книги / Технология строительной керамики

На созданных глазуровочных установках можно одновременно’ глазуровать четыре ряда плиток.

Глазуровочные машины с дисковыми центробежными распылите­ лями по сравнению с машинами с пневматическими форсунками имеют ряд преимуществ: улучшается качество нанесения глазури; экономится глазурь за счет уменьшения потерь ее; отпадает необходимость исполь­ зовать сжатый воздух; упрощается обслуживание и улучшаются усло­

вия труда. Глазурованные плитки

конвейером перемещаются во вторую радиационнуюсушилку для досушки при 220—250° С в течение 2,5— 3,5 мин. Перед выходом из сушилки плитки проходят камеру охлаждения.

зурованием их обдувают от пыли и очищают щетками, затем плитки поступают под водяной душ. Температура

плиток перед глазурованием не должна превышать 30—40° С. Для закрепления глазурного слоя требуемой толщины (0,3—0,4 мм) по­ ристость должна быть 12— 14%. При меньшей пористости применяет­ ся более густая глазурь с добавкой клеющих веществ (желатин и др,). При недостаточно обожженной плитке образуется цек глазури, при

П о л и в о м глазуруют плитки на глазуровочных автоматах после утельного обжига. Это наиболее перспективный метод глазурования плиток, изготавливаемых на поточно-конвейерных линиях. Плитки из магазина-автомата поступают на канатный конвейер, где их очищают от пыли, обдувая сжатым воздухом в камере, проходят на конвейере под щелыо автомата, из которой равномерной тонкой, но широкой

струей глазурь выливается на плитки. Излишек глазури стекает в бак внизу автомата. Боковые стороны плиток зачищаются щетками. Лучшего глазурования достигают, если после первого полива перед вторым плитки поворачивают на 90°. Производительность установки при ско­ рости движения конвейера 1 м/с около 20 тыс. плиток в час.

На ряде заводов страны утельные плитки глазуруют на глазуровочном конвейере фирмы «Чибек» (Италия). Операции выполняются в такой последовательности: плитки из бесстопочного делителя подают на зачистку кромок карборундовыми дисками, очищают от пыли го­ ризонтально вращающейся щеткой, увлажняют водой с помощью спе­ циальных форсунок, глазуруют двойным поливом (в два приема), зачищают торцы плиток от натеков глазури, наносят рисунок с по­ мощью трех последовательно установленных автоматических станков для шелкографии. Длина конвейера 60 м, скорость 0,24 м/с, произво­ дительность 100 плиток в минуту.

Расход стронциевой глазури 5—6,5 г, белой циркониевой глухой глазури 9—10 г и цветной глазури на борноциркониевой фритте до 12 г при обжиге в туннельных печах и до 18—20 г при обжиге в щеле­ вых роликовых печах. При расходе глазури более 20 г на плитку (на утельную) ее наносят в два приема. При глазуровании плиток спо­ собом полива расход глазури сокращается на 20—25% по сравнению с глазурованием распылением. Расход глазури на один карниз — 2,8— 3,2 г, плинтус — 4,6—4,8 г, уголок — 3—3,5 г.

При увеличении слоя глазури улучшается качество глазурного покрова. Однако его нельзя увеличивать при обжиге плиток в вер­ тикальном положении в печах открытого пламени. Большой слой глазури стекает, увеличивается количество дефектов от подкладок («гребенок»), на которые устанавливаются плитки на обжиг. При об­ жиге плиток в щелевых печах в горизонтальном положении стенание глазури исключается.

