Керамическая плитка. Состав, производство, основные характеристики. Технологический процесс производства керамической плитки

Декоративная плитка применяется для внутренней и внешней отделки помещений. Производство керамической плитки восходит к древним временам и народам, в том числе египтянам, вавилонянам, ассирийцам. Например, ступенчатая пирамида для фараона Джосера, построенная в Древнем Египте около 2600 г. до н.э. , содержит красочный кафель.

Позже керамическая плитка была изготовлена ​​практически в каждой крупной европейской стране. К началу ХХ века плитка стала производиться ​​в промышленных масштабах. Изобретение туннельной печи около 1910 привело к автоматизации производства.

Получение сырья для производства керамической плитки

Сырье, используемое для формирования плитки, состоит из глинистых минералов, добываемых из земной коры. Добавляются природные минералы, такие как полевой шпат, использующийся, чтобы понизить температуру обжига и химические добавки, необходимые для процесса формования. Минералы часто предварительно обогащаются перед отправкой в ​​керамический завод.

Исходные материалы измельчают и классифицируют по размеру частиц. Первичные дробилки используются для уменьшения больших комков материала. Существуют различные виды дробилок, позволяющие получить на выходе материал нужной классификации.

Первым шагом производства керамической плитки является смешивание ингредиентов. Затем добавляют воду и ингредиенты подвергаются мокрому размолу или измельчаются в шаровой мельнице. Если используется мокрый помол, избыток воды удаляют с помощью фильтр-пресса с последующей распылительной сушкой. Полученный порошок затем прессуют в плитки желаемой формы. Формование совершают сжимающими движениями между стальными пластинами или посредством вращательного движения между стальными конусами.

Вторичное дробление уменьшает мелкие куски с частицами. Часто для этих целей используется молотковая мельница и мельница Мюллера. В последней используют стальные диски в мелкой вращающейся "кастрюлей", в то время как молотковая мельница использует быстро движущиеся стальные молотки, сокрушающие материал. Также используются валовые или конического типа дробилки.

Третий размер шага измельчения частиц необходим для изготовления высококачественной плитки. Барабанные виды мельниц используются в комбинации с прочими методами. Одним из наиболее распространенных типов таких мельниц - шаровые мельницы, который состоят из крупных вращающихся цилиндров, частично заполненных сферическими измельчающими телами.

Экраны используются для отделения частиц в определенном диапазоне размеров. Они работают в наклонной позиции и механической вибрации или электромеханическим методом улучшают поток материала. Экраны классифицируются в соответствии с числом отверстий на линейный дюйм поверхности экрана. Чем выше это число, тем меньше размер отверстия.

Глазурь - стекломатериал, предназначенный для расплавления на поверхности плитки в процессе обжига, надежно закрепляющийся на поверхности плитки во время охлаждения. Глазури используются для обеспечения влагостойкости и украшения, так как они могут быть окрашены или приобретают специальные текстуры.

Производство керамической плитки: технология

После того, как сырье обработано, следует выполнить несколько шагов, чтобы получить готовое изделие. Эти шаги включают в себя дозирование, смешивание и измельчение, сушка распылением, формование, сушка, глазуровка и обжиг. Многие из этих шагов теперь осуществляется с помощью автоматизированного оборудования.

Дозирование

Для многих керамических изделий, в том числе плитки, качество определяется количеством и типом сырья. Сырье также определяет цвет тела плитки, которое может быть красного или белого цвета, в зависимости от количества используемых железосодержащих сырьевых материалов. Таким образом, важно смешать правильные объемы составляющих, чтобы достичь желаемых свойств. Производятся расчеты, принимающие во внимание физические и химические свойства состава сырья. После того, как определен соответствующий вес каждого сырьевого материала, составляющие смешиваются.

Смешивание и измельчение

После того, как ингредиенты взвешены, они поступают в смеситель. Иногда необходимо добавить воду, чтобы улучшить смешение с несколькими ингредиента партии, а также достичь тонкого помола. Этот процесс называется мокрым помолом и часто выполняется с использованием шаровой мельницы. В результате получается заполненная водой смесь, называемая суспензие. После интенсивных нагрузок воду удаляют из суспензии с помощью фильтр-пресса (который удаляет 40-50 процентов влаги) с последующим сухим размолом.

Распылительная сушка

Включает в себя закачивание суспензии в распылитель, состоящий из быстро вращающегося диска или сопла. Потоками воздуха мелкие частицы освобождаются от влаги. Сырье может также быть получено путем сухого помола с последующим гранулированием. Для этого созданы гранулирующие машины.

Формирование

Чаще всего керамическая плитка формируется путем сухого прессования. В этом способе, сыпучий порошок, содержащий органическое связующее или низкий процент влаги, поступает из бункера в фасонный пресс. Материал сжимается в полости стальными плунжерами, а затем выбрасывается в нижней части плунжера. Автоматизированные прессы используются с рабочим давлением свыше 2500 тонн.

Используются также смачивающие агенты для получения особо тонкой плитки. Экструзия плюс штамповка позволяют производить плитку неправильной формы, небольшой толщины, что делает ее более качественной, а производство экономичным. Пластичная масса проходит уплотнение в специальном цилиндре высокого давления и выдавливается из цилиндра небольшими порциями. Эти порции проходят штамповку с использованием гидравлических или пневматических прессов.

Второй метод заключается в следующем: экструдированные порции сжимаются между двумя половинами жесткой формы, установленной на гидравлическом прессе. Сформированная часть с применением вакуума прижимается к верхней половины пресс-формы, чтобы освободить нижнюю половину. Затем путем нагнетания воздуха через верхнюю половину освобождается верхняя часть. Излишки материала удаляются для повторного использования.

Другой процесс, называемый глазуровка давлением, был разработан недавно. Этот процесс сочетает в себе глазуровку и формирования одновременно. Нанесение глазури (в высушенной распылением порошковой форме) непосредственно в матрицу, заполненную порошком плитки тела. Преимущества включают устранение погрешностей глазуровки, а также снижение отходов материала глазуровки (так называемый шлам), который производится обычным способом.

