Керамика специального назначения. Санитарно-технические материалы

Облицовочные изделия

Керамические изделия, применяемые для облицовки зданий, делятся на две группы – для облицовки фасадов зданий и для внутренней облицовки помещений.

В настоящее время основными видами облицовочных керамических материалов для фасадов зданий являются лицевые кирпич, камни, плиты и плитки. Кирпич и камни делают сплошными и пустотелыми. Плиты в зависимости от конструкции, способов изготовления и крепления подразделяют на закладные, устанавливаемые одновременно с кладкой стен, и прислонные, устанавливаемые на растворе после возведения и осадки стен. Фасадные плиты изготовляют различной формы: плоские – для облицовки плоскости стен, угловые – для облицовки наружных углов, откосов и проемов и перемычные – для облицовки перемычек над оконными и дверными проемами. Плитки фасадные малогабаритные выпускают с наружной гладкой и фактурной поверхностью, а на тыльной стороне делают углубления для лучшего сцепления с цементным раствором. Для ускорения отделочных работ тонкие фасадные плитки наклеивают на бумажную основу в виде ковров с различным рисунком. Такие плитки носят название ковровой керамики.

Керамические материалы для внутренней облицовки помещений не подвергаются действию отрицательных температур и резких перемен погоды, поэтому они не должны отвечать всем требованиям, предъявляемым к материалам для внешней облицовки зданий. Однако точность размеров, правильность формы и одинаковая окраска приобретают особо важное значение. Вследствие этого для материалов внутренней облицовки поставлены более жесткие требования по внешнему виду, чем к материалам для наружных работ[4].

Керамическими плитками для полов настилают полы в вестибюлях общественных зданий, банях, прачечных, санитарных узлах, лечебных помещениях и на предприятиях химической промышленности. Эти плитки практически водонепроницаемы, т. е. надежно защищают несущие конструкции перекрытий от увлажнения, стойко сопротивляются истирающим воздействиям, не дают пыли, легко моются, не впитывают жидкостей и хорошо противостоят действию кислот и щелочей.

Санитарно-технические изделия и канализационные трубы

Различают три группы санитарно-технических изделий: из твердого фаянса, отличающиеся пористым черепком, из санитарного фарфора, обладающие спекшимся черепком, и из полуфарфора, имеющие полуспекшийся черепок.

Санитарно-технические изделия должны обладать высокой механической прочностью и теплостойкостью. Для их изготовления необходимо высококачественное сырье, строгое соответствие массы установленной рецептуре и точное соблюдение технологического режима производства.

Прочие керамические изделия

Здесь следует сказать о глиняной черепице, представляющей собой спекшееся изделие в виде прямоугольных плиток или желобов и широко (особенно на юге и западе страны) используемой как кровельный материал. Выпускается черепица четырех видов: штампованная пазовая и ленточная, плоская ленточная и коньковая.

В качестве теплоизоляционных материалов известны диатомовые (трепельные), пенотрепельные изделия и керамзитовый гравий. Из специальных керамических изделий, находящих применение при строительстве и оборудовании химических и других заводов, применяются огнеупорные и кислотоупорные изделия. Следует упомянуть и различные виды специального кирпича — дорожный повышенной прочности, получаемый обжигом глины до полного спекания, но без остеклования поверхности; лекальный, огнеупорный, футеровочный, кислотоупорный и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ  ИЗДЕЛИЯ

Керамические санитарные изделия – глазурованные изделия, изготовленные из смеси белых глин и минералов, обожженные при высокой температуре и предназначенные для санитарно-гигиенического и хозяйственного применения[5].

