книги из ГПНТБ / Кошляк, Л. Л. Опыт производства фасадных керамических плиток с применением скоростных режимов термообработки обзор

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ЭКОНОМИКИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ,

ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА ФАСАДНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК

С ПРИМЕНЕНИЕМ СКОРОСТНЫХ РЕЖИМОВ ТЕРМООБРАБОТКИ

Обзор

М О С К В А — 1974

ВВ Е Д Е Н И Е

В'СССР производство фасадных керамических плиток получи­ ло большое развитее. За последние годы построены и введены в

действие крупнейшие предприятия, строятся новые цеха и рекон­ струируются старые заводы. От ассортимента, цветовой гаммы, качества фасадных плиток в значительной мере зависит архитек­ турный облик сооружаемых зданий. Керамические плитки полно­ стью отвечают требованиям долговечности и обладают высокими художественными достоинствами.

Директивами по пятилетнему плану развития народного хозяй­ ства на 1971—1975 гг., принятыми XXIV съездом КПСС, пред­ усматривалось значительно расширить ассортимент отделочных материалов, повысить технический уровень предприятий, ускорить механизацию и автоматизацию производственных процессов.

Всвязи с этим коллективом НИИСтройкерамики и другими организациями был выполнен комплекс научно-исследовательских

ипроектно-конструкторских работ, позволивший создать новые технологические процессы и поточно-автоматизированные кон­ вейерные линии для производства фасадных керамических плиток.

Общепринятой технологии изготовления керамических плиток присущи следующие особенности: продолжительный цикл произ­ водства (80—100 ч), использование громоздкого металлоемкого оборудования, требующего больших производственных площадей,

изначительный объем ручных операций, с тяжелыми и вредными условиями труда.

Принципиальной проблемой при разработке новых технологи­ ческих процессов и конструкций поточно-автоматизированных ли­ ний явилось сокращение цикла производства до 50—70 мин.

Разработаны технологические параметры распыления шлике­ ра, тепло- и массообмена в распылительных сушилах, а также ме­ тоды их расчета. На этой основе созданы оригинальные конструк­ ции башенных распылительных сушилок, обеспечивающие получе­ ние пресспорошков в течение 2—3 мин вместо 8—12 ч при одно­

временной ликвидации трудоемких операций. Получаемые порош­ ки имеют постоянный гранулометрический состав, заданную влаж­

ность, не содержат пылевидных частиц и отличаются хорошими техническими свойствами.

Ранее сушка плиток осуществлялась в туннельных и верти­ кальных полочных сушилках. При этом изделия перекладывались вручную, что приводило к повышенному браку из-за механических повреждений и препятствовало внедрению комплексной механиза­ ции и автоматизации. Теоретические и экспериментальные иссле­ дования, проведенные в НИИСтройкерамике, показали, что про­ должительность сушки на действующих заводах значительно вы­ ше, чем при однорядной сушке. Так, например, фасадные плитки можно высушить за 20—30 мин вместо 10—12 ч, затрачиваемых на сушку в полочных сушилках. Использование однорядной сушки плиток обеспечило возможность создания поточно-конвейерных ли­ ний на участке прессования и сушки.

На основе изучения физико-химических процессов, протекаю­ щих при однорядном обжиге керамических плиток, разработаны скоростные режимы их термообработки. Обжиг ведут при макси­ мальных скоростях нагрева и охлаждения, дпределяемых допу­ стимыми термическими напряжениями в изделиях.

Создание новых конструкций щелевых печей обеспечило воз­ можность обжига фасадных плиток за 30—70 мин вместо

.30—80 ч при обжиге в туннельных печах и позволило исключить необходимость использования огнеупорного припаса для вагонеток.

Переход на однорядный обжиг керамических плиток в щеле­ вых печах позволил создать поточные, полностью автоматизиро­ ванные технологические линии. Разработаны массы и глазури с пониженной температурой обжига для фасадных плиток (950— 1000°С). Обжиг 'плиток в горизонтальном положении обеспечил предпосылки для массового выпуска плиток широкой палитры цветов и оттенков.

Так как в настоящее время на заводах работает уже значи­ тельное количество поточно-конвейерных линий для производства фасадных плиток, возникла необходимость обобщить опыт их производства пр общепринятой технологии на советских и зару­ бежных предприятиях, систематизировать теоретические основы технологии производства на поточно-конвейерных лийиях, а также обобщить опыт производства фасадных плиток на действующих промышленных поточно-конвейерных линиях.