Сушка

Керамическая плитка, как правило, должна быть высушена (при высокой относительной влажности) после формирования, особенно, если используется мокрый способ. Сушка, которая может занять несколько дней, удаляет воду в достаточно медленном темпе, чтобы предотвратить усадочные трещины. Используются непрерывные или туннельные сушилки, которые нагреваются с помощью газа или нефти, инфракрасные лампы или на микроволновой энергии. Инфракрасная сушка лучше подходит для тонкой плитки, а СВЧ-сушка работает лучше для толстой плитки. Другой способ, импульсной сушки, использует импульсы горячего воздуха, протекающего в поперечном направлении материалу.

Глазуровка

Измельченные глазури наносят с помощью одного из доступных методов. В центробежном глазуровщике или дисковании, глазурь подается через вращающийся диск, который распределяет глазурь на плитке. При способе водопада поток глазури падает на плитку, когда она проходит по конвейеру под ним. Иногда глазурь просто распыляется. Существует также трафаретная печать. В этом процессе глазурь продавливают через сито с резиновым ракелем или через другое устройство.

Сухая глазуровка включает в себя применение порошков, измельченных фритт (стеклянных материалов), и гранулированной глазури на мокрой поверхности плитки. После обжига, частицы глазури сливаются друг с другом, образуя прочную поверхность, подобную граниту.

Обжиг

После глазуровки плитка подвергается обжигу, укрепляющему ее и дающему нужную пористость. После формирования заготовки сушат медленно (в течение нескольких дней), при высокой влажности, чтобы предотвратить образование трещин и усадки. Далее наносится глазурь, а затем плитки обжигают в печи или печи. Хотя некоторые виды плитки требуют двухступенчатого процесса обжига, плитка мокрого помола обжигается только один раз, при температуре 2000 градусов по Фаренгейту или более. После обжига плитка пакуется и отправляется на склад.

Печи, используемые для обжига плитки.

Плитка, получаемая путем сухого помола вместо мокрого помола, как правило, требует двухступенчатого процесса. В этом случае плитка проходит через низкотемпературный обжиг под названием суп обжига до глазуровки. Этот шаг удаляет летучие вещества из материала, большинство или все усадки. После чего производят обжиг и глазуровку одновременно. Оба процесса обжига происходят в туннеле или непрерывной печи, которая состоит из камеры, через которые заготовки медленно двигаются по конвейеру на огнеупорных волокнистых лентах, построенных из материалов, устойчивых к высоким температурам, или в специальных контейнерах. Обжиг в туннельной печи может занять от двух до трех дней, при температуре около 2372 градусов по Фаренгейту (1300 градусов Цельсия).

Для плитки, которая требует только однократного обжига - обычно это плитка, которая получена мокрым формованием - используются фрезерные ролики. Эти печи перемещают заготовки на роликовом конвейере и не требуют дополнительного оснащения. Обжиг в роликовой печи может длиться 60 минут, температура обжига около 2102 градусов по Фаренгейту (1150 градусов по Цельсию) или более.

После обжига и испытаний керамическая плитка готова, она пакуется и отправляется.

Экологичность

Огромное количество загрязняющих веществ генерируется в ходе различных этапов производства; эти выбросы должны контролироваться в соответствии со стандартами. Среди вредных веществ, образующихся при производстве плитки, являются фтор и соединения свинца, которые образуются при обжиге и глазуровке. Соединения свинца были значительно сокращены с недавним развитием, без примеси свинца или с низким содержанием свинца глазури. Выбросы фтора собираются в скрубберы, устройства, которые в основном распыляют воду, чтобы удалить вредные загрязнители. Это можно контролировать также с помощью сухих процессов: тканевыми фильтрами с покрытием из извести. Эта известь может быть переработана в качестве исходного материала для будущей плитки.

Промышленное производство керамической плитки также образуют сточные воды, образующиеся при фрезеровании, глазуровке и сушке распылением. Отходы производства плитки также возвращают в процесс подготовки сырья для повторного использования.

Контроль качества

Большинство производителей керамической плитки в настоящее время используют методы статистического контроля процессов (SPC) для каждого шага производственного процесса. Многие также тесно сотрудничают со своими поставщиками сырья, чтобы получаемое сырье соответствовало требованиям. Статистический контроль процесса состоит из диаграмм, которые используются для контроля различных параметров обработки, таких как размер частиц, фрезерное время, температура сушки и время, давление прессования, размеры после прессования, плотность, температура и время обжига, прочие. Эти графики помогают выявить проблемы с оборудованием, повысить его эффективность.

Конечный продукт должен удовлетворять определенным требованиям в отношении физических и химических свойств. Эти свойства определяются с помощью стандартных тестов. определяемые характеристики включает механическую прочность, стойкость к истиранию, химическую стойкость, водопоглощение, стабильность размеров, морозостойкость и коэффициент линейного теплового расширения. Совсем недавно добавился параметр сопротивление скольжению, который может быть определен путем измерения коэффициента трения.

Перспективы

В целях поддержания роста рынка, производители керамической плитки будут сосредотачиваться на разработке и продвижении новых моделей с различными прочностными и эксплуатационными характеристиками. Особое внимание сейчас уделяется крупногабаритным, прочным, гранитным, полированным моделям. Высокая прочность достигается благодаря особому составу сырья, новым технологиям глазуровки, производству на усовершенствованной аппаратуре. Автоматизация производства керамической плитки будет играть ведущую роль в работе по увеличению объемов производства, снижении затрат и улучшению качества. Кроме того, изменения в технологии производства керамической плитки, вызванные проблемами окружающей среды и энергетических ресурсов, будут продолжаться.

В этой статье мы рассмотрим производство керамической плитки , а именно, технологию и интересное видео, согласно которой изготавливается материал, используемый для декорирования, как внешней, так и внутренней стороны зданий и построек. Впервые заниматься изготовлением плитки начали еще в древние времена. Этим вопросом интересовали различные древние народы: ассирийцы, вавилоняне, египтяне и прочие представители различных рас. Если говорить о некоторых из пирамид, которые были построены в Египте до нашей эры, то декор некоторых из них сделан на основе красочного кафеля, что весьма удивительно для давних времен.

С течением времени, декор с помощью керамических плит стал распространен практически во всех странах, а вот в двадцатом веке ее изготовление вышло на промышленный уровень. За счет того, что оборудование для производства керамической плитки все время совершенствовалось и улучшалось, не пришлось долго ждать и того момента, когда процесс был полностью автоматизирован. Если же начинающий предприниматель решает заняться изготовлением керамических плит, то ему непременно понадобится четкий и просчитанный бизнес план. Далее рассмотрим основные пункты, на которые следует обратить внимания при реализации производства керамической плитки.