К санитарно-техническим изделиям из керамики относятся керамические дренажные, санитарные приборы. 
           Трубы керамические дренажные. Технология изготовления их та же, что и канализационных. В этих трубах предусматривается с одного конца раструб, а с другого - на внешней стороне резьба. Внешнюю поверхность дренажных труб покрывают глазурью.  
            Керамическая промышленность освоила производство дренажных труб без раструбов. Соединение их между собой осуществляют специальными муфтами. Такие трубы имеют высокую надежность при эксплуатации. Дренажные трубы выпускают диаметром 25 ... 250 и длиной 333 ... 500 мм с толщиной стенок трубы 8 ... 24 мм. 
           Санитарно-технические приборы. Керамические санитарно-технические приборы изготовляют из фаянса, фарфора и полуфарфора. Фарфоровые санитарно-технические приборы представляют собой изделия тонкой спекшейся керамики, непроницаемой для воды и газа, обычно белого цвета. Они обладают высокой механической прочностью, термической и химической стойкостью. Получают их высокотемпературным обжигом тонкодисперсной смеси каолина, пластической глины, кварца и полевого шпата. С развитием техники и технологии их производства появились разновидности фарфора: глиноземный, циркониевый, борно-кальциевый, литиевый и др. 
          Фаянсовые санитарно-технические изделия представляют собой плотные мелкопористые (белые) изделия из керамики. Они отличаются от фарфоровых большей пористостью и водопоглощением (до 9 ... 12 %), поэтому все фаянсовые изделия покрывают тонким сплошным водонепроницаемым слоем глазури. 
По составу и свойствам фаянсовые изделия классифицируют на глиноземные, известковые, шамотные и полевошпатные. Наиболее распространены полевошпатные фаянсовые изделия, которые изготовляют из однородной смеси: 60 ... 65 % пластичных материалов (каолина и глины), 30 ... 36 % кварца, 3 ... 5 % полевого шпата. Обжиг ведется в тоннельных печах с непосредственным обогревом. При изготовлении крупных санитарно-технических изделий применяют однократный обжиг, при котором одновременно протекают процессы спекания составных частей фаянсовой массы, плавления глазури и образования промежуточного слоя между пористым материалом и остеклованной глазурью. Фаянсовые санитарно-технические изделия используются значительно реже фарфоровых и полуфарфоровых. Полуфарфоровые изделия занимают промежуточное положение между фаянсом и фарфором. 
          Керамические санитарно-технические изделия из фарфора, полуфарфора и фаянса изготовляются по одинаковой технологии. Отличие их заключается в степени спекания черепка и соотношениях исходных сырьевых материалов. В процессе изготовления исходные сырьевые материалы подвергают тщательному помолу, отмучиванию, просеиванию и др. Полученная смесь представляет собой сметанообразную массу - шликер. Санитарно-технические изделия из керамики формуют в специальных гипсовых формах методом литья. После распалубливания изделия подсушивают, покрывают глазурью и подвергают обжигу[5].

Все изделия строго соответствуют стандартам качества по ГОСТ 30493–96 – «Изделия санитарные керамические. Типы и основные размеры», ГОСТ 15167–93-» Изделия санитарные керамические. Общие технические условия», ГОСТ 13449–82 «Изделия санитарные керамические. Методы испытания».

Требования стандартов к санитарным керамическим изделиям:

• Изделия должны быть функционально пригодными.
• Водопоглощение изделий не должно быть более: фарфоровых – 1%; полуфарфоровых-5%; фаянсовых-12%.
• Глазурь на изделиях должна быть химически и термически стойкой.
• Изделия должны быть термически стойкими и механически прочными.
• Изделия должны быть покрыты белой или цветной глазурью или декорированы различными методами.
• Цвет или оттенки цвета изделий должны соответствовать цвету и оттенкам цвета образцов-эталонов.
• Изделия не должны иметь сквозных видимых и невидимых трещин, холодного треска.
• Внутренняя поверхность сифонов унитазов должна быть без засорки.

Изделия в зависимости от показателей внешнего вида подразделяют на 2 сорта: 1-й – Премиум, 2-й – Стандарт.

Общее число допустимых дефектов на одном изделии не должно быть более:

• двух на изделиях 1-го сорта
• трёх на изделиях 2-го сорта

Внешний вид видимых и функциональных поверхностей изделий должен удовлетворять требованиям, указанным в таблице 1.

Допускаемые посечки, выплавки, засорки, отколы должны быть заделаны белым цементом или другим материалом, обеспечивающим прочность заделки, зачисткой, шлифовкой или другим способом

 

Таблица 1 – Внешний вид видимых и функциональных поверхностей

Вид дефекта	Дефекты по сортам
	1 сорт	2 сорт
Плешинки	Не допускаются	Допускаются общей площадью не более:
		1,0 см2
Посечки	Не допускаются	Допускаются общей длиной не более:
– на умывальниках		10 мм
	Допускаются общей длиной не более:
– на смывных бачках	10 мм	10 мм
	Допускаются общей длиной не более:
– на других изделиях	15 мм	15 мм
Засорка	Не допускается	Допускается общей площадью не более:
		0,5 см2
Выплавки	Не допускаются	Допускаются диаметром до 2 мм не более 3 шт.
Откол	Не допускается	Допускается на ребрах, прилегающих к стене и полу, глубиной не более 2 мм
Вскипание глазури	Не допускается
Оттенок основного цвета, матовость, подтеки	Не допускаются на видимых поверхностях
Мушки:	Допускаются не более:
– на умывальниках	2 шт.	5 шт.
	Допускаются не более:
– на других изделиях	6 шт.	10 шт.
Наколы	Допускаются рассеянные
Пятна	Не допускаются	Допускаются малозаметные
Волнистость	Не допускается	Допускается
Остеклованные места	Допускаются общей площадью не более:
	0,25 кв. см	1,0 см2
Прыщи и пузыри	Не допускаются

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ОБЩАЯ СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭТАПОВ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКА

Несмотря на обширный ассортимент керамических изделий, разнообразие их форм, физико-механических свойств и видов сырьевого материала, основные этапы производства керамических изделий являются общими и состоят из следующих операций: добычи сырьевых материалов; подготовки сырьевой массы; формования изделий (сырца); сушки сырца; обжига изделий; обработки изделий (обрезки, глазурования и пр.) и упаковки.

