Производство керамической плитки

плитка ассортимент керамический

Сегодня не сложно приобрести изящную плитку, без труда найдутся и плиточники, готовые ее выложить. Казалось бы, мечта о красивом интерьере становится реальностью по мановению волшебной палочки.

Археологи установили, что плитка существовала уже в 13 в. до н.э. в Древнем Египте. Мозаичными плитками были покрыты полы домов зажиточных жителей в Древней Греции и Риме.

Древние зодчие Месопотамии, Египта применяли керамику для украшения своих творений. Вавилонские ворота, построенные во время царя Навуходоносора (605−562 гг. до н.э.), посвященные богини Иштар были покрыты синей глазурованной плиткой с изображениями львов и драконов. А в начале 17 в. (1609−1616 гг.) в Стамбуле по распоряжению девятнадцатилетнего султана Ахмеда была построена мечеть. Внутри ее стены облицованы плиткой всех оттенков голубого и синего, за что соотечественники называли этот храм «Голубая мечеть». Эта плитка была изготовлена в мастерских Изника, которые славились ее производством на весь мир.

На Руси керамика появилась и стала развиваться сравнительно недавно — около десяти веков назад, когда на свет появились первые расписные изразцы русских мастеров. В Европе художественная керамическая плитка стала популярна в XIV—XVII вв. А в середине XVIII в. началось ее промышленное производство — открылась первая фабрика по выпуску плитки.

Несмотря на свой почтенный возраст, керамика не теряет привлекательность и сегодня. Облицовка керамической плиткой продолжает оставаться одним из самых удобных и практичных способов оформления помещений. Наряду с привычной для нас отделкой ванной или кухни, все более популярной становится тенденция использования керамической плитки в интерьере жилых помещений — спален и гостиных, — оформление керамикой и керамогранитом зданий общественного назначения.

1. Характер и ассортимент продукции

Керамические плитки представляют собой изделия, изготовленные из смеси глины разных сортов, с добавлением других натуральных компонентов, предварительно спрессованные под давлением около 500 кг/смІ и затем обожженные в печах при температуре от 1040 до 1300єС.

Керамическая плитка представляет собой пластины различного формата из керамического материала относительно небольшой толщины, как правило, тонкостенное глазурованное или неглазурованное изделие.

Так же, как и другие изделия из керамики, керамическая плитка прочная, легко моется, гигиенична, не обладает радиационным фоном, как натуральный камень, огнеупорна, и в некоторых своих видах морозостойка. Благодаря этим преимуществам она так популярна среди массового потребителя и является практически незаменимым материалом при строительстве или ремонте.

Плитки отличаются также и «жесткостью» (не деформируются и не гнутся), и «хрупкостью» (умеренной ударной прочностью: как тарелка, падая на пол, может разбиться, так и плитка при падении на нее тяжелого предмета тоже может разбиться). Все эти свойства вытекают из самой природы керамических материалов.

Плитка, как и все керамические изделия, производится из раствора глины с добавлением песка и других природных материалов, который формируется и обжигается при высоких температурах. Следовательно, это очень прочный материал. Если плитка правильно уложена, то предел ее прочности в 10−20 раз превосходит аналогичный предел для цемента или железобетона — может достигать 30 тысяч тонн на квадратный метр.

Высокий показатель жесткости позволяет керамической плитке не гнуться и не деформироваться даже при очень высоких нагрузках на разрыв. И чем она толще, тем выше этот показатель.

Этот материал обладает свойствами огнеупорности и огнестойкости, благодаря чему плитку можно использовать для облицовки печей и каминов. Она не горит, защищает облицованную поверхность, а при нагревании не выделяет ядовитых веществ. Этот материал не подвергается разрушению при соприкосновении с химическими веществами (единственный враг — фтористо-водородная кислота). При соприкосновении с керамической плиткой не возникает разряда статического электричества, как это бывает с синтетическими поверхностями. Керамическая плитка обладает чрезвычайно низкой электропроводностью, что дополняет ее противопожарные свойства.

Керамическая плитка быстро вбирает и проводит тепло. Это один из самых гигиеничных материалов, на котором не выживают вредные микроорганизмы.

Керамическая плитка является распространенным строительным и отделочным материалом и предназначена для создания покрытия пола, стен и различных внутренних и внешних поверхностей зданий и соорудений.

Классификация керамических плиток

Классификация керамической плитки проводится обычно по ряду производственно-технологических характеристик, а также по составу сырья и получаемым форматам плитки. Некоторые типы имеют особые технико-коммерческие названия.

Эмалированные (глазурованные) — не покрытые эмалью

Эмалированные плитки имеют поверхность, покрытую слоем цветного стекла, придающего им важные эстетические характеристики (цвет, блеск, декоративный рисунок, оттенки), а также технические свойства (твердость, непроницаемость). Характеристики зависят от типа эмали. Неэмалированные плитки практически однородны по всей толщине, обладают сплошностью и обычно не имеют декоративных рисунков.

Пористая основа — плотная основа

Керамический корпус плитки. Может быть плотным, почти как стекло или пористым. В пористой основе поры соединяются различными путями. Поры можно наблюдать только под микроскопом. Пористость характеризуется количеством воды, которое поглощается в определенных условиях.

Прессованные — экструдированные

Прессовка или экструзия — два метода формовки в процессе производства керамической плитки. Прессованная плитка изготавливается из порошкообразной смеси, уплотняющейся и формующейся под высоким давлением прессом. Экструдированные плитки изготавливаются из тестообразной массы исходных материалов и формуются при прохождении через специальное отверстие экструдера.

