close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Трошина Виктория Сергеевна. Зависимость физико-химических свойств керамических изделий от состава шликера

код для вставки
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ........................................................................................................................... 3
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР........................................................................... 5
1.1. Области применения керамических отделочных материалов ............................. 5
1.2. История создания, применения и производства керамических отделочных
материалов ....................................................................................................................... 6
1.3. Потребительские свойства и особенности использования керамических
отделочных материалов ................................................................................................ 14
1.4. Классификация керамических отделочных материалов и технология их
производства .................................................................................................................. 19
1.5. Сырье для производства керамических отделочных материалов ..................... 25
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ........................................................................ 42
2.1. Характеристика основных типов керамогранита ............................................... 42
2.2. Технологическая схема производства керамогранита на ООО
"КерамаМарацци".......................................................................................................... 48
2.2.1. Технологическая схема получения полуфабриката «шликер» ...................... 48
2.3.2. Технологическая схема подготовки шликера .................................................. 52
2.3. Исследование влияния добавок на качество шликера ....................................... 61
2.3.1. Методика подготовки пробы ............................................................................. 61
2.3.2. Методика контроля размеров и правильности формы готового изделия ..... 63
2.4. Результаты исследований ...................................................................................... 68
Заключение .................................................................................................................... 74
Список использованной литературы ........................................................................... 75
ПРИЛОЖЕНИЕ ............................................................................................................. 78
2
3
Введение
В
современном
облицовочные
строительстве
материалы,
к
которым
широко
востребованы
предъявляются
различные
высокие
технико-
экономические и дизайнерские требования. К таким материалам относится
керамическая облицовочная плитка, которая широко используется как для
облицовки внутренних интерьеров, так и в производственных зданиях и
помещениях.
Разработка
более
совершенных
эффективных
технико-
экономических способов производства высококачественной плитки - одна из
важнейших
научно-технических
задач.
Для
стабилизации
параметров
технологических процессов и получения керамических изделий высокого
качества необходимо уметь проводить расчеты составов масс, показателей
свойств керамических материалов, корректировку составов масс, глазурей и др.
Необходимость
увеличения
объемов
производства,
сохранения
и
расширения рынков сбыта продукции требуют постоянного поиска путей
снижения издержек производства. Керамические шликеры, применяемые в
производстве
плиток
для
полов,
получают
путем
приготовления
концентрированных суспензий методом раздельного или совместного мокрого
помола исходных сырьевых материалов. Шликер - кашеообразная, мягкая масса,
состоящая из каолина, кварца и полевого шпата. Смешанная с водой и
подкрашенная глина, использовавшаяся в древности для росписи керамики, также
называется шликером. В настоящее время шликером называют водные суспензии
составов на основе глины, используемые для формования керамических изделий
методом литья в пористые, как правило, гипсовые формы. Чем меньше влажность
шликера, тем быстрее происходит формирование слоя керамической массы на
поверхности гипсовой формы, тем меньше усадка при сушке и деформация
изделий. Для приготовления шликера с низкой влажностью в его состав вводят
дефлоккулянты (разжижители) - жидкое стекло, кальцинированную соду,
углещелочной реагент - в количестве 0,1-0,5 %.
При этом водные суспензии должны быть достаточно подвижными при
наименьшей влажности и стабильными на протяжении определенного времени,
3
4
что позволит повысить производительность и сократить энергозатраты при
приготовлении шликера и получении пресс-порошка. Поскольку шликерная
подготовка масс применяется на большинстве керамических предприятий,
исследования, направленные на повышение качества керамических суспензий,
являются актуальными с практической точки зрения.
Проводимое исследования направленные на изучение влияния состава
шликера на качество изделий весьма актуально как в теоретическом, так и
практическом отношении.
Цель: определить зависимость физико-химических свойств керамических
изделий от состава шликера.
Задачи:
1. Изучить научную литературу, касающуюся темы исследования.
2. Изучить влияние добавки AcriliteWhite в шликер, для прочности бисквита
и улучшения качества готовой керамической продукции
3. На основе полученных результатов сделать выводы.
4
5
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Области применения керамических отделочных материалов
Керамические отделочные материалы нашли широкое применение в
строительстве
за
счѐт
высоких
эксплуатационных
технических
данных.
Керамические плитки отличаются декоративными и гигиеническими свойствами,
огнестойкостью, водонепроницаемостью. Малая пористость и высокая плотность,
большая
сопротивляемость
истирающим
усилиям,
устойчивость
против
атмосферных воздействий, морозостойкость – все эти свойства определяют
долговечность изделий.
Различают керамические плитки для внутренней облицовки стен, плитки
для полов с наружи и внутри, фасадные плитки для наружной облицовки стен.
Изготавливают плитки различной формы: квадратные, прямоугольные, фасонные.
Лицевая поверхность по фактуре может быть гладкой, рифлѐной, объѐмной,
одноцветной и многоцветной, матовой и блестящей.
Глазурованные плитки применяют для внутренней облицовки стен и
перегородок жилых, общественных и промышленных зданий, санитарных и
коммунальных учреждений, сельскохозяйственных объектов. Плитки отличаются
санитарно-гигиеническими
и
художественно-декоративными
качествами,
влагостойкостью. В следствии кислото- и влагостойкости облицовочных плиток
их применяют для облицовки стен химических предприятий и лабораторий.
Керамические плитки для полов используют в промышленных, жилищнобытовых и общественно-культурных зданиях.
Их применяют там, где
предъявляются высокие требования к чистоте (больницы, школы), где возможно
воздействие жиров, кислот, щелочей и других химических веществ (предприятия
химической промышленности), где полы подвергаются истиранию (вокзалы,
станции метро). Плитки для полов, в следствие их химической устойчивости,
применяют в качестве футеровочного материала для химической аппаратуры,
кислотохранилищ.
5
6
Фасадные керамические плитки применяют для облицовки наружных стен
каменных зданий, наружных поверхностей стеновых панелей, для облицовки
подземных переходов, обрамление оконных и дверных проемов.
Керамические отделочные материалы полностью отвечают требованиям
долговечности,
обладают
высоко-архитектурными
качествами,
и
служат
декоративным элементом в оформлении помещений и зданий.
В
настоящее
автоматизация
время
происходит
керамических
интенсивное
предприятий.
В
перевооружение
механизированных
и
и
автоматизированных цехах на заводах труд рабочих сводится к управлению
машин, аппаратов и автоматизированных поточно-конвейерные линии, конвейеры
для глазурования и другое оборудование.
Современное производство облицовочных плиток включает в себя мощное
помольное
оборудование,
БРС
для
получения
пресс-порошка
и
автоматизированные конвейерные линии скоростного обжига, оснащенные
двухярусными роликовыми печами.
1.2. История создания, применения и производства керамических
отделочных материалов
Керамические изделия широко представлены в быту и строительстве. Слово
керамика берет свое начало из Греции. Греческое слово keramos означает –
глиняная посуда. Керамические изделия издревле получали обжигом глин или их
смесей с определенными минеральными добавками. Раскопки показывают, что
керамические изделия производятся человеком с эпохи неолита (8-3 тыс. лет до
н.э.). Поскольку глины весьма распространены в природе, гончарное ремесло
широко и часто независимо развивалось в различных частях света, относительно
легко перенималось и распространялось.
Глины – несцементированные осадочные породы с преобладанием
определенных
минералов,
которые
по
химическому
составу
являются
гидроалюмосиликатами. Геологи различают около шестидесяти различных видов
глин. В настоящее время считают, что для глинистых минералов характерно
6
7
наличие слоев, включающих атомы кремния, окруженные четырьмя атомами
кислорода [SiO4], и атомы алюминия, окруженные шестью атомами кислорода
[AlO6]. Основными свойствами глин являются пластичность и огнеупорность.
Порошок глины, замешанный с водой, образует вязкое тесто, способное
формоваться и сохранять приданную ему форму. Обожженное в огне тесто
приобретает каменистую твердость и крепость. На этих двух свойствах глины
зиждется керамическая промышленность – одна из самых древних на Земле и в
прошлом одна из самых важных по своему значению для прогресса человека.
Еще в древние времена было установлено, что хорошая связанность и
вязкость глины, идущей на изготовление керамических изделий, достигается ее
промораживанием. Для этого глину помещают в бурты высотой 0,7-0,8 м,
поливают водой и закрывают землей. Для производства высококачественной
черепицы промораживание в буртах проводили до семи лет.
Первыми керамическими изделиями были строительные материалы:
кирпич, плитки, черепица и другие, поскольку они имеют простую форму и более
доступны в изготовления. Хозяйственная посуда и емкости: тарелки и блюда,
горшки, кувшины, амфоры и др. – требовали более высокого искусства при
формовании и обжиге. В третьем тысячелетии до н.э. был изобретен гончарный
круг. Это был важнейший шаг в гончарном производстве, так как он позволил
резко повысить производительность труда ремесленника и изготавливать посуду с
гораздо более тонкими стенками. Вслед за изобретением гончарного круга, для
изготовления посуды типа тарелок, стали применять шаблоны, что было
следующим шагом в налаживании массового производства керамических
изделий.
Керамика по сравнению с металлами, стеклом, деревом в наименьшей
степени подвержена атмосферным воздействиям и потому образцы древнейших
керамических изделий дошли до наших дней в сравнительно хорошем состоянии
и в большом количестве.
В настоящее время керамические материалы делят на грубые и тонкие.
Первые характеризуются высокой пористостью и высоким водопоглощением (не
7
8
ниже 5-10%). К ним относятся строительный кирпич, терракота, стенная
майолика, плитки для пола, черепица. Тонкую керамику, в свою очередь, делят на
пористую и плотную. К тонкой пористой керамике относят фаянс, полуфарфор,
белую и цветную майолику, а к тонкой плотной керамике – фарфор.
Терракота – разновидность грубой керамики. Она известна с эпохи неолита,
т.е. более 5 тыс. лет до н.э. Слово терракота итальянское. Его дословный перевод
означает обожженная земля. Терракота выпускается промышленностью в виде
неглазурованных однотонных керамических изделий с пористым черепком
красного, коричневого или кремового цветов. Цветовой оттенок терракоты в
значительной степени зависит от условий обжига. Ее водопоглощение от 8 до
10%. Глины для производства терракоты распространены довольно широко. В
современном строительстве терракота используется в виде архитектурнодекоративных изделий и применяется для художественной отделки интерьеров,
оформления садов и парков в виде вставок, розеток, барельефов, плиток для стен
и садовых дорожек, камней для оград и штакета для клумб.
При обжиге глины в атмосфере углеводородов, образующихся, например,
при
сжигании
смолистых
корней
хвойных
деревьев,
можно
получить
керамические изделия серебристо-черных тонов. Этот цвет обусловлен графитом,
образующимся при каталитическом разложении углеводородов на поверхности
раскаленной глины. Данным приемом исстари пользовались украинские кустаригончары, изготавливая свою известную черную неглазурованную керамическую
посуду.
Дренажные трубы применяли при мелиоративных работах в сельском
хозяйстве, при осушении торфяных болот, а также при осушении местности под
зданиями и сооружениями. Их изготавливали из кирпичных глин, не содержащих
гальки. Их пористость может достигать 20%. Дренажные трубы чаще всего
делают гладкими, неглазурованными, без раструбов для укладки впритык. Иногда
выпускают глазурованные трубы с отверстиями для воды и фланцами. Эти трубы
более прочные и менее размокают в сырых грунтах.
8
9
Майолика близка по свойствам и качеству к терракоте, только в отличие от
последней покрыта глазурью. Глазурь придает изделию влагонепроницаемость,
предохраняет от загрязнений, улучшает внешний вид, повышает прочность. Для
грубых керамических изделий, к числу которых относится и майолика, доступной
и дешевой является соляная глазурь. Для ее нанесения на поверхность изделия в
топку раскаленной печи (1040-1180°C) вводят каменную соль (NaCl) и водяной
пар. При этой операции в окислительной атмосфере цвет изделия будет
коричнево-желтым, а в восстановительной – серым. Изделия, покрытые соляной
глазурью, имеют неровную поверхность, что снижает качество изделий. Хорошие
глазури имеют состав от Na2O·0,5Al2O3·2,8SiO2 до Na2O·Al2O3·5,5SiO2.
Полноценная
глазурь
–
прозрачное
бесцветное
или
окрашенное
стекловидное покрытие, хорошо растекающееся при нанесении на черепок.
Глазурь обеспечивает изделию гладкость поверхности и декоративный эффект.
Прочности сцепления глазури с черепком способствует оксид кальция CaО. Он
приводит к образованию промежуточного слоя, воспринимающего и гасящего
напряжения, возникающие между глазурью и черепком при быстрой смене
температур вследствие различных коэффициентов температурного расширения.
Поэтому в майоликовых массах для производства печных кафелей (для которых
неизбежны частые температурные перепады) содержание CaО доходит до 3738%.
Глазури можно рассматривать как неопределенного состава химические
соединения кремнезема с другими оксидами. Состав наиболее распространенных
глазурей
можно
выразить
соотношением
основных
компонентов:
1(M2О + M΄О):(0,5-01,4)Al2O3:(5-12)SiO2, где М – ионы щелочных, а M΄ – ионы
щелочно-земельных металлов, а также Pb (II), Fe (II), Низкие пределы Al2O3 и
SiO2 характерны для фаянсовых глазурей, а высокие – для фарфоровых. Как
правило, глазурь наносится на уже обожженное фарфоровое или фаянсовое
изделие, после чего проводят дополнительный обжиг. При этом обжиге глазурь
реагирует
с
черепком
с
образованием
обеспечивает их сопряжение.
9
промежуточного
слоя,
который
10
Высказываются предположения, что слово «майолика» происходит от
острова Мальорки в Средиземном море – главного центра по экспорту испаномавританской керамики в Италию. Майолика широко применялась уже в 2-1
тысячелетии до н.э. в Ассиро-Вавилонии, затем в Средней Азии, позднее в
Испании и Италии. В X-XII вв. в Киевской Руси майолику использовали для
облицовки стен, настилки полов, обрамления оконных и дверных проемов в
церковных и дворцовых зданиях. В наше время она широко применяется для
отделки интерьеров общественных и промышленных зданий. Со временем на
поверхности майолики появляется сетка волосяных трещин, что свидетельствует
о большом различии коэффициентов температурного расширения глазури и
черепка.
Терракотовые
и
майоликовые
изделия
часто
имеют
сложную
конфигурацию. Для ее придания изделия отливают в гипсовых формах или
штампуют на прессах в металлических пресс-формах.
До изобретения фарфора фаянс был самым ценным керамическим
материалом. От фарфора он отличается гораздо большим содержанием глины (до
85%) и характеризуется гораздо более высокой пористостью, водопоглощением
(до 20%), а также меньшей, по сравнению с фарфором, механической
прочностью. Температура обжига фаянса значительно ниже (вплоть до 950°C),
чем температура обжига фарфора. В зависимости от качества глины цвет фаянса
изменяется от белого до кремового. По причине высокой пористости фаянсы
всегда покрывают глазурью. Поэтому некоторые виды майолики приближаются к
фаянсу. Глазурь может быть прозрачной, цветной или глушоной. Введением в
состав фаянсовой массы шамота – алюмосиликатного материала, содержащего 3045% оксида алюминия Al2O3 и 54-70% диоксида кремния SiO2, получают
шамотированный фаянс, который обладает повышенной термостойкостью и
устойчивостью к ударам. Из такого фаянса изготавливают ванны, раковины и
другие санитарно-технические изделия.