\ff-\ С п о с о б о м э л е к т р о с т а т и ч е с к о г о нанесения гла­

зури с применением воздушных распылителей достигается равномер­ ное распределение глазури на поверхности плитки. При этом взвешен­ ные частицы глазури получают электрический положительный заряд

идвижутся в направлении к изделию, заряженному отрицательно. Для распыления глазури лучше всего применять сопла, в которых

глазурь распыляется не только в осевом, но и в радиальном направле­ ниях, при давлении воздуха до 0,15 МПа. Радиальное распыление глазури уменьшает скорость соударения ее с изделием и обеспечивает равномерное распределение глазури на поверхности плитки. Плот­ ность глазури 1,59— 1,65 г/см3, вязкость 0,22—0,7 Па - с. Тонина помола характеризуется отсутствием остатка на сите 16 900 отв/см2. Оптимальная температура в камере глазурования 20—35° С, влаж­ ность воздуха 50—75%, скорость воздуха 0,25—0,6 м/с. Скорость пе­ ремещения изделий 1—2,5 м/мин, расстояние между центрами изде­ лий 1 м. Предварительный подогрев плиток до 120— 150° С улучшает качество глазурования. Напряжение между электродами (глазурь и плитка) 60—70 кВ. Этот способ пока не нашел применения в произ­ водстве плиток.

материалов (бумаги, трикотажа) или ткани. Первые положительные результаты сухого глазурования плиток получены в зарубежной прак­ тике (Дания, ФРГ и др.).

Нанесение жидкой глазури на плитки имеет существенные не­ достатки: необходимость подсушки плиток после глазурования, воз­ можность набухания и снижения прочности плиток, необходимость тонкого помола компонентов глазури, возможность образования де­ фектов (волнистость, натеки, наколы и др.), возможность загрязнения глазурью краев и тыльной стороны плитки и др. Эти недостатки ус­ траняются при сухом глазуровании. По сравнению с традиционными способами глазурование нанесением сухой глазури упрощает техно­ логический процесс глазурования, устраняет необходимость приме­ нять глазуровочные конвейеры и др.

Способ сухого нанесения глазури в одном рабочем процессе с прессованием плитки заключается в следующем: первой в форму за­ гружается плиточная масса, она предварительно уплотняется, после чего наносится слой порошкообразной глазури и производится окон­ чательное прессование. Отношение массы черепка к массе глазури колеблется от 12:1 до 25:1. Давление прессования 15—20 МПа.

При этом способе специальные глазури не применяются. Добавка

впорошок глазури 0,2—0,5% (от массы глазури) карбоксиметилцеллюлозы повышает сыпучесть порошка глазури, что улучшает ее рас­ пределение по пресс-форме. Расход глазури 800— 1200 г на 1 м2 плиток. Структура поверхности глазури напоминает поверхность естественного камня, местами просвечивает цвет черепка, что создает дополнитель­ ный декоративный эффект. Прочность соединения с черепком высокая.

Фирма «Шпенглер» (ФРГ) оборудовала пресс вибрационным при­ способлением для более равномерного распределения порошка глазури

вформе.

Для сухого глазурования рекомендуется использовать более гру­ бые глазуровочные порошки, а также красножгущиеся глины, с ес­ тественным фоном (цветом) которых хорошо сочетаются светлые пятна глазури.

Частичное глазурование поверхности является также разновид­ ностью способов декорирования плиток при глазуровании их порош­ кообразной глазурью и однократном обжиге. Форму пресса полностью заполняют пресс-порошком. Затем укладывают в форму шаблон из тонкого металлического листа с отверстиями в местах, которые долж­ ны быть покрыты глазурью, заполняют прорези порошкообразной глазурью, осторожно снимают шаблон и прессуют плитку. При обжиге масса плитки спекается, а глазурь плавится. Если коэффициент усадки глазури несколько больше усадки основной массы плитки, глазуро­ ванные островки окажутся немного ниже (0,1—0,2 мм), чем остальная поверхность плитки, что придает оригинальность фактуре и предо­ храняет глазурь от истирания.

Практика сухого глазурования показала и недостатки его — труд­ ность регулирования толщины слоя глазури, возможность засорения

глазури массой, снижение производительности пресса на 25%. Эти недостатки устраняются при нанесении глазури на поверхность плитки в виде нитей глазури как наполнителя порошкообразных глазурей или нитей, переработанных в нетканные материалы (типа бумаги), стекловолокнистого холста и других, соединяемых с массой плитки прессованием. На глазурь, уложенную в пресс-форму в несколько слоев (5— 10) или в один слой, при соответствующей толщине «листов глазури», напрессовывается масса плитки при давлении до 50 МПа. После обжига глазурный покров не уступает покрову, нанесенному

обычным способом, j Декорирование плиток. В

настоящее время в производстве фаянсовых облицовочных плиток нанесение декора яв­ ляется одной из основных тех­ нологических операций.