НАЗНАЧЕНИЕ ФАСАДНЫХ ПЛИТОК И ПОТРЕБНОСТЬ В НИХ

Глазурованные и неглазурованные фасадные керамические плитки используются для облицовки наружных стен зданий, на­ ружных поверхностей стеновых панелей и крупных блоков, для отделки цоколей зданий, лоджий, эркеров, вставок, поясов, фри­ зов, подземных переходов, обрамления оконных и дверных про­ емов и оформления других архитектурных элементов зданий.

4 .

В последние годы глазурованные фасадные плитки особенно широко стали применяться для облицовки подземных пешеходных переходов и проездов для движения транспорта, а также цоколей жилых, общественных и промышленных зданий.

Для современной архитектуры полносборных зданий, отлича­ ющейся простотой форм, решающее значение приобретают каче­ ство и разнообразие видов отделки панелей наружных стен. Как бы ни был интересен замысел архитектора, без качественной от­ делки с применением достаточно широкой палитры отделочных материалов трудно достичь желаемого архитектурно-художе­ ственного эффекта в застройке новых жилых районов. Фактура и цвет наружных стеновых панелей являются важнейшими средства­ ми для создания разнообразных и выразительных архитектурных композиций.

В СССР для отделки наружных стеновых панелей применяют­ ся разнообразные материалы: красители силикатные и полимер­ ные, декоративные цветные бетоны, дробленый камень (гранит, мрамор и др.), стеклянная мозаичная плитка, керамическая плика различных видов, как глазурованная, так и неглазурованная, и т. п.

Практика показывает, что, несмотря на относительно' высокую в настоящее время единовременную стоимость облицовки керами­ ческими плитками, этот вид наружной отделки, учитывая ее дол­ говечность и минимальные расходы при эксплуатации, является одним из наиболее экономичных. Так, например, единовременные

керамикой. Однако с учетом долговечности наружных отделок и размеров эксплуатационных расходов на поддержание фасадов в хорошем состоянии облицовка керамической плиткой оказывается в дальнейшем наиболее экономичной и обходится при длительных сроках службы зданий на 20—30% дешевле других видов отделки! Принимая же во внимание быстрое совершенствование производ­ ства керамических плиток, дальнейшую механизацию отделочных работ на заводах, выпускающих панели,)единовременные затраты на отделку наружных стен керамическими плитками в ближайшее время будут снижены на 30—40%.

Облицовочным материалам из керамики присущи следующие эксплуатационно-технические свойства: достаточная прочность, устойчивость к воздействию окружающей атмосферы, морозе- и цветостойкость. Большое влияние на поведение плиток при эк­ сплуатации оказывают атмосферные условия большого города. Поэтому в отношении стойкости к воздействию атмосферных влия­ ний и газов к плиткам предъявляются особо жесткие требования. Облицовка должна хорошо мыться, чиститься и не впитывать пыль и грязь.

5

Так как возможности облицовки из керамики по долговечности, цвету, фактуре, получению разнообразных композиций практиче­ ски пеограничены, применение этих материалов в сборном инду­ стриальном домостроении СССР ежегодно увеличивается и кера­ мика среди других отделочных материалов занимает ведущее по­ ложение.

Преимущества .фасадной керамической плитки перед другими видами отделочных материалов наглядно подтверждаются ростом ее производства. Несмотря на то, что за последние 11 лет объем выпуска фасадной керамической плитки в С^СР увеличился в 10 раз, потребность в ней удовлетворяется не полностью. В послед­ ние годы планы производства плиток систематически перевыполня­ ются в связи с повсеместным вводом в эксплуатацию новых це1ов. Так, план производства фасадной плитки в 1970 г. был пере­ выполнен на 4%, в 1971 г. увеличился еще на 15,3%- За. период 1971—4975 гг. выпуск фасадной керамической плитки планируется увеличить в 1,65 раза.

Резкое увеличение потребности в фасадной керамической плит­ ке требует повсеместной организации ее производства на базе со­ временного технологического оборудования, способного изготавли­ вать значительный ассортимент высококачественных фасадных плиток, как неглазурованных, так и глазурованных, широкой па­ литры, цветов.

АССОРТИМЕНТ ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ ФАСАДНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

Ассортимент и качество фасадных керамических плиток в Со­ ветском Союзе регламентированы государственными стандартами и техническими условиями. Так, плитки керамические фасадные полусухого прессования размером 65X60X7 мм и более выпуска­ ются в соответствии с требованиями ГОСТ 13996—68, плитки ке­ рамические фасадные малоразмерные и ковры из них — по

ГОСТ 16132—70.