Название «фаянс» произошло от города Фаэнца (Северная Италия), в
окрестностях которого в XIV-XV вв. было широко развито керамическое
10
11
ремесленничество. В третьей четверти XVI в., вследствие восхищения китайским
фарфором, который ввозился в Италию через Венецию, в Фаэнца налаживается и
интенсивно развивается производство белой майолики. Однако нужно иметь в
виду, что в это время в Европе майоликовые изделия называли фаянсовыми.
Фаянс, производившийся в Европе, характеризовался непросвечиваемостью.
Персидский фаянс, производство которого прошло длительную эпоху подъема и
расцвета (с X по XVII вв. н.э.), имел хорошо просвечивающий черепок. Он
готовился из массы, богатой кварцем, с небольшими добавками остекленной
после обжига глины. На всех старинных фаянсовых изделиях на глазури имеется
сетка мелких трещин. (Специалисты называют сетку этих трещин – цеком. На
фарфоровых глазурях цек встречается гораздо реже.) Для коллекционеров и
ценителей керамики сетка трещин служит признаком возраста изделия. Причиной
разрыва глазури и образования трещин является склонность фаянса к обратимому
поглощению влаги и набуханию, вследствие чего объем черепка увеличивается в
пределах 0,016-0,086%.
Фарфор – самая благородная керамика. Это материал, состоящий из
каолина, глины, кварца и полевого шпата. Его характерные признаки: белый цвет,
отсутствие пористости, высокая прочность, термическая и химическая стойкость.
Для хозяйственного фарфора ценится просвечиваемость. Различают две основные
разновидности фарфора.
1. Твердый – с небольшими добавками плавня (полевого шпата) и потому
обжигаемый при сравнительно высокой температуре (1380-1460°C). Масса
классического твердого фарфора состоит из 25% кварца, 25% полевого шпата и
50% каолина и глины.
2. Мягкий – с повышенным содержанием плавней, обжигаемый при
температуре 1200-1280 °C. Кроме полевого шпата в качестве плавней используют
мрамор, доломит, магнезит, жженую кость или фосфорит.
С увеличением содержания плавней возрастает количество стекловидной
фазы и потому улучшается просвечиваемость фарфора, но снижаются прочность
и
термостойкость.
Глина
сообщает
11
фарфоровой
массе
пластичность
12
(необходимую для формования изделий), но снижает белизну фарфора. В
качестве эталона для оценки белизны фарфора используют свежеосажденный
сульфат бария BaSO4. Белизна характеризуется интенсивностью рассеивания
света, которая регистрируется фотометром.
Благодаря прекрасным декоративным свойствам, фарфор привлек внимание
европейцев с начала XVI в., когда он впервые был привезен в Европу
португальскими купцами из Китая – родины фарфора. В Китае же он был
известен уже в 220 г. до н.э. В сравнительно больших количествах китайский
фарфор стал ввозиться в Европу в середине XVI в. Рецептуру европейского
фарфора разработал в 1703 г. немецкий физик ЭренфридЧирнгауз, который в
1707 г. привлек к своим работам Беттгера. В 1708 г. Чирнгауз внезапно умирает и
Беттгер выдает себя за изобретателя состава и технологии производства фарфора.
В 1715 г. он основывает знаменитую и по сей день Майсенскую фарфоровую
фабрику.
В России состав фарфора был разработан Д.И. Виноградовым в 1746 г. и
налажено его производство на императорском заводе под Петербургом (ныне
фарфоровый завод им. М.В. Ломоносова).
Природа создала благоприятные предпосылки для изобретения фарфора
именно в Китае. Дело в том, что в провинции Цзянь-си близ города Дзинь-дэчжэнь имеются неисчерпаемые запасы уникального минерала – «фарфорового
камня», благоприятный состав которого значительно упрощает составление
композиции фарфоровой массы. Например, для улучшения формовочных свойств
сырья фарфоровая масса, шедшая на изготовление знаменитого китайского
фарфора «яичной скорлупы», т.е. изделий с очень тонкими стенками,
выдерживалась в закрытом состоянии в земле по 100 лет!
Обычно проводят два обжига фарфоровых изделий: первый на «утиль»,
второй – «политой». Первый обжиг на «утиль» имеет целью спечь изделие и
обеспечить ему определенную пористость и прочность, достаточную для
глазурования водной суспензией. Второй обжиг необходим для расплавления
12
13
глазури на поверхности изделия и осуществления ее взаимодействия с
материалом черепка.
Роспись фарфоровых изделий бывает подглазурная и надглазурная. Краски
для
подглазурной
росписи
должны
выдерживать
температуру
политого
глазурного обжига. Поэтому их набор ограничен. Они не должны разлагаться и
растворяться в глазури при обжиге. В качестве керамических красок в настоящее
время используют исключительно оксиды металлов. Оксид кобальта дает синий
цвет, никеля – коричневый, меди – зеленый или сине-зеленый, хрома – зеленый,
марганца – коричневый или фиолетовый, железа – желтый или красный, урана –
желтый.
Надглазурными
красками
также
являются
оксиды
металлов.
Они
закрепляются на поверхности сплавлением с глазурью при третьем
«декоративном»
обжиге,
осуществляемом
при
относительно
–
невысоких
температурах (770-850°C). Поэтому палитра этих красок значительно шире, чем
подглазурных, но они стираются с черепка при долгом употреблении. Для
лучшего сплавления надглазурных красок с глазурью их предварительно
смешивают с флюсами (легкоплавкими стеклами, содержащими оксиды свинца,
бора и кремния), которые придают краскам дополнительный блеск. На оттенке
красок отражаются состав и характер флюса. В состав красителей надглазурных
красок входят Fе2O3·Al2O3 – желто-красный цвет, Сo2O3·Mn3O4·Сг2O3 – черный,
0,25Fe2O3·ZnO – светло-коричневый, Fе2O3·Cr2O3 – коричневый, СоО·Al2O3 –
голубой, Cr2O3 – зеленый и др.
Фарфоровые изделия весьма разнообразны по своему химическому составу,
по свойствам и назначению. Приведем несколько наиболее известных типов
фарфора и их характерные особенности.
Фарфор бисквитный – матовый, без глазури. Существует мнение, что
бисквитным его называют по причине двукратного обжига. Приставки «бис» и
«би» во многих языках означают два. При производстве фарфора сначала
производят обжиг, который называют утильным, а затем следует обжиг при
глазуровании. Бисквитный фарфор также обжигается дважды, но второй раз без
13
14
глазури. В настоящее время технология производства бисквитного фарфора
может и не включать второго обжига.
Фарфор костяной – мягкий фарфор, непременной составной частью
которого является зола костей крупного рогатого скота, состоящая главным
образом из фосфата кальция. В настоящее время ее иногда заменяют природными
фосфатами
кальция.
Изготовленные
из
костяного
фарфора
изделия
характеризуются высокой белизной, просвечиваемостью и декоративностью.
Специалисты считают, что костяной фарфор начал производить И. Спод в 1759 г.
в окрестности г. Сток-он-Трет (Англия). В нашей стране изделия из костяного
фарфора высокого качества выпускает фарфоровый завод им. М.В. Ломоносова в
Санкт-Петербурге.
Фарфор фриттованный – хорошо просвечиваемый мягкий фарфор,
производимый во Франции с 1738 г. Он содержит 30-50% каолина, 25-35%
кварца, 25-35% богатой щелочью стекольной фритты. Фритты – композиционные
добавки к фарфоровой массе, обеспечивающие образование стекловидной фазы, а
следовательно, и обусловливающие просвечиваемость фарфора. В состав фритт
входят: песок, сода, селитра, гипс, поваренная соль и измельченное свинцовое
стекло.
1.3. Потребительские свойства и особенности использования керамических
отделочных материалов
1) Износостойкость - одно из важнейших качеств напольной плитки,
которое характеризует устойчивость плитки к истиранию и способность
сохранять внешний вид без изменений. Исследователи американского Института
Фарфора и Эмали, которые проводят анализ, тестирование и исследование
керамических материалов, разработали классификацию плитки по степени
истираемости. Сокращенно она называется PEI и используется для того чтобы
правильно
подбирать
плитку
определенной
группы
износостойкости
в
зависимости от типа помещений, в которых она будет уложена. Если положить на
пол плитку несоответствующей группы, она очень быстро вытрется, потеряет
14
15
прочность, покроется царапинами, а глазурь утратит блеск. Классификация PEI
включает в себя пять групп: PEI I – плитка этой группы предполагает легкую
степень эксплуатации без воздействия абразивных частиц (используется для стен
в ванных комнатах). PEI II – плитка этой группы предполагает эксплуатацию с
небольшим наличием абразивных частиц (используется для стен/пола в спальнях,
кабинетах, ванных комнатах). PEI III – плитка третьей группы укладывается в
любых жилых помещениях и в небольших офисах, не имеющих прямого входа с
улицы. Плитка не подходит для лестниц, коридоров и других помещений с
большой проходимостью. PEI IV - плитка этой группы обладает более высокими
прочностными характеристиками, чем плитка предыдущей группы, и поэтому
подходит для любых жилых комнат, а также для покрытия лестницы, холла,
коридоров. PEI V - Плитка пятой группы является наиболее прочной и стойкой к
истиранию из глазурованных плиток. Поэтому только ее применяют как в
частных, так и общественных интерьерах с проходимостью выше среднего
(офисы, магазины, кафе, рестораны). Для мест с интенсивным трафиком
(движением)
рекомендуется
использовать
неглазурованный
керамогранит
(аэропорты, вокзалы, торговые центры).
2) Водопоглощение - отношение массы воды, поглощенной образцом при
его полном погружении в воду, к массе сухого вещества. Отношение выражается
в процентах. Водопоглощение глазурованных керамических плиток для пола не
должно превышать 3% (стандарт EN 176 Bl), для настенных плиток
водопоглощение должно составлять не менее 10% (стандарт EN 159 BIII).
Показатель водопоглощения плитки играет важную роль при облицовке
бассейнов. Для этого необходимо использовать только специальную плитку, как
например, керамогранит, клинкер, фарфоровая плитка.
3) Морозоустойчивость – способность плитки сопротивляться перепадам
температуры.
Водопоглощение
и
морозостойкость
взаимосвязанные
характеристики, напрямую зависящие от пористости плитки. При обжиге любой
керамической плитки, какая бы технология не применялась, в ее теле образуются
поры - от испарения остаточной влаги, от выхода газов, образующихся в ходе
15
16
высокотемпературных химических реакций. Естественно, что в них может
проникать влага от дождя, тумана, снега - если плитка уложена на улице, или от
разнообразных технологических жидкостей - если плиткой облицована, например,
холодильная камера. Морозостойкость - способность керамических изделий,
насыщенных водой, выдерживать многократное попеременное замораживание в
воздушной среде и оттаивание в воде без признаков разрушения и без
значительного снижения прочности, иными словами, показатель морозостойкости
- это стойкость к циклическим замораживаниям и оттаиваниям. Европейскими
методиками проверки обусловлено, что 25 циклов замораживания / оттаивания
при температуре от – 15ºС до +15ºС (при температуре от – 20ºС до +25ºС согласно
ГОСТ 7025-91) достаточно для того, чтобы установить факт наличия или
отсутствия стойкости. Стойкость керамической плитки обусловливается двумя
параметрами: наличием и количеством пор. Плитка двойного обжига довольно
пористая и, следовательно, не морозостойкая. А плитка одинарного обжига с
водопоглощением меньше 3% считается морозостойкой. Керамогранит в отличие
от керамической плитки имеет самый минимальный уровень водопоглощения –
меньше 0,05%, что характеризуется отсутствием пор и микротрещин на
поверхности и противостоит проникновению воды внутрь, не расширяется и не
вызывает разрушение при заморозках.
Морозостойкость обязательно нужно учитывать и в том случае, когда
плитку укладывают на улице или в неотапливаемом помещении, где температура
воздуха опускается ниже 0ºС.
4) Растрескивание - это появление тонких трещин в эмалевом покрытии.
Это происходит с некачественной или неправильно подобранной плиткой под
действием резких перепадов температур. Такой дефект иногда присутствует на
плитках до укладки. Если будет доказано, что при изготовлении плитки была
нарушена
норма «сопротивляемости
растрескиванию»,
дефект
считается
производственным браком. Когда плитка растрескивается через некоторое время
после укладки, причинной может служить неправильная укладка плитки:
16
17
использование плохого раствора или клея, слишком толстый или тонкий слой
этих материалов.
5) Сопротивление скольжению - это характеристика, которая определяет
способность поверхности препятствовать скольжению предмета, находящегося на
ней. Она выражается коэффициентом трения, который чаще всего измеряется
немецким методом нормы DIN. Результат испытания выражается в размере угла
наклона пола, при котором предмет начинает скользить. Сопротивление к
скольжению является
основным требованием к безопасности
жилых и
промышленных помещений, а также для наружных напольных покрытий. В
банях, саунах и бассейнах обычно укладывают ребристую плитку с желобками.
6) Химическая устойчивость – характеристика эмали плитки, отражающая
ее способность выдерживать контакт с химическими веществами при комнатной
температуре. Под химическими веществами имеются в виду кислоты, соли,
основания, а также бытовая химия, добавки для бассейна и продукты домашнего
обихода.
Плитка
должна
оказывать
сопротивление
агрессивному
или
механическому воздействию этих веществ, не претерпевая внешних изменений.
Согласно норме EN 122 выделяются следующие классы плитки по устойчивости к
агрессивным средам (средам, вызывающим разрушение материалов и ухудшение
его
свойств
–
использование
бытовых
моющих
средств,
атмосферное
воздействие): Класс AA - при проведении испытаний плитка полностью
сохранила внешний вид, Класс A - внешний вид изменился незначительно, Класс
B - выявлены значительные изменения внешнего вида, Класс C - произошла
частичная потеря внешнего вида, Класс D - первоначальный вид абсолютно
потерян. Следует не забывать и про швы на облицованной плиткой поверхности.
Их можно защитить, заполнив эпоксидными материалами, которые хорошо
сопротивляются химическим воздействиям.
7) Тон и калибр плитки. Тон - цветовая насыщенность плитки, которая
может немного не совпадать с заявленным цветом. Он обозначается на упаковке
цифрой или буквой. Калибр - фактический размер плитки, который иногда на
пару миллиметров отличается от номинального. Калибр указан на упаковке рядом
17
18
с номинальным размером. Небольшие расхождения в размерах часто случаются
при производстве плиток с очень плотной основой. При изготовлении плитка
сортируется по партиям одного размера с допуском разницы, установленной
нормативами.
Перед
укладкой
плитку
следует
проверить
на
наличие
несовпадений с указанными на упаковке данными по размеру/сравнению
калибров, в противном случае даже незначительные отклонения могут вызвать
неровности или другие дефекты покрытия.
8) Сопротивление на изгиб - это характеристика, определяющая, какое
предельное значение статической нагрузки, приложенной к трем точкам одной
керамической плитки, она способна выдержать без разрушения. Сопротивление
изгибу тем выше, чем ниже водопоглощаемость плитки. Керамогранит обладает
очень высоким сопротивлением на изгиб, а пористая плитка – более низким.