Как получить сырье?

Основной составляющей сырьевой базы являются глинистые материалы, источником добывания которых является земная кора. К этой базе добавляются некоторые представители природных минералов. Для того чтобы снизить температурный режим, при котором осуществляется обжиг, добавляют немного полевого шпата, а для улучшения формировочных процессов используют добавки с определенным химическим составом. Перед тем, как минеральная составляющая сырья будет направлена на заводы для производства плитки, ее специально обогащают.

После получения заводом исходного материала, он измельчает и классифицируется согласно размерным характеристикам частичек. Если сформировались довольно большие комки, то они разбиваются в различных типах дробильных машин. В зависимости от того, какой материал необходимо получить, используются и разные типы дробильных аппаратов.

Производство керамической плитки начинается с того, что все необходимые ингредиенты тщательно перемешиваются между собой. После этого полученная смесь разбавляется водой и перемалывается с помощью специальных аппаратов. Например, это может быть шаровая мельница или мокрый размол. При последнем варианте понадобится также пресс-фильтр и распылительная сушка для того, чтобы удалить впоследствии лишнюю влагу.

Из полученного сырья необходимо сформировать заготовку плитки с учетом желаемой формы и размера изделия. Для этого используется специальный аппарат содержащий две стальные пластины, направленные на сжимание материала между собой. Иногда используют стальные конусы, которые путем вращения формируют нужную форму плитки.

Если необходимо уменьшить частицы сырья сильнее, то его можно подробить повторно в молотковой мельнице или мельнице Мюллера. Принцип работы молотковой мельницы заключается в том, что она содержит стальные молотки, которые на высокой скорости двигаются и дробят сырье. Если говорить о мельнице Мюллера, то ее работа базируется на мелком вращении ковша, в котором размещаются специальные стальные пластины. Иногда технология производства керамической плитки подразумевает использование конических дробилок или валовых аппаратов.

Чтобы изготовить плитку высокого качества, придется измельчить сырье и в третий раз. Для этого используют специальные типы мельниц, называемые барабанными. Кроме них также распространены различные прочные методики дробления. Для того чтобы изготовить качественное сырье, многие специалисты советуют воспользоваться шаровыми мельницами. В их основе работаю два масштабных цилиндра, находящиеся в постоянном вращении, которые и заполняются специальными тельцами, измельчающими сырье.

Для того чтобы отделить элементы примерно одинакового диаметра от остального сырья, следует воспользоваться экраном. Он должен находиться под определенным углом наклона, либо же в процессе участвует механическая вибрация. Ускорить процесс отделения частиц может электромеханический метод. Классификация экранов осуществляется на основании числа отверстий, размещенных на одном линейном дюйме их поверхностей. Чем больше будет значение этого показателя, тем меньшим является диаметр отверстий.

Производство керамической плитки также предполагает использование глазури. Она относится к классу стекломатериалов, который расплавляется на поверхностях плитки, когда она обжигается, и после охлаждения прочно закрепляется. Глазурь используют для декорирования плиток, а также, чтобы защитить материал от воздействия влаги. Стекломатериал может быть покрашен в различные цвета, а в некоторых случаях ложиться в основу текстурного покрытия.

Какова технология производства керамической плитки?

Итак, сырьевая база готова, можно переходить к процессу непосредственного изготовления плитки. Для производства понадобится приобрести некоторое оборудование, помогающее автоматизировать процесс. Рассмотрим все этапы производственного процесса последовательно.

1. Этап дозирования.

Качественные характеристики конечного продукта во многом зависят от типа сырья, которое было использовано в процессе изготовления, а также от его количества. Также, именно от сырьевой базы зависит то, какого цвета будет основа плитки, а цветовой спектр колеблется от белых до красных оттенков. На оттенок влияют сырьевые материалы, которые содержат железо. Поэтому, именно на этапе дозирования очень важно правильно подобрать пропорции всех компонентов сырья. Для этого следует провести ряд расчетов с учетом физических и химических свойств материала. Только после того, как все пропорции будут тщательно измерены и проверены, можно приступать к смешиванию сырья.

2. Этап смешивания и измельчения.

Для того чтобы перемешать все ингредиенты необходимо опустить их в форму смесителя. Специалисты советуют иногда добавлять воду в смесь для того, чтобы она получилась более мелкой и тщательнее перемешались компоненты. Процедура такого смешивания – это грубый помол, и для ее осуществления понадобится шаровая мельница. После таких манипуляций на выходе получается материал, заполненный водой. Поводятся определенные нагрузки, а по окончании вода удаляется из материала и остается осуществить сухой размол. Удаление влаги осуществляется с помощью пресс фильтра, который, в свою очередь, должен удалить практически половину влаги.

3. Этап распылительной сушки.

На этом этапе понадобится специальный распылитель, в состав которого входят диски, вращающиеся вокруг своей оси на большой скорости. Иногда эти диски заменяются соплами. С помощью воздушных потоков влага выталкивается из частиц. Если материал формируется помолом, а после гранулируется, то результат в принципе идентичный, но здесь понадобятся специальные аппараты для гранулирования.

4. Этап формирования

На этапе формирования, производство керамической плитки чаще всего заключается в сухом прессовании. В бункер попадает смесь сыпучего порошка, который содержит органические связующие или небольшой уровень влаги. Из бункера порошок направляется в область фасонного пресса, где подвергается сжиманию с помощью стальных плунжеров. В нижнюю часть плунжеров выходит сжатый материал, ведь рабочее давление в аппарате может достигать более, чем две с половиной тысячи тонн.

Керамическая плитка - процесс изготовления (схема)

Для того чтобы получить очень тонкую плитку, используются агенты для смачивания. Кроме этого, неправильная форма изделий, их повышенная прочность и в то же время экономичность, достигаются путем экструзии и штамповки. Пластичное сырье уплотняется в специальных цилиндрах, в которых присутствует высокое давление, после чего выдается порционно, определенными частями. Каждая часть штампуется при использовании гидравлического и пневматического пресса.