Из красной, белой или бесцветной массы

В зависимости от исходного сырья корпус плитки может быть цветным (от желтого до темно-красного) или бесцветным (иногда белым). Цвет корпуса в эмалированных плитках имеет относительное значение. В неэмалированных изделиях различная окраска достигается добавлением красящих пигментов.

Форма и размеры (различные форматы)

Наиболее распространенные формы — квадрат и прямоугольник. Существуют другие формы — шестиугольник, восьмиугольник, провансальская форма, мавританская форма.

Размеры — от мозаичных (площадь поверхности одной плитки менее 90 смІ) до массивных плит со стороной до 80−100 см. Толщина от 2−3 мм до 2−3 см.

Технические и качественные характеристики керамической плитки

Разные типы плиток отличаются также и техническими характеристиками.

Водопоглощение. Чем больше в массе материала мельчайших пор и каверн, тем выше вероятность проникновения в них воды при определенных условиях. Вода внутри материала приводит к физическим и химическим взаимодействиям, которые могут испортить или сделать непригодным для использования материал.

Размер и внешний вид. Среди плиток одной и той же партии можно обнаружить незначительные расхождения в размерах и незначительные отклонения в плоскостности. Эти расхождения проверяются, чтобы эти величины не стали причиной неровностей или иных дефектов покрытия

Механические характеристики. Связаны с сопротивляемостью при различных нагрузках, которым подвергается плиточное покрытие и позволяющее плиткам противостоять таким нагрузкам. К механическим свойствам, замеряемым на плитках, относится сопротивление изгибу и предел прочности. Сопротивление изгибу тем выше, чем ниже водопоглощаемость. Предел прочности на изгиб зависит не только от степени поглощаемости воды, но и от толщины плитки: чем больше толщина, тем выше предел прочности.

Механические характеристики, связанные с воздействием на поверхность плитки. Сопротивление на царапины, порезы, воздействие тяжелых трущихся предметов. Характеристики особо важны для напольной плитки, по которой ходят, передвигают мебель. Поверхностные механические свойства — это твердость, измеряющаяся сопротивляемостью на порезы и износоустойчивость, определяющаяся сопротивляемостью на истирание (для неэмалированных плиток) или изменение внешнего вида (для эмалированных плиток, метод PEI)

Химические характеристики. Сопротивляемость к воздействию веществ, могущих войти в соприкосновению с поверхностью плитки (сопротивляемость продуктам домашнего обихода, кислотам, основаниям).

Характеристики сопротивляемости особым условиям температуры и влажности. Сопротивляемость перепадам температуры, морозоустойчивость, сопротивление растрескиванию (для эмалированных плиток). Резкие перепады температуры или значительный холод не должны оказывать разрушающего воздействия на плитку. Растрескивание — появление тонких трещин в эмалевом покрытии при некоторых условиях укладки или среды. Дефект может быть явным или может быть скрытым и обнаруживается через некоторое время после укладки. Дефект считается производственным браком, если выявлено, что при производстве была нарушена норма сопротивляемости растрескиванию. Дефект считается следствием неправильной укладки плитки, если выявлены ошибки в процессе плиточных работ — плохой раствор или неправильный клей, излишняя толщина раствора, укладка на плохо подготовленное основание.

Характеристика безопасности. Сопротивление скольжению. Большое значение имеет для плиток, которыми покрывают полы в особых помещениях жилых домов, общественных и производственных зданий, а также полов, находящихся под открытым небом.

Область применения керамической плитки широка. В таблице 1 рассмотрим возможности применения различных видов керамической плитки.

Таблица 1. Область применения керамической плитки

Существуют различные типы плиток:

1. Керамические изделия для внутренней облицовки.

Керамические плитки для внутренне облицовки ванных комнат, бань, прачечных, больничных и других помещений прочно вошли в строительную практику. В зависимости от назначения для внутренней облицовки применяют плитки для облицовки стен и полов.

а. плитки для облицовки стен.

В зависимости от используемого сырья плитки для облицовки стен делят на два вида: майоликовые и фаянсовые.

Майоликовые облицовочные плитки изготавливают из легкоплавких глин с добавкой до 20% углекислого кальция в виде мела. При обжиге плиток получают пористый черепок, лицевую поверхность которого покрывают глазурью, а на тыльную сторону наносят бороздки для лучшего сцепления с поверхностью. Сырьевую массу для майоликовых плиток тщательно перемешивают. Формуют плитки на рычажном прессе, затем их сушат и обжигают; далее плитки покрывают глазурью и вторично обжигают. Слой глазури придает плиткам водонепроницаемость и высокие декоративные качества.

Глазури имеют разный состав: они бывают прозрачные и непрозрачные (глухие), глянцевые и матовые, белые и цветные, тугоплавкие и легкоплавкие. Прозрачная глазурь придаёт лицевой поверхности плитки блеск, но цвет её остаётся таким же, как цвет черепка, а непрозрачная (глухая) глазурь придаёт лицевой поверхности плитки цвет, отличный от цвета черепка. Глухие глазури могут иметь самый разнообразный цвет — от белого до чёрного. Тугоплавкие глазури применяют для покрытия фарфоровых изделий и состоят из каолина, кварца и полевого шпата, а легкоплавкие глазури — из легкоплавких глин с добавкой мела и оксидов железа. Ими покрывают облицовочный кирпич, черепицу, канализационные трубы. Цветные глазури получают при введении в их состав красящих оксидов или солей металлов. Глазури применяют в виде суспензий, которые наносят на керамические изделия пульверизатором или кистью. Покрывать глазурью можно как предварительно обожженные изделия, так и сухой сырец. Лучшее качество глазури получают при нанесении её на обожжённые изделия.

