Технологія виробництва керамічної плитки: матеріали та обладнання

Людина завжди прагнула прикрасити своє житло і зробити його практичним. Для цих цілей він використовує різні матеріали, багато з яких залишаються актуальними протягом тисячоліть. Так, перші прототипи керамічної плитки були знайдені на розкопках Межиріччя Євфрату та Тигру. У давнину цей матеріал застосовували для обробки стін храмів і будинків знаті. З часом його популярність росла, а способи виготовлення удосконалювалися. Давайте познайомимося ближче з сучасною технологією виробництва керамічної плитки і дізнаємося, чим вона заслужила таку бездоганну репутацію.

Склад

Насамперед розберемося, з чого роблять керамічну плитку. Основна сировина, що використовується у виробництві кераміки, представлено наступними матеріалами:

Глинисті матеріали. Вони надають вологою масі пластичність, необхідну для формування заготовок.

Кварцові матеріали (в основному, пісок). Виконують структурну функцію, тобто створюють «скелет» вироби. Дозволяють обмежити і проконтролювати зміна розмірів виробу, неминуче супроводжує процес випалу.

Матеріали, до складу яких входять польові шпати (алюмосилікати або карбонати калію, натрію, кальцію і так далі). З їх допомогою, при випалі вироби, його структура залишається щільною і склоподібної.

Процес виготовлення керамічної плитки складається з таких стадій:

Змішування матеріалів.

Формовка.

Сушіння.

Нанесення глазурі.

Випал.

Сортування.

На кожному з етапів зупинимося окремо.

Змішування матеріалів

Все починається з видобутку матеріалів, але ми її не будемо розглядати, так як нас цікавить саме процес виготовлення керамічної плитки. Першим ділом, глина змішується з іншими компонентами строго по розрахованим пропорцій. Готова суміш надходить на попереднє перемелювання, де вона піддається подрібненню і зволоженню.


Спосіб приготування керамічної маси залежить від властивостей вихідної сировини і бажаного продукту. Бувають такі способи:

Напівсухий. Компоненти спочатку подрібнюють, потім трохи підсушують, подрібнюють, змішують і відправляють на формування. Напівсухим цей метод називається тому, що самі по собі компоненти мають певну ступінь вологості.

Пластичний. Глину подрібнюють і відправляють на змішувач, де вона перемішується з добавками і набуває вигляд однорідної пластичної маси.

Мокрий. Матеріали подрібнюють і змішують з додаванням води (до 60%). Однорідна рідка суміш подається в спеціальні резервуари.

Незалежно від того, яка лінія виробництва керамічної плитки використовується, для отримання хорошого продукту необхідно, щоб всі матеріали були ретельно подрібнені і змішані.

Формування

Формування проводиться двома способами: пресуванням і екструзією. У першому випадку, спеціальні преси здавлюють порошкоподібну масу в двох напрямках. Перебуваючи під високим тиском, гранули піддаються ущільненню і частково деформації. За рахунок цього плитка знаходить відповідну щільність і міцність. При використанні методу екструзії, плитка виробляється з тістоподібної маси, яка формується шляхом продавлювання через отвори екструдера. Від сухого пресування цей метод відрізняється наявністю у виробничому процесі рідкої фази. Саме завдяки тому, що в'язка маса видавлюється з апарату і обрізається, є можливість виготовляти вироби різної форми. Керамічна плитка, зроблена за методом екструзії, може бути опуклою або увігнутою. При пресуванні ж варіювати можна лише розмір виробів.

Сушка

Обов'язковою стадією в технології виробництва керамічної плитки є сушіння. На цьому етапі з готових форм видаляється волога, яка була необхідною для комфортної формування. Умови сушіння відіграють найважливішу роль у забезпеченні цілісності та міцності майбутнього виробу, тому вони строго контролюються. На сучасних підприємствах по виробництву плитки використовують сушильні установки, обдающие сирець (відформоване вологе виріб) гарячим повітрям. Нагрівання призводить до утворення на поверхні напівфабрикату вологи, яка швидко випаровується і видаляється системою вентиляції. Хороший теплообмін, ефективна вентиляція і висока температура повітря забезпечують продуктивність установки. Якщо піддати сирець випалу, минаючи стадію сушіння, то він розтріснеться. На заключних стадіях сушіння і в процесі випалу відбувається усадка плитки, тобто пропорційне зменшення її лінійних розмірів. Цим і пояснюється необхідність калібрування готових виробів. Чим вище рівень підприємства, тим більше імовірність того, що його продукція буде мати однакові розміри. Тому краще вибрати варіанти середнього цінового діапазону (наприклад, від фірм «Шахтинская керамічна плитка», «Еврокераміка», «Сокіл» та ін), ніж отримати нерівну стіну.

Нанесення глазурі

Глазур (емаль) – склоподібне покриття, яке наноситься на лицьову сторону плитки і закріплюється в процесі випалу. Глазуровка виконується з метою декорування і зміцнення вироби. До складу глазурі можуть входити різні матеріали та з'єднання (пісок, оксиди, фритти, фарбувальні пігменти та інше). Вона може бути глянцевою і матовою, кольоровий і одноколірної, а іноді, навіть прозорою. Забарвлення досягається за рахунок додавання до складу оксидів і солей металів (залізо-червоний, чорно – зелений, кобальт синій і т. д.). Емаль має склоподібну структуру і відрізняється від підстави кераміки не тільки зовнішнім виглядом, але і характеристиками, найважливішою з яких є водонепроникність.
На сьогоднішній день, завод з виробництва керамічної плитки може використовувати кілька десятків способів нанесення глазурі на свої вироби. Емаль може застосовуватися у вигляді розпорошеною суспензії, пасти або гранул. У базовому варіанті, вона наноситься на відформовані заготовки з допомогою великого круглого барабана, який, здійснюючи одне коло, обробляє відразу кілька плиток. Нанесення може проводитися до або після випалу, а в деяких випадках, навіть під час випалу. Для того щоб виріб мав більш естетичний вигляд, процес емалювання може супроводжуватися нанесенням зображення. Керамічна плитка з малюнком набагато популярнішими, ніж однотонна. Щоб кожна плитка мала неповторювані зображення, але зберігала стилістику серії, барабан просто зміщують по осі обертання. Звичайно ж, це стосується моделей з абстрактними малюнками.