Производство керамической плитки может осуществляться и иным путем. Гидравлический пресс имеет две половины жестких форм, между которыми и происходит сжимание экструдированных частей. Под влиянием вакуума порция сырья придавливается к верхней поверхности формы пресса, освобождая, тем самым, нижнюю, после чего накачивается воздух, заставляя ее освободить верхнюю поверхность и перейти на нижний пласт. Сырье, которое остается, может быть использовано повторно.

Одним из самых современных процессов является глазуровка с использованием давления. Таким образом, сырье и формируется и глазируется в одно время. Предварительно форма сушиться распылителем, и лишь потом в ней наноситься глазурь на материал, заполняя матрицу. При таком способе количество отходного материала намного меньше, а недоработки в самой глазуровке незначительнее, чем при использовании обычного способа.

После того, как плитка была сформирована, ее необходимо просушить. Для того чтобы бизнес идея по производству плитки действительно приносила доход, необходимо тщательно следить за качеством продукции. Поэтому не следует спешить с просушкой – для того чтобы избежать усадочных трещин, может понадобиться не один день сушить изделие. Оборудование для производства керамической плитки, которое понадобится для реализации процесса, должно включать в себя и сушилку: туннельную или непрерывную. Аппарат нагревается при помощи газа или же нефтяных продуктов. Иногда используется микроволновая энергия или инфракрасная лампа для разогрева. Тонкую плитку лучше просушить с использованием инфракрасной лампы, а вот толстый материал лучше сушиться под микроволновой энергией. Еще один вариант – импульсная просушка горячими воздушными потоками, которые направляются поперечно изделию.

На следующем этапе материал проходит стадию глазуровки. Есть несколько вариантов нанесения измельченных глазурей на материал: это центробежный глазуровщик или дискование, водопадное нанесение, распыление и печать по трафарету. Дискование предполагает наложение глазури с помощью вращающегося диска. При водопадном нанесении глазурь прямым потоком подается на конвейер, по которому проходят сформированные основы плитки. А для того чтобы нанести глазурь печатным методом, понадобиться специальное оборудование, например сито, которое имеет резиновый ракель. Если будет использоваться сухой способ нанесения глазури, то в бизнес план следует включить необходимость закупки специальных стеклянных и порошковых материалов. Они наносятся на изделие, а когда плитка проходит стадию обжига, соединяются между собой и формируют прочный слой, похожий на гранит.

Производство керамической плитки заканчивается на стадии обжига. Основная его функция – закрепление глазуровки, создание пористости и укрепление самого изделия. Это можно осуществлять как в печах, так и на их поверхности. Есть определенные виды плиточных материалов, которые необходимо обжигать в два этапа. Если говорить о плитках, которые изготовлены мокрым помолом, то обжиг проводиться разово, а температура должна быть не менее двух тысяч градусов. Более подробно изготовление плитки представлено на видео технологического процесса, которое можно найти в конце статьи.

Что необходимо выделить, составляя бизнес план производства керамической плитки?

Любая бизнес идея, прежде чем она будет реализована, должна быть комплексно рассмотрена со всех сторон. Важным этапом в этом процессе является анализ затрат на оборудование, необходимое в производственном процессе. Организовывая производство керамической плитки, необходимо учесть, что понадобиться приобрести специальную печь, на которой будет осуществляться обжиг.

Если изделие будет производиться сухим помолом, то обжигать его придется не один раз. Для этого понадобиться печь, оснащенная возможностью низкотемпературного обжига, в процессе которого из самой плитки будут удалены усадки и вещества летучего типа. Затем и обжиг и глазуровка производятся в одно время, в туннельном отделе или камере непрерывных печей. Именно по этим камерам основы плиток с небольшой скоростью продвигаются по конвейерам, движение которых основано на огнеупорной волокнистой ленте. Такая лента изготавливается из специального материала, который не чувствителен к высокой температуре. Процесс обжига в туннельных печах длиться два, а иногда и три дня. При этом сохраняется температура до полутора тысяч градусов.

Если же бизнес идея касается производства плитки мокрым способом, то обжиг необходимо будет проводить разовый. Здесь понадобится специальные ролики фрезерного типа, так как такой тип печей передвигает заготовочный материал именно на роликовых конвейерах. Длительность процесса составит около часа, а температура должна быть не меньше, чем тысяча двести градусов.

Как минимизировать вред для экологии от производства?

К сожалению, практически все производственные процессы наносят вред экологии, в большей или меньшей мере. Не является исключением и производство керамической плитки. На каждом этапе изготовления большое количество отходов, но необходимо следить за тем, чтобы выброс соответствовал установленным требованиям. Если говорить о конкретных, наиболее обильно выделяющихся веществах, то к ним относится фтор, свинец и его различные соединения. Благодаря современным технологиям количество свинцовых соединений сократилось – глазурь нового поколения выпускается без свинцовых примесей, а сам свинец содержится в ней в малых дозах.

Для контроля фтористых выбросов можно использовать специальные устройства, распыляющие воду, или же тканевые фильтры, покрытые известью. Причем эту же известь можно после добавлять в сырье для изготовления материала, как и некоторые другие производственные отходы.

Как контролировать качество продукции?

Когда составлялся бизнес план производства керамической плитки, наверняка был оценен уровень конкуренции на рынке. Производителей достаточно много, поэтому, для того чтобы занять место на рынке, необходимо выпускать качественную продукцию. Современные изготовители каждый этап производственного процесса контролируют методами статистического контроля. Кроме того, важно найти поставщиков сырьевой базы, продукция которых будет соответствовать всем стандартам. Удобно осуществлять контроль производства на основе графического отражения: диаграммы или схемы. Для каждого показателя строиться свой график, который показывает его состояние. Важны временные показатели, значения давления, размерная сетка частиц, температурный режим, при котором происходит обжиг и многое другое. Именно на основе такого контроля можно будет строить выводы касательно эффективности работы производства в целом.

Составляя бизнес план, так же следует учитывать, что помимо общих показателей качества, продукция должна соответствовать нормам, установленным на государственном уровне. Для того чтобы проверить соответствие можно провести простое тестирование продукта. Необходимо вычислить значения механической прочности, химической стойкости, водопоглащения, стойкости к истиранию, морозостойкости, соответствие размеров, а также линейное тепловое расширение. Согласно последним обновлениям, также был внесен новый показатель, который характеризует сопротивление плитки к скольжениям.