Основное назначение деко­ ра — повысить эффект произ­ водимый цветом плитки, что в

значительной мере определяет эстетические качества их. Декорирова­ ние изделий способствует проявлению ценных свойств материала плит­ ки, путем оживления их поверхности хорошо подобранной гаммой красок. Это в равной мере относится к изделиям с окрашенным череп­ ком или покрытых цветными однотонными глазурями, так как окрас­ ка сама по себе также является декором.

Р е л ь е ф н о е декорирование способом изменения поверхности достигается путем нанесения рисунка на плитку в процессе прессова­ ния ее (Япония). На дно пресс-формы укладывают прокладку из элас­ томера, имеющую рельефный рисунок. Затем форму заполняют пресспорошком и прессуют плитку, после чего ее отделяют от подкладки

ные прозрачные или глухие глазури. Глазурь наносится обычным способом.

М р а м о р о в и д н ы е плитки получают методом набрызгивания различных по цвету глазурей при помощи распылительного пистолета или из устройств, расположенных над проходящими по конвейеру плитками с только что нанесенной на них глазурью. Смешивание жидких глазурей дает мраморовидный рисунок на поверхности плитки.

В США предложен способ получения мраморовидной глазурован­ ной плитки в два приема — основной глазурью и покровной глазурью способом пульверизации. Первой наносится слой основной глазури, затем покровной. Обе глазури отличаются по своему составу, содержа­ нию красителей и температуре разлива. Температура разлива у покров­ ной глазури на 40° С выше, чем у основной. Глазурованное изделие обжигают при температуре, лежащей внутри интервала созревания основной глазури. В результате основная глазурь флюсует покрываю­ щую, понижая температуру расплава ее. При обжиге покрывающая

глазурь диффундирует в основную глазурь, обнажая местами основ­ ную глазурь и создавая тем самым рельефную мраморовидную по­ верхность плитки. Оригинальный вид имеют керамические плитки при нанесении на поверхность селеновой красной, а также авентюриновой и белой цирконовой глазурей. При добавлении в глазурь моло­ того шамота блестящие и матовые участки на поверхности плиток чередуются.

Ш т а м п о м декорируют плитки несколькими способами. Плитка 1 (рис. 94) со свеженанесенной глазурью проходит под ва­

ликом 2 из пеноматериала. На поверхность валика нанесен рельефный

Рис. 95. Способ декорирования плитки двумя глазурями:

1 — глазурь прозрачная; 2 — глазурь цветная; 3 — два валика для очистки рнфлеииого валика от глазури; 4 — рифлениый валик; 5 — емкость для сбора глазури.

рисунок. Пока глазурь не высохла, на ее поверхность валиком наносится рисунок. При этом часть глазури снимается валиком, и рисунок об­ разуется за счет оставшегося тонкого слоя глазури, что после обжига создает контрастность цветных оттенков. Глазурь с поверхности рифленного валика снимается вторым гладким валиком, с которого счища­ ется специальным приспособлением, и направляется на повторное использование.

На свежепоглазурованную бесцветной глазурью плитку при по­ мощи рельефных валиков наносится рисунок цветной глазурью.

Рисунок можно наносить на обожженную глазурованную плитку с помощью резиновых валиков с рисунком на поверхности или штам­ пом обычными керамическими красками. Плитку повторно обжига­ ют. Декорирование глазурью двух цветов показано на рис. 95.

П е ч а т ь ю ( с е р и о г р а ф и я ) наносят одно- и многоцвет­ ные рисунки. Процесс декорирования включает следующие операции: изготовление фотографического снимка — диапозитива с рисунка, изготовление сеток — трафаретов, приготовление связующего ве­ щества и мастик, нанесение рисунка на плитки при помощи сеток — трафаретов, глазурование и обжиг.