Фаянсовые плитки изготавливают из огнеупорных глин с добавкой кварцевого песка и плавней — веществ, понижающих температуру плавления (обычно полевого шпата и известняка или мела). Плитки имеют белый или слабо окрашенный черепок, лицевая поверхность покрыта белой и окрашенной, прозрачной или глухой глазурью. Тыльной стороне облицовочных плиток придают рифлёную поверхность.

Плитки в зависимости от формы бывают квадратные, прямоугольные и фасонные для углов, облицовки карнизов и плинтусов. Для внутренней облицовки применяют плитки длиной 150 мм, шириной 25, 50, 75 и 150 мм. Толщина плиток должна быть не более 6 мм, а плинтусных — не более 10 мм; плиток, изготовляемых из легкоплавких глин не менее 12 мм.

К качеству плиток для внутренней облицовки стен предъявляют высокие требования. Плитки должны иметь правильную геометрическую форму, чёткие грани и углы, не иметь выпуклостей, выбоин и трещин, должны быть термически стойкими, т. е. будучи нагреты до температуры 100^?С, а затем помещены в воду с температурой 20^?С, не должны иметь на глазурованной поверхности трещин, околов глазури и цека — сетки мелких трещин. Водопоглащение плиток не должно быть более 16%.

Сырьём для изготовления плиток обычно служат массы из пластичной глины, каолина, кварца и полевого шпата. При производстве облицовочных плиток поступающие из карьера сырьевые материалы освобождают от посторонних примесей, подсушивают, дозируют по массе и направляют в шаровые однокамерные мельницы для измельчения и перемешивания с водой до образования суспензии, которую пропускают через вибрационные грохоты и направляют в сборник, оборудованный пропеллерным смесителем. Из сборника суспензию подают мембранным насосом под давлением до 1,2 МПа в форсунки вверх с влажностью 40…50%, а затем попадает в среду с температурой 300…350^°С и высушивается, превращаясь в гранулы крупностью до 1…1,5 мм и влажностью до 7%. Эти гранулы оседают в нижнем конусе сушила и, проходя через сито, поступают в бункер вылеживания, а оттуда на конвейерную линию.

Конвейерная линия состоит из прессового участка, цепного или сетчатого транспортёра, по которому плитка поступает в сушильные камеры, участка глазурования и роликовых обжиговых печей туннельного типа. Обожжённую плитку сортируют по размерам, цвету, типу и сорту и упаковывают в ящики. Плитки применяют для внутренней облицовки стен в санузлах, кухнях и других помещениях с повышенной влажностью.

б. плитки для полов.

Плитка для пола имеет прямоугольную, шестигранную, восьмигранную, треугольную длиной грани 50…150 мм и толщиной 10…13 мм, чёткие грани и углы, без выпуклостей, выбоин и трещин; высокую плотность, водопоглащение не более 4%; повышенное сопротивление истираемости (потери в массе при испытании плиток на истираемость не должны превышать 0,1 г/смІ для полов с повышенной истираемостью и 0,25 г./смІ для полов прочих помещений). Полы из керамических плиток водонепроницаемы, хорошо сопротивляются истирающим условиям, легко моются, долговечны, кислотои щелочестойки.

Однако они имеют и некоторые недостатки: большую теплопроводность, слабое сопротивление удару, малые размеры. Плитки для полов применяют в вестибюлях общественных зданий, банях, прачечных, санузлах, на предприятиях химической промышленности и т. д.

Керамические плитки для полов выпускают двух видов: керамические крупные плитки и мозаичные плитки. Керамические крупные плитки по форме бывают квадратные, прямоугольные, треугольные, шестигранные, четырёхгранные, пятигранные и восьмигранные. По виду лицевой поверхности различают плитки гладкие, шероховатые и тиснёные. Обратную (тыльную) сторону плиток делают рифлёной. Плитки бывают одноцветные и многоцветные. Водопоглащение плиток не должно превышать 4%, а потеря в массе должна быть не более 0,1−0,25 г./смІ. Керамические плитки упаковывают в пачки и хранят в закрытых складских помещениях.

При устройстве пола плитки крепят к основанию цементным раствором или битумными мастиками.

Мозаичные плитки квадратные и прямоугольные со сторонами 23 и 48 мм изготавливают толщиной 6 и 8 мм. Цвет плиток может быть белым, жёлтым, красным, серым и др. Водопоглащение — до 4%. Мозаичные плитки на заводе наклеивают водорастворимыми клеями на квадратные листы крафт-бумаги с раскладкой по определённому рисунку. Листы с наклеенными плитками упаковывают в пачки до 10 шт. в каждой и хранят в закрытых помещениях, не допуская пересыхания или размягчения клея. Различные варианты рисунков пола можно получать путём резки листов на части и соединения этих частей в различных комбинациях. Применение этих мозаичных плиток даёт возможность значительно снизить трудоёмкость настилки полов, а частые швы делают полы менее скользкими по сравнению с полами из керамических крупных плиток.