Випал

Випалення керамічної плитки проводиться для того, щоб зробити її досить твердою і міцною. Відбувається це за рахунок хімічних і фізичних змін в складі матеріалу і глазурі, які проходять під впливом високих температур. Зазвичай, виробники керамічної плитки використовують з цією метою печі безперервної дії. По суті, така піч являє собою тунель, переміщаючись по якому за допомогою спеціального транспортера, плитка піддається спочатку попередньою нагріву (дозволяє позбутися від залишків вологи), а потім випалу. Характерною властивістю глини є її здатність перетворюватися при випалюванні в міцну камневидную масу. Залежно від типу виробу, температура випалу коливається від 900 до 1300°С. Пробувши певний час у печі, плитка послідовно охолоджується до такої температури, при якій, її без шкоди для якості, можна буде вивантажити з печі.

Сортування

Перш ніж вступити на лінію упаковки і склад, готова плитка ретельно сортується. Ця процедура дозволяє вирішити три завдання:

Відбракувати вироби з дефектами.

Відокремити плитку першого сорту від плитки більш низьких сортів.

Згрупувати торгові партії за сортами і кольоровості.

Зазвичай, виробники керамічної плитки проводять сортування наступним чином – після виходу з печі вона проходить три ділянки: дефектоскопический, калібрувальний, візуального контролю. Для виявлення дефектів, кожне виріб подається на рейки і прокочується роликом. За рахунок того, що рейки розташовуються по краях плитки, а ролик тисне в центр, браковані зразки ламаються, не витримавши навантаження. Дефекти фарбування перевіряються візуально, разом з визначенням тональності. Залишається лише відсортувати вироби по партіям і відправити на склад. Як можна помітити, технологія виробництва керамічної плитки досить проста. Однак, щоб отримати високоякісний виріб, необхідно підійти до кожної стадії з повною відповідальністю і дотриманням усіх технологічних правил. Ось чому багато починаючі підприємці, які відкрили завод з виробництва керамічної плитки, не можуть добитися належної якості своєї продукції. Тепер коротко дізнаємося, якими властивостями повинна володіти керамічна плитка.

Зносостійкість

Безумовно, це одна з найважливіших якостей підлогової плитки, так як воно характеризує її стійкість до стирання і здатність зберігати привабливий зовнішній вигляд після тривалої експлуатації. Незважаючи на те, що матеріал в цілому є досить міцним, його тип варто підбирати в залежності від умов експлуатації. Так, призначена для простий ванної кімнати, плитка керамічна плитка з малюнком, покладена в громадському туалеті, швидко витре і втратить свій зовнішній вигляд.

Водопоглинання

Водопоглинанням називають відношення маси води, що поглинається плиткою при її повному зануренні під воду, до маси сухого вироби, вираженому у відсотках. У глазурованих плиток для підлоги воно не повинно бути вище 3%. Для настінних марок цей показник зростає до 10%. У цьому зв'язку для облицювання басейнів, наприклад, підійде далеко не будь-яка плитка. Великі виробники, наприклад, підприємство «Шахтинская керамічна плитка», можуть випускати на своїх потужностях різні типи спеціалізованої продукції, починаючи від плитки для ванн і закінчуючи керамікою для басейнів.

Морозостійкість

Так само як і водопоглинання, це властивість залежить від пористості вироби. В незалежності від технології виробництва, у керамічній плитці залишаються пори, в які може проникнути волога. Як відомо, при замерзанні, вода збільшується в об'ємі. Здатність плитки насиченою вологою, витримувати часте поперемінне заморожування, називається морозостійкістю. Це важливий показник при виборі зовнішнього оздоблювального матеріалу. Чим менше в кераміці пір, тим нижчий показник її водопоглинання, і тим вище показник морозостійкості.

Опір ковзанню

Як нескладно здогадатися, дана властивість визначає здатність емалі плитки перешкоджати ковзання предметів, що знаходяться на ній. Це вимога важливо при обробці підлоги житлових і промислових приміщень, особливо тих, в яких завжди волого. В басейнах і лазнях найчастіше використовують ребристу плитку, у якій підвищений опір ковзанню.

Хімічна стійкість

Так називають характеристику емалі плитки, що відображає її здатність переносити контакт з хімічними речовинами (кислоти, основи, побутова хімія, добавки для дезінфекції води в басейнах та інше). Плитка не повинна зазнавати зовнішніх змін під агресивним впливом цих речовин. До речі кажучи, розглядаючи стійкість кераміки до тих чи інших впливів, не варто забувати, що шви між плитками також можуть бути схильні до руйнівної дії. Щоб цього уникнути, їх покривають захисними складами.

Межа міцності

Цей показник виражає рівень допустимого навантаження, яке може витримати керамічна плитка. Зазвичай він прямо пропорційний товщині виробу. Здатність витримувати навантаження важлива в основному для підлогової плитки.

Поверхнева твердість

Ця характеристика ілюструє стійкість поверхні до появи пошкоджень і подряпин. Вона особливо важлива для підлогової плитки. Поверхнева твердість обумовлюється якістю і складом глазурі. Примітно, що на блискучій поверхні механічні пошкодження набагато більш помітні, ніж на матовою.