания звуковых волн, отражающихся от плиток и фиксирующихся на экране
осциллографа, и сравнения его с данными бездефектных плиток. Приборы
оборудованы устройством для автоматического удаления дефектных плиток из
общего потока. Плоскостность плиток кон-
тролируют параллельными пластинами, расположенными на
расстоянии, соответствующем допустимым величинам искривления поверхности. Для
контроля размеров п целостности плиток применяют также электронные приборы. В
нашей стране разработаны сортировочно- упаковочные установки, сортирующие
плитки по длине грани, толщине и кривизне поверхности. Кроме того, работают установки
для упаковки плиток в картонные коробки и полиэтиленовую усадочную пленку.
Фасадные керамические плитки "изготовляют способа-
ми полусухого прессования и литья. Прессованные фасадные плитки применяют для
облицовки наружных поверхностей панелей и крупных блоков, наружных стен
кирпичных зданий, для отделки цоколей, лоджий, эркеров, фризов и других
элементов зданий, подземных пешеходных переходов и транспортных проездов.
Плитки литые применяют для наружной и внутренней облицовки стен жилых,
общественных и промышленных зданий, балконных экранов, колонн, для
монументально-декоративных работ. Не допускается применение литых плиток для
облицовки цоколей и карнизов.
Фасадные плитки отличаются разнообразием фактуры, цвета и
размеров, что обусловливает выразительность отделки ими зданий и сооружений.
Наиболее распространенные размеры прессованных фасадных плиток, мм:
250X140X10, 213X107X10, 150X75X7, 120X65X7, 125X60X7, 48X48X4, 46X46X4 и др.
Литые плитки изготовляют квадратной и прямоугольной формы с размерами сторон
21, 46, 71, 96, 121 мм толщиной 3—3,5 мм.
Водопоглощение прессованных фасадных плиток составляет
2—10 %, если они изготовлены из светло-жгущихся глин, и не более 12%—если из
цветных глин. Водопоглощение литых плиток не должно превышать 16,8 %.
Один из основных показателей фасадных плиток — их
морозостойкость. По морозостойкости такие плитки бывают двух марок: Мрз 35 и
Мрз 25. Для районов со средней температурой воздуха наиболее холодного месяца
ниже минус 15 °С применяют фасадные плитки с морозостойкостью не ниже Мрз 35.
Для плиток марки Мрз 25 допускается водопоглощение до 14 %. Для получения
фасадных плиток применяют беложгущиеся и краспожгущиеся глины, каолин,
отощающие добавки (шамот, кварцевый песок) и плавни (нефелин-сиенит,
пегматит, стеклобой, мел, перлит, полевой шпат и др.).
Приготовление массы (пресс-порошка с влажностью 6—8%) для
получения прессованных плиток, как и облицовочных плиток, осуществляют
шликерным, полусухим или сухим способами. Сухой и полусухой способы применяют
при использовании одно- или двухкомпо- нентного сырья, близкого по составу.
При многокомпонентном составе массы применяют шликерный способ приготовления
пресс-порошка с обезвоживанием шликера в сушильном барабане либо в
распылительных сушилках. На большей части предприятий нашей страны
обезвоживание шликера производят в распылительных сушилках, обеспечивающих
однородность и сыпучесть получаемого пресс-порошка.
Технология приготовления пресс-порошка, прессования, сушки
и обжига фасадных плиток подобна технологии получения облицовочных плиток.
Прессуют плитки на коленно-рычажных прессах КРК-125, гидравлических КРУ-160 и
типа «Робот». Сушат плитки в туннельных или конвейерных сушилках, обжигают в
туннельных, камерных или щелевых печах. После утильного обжига плитки глазуруют
методами пульверизации или полива и повторно обжигают в многоканальных,
щелевых, туннельных или других печах.
В нашей стране разработаны режимы скоростной сушки и
обжига фасадных плиток, конструкции конвейерных сушилок и печей, составы масс
и глазурей, позволившие создать поточно-конвейерные линии с однорядной сушкой
и обжигом и скоростными методами термообработки. Продолжительность сушки на
поточно- конвейерных линиях составляет 8—25 мин в зависн-мости от размера
плиток, продолжительность обжига 48—90 мин.
Двукратный обжиг применяют при использовании глин,
выделяющих при обжиге большое количество газов от выгорания органических
включений, разложения карбонатов и т.д. При использовании глин, отличающихся
незначительным газовыделением при нагревании, можно применять однократный
обжиг с нанесением глазури па высушенные плитки, при этом рекомендуется
быстрый подъем температуры (6—9 мин) до 700°С, 15—25-минутная выдержка при
700—850 °С для полного удаления газообразных продуктов, быстрый нагрев до
максимальной температуры обжига 970—1000 °С и выдержка при этой температуре
10—15 мин.