Сырьём для изготовления керамических плиток для полов служат высокосортные пластичные глины с отощающими и понижающими температуру плавления добавками. Для придания плиткам необходимого цвета вводят красители (хромистое железо, оксид кобальта и др.).

Основные показатели керамической плитки

Основными критериями качества керамической плитки служат внешний вид, прочность и иные показатели.

Износостойкость — устойчивость плитки к истиранию. Для классификации плитки по степени истираемости используют метод PEI (Porcelein Enamel Institute — институт в США, который проводит анализы, тестирование и исследование керамических материалов).

Износостойкость — одна из главных характеристик для напольной плитки, от этого показателя зависит, как долго плитка будет сохранять свой внешний вид без изменений. По степени изностойкости плитка делится на 5 групп. Группу PEI I рекомендуют использовать для стен. Плитку группы PEI II можно класть на пол в жилых комнатах — там, где ходят в домашней обуви. Третья группа подходит для всех помещений жилого сектора. Плитка группы PEI IV рекомендуется для использования в любых комнатах жилого сектора и общественных помещениях с невысокой интенсивностью движения. Плитка V группы имеет самые высокие характеристики, ее используют в местах с повышенной интенсивностью движения.

Точное соответствие группы PEI типу помещения очень важно для долговечности плитки. Если положить на пол плитку с более низкими характеристиками, чем требуется, то через некоторое время на ней появятся царапины, глазурь сотрется, обнажится глиняная основа.

Водопоглощение и морозостойкость — взаимосвязанные характеристики, они напрямую зависят от пористости плитки.

Показатель водопоглощения плитки наиболее актуален при работе с бассейнами, потому что для этих целей должна использоваться специальная плитка с высоким процентом водопоглощения. При облицовке ванных комнат и других помещений этот показателей, как правило, не учитывается, так как вся выпускаемая сегодня плитка соответствует требованиям ГОСТа.

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. Показатель морозостойкости — это стойкость к циклическим замораживаниям и оттаиваниям. Методиками проверки обусловлено, что 25 циклов замораживания-оттаивания достаточно для того, чтобы установить факт наличия или отсутствия стойкости. Плитка двойного обжига — довольно пористая и, следовательно, не морозостойкая. А плитка одинарного обжига с водопоглощением менее 3% считается морозостойкой.

Степень морозостойкости обязательно нужно учитывать в том случае, когда плитку укладывают на улице или в неотапливаемом помещении, где температура воздуха опускается ниже нуля.

Химическая устойчивость — способность эмали плитки выдерживать при комнатной температуре контакт с химическими веществами (бытовой химией, добавками, солями и кислотами), не претерпевая при этом внешних изменений.

После испытаний плитке присваивается класс устойчивости к агрессивным средам, исходя из характера повреждений.

Надо иметь в виду, что поверхность, облицованная плиткой, имеет швы. Поэтому высокую степень защиты от химических воздействий будут иметь только те поверхности, швы в которых заполненны эпоксидными материалами. Твердость плитки показывает ее способность противостоять появлению царапин при воздействии абразивных веществ. Кварцсодержащий песок имеет по шкале Мооса твердость 7 балов из 9. Чтобы на поверхности плитки не оставались царапины, она должна обладать более высоким показателем по твердости.

Механические характеристики плитки — нагрузки, которые керамика может выдержать и при этом не сломаться. Это особенно важно для напольной плитки. Как правило, для нее определяются сопротивление на изгиб и предел прочности (нагрузка, которую должна выдерживать плитка). Чем ниже водопоглощение материала, тем выше сопротивление на изгиб. Например, у керамогранита очень высокое сопротивление на изгиб, а у пористой плитки — низкое. Предел прочности на изгиб зависит также и от толщины плитки: чем она толще, тем выше предел ее прочности.

Технические характеристики и нормы для плитки давно и подробно разрабатываются во многих странах мира. Существует несколько систем стандартов для керамической плитки. Наибольшее распространение и авторитет получили нормы UNI EN, разработанные Европейской комиссией стандартизации (СЕN) в Италии. Эти нормы действительны во всех странах Европы и принявших их неевропейских странах. Стандарты UNI EN при этом не имеют силы закона: допускается реализация керамических изделий, не удовлетворяющих их требованиям. Но качество такой плитки справедливо можно поставить под сомнение, поэтому при выборе все же стоит предпочесть продукцию, имеющую знак качества UNI.

Впрочем, к понятию «технические характеристики» керамической плитки нужно относиться очень внимательно. Потому как в случае с керамикой высокое качество не всегда должно подтверждаться высокими эксплуатационными показателями.

Так, если необходимо использовать плитку в ванной комнате, нужно учесть, что пол и стены ванной контактируют с химическими реагентами, оставляющими пятна. Здесь требуется плитка с повышенными химическими характеристиками, низкой пористостью, хорошей кислотостойкостью и сопротивляемостью основаниям. Эти свойства становятся еще более важными, если речь идет об облицовке бассейнов, где вода подвергается регулярным и разрушительным для плитки химическим воздействиям.

Зато в ванной не так важна степень износостойкости плитки, особенно при облицовке стен. Совершенно необязательно укладывать пол в ванной дорогой плиткой с повышенной морозоустойчивость или высокой износостойкостью (классов IV или V). Ее место — в помещениях общественного назначения, торговых и выставочных залах. В жилом помещении, как правило, не нужна плитка выше III класса истираемости (если не считать прихожей).