9) Предел прочности – уровень возможной нагрузки, которую должна
выдерживать плитка. Он напрямую зависит от ее толщины. Способность
противостоять нагрузкам особенно важна для напольной плитки. Такие нагрузки,
как вес человека или мебели, плиточное покрытие должно выдерживать легко и
не ломаться.
10)
Поверхностная
твердость —
это
характеристика,
выражающая
способность поверхности быть устойчивой к появлению царапин и повреждений.
В соответствии с нормой стандартов EN101 плитка классифицируется по шкале
от 1 до 10 соответственно возрастающей твердости минералов, используемых для
проведения теста. Царапины четко просматриваются на блестящей поверхности
плитки, на матовой же они менее заметны.
11) Устойчивость к перепадам температур — это способность поверхности
эмали не претерпевать видимых изменений вследствие «шока» вызываемого
резкой сменой температуры путем последовательных циклов погружения в воду
комнатной температуры и последующего помещения в печь с температурой
свыше 105°C. Тест показывает большую или меньшую устойчивость плитки к
таким воздействиям (рис.2)
18
19
Рисонок 2. Маркеровка керамической плитки, характеризующая ее
потребительские свойства
1.4. Классификация керамических отделочных материалов и технология их
производства
Каждый этап производства для различных видов плиток имеет свои
особенности, которые и определяют в дальнейшем характеристики получаемого
материала (рис.1).
19
20
Рисунок 1. Этапы производства керамической плитки
Бикоттура – эмалированная керамическая плитка, предназначенная для
облицовки стен внутри помещений. Эмаль придает плитке блеск и позволяет
отобразить рисунок любого дизайна, а также защищает керамическое тело плитки
от проникновения влаги. Тело плитки, так называемое «печенье», получается
путем прессования увлажненной массы из красной глины под давлением в
специальных формах с последующим обжигом при температуре до 1040 ºС. Весь
цикл производства этого типа плитки происходит за два процесса:
1) для создания основы обжигается только основание плитки, обжиг
производится
при
высокопористый
невысоких
черепок
(с
температурах.
показателем
В
результате
водопоглощения
до
получается
10%),
не
подвергнувшийся усадке и не требующий в дальнейшем сортировки плитки по
размерам (калибровки). По окончании производственного цикла плитка проходит
контроль планометрических параметров и линейных размеров. В случае
несоответствия плитки заданным параметрам, она автоматически снимается с
конвейера и идет на переработку.
20
21
2) Для закрепления эмали на основание наносится глазурь и происходит
вторичный обжиг, характеризующийся еще более низкой температурой (700 900ºС).
Ко второй фазе обжига - фазе нанесения эмали - допускается только
предварительно отобранная качественная плитка. 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). Толщина «печенья» составляет 5-7 мм, она уступает по прочности
другим видам плитки и имеет интерьерное применение. Эмаль, покрывающая
плитку двойного обжига, бывает глянцевой или матовой и не обладает высокой
поверхностной прочностью, поскольку не предполагается, что эта плитка,
используемая в основном на стенах, будет подвергаться механическим и
абразивным нагрузкам (по ней не будут ходить). Исключение составляют
некоторые серии плитки, рекомендованные производителями и как напольные.
Поскольку процесс нанесения эмали никак не влияет на геометрию плитки,
эти параметры после окончания производства уже не контролируются, плитка
проверяется на наличие дефектов поверхности. Основные форматы производства
плитки: 20х20 см, 20х25 см, 25х33,3 см.
Внешне бикоттуру можно отличить по: относительно небольшой толщине;
красно-коричневой глиняной основе; небольшому весу; глянцевой блестящей
эмали.
Бикоттура
обычно
изготавливается
коллекциями,
состоящими
из
нескольких цветов: более светлого - чаще всего базового в серии и
дополнительных – более темных и с большим количеством декорированных
элементов.
Декорированные элементы изготавливаются следующими способами:
- с использованием дополнительного третьего обжига: предварительно
сделанная плитка нарезается под нужный размер (например, бордюр). На уже
готовую плитку наносят необходимый рисунок. Делается это различными
21
22
способами в зависимости от ожидаемого эффекта – нанесением рисунка через
сетки или трафареты красками, золотом, глазурью (иногда в виде порошка). Далее
на изделие наносится еще один слой эмали с последующим обжигом при еще
более низкой температуре (до 700ºС) для закрепления рисунка, при этом порошок
глазури расплавляется, образуя рельефный рисунок;
- с помощью гипса: для изготовления рельефных декорирующих элементов
большой толщины в замес добавляют гипс, придающий пластичность, затем
происходит формование с последующим покрытием эмалью и обжигом (иногда
сушкой без обжига).
Монокоттура - это эмалированная керамическая плитка, предназначенная
как для облицовки стен, так и для укладки плитки на пол. Некоторые ее виды
являются морозостойкими и, соответственно, позволяют применять данную
серию снаружи и внутри помещений.
Весь цикл изготовления монокоттуры происходит за один процесс обжига.
Специально приготовленная смесь, состоящая из разных сортов глины с
добавлением других натуральных компонентов, перемешивается в специальных
емкостях
и
одновременно
увлажняется.
Затем
она
подсушивается
и
перемалывается в огромных вертикальных барабанах практически до состояния
взвеси, и под давлением подается в пресс-форму. Размер прессованных плиток на
этом этапе превышает номинальный размер примерно на 7-10%, то есть
керамическая плитка, имеющая размер по каталогу 30х30 см, имеет пока еще
размер приблизительно 33х33 см. Все это происходит потому, что в процессе
окончательного обжига и сушки плитка сужается, пропорционально уменьшаясь в
линейных размерах.
Далее
керамическая
плитка
направляется
в
специальную
камеру
окончательной подсушки и на участок, где на еще не обожженную плитку
наносится эмаль, которая после обжига защищает структуру плитки и придает
задуманный изначально цвет и дизайн плитки.
После нанесения эмали плитка направляется в печь длиною до 100м.
Постепенно нагреваясь там до температуры 1200 °С и затем плавно остывая,
22
23
керамическая плитка проходит тот самый одинарный обжиг, в результате
которого основа становится исключительно твердой и на ней закрепляется эмаль,
образуя с плиткой прочное единое целое. После выхода из печи плитка
направляется на участок дефектоскопного и визуального контроля тональности и
калибровки, после чего сортируется по партиям, упаковывается, маркируется и
отправляется на склад готовой продукции.
Основные отличия бикоттуры от монокоттуры: большая твердость
(плотность) материала в результате использования более мощного пресса и
большей температуры обжига, наличие серий с низким водопоглощением (<3%),
морозостойкими качествами (некоторые типы плитки одинарного обжига
производят специально для эксплуатации при минусовой температуре, такой
плиткой можно облицовывать постройки снаружи), более толстая и прочная
основа плитки, более твердая, износостойкая эмаль. Плитка одинарного обжига
подвержена усадке, поэтому могут встречаться расхождения в размерах (калибрах
плитки), которые отличаются в разных партиях.
Эмаль у плиток одинарного обжига, кроме повышенных прочностных
характеристик, обладает стойкостью к бытовым моющим средствам, а некоторые
виды этой плитки обладают также повышенной стойкостью к агрессивным
химическим средам.
Декоры для монокоттуры производятся двух типов: напольные и настенные.
Производство напольных декоров очень похоже на производство основного
материала с той лишь разницей, что на заготовки нужного размера наносится
рисунок заданного дизайна, который затем также обжигается, и поэтому
твердость эмали декора не уступает прочности основного поля. Настенные
декоры делаются по тем же технологиям, что и для бикоттуры, соответственно не
обладая прочностными характеристиками основного материала. Во многих
случаях
керамическая
плитка
монокоттура
предлагается
как
напольная,
соответствующего цвета и размера для некоторых серий бикоттуры, таким
образом, дополняя их.
23
24
Существует также особый подтип монокоттуры, производимый форматом
10х10 см. Плитки этого формата рекомендованы, как правило, для облицовки
«фартука» на кухне (оформления и защиты стены между нижними мебельными
столами и верхними шкафчиками) и имеют меньшую толщину (около 6 мм) и
большее количество различных декоров. Поскольку эта керамическая плитка
используется в основном в интерьере, она не обладает всеми преимуществами
монокоттуры (используются более мягкие параметры при прессовании и обжиге),
но, тем не менее, она прочнее, чем бикоттура, и может быть использована как
напольное покрытие в частных интерьерах (коттеджах, квартирах и так далее).
Монопороза – отдельный вид плитки одинарного обжига, производится по
технологии прессования и последующего одинарного одновременного обжига
тела плитки и нанесенной глазури. При производстве монопорозы используется
глина с высоким содержанием карбонатов. Это изделие является высокопористым
и обладает большим показателем водопоглощения – до 15%. Толщина основы
составляет 12 мм, потому что прочность такой плитки меньше, чем у
монокоттуры.
Технология
производства
монопорозы
дает
возможность
изготавливать большие плиты. Так как при производстве используется белая
смесь, это позволяет наносить тонкий слой светлой эмали. Это очень выгодно,
потому что, например, бикоттура, имеющая красную основу требует толстого
слоя светлого покрытия. Поэтому наиболее распространенными являются
расцветки, имитирующие мрамор.
Поверхность плитки украшают как традиционным способом – нанесением
рисунка на изделие, так и с помощью резки под водой под большим давлением на
специальном оборудовании, таким образом можно получать красивый сборный
декор, используя в том числе и кусочки натурального камня. Такая плитка менее
плотная, чем монокоттура, и применять ее можно только для внутренней отделки
помещений.
Грес - керамический гранит, прокрашенный по всей массе - это
неэмалированная керамическая плитка одинарного обжига, изготовляемая из
светлых сортов глины. Смесь, из которой изготавливают плитку грес, состоит из
24
25
глин нескольких сортов, кварцевого песка, полевого шпата и красящих пигментов
(окиси металлов) – натуральных компонентов, которые в отличие от природного
камня, не служат источником повышенного радиоактивного фона и являются
безопасным для здоровья материалом.
Фазы производства керамического гранита схожи с монокоттурой. Смесь
прессуется, подсушивается, а затем обжигается при очень высоких температурах.
При этом исходный материал спекается и образует монолит. Благодаря этому
керамогранит обладает высокими техническими характеристиками, такими как:
низкий показатель водопоглощения – менее 0,05%, стойкость к химическим
воздействиям, повышенная стойкость к истиранию, прочность при ударах,
прочность при изгибах, стойкость к перепаду температур, четкость рисунка и
цвета, расцветка изделия не меняется под воздействием внешних факторов.
1.5. Сырье для производства керамических отделочных материалов
Горные породы являются образованьями одного или нескольких минералов,
иногда некристаллических веществ, формирующих геологически независимые
массы. Минералом принято считать природное твердое кристаллическое вещество
с четко выраженным химическим составом. Изучение горных пород основано на
методах, заимствованных из минералогии, геологии, химии и физики и требуют,
прежде всего, отчетливого распознавания представленного материала.
Как правило, горные породы состоят из минералов разного типа
(гетерогенные горные породы), но существуют также и горные породы,
состоящие из одного минерала (гомогенные). Изучение горных пород, за
исключением их состава, является базисом знания отношений между каждым из
компонентов, от микроскопических размеров до геологических (анализ структуры
и текстуры горных пород).
Основными химико-физическими процессами, давшими начало горным
породам, являются магматические, осадочные и метаморфные процессы. Эти три
процесса связаны между собой в скалообразующий цикл, которому подчиняются
более или менее полно все земные горные образования (рис.2).
25
26
Рис. 2. Скалообразующий цикл.
Для производства керамических изделий используют осадочные горные
породы. Они являются продуктом осадочных слияний, а именно механически
накопленные более или менее грубые материалы (обломочные отложения), либо
химические выпадения растворов, с вмешательством фиксирующих организмов
(органогенных или химических отложений) или без него.
Процесс обломочного отложения включает метаморфическое вытеснение,
эрозию, перемещение, и наиболее важный, дрейф. Основываясь на природе
дрейфа, различают материковые отложения (речные, ледниковые, эоловые,
озерные, лагунные, и т.д.), иморские (различаются по глубине воды, где они
дрейфуют, и по удаленности от берега).
Процесс химического и биохимического отложения состоит существенно в
выпадении неорганических солей или веществ полезных для выживания
организмов. Он связан в основном с карбонатом кальция, гидроксидами железа и
кварца. Первый выпадает в осадок и в материковом и полностью во всем морском
окружении зачастую в смеси с карбонатом магния на умеренной водной глубине.
26
27
Важную роль в его оседании играют животные и растительные организмы,
которые используют его для формирования скелета, раковины или ветвей и из
накопления которого происходят слоистые массы, иногда очень обширные.
Более редкое, но важное химическое отложение составляют эвапориты,
происходящие, судя по названию, в основном от испарения соленых морских вод,
в закрытых водоемах, с выпадением солей, всех сульфатов и хлоридов щелочных
элементов, которые в нормальной воде и при климате, не способствующем
испарению, остаются в растворе.
Последний
представляет
шаг
собой
осадочного
процесса
трансформацию
составляет
окаменение,
что
растворенного
отложения
в
соответствующую горную породу через удаление междугранулярных пустот; это
происходит как при простом уплотнении, так и при химическом выпадении
цемента, связывающего детритовые гранулы.
Этот
шаг
дополняется
диагенезом,
частичной
рекристаллизацией,
происходящей в результате давления нагрузки вышерасположенных отложений,
растворения и химическому обмену, производимому водами.
Наиболее распространенные минералы осадочных горных пород: кварц,
кальцит, глинистые минералы.
Силикаты это минералы сформированные из тетраэдральных групп SiO4
связанных между собой напрямую или посредством катионов. Связь кварцкислород почти всегда ковалентная. Тетраэдр SiO4 связываются между собой
вершинами, давая различные типы силикатных структур, организованных по
следующей схеме:
- незосиликаты: тетраэдры SiO4 связаны индивидуально в структуру только
катионами;
- соросиликаты: два, три, четыре или шесть тетраэдров SiO4 связаны вершинами,
создавая отдельный элемент, в поледних трех случаях закрыты в кольцо
(циклосиликаты); затем отдельные элементы связываются катионами;
- иносиликаты: группы SiO4 связываются, давая простые или двойные цепочки,
связанные между собой катионами;
27
28
- силикаты слоистой структуры: слой SiO4 формируется посредством связи трех
вершин каждого тетраэдра с соседними вершинами;
- каркасные силикаты: тетраэдры SiO4связываются между собой, формируя
трехмерную решетку, которая может иметь или не иметь свободную валентность
(рис.3).
Рисунок 3. Типы силикатов: 1 -незосиликаты; 2- Соросиликаты; 3Циклосиликаты с кольцом из трех членов; 4- Циклосиликат с кольцом из шести
членов; 5- Иносиликат с простой цепочкой а) вид по оси а; b) вид по оси b; с) вид
по оси с; 6- Иносиликат а) вид по оси а; b) вид по оси с; 7- Силикат слоистой
структуры.
Глиноземные минералы – это слой силикатов, в основном характеризуемых
структурным мотивом, сформированным посредством двух типов узлов.
Первый вид формируется тетраэдрами SiO4, состоящими из атома кварца,
находящегося в центре четырех ионов кислорода, иногда гидроксилов, на
вершинах.
Тетраэдные
группы
соединяются
между
собой
для
формирования
шестиугольного кольца, которое может повторять себя бесконечно (рис. 4).