Если говорить о перспективах данного направления в бизнесе, то они довольно обширны. Главное, на что следует делать упор – это новые технологии, которые позволят сделать более прочный, инновационный материал. На прочность влияет сырьевая база, ее качество, а также способы организации производственных процессов. Именно поэтому не желательно экономить на оборудовании, ведь автоматизированная линия поможет не только облегчить работу и увеличить обороты, но и снизить затраты. Также актуальным является вопрос касательно того, как сделать производство керамической плитки менее вредным для окружающей среды.

Человек всегда стремился украсить свое жилище и сделать его практичным. Для этих целей он использует различные материалы, многие из которых остаются актуальными на протяжении тысячелетий. Так, первые прототипы были найдены на раскопках Евфрата и Междуречья Тигра. В древности этот материал применяли для отделки стен храмов и домов знати. Со временем его популярность росла, а способы изготовления совершенствовались. Давайте познакомимся поближе с современной керамической плитки и узнаем, чем она заслужила такую безукоризненную репутацию.

Состав

Первым делом разберемся, из чего делают керамическую плитку. Основное сырье, используемое в производстве керамики, представлено следующими материалами:

1. Глинистые материалы. Они придают влажной массе пластичность, необходимую для формовки заготовок.
2. Кварцевые материалы (в основном, песок). Выполняют структурную функцию, то есть создают «скелет» изделия. Позволяют ограничить и проконтролировать изменение размеров изделия, неизбежно сопровождающее процесс обжига.
3. Материалы, в состав которых входят полевые шпаты (алюмосиликаты или карбонаты калия, натрия, кальция и так далее). С их помощью, при обжиге изделия, его структура остается плотной и стекловидной.

Процесс изготовления керамической плитки состоит из таких стадий:

1. Смешивание материалов.
2. Формовка.
3. Сушка.
4. Нанесение глазури.
5. Обжиг.
6. Сортировка.

На каждом из этапов остановимся отдельно.

Смешивание материалов

Все начинается с добычи материалов, но мы ее не будем рассматривать, так как нас интересует именно процесс изготовления керамической плитки. Первым делом, глина смешивается с остальными компонентами по строго рассчитанным пропорциям. Готовая смесь поступает на предварительное перемалывание, где она подвергается измельчению и увлажнению.

Способ приготовления керамической массы зависит от свойств исходного сырья и желаемого продукта. Бывают такие способы:

1. Полусухой. Компоненты сначала дробят, затем немного подсушивают, измельчают, смешивают и отправляют на формование. Полусухим этот метод называется потому, что сами по себе компоненты имеют определенную степень влажности.
2. Пластичный. Глину дробят и отправляют на смеситель, где она перемешивается с добавками и обретает вид однородной пластичной массы.
3. Мокрый. Материалы измельчают и смешивают с добавлением воды (до 60%). Однородная жидкая смесь подается в специальные резервуары.

Вне зависимости от того, какая линия производства керамической плитки используется, для получения хорошего продукта необходимо, чтобы все материалы были тщательно измельчены и смешаны.

Формовка

Формовка производится двумя способами: прессованием и экструзией. В первом случае, специальные прессы сдавливают порошкообразную массу в двух направлениях. Находясь под высоким давлением, гранулы подвергаются уплотнению и частично деформации. За счет этого плитка обретает соответствующую плотность и прочность.

При использовании метода экструзии, плитка производится из тестообразной массы, которая формуется путем продавливания через отверстия экструдера. От сухого прессования этот метод отличается наличием в производственном процессе жидкой фазы. Именно благодаря тому, что вязкая масса выдавливается из аппарата и обрезается, есть возможность производить изделия разной формы. сделанная по методу экструзии, может быть выпуклой или вогнутой. При прессовании же варьировать можно лишь размер изделий.

Сушка

Обязательной стадией в технологии производства керамической плитки является сушка. На этом этапе из готовых форм удаляется влага, которая была необходимой для комфортной формовки. Условия сушки играют важнейшую роль в обеспечении целостности и прочности будущего изделия, поэтому они строго контролируются. На современных предприятиях по производству плитки используют сушильные установки, обдающие сырец (отформованное влажное изделие) горячим воздухом. Нагрев приводит к образованию на поверхности полуфабриката влаги, которая быстро испаряется и удаляется системой вентиляции.

Хороший теплообмен, эффективная вентиляция и высокая температура воздуха обеспечивают быстродействие установки. Если подвергнуть сырец обжигу, минуя стадию сушки, то он растрескается. На заключительных стадиях сушки и в процессе обжига происходит усадка плитки, то есть пропорциональное уменьшение ее линейных размеров. Этим и объясняется необходимость в калибровке готовых изделий. Чем выше уровень предприятия, тем больше вероятность того, что его продукция будет иметь одинаковые размеры. Поэтому лучше выбрать варианты среднего ценового диапазона (к примеру, от фирм «Шахтинская керамическая плитка», «Еврокерамика», «Сокол» и др.), чем получить неровную стену.

Нанесение глазури

Глазурь (эмаль) - стекловидное покрытие, которое наносится на лицевую сторону плитки и закрепляется в процессе обжига. Глазуровка выполняется с целью декорирования и укрепления изделия. В состав глазури могут входить различные материалы и соединения (песок, окислы, фритты, красящие пигменты и прочее). Она может быть глянцевой и матовой, цветной и одноцветной, а иногда, даже прозрачной. Окраска достигается за счет добавления в состав оксидов и солей металлов (железо-красный, хром - зеленый, кобальт - синий и т. д.). Эмаль имеет стекловидную структуру и отличается от основания керамики не только внешним видом, но и характеристиками, важнейшей из которых является водонепроницаемость.

На сегодняшний день, завод по производству керамической плитки может использовать несколько десятков способов нанесения глазурей на свои изделия. Эмаль может применяться в виде распыленной суспензии, пасты или гранул. В базовом варианте, она наносится на отформованные заготовки с помощью большого круглого барабана, который, совершая один круг, обрабатывает сразу несколько плиток. Нанесение может производиться до или после обжига, а в некоторых случаях, даже во время обжига.

Для того чтобы изделие имело более эстетичный вид, процесс эмалирования может сопровождаться нанесением изображения. Керамическая плитка с рисунком гораздо популярнее, нежели однотонная. Чтобы каждая плитка имела неповторяющиеся изображение, но сохраняла стилистику серии, барабан просто смещают по оси вращения. Конечно же, это касается моделей с абстрактными картинками.