Другое дело — кухня. От плитки на стенах кухни также не требуется высокой износостойкости, и так же, как в ванной, плитка должна иметь повышенные химические характеристики. Но вот для пола на кухне нужна не только химически устойчивая, но более прочная и низкопористая плитка (обычно III класса износостойкости). Еще более стойкая к истиранию плитка (IV и V класса) понадобится в вестибюле, прихожей или коридоре.

Таким образом, можно сделать вывод, что керамическая плитка имеет целевое назначение. Поэтому прежде чем оформлять заказ покупатель должен четко представлять, какие именно свойства и характеристики плитки особенно важны в том помещении, где она будет уложена.

Нормативы для керамической плитки

Нормы — технические правила, существующие для всех материалов, в том числе для керамических плиток. В соответствии с этими нормами:

· изделия классифицируются;

· устанавливаются характеристики, в зависимости от их применения;

· определяются методы контроля каждой характеристики;

· устанавливаются критерии приемлемости каждой характеристики.

В Италии нормы организация, издающая такие нормы, называется UNI. Для некоторых изделий нормы UNI действуют не только в Италии, но и в Европе — нормы UNI EN и в других странах мира UNI MOS (Международной Организации по Стандартизации). Для керамических плиток в настоящее время применяются нормы UNI EN.

В нормах, действующих для керамических плиток, дается специальная классификация и наименования, основывающиеся только на двух параметрах — водопоглощение и способ формовки. В зависимости от значений этих параметров и независимо от иных харакетристик плитки классифицируются на 8 групп, как показано в приведенной таблице (Норма UNI EN 87). Группа, к которой относится та или иная плитка, указывается обычно на упаковке и в каталогах.

Таблица 2.

Для некоторых характеристик не предусмотрен критерий приемлемости: производитель сам объявляет характеристику своего изделия, а покупатель должен сам решить, отвечает ли это изделие его требованиям. Примерами характеристик подобного рода могут служить износостойкость эмалированных плиток и сопротивляемость кислотам и основаниям эмалированных плиток.

Плитки, реализуемые с индексом «1-й сорт», что указывается как в сопроводительных документах, так и на каждой упаковке плиток, должны отвечать всем критериям. установленным соответствующей нормой для данного класса изделий.

Соответствие плиток предписаниям нормы может быть заявлено производителем при поставке или сертифицирована специальной организацией, которая на основании проведенного анализа изделия и проверки приемлемости выдает изделию знак качества UNI.

2. Технологическая схема производства. Расчет сырьевой смеси. Подготовка сырья

На рисунке 1 показан алгоритм производства плиток, получаемых с помощью прессования в формах и дальнейшего обжига. На самом деле каждый из этапов производства для каждого вида плиток имеет свои особенности, которые и определяют в дальнейшем характеристики получаемого материала.

Рисунок 1. Алгоритм производства плиток, получаемых с помощью прессования в формах и дальнейшего обжига Получение определенных типов керамических плиток в первую очередь зависит от технологии производства. На рисунке 2 представлены основные этапы различных технологических циклов и перечислены основные типы керамических плиток, которые они позволяют получать.

Рисунок 2. Технологические циклы производства различных типов керамической плитки Секретом получения качественного нового материала является тщательно отработанный технологический процесс производства, который непрерывно совершенствуется. В основе его — обжиг при высокой температуре, варьирующейся в зависимости от типа материала от 900 до 1 200°C. Для производства используется самый разнообразный природный сырьевой материал. Корпус плитки готовится из смеси глины (для придания пластичности), кварцевого песка (для придания твердости корпусу плитки) и полевого шпата (для придания плавкости). Для приготовления глазури используется песок, каолиновые глины, предварительно заготовленная стеклянная крошка, а также пигменты на основе оксидов (для придания цвета).

Для изготовления корпуса плитки сырьевые материалы тщательно измельчаются и перемешиваются для получения совершенно однородной массы для последующей формовки. Для формовки применяется два метода — прессование и экструзия. Прессованная плитка получается из порошкового раствора, который уплотняется и прессуется под высоким давлением. Экструдированная плитка получается при помощи пропускания через соответствующие отверстия влажной смеси сырьевых материалов, придавая ей конечный вид.

Метод прессования позволяет жестче контролировать размер, и, вдобавок, получать поверхность лучшего качества.

После формовки плитки, прежде всего, высушиваются для удаления небольшого содержания влаги. Затем подвергаются обжигу (неглазурированная плитка). Химические и физические характеристики — плотность, устойчивость к механическим и химическим воздействиям — она приобретает в процессе обжига. При обжиге высокая температура придает материалу устойчивость к агрессивным химическим веществам и физическим воздействиям окружающей среды.

Керамические плитки подразделяются на неглазурованные и глазурованные. Глазурь — стекловидное защитно-декоративное покрытие на керамике, закрепляемое обжигом (прозрачное или непрозрачное, бесцветное или окрашенное). Неглазурованные плитки практически однородны по всей толщине и обычно не имеют никаких декоративных рисунков. Глазурованные плитки могут быть одинарного обжига и двойного.

В результате различных вариантов сочетания технологических процессов (например, разовый обжиг или двойной обжиг), использования разного исходного материала (белые и красные глинистые породы), а также формовки (прессовка или экструзия), производятся различные виды керамической плитки.

Плитка однократного обжига

Изделие получается путем прессования смеси сырьевых ингредиентов. Цвет обожженной смеси колеблется от светло-желтого до темно-коричневого в зависимости от содержания железа в глине и от пористости. Большинство керамических плиток однократного обжига изготавливается из светлой смеси: это связано с ее производственными преимуществами, а также с большим спросом на рынке.