ГОСТ 13996—68 предусматривает производство плиток толщи­ ной 7 или 10 мм. Толщиной 7 мм изготавливаются плитки разме­

Х140 мм. ГОСТ 16132—70 рекомендует выпускать плитки разме­ рами 46X46X4, 21X21X4 и 46X21X4 мм (по согласованию с за­ казчиком размер плиток может изменяться).

На практике очень широкое распространение получил полусу­ хой метод прессования плиток размерами 48X48X4, 120X65X7, 125X60X7, 150X75X7, 140X120X10, 250X65X10 и 250Х140Х

Х10 мм. При этом плитки изготавливаются как неглазурованные, так и глазурованные, широкой гаммы цветов.

Современная архитектура требует от отдельных элементов об­ лицовки ярких, сочных цветов, которые могли бы контрастировать с общим тоном фасада.

6

Для создания общего тона фасада в массовом порядке исполь­ зуются 'плитки, белого, кремового и красного цветов, изготовлен­ ные из природных глин. Шликерный способ подготовки массы да­ ет возможность широко применять керамику из масс с добавкой красителей серого, черного, коричневого, розового, голубого и зеле­ ного цветов. Для декоративного и цветового оформления фасадов отдельные элементы или вкрапления облицовываются цветными глазурованными плитками любых цветов и оттенков. По фактуре лицеваи поверхность плиток может быть гладкая или узорчатая, матовая или блестящая.

Одним из основным качественных показателей фасадных пли­ ток является их морозостойкость. Марка по морозостойкости оп­ ределяется количеством циклов попеременного замораживания на­ сыщенных водой плиток при температуре —15 — 20°С и оттаива­ ния в воде ,при температуре +20°С без видимых признаков разру­ шения. Марка плиток по морозостойкости должна быть не ниже:

Мрз 35 — для плиток, применяемых в районах строительства со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца ниже —15°С. К таким районам ориентировочно относятся: северовосточная часть европейской части СССР, а также почти вся ази­ атская часть СССР, за исключением южных районов среднеазиат­ ских республик;

(ГОСТ 7025—67) определение морозостойкости плиток проводится длительное время и заводами производится не реже одного раза в месяц, текущий контроль качества плиток осуществляется путем определения их водопоглощения.

В соответствии с требованиями стандартов для плиток полусу­ хого прессования водопоглощение должно быть не более 10% для плиток, изготовленных из беложгущихся глин, и не более 12% — для плиток, выполненных из цветных глин. Для плиток марки Мрз 25 допускается водопоглощение до 14%. В заводской практи­ ке предельные значения водопоглощения плиток определяются опытным путем на основе сопоставления данных испытаний моро­ зостойкости плиток и их водопоглощения. Обычно допускаемые за­ водами значения водопоглощения плиток, при которых обеспечива­ ется требуемая морозостойкость, ниже предельных значений, ука­ занных в ГОСТах.

Работы, проведенные в НИИСтройкерамике по анализу пока­ зателей морозостойкости плиток, выпускаемых на Дедовском ке­ рамическом заводе с обжигом в туннельных печах, показали, что при испытании большой партии продукции (около 2000 шт.) коли­ чество неморозостойких плиток с водоноглощением 2—6% состав­ ляло 1% от всех испытанных плиток; при увеличении водопогло­ щения число неморозостойких плиток значительно возросло и при водоиоглощении 9% уже равнялось 3,5%■ '

7

Плитки полусухого прессования, изготавливаемые на поточно­ конвейерных линиях при скоростных режимах обжига, имеют устойчивые показатели ‘морозостойкости при водопоглощании в пределах 6—8%.

Анализ зарубежных данных показывает, что фасадные плитки,, производимые во Франции, Японии, Югославии, ФРГ, имеют плотноспекшийся черепок и водопотлощение около 0%; водопоглощение плиток, сделанных в ЧССР, в зависимости от назначения колеблется от 2 до 6%. Стоимость фасадных плиток за рубежом более высокая, а объемы их производства меньше, чем в СССР.

Большую роль играет ширина швов между плитками, которая устанавливается заранее при наборе плиток в ковры. Исследова­ ния показали, что ширина швов для керамических плиток разме­ ром 50X50 мм должна быть не менее 4 мм\ для плиток размером 100X100 мм и выше она должна быть увеличена до 6 мм. Швы имеют значение для прочности крепления облицовки. Бесшовная облицовка наружных панелей в климатических условиях СССР не долговечна.