Плитки коврово-мозаичные литые отличаются малом толщиной и
массой, а следовательно, и небольшим расходом сырья, а также высокими
декоративными свойствами. Технология производства таких плиток отличается
высокой степенью механизации и автоматизации, простотой схемы, небольшой
продолжительностью процесса (1—2 ч). Исключены такие трудоемкие операции, как
обезвоживание шликера и получение пресс-порош- ка, утильный обжиг.
Поточно-конвейерная линия производства плиток способом
литья состоит из двух последовательно расположенных конвейеров — литьевого и
сушильного — и щелевой роликовой печи для обжига плиток. Сущность технологии
их получения указанным способом заключается в следующем. На пористую
керамическую подставку (лещадку) последовательно наносят три слоя шликера:
разделительный, плиточный и глазурный. Каждый последующий слой шликера
наносят в момент исчезновения «зеркала влаги» предыдущего слоя в результате
впитывания воды пористой лещадкой. Продолжительность формирования
разделительного слоя ~0,5 мин; плиточного 3—4,5 мин; глазурного 3—4 мин.
После исчезновения «зеркала влаги» на глазурном слое отливка на лещадке
поступает на зачистное, а затем на режущее устройство с дисковыми ножами, где
ее разрезают на плитки требуемых размеров. Вместе с лещадкой плитки подают на
сушильный конвейер, а затем в щелевую роликовую печь.
Каждый слой шликера имеет свой состав. Шликер
разделительного слоя состоит обычно из 20 % мела и 80 % бентонита.
Разделительный слой обеспечивает хорошее сцепление плиточного слоя с лещадкой
в сыром состоянии, предотвращая его деформацию и при- плавление к лещадке при
тепловой обработке, а также свободное отделение от нее после обжига. Шликер
плиточного слоя состоит из небольшого количества глинистых материалов (глииы,
каолина—11—16%), большого количества отощающих (шамота, кварцевого песка—
20—60 %), плавней (стеклобоя, нефелин-сиенита, полевых шпатов — 25—40 %).
Шликер глазурного слоя обычно готовят на основе циркониевых фритт с низкой
температурой плавления (до 920—970 °С). Подготовку сырьевых материалов и
шликеров проводят по технологии принятой для прессованных плиток.
Пористые керамические лещадки изготовляют прессованием,
сушкой и обжигом из масс, содержащих као- лии, шамот и глину или глину и
природный магнезит при получении кордиеритовых лещадок.
Сушку плиток осуществляют в конвейерных сушилках при
максимальной температуре 250—350 °С в течение 15—20 мин, обжиг—в щелевой
роликовой печи при температуре 1000—1020 °С в течение 30—50 мин.
Литые плитки набирают в ковры на конвейерных линиях, где
их укладывают в металлические формы лицевой поверхностью вверх, покрывают
оберточной бумагой, смазанной костным клеем «галерта», и подсушивают. Готовые
ковры вынимают из форм, очищают тыльную сторону плиток от разделительного
слоя на очистительной машине и электропогрузчиком вывозят на склад готовой
продукции. Схема поточно-конвейерной линии производства керамических плиток
способом литья показана на 4.14, а схема автоматической линии набора литых
плиток в ковры — на 4.15.
За рубежом керамические плитки формуют из шлнкерных масс
методом электрофореза в установке «Элефант», основанном на свойстве глинистых
частиц обнаруживать в воде отрицательный заряд, перемещаться в электрическом
поле к аподу и осаждаться на нем. В установку поступает шликер с влажностью
40—45 % с добавкой электролитов, а из нее непрерывно выходит керамическая
лента шириной до 70 см с влажностью 8—12%, которая затем разрезается па
плитки необходимых размеров и формы. Диаметр валков 1,5 м, скорость вращения валков 300 мин-1, толщина лепты 3—15 мм, производительность установки до 650
кг/ч керамической массы. Использование метода электрофореза для производства
керамических изделий опробовано в нашей стране.
Плитки для полов из всех видов керамических плиток
отличаются наиболее высокой плотностью, определяющей их физико-химическую
стойкость, гигиеничность и долговечность. Их применяют для устройства полов в
промышленных, жилых и общественных зданиях и сооружениях, где предъявляются
особенно высокие требования к чистоте помещения (больницы, поликлиники,
школы, предприятия пищевой промышленности н т.д.), где возможны воздействия
химических реагентов (предприятия химической промышленности, лаборатории) и
где полы подвергаются повышенному истиранию (станции метро, вокзалы,
магазины).