Спрессованная смесь подвергается глазурованию, а следом однократному обжигу, что обеспечивает хорошее прилипание глазури к смеси.

Керамическая плитка может изготавливаться с плотной как стекло или пористой основой. Это чрезвычайно важная характеристика плитки, т.к. от пористости зависит и водопоглощение, которое в свою очередь определяет ее морозостойкость, механическую прочность и, следовательно, область применения. В зависимости от водопоглощения керамических плиток необходимо подбирать и подходящие материалы для их укладки.

Низкопористая керамическая плитка пригодна для устройства внутренних и наружных полов и характеризуется высокой стойкостью к механическим агентам и морозу. Изделия подвергаются повышенной усадке в процессе обжига, и поэтому продаются разделенными на партии по калибру.

Высокопористая плитка однократного обжига изготавливается из специальной смеси, рассчитанной на предупреждение усадки в процессе обжига: поэтому возможна укладка плитки с узким швом. Изделие имеет повышенную пористость и низкую механическую прочность, что делает его пригодным только для облицовки стен.

Еще одной разновидностью плиток однократного обжига является плитка глазурованная под давлением. Слой глазури подвергается прессованию вместе со смесью, а дальше обжигу. Готовое изделие имеет низкую пористость и, благодаря высокой толщине слоя глазури, является пригодным для устройства полов, подвергающихся высоким нагрузкам.

Плитка двукратного обжига

Изделие этим методом изготовлялось до внедрения способа однократного обжига: по этой традиционной технологии глазурь наносится на обожженную смесь, затем изделие подвергается второму обжигу. Недостаток этой технологии перед способом однократного обжига заключается в более высокой себестоимости продукции (два обжига вместо одного), а также в невозможности изготовления низкопористых изделий.

В настоящее время керамическая плитка двукратного обжига используется для облицовки стен и пола, в особенности при необходимости придания блеска поверхности плитки. В таком случае двукратный обжиг имеет технологическое преимущество перед однократным: при последней технологии в процессе обжига через глазурь проникает газ от разложения смеси, что образует на блестящей поверхности плитки мелкие следы в виде концов булавок, трещин; такого недостатка нет при технологии двукратного обжига.

Технологический процесс производства керамической плитки

Схема технологического процесса производства керамической плитки.

Этапы производства неглазурованной плитки:

Выбор сырья -> Приготовление смеси -> Формовка -> Сушка -> Обжиг.

Этапы производства глазурованной плитки однократного обжига

Выбор сырья (в том числе и для глазури) ->Приготовление смеси (в том числе и для глазури) -> Формовка -> Сушка -> Нанесение глазури -> Обжиг.

Этапы производства глазурованной плитки двукратного обжига

Выбор сырья (в т.ч. и для глазури)-> Приготовление смеси (и для глазури) -> Формовка -> Сушка -> Обжиг -> Нанесение глазури -> Повторный обжиг.

Выбор сырья

В качестве сырья для основания плитки используют кварцевый песок, глину, фелдшпатовые и карбонатные материалы. Основу керамической глазури составляют фритты — сплавы солей со стеклом. Глазурь, состоящая только из фритт, имеет глянцевую поверхность и применяется при двукратном обжиге. Для создания матовых глазурей во фритты могут добавлять кварц, окислы металлов, каолин, красящие пигменты.

Приготовление смеси

Имеется две технологии приготовления смеси: мокрая и сухая.

При мокрой технологии сырьевые ингредиенты подвергаются измельчению и смешиванию в барабанных дробилках в присутствии воды. Дробилки представляют собой огромные барабаны, вращающиеся вокруг оси: измельчающие детали (камни или шарики из спеченной смеси окиси алюминия), ударяя друг по другу, производят раздавливание сырьевых ингредиентов. В результате измельчения получается водная суспензия сырья (шликер).

При необходимости прессования смеси, вода удаляется процессом атомизации (противоточное распыление шликера нагретым воздухом с немедленным испарением воды). В результате этого процесса получается смесь в виде порошка, который содержит 5−6% влаги, необходимой для качественной прессовки изделия.

При необходимости экструдирования смеси остаточная влажность смеси должна быть выше указанного значения: при этом возможно удаление воды из шликера при помощи фильтра-пресса.

При сухой технологии сырьевые ингредиенты подвергаются измельчению в молотковых дробилках, а затем увлажнению в специальных машинах.

Измельчение сырья необходимо для гомогенизации смеси и крайнего сокращения размера ее частиц, что облегчает следующий процесс обжига керамического изделия.

Технология мокрого измельчения дороже (необходимо много энергии для удаления воды), но дает намного лучшие результаты.

Керамическая плитка однократного обжига, высокой пористости и из фарфоровой керамики (грес) изготовляется из смесей, полученных мокрым измельчением, а керамическая плитка типа — из смесей, приготовленных сухим способом. Клинкерную керамическую плитку и керамическую плитку двукратного обжига можно изготовлять обоими способами.

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 — измельчение, смешивание — гомогенизация, увлажнение.

При подготовке порошка для прессования 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

Все современные способы формовки керамической плитки, согласно норм ISO, разделяют на три группы. Группа А — метод экструзии (производство плиток котто, клинкер). Группа В-метод прессования (керамогранит, монокоттура, бикоттура). В группу С вошли все прочие способы (ручная формовка, литье стеклянной мозаики).