1/п Диапозитив изготовляют так: фотографируют авторский рисунок, получают негатив, ретушируют и вновь изготовляют диапозитив. Если рисунок многоцветный, изготовляют диапозитивы, соответствую­ щие каждому цветному элементу рисунка.

Сетки-трафареты изготовляют фотомеханическим способом на кап­ роновых или шелковых сетках (от 3600 отв/см2 до 10 000 отв/см2), натянутых на деревянные рамки. Если рисунок содержит тонкие линии и мелкие элементы, применяют густые сетки. Сетки проклеивают

специальным клеем, высушивают и при красном свете покрывают светочувствительной эмульсией. Она состоит из двух компонентов: первый содержит 12 г желатина (в 52 см3 подогретой дистиллирован­ ной воды растворяют в течение 2—3 ч на водяной бане при 70° С), 5—7 г талька (или ликаподия) и 2 г глицерина, добавленных к раствору желатина после его нагревания; второй раствор содержит 1,25 г ди­ хромата аммония, 0,5 г лимонной кислоты, 2 см3 дистиллированной воды и аммиака, добавляемого до придания раствору лимонно-желтого цвета. Оба раствора смешивают и пропускают через сито 64—

Рис. 96. Принцип работы сериографической машины:

1 — поверхность, на которую наносится декор; 2 — закрытая часть трафа­ рета; 3 — рамка трафарета; 4 — сетка; 5 — краска; 6 — резиновый ракель; 7 — краска, перенесенная на поверхность изделия.

100 отв/см2. Приготовленная таким образом светочувствительная эмульсия наносится на сетку в 2—3 слоя.

Диапозитив на сетку-трафарет светокопируется контактным спо­ собом на специальном станке. Далее сетку с рисунком промывают сначала в воде при 30—40° С, потом в холодной воде и проклеивают тканью (полоски шириной 10 см) по краям рамки. Для одноцветного рисунка приготовляется одна сетка, для многоцветных — для каждого цвета.

Связующее вещество приготовляют из терпентина, скипидарного масла (10—12%) и мастики из скипидара и канифоли (15—23%). Для нанесения рисунка на утельные плитки используют один из двух составов: на глицериновой основе и патоке и на трансформатор­ ном масле. В состав каждой мастики входит связующее вещество, краски и флюсы. Состав мастики, %: краска — 40—50, флюс — 25—40, лак — ПБМА — 10— 16, масло растительное (льняное) — 20—30.

Краски тщательно растирают со связующим веществом (25—35%) и пропускают через сито 3400— 16 000 отв/см2.

Рисунок наносят на плитку продавливанием краски через сеткутрафарет при помощи ракеля (рис. 96). Сетка-трафарет находится над поверхностью плитки. Сетки периодически промывают в скипидаре или бензине. Срок службы трафарета — 10— 12 тыс. оттисков рисунка.

При многоцветном рисунке краски наносят раздельно после под­ сушки плиток и после нанесения очередного цвета. Рисунки условно делят на 2 группы: законченные на единичной плитке и рисунки, законченные на нескольких плитках (2—4 и более).

Декорированные плитки перед глазурованием или обжигом (при декорировании глазурованных плиток) подсушивают в течение 2—3 ч.

Закрепляют краски при 700—780° С в течение 1—2 ч в печах с сет­ чатым подом (типа СЭП-1685 и др.).

Фирмой «System» (Италия) создана установка «Rocket», принцип работы которой показан на рис. 97. Специальный цилиндрический эк­ ран 2 (сетка-трафарет), на котором 4—5 раз повторяется один и тот же -рисунок, расположен на вращающемся нажимном цилиндре 1 , внутри которого неподвижно закреплен ракель 3 . Плитки 4 проходят под барабаном при помощи толкателей 5 , смонтированных на цепи конвейе­ ра 6 . Цепь и барабан приводятся в движение синхронно. При переме­

щении плиток и вращении барабана ракель, слегка прижимаясь к сет­

рез соответствующие позиции конвейера. После нанесения декора ракелем через сетку из нейлона с 64— 100 отв/см2 на плитку напыляется тонкий слой (2—4 г) прозрачной

печивает ясные контуры и четкость рисунка, блеск и рельефность изображения.