28
29
Рисунок 4. Строение глиноземных материалов
Тетраэдры копланарны с лицевой стороной, расположенной таким образом,
что три вершины все направлены в другую сторону. Таким образом формируются
два слоя атомов кислорода; между ними включен слой атомов кварца. Второй тип
структурных узлов состоит из атомных слоев алюминия, железа и магния, к
которым октаэдрально присоединяются атомы кислорода и гидроксилы.
Последние в свою очередь формируют два параллельных слоя один над, а другой
под тем, что сформирован атомами железа, алюминия и магния.
Также
существуют
глиноземные
минералы,
характеризующиеся
волокнистой или цепной структурой (сепиолит, палигорскит, аттапульгит) и еще
другие аморфные (аллофан).
Кремнезем (кварц). Его название происходит от латинского слова Silex,
которое
означает
твердый
камень.
Структура,
на
которой
основана
кристаллическая решетка кремнезема, это тетраэдр с атомом кремния в центре и
атомами кислорода по вершинам (рис. 5).
Рисунок 5. Структура кристаллической решетки кремнезема
Кварц очень часто встречается в различных типах вулканических,
метаморфных и осадочных пород, и представляет собой, после полевых шпатов,
наиболее распространенным минералом земной коры (в объеме 12%). Тридимит и
кристобалит очень часто встречаются в кислотных вулканических горных
29
30
породах и иногда в основных породах, а также в ее скважинах и разломах.
Халцедон и опал являются неотъемлемыми компонентами кремнеземных
осадочных пород биохимического происхождения или конкреционных тел в
разрывах эффузивных магматических горных пород.
Первичные месторождения можно охарактеризовать как кварцитные
субвулканические месторождения различных размеров или в контактных ореолах
магматических
месторождений,
и
вторичные
месторождения
осадочного
происхождения. Пегматитовый кварц бывает обычно в кристаллах, в то время как
в залежах гидротермального происхождения он чаще всего находится в
компактных массах зернистой структуры.
Степень чистоты также различна для разных типов залежей: чистейшим
является пегматитовый кварц, но даже и гидротермальные кварцы и кварцы
некоторых песков имеют высокую чистоту.
В основном вторичные залежи кремнезема обломочного происхождения
(пески и песчаники наносного или морского происхождения) содержат примеси,
среди которых присутствуют фрагменты лития, глиноземных минералов, слюды,
полевошпатных растительных субстанций, оксидов и гидроксидов железа.
Два особых типа залежей кремнезема химического происхождения это
«Триполи» и
«Черт». Первый
тип
формируется осадочными породами
(диатомиты), сформированными в основном кремнеземными ракушечниками или
мелкими морскими водорослями (диатомы).
Диатомиты, известные также как «кизельгуты», характеризуются большой
пористостью и рыхлостью. «Черт», вместе с «Кремнем» и «Яшмой», является
часто встречающейся породой с криптокристаллической структурой, повидимому, аморфной и иногда засоренной глинами и карбонатами. Появился
«Черт» благодаря химическим отложениям SiO2, содержащегося в морской или
озерной воде.
Другие
сформированы
отложения
яшмой,
химического
и
спонголитами,
кремнеземом (например, роговиковый камень).
30
биохимического
происхождения
радиоляритами,
халцедоновым
31
Что касается распространения разбросанных залежей кварца, практически
невозможно назвать все основные месторождения.
Высококачественные кремнеземные пески добываются в Бельгии (районы
Моля, Маасмекелен, Карлерой) и в Голландии. Это связано с плиоценовыми
песками, характеризующимися низким содержанием оксида железа (менее
0,01%). Бельгия и Голландия производят соответственно 12 и 10 миллионов
тонн/год
кварцитного
песка.
Среди
основных
производителей
кремня
(халцедоновый кремнезем) мы упоминаем: Югославию, Испанию, Бельгию и
Китай. В Португалии и скандинавских странах кремнезем добывается через
флотацию полевошпатных материалов.
Большие залежи песков расположены на севере Англии (Чешир, Ланкашир).
Около трети английских песков берут начало в уровнях мелового периода, а
именно пески нижнего мелового периода добываются к югу от Лондона.
Также важны «Белые песчаники» в Морвене (Шотландия), использующиеся
для производства высококачественного стекла.
Типичными примерами американских месторождений являются «песчаники
Орискани» (нижний Девонский период) и «песчаники св. Петра» (средний
основной Ордовикский период) на востоке США и канадские пески и кварциты
(Онтарио и Квебек).
Техники
добычи
сырья
зависят
от
характеристик
происхождения
месторождений.
Жильные кварциты и пегматитовые породы имеют степень компактности
достаточную
для
использования
взрывных
устройств.
Добыча
может
производиться на открытом воздухе, посредством борозд по фронту карьера, либо
под землей горизонтальной выработкой.
В случае если осадочные горные породы характеризуются высокой
степенью
цементации,
зачастую
рекомендуется
использовать
взрывчатые
вещества, иногда ограниченные «преддобычным» действием (разлом залежных
структур) посредством маленьких зарядов. Добыча слабо или нецементированных
песчаников производится исключительно посредством ручной добычи.
31
32
Что
касается
обогащения
рядового
материала,
то
кварциты
перемалываются, просеиваются и обезжелезиваются; такие горные породы как
пегматиты и граниты, где вместе с кварцем содержатся также полевые шпаты,
подвергаются более сложной обработке с целью более тщательного разделения
этих минералов.
Главные процессы обработки, которым подвергаются песчаники: удаление
фракций глины посредством промывания (оползень), отделение посредством
трения поверхности метаморфических налетов (истирание), обезжелезивание,
помол, флотация и выщелачивание.
Заводы по очистке и классификации песчаников обычно очень сильно
отличаются друг от друга, в зависимости от типа отложения и продукта, который
будет произведен из них.
В
больших
количествах
такое
сырье
используется
в
стекольной
промышленности, при производстве глазури, абразивных огнеупоров, точной
механики (агатовый суппорт).
Также это является сырьевым материалом для производства карбида
кремния (карборунда), первосортного абразива.
Очень важными особенностями являются пьезоэлектрические свойства
(специальные манометры, формирователи импульсов, стабилизаторы волн),
свойства вращающейся поляризации (поляриметры) и способность пропускать
ультрафиолетовые излучения.
В частности в керамической промышленности, кремнезем является
основополагающим компонентом замеса, использующегося по причине его
огнеупорности и с функцией образования основы, а также из-за высокой
тональности белизны, которую он придает продукту.
При сушке способствует дегазации случайных примесей (органических
субстанций) присутствующих в сырье, удалению влаги и снижению усадки; во
время обжига подвергается сильному увеличению в объеме впоследствии
трансформации кварца
α  β при температуре 573оС, и тридимита γ и
кристобалита β при более высоких температурах.
32
33
Полевые шпаты, тектосиликаты, являются наиболее важной группой
минералов, формирующих около 60% земных горных пород.
Они являются неотъемлемыми компонентами наиболее распространенных
типов магмы, как интрузивных так и эффузивных, метаморфныхлитотипов
образованных ими и соответствующих осадочных обломочных горных пород;
таким образом, они представляют собой ведущие минералы для классификации
горных пород, их содержащих.
Полевые шпаты кристаллизуются в моноклинной или триклинной системе,
формируя, таким образом, 2 группы: моноклинную и триклинную серии полевых
шпатов.
У них одна и та же структурная схема (рис. 6): 4 тетраэдра SiO4
связывающиеся между собой, формируя кольцо, которое в свою очередь
связывается с другими, формируя цепочку, которая проходит параллельно
первым кристаллографическим осям и второму и третьему пинакоиду, что
объясняет ее расщепляемость. Далее эти цепочки связываются между собой
кислородом,
удерживая
катионы
в
междоузлиях
в
более
или
менее
фиксированных позициях. В триклинных полевых шпатах катионы меньше, Na и
Ca, чем в моноклинах, К и Ва; что объясняет деформации по причине
триклинизма.
Рисунок 6. Кристаллическая структура полевых шпатов
33
34
Полевые шпаты являются распространенными компонентами горных пород,
всех кислотных вулканических пород, таких как гранит. Несмотря на то, что
гранит содержит от 50 до 70% щелочных полевых шпатов, он редко используется
из-за наличия полевошпатного компонента. Однако, весь спектр горных пород,
геологически с ним связанных, используется достаточно широко.
Одним из них является аплит, мелкозернистая вулканическая порода с тем
же минералогическим составом, что и у гранита, значимая с коммерческой точки
зрения в Италии и США.
Другой так называемый аляскит, являющийся гранитной горной породой с
очень низким содержанием темной руды, с текстурой от гранита до пегматита.
Аляскит добывается в Северной Каролине, США.
Вместе с гранитами также существуют пегматиты, вулканические породы с
очень крупным зерном, содержащие кварц, полевой шпат, слюду и более редкие
минералы (напр. флюорит, берилл, сподумен).
Другим источником полевых шпатов является фонолит, эффузивный
эквивалент нефелин сиениту, который содержит фельдшпатоиды и биотит; в
основном промышленно производится в Германии.
Полевой шпат всегда добывается в Германии из риолитовых пород.
Экономически значительные количества полевого шпата могут добываться
из залежей осадочных горных пород наносного или морского происхождения,
добываемые, например, в Испании.
При определенных внешних условиях среды, полевой шпат переходит в
каолин, и если метаморфическое вытеснение только лишь частичное, могут
обнаруживаться залежи объединяющие каолин, кварц и полевой шпат.
Такой тип отложения разрабатывался в Германии и в Корнуолле
(Великобритания), где добывается знаменитый «Корнуэльский камень», который
частично перешел в гранит.
34
35
В Италии главные зоны залегания полевошпатных минералов находятся
вдоль альпийской арки и в провинциях Верчелли, Новара, Брескья, Комо и во
всем Тренто.
Альбит является наиболее распространенным минералом и производные от
него полевые шпаты обычно богаты натрием, со средним уровнем содержания
щелочи 10-11%.
Итальянские типы залежей очень сильно дифференцированы и включают
аплиты, пегматиты, глину и полевошпатные пески.
Первичные
характеризуются
месторождения
уровнем
метаморфного
компактности
происхождения
достаточным
для
обычно
использования
взрывчатых веществ.
Использование взрывчатых веществ может быть сокращено до простого
действия «разбивания» (преддобычи) в случае частично каолинизированных
залежей; иногда в случае продвинутого уровня изменения горных пород,
компактность этих залежей настолько низка, что добычу возможно производить
даже посредством механических средств.
Добытый материал затем перемалывается, разделяется в зависимости от
размера частиц и обезжелезивания.
Обогащение
щелочности
руды,
удаление
кварца,
обеспечивается
процессами флотации, воздействуя на материал различными химическими
реагентами и создавая специальные пены, которые удаляют во взвешенном
состоянии один или два материала.
Что касается добычи песков и полевошпатных песчаников (аркоз), то
производится она механическими средствами или взрывчатыми веществами, в
зависимости от уровня цементации осадочных пород.
Более 60% производимых полевых шпатов используется в стекольной
промышленности, оставшиеся 35% в керамической.
В составе стекла полевой шпат действует в основном как источник
алюминия.
Последний
работает
в
качестве
стабилизатора,
увеличивая
устойчивость, механическую прочность и сопротивление термальному шоку,
35
36
увеличивая вязкость во время формовки стекла, и подавляет его расстеклование.
Более того, щелочной компонент в полевом шпате, действует как разжижитель,
таким образом частично замещая карбонат натрия.
В керамической промышленности полевые шпаты и фельдшпатоиды
являются основными компонентами продуктов с остеклованным прессованным
черепком, из-за высокой тональности белого цвета расплавляемого продукта и изза особых свойств плавления.
Но имея вместо реальной точки плавления широкий и постепенный
интервал пластификации, полевые шпаты и фоиды являются идеальными
керамическими флюсами.
В керамических шликерах калиевый и натриевый полевые шпаты могут
использоваться как вместе, так и по раздельности, основываясь на специфичных
требованиях к каждому продукту и принимая во внимание, что калиевый полевой
шпат кроме высокой температуры плавления придает более высокую вязкость в
расплавленном состоянии, чем натриевый полевой шпат.
Для основных керамических продуктов содержание полевых шпатов (К +
Na) может, ориентировочно, быть в следующих пределах:
Фарфоровые санитарно-технические изделия
20÷30%
Фарфоровые изделия
17÷37%
Монообжиг (напольная плитка)
20÷30%
Керамический гранит
40÷48%
Монопороза (облицовочная настенная плитка) 10÷20%
Сектор промышленности, где очень широко используется натриевый
полевой шпат это производство фритт, где процент использования колеблется от
20 до 40%.
Каолинит. Его название происходит от названия китайских гор «Kao-Ling»
(высокая гора) провинции Къянгси, первое месторождение, где каолин начал
добываться
для
нужд
керамики.
Слоистые
кристаллы очень редки.
36
белые
псевдошестиугольные
37
В основном они находятся в почвенных или глинистых совокупностях,
очень ломкие (каолин), различных цветов от желтовато-серого до коричневого, в
зависимости от содержащихся примесей.
Это мягкий, очень легкий, при смешивании с водой становится пластичным
и мягким. Растворим в концентрированной серной кислоте в условиях нагрева,
неплавкий, иссушается при температуре от 390 до 450оС.
Каолин характеризуется рисунком кристаллической решетки, состоящим из
двойных слоев, сформированных звеньями простых тетраэдров SiO4 со слоем
октаэдров AlO2(OH)4.
Полученное структурное звено имеет нижний уровень тетраэдрного слоя,
состоящий из атомов кислорода и обычно с верхним уровнем атомов кислорода
октаэдрного слоя.
Сформированные таким образом звенья связываются между собой силами
типа ван-дер-вальсовых сил и гидрогенной связью. Элементарная ячейка имеет
триклинную пинакоидальную симметрию.
Дикит и накрит, полиморфы каолинита, отличаются от него по толщине
основного структурного звена, которое повторяется на каждой вершине у
каолинита, на каждой второй вершине у дикита, и на каждой шестой у накрита. У
этих двух последних типов, блоки располагаются по кристаллографическим осям
и с различным взаимным вращением.
Наиболее важные месторождения каолинов и каолинитичных глин
сконцентрированы в Англии (Девон и Корнуолл), Германии (Вестервальд и
Байер, в районах Виссен-Тиршенрейт и Хиршен-Шнайтенбах), Франции
(Бретань), Чехословакии (Карловы Вары) и США (Джорджия и Южная
Каролина).
Традиционный
метод добычи
каолина, который был придуман
в
Великобритании и всѐ ещѐ используется для тех месторождений, подразумевает
использование струй воды под напором из водяной пушки (монитора) бьющих в
стену залежи.
37
38
Каолинитические фракции отделенные таким образом находятся во взвеси в
воде и затем собираются в отстойники.
В большинстве месторождений каолин добывается с использованием
взрывчатых веществ и транспортируется самосвалами, грузовиками либо
конвейером для обработки.
В случае с залежами каолинитичных глин, метод добычи подземным
способом практически заброшен, по крайней мере в странах с более высоким
уровнем технологий, и работы производятся на поверхности с использованием
котлованов и уступов.
В
Англии
покрывающие
(Девон)
пласты
мощные
(вскрыша)
поверхностные
удаляются
бесплодные
посредством
земли,
бульдозеров
и
скреперов, тогда как добыча ведется на пластах мощностью от 3 до 6 метров
гидравлическими и канатными скребковыми экскаваторами. Иногда отбраковка
составляет до 50% от добытого материала по причине частого присутствия
буроугольных лежачих боков.