Наибольшее распространение получил метод прессования. При прессовании порошкообразную смесь загружают в пресс-формы гидравлического пресса, где она под высоким давлением (до 500 кг/смІ) уплотняется и приобретает определенную прочность. На этом этапе плитка может подвергаться дополнительной обработке. Так для получения преполированного керамогранита поверхность плитки шлифуется мягкими щетками еще до обжига. С помощью пресс-форм задаются не только геометрические формы и размеры керамической плитки, но и фактура ее поверхности.

Прессовка или экструзия — это два метода формовки, применяемых в производстве керамических плиток. Прессованные керамические плитки изготавливаются из порошкообразной смеси, уплотняющейся и формующейся под высоким давлением при помощи гидравлического пресса посредством пресс-форм.

Экструдированные керамические плитки изготавливаются из тестообразной массы исходных материалов и формуются при прохождении через специальное отверстие экструдера при помощи матрицы-мундштука, обеспечивающей керамической плитке толщину и ширину. Далее происходит нарезка изделия по длине специальными ножами (тонкой проволокой).

Большая часть керамической плитки производится методом прессования. При прессовании порошкообразная масса с содержанием влаги 4−7% сдавливается в двух направлениях, обычно под давлением порядка 200−400 кг/смІ. 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

В процессе сушки из изделия удаляется влага, которая была необходима для формовки. Ее содержание уменьшается до 0,2%. Процесс осуществляется в сушильных установках с сушкой горячим воздухом. Перед тем как попасть в печь керамическая плитка проходит через сушильную камеру, куда подается горячий воздух и где керамическая плитка теряет остаток влаги.

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 тщательно контролируется 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 выход влаги на поверхность изделия ее дальнейшее испарение и удаление. Быстродействие установки (процесс сушки длится несколько десятков минут) обеспечивается хорошим теплообменом, эффективной вентиляцией и относительно высокой температурой воздуха, при которой производится осушение.

Нанесение глазури

На сегодняшний день существует несколько десятков способов нанесения глазурей на поверхность керамической плитки. Глазурь может наноситься в виде гранул, пастообразной массы или распыленной суспензии. Момент нанесения может происходить по разному: до обжига, после обжига и даже во время обжига. Для придания плитке более эстетичного вида процесс глазурирования может применяться совместно с нанесением различных изображений. Один из самых распространенных способов нанесения орнаментов называется шелкографией, когда через специальную сетку с различными по своей величине и частоте отверстиями с помощью красок наносят рисунки. Чем сложнее рисунок, тем больше сеток применяется.

Глазурь представляет собой смесь различных минералов и соединений, которые наносятся на поверхность керамической плитки 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. 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 (автоматы шелкографии). Некоторые виды орнамента могут наноситься после обжига глазури; в этом случае требуется дальнейшая термообработка (третий обжиг).

Обжиг

Затем происходит обжиг плитки, который может длиться от 40 до 120 минут. Печь для обжига — закрытый конвейер длиной от 50 до 80 метров. Посредством подачи газа по трубам на каждые 20 см печи в каждой точке поддерживается определенная температура. Таким образом, в процессе движения по печи изделие обжигается при температуре от 200 до 1200 °C.

Наиболее важный элемент процесса обжига плитки — разработка и соблюдение температурной кривой. Именно правильное построение температурной кривой отражается на важнейших технических показателях плитки в дальнейшем. Как только меняется партия сырья, температурная кривая должна быть разработана заново. Поэтому очень важно для производителя плитки постоянный поставщик сырья. И, следовательно, только те производители, кто имеет давний опыт производства, способны обеспечить стабильное качество. Для каждого типа плитки разрабатывается индивидуальный температурный режим. Отличается и максимальная температура обжига для разных материалов. У плитки двойного обжига — около 950 °C, у однократного обжига — до 1180 °C, у керамогранита — до 1300 °C. В процессе обжига при высоких температурах плитка теряет влагу и уменьшается в размерах (ужимается). Величина усадки растет с температурой обжига и может варьироваться от 0% (у плитки двукратного обжига) до 8% (у керамогранита). Т. е. для получения керамического гранита размером 300*300 размер пресс-формы должен быть 324*324.

Рисунок 3. Схема производства плиток Однократный обжиг (monocottura), когда глазурь и основание обжигаются вместе — используется, как правило, для производства напольной глазурованной плитки. Высокая температура обжига позволяет получить хорошо спеченный прочный бисквит, и обеспечивает значительную устойчивость глазури к истиранию. При данном способе производства невозможно получить изделия ярких, насыщенных цветов, поскольку при высоких температурах красящие пигменты выгорают и тускнеют. Замечено, что менее яркие глазурованные плитки более устойчивы к истиранию поверхности.

Особенности одинарного обжига, калибр

Монокоттура, а также отдельный её вид Монопороза — это эмалированная керамическая плитка, предназначенная как для облицовки стен, так и для укладки на пол. Она имеет более плотную по сравнению с бикоттурой основу, изготавливаемую из белой глины, и поэтому некоторые её виды являются морозостойкими.

Весь процесс изготовления монокоттуры происходит за один цикл обжига. Подготовленная смесь, состоящая из различных светлых сортов глины с добавлением других натуральных компонентов, увлажняется и перемешивается в специальных барабанах. Затем подсушивается в огромных вертикальных силосах и подаётся необходимыми порциями на транспортную ленту с последующим помещением в пресс-форму. Там, с помощью дозатора, происходит равномерное распределение нужного количества смеси по всей форме штампа. Современные прессы, используемые на фабрике, позволяют прессовать каждую плитку с нагрузкой до 500 кг/смІ, равномерно распределяя усилие по все поверхности.