Заводы по производству керамических материалов, как правило, строят вблизи месторождения глины, и карьер является составной частью завода. Разработку (добычу) сырья осуществляют на карьерах открытым способом — экскаваторами. Транспортировку сырья от карьера к заводу производят автосамосвалами, вагонетками или транспортерами при небольшой удаленности карьера от цеха формовки[3].

Подготовка сырьевых материалов состоит из разрушения природной структуры глины, удаления или измельчения крупных включений, смешения глины с добавками и увлажнения до получения удобоформуемой глиняной массы.

Подготовка массы

Заключается в обогащении, дроблении, тонком помоле материалов, увлажнении и перемешивании массы. Подготовленные материалы керамической массы тщательно смешивают. Различают три способа приготовления керамической массы: пластический, полусухой и шликерный.

Пластический способ формования

Пластический способ формования керамической массы более приемлем при использовании глин с повышенной влажностью (18-23%), хорошо размокаемых в воде. Таким способом получают обыкновенный кирпич, пустотелые изделия, трубы и т. д. Пластическое формование при производстве черепицы, электроизоляторов, капселей осуществляют способом штамповки в гипсовых и металлических формах.

Полусухой способ прессования

Полусухой способ прессования применяется при плотной структуре глиняного сырья и низкой исходной влажности (8-12%). Из полусухих порошкообразных масс изделия формуют на прессах высокого давления (10-30 МПа и более). Изделия, спрессованные из порошков, обладают в сырце большой прочностью и точностью размеров, а также характеризуются низкой усадкой при обжиге. Из порошкообразных масс изготовляют обыкновенный пустотелый кирпич, керамические камни и плитки.

 

 

 

Шликерный способ

Шликерный способ применяется в тех случаях, когда необходимо достигнуть особо тщательного смешивания исходных компонентов (фарфоро-фаянсовое производство, облицовочные плитки) при их влажности 30-35%. Шликеры применяют для облицовки сложных по конфигурации и тонкостенных изделий (санитарно-техническая, декоративная, химически стойкая керамика и др.). Этот метод формования основан на свойстве гипсовых форм впитывать в себя часть воды из залитого в них шликера. Отдавая влагу, изделия дают усадку и легко отделяются от форм[1].

Изделия, отформованные пластическим и шликерным способами, необходимо сушить. При полусухом способе формования изделия имеют незначительную влажность, которая при обжиге не вызывает растрескивания, поэтому необходимость в сушке отпадает.

Процесс сушки

Процесс сушки представляет собой комплекс явлений, связанный с испарением влаги с поверхности изделия, перемещением влаги из его внутренней части к поверхности и теплообменом между материалом и окружающей средой. Длительность сушки во многом зависит от скорости перемещения влаги в изделиях от внутренних к наружным слоям, а последнее определяется размерами капилляров и вязкостью воды. Существуют два способа сушки: естественная и искусственная.

Естественная сушка

Для естественной сушки изделий используют сушильные сараи (навесы), в которых на ровном, хорошо уплотненном поле или на стеллажах устанавливают сырые изделия. Длительность сушки зависит от температуры, влажности и подвижности наружного воздуха и климатических условий района и составляет 6-15 суток.

Искусственная сушка

Поскольку естественная сушка характеризуется сезонным циклом производства, в настоящее время даже на небольших предприятиях применяют искусственную сушку в сушилках периодического или непрерывного действия. В качестве источника тепла используют газы обжиговых печей или горячий воздух.

Дополнительные расходы на искусственную сушку изделий полностью окупаются резким сокращением цикла производства, когда срок сушки изделий в искусственных сушилках не превышает 70 часов (а в большинстве случаев он значительно меньше).

Обжиг изделий

Обжиг изделий — важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода: прогрев сырых изделий, собственно обжиг и регулируемое охлаждение изделий. В первом периоде из обжигаемых изделий удаляется гигроскопическая и гидратная вода, частично разлагаются карбонаты, сгорают органические примеси и равномерно прогревается вся масса изделия. В начале нагревания при 100-120 ºС удаляется физически связанная вода, в температурном интервале 450-650 ºС — химически связанная да причем глинистые минералы разрушаются, и глина перелит в аморфное состояние. Дальнейшее повышение температуры обжига приводит к расплавлению части материала, в результате чего происходит спекание массы и образование керамического черепка. Этому процессу соответствует температура 800-1000 ºС для легкоплавких глин и 1150-1200 ºС для тугоплавких. Температурный режим и длительность обжига зависят от состава шихты. При повышении температуры обжига получают изделия с большей механической прочностью, однако чрезмерное повышение температуры может вызвать деформацию изделий.