Условия работы (в котловане) и непроницаемость сырьевых компонентов
способствует образованию затоплений и требует использования насосов с
высокой пропускной способностью, которые обеспечивают оперативную работу
по выемке пород из шахт.
В Западной Германии (Вестервальд), также, добыча ведется строго
выборочными методами, которой предшествует систематический отбор образцов
и проведение лабораторных анализов, которые предоставляют необходимую
информацию для правильной добычи.
Обычно
используемая техника добычи предусматривает разработку
месторождения «уступами» с применением гидравлических маховиков и драг,
которые добывают непрерывно, наполняя комплекс транспортеров (обычно
закрытые для защиты от дождей), которые используются для транспортировки
глины непосредственно на место хранения.
Как альтернатива используются гидравлические экскаваторы, работающие
на разрабатываемом участке загружая самосвалы, находящиеся на уступ ниже.
38
39
Зачастую приступают к добыче выборочных уступов даже небольшой
мощности, но проверяя при этом непрерывно добытый материал.
Материал, добываемый из каолинитичных залежей, обычно обрабатывается
для получения чистого каолина необходимого качества для использования в
различных отраслях промышленности.
Основной проблемой является отделение каолина от кварца и иногда от
полевого шпата, присутствующего в материнской породе.
Используется техника как сырой, так и сухой обработки, которые основаны
в основном различной гранулометрии трех основных компонентов.
В случае если материнская порода исключительно биминеральна (кварц +
каолин) отделение не представляет особых проблем, если только не преобладает
большая разница в размерах частиц.
Более сложным считается случай, когда полевой шпат присутствует тоже,
размер частиц которого часто бывает промежуточным по сравнению с двумя
другими минералами.
Устройства, предназначенные для эффективного отделения частиц мелкой
фракции, называются гидроциклонами.
Они состоят из верхней цилиндрической части и нижней конической, куда
по
касательной
поступает
суспензия,
автоматически
задавая
вихревое
вращательное движение, которое приводит к центробежному отделению крупных
частиц, собирающихся на дне, в то время как жидкость и тонкие частицы выходят
из верхней части.
Такие устройства могут иметь большие различия по объемам и
характеристикам строения. Их диаметр варьируется от 1 см до 1 м. но самые
большие используются для отделения песка, а для каолинитичных материалов
используются устройства меньшего размера (от 1 до 20 см) собранные в
кольцевые группы.
Здесь действует главный принцип того, что их размеры обратно
пропорциональны способности отделения малых частиц; более того, в связи с
наличием пропорциональности между производительностью и давлением,
39
40
которое в свою очередь должно возрастать пропорционально размерам
гидроциклона, более экономичным является использование группы устройств,
состоящей из более мелких элементов, чем одного большого гидроциклона
равной производительности.
Почти
90%
очищенного
каолина
используется
в
бумажной
промышленности, где он используется как наполнитель и как покрытие
поверхности.
Использование
каолина
как
компонента
керамической
плитки
распространяется в более или менее значительном количестве на различные виды
продуктов.
Ориентировочно процент использования выглядит так:
- санитарный фаянс
2428%
- фарфор
4852%
- фаянс
1015%
- белый бисквит монообжига (напольная плитка)
58%
- керамический гранит
1018%
- монопороза (настенная плитка)
2030%
В приготовлении глазурей и фрит он используется как компонент шихты
для переправления и как пластифицирующая добавка для добавления во фритту
во время помола.
Другие сферы применения очищенного каолина в промышленности:
пневматическая закладка и наполнитель резины, который не требует явных
показателей
эластичности,
фармацевтического
наполнитель
использования
(таблетки),
для
красок,
основа
для
основа
для
косметической
продукции, зубных паст, порошков против насекомых и удобрений.
Что касается пластичных глин, то они используются в широком кругу
керамических продуктов как связующее вещество и пластификатор.
Процент использования в разных продуктах выглядит приблизительно так:
- санитарный фаянс
2226%
40
41
- фаянс
2035%
- белый бисквит монообжига (напольная плитка) 2540%
- керамический гранит
3040%
- монопороза (настенная плитка)
1035%
41
42
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристика основных типов керамогранита
По сравнению с керамической плиткой керамический гранит обладает более
высокими показателями износостойкости, сопротивления механическим и
климатическим
воздействиям,
ультрафиолетовым
излучениям.
морозостойкости,
Материал
обладает
устойчивости
чрезвычайно
к
низким
водопоглощением, что объясняется его плотной структурой. Керамический
гранит не реагирует на воздействие кислот и щелочей, даже в концентрированном
виде. Его высочайшая механическая прочность позволяет использовать материал
в сложных условиях (ударная или ветровая нагрузка, внутренние напряжения,
вызванные
перепадами
температур).
Керамогранит
препятствует
распространению огня.
По типу поверхности керамический гранит разделяют на несколько
основных видов:
- матовый - плитку с такой поверхностью после выхода из печи не
обрабатывают дополнительно, поэтому она имеет естественный вид;
- полированный - необработанную поверхность греса ровно срезают, а затем
осветляют. В результате плитка становится сверкающей. После полировки на
изделие наносится состав, который закрывает микропоры и делает поверхность
менее восприимчивой к загрязнению. Однако такая плитка имеет несколько
недостатков - если на нее попадает вода, она становится очень скользкой, к тому
же ее очень легко поцарапать, поэтому за полированным гресом нужно следить
особенно тщательно и чистить специальными неабразивными жидкими моющими
средствами;
- полуполированный (лаппатированный – от итальянского lappato –
притертый, заглаженный) керамогранит - получают посредством срезания
меньшего верхнего слоя греса по технологии поверхностной шлифовки (для этого
используют специальные шлифовальные камни). Обычно таким образом
обрабатывают неровную плитку, в результате получается эффектное сочетание
полированных
и
матовых
участков.
42
Поверхность
лаппатированного
43
керамического гранита легче очищается от загрязнений. Лапатированная
керамическая плитка отличается от полированной менее интенсивной обработкой
плитки, в результате чего плитка приобретает блеск и нескользкую поверхность.
- большое распространение получил смальтированный керамический гранит
(gresporcelanatosmaltato).
Технология
его
изготовления
очень
схожа
с
производством монокоттуры - нанесенная эмаль, определяющая цвет и фактуру
поверхности, обжигается вместе с плиткой в результате одинарного обжига, но
при
этом
материал
обладает
такими
же
высокими
прочностными
и
морозоустойчивыми показателями, как керамогранит.
Еще одной технологией обработки керамического гранита является
ретификация. Ретификация - это дополнительная механическая обработка уже
готового материала, заключающаяся в срезании боковых кромок с каждой
стороны как матовой, так и полированной плитки на специальных станках (при
помощи алмазных кругов), для придания всем без исключения плиткам в серии
единого размера в каждом формате и одинаково ровных краев изделия. Эта
операция позволяет укладывать плитки разных размеров, а также сочетать
матовые и полированные плитки одной серии с минимальными швами от 1мм,
что является дополнительным преимуществом и практически невозможно для
неретифицированных плиток. Тем не менее такую плитку все же рекомендуется
класть со швом – для того чтобы при усадке здания, или при расширении плитки
(например, от температурных перепадов), она не потрескалась.
- котто -
это,
как
правило,
неэмалированная
керамическая
плитка
одинарного обжига. Она изготавливается из красной глины путем экструзии –
продавливания через квадратную, прямоугольную или, например, шестиугольную
форму. Котто применяется в основном для отделки полов. Метод экструзии
позволяет получать плитку самой причудливой конфигурации. Наиболее ходовые
размеры: 250x250, 300x300, 200x400 и 400x600 мм. Корпус котто имеет
разнообразную натуральную окраску желтой, коричневой и красноватой гаммы.
Лицевая поверхность обычно обрабатывается специальными щетками, в
результате чего на ней появляются твердые бугорки. Окончательно поверхность
43
44
котто может быть отполирована, отшлифована или, наоборот, сделана нарочно
шероховатой. Основные технические характеристики котто: низкие показатели
водопроницаемости и истираемости, стойкость при сжатиях и изгибах, стойкость
к химическим и атмосферным воздействиям.
- клинкер – это керамическая плитка одинарного обжига с уплотненной
основой, при изготовлении которой применяют метод экструзии, а также
технологию прессования (например, у фабрики Paradyz). Иногда ее эмалируют
или покрывают так называемой «солью» – тонким слоем прозрачного стекла.
Основные характеристики клинкера: высокая сопротивляемость механическим
нагрузкам, низкие показатели истираемости и водопроницаемости, стойкость к
химическим воздействиям, стойкость к перепаду температур, морозостойкость.
Обычно клинкеры используют для облицовки полов как внутри, так и снаружи, а
также при строительстве бассейнов – в отделке цоколей, уголков, водостоков,
ступеней и различных соединительных элементов.
- майолика - крупнопористая плитка с цветной основой и лицевой
поверхностью, как правило, покрытой непрозрачной глазурью, на которую
нанесен яркий рисунок. Для производства майолики берут карьерные глины,
содержащие песок, карбонатные фракции и окислы железа. Плитка получается
методом прессования с последующим двойным обжигом. Майолика отличается
высокой механической прочностью и стойкостью к образованию кракелюров
(мелкие трещины на поверхности красочного слоя в живописи — в старинных
картинах на холсте и дереве, а также на керамике, эмали, стекле), но из-за
пористой основы майолика легко впитывает воду, поэтому может быть
использована только для отделки внутренних стен в сухих помещениях. Несмотря
на ограниченную область использования и энергоемкий двойной обжиг, майолика
пользуется устойчивым спросом благодаря высоким декоративным достоинствам,
прочно ассоциирующимся со стариной.
- коттофорте - представляет собой прессованную плитку, полученную
двойным обжигом при низкой температуре и покрытую непрозрачной глазурью.
Коттофорте производится из смеси как минимум двух сортов глин с добавлением
44
45
шамота, благодаря чему плитка отличается высокой прочностью, позволяющей
использовать ее для создания напольных покрытий.
- фаянс - по техническим параметрам и технологии изготовления фаянс
очень похож на майолику, от которой отличается только исходным сырьем. Фаянс
изготавливают из белой глины (каолина), благодаря чему его часто называют
белой керамикой. Фаянсовые плитки получают методом прессования из
огнеупорных глин с добавлением веществ, понижающих температуру плавления.
Лицевая поверхность плиток всегда покрыта глазурью, прозрачной или
непрозрачной. Используют фаянсовые плитки главным образом для укладки
внутренних полов и реже - облицовки стен внутри помещения.
Общие
рекомендации
по
подбору
и
применению
плитки
можно
сформулировать так: бикоттура - применяется для облицовки стен в интерьерах,
иногда для покрытия пола (если выбранная серия рекомендована к такому
применению), но лишь в тех помещениях, которые не сопрягаются напрямую с
улицей и где, как следствие, нет риска повредить эмаль механическими
частицами (песок, пыль).
Монокоттура - используется для облицовки всех типов поверхностей в
интерьерах, а особо стойкие виды этой плитки могут применяться как напольное
покрытие в общественных местах с не очень интенсивной проходимостью (всетаки нужно учитывать, что эмалированная керамическая плитка так или иначе
будет изнашиваться в процессе эксплуатации быстрее, чем прокрашенный в массе
керамогранит). Также морозостойкие серии могут быть использованы для
наружных и внутренних работ.
Керамогранит, прокрашенный в массе - облицовка всех типов поверхностей
как внутри помещений, так и на улице. Практически не имеет ограничений по
применению - это могут быть и частные интерьеры, и рестораны, и аэропорты, и
бассейны, и тротуарные дорожки и т.д. Здесь только особо стоит отметить, что
для некоторых наружных работ и полов в специальных помещениях необходимо
подбирать плитки с соответствующей противоскользящей поверхностью (для
45
46
ступеней лестницы) или улицы, специальных помещений (складские помещения,
производственные цеха).
Выбор полированных плиток керамогранита: в связи с очень гладкой
поверхностью данного материала его используют в основном во внутренних
помещениях, где нет опасности попадания на него воды, которая делает его очень
скользким. Также нужно учитывать тот факт, что применение этого материала в
местах, имеющих прямой контакт с улицей (рестораны, кафе, вестибюли),
подвергает его дополнительному износу, так как он будет больше подвержен
механической нагрузке и со временем может потерять свой внешний вид.
Отличия керамического гранита от керамической плитки обусловлены
технологией изготовления этого материала. Визуально керамический гранит
определяют по боковому срезу – у него рисунок тот же, что и на поверхности.
Производство керамического гранита – высокотехнологичный процесс. Его
получают из белой глины с добавлением полевых шпатов, кварца и минералов.
Сначала
тщательно
перемешанная
масса
прессуется
под
сверхвысоким
давлением, в результате чего формируются плиты, которые затем обжигаются
тоже
при
очень
высокой
высокотемпературного
температуре
обжига,
(1200-1300
необходимого
для
°С).
В
спекания
результате
мельчайших
крупинок минералов, плитки керамического гранита становятся однородными,
предельно прочными и стойкими к различным воздействиям.
Изделие
окрашивается
на
стадии
изготовления:
для
придания
керамограниту необходимого цвета в сырьевую массу вводят минеральные
пигменты. Таким образом, цвет распределяется по всей толщине плитки, придавая
ей однородную структуру, напоминающую природный гранит. Благодаря такой
технологии производства свет и ультрафиолетовые лучи не оказывают влияния на
интенсивность цвета.
В зависимости от способа обработки поверхность керамогранита может
быть различной:
Матовая - поверхность имеет натуральный необработанный вид, который
получается после выхода из печи, без дальнейшей механической обработки.
46
47
Полированная - достигается ровным срезанием необработанной матовой
поверхности с последующим «осветлением» получившегося среза. Материал
становится сверкающим, приобретает эффект «глубины» цвета.
Полуполированная - получается за счет частичного срезания верхнего
матового слоя. Так обрабатываются обычно плитки, изначально имеющие
неровную поверхность - создается эффектная фактура полированных участков,
смешанных с грубой матовой поверхностью.
Рельефная (структурированная) - с ярко выраженным рельефом на
поверхности.
Керамический гранит выпускается глазурованным и неглазурованным.
Глазурованная плитка применяется, в основном, для полов, где существует
относительно меньшая нагрузка на полы, так как глазурь под воздействием песка
может стираться. В этом случае ее внешний вид ухудшается, но при этом своей
прочности плитка не теряет.
Невозможно описать все декоративные возможности керамического гранита
сегодняшнего дня, потому что постоянно разрабатываются все новые и новые
коллекции. Постоянно совершенствуется особая декоративная техника отделки
поверхности, с целью получения рисунков и текстур, удовлетворяющих
требования архитекторов и проектировщиков.
С эстетической точки зрения интересно смотрится керамический гранит,
уложенный в различных комбинациях цветов и фактур, например: полированный
и матовый, фактурный и матовый и т.д. При этом, плитка должны быть одного
фактического размера, т.е. калибр плитки при такой укладке является очень
важным параметром.
Как правило, в каждую серию керамогранита включен полный набор
технологически необходимых облицовочных элементов.
