Технология производства керамических изделий

9

 

рис. 1.2. Прессование производится в пресс-форме 4, куда из бункера 1 с помощью каретки 3 переносится порция пресс-порошка (рис. 1.2, а). Одновременно при движении вправо каретка сталкивает отформованный сырец 6 (рис. 1.2, в) на приемное устройство (на рис. 1.2 не показано). При обратном движении каретки (влево) нижний штамп 5 опускается и пресс-порошок заполняет пресс-форму (рис. 1.2, а). После этого опускается и входит в пресс-форму верхний штамп 2, производя предварительное уплотнение массы при давлении около 2 МПа, в результате чего ее объем уменьшается на 30... 35 % (рис. 1.2, б). Дальнейшее прессование производится нижним штампом в две ступени. На первой ступени создается давление около 9 МПа.

 

Рис. 1.1. Безвакуумный ленточный пресс:

/ — приемная часть (воронка); 2 — нагнетательный валок; 3 — цилиндр; 4 — шнек; 5 — головка; 6 — мундштук; 7 — рубашка; 8 —

выпорные лопасти; 9 — ребра; 10 — станина; 11 — вал

 

 

 

 

 

Рис. 1.2. Последовательность (а...в) полусухого прессования кирпича:

1 — бункер с пресс-порошком; 2 — верхний штамп; 3 — каретка; 4 — пресс- форма; 5 — нижний штамп; 6 — кирпич-сырец

 

10

 

После этого нижний штамп опускается вниз, давая выход отжатому из прессуемой массы воздуху. Если этого не делать, то воздух, расширяясь после снятия давления, разрыхлит отформованное изделие. Окончательное прессование производится при давлении около 30 МПа.

Полусухим прессованием получают керамические плитки, кирпич, черепицу. Этот способ формования имеет преимущество перед пластическим — при нем практически не требуется сушки изделий и они могут сразу направляться на обжиг.

Шликерное литье керамических изделий основано на способности затвердевшего гипса впитывать воду. Применяют три способа литья: сливной; наливной; комбинированный.

При сливном способе формования жидкую керамическую массу (шликер) наливают в гипсовую форму, пористые стенки которой впитывают влагу, отнимая ее от шликера, вследствие чего по внутренней поверхности формы образуется сплошной равномерный слой загустевшей массы. Когда этот слой приобретет нужную толщину, избыток шликера сливают, а изделие оставляют еще на некоторое время в форме для высыхания (подвялки), вследствие чего оно дает усадку и легко отстает от стенок формы.

При наливном способе шликер заливают в пространство между сопрягаемыми частями разъемной формы. При этом способе процесс уплотнения массы протекает быстрее, так как влага отбирается и с наружной, и с внутренней поверхностей заготовки. В отличие от сливного наливной способ позволяет формовать изделия более сложной формы и с большей точностью размеров.

В некоторых случаях целесообразно использовать оба способа (комбинированный способ). Например, у раковин и умывальников «тело» чаши — наливное, а полые борта — сливные.

Методом литья изготавливают тонкостенные фаянсовые и фарфоровые санитарно-технические изделия, посуду, вазы, статуэтки, химическую посуду и приборы. Этот способ в отличие от других позволяет изготавливать изделия сложной формы.

Сушка изделий. Сушка изделий осуществляется в сушилках разнообразных конструкций (камерных, туннельных). Сушка керамических изделий является трудоемкой стадией производства, так как в процессе сушки получается большой процент брака вследствие образования трещин и деформации

11

 

заготовок.

Глазурование керамических изделий. Глазурью называют тонкий стекловидный слой, наносимый на поверхность керамического изделия с целью придать ему красивый внешний вид и одновременно повысить водонепроницаемость и стойкость к химическим и механическим воздействиям. По составу и физическим свойствам глазури представляют собой разновидности стекол. Для приготовления глазури используют природные материалы, содержащие кремнезем и глинозем (кварцевый песок, глину, полевой шпат, тальк и др.), а также соли и оксиды различных металлов: калия, натрия, лития, бора, кальция, магния, бария, цинка, свинца, олова и т.д. Оксиды металлов придают глазури ту или иную окраску, улучшают блеск и другие свойства, понижают температуру плавления глазури.

Глазури могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими). И те, и другие могут быть окрашенными и бесцветными.

Тонко измельченную глазурь смешивают с водой для получения суспензии с консистенцией сливок (плотностью 1350... 1400 кг/м³) и наносят на поверхность изделия путем полива, окунания или пульверизации. Во время обжига глазурь расплавляется, растекается по поверхности и при охлаждении превращается в стекловидный слой.

Обжиг керамических изделий. Обжиг позволяет осуществить необратимое превращение керамической массы в твердое камневидное тело. Этот процесс называется спеканием.

Процессы при обжиге начинаются с испарения той части механически примешанной воды, которая целиком не была удалена из изделия при сушке. При дальнейшем повышении температуры в интервале от 500 до 800°С происходит выделение химически связанной воды. В интервале температур от 800 до 900°С происходит диссоциация глинообразующих минералов.

Оксид кальция, так же как и остальные оксиды металлов, при последующем повышении температуры начинает реагировать с кремнеземом и глиноземом, образуя легко-плавкие смеси различных силикатов и алюмосиликатов. Количество образующегося расплава увеличивается по мере нагрева; в соответствии с этим изменяются и свойства черепка. Сначала пористый черепок начинает постепенно уплотняться и терять свою пористость, превращаясь в

12

 

плотный клинкер. Для получения пористых изделий обжиг проводят при невысокой температуре. Если же необходимо получить изделие с плотным каменным черепком, то температуру повышают до такого значения, при котором количество расплава становится достаточным для заполнения всех промежутков и пустот между нерасплавленными частицами.

Температура обжига различных изделий строительной керамики составляет от 900 до 1700°С.

Печи для обжига, применяемые в керамической промышленности, в основном непрерывно действующие. По форме печного пространства современные печи бывают туннельными и щелевыми.

Туннельная печь представляет собой длинный (100... 160 м) узкий канал, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Зона обжига в этой печи располагается примерно посередине. Обжигаемые изделия помещаются на вагонетки и вкатываются в печь одна за другой, образуя сплошной поезд. При вдвигании новой вагонетки с одного конца печи весь поезд перемешается так, что с другого конца выталкивается вагонетка с уже обожженным материалом. Туннельные печи используются при производстве кирпича, керамических труб, сантехнических изделий.

Щелевые печи применяются для обжига керамической плитки и черепицы. Они работают подобно туннельным печам, но имеют очень узкий щелевидный канал, в который подаются изделия с помощью роликового конвейера. Ширина канала щелевых однорядных печей — от 0,9 до 2,5 м, высота — 0,6...0,8 м; длина щелевой печи — от 24 до 65 м.[1]

1.4Керамические изделия и материалы

Кирпич и камни керамические применяются главным образом в качестве стенового материала. Полусухим прессованием получают кирпич (камни) более высокого качества, чем на ленточных прессах. Кирпич полусухого прессования имеет правильную форму и ровные, не искривленные грани, в то время как поверхности кирпича пластического формования обычно искривлены и испещрены мелкими бороздками, образующимися при разрезании ленты натянутой проволокой.

Грани кирпича в порядке уменьшения площади называются: «постель», «ложок» и «тычок».

13

 

Важнейшими свойствами кирпича и камней являются правильность формы и размеров, механическая прочность, морозостойкость и теплопроводность.

Теплозащитные свойства кирпича недостаточно высоки, вследствие чего толщина кирпичной стены, рассчитанная по условию теплозащиты, в ряде случаев оказывается совершенно излишней с точки зрения механической прочности. Это позволяет уменьшить массу кирпича созданием в его теле пустот правильной геометрической формы.

Пустотелый кирпич или камни имеют внутри себя каналы, расположенные в горизонтальном (параллельно постели кирпича) или вертикальном (перпендикулярно постели кирпича) направлении.

   При пластическом формовании пустоты всегда получаются сквозными, так как образуются с помощью кернов (металлических формозадающих деталей), укрепленных в отверстии мундштука. При полусухом формовании пустоты имеют коническую форму и чаще всего являются несквозными. Кирпич с несквозными пустотами (пятистенка) лишен недостатка, присущего кирпичу со сквозными пустотами, — потери кладочного раствора, который проваливается в пустоты при кладке.

   Преимуществами пустотелого кирпича перед сплошным являются: увеличенная по сравнению со сплошным кирпичом той же массы толщина, что ведет к ускорению процесса кладки и уменьшению расхода кладочного раствора; повышенная теплоизоляционная способность кладки, что позволяет уменьшить толщину стены и сократить число кирпичей.

   Лицевой кирпич имеет декоративную отделку на двух (ложок, тычок) или трех (тычок, ложок, тычок) гранях. Этим граням либо придают декоративную фактуру, либо наносят на их поверхность декоративный слой (глазурь, ангоб и т.д.).

   Профильные детали и подоконные сливы — это гладкие, тянутые на прессах изделия, устанавливаемые в процессе кладки стен.

   Стеновые облицовочные плитки употребляются для облицовки стен в помещениях. Такую плитку часто называют

кафельной. С наружной стороны плитку покрывают белой или окрашенной глухой глазурью. С тыльной стороны наносят бороздки глубиной 1,5...2,0 мм для лучшего сцепления их с раствором. Выпускают также разнообразные элементы:

14

 

уголки, фризы и т.д. Изделия получают в основном одно-кратным обжигом из специальной смеси, рассчитанной на предупреждение усадки, что сводит к минимуму отклонения от номинальных размеров и позволяет укладывать плитку с узким швом. Черепок этой плитки имеет повышенную пористость и водопоглощение и низкую механическую прочность.

Плитка двухкратного обжига (обжиг — глазурование — обжиг для закрепления глазури) имеет лучший внешний вид — не содержит мелких следов проникновения в глазурь газов от разложения смеси при первом обжиге, напоминающих булавочные уколы или трещины. Однако она более дорогостоящая.

Облицовочные стеновые плитки по характеру поверхности классифицируются на гладкие, рельефно-орнаментируемые, фактурные; по виду глазури — на прозрачные и глухие, блестящие и матовые, одноцветные и с цветным узором; по форме — на квадратные, прямоугольные и фасонные; по характеру кромок — с прямыми кромками и с завалом кромок (с одной или нескольких сторон).

Плитки для полов характеризуются высокой износо-стойкостью и малым водопоглощением.

Метлахские половые плитки изготавливаются из керамических масс обжигом при температуре 1260... 1300°С в щелевых печах до полного спекания. Их выпускают глазурованными или неглазурованными. Глазурованные изделия получают в результате однократного обжига (реже — двухкратного).

Твердость метлахских плиток высокая — не ниже 7 по шкале Мооса, благодаря чему они характеризуются значительным сопротивлением истиранию. Имея очень плотный спекшийся черепок, плитки практически не поглощают воду.

Лицевая сторона плиток делается одноцветной или узорчатой, гладкой, шагреневой или с вдавленными рисунками.

Плитка, глазурованная под давлением, получается в результате совместного прессования керамической массы и

нанесенного глазурного слоя и последующего обжига. Готовое изделие имеет высокую износостойкость благодаря большой толщине глазурного слоя.

Плитка «керамический гранит» получается прессованием

смеси из специальных тяжелых глин с добавками различных минералов и обжигом до полного спекания. По внешнему виду

15

 

материал похож на гранит. Плитка характеризуется высокой прочностью, износостойкостью, химической и морозной стойкостью, низким водопоглощением.

Терракота — неглазурованные глиняные изделия (облицовочные плиты, элементы колонн и пилястр, наличники и др.), имеющие после обжига желтую, красную или иную окраску. Если этим изделиям придают вид орнаментов, барельефов или плафонов, то терракота называется архитектурной. Изделия из архитектурной терракоты применяются вместо аналогичных гипсовых изделий, в отличие от которых терракота не боится увлажнения и может устанавливаться снаружи здания.

Черепица изготавливается из гончарных глин, отличающихся значительной пластичностью и умеренной усадкой. Для формования черепицы употребляют ленточный или револьверный пресс.

Плоская (бесфальцевая) черепица (рис. 1.3, а)изготавливается ленточным способом. Она имеет форму пластинки с прямой верхней кромкой. Нижняя кромка может быть закругленной (черепица «бобровый хвост»), прямой, многоугольной или ступенчатой. С тыльной стороны делается шип с отверстием, служащий для зацепления за обрешетину кровли и крепления к ней с помощью проволоки.

Рис. 1.3. Виды черепицы:

а — плоская «бобровый хвост»; 6 — ленточная фальцевая; в — марсельская; г — голландская; д — татарская; е — коньковая

 

16

 

   Ленточная фальцевая черепица (рис. 1.3, б) имеет боковые закрои (паз и гребень по продольным сторонам), которыми она перекрывается с соседними черепицами. Поперечные стороны фальцев не имеют, поэтому каждый горизонтальный ряд черепицы перекрывается напуском верхнего ряда.

   Марсельская (фальцевая) черепица (рис. 1.3, в) изготавливается штамповкой. В отличие от ленточной фальцевой она имеет как боковые, так и головные (на поперечных сторонах) закрои. Благодаря этому черепицы незначительно перекрывают друг друга, вследствие чего их расход на 1 м² крыши при одинаковом размере с другими видами черепиц получается наименьшим.