Обжиг

Обжиг керамической плитки производится для того, чтобы сделать ее достаточно твердой и прочной. Происходит это за счет химических и физических изменений в составе материала и глазури, которые проходят под воздействием высоких температур. Обычно, производители керамической плитки используют с этой целью печи непрерывного действия. По сути, такая печь представляет собой тоннель, перемещаясь по которому с помощью специального транспортера, плитка поддается сначала предварительному нагреву (позволяет избавиться от остатков влаги), а затем обжигу.

Характерным свойством глины является ее способность превращаться при обжиге в прочную камневидную массу. В зависимости от типа изделия, температура обжига колеблется от 900 до 1300°С. Пробыв определенное время в печи, плитка последовательно охлаждается до такой температуры, при которой, ее, без ущерба для качества, можно будет выгрузить из печи.

Сортировка

Прежде чем поступить на линию упаковки и склад, готовая плитка тщательно сортируется. Эта процедура позволяет решить три задачи:

1. Отбраковать изделия с дефектами.
2. Отделить плитку первого сорта от плитки более низких сортов.
3. Сгруппировать торговые партии по сортам и цветности.

Обычно, производители керамической плитки производят сортировку следующим образом - после выхода из печи она проходит три участка: дефектоскопический, калибровочный, визуального контроля. Для выявления дефектов, каждое изделие подается на рельсы и прокатывается роликом. За счет того, что рельсы располагаются по краям плитки, а ролик давит в центр, бракованные образцы ломаются, не выдержав нагрузки. Дефекты покраски проверяются визуально, вместе с определением тональности. Остается лишь отсортировать изделия по партиям и отправить на склад.

Как можно заметить, технология производства керамической плитки довольно проста. Однако, чтобы получить высококачественное изделие, необходимо подойти к каждой стадии с полной ответственностью и соблюдением всех технологических правил. Вот почему многие начинающие предприниматели, которые открыли завод по производству керамической плитки, не могут добиться должного качества своей продукции. Теперь вкратце узнаем, какими свойствами должна обладать керамическая плитка.

Износостойкость

Безусловно, это одно из важнейших качеств напольной плитки, так как оно характеризует ее устойчивость к истиранию и способность сохранять привлекательный внешний вид после длительной эксплуатации. Несмотря на то, что материал в целом является достаточно прочным, его тип стоит подбирать в зависимости от условий эксплуатации. Так, предназначенная для простой ванной комнаты, напольная керамическая плитка с рисунком, положенная в общественном туалете, быстро вытрется и потеряет свой внешний вид.

Водопоглощение

Водопоглощением называют отношение массы воды, поглощаемое плиткой при ее полном погружении под воду, к массе сухого изделия, выраженном в процентах. У для пола оно не должно быть выше 3%. Для настенных марок этот показатель возрастает до 10%. В этой связи для облицовки бассейнов, к примеру, подойдет далеко не любая плитка. Крупные производители, к примеру, предприятие «Шахтинская керамическая плитка», могут выпускать на своих мощностях разные типы специализированной продукции, начиная от плитки для ванн и заканчивая керамикой для бассейнов.

Морозостойкость

Так же как и водопоглощение, это свойство зависит от пористости изделия. В независимости от технологии производства, в керамической плитке остаются поры, в которые может проникнуть влага. Как известно, при замерзании, вода увеличивается в объеме. Способность плитки насыщенной влагой, выдерживать частое попеременное замораживание, называется морозостойкостью. Это показатель важен при выборе наружного отделочного материала. Чем меньше в керамике пор, тем ниже показатель ее водопоглощения, и тем выше показатель морозостойкости.

Сопротивление скольжению

Как несложно догадаться, данное свойство определяет способность эмали плитки препятствовать скольжению предметов, находящихся на ней. Это требование важно при отделке пола жилых и промышленных помещений, особенно тех, в которых всегда влажно. В бассейнах и банях чаще всего используют ребристую плитку, у которой повышенное сопротивление скольжению.

Химическая устойчивость

Так называют характеристику эмали плитки, отражающую ее способность переносить контакт с химическими веществами (кислоты, основания, бытовая химия, добавки для дезинфекции воды в бассейнах и прочее). Плитка не должна претерпевать внешних изменений под агрессивным воздействием этих веществ. Кстати говоря, рассматривая стойкость керамики к тем или иным воздействиям, не стоит забывать, что швы между плитками также могут быть подвержены разрушающему воздействию. Чтобы этого избежать, их покрывают защитными составами.

Предел прочности

Данный показатель выражает уровень допустимой нагрузки, которую может выдержать керамическая плитка. Обычно он прямо пропорционален толщине изделия. Способность выдерживать нагрузку важна в основном для напольной плитки.

Поверхностная твердость

Эта характеристика иллюстрирует стойкость поверхности к появлению повреждений и царапин. Она особенно важная для напольной плитки. Поверхностная твердость обуславливается качеством и составом глазури. Примечательно, что на блестящей поверхности механические повреждения гораздо более заметны, чем на матовой.

Первые образцы керамической плитки начали изготавливаться еще в далеком прошлом, и были найдены в Междуречье Евфрата и Тигра еще до н.э. Отделочный материал и на сегодняшний день является одним из самых востребованных на строительном рынке.

Несмотря на многовековую историю керамической плитки, процесс изготовления данного материала у разных производителей практически идентичен. Отличаются только применяемые технологии, оборудование, инструменты и оснастка.

Сырье для производства керамической плитки

Используемое сырье и компоненты:

• Основные компоненты – глина, каолин;
• Сырье для снижения усадки – кварцевые пески;
• Плавни для снижения температуры спекания – нефелины, шлаки, полевые шпаты;
• Добавки – механоактивирующие, ПАВ, разжижители.

Все сырье, используемое при создании керамической плитки условно можно классифицировать на такие группы:

• Глинистые компоненты, обеспечивающие пластичность массе для дальнейшей формовки отделочного материала;
• Кварцевые составляющие, способствующие образованию скелета плитки;
• Карбонатное сырье, придающее стекловидную структуру обожжённому изделию.

Производство керамической плитки - технология

В зависимости от особенностей технологического процесса создания керамической плитки выделяют такие виды отделочного материала:

• Неглазурованную керамическую плитку;
• Глазурованную плитку однократного обжига;
• Глазурованную плитку двукратного обжига.