47
48
2.2. Технологическая схема производства керамогранита на ООО
"КерамаМарацци"
2.2.1. Технологическая схема получения полуфабриката «шликер»
На ООО "КерамаМарацци" сырьем для производства керамогранита служат
основные глины для производства керамических масс– глины украинские ТМ8,
ТО20, ТО22.
Первый участок производства – это участок хранения и подготовки сырья
(глинозапасник). Поступающие по железнодорожной ветке навалом в вагонах
сырье
(глинистые,
полевошпатовые
материалы,
песок)
разгружается
автопогрузчиком производительностью 300 мЗ/час, оборудованным ковшом с
гидравлическим подъемником кабины. Кабина машиниста, поднимающаяся над
вагоном, и конструкция ковша позволяют разгружать вагоны практически без их
зачистки. Разгруженное сырье ковшовым автопогрузчиком с емкостью ковша 2,8
мЗ развозится по соответствующим отсекам хранения сырья (20 отсеков), откуда
тем же погрузчиком, по мере необходимости, доставляется в загрузочные
бункеры в начало технологического процесса.
Глинозапасник расположен вблизи мельниц непрерывного помола. В
отсеках хранится сырье, используемое в настоящее время для загрузки мельниц.
Глинозапасник разделѐн на 20 отсеков, в которых хранятся: глина ТМ8,
глина ТО20, глина ТО22, полевой шпат STD-02, калиево-полевошпатовая смесь
Е-2013, песок кварцевый Карповского месторождения, возвратные отходы.
Объѐмы
хранящегося
сырья
выбираются
исходя
из
минимальной
потребности для 4 месяцев производства шликера.
Материалы красителей, поступающие в биг-бегах, растариваются на
специальном устройстве и пневмокамерным насосом подаются в силоса хранения.
Все сырьевые материалы из загрузочных бункеров (9 бункеров) системой
ленточных
конвейеров
с
взвешивающим
устройством
дозируются
и
транспортируются в шаровые мельницы мокрого помола непрерывного действия.
Расход сырья из силосов определяется компьютером управления загрузкой,
который регулирует величину открытия (закрытия) заслонки под каждым силосом
48
49
путѐм считывания информации с поточных весов под каждым силосом и
заложенной технологической картой.
Технологическая карта выдается 1 раз в неделю с учетом реальной
влажности сырья, находящегося в отсеках глинозапасника.
Технологические
карты хранятся в компьютерной базе данных.
Второй
участок
–
это
участок
приготовления
пресс-порошка.
Технологическая нитка производства пресс-порошка выглядит следующим
образом:
1. Дозировка и смешение сырьевых компонентов.
2. Загрузка мельницы.
3. Приготовление шликера.
4. Приготовление пресс-порошка.
5. Хранение пресс-порошка.
Сырьевые компоненты при помощи ковшевого погрузчика загружаются в
загрузочные бункера и системой ленточных конвейеров с взвешивающим
устройством дозируются согласно технологической карте и подаются на
транспортѐр, где происходит смешение. По транспортѐрной ленте смесь
поступает в шаровые мельницы мокрого помола непрерывного действия на
участок приготовления шликера в расходный силос.
каждого
сырьевого
компонента
в
загрузке
Процентное содержание
мельниц
устанавливается
технологической картой на загрузку шликера. Замеры влажности сырьевых
материалов в отсеках глинозапасника для внесения в технологические карты
осуществляются сотрудниками лаборатории контроля 1 раза в сутки.
Все сырьевые материалы из загрузочных бункеров системой ленточных
конвейеров с взвешивающим устройством дозируются и транспортируются в
шаровые мельницы мокрого помола непрерывного действия.
Над мельницей имеется загрузочный бункер объѐмом 20 м 3, в который
попадает сухая смесь. Между бункерами существует разделительная машина,
которая, в зависимости от степени наполнения, направляет поток сухой смеси
49
50
либо в один, либо в другой бункер. Под каждым из бункеров существуют
поточные весы, которые регулируют загрузку смеси непосредственно в мельницу.
Вместе с сырьевыми материалами в мельницу дозировано подается вода и
разжижитель. Продолжительность помола шликера не менее 12 часов.
На выходе из мельниц получаем полуфабрикат «шликер».
Помол шликера производится в шаровых мельницах мокрого помола
непрерывного действия. В качестве мелющих тел используется кремневая галька
(Ла Манш). Помол проводится до строго определенного параметра остатка на
сите. После помола, готовый шликер с постоянными параметрами плотности,
вязкости
и
остатка
сливается
через
систему
вибросов
и
магнитов
(дифферизаторов) в емкости запаса с лопастными мешалками, в количестве 5
штук, емкостью 90 мЗ каждая, где происходит усреднение параметров шликера.
Параметры
вязкости,
плотности
и
остатка
устанавливаются
технологической картой на загрузку шликера и контролируются оператором
приготовления шликера не реже 1 раза в два часа. Правильность измерения
контролируется лабораторией контроля не менее 1 раза в смену путем отбора и
проверки пробы шликера.
Приготовление пресс-порошка.
Готовый шликер из емкостей запаса
пневматическими мембранными насосами подается в башенные распылительные
сушилки
(атомизаторы).
Установлено
три
атомизатора:
атомизатор,
производительностью 25 т / час для приготовления пресс-порошка. В атомизатор
шликер попадает напрямую из мешалок.
Приготовление
пресс-порошка
производится
путем
термического
обезвоживания шликера за счет испарения влаги. Сушильным агентом в
распылительной сушилке является смесь продуктов горения природного газа с
воздухом, получаемая в теплогенераторе.
Шликер под давлением, создаваемым диафрагменным насосом, подается в
сушильную
башню
в
кольцевой
трубопровод,
расположенный
внизу
цилиндрической части, на котором установлены 36 распылительных форсунок.
50
51
Теплогенератор представляет собой газовую горелку, встроенную в
воздуховод. Воздух в горелку подается специальным вентилятором. Продукты
горения природного газа смешиваются с потоком воздуха, который нагнетается в
воздуховод дутьевым вентилятором в количестве, необходимом для получения
оптимальной температуры теплоносителя.
Из теплогенератора теплоноситель по воздуховоду тангенциально вводится
под перекрытие сушильной башни.
В процессе теплообмена между каплями распыленного шликера и
теплоносителем происходит его сушка до требуемой конечной влажности и
выпадение порошка в конусную часть, из которой производится его непрерывная
выгрузка на отборный конвейер.
Отработанный теплоноситель отсасывается вентилятором из конусной
части башни и до выброса в атмосферу подвергается очистке на рукавных
фильтрах. Газы с высокой степенью очистки выбрасываются в атмосферу через
выхлопную трубу.
Пресс-порошок различной расцветки после башенных распылительных
сушил подвергается рассеиванию на вибрационном сите, после которого
кондиционный пресс-порошок системой ленточных конвейеров подается в
силосы запаса емкостью по 50 мЗ каждый (42 штук).
Каждый час оператор атомизатора проверяет влажность пресс-порошка с
помощью автоматических термовесов. Не менее 1 раза в смену лабораторией
контроля проверяется влажность пресс-порошка и гранулометрия пресс-порошка.
Параметры
влажности
и
гранулометрии
пресс-порошка
устанавливаются
технологической лабораторией.
Хранение пресс-порошка производится в силосах запаса ѐмкостью 50 мЗ
каждый, где происходит усреднение влажности и гранулометрии. Вылеживание
пресс-порошка проходит в течение 24-36 часов. Далее пресс-порошок при
помощи транспортерной ленты или пневмотранспорта подается в приемные
бункеры прессов.
51
52
2.3.2. Технологическая схема подготовки шликера
Прессование
играет
исключительную роль для производства хорошей
плитки. В прессовании выполняются три фундаментальных операции:
Формовка: придается замесу, первоначально без формы как таковой, четко
определенная геометрия.
Трамбовка замеса: создает плотность замеса для сопротивления различным
нагрузкам (напряжению).
Уплотнение: ограничение имеющихся пустот между частицами замеса.
Прессование предоставляет следующие преимущества относительно других
систем формовки:
- высокая механическая сопротивляемость,
- высокая производительность.
- быстрая сушка,
- точные размеры спрессованного продукта с уменьшением деформаций,
- низкая усадка, частично контролируемая.
Пресс-порошок определенного гранулометрического состава и влажности
(приблизительно 4,5-6%) подается на участки прессов из силосов хранения.
Пресспорошок прессуется на гидравлических прессах, в матрицах определенного
размера с учетом усадки до необходимых размеров в процессе обжига (процент
усадки может колебаться от 6,5% до 7%). Так, например, для прессования плитки
500х500 мм используются матрицы размером 545.0х545,0 мм, а для прессования
плитки 600х600 мм используются матрицы размером 654,0х654,0 мм.
Цикл
прессования.
В
зависимости
от
технологического
процесса
производства определенного артикула возможно смешение порошка (базы) с
сухим красителем. Система окрашивания пресс-порошка происходит при помощи
микродозаторов и миксера. Выполняется первоначальная фаза загрузки порошка
в штамп, во время которой каретка, пробегая под бункером, извлекает порошок и
разгружает его в ячейки штампа. Затем происходит закрытие штампа и работа
пуансонов, выполняется первое прессование, которое способствует выталкиванию
воздуха из материала.
52
53
Далее следует фаза второго прессования для получения хорошей
механической прочности и уплотнения материала.
Наконец, наступает расформовка с открытием штампа и извлечением
спрессованных плит. Одновременно с этой операцией происходит загрузка
порошка в ячейки штампа, и начинается другой цикл.
В результате получаем полуфабрикат «бисквит отпрессованный».
Дефекты при прессовании (Рис.7). Некоторые общие дефекты относительно
всех типов плитки, возникающие именно при отклонениях в прессовании:
Загрязнения штампов. Присутствуют поверхностные дефекты на только что
спрессованном продукте.
Это может зависеть от:
- Недостаточный нагрев штампа, который должен поддерживаться между 40
и 700С, приводит к плохой обработке поверхности штампа.
-
Качество
поверхности
штампа
играет
значительную
роль,
в
действительности, шероховатость дает наибольшую возможность стыковки с
глиной; также по причине износа штамп приобретает все более матовый цвет,
подвергаясь все чаще загрязнению.
- Применение пуансонов с резиновой синтетической обмоткой или смолой
существенно снижает загрязнение штампов.
Рисунок 7. Дефекты плитки, полученные при прессовании
53
54
Люнет или утолщение (разбухание) - плитка имеет непрямолинейные края.
Это может произойти при прессовании или обжиге. При прессовании это
происходит, когда загрузка порошка к центру альвеол штампа недостаточна
(люнет) или в избытке (утолщение).
Иногда может наблюдаться по обе параллельные стороны при движении
каретки.
Конусность - две стороны плитки не являются параллельными.
Если причиной является прессование, необходимо отрегулировать время и
скорость каретки – загрузчика и падение нижнего тампона.
Расслаивание - трещины расслоения – одни из основных видов брака. Они
возникают
при
снятии
давления
прессования
вследствие
расширения
запрессованного воздуха. Избыточное давление прессования в порах прессовки
при конечном давлении прессования может достигать нескольких десятков
атмосфер. При снятии давления прессования запрессованный воздух мгновенно
стремится выровнять создавшийся перепад давления и силой упругой энергии
воздуха расслаивает отпрессованную заготовку.
Поэтому при прессовании изделий особое внимание следует уделять
удалению воздуха как из пресспорошка (содержание воздуха составляет 60-70%),
так и из заготовки в процессе ее оформления. Существуют различные способы
удаления воздуха из пресспорошка: брикетирование, вакуумирование, вибрация и
др., позволяющие увеличить засыпную массу пресспорошка или плотность
засыпки в объеме пресс-формы.
В процессе прессования удаление воздуха достигается путем создания
ступенчатого давления, причем удельное давление первой ступени не должно
превышать 0,5 – 2,0 МПа. Положительный эффект оказывают выдержки при
конечном давлении прессования.
Опыт работы в технологии прессования керамики подтверждает, что
замедленный режим прессования ведет к увеличению плотности прессовки
вследствие облегчения вытеснения из нее воздуха, способствует более полному
протеканию процесса уплотнения материала и, кроме того, обеспечивает
54
55
частичную релаксацию возникающих в нем напряжений. В связи с этим в
производстве
керамики
и
огнеупоров
наибольшее
применение
находят
гидравлические прессы.
Устранению трещин расслоения способствует наличие зазоров между
матрицей и пуансонами для удаления воздуха.
С целью устранения трещин расслоения применяют гранулированные
пресспорошки, обладающие более высокой воздухопроводностью по сравнению с
негранулированными.
Свежеприготовленные пресспорошки способствуют образованию трещин
расслоения в отпрессованных изделиях, поэтому приготовленные порошки
рекомендуется выдерживать в нормальных условиях не менее суток. При этом
условия вылеживания порошков должны обеспечивать сохранение стабильного
содержания технологической связки.
Следует
особо
отметить,
что
вакуумированиепресспорошка
до
прессования, а также вакуумирование и создание вакуума в процессе прессования
позволяет полностью исключить возможность образования трещин расслоения
даже при прессовании тонкодисперсных и трудно прессуемых материалов.
Предварительная
вибрация
засыпанного
в
пресс-форму
порошка
обеспечивает частичное удаление из него воздуха (более 30%), что способствует
получению прессовок высокого качества.
Кроме указанных факторов необходимо иметь в виду, что трещины
расслоения могут возникнуть и по другим причинам. Например, недостаточная
жесткость пресс-форм вследствие воздействия боковых усилий может вызвать
раздавливание заготовок или образование трещин. В определенных условиях этот
фактор является решающим. К столь неблагоприятным последствиям приводят и
сильная изношенность стенок матрицы пресс-формы, и перекосы в прессующем
механизме.
Необходимо отметить, что любая из перечисленных причин, даже в тех
случаях, когда трещины расслоения и не проявляются видимо, вызывает создание
55
56
внутренних напряжений, анизотропию структуры в отпрессованных изделиях и
ухудшение их физико-механических, электрических и других свойств.
Трудность извлечения после прессования, в результате могут появиться
трещины или планар плиток.
Причинами могут быть: повышенная скорость нижнего тампона при
изъятии,
недостаточная
конусность
пластинок,
мешающая
нормальному
расширению плиток, завышенное время паузы между окончанием прессования и
изъятием.
Неравноплотность. При прессовании изделий с равновысотным сечением
коэффициент сжатия пресспорошка остается одинаковым во всех сечениях. В
этом случае источником неравноплотности служат потери давления на
преодоление внешнего трения массы о стенки формы, причем по мере удаления
от пуансона плотность прессовки уменьшается.
Причиной неравноплотности в отпрессованных изделиях может служить
потеря приложенного давления к прессуемому материалу на преодоление
внешнего трения, которая в отдельных случаях достигает 80%. Это приводит к
неравномерной усадке при спекании, что в свою очередь ведет к короблению
изделий и появлению трещин. При одностороннем приложении давления
прессования на обожженных изделиях возникает конусность. Пресс-формы
статического прессования с односторонним приложением давления применяют в
56
57
основном для оформления плоских заготовок небольшой высоты, а также при
прессовании заготовок с выступами или углублениями (в направлении
приложения давления) величиной 1/4 - 1/3 общей толщины заготовок для мало
пластичных материалов, а для изделий из пластичных материалов – до 0,6 – 0,8
общей высоты.