носится без непосредственного контакта с ее поверхностью. Керамические краски, содержащие в своем составе смолы, нано­

сятся под высоким электрическим напряжением. Экран и электроды располагаются на определенном расстоянии друг от друга и между ними помещают плитку, на которую наносится рисунок. К плитке и экрану подают постоянный ток напряжением в 1— 10 кВ. Из бункера порошковые краски равномерно поступают на роликовую щетку, кото­ рая втирает их в сетку. Порошковые краски, проходя через сетку, под действием напряжения наносится на плитку, согласно рисунку сетчатого экрана. Рисунок предварительно закрепляется инфракрас­ ными лучами или паром растворителей. Этим способом возможно декорирование надглазурное, подглазурное и по сырой глазури. Ри­ сунок получается отчетливым.

Д е к а л ь к о м а н и е й (перевод рисунка с бумаги) декорируют плитки одно- и многоцветными рисунками любой сложности.

Фирма «Meyercord» (США) разработала автомат, позволяющий наносить сразу шестииветный рисунок. Рисунки наносятся на бумаж­ ную ленту в виде рулона при помощи специального клея. Длина лен­ ты — 457 м и содержит 2500 рисунков. Лента намотана на барабан,

движение которого синхронизировано со скоростью перемещения плитки под барабаном. Плитки, предварительно подогретые до 125— 145° С, проходят под лентой с рисунком, при прижиме которой клей размягчается и рисунок переносится на поверхность плитки. Про­ изводительность — 53—60 плиток/мин.

Обжиг плиток (двухкратный). Фаянсовые облицовочные плитки об­ жигают два раза: первый — утельный (бисквитный), второй — поли­ той. На ряде заводов был освоен одноразовый (однократный) обжиг плиток.

___________ В атмосферу

Направление

двитения

К дымососу

Рис. 98. Тепловая схема туннельной печи (длина 104,5 м):

1 — тепловая завеса; 2 — отбор дымовых газов; 3 — воздушные завесы; 4 —'топки; 5 -* горелки; 6 — сводовый и стеновой рекуператоры; 7 — отбор горячего воздуха; 8 — подача холодного воздуха; 9 — аварийные окна; 10 — подвагонеточный канал.

У т е л ь н ы й ( б и с к в и т н ы й ) о б ж и г является основным. Он придает плитке все свойства готового изделия. Скорость нагрева плиток при обжиге 40° С/ч, а скорость охлаждения 30° С/ч. Несмотря на значительную пористость (до 16%) черепка, плитки после обжига, образующейся стекловидной фазы достаточно для придания ей требуе­ мой прочности.

Утельный обжиг плиток производится в туннельных печах длиной 88 и 104,5 м, спроектированных институтом Гипростройматериалы, а также щелевых роликовых печах.

Тепловая схема туннельной печи (длина 104,5 м) приведена на рис. 98.

Для снижения температуры в подподовом канале печей (иногда доходящей до 400° С) и продления срока службы вагонеток в подпо­ довый канал вентилятором подают воздух. Мощность печей от 0,625 до 1 млн. м2 плиток в год.

Плитки перед загрузкой в печь забирают в капсели. На дно кап­ селя укладывают бракованные бисквитные плитки, по краям стопок и по середине устанавливают прокладку (гребенки), сверху плитки прикрывают бисквитными плитками. Плитки на гребенки устанавли­ вают парами. Емкость капселя 66—67 шт. Гребенки на обжиг уклады­ вают в капсели по 220, плинтусовые плитки по 60, карнизные — до 180 шт. Устанавливают капсели на вагонетки туннельных печей на шамотных подкладках, верхние ряды капселей закрывают шамот­ ными крышками. В нижних рядах устанавливают капсели с гребенка­ ми (15—20 шт. на вагонетку). На одну вагонетку устанавливают 83—

112 капселей (130— 150 м2), плинтусной плитки до 43 м2, карнизной плитки 40 м2. Плотность загрузки туннельной печи при обжиге плиток на бисквит — 60—65 м2 в 1 м3 печного канала.