При подробном рассмотрении технологической схемы производства данных видов изделий можно выделить ряд повторяющихся этапов, однако существуют и принципиальные различия.

Этапы, составляющие технологический процесс производства керамической плитки, свойственные всем видам изделий:

1. Приготовление смеси - сложный процесс получения однородной массы, необходимой зернистости и содержания воды. Приготовление смеси включает операции:

• измельчение;
• смешивание-гомонизацию;
• увлажнение.

На данном этапе производства могут применяться две технологии:

Технология, предполагающая измельчение сырья в воде , после которой шликер подсушивается методом распыления;

- Сухое измельчение и последующее доведение смеси до заданного уровня влажности.

Разные производители в процессе приготовления смеси могут не только придерживаться вышеперечисленных двух технологий, но и изменять состав смеси. Например, американский завод по производству керамической плитки «Вортек » при приготовлении смеси вводит до 70- 90% стекольного компонента, используемого в виде остеклованной золы.

2. Формовка (рис. 1) - осуществляется методом прессования. Как известно, более 95 % керамической плитки, изготовленной на заводах в Испании, производится методом прессования. Во время прессования под воздействием высокого давления порошкообразная масса сдавливается в двух направлениях. В процессе прессования гранулы деформируются, и плитка приобретает необходимую прочность и плотность.

3. Сушка - этап производства, на котором удаляется вода из изделий необходимая для формовки. Во время данной операции очень важно организовать контроль качества изделий. Ведь во время сушки на поверхности керамической плитки могут возникнуть трещины или другие деформации.

4. Глазурование — данная операция осуществляется только при производстве глазурованной керамической плитки. Во время данной операции глазурь наносится на поверхность изделий и расправляется по всей плоскости. В состав глазури могут входить: песок, каолин, красящие пигменты, фритты.

5. Обжиг - осуществляется в специальных печах, которые представляют собой туннель. Изделия перемещаются по туннелю на специальных транспортёрах, вначале они нагреваются и только потом температура обжига достигает максимального значения, которое может быть более 1250 °С.

Если необходимо произвести глазурованную керамическую плитку двукратного обжига, тогда глазурь наносят после первичного обжига и только затем подвергают изделия повторной операции.

Технологическая схема производства керамической плитки представлена на рис 2.

Технология производства керамической плитки у зарубежных заводов и отечественных компаний может отличаться.

Так, например, на многих отечественных заводах внедрена система «Ротоколор», которая представляет собой автоматическую самоочищающуюся систему. Данная система позволяет осуществлять декорирование керамической плитки любой поверхности. Благодаря данной технологии продукция производителей характеризуется конкурентоспособными преимуществами.

Оборудование для производства керамической плитки

В зависимости от цели предприятия

Предприятиям, которые только начинают изготовление керамической плитки необходимо соответствующие оборудование:

• Бетономешалка или емкости, изготовленные из нержавеющей стали, оснащенные перемешивающим устройством;
• Вибростанок;
• Формы для керамической плитки;
• Промышленная печь для сушки изделий и обжига;
• Камера для напыления глазури, рисунков.

Если цель предприятия - изготавливать уникальные товары, тогда может потребоваться дополнительное производственное оснащение:

• Усовершенствованная напылительная камера;
• Набор трафаретов, позволяющих наносить уникальный и оригинальный рисунок на плитку.

Линия по производству керамической плитки

На крупных заводах, лидирующих по объемам продаж керамической плитки, установлены автоматизированные линии. Как правило, на отечественных предприятиях устанавливается импортное оборудование Испанского и Итальянского производства. Линии SACMI , установленные на заводах, позволяют изготавливать облицовочные плитки однократного и двукратного обжига (рис. 4). Сделать продукцию конкурентоспособной можно, оснастив дизайн-бюро оборудованием для лазерного обжига силиконовых барабанов компании «Assoprint », изготовленного в Италии.

Создание бизнес-плана для предприятия, изготавливающего керамическую плитку

Для открытия завода, изготавливающего 50 тыс. м 2 керамической плитки в год необходимо такое оборудование:

• Печь;
• Смеситель;
• Шаровая мельница;
• Транспортеры;
• Сушильное оборудование;
• Распылители;
• Весовой питатель;
• Прессы, штампы;
• Упаковочное оборудование и вспомогательное.

Руководители создающегося завода должны арендовать производственные помещения площадью 600 м 2 , а также офис площадью 20 м 2 .

Производственные помещения должны включать:

• Склад для сырья;
• Цех по производству изделий;
• Склад готовой продукции.

Производственная программа завода по производству керамической плитки подразумевает изготовление 60 080 м 2 товара в год. Для данного объема производства необходимо 420567 кг сырья. Рассчитаем стоимость сырья и материалов для изготовления заданного объема керамической плитки. (табл. 1)

Для расчета основных показателей эффективности завода, изготавливающего керамическую плитку необходимо совершить калькуляцию себестоимости готового изделия . (табл.2)

Потребность в персонале и фонд заработной платы в год рассчитан в таблице 3.

Керамическая плитка или кафель является популярным строительным материалом, который используется для облицовки стен и пола в различных помещениях. Он отличается высокой прочностью, износостойкость, влагоустойчивостью и другими положительными качествами.

Как делают керамическую плитку, что она приобретает все свои свойства? Это высокотехнологичный процесс, который должен происходить в строгой последовательности. Для производства данного материала применяется современное и мощное оборудование, что позволяет получить лучший результат.

Какое сырье используется для производства кафеля?

Для формирования плитки необходимо подготовить сырье в виде глины, которую добывают из земных недр. Также в состав смеси, использующейся для производства, входят и другие компоненты. От их количества зависят основные свойства материала – прочность, пластичность, эстетичность и другие. Например, при добавлении полевого шпата удается значительно снизить температуру обжига.

Для получения в результате производства качественных материалов требуется с особой тщательностью подойти к выбору типы глины. Существуют такие разновидности данной породы:

• цементная. Из данного типа сырья чаще всего изготовляют различные сухие смеси;
• огнеупорная. Такое сырье считается идеальным для производства кирпича или кафеля, которые могут эффективно работать при воздействии пламени и высоких температур;
• формовочная. Имеет специфические качества, которые идеально подходят металлургической промышленности;
• кирпичная. Относится к легкоплавким сортам. Чаще всего используется для формирования кирпичей с отличными теплоизоляционными свойствами;
• кислотоупорная. Идеально подходит для изготовления продукции, которая не разрушается под воздействием агрессивных веществ;
• каолиновая. Белый тип глины, применяющийся для фарфоровых или фаянсовых изделий.