Для
устранения
неравноплотности
материала
при
статическом
прессовании применяют двухстороннее приложение давления, при котором
подпрессовка изделия с одной из сторон может осуществляться либо подвижным
плавающим механизмом самого пресса, либо в пресс-форме с плавающей
матрицей. И в том, и в другом случае для получения высококачественных изделий
необходимым условием является приложение практически одинаковых давлений
с обоих торцов прессуемого изделия. При этом нейтральная плоскость давления
должна
проходить
посередине
отпрессованного
изделия,
иначе
эффект
двустороннего прессования снижается.
Следует отметить, что при одновременном приложении давления с двух
сторон заготовки, т.е. одновременно двумя движущимися пуансонами, обе
стороны ее пропрессовываются одинаково. Однако плотность в средней части
заготовки значительно меньше, так как воздух при прессовании выжимается в
среднюю часть заготовки и запрессовывается в ней. При последовательном
приложении давления сначала одним, а затем другим пуансоном обеспечивается
лучшее уплотнение и более однородное распределение плотности в прессовке.
Продолжительность
приложения
нагрузки
также
влияет
на
равноплотность и структуру изделия. С увеличением длительности прессования
возрастает равномерность плотности изделий и повышается качество готовой
продукции вследствие удаления из массы большего количества воздуха, упругие
деформации массы переходят в остаточные. В противном случае после снятия
давления упругое расширение способствует появлению трещин расслаивания.
Причиной брака по неравноплотности может быть также неравномерная
засыпка пресспорошка в матрицу. Неравномерность распределения пресспорошка
в плоскости матрицы приводит к тому, что на возвышенных участках при
57
58
приложении давления образуется область более уплотненного полуфабриката;
остальные зоны вследствие недостаточной
текучести пресспорошка под
давлением имеют меньшую плотность.
Основное влияние на получение равноплотных изделий оказывает
однородность приготовленного пресспорошка по минеральному и зерновому
составам и содержанию временной технологической связки.
Содержание технологической связки в керамических пресспорошках –
один из основных факторов, влияющих на процесс прессования. С увеличением
содержания связки в порошке растет механическая прочность полуфабриката и
обожженных изделий, снижаются перепады плотности по высоте прессуемого
изделия вследствие уменьшения коэффициента трения о стенки прессформы.
Кроме того, с повышением количества технологической связки значительно
снижается удельное давление прессования и коэффициент огневой усадки
отпрессованных изделий.
Качество
прессования,
изделий
сколько
определяется
содержанием
не
столько
величиной
технологической
связки.
давления
Поэтому
целесообразно путем подбора состава и количества связки значительно снижать
удельное давление прессования. Для каждого материала выбираются оптимальное
содержание технологической связки в пресспорошке и определенное давление.
Для пластичных (например, глинистых) материалов связкой является
вода. Для непластичных материалов (алюмооксидных, высокоглиноземистых,
поликора и др.) могут быть использованы различные составы связок: парафин
(медицинский, спичечный, порошкообразный, жидкий), воск, этиловый спирт,
глицерин, растворы каучуков, декстрин, поливиниловый спирт, трагант,
крахмальный и мучной клейстеры и др.
Недопрессовка изделий может возникнуть в результате того, что
прессующий пуансон при создании давления перестает передавать прилагаемое
давление пресса на материал из-за зависания пуансона на торцах матрицы или
внутренней стенки конусной матрицы. В обоих случаях манометр показывает
необходимую величину давления прессования, а прессовка имеет рыхлую
58
59
структуру, поскольку давление передается не на прессуемый материал, а на
металлические детали прессформы.
В связи с этим новую прессформу при установке на пресс следует
проверить, замерив размеры пуансона на соответствие размерам матрицы на
конечной глубине погружения пуансона. В процессе прессования следует также
проверить наличие зазора между пуансоном и нижним торцом матрицы.
Недопрессовка
изделий
может
возникнуть
вследствие
недостатка
пресспорошка, засыпанного в матрицу прессформы, а такде при неправильной
работе дозаторов, например при выдаче заниженных навесок порошка.
Сколы необожженного продукта - обычно связаны с типом замеса, особенно
необходимо быть внимательным при тонких замесах.
Полученный таким образом "влажный сырец" имеет форму готовой плитки,
но не имеет ее свойств. Механическая прочность его крайне низка (составляет 4-7
кг/см2), поэтому производится сушка "сырца" горячим воздухом (t> 150-200ºC).
Сушка это термический процесс, в результате которого удаляется большая
часть воды, содержащаяся в только что спрессованных плитках.
Оптимальное значение предела прочности высушенных плиток должно
быть примерно 25 кг/см2.
Этот цикл постоянный и полностью автоматический, после прессования
влажные плитки отправляются в сушилку и далее на глазуровку и в печь.
Цель сушки:
1. Убрать воду с максимальным экономическим эффектом
2. Высушить за наиболее короткое время
3. Избежать повреждения продукта
4. Высушить таким образом, чтобы избежать проблемы обжига.
Воздух, вступающий в немедленный контакт с керамическим продуктом,
представляет собой барьер, как для наружного тепла, так и для пара, движущегося
наружу.
Этот барьер обратно пропорционален объему воздушного потока, особенно
в начале процесса, когда имеет место испарение на поверхности бисквита.
59
60
Скорость сушки обратно пропорциональна толщине плитки.
Во время сушки образуется градиент влажности междуповерхностью
плитки (где имеется удаление воды) и внутренней частью, которая еще содержит
первоначальную влажность.
Когда влажность продукта слишком высокая, перемещение воды внутрь
плитки имеет место главным образом за счѐт капиллярности, в то время как при
низкой влажности преобладает диффузия.
Как
следствие
присутствия
глинистых
веществ
этот
процесс
сопровождается усадкой размеров, вызываемой заполнением пустот (вследствие
выталкивания воды) частью частиц, которые, находясь в состоянии достаточной
пластичности, имеют возможность скользить, выстраиваясь в определенном
порядке, сближаясь друг с другом.
Первоначально усадка пропорциональна объему удаленной воды. Когда
частицы
начинают
контактировать
между
собой,
усадка
прогрессирует
медленнее.
Поверхность контакта воды и воздуха перемещается затем внутрь продукта,
и усадка прекращается, когда частицы настолько сближены, что не позволяют
последующие движения. Начиная с внешней стороны плитки, параллельно с
сушкой наблюдается уменьшение диаметра капиллярных пор.
Для лучшего течения процесса сушки необходимо предотвратить слишком
быстрое поверхностное высыхание, которое мешает потоку воды изнутри наружу,
создавая напряжения между двумя частями с колебаниями размеров и
последующими разрывами.
Возможное присутствие воздуха в бисквите нежелательно, поскольку
вызывает разъединения капилляров, что ведет к разрывам, поэтому важно
максимальное освобождение продукта от воздуха.
Наиболее
важные
проблемы
сушки
касаются
неоднородности
распределения влажности, присутствие зон с различными температурновлажностными характеристиками, что создает колебания сушки.
60
61
Во время формовки при прессовании вода выталкивается в направлении
зазоров и приводит к большим уплотнениям порошка (повышенной гидратации)
на краях плитки с нарушением норм размеров.
Необходимо помнить, что до извлечения, плитка подвергается расширению,
которое проявляется на выходе штампа. В процессах сушки не удается удалить
100% влаги, в особенности влаги, связанной химически, которая может быть
полностью удалена только на стадии предварительного нагрева обжига.
Полученный при прессовании полуфабрикат с относительной влажностью
около 4.5 - 6°/о поступает на сушку в горизонтальную пятиярусную роликовую
сушилку, которая может принимать двойные ряды плиток, выходящих с пресса.
Ярусысушилки загружаются с помощью загрузочных и разгрузочных элеваторов.
С двух концов сушилки установлены два рольганга, которые служат для
ускорения входа и выхода материала из сушилки, способствуя, таким образом,
загрузке или разгрузке элеваторов, распределяющих плитку по ярусам.
Количество установленных сушилок - 5 штук, по одной после каждого пресса.
Остаточная влажность выпущенной плитки около 0,3 %. После процесса сушки
название полуфабриката не меняется.
После сушки "сырец" имеет достаточную механическую прочность (15 –20
кг/см2 ) для работы с ним. Механическая прочность и остаточная влажность сырца
контролируются лабораторией контроля не реже 1 раза в сутки с каждого пресса.
2.3. Исследование влияния добавок на качество шликера
2.3.1. Методика подготовки пробы
Для проверки пришедшей партии глины (не реже двух раз в месяц),
отбираем пробу 1˗ 1,5 кг из 5-7 разных мест, все тщательно перемешиваем.
Помечаем партию индивидуальным кодом пробы, на всю партию
прикрепляем желтую бирку с датой отбора проб – до окончания проверки.
Получаем копию сертификата качества на данную партию. На отобранной пробе
помечаем дату прихода глины, а также индивидуальный код пробы (для
облегчения архивации результатов проверки.)
61
62
В лаборатории проверяем запесоченность глины. Для этого делаем загрузку
мельницы сырьем по следующему составу:
Глина ˗ 100% (в пересчете на сухой вес)
Вода ˗ ½ мельницы
Сода ˗ ½ чайной ложки.
Мелющие тела (шары) в мельницу не добавляются. Помол (роспуск) сырья ˗
в течении 20-30 мин до образования шликера без исключений кусковой глины.
Полученный шликер промываем через сито с размером ячейки 0,045 мм под
струей воды в течении 5-7 мин, смыв водой все остатки шликера из мельницы, в
которой производился помол. После этого сито высушиваем в сушильном шкафу,
остаток взвешиваем и визуально контролируем наличие посторонних примесей.
Остаток (запесоченность) должен быть не более 30%.
Для контроля качества поступающей на предприятие глины необходимо
провести контроль отпрессованной из нее плитки. Для этого делаем загрузку
мельницы сырьем по следующему составу:
Глина ˗ 500 г
Вода ˗ 230 г
ТПФ (триполифосфат натрия) ˗ 2,5 г
Помол сырья ˗ в течении 20 мин.
Полученный шликер выливаем в металлическую тару и сушим при
температуре ≈ 130-140°С до полного высыхания.
Из
высушенного
шликера
делаем
пресс-порошок
с
усредненной
влажностью 5-6%. Для этого перед измельчением (пестиком) и просеиванием
(через сито с ячейкой 1,0 мм), аэрографом вносим постепенно ≈ 40 мл воды на 600
г сухого порошка.
Полученный пресс-порошок должен вылежать не менее 10 часов для
усреднения влажности, затем его прессуем в две ступени с показаниями на
манометре: 100 и 400. Перед каждой ступенью необходимо плавно приподнимать
и опускать тампон для выхода воздуха.
62
63
После прессования, плитки сушим в сушильном шкафу в течении 1-2 часов,
после охлаждения замеряем линейные размеры (для определения усадки). Далее
плитки взвешиваем (для определения потерь при прокаливании). Обжиг плиток
проводим в печи МОНО (обязательно на подложке-лещатке). Отмечаем
продолжительность и максимальную температуру обжига.
У обожженных плиток проводим следующие замеры:
-линейная усадка, %
-потери при прокаливании (П.П.П.), %
-водопоглощение, %
-механическая прочность,
-цвет (сравнение с эталоном)
Если все результаты контроля аналогичны полученным в предыдущие
месяцы, то вся партия глины обозначается зеленой биркой с подписью
проверяющего и разрешается для дальнейшего использования. В случае
отклонения результатов партия приостанавливается,
и глина проверяется в
составе шликера.
Все результаты проверки записываются в журнал. Отпрессованная из глины
и обожженная плитка оставляется в архиве (с подписью даты, вида глины и
номера партии).
Периодичность анализа ˗ не реже 2-х раз в месяц.
2.3.2. Методика контроля размеров и правильности формы готового изделия
Средства контроля:
Штангенциркуль и штангенциркуль с глубиномером по ГОСТ 166.
Толщиномер или стенкомер по ГОСТ 11358.
Рулетка с ценой деления не более 1мм по ГОСТ 7502.
Прибор с индикаторами часового типа по ГОСТ 577, ГОСТ 5584 для
определения отклонения лицевой поверхности плиток от плоскостности
(приложение 1).
63
64
Прибор с индикаторами часового типа по ГОСТ 577, ГОСТ 5584 для
определения отклонения формы плитки от прямоугольной и искривления граней
плитки (приложение 2).
Плиты калибровочные плоские металлические с точными размерами,
соответствующими номинальным размерам измеряемых плиток толщиной не
менее 10 мм с ровными плоскими гранями и поверхностями, удовлетворяющие
требованиям ГОСТ 10905.
Линейка поГОСТ 427.
Угольник по ГОСТ 3749.
Щупы по соответствующей нормативной документации.
Погрешность средств измерений не должна быть более: ±0,1ммпри
измерении всех размеров плиток, кроме длины диагоналей; ±1,0мм - при
измерении длины диагоналей плиток и всех размеров ковров.
Допускается применять другие средства измерений, погрешность которых
не ниже требований настоящего стандарта.
Определение длины и ширины плиток керамических (по
2001):
длину и
ширину квадратной
(прямоугольной)
ГОСТ 27180-
плитки
измеряют
штангенциркулем вдоль соответствующей грани плитки со стороны лицевой
поверхности на расстоянии 5-8 мм от угла.
Толщину
плитки
измеряют
штангенциркулем
или
толщиномером
(стенкомером) посередине каждой стороны-изделия на расстоянии не более 15 мм
от граней. Место измерения может быть смещено от середины стороны плитки не
более чем на 30 мм.
В
толщину
плитки
следует
включать
величину
рельефа
лицевой
поверхности и рифления на монтажной поверхности.
Определение водопоглощения (по ГОСТ 27180-2001)
Проведение испытания
1.Высушенные образцы, охлаждают и взвешивают.
2.При проведении испытания насыщение образцов водой можно проводить
как кипячением, так и в вакуумной камере.
64
65
1 - сигнализатор уровня воды; 2 - вакуумная камера; 3 - образцы, 4 электромагнитный клапан подачи и слива воды; 5- бак с водой; 6 - вакуумный
насос; 7- вакуумметр; 8 - электромагнитный клапан сообщения камеры с
атмосферой
В арбитражных ситуациях насыщение образцов водой следует проводить
кипячением.
3.Подготовленные образцы, помещают в емкость для кипячения на
металлическую сетку или
проволочную подставку так, чтобы они не
соприкасались друг с другом. Затем наливают воду, уровень которой должен быть
выше образцов не менее чем на 50 мм. Воду доводят до кипения и выдерживают
образцы в кипящей воде в течение 1 ч. В процессе кипячения воду доливают,
чтобы ее уровень был выше образцов. Затем образцы оставляют в той же воде на
4 ч для охлаждения.
4.Подготовленные образцы, помещают в вакуумную камеру, из которой
откачивают воздух. Остаточное давление в камере не должно быть более 2,7 кПа
(20 мм рт.ст.). При этом давлении образцы выдерживают в течение 10 с, после
чего в камеру подают воду до заданного уровня и сообщают камеру с атмосферой.
Насыщение образцов при атмосферном давлении должно продолжаться в течение
60 с.
65
66
5.После насыщения образцов водой их извлекают из воды, протирают
влажной мягкой тканью или губкой для удаления с поверхности капель влаги и
взвешивают. Результаты взвешивания округляют до 0,1 г.
Обработка результатов
Водопоглощение W , % вычисляют по формуле
W
m2  m1
100
m1
,
(1)
где m1 - масса образца, высушенного до постоянной массы, г;
m2 -
масса образца, насыщенного водой, г.