На этом этапе очень важно отметить, что размер плиток, выходящих из-под пресса, больше номинального размера примерно на 7−10%, (это примерно соответствует содержанию влаги в замесе после пресса) то есть плитка, имеющая размер по каталогу 30×30, имеет пока ещё размер приблизительно 32×32. Далее, в процессе сушки и окончательного высокотемпературного обжига плитка как бы сужается, пропорционально уменьшаясь в линейных размерах. Необходимо понимать, что именно это как раз и объясняет наличие калибров, присваиваемых плитке — по сути, обозначение её фактического размера. Вызвано это тем, что невозможно с точностью до миллиметра предусматривать это уменьшение в процессе обжига, оно зависит от множества факторов. Поэтому в дальнейшем, на заключительном этапе, плитка сортируется согласно фактическому размеру (калибру), который в свою очередь имеет небольшие допуски, согласно нормам ISO.

После выхода из-под пресса, плитки направляются в специальную камеру окончательной подсушки, и далее на участок, где на ещё не обожженную плитку наносится эмаль, которая после обжига защищает тело плитки и придаёт задуманный дизайнером внешний вид.

После нанесения эмали плитка подаётся в печи длинною до 100 м. Постепенно нагреваясь там до температуры до 1200 °C, и затем плавно остывая, плитка проходит тот самый одинарный обжиг, в результате которого основа приобретает исключительную твёрдость и на ней закрепляется эмаль, образуя прочное единое целое. Весь процесс обжига строго контролируется с помощью компьютеров на каждой фазе нахождения в печи. После выхода из печи плитка приходит на участок дефектоскопического контроля и калибровки, и затем визуального контроля тональности. Далее сортируется по партиям, упаковывается, маркируется и попадает на склад готовой продукции.

Испытания на участке дефектоскопии заключаются в том, что каждая плитка попадает на так называемые рельсы, расположенные по краям плитки и по центру прокатывается ролик, воздействующий на плитку с определённой нагрузкой. Если плитка имеет дефект, то она не выдерживает нагрузки и ломается, автоматически не попадая на дальнейшие испытания. Дефекты эмалевой поверхности проверяются визуально, одновременно с определением тональности плитки.

Свойства монокоттуры, следующие из технологии её производства

Основные отличия монокоттуры от бикоттуры заключаются в следующем:

· более толстая и прочная основа плитки, сделанная исключительно из светлой глины;

· большая плотность в результате использования более мощного пресса, и большей температуры обжига, и как следствие, наличие морозостойких серий (водопоглощение < 3%);

· более прочная износостойкая эмаль, чаще всего матовая.

Эмаль у плиток одинарного обжига кроме повышенных прочностных характеристик обладает высокой стойкостью к бытовым моющим средствам, а некоторые серии или отдельные цвета 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 формата наносится рисунок заданного дизайна, который затем также обжигается, и поэтому прочность эмали декора не уступает прочности основного поля.

Если серия рекомендована дизайнерами фабрики и как настенная, то дополняющие декоры делаются по тем же технологиям, что и для бикоттуры. Соответственно, такие элементы не обладают прочностными характеристиками основного поля.

Область применения, форматы

Плитка одинарного обжига выпускается в форматах 15.25×15.25, 16.5×16.5, 20×20 30.5×30.5 33.3×33.3 15.25×30.5 16,5×33,3. Для большинства серий производятся плинтуса и ступени соответствующих размеров.

Во многих случаях плитка монокоттура предлагается как напольная для большинства серий бикоттуры, таким образом, дополняя их. Также может предлагаться самостоятельными сериями с настенными декорами и быть рекомендованной к использованию на стены и на пол.

Существует также особый подтип монокоттуры, производимый форматом 10×10. Плитки этого формата предназначены, как правило, для облицовки «фартука» на кухне. Они имеют уменьшенную толщину (примерно 6 мм) и большое количество различных декоров. Поскольку эта плитка используется в основном в интерьере, она не обладает всем преимуществом монокоттуры, но, тем не менее, он прочнее, чем бикоттура, и может быть использована как напольное покрытие в частных интерьерах.

Монопороза, отличие сырья, свойства и область применения

Отдельный вид плитки одинарного обжига — это монопороза. Этот тип плитки производится по технологии прессования и последующего одновременного обжига тела плитки и нанесённой глазури. В этом она полностью схожа с монокоттурой. Но благодаря использованию несколько иных компонентов при приготовлении замеса, физические свойства, и, соответственно, область применения данной плитки, существенно отличаются, и являются более близкими плиткам бикоттуры.

При производстве традиционных высокоплотных плиток одинарного обжига (монокоттуры и керамического гранита) используются глины с высоким содержанием окиси железа, а для ускорения процесса спечения и предания прочности — используются флюсы на основе полевого шпата. При производстве монопорозы используется принципиально другая глина — с высоким содержанием карбонатов. При обжиге, в результате химических процессов, образуется достаточно пористая белая масса, с высоким водопоглощением (до 15%). Прочность такой плитки заметно меньше чем прочность обычной монокоттуры, поэтому основа имеет толщину 12 мм. Естественно, что применятся такая плитка может только внутри помещений.