Методы производства

При изготовлении керамической плитки в домашних условиях или на высокотехнологичных производствах используют одну из технологичных схем:

• монокоттура. В данном случае технология производства керамической плитки подразумевает лишь единичный обжиг полуготового сырья. Сформированная заготовка покрывается специальной глазурью, после чего подвергается термической обработке под температурой 900-1200°С. В результате образуется материал, который способен эффективно противостоять негативному действию влаги;
• бикоттура. В данном случае полученная плитка своими руками подвергается обжигу дважды. Первый раз это делают для удаления из материала лишней влаги, а второй – после нанесения глазури;
• керамогранит. После производства плитки данного типа получают сверхпрочный материал, который устойчив к значительным перепадам температур. В данном случае в состав смеси, для формирования керамокранита, входит кварцевый песок и полевые шпаты. Сам процесс обжига происходит при температуре, которая не ниже 1300°С.

Виды и типы керамогранита

Подготовка сырьевой массы

Изготовление керамической плитки невозможно без тщательной подготовки сырья. Его обязательно сортируют по размеру и типу. После этого сырье измельчают до нужной фракции при помощи угловой дробилки или прочего оборудования. В процессе подготовки его могут несколько раз подвергать дроблению для получения высококачественного материала.

Когда все сырье приобрело нужный размер зерен, отдельные компоненты смешивают между собой. В данном случае очень важно подобрать оптимальные пропорции между использованными ингредиентами. От этого зависят основные свойства будущей плитки, ее внешний вид.

Для получения более однородной массы к ней добавляют воду и подвергают обработке в шаровой мельнице. В результате получают особую жидковатую смесь под названием суспензия. В последующем из нее удаляется вода при помощи специального фильтр-пресса. Он способен избавить от 50% влаги. В дальнейшем полученная масса еще раз подвергается размолу, но в сухом виде.

Также в процессе изготовления плитки полученная суспензия может закачиваться в специальный распылитель. Обычно он состоит из вращающего диска или сопла. В распылителе суспензия освобождается от лишней влаги из-за интенсивного движения потоков воздуха. Также сырье может измельчаться путем сухого помола с гранулированием. Для этого существуют специальные гранулирующие машины.

Как происходит процесс формирования плитки?

Технология изготовления керамической плитки подразумевает, что ее формирование происходит путем сухого прессования. В данном случае подготовленный порошок, имеющий в составе все необходимые компоненты, поступает в фасонный пресс. Он позволяет максимально сжать материал, после чего готовые пластины выбрасываются в нижней части плунжера. Такие прессы обычно обеспечивают давление, которое превышает 2500 тонн.

Для получения очень тонкого плиточного материала нужно дополнительно использовать смачивающие агенты. Сочетание экструзии со штамповкой позволяет получить изделия неправильной формы, которые отличаются качеством и небольшой стоимостью. Это можно сделать путем обработки сырья в специальном цилиндре с высоким давлением, после чего оно выдавливается наружу небольшими порциями. В дальнейшем подготовленные образцы подвергаются штамповке при помощи гидравлических или пневматических прессов.

Также существует другой метод формировки плитки. Он подразумевает то, что подготовленные порции сырья сжимаются при помощи гидравлического пресса между двумя половинами жесткой формы. Освобождение полученных образцов происходит при помощи нагнетания воздуха и вакуума.

Сушка

После формирования плитки ее нужно высушить при высокой относительной влажности воздуха. Данный процесс обычно занимает несколько дней. Образцы высыхают медленно, что позволяет предотвратить образование усадочных трещин.

Для этого обычно используются непрерывные или туннельные сушилки. В качестве источника энергии выступают газ, нефть, инфракрасное или СВЧ-излучение.

Глазуровка образцов

Глазурь представляет собой особый стекломатериал, который наносят на поверхность плитки. После обжига она надежно закрепляется на поверхности и обеспечивает многие положительные свойства материала – влагостойкость, прочность, эстетичность и другие.

Глазурь может наноситься на плитку несколькими способами – при помощи центробежного глазуровщика, дискованием. Также ее могут просто распылять или рассыпать по поверхности плитки.

Обжиг материала

После завершения глазуровки плитку нужно обжечь. Это позволяет ей приобрести достаточную прочность и пористость. Процесс обжига может происходить одно или двухступенчато. Все зависит от выбранной технологии и требований к плитке. Обычно сырец подвергается обработке при температуре 1000-1300 градусов. Многие домашние производства работают при 850-900 градусов, чего очень часто полностью достаточно.

Однократный обжиг в основном применяется для плитки, которая сформирована мокрым способом. Для этого используется печи, оснащенные фрезерными роликами. Они обеспечивают температуру до 1150 градусов. В таких печах сырец находится около часа.

Двукратному обжигу подвергают образцы, которые сформированы сухим способом. Они подвергаются действию более низких температур. После первичной обработки плитка отправляется на повторный обжиг с глазуровкой. Два этих процесса происходят в одной и той же печи туннельного типа. Она представляет собой камеру, где заготовки медленно перемещаются на конвейере по огнеупорным лентам. В таких печах обжиг занимает 2-3 дня. Обычно он происходит при температуре 1300 градусов.

После такой обработки плитка остывает, сортируется и пакуется. В результате получают материал, который полностью готов к дальнейшему применению. Также в условиях производства обычно проверяют свойства образцов на их соответствие общепринятым нормам.

Особенности изготовления тротуарной плитки

Для нет необходимости закупать дорогое оборудование или материалы.

Для домашнего производства следует закупить следующее сырье:

• портландцемент;
• известняковый или гранитный отсев;
• пластификатор;
• пигмент для получения нужного цвета;
• специальная смазка для форм.

Смесь для производства тротуарной плитки готовится при помощи бетономешалки, куда засыпают известковые заполнители и другие компоненты. Полученным раствором заполняют пластиковые формы, которые рекомендуется предварительно обработать смазкой. В последующем их перемещают на выбростол для удаления всех пузырьков воздуха. В дальнейшем тротуарная плитка подвергается сушке в естественных условиях, что возможно благодаря пластификатору.