Определение предела прочности при изгибе (по ГОСТ 27180-2001)
Средства контроля. Устройство любой конструкции, обеспечивающее
возможность приложения нагрузки со скоростью 17-25 Н/с по схеме, приведенной
на рисунке 8, и имеющее прибор, позволяющий измерить разрушающую нагрузку
с погрешностью не более 2 %.
Опоры и деталь, передающая нагрузку, в месте соприкосновения с образцом
должны иметь цилиндрическую форму радиусом от 5 до 10 мм. Длина опор и
детали, передающей нагрузку, должна быть не менее ширины образца. Обе опоры
должны иметь возможность качаться около своей горизонтальной оси.
Прокладки резиновые толщиной (2,5±0,5) мм, шириной (20±5) мм и длиной
не менее ширины испытываемого образца.
Шкаф сушильный.
Штангенциркуль по ГОСТ 166.
66
67
Рисунок 8 - Схема испытания плиток на прочность при изгибе
(1 - опора; 2 - резиновая прокладка; 3 - образец; 4 - деталь, передающая
нагрузку)
Испытания проводят на целых высушенных плитках, не подвергавшихся
другим испытаниям.
Подготовка и проведение испытания.
Устанавливают расстояние между осями опор, равное от 80 до 90 % длины
испытываемого образца. Образец кладут на две опоры лицевой поверхностью
вверх, между опорами и образцом, а также между деталью, передающей нагрузку,
и образцом помещают резиновые прокладки. При использовании устройств, в
которых детали, соприкасающиеся с образцом, обрезинены, резиновые прокладки
не применяют. Нагрузку повышают со скоростью 17-25 Н/с до разрушения
образца. Затем измеряют ширину и толщину образца; ширина образца может быть
измерена также до проведения испытания.
Толщину измеряют штангенциркулем в трех точках в местах излома без
рифлений. За толщину плитки принимают среднеарифметическое значение
результатов трех измерений. В случае, если нет возможности измерить толщину
плитки без рифлений, то за толщину принимают наименьшее из полученных
значений.
Обработка результатов
67
68
Предел прочности при изгибе R изг , M Па , вычисляют по формуле
R изг 
3Fl
2b h 2 , (2)
где F - разрушающая нагрузка, Н;
l - расстояние между осями опор, мм;
b - ширина образца, мм;
h - толщина образца, мм.
Результат вычисления округляют до 0,1 МПа.
За предел прочности при изгибе плиток данной партии принимают
среднеарифметическое значение результатов испытаний всех образцов.
2.4. Результаты исследований
Проба добавки AcriliteWhite в шликер, для прочности бисквита.
Формат 110х55 мм.
при использовании
добавкиAcriliteWhite в шликер, для прочности
бисквита.
68
69
Таблица 1.Замеры до обжига и после по карте № 044W
Номер
карты
Процентное 0
содержание
добавки
Номер
1
плитки
Gres-044W
+0,2%
+0,4%
2
1
2
1
2
110,74х110,73
55,45х55,45
110,76х110,75
55,47х55,46
110,76х110,76
55,46х55,46
110,73х110,73
55,45х55,43
110,73х110,70
55,44х55,44
Толщина до 6,4
обжига
6,4
6,5
6,4
6,3
6,5
103,55х104,11
Размер
51,74х51,95
после
обжига
Толщина
5,6
после
обжига
t
обжига,
цикл
103,81х103,79
51,84х51,74
103,74х104,06
52,02х52,02
103,76х103,84
51,84х52,01
103,88х103,96
51,99х52,00
103,79х104,06
51,36х52,02
6
6
5,9
5,9
6,1
Размер
обжига
до
110,76х110,73
55,45х56,45
F
после 100,37 кг
обжига
668,02 кг/см2
1215 °С, 51 мин.
105,31 кг
677,59 кг/см2
69
72кг
478,27 кг/см2
70
70
71
Таблица 2.Замеры до обжига и после по карте № 043W
Номер карты
Процентное
Gres-043W
содержание
0
+0,2
+0,4%
1
1
1
110,71
110,81
110,61
55,44
55,47
55,39
Толщина до обжига
6,5
6,5
6,3
Размер после обжига
104,3
103,6
104,3
52,11
51,75
52,12
6,2
6,1
5,9
добавки
Номер плитки
Размер до обжига
Толщина после обжига
t обжига, цикл
1215°С,
1215°С, 51 мин.
51 мин.
Таблица 3.Результаты определения водопоглощения образцов
STD
0,03 %
(Водопоглощение)
0,2% AcriliteWhite
0,01 %
0,4% AcriliteWhite
0,01 %
71
72
Таблица 4. Разрушающая нагрузка бисквита при Р=300 bar по карте № 044W
(разрушающая нагрузка бисквита при Р=300 bar)
Номер карты
Процентное
содержание
добавки
Показания
измерительного
прибора
Расчетные
данные
Gres-044W
0
+0,2%
+0,4%
1) 31,94 кг
1) 32,39 кг
1) 33,50 кг
2) 20,29 кг
2) 23,06 кг
2) 30,04 кг
3) 20,83 кг
3) 21,95 кг
3) 25,36 кг
1) 26,99 кг/см2
1) 32,02 кг/см2
1) 33,42 кг/см2
2) 20,71 кг/см2
2) 22,82 кг/см2
2) 28,81 кг/см2
3) 20,79 кг/см2
3) 21,64 кг/см2
3) 24,38 кг/см2
Таблица 5. Разрушающая нагрузка бисквита при Р=300 bar по карте № 043W
Номер карты
Gres-043W
Процентное
содержание
добавки
Показания
измерительного
прибора
Расчетные данные
0
+0,2%
+0,4%
23,97 кг
25,14 кг
30,58 кг
23,93 кг/см2
24,45 кг/см2
30,33 кг/см2
Т.о., показано, что размер плитки до обжига по карте № 044Wизменился
при содержании добавки 0,2%≈0; +0,02 мм, толщина +0,1мм, размер осле обжига
≈ -0,05; +0,07 мм, толщина после обжига -0,1 мм, разрушающая нагрузка
уменьшилась на 9,57 кг/см2.
Размер плитки до обжига по карте № 044W изменился при содержании
добавки 0,4%≈ -0,03; 0 мм, толщина ±0,1мм, размер после обжига ≈ -0,02; +0,07
72
73
мм, толщина после обжига ±0,1 мм, разрушающая нагрузка уменьшилась на
189,75 кг/см2.
Размер плитки до обжига по карте № 043W изменился при содержании
добавки 0,2% ≈ +0.1; +0,03 мм, толщина не изменилась, размер после обжига ≈ 0,7; -0,36 мм, толщина после обжига -0,1 мм.
Размер плитки до обжига по карте № 043W изменился при содержании
добавки 0,4% ≈ -0.1; -0,05 мм, толщина -0,2 мм, размер после обжига ≈ 0; +0,01
мм, толщина после обжига -0,2 мм.
Водопоглощение уменьшилось на 0,02%.
Разрушающая нагрузка бисквита при Р=300 bar по карте № 044W при
содержании добавки 0,2% увеличилась ≈ на 2,7 кг/см2, при содержании добавки
0,4% увеличилась ≈ на 6,04кг/см2.
Разрушающая нагрузка бисквита при Р=300 bar по карте № 043W при
содержании добавки 0,2% увеличилась ≈ на 0,62 кг/см2, при содержании добавки
0,4% увеличилась ≈ на 6,4 кг/см2.
Результаты исследований показывают, что использовать добавку в
производстве
не
целесообразно,
так
как
она
повышает
себестоимость
изготавливаемой продукции, но практически не влияет на ее свойства.
73
74
Заключение
В работе рассмотрены литературные данные о потребительских свойствах и
особенностях использования керамических отделочных материалов, основных
технологических способах из производства, видах сырья, его качестве и составе, о
путях
совершенствования
технологических
процессов
производства
керамических отделочных материалов. Показано, что использование добавок на
этапе получения шликера позволит снизить себестоимость продукции.
Проаналирована технологическая схема производства керамогранита на
ООО «КерамаМарацци», особое внимание уделялось этапам подготовки шликера.
Проведено исследование влияния добавок на состав шликера. На основании
полученных практических результатов было показано, что при использовании
добавки
AcriliteWhite
в
шликер
прочность
бисквита
не
повышается,
технологические характеристики плитки не значительно улучшаются, однако
себестоимость продукции увеличивается, поэтому использование данной добавки
неэффективно.
74
75
Список использованной литературы
1.
Чаус, К.В., Чистов, Ю.Д., Лабзина Ю.В. Технология производства
строительных материалов, изделий и конструкций. – М.: Стройиздат, 1998.448с.Абдуллин, А.И. Битумные вяжущие [Электронный ресурс] : учебное пособие
/ А.И. Абдуллин, Е.А. Емельянычева, Т.Ф. Ганиева, М.Р. Идрисов. — Электрон.
дан. — Казань : КНИТУ, 2012. — 100 с. — Атманских, И.Н. Химическая
технология [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие /
2.
И.Н. Атманских, С.С. Нохрин, А.Р. Шарафутдинов ; под ред. С. С.
Нохрина. — Электрон. дан. — Екатеринбург : УрФУ, 2015. — 120 с. — Режим
доступа: https://e.lanbook.com/book/98426. — Загл. с экрана.Режим доступа:
https://e.lanbook.com/book/73223
3.
Еремин, Н.Ф. Процессы и аппараты в технологии строительных
материалов.-М.: Высш. шк., 1986.-280 с.
4.
Баранов, Д.А. Процессы и аппараты химической технологии
[Электронный ресурс] : учебное пособие / Д.А. Баранов. — Электрон. дан. —
Санкт-Петербург
:
Лань,
2018.
—
408
с.
—
Режим
доступа:
https://e.lanbook.com/book/98234.
5.
Механическое оборудование предприятий строительных материалов,
изделий и конструкций / С.Г. Силенок, А.А. Борщевский, М.Н. Горбовец и др. М.:
Машиностроение, 1990.-416 с.
6.
Журавлев, М.И., Фоломеев, А.А. Механическое оборудование
предприятий вяжущих материалов и изделий на базе их. М.: Высш. шк., 1983-232
с.
7.
Строительные машины: Справ.: В 2 т. Т. 2: Оборудование для
производства строительных материалов и изделий / Под общ. ред. М.Н. Горбовца.
М.: Машиностороение, 1990.-496 с.
75
76
8.
Строительные материалы: Справ./ А.С. Болдырев, П.П. Золотов, А.Н.
Люсов и др. М.: Стройиздат, 1989.-567 с.
9.
Баженов, Ю.М., Алимов, Л.А., Воронин В.В., Трескова Н.В.
Проектирование предприятий по производству строительных материалов и
изделий. Учебник. – М. Издательство АСВ, 2005,-472 с с илл.
10.
Мороз, И.И. Технология строительной керамики: Учебное пособие /. -
3-е изд., перераб. и доп. - М.:ЭКОЛИТ-2011.-384с.
11.
Волкова, Ф.Н. Общая технология керамических изделий.- М.:
Стройиздат-1989. - 324с.
Балкевич, В.Л. Техническая керамика: Учебное пособие. -2-е изд.
12.
перераб. и доп. - М.: Стройиздат-1984. - 256с.
13.
Канаев,
В.К.
Новая
технология
строительной
керамики.
М.:
Стройиздат- 1990. - 264с.
14.
Боженов, П.И., Глибина. И.В., Григорьев, Н.А. Строительная
керамика из побочных продуктов промышленности. - М.: Стройиздат-1986. 255с.
15.
Болтон, У. Конструкционные материалы: металлы, сплавы, полимеры,
керамика, композиты: Карманный справочник. - М.: изд. дом «Додэка ХХ1» 2004. - 320с.
16.
Бурлаков, Г.С. Основы технологии керамики и искусственных
пористых заполнителей. -М.: Высшая школа- 1972. - 424с.
17.
Горшков,
В.С.
Вяжущие,
керамика
и
стеклокристаллические
материалы: структура и свойства: Справочное пособие. - М.: Стройиздат - 1994. 576с.
18.
Завадский, В.Ф. Технология изделий
стеновой
и кровельной
керамики: Учебное пособие. - Новосибирск: НГАСУ-1998. - 76с.
19.
Золотарский, А.З., Шейнман, А.Ш. Производство керамического
кирпича.- М, Высшая школа-1989 г. - 358с.
76
77
20.
Керамические
материалы/Г.Н.Масленникова,
Р.А.Мамаладзе,
С.Мидзута. - М.: Стройиздат- 1991. - 320с.
21.
Кошляк, Л.Л., Калиновский, В.В. Производство изделий строительной
керамики. - М.: Высшая школа, 1985. - 535с.
22.
Книгина, Г.И., Вершинина, Э.Н. Лабораторные работы по технологии
строительной керамики и легких пористых заполнителей. М, Высшая школа1987. - 223с.
23.
Кривоносова, Н.Т. Повышение качества строительной керамики. -
Киев, Будивельник, 1981. - 88с.
24.
Лукин, Е.С., Андрианов Н.Т. Технический анализ и контроль
производства керамики: - М. Стройиздат- 1986. - 272с.
25.
Рунова, Р.Ф., Шейнич, Л.О., Гоц В.И., Гелевера О.Г. Основы
производства стеновых и отделочных материалов - К., КНУБА-2001. -272с.
26.
Назаренко,
И.И.,
Туманська.
О.В.
Машины
и
оборудование
предприятий строительных материалов - К.; Высшая школа -2004. - 450с.
27.
Панкратов,
Д.
В.Технологическое
описание
производства
керамического гранита на ООО " Объединѐнные керамические заводы ".
28. ГОСТ 27180-2001 Плитки керамические. Методы испытаний.-М.: Госстрой
России, ГУП ЦПП, 2002
77
78
ПРИЛОЖЕНИЕ
78
79
Приложение 1
Схема прибора для определения отклонения лицевой поверхности
плитки от плоскостности
Б.1 Прибор, приведенный на рисунке 1, состоит из установочной плиты с
ограничителями установки граней плитки, которая закреплена на двух стойках на
основании прибора.
Установочная плита оснащена тремя установочными штифтами диаметром
5 мм, расстояние между осями штифтов и гранями измеряемой плитки составляет
10 мм. На установочной плите размещены индикаторы часового типа в трех
точках в соответствии с рисунком 1: в центре плитки (на пересечении диагоналей
квадрата или прямоугольника), в середине одной стороны на расстоянии 10 мм от
грани измеряемой плитки и в углу на расстоянии 10 мм от каждой из смежных
граней измеряемой плитки.
1 - основание прибора; 2 - индикатор; 3 - ограничитель установки граней
плитки; 4 - установочный штифт; 5 - установочная плита; 6 - керамическая плитка
Рисунок 1
Примечание - На рисунке 1 изображен один из трех индикаторов
79
80
Приложение 2
Схема прибора для определения отклонения формы плитки от
прямоугольной и искривления граней плитки
2 Прибор, приведенный на рисунке 2, состоит из основания и угольника,
оборудованного тремя установочными штифтами, которые расположены на
расстоянии 5 мм от граней измеряемой плитки (рисунок 2). На угольнике
расположены два индикатора часового типа в соответствии с рисунком 2: один
посередине установочных штифтов, второй - на расстоянии 5 мм от грани
измеряемой плитки.
80
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа