Керамическая плитка. Производство.

Керамическая плитка является результатом производства, цикл которого, в общем, и целом является типичным для большинства керамических изделий.
Этот процесс состоит из нескольких этапов, во время которых происходит переработка и обработка сырья и получается готовое изделие, то есть керамическая плитка.

Плитка может быть глазурованная и неглазурованная.

У глазурованной плитки верхний, сравнительно тонкий слой имеет стекловидную структуру, то есть поверхность плитки отличается от ее основания и обеспечивает зрительный эффект (цвет, глянец, орнамент и т. д.), а также ряд механических свойств (водонепроницаемость, твердость и т. д.), которые не может обеспечить основание плитки. Таким образом, в составе глазурованной плитки имеется два слоя с различной структурой: глазурь на поверхности и основание, расположенное ниже.
Неглазурованная плитка, наоборот, имеет однородную структуру по всей толщине.

Производство керамической плитки, точнее технология изготовления включает ряд этапов производства в зависимости от типа плитки (глазурованная или неглазурованная). Для начала можно выделить три основных технологических цикла, которые охватывают производство плитки всех видов:

1. Производство керамической плитки, неглазурованной.
2. Производство глазурованной плитки двойного обжига. Этот термин означает, что плитка подвергается двум видам термической обработки: для укрепления основания и для стабилизации глазури и орнамента, которые, как будет показано в дальнейшем, наносятся на обожженное основание.
3. Производство глазурованной плитки одинарного обжига, при которой глазурь и орнамент наносятся на высушенное (но не обожженное) основание, которое далее проходит только один этап термической обработки, то есть выполняется только «одинарный» обжиг, во время которого затвердевание основания и стабилизация глазури происходят одновременно.

Сырье.

В качестве сырья для производства керамической плитки используются смеси различных материалов, в частности:
1. глинистые материалы, которые обеспечивают пластичность влажной массы, необходимую для формовки заготовок плитки, которые уже в сыром виде обладают характеристиками, позволяющими выполнять с ними различные операции (в частности, транспортные);
2. кварцевое сырье, в основном кварцевый песок, который образует «скелет» керамического изделия, то есть выполняет структурную функцию, необходимую для того, чтобы ограничить и контролировать изменение размеров изделия, неизбежное при сушке и обжиге;
3. фельдшпатовые и/или карбонатные, т. е. материалы, содержащие полевые шпаты (алюмосиликаты натрия, калия, кальция и т. д.) или карбонаты (в частности, кальция), благодаря которым при обжиге достигается нужная вязкость, которая обеспечивает стекловидную и плотную структуру готового изделия.

Приготовление смеси.

Приготовление смеси заключается в нескольких операциях, которые обеспечивают получение однородного материала, нужную зернистость и содержание воды, необходимое для последующей формовки. На этом этапе производства получают: порошок с содержанием воды 4-7% для формовки прессованием или массу с содержанием воды 15-20% для экструдированной плитки.
В любом случае основных операций на данном этапе — три:
1. измельчение,
2. смешивание-гомогенизация,
3. увлажнение.
Следует сделать некоторые уточнения по поводу подготовки порошка для прессования (методом прессования производится более 95% плитки). При этом могут использоваться две технологии: сухое измельчение сырья с последующим доведением уровня влажности до нужных значений с помощью увлажнителей и влажная технология, когда сырье измельчается в воде с последующей сушкой шликера методом распыления.
Выбор той или иной технологии зависит от типа массы и от характеристик самого изделия.

Формовка.

Большая часть плитки производится методом прессования.
При прессовании порошкообразная масса с содержанием влаги 4-7% сдавливается в двух направлениях, обычно под давлением порядка 200-400 кг/см2. Под давлением происходит перемещение и частичная деформация гранул, благодаря чему даже необожженная плитка обладает соответствующей плотностью и прочностью.

Другие виды изделий (обожженные изделия, клинкер) получаются преимущественно методом экструдирования, при этом исходная масса содержит влагу от 15 до 20% в зависимости от типа изделия.
Полоса, выходящая из экструдера, режется затем на соответствующие размеры.

Сушка.

Сушка выполняет важную роль, так как на этом этапе из изделия удаляется вода, которая необходима для формовки. Условия сушки имеют крайне важное значение для обеспечения целостности изделия, поэтому процесс следует тщательно контролировать во избежание образования деформаций, растрескиваний и прочих дефектов. В производстве керамической плитки на сегодняшний день наиболее распространенными являются сушильные установки с сушкой горячим воздухом. Такая установка обеспечивает диффузию влаги, то есть ее выход на поверхность изделия и ее дальнейшее испарение и удаление. Быстродействие установки (процесс сушки длится несколько десятков минут) обеспечивается хорошим теплообменом, эффективной вентиляцией и относительно высокой температурой воздуха, при которых производится осушение.

Глазури и глазурование.

Глазурь представляет собой смесь различных минералов и соединений (фритты, каолин, песок, различные окислы, красящие пигменты, которые наносятся на поверхность изделия и расплавляются). При последующем охлаждении расплавленная масса затвердевает, образуя стекло, которое придает верхнему слою плитки особые свойства. Приготовление глазури заключается в дозировании различных материалов и их измельчении в воде. При этом получается взвесь с содержанием воды 40-50% готовая к применению. Как говорилось выше, глазурь может наноситься или на обожженную поверхность (при двойном обжиге) или на высушенную поверхность как при одинарном обжиге. Для нанесения глазури применяются различные виды оборудования (конусные или фильерные автоматы, ковшовые или трубчатые дозаторы, дисковые распылители, аэрографы). Они включаются в состав полностью автоматизированных линий, куда также входят машины для нанесения орнамента (например, автоматы шелкографии). Некоторые виды орнамента могут наноситься после обжига глазури; в этом случае требуется дальнейшая термообработка (третий обжиг).

Обжиг.

Посредством обжига плитка, также как и другие керамические изделия, приобретает механические характеристики, делающие ее пригодной для различного использования, а также свойства химической инертности. Такие характеристики являются следствием химических реакций и физических изменений, которые происходят как в самой плитке, так и в глазури (в случае глазурованной плитки). Обжиг производится в печах непрерывного действия, которые представляют собой туннель, по которому плитка перемещается на специальных транспортерах, подвергаясь при этом сначала предварительному нагреву, а затем, нагреваясь до температуры обжига, которая в зависимости от типа изделия может быть от 900 до 1250°С и более. После пребывания в течение определенного времени на участке обжига плитка перемещается далее по туннелю, последовательно охлаждаясь до температуры, которая обеспечивает ее безопасную выгрузку из печи. Во время обжига происходят различные реакции, от результата которых, собственно, и зависят характеристики изделия. В условиях высоких температур образуется расплавленный слой, благодаря которому происходит спекание частиц. После охлаждения плитка приобретает структуру с высокой механической прочностью. Такие структурные изменения, играющие важную роль с точки зрения микроструктуры и потребительских свойств плитки, сопровождаются также усадкой, которая тем больше, чем ниже пористость, которую нужно обеспечить.

Сейчас применяется технология быстрого обжига с кладкой плитки в один слой с использованием печей, в которых плитка перемещается по рольгангу. В печах такого типа обжиг продолжается 40-70 минут, в зависимости от типа изделия. При этом обеспечиваются важные преимущества в плане снижения энергопотребления, обеспечения однородности обжига, гибкости производства и возможности его автоматизации.

Сортировка.

Обжиг завершает технологический цикл изготовления керамической плитки. На выходе из печи мы получаем готовое изделие, за исключением отдельных случаев специальной обработки поверхности, которые могут применяться для определенной продукции. Примером такой специальной обработки является, например, полирование керамического гранита или сокращенно керамогранит.
Прежде чем поступить на участок упаковки и далее на склад, плитка тщательно сортируется. Этот процесс призван обеспечить решение трех задач:

1. отбраковать дефектные изделия.
2. отделить плитки первого сорта от плиток более низких сортов.
3. сгруппировать плитки каждого сорта в торговые партии с точки зрения размерности (или, как часто говорится, «калибра») и цветности (так называемый «тон»).