При беекапсельном утельиом обжиге плитки устанавливают на печные вагонетки стопками по 60—80 шт. в каждой на этажерках из шамотных плиток. От воздействия открытого пламени с боковых сторон плитки защищают рядом капселей (с плитками) или огнеупор­ ными плитками. Температура утельного обжига плиток 1050— 1180° С.

___ т

а

Рис. 99. Кассеты для однократного (а) и двукратного (б) обжига:

1 — кассета; 2 ~ плитка; 3 — схема укладки кассет для однократного обжига; 4 — кассета для двукратного обжига.

Число горелок типа ГНП или КГ-9, работающих в зоне обжига (20 м),— 19—24 с кансдой стороны. Температуру в зоне регулируют количеством работающих горелок и интенсивностью сжигания газа. В зоне охлаждения (44 м) температуру регулируют степенью откры­ тия шиберов на отборе горячего воздуха (позиции 25, 26, 32, 35, 38 и 41), работой воздушных завес (позиции 24, 26), а также положением шибера в патрубке концевого вентилятора. Коэффициент полезного действия печи 58—60%. Печная среда при утельном обжиге плиток окислительная. Время толкания вагонеток 60—70 мин. Продолжитель­ ность обжига 40—44 ч. Расход условного топлива 0,163 кг на 1 кг плиток.

Для утельного обжига также используют щелевые роликовые пе­ чи конструкции НИИСтройкерамики и зарубежных фирм («Сити» — Италия, «Ридхамер»—ФРГ и др.). Роликовая печь НИИСтройкерамики имеет длину 22,4 м, диаметр металлических роликов 33 мм, шаг между осями роликов 70 мм; количество роликов 320 шт. Продолжительность утельного обжига и плиток 16— 17 мин при 1000— 1100° С. Несмотря на преимущества щелевых печей, на отечественных заводах основное количество плиток утельных и глазурованных обжигается в туннель­ ных печах как наиболее мощных тепловых агрегатах.

После обжига плитки шлифуют, калибруют на станках-автоматах

жигается около 90% всех выпускаемых плиток) плитки устанавлива­ ют в кассеты в вертикальном и реже в горизонтальном положении (рис. 99). В открытой кассете-этажерке плитки укладывают на вы­ ступы кассеты лицевой стороной вверх. Горизонтальное положение

чем закрытых (лучший теплообмен при обжиге). Заборку плиток в капсели закрытого типа производят на гребенках, разделяющих по­ парно установленные тыльной стороной друг к другу плитки. По дну капселя укладывают гребенки с меньшей высотой зуба, по верху пли­ ток — с большей высотой зуба. Емкость капселя 30—40 плиток.

Плотность садки 28—33 ма плиток в 1 м3 печного канала. На туннельную вагонетку устанавливают от 92 до 112 капселей закрытого типа. Температура обжига плиток 980—1180° С. Печная среда окисли­ тельная. Средний избыток воздуха в зоне обжига 1,1— 1,7 (на участке максимальных температур 1,1— 1,3), в отходящих газах 4—7. При достижении конечной температуры обжига производится небольшая выдержка. Продолжительность подъема температуры 18—22 ч, полный цикл обжига 30—40 ч.

Для предотвращения возможности кристаллизации глазури, осо­ бенно при 850—700° С, изделия охлаждают на первых стадиях быстро. С переходом в пластично-вязкое состояние в глазури могут возник­ нуть внутренние напряжения, особенно резко проявляющиеся при значительной разности коэффициентов термического расширения (КТР) черепка и глазури. Если напряжение на расстяжение в глазури