Керамические плитки для полов изготовляют различных видов,
форм и размеров. Различают плитки коврово-мозаичные, крупноразмерные
неглазурованные и глазурованные, коврово-узорчатые, рельефно-орнаментные,
фигурные типа «провансаль», цветные, пор- фировидные, двухслойные,
декорированные методом сериографии, крупноразмерные с офактуренной
поверхностью, декорированные реакционноспособными красками и глазурями и др.
Максимальные размеры плиток для полов 300X300 мм.
Косвенно плотность плиток для полов определяется
водопоглощением обожженного черепка, которое для пеглазурованных плиток не
должно превышать 4 %, дли глазурованных 5%. Водопоглощение плиток,
подвергающихся повышенному истиранию и воздействию химических реагентов, не
должно превышать 2 %.
Керамические плитки для полов характеризуются числом
твердости 7—8 по шкале Мооса, т.е. по твердости уступают минералам: корунду и
алмазу и превосходят по этому показателю кварц, а также горные породы—гранит,
базальт и др. Истираемость плиток определяют на приборе — вращающемся круге.
Сопротивление плиток истиранию характеризуется потерей их массы после
прохождения испытуемым образцом 150 м пути по кругу, которая не должна
превышать 0,08 г/см2. Прочность на сжатие таких плиток достигает 180— 250
МПа. Кислотостойкость белых плиток составляет 97—98 %, желтых — 92—94 %.
Сырьем для производства плотных керамических плиток с
водопоглощением не более 4 % и истираемостью менее 0,08 % служат огнеупорные
и тугоплавкие глины с содержанием А1203 18—35 %. Для снижения температуры
спекания и обжига применяют щело- чесодержащие плавни (нефелин-сиенит,
перлит, стеклобой), а также материалы, содержащие щелочноземельные оксиды
(топливные и металлургические шлаки, мел, гипс, тальк и др.). Комплексные
добавки смесей щелочных и щелочноземельных оксидов оказывают наибольшее
флюсующее действие.
Формуют плитки для полов методом прессования из
пресс-порошков, подготовленных полусухим или шли- керным способом. Наибольшее
распространение получил шликерный способ подготовки пресс-порошка в
распылительных сушилках, обеспечивающих наиболее высокую степень диспергации
частиц, полное усреднение массы и получение порошка однородной гранулометрии.
Технология подготовки сырья, приготовления шликера и получения пресс-порошка
подобна технологии производства других видов керамических плиток. Прессуют
плитки полов на прессах КРКп-125, КРУ-160 под давлением 10—30 МПа.
Цветные керамические плитки получают из природ- но
окрашенных глин или глин с добавкой красителей. Цветную массу подготовляют по
шликерпому способу совместным помолом глинистых материалов, плавней и
красителей в шаровой мельнице с последующим обезвоживанием в распылительной
сушилке.
Коврово-узорчатые плитки прессуют из цветной массы на
автомате конструкции НИИстройкерамики, па котором последовательно совершаются
операции очист- кн и установки шаблонов, засыпки нижнего основного сплошного
слоя пресс-порошка и цветной массы верхнего декоративного слоя через шаблон,
извлечения шаблона, прессования и выталкивания плиток. Особенностью
изготовления рельефно-орнаментированной плитки является нанесение глазури не
на всю ее поверхность, а только на рельефную часть с помощью трафарета.
Для получения порфировидных плиток подготовляют не менее
двух цветных порошков, гранулируют их на гладких вальцах или грануляторах,
смешивают в соотношении 1 : 3 и прессуют, при этом основной цвет ПЛИТКИ
определяется порошком, вводимым в большем количестве, а порфировидная
расцветка плитки — добавкой другого цветного порошка.
Коврово-мозаичные плитки изготовляют в виде ковров
длиной 94,5—137,5 см, шириной 26 см, при этом плитки наклеивают по рисунку
или без него на листы крафт-бумаги. Двухслойные плитки прессуют из порошков
двух видов: для основного, нижнего, слоя — естественно окрашенного порошка,
для верхнего слоя — цветного порошка с добавкой красителей. Плитки для полов,
декорированные способом сериографии, изготовляют, подобно облицовочным
плиткам, с сериографическим рисунком.
При производстве керамических плиток для полов широкое
применение получили поточно-автоматизиро- ванные конвейерные линии,
идентичные конвейерам для облицовочных плиток, включающие следующие
технологические процессы: приготовление пресс-порошка из шликерноп массы в
распылительных сушилках, прессование плиток, однорядную сушку в конвейерной
сушилке в течение ~60 мин и однорядный обжиг в щелевой роликовой печи при
максимальной температуре 1060— 1100 °С в течение 60—80 мин.
|