Тыльная поверхность плиток выполняется рифленой или глад­ кой. Гладкая тыльная сторона допускается для плиток размером 48X22X4 мм и менее, а также для литых плиток. Рифленая по­ верхность необходима для крепления плиток к панелям на цемент­ ных растворах.

ТРАДИЦИОННЫЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ФАСАДНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК НА ЗАВОДАХ СССР

В СССР наиболее крупными производителями фасадных кера­ мических плиток являются Дедовский керамический завод и ки­ евский завод «Керамик», изготавливающие каждый более 1 млн-м2 фасадных плиток в год. Кроме того, фасадную плитку выпускают ' Глебычевский экспериментальный завод, Кучинский комбинат кера­ мических облицовочных материалов, Кудиновский завод керамблоков, Шевченковский экспериментальный завод и значительное ко­ личество более мелких предприятий.

В основном на заводах используется метод полусухого прессо­ вания плиток из порошкообразных масс и только на нескольких мелких заводах (бывших кирпичных или черепичных) формуют плитку из пластичных масс на ленточных вакуум-прессах. Сухой способ подготовки массы сохранился еще на значительном количе­ стве предприятий, в том числе и на киевском заводе «Керамик». Многие заводы в последнее годы перешли на шликерный способ

..подготовки массы с сушкой шликера в распылительных сушилах (Дедовский керамический завод и др.). На ряде заводов установ­ лены и успешно эксплуатируются поточно-конвейерные линии со скоростным обжигом плиток в печах с сетчатыми или роликовыми транспортерами (на Дедовском, Кудиновском, Харьковском, Подрезковском, Кучинском и других заводах).

8

Некоторые характерные схемы технологического процесса с длительными режимами обжига описаны ниже.

Киевский завод «Керамик» выпускает фасадные неглазурованные плитки размерами 255Х145ХЮ и 120X65X7 мм и глазуро­ ванные плитки размером 120X65X7 мм с использованием метода полусухого прессования.

В качестве сырья применяются глины Часов-Ярского, Дружковского, Веселовского или Никифоровского месторождений в ко­ личестве 70—80% .с добавкой 20—30% шамота. Глина предвари­ тельно измельчается в гланорезательной машине типа 615М. Ку­ ски размером менее 50 мм направляются транспортером в ящич­ ный подаватель СМ-26, а затем наклонным транспортером — в бе­ гуны мокрого помола СМ-21А. Измельченная и частично увлаж­ ненная глина подается на общий транспортер, где смешивается с шамотом.

Для приготовления шамота используются бой плиток и обож­ женных капселей, а также глина, обожженная на шамот в горнах. Шамотный бой дробится в щековых дробилках С-182Б до размера кусков 30—70 мм, измельчается в бегунах сухого помола с самоотсевом СМ-21 АСХ и просеивается на сите-бурат СМ-237. Грану­ лометрический состав шамота: количество зерен размером более

2 мм — 2—5%, 1—2 мм — 18—40%, 0,5—1,0 мм — 10—25%, 0,5— 0,25 мм — 10—20%, менее 0,25 мм — 35—45%. Дозировка молото­ го шамота из бункера на общий транспортер производится та­ рельчатым питателем СМ-179а.

Смесь глины и шамота транспортером подается в двухвальный смеситель СМ-246, для перемешивания и доувлажнения и за­ тем направляется в пресс СМ-294. Выходящая из мундштука лен­ та режется на валюшки весом до 13 кг, которые загружаются на сушильные полочные вагонетки. Сушка валюшек до влажности 8—10% осуществляется в туннельных противоточных сушилках в течение 24—32 ч при температуре теплоносителя 160-^170°С. Под­ сушенные валюшки предварительно дробятся на двухвальной дро­ билке и измельчаются в ротационных мельницах БВ-2 или на бе­ гунах сухого помола с самоотсевом СМ-21 СХ. Полученный прессопорошок имеет следующий гранулометрический состав: ко­ личество зерен размером более 2 мм—-0,5—5%, 1—2 мм — 10— 20%, 0,5— 1 мм — 10 — 20%, 0,25 — 0,5 мм — 25 — 35%, менее

0,25 мм — 30—40%. После помола пресспорошок около 24 ч выле­ живается в бункерах.

Прессование плиток производится на коленно-рычажных прес­ сах типа «Робот» и К/РКп-125; первичное давление прессования составляет 15—20 атм, вторичное — 80—100 атм. Для сушки пли­ ток используются радиационные конвейерные однорядные сетча­ тые сушилки длиной 22,5—27 м. Продолжительность сушки 17— 25 мин, максимальная температура в канале сушилки 240—260°С. Влажность высушенных плиток не более 1 %.

9