Производство глазурованных облицовочных плиток из фарфора-фаянса

Производство глазурованных облицовочных плиток из фарфора-фаянса

Облицовочные плитки представляют собой изделия, изготовленные из фаянсовых масс, обожженные и покрытые с лицевой стороны прозрачной или глухой глазурью. По форме плитки бывают квадратные, прямоугольные и фасонные (рис. 114). В соответствии с ГОСТ 6141—82 выпускают 28 типов плиток, не считая встроенных и навесных деталей. Предел прочности плитки при изломе 14—30 МПа, при сжатии 98—128 МПа. Лицевая поверхность плиток должна быть гладкой, плоской и равномерно покрытой глазурью — блестящей или матовой, глухой или прозрачной, одного цвета или многоцветной. Кроме плиток с гладкой поверхностью быяя-ют плитки с рельефной, офактуренной и пирамидальной поверхностью.

Сырьем для фаянсовых облицовочных плиток являются светложгущиеся огнеупорные глины и каолины — веселовская (марки ДВ-1 и ДВ-0), латненская (марки ЛТ-2), черкасский бентонит, глуховецкий каолин мокрого обогащения или просяновский каолин сухого обогащения, а также положский, новоселицкий, владимиров-ский и другие каолины. В качестве отощающих компонентов в массу вводят кварцевый песок, политой и утельный бой изделий, обожженный каолин, бой огнеупорного припаса, пирофиллит и др.

Масса плиток содержит около 50% глинистых материалов (каолин, глина, бентонит), 10—25% кварцевого песка и до 35% боя изделий. При скоростном обжиге плиток ввод в массу обычных плавней — полевого шпата, пегматита, талька— неэффективен из-за малого времени протекания процессов при пониженных температурах обжига. Поэтому в качестве плавней вводят нефелин-сиенит, перлит, шлаки, мел, бой стекла, «эрклез» и др. Комплексный ввод плавней, содержащих щелочи (перлит, нефелин-сиенит) и щелочноземельные оксиды (мел, тальк, магнезит, металлургические шлаки и др.), позволяет снизить общее содержание плавней в массе на 10—15% при пониженных температурах обжига. Введение бентонита позволяет уменьшить количество глинистых компонентов на 3—15% или полностью заменить их.

Составы масс для плиток, обжигаемых по скорост-ным режимам в щелевых печах, отличаются пониженным содержанием пластичных компонентов, низкой воздушной и огневой усадкой, малочувствительностью к резкому повышению температуры.

Независимо от способа производства приготовляют пресс-порошки мокрым (шликерным) и реже сухим способами. Более прогрессивна технология щликерной подготовки масс с обезвоживанием суспензии в распылительных сушилках.

Роспуск глинистых материалов при раздельном помоле осуществляют в вертикальных или горизонтальных мешалках, установках непрерывного действия и реже в шаровых мельницах. Воду добавляют в количестве, необходимом для получения суспензии влажностью 65— 72%, обеспечивающей быстрый роспуск глинистых материалов до размера частиц 3—10 мкм. Ускорению роспуска также способствует подогрев суспензии до 45— 55° С, для чего в мешалку подают пар под давлением

0,15—0,25 МПа, а в массу добавляют ПАВ —до 1% ССБ, кубовых и дрожжевых остатков, триполифосфата натрия. Продолжительность роспуска глинистых материалов в шаровод мельнице от 40—50 мин до 1,5—2,5 ч при соотношени/i массы, мелющих тел и воды 1:0,5:1,5. Готовность глинистой суспензии определяют, пропуская ее без остатка через вибросито № 01 с латунной сеткой (3460 отв/см2) .

Рис. 114. Облицовочные плитки
а — квадратная; б — квадратная с завалом двух смежных сторон; в — для наружных и внутренних углов; г—пояски; д — карнизные детали; е — детали
цоколя

Тонкий помол каменистых материалов осуществляют в шаровых мельницах мокрого помола.

Обезвоживают суспензию в распылительных сушилках, применение которых позволяет сократить с 10 до

3 количество производственных операций при подготовке пресс-порошка, а время приготовления порошка с 8—12 ч до 2—3 мин.

Производительность распылительных сушилок от 1,5 до 12 т порошка в 1 ч. Температура порошка на выходе из сушилки 50—60° С, влажность 6—8,5%. Расход условного топлива 3—3,3 МДж на 1 кг испаренной влаги, электроэнергии 10—20 кВт-ч на 1 т порошка при конечной влажности его 6%.

Использование порошка, приготовленного в распылительных сушилках, повышает выход плиток 1-го сорта на 4—5%. Эксплуатационные затраты на 1 т порошка, полученного в распылительной сушилке, в 2 раза ниже, чем при обезвоживании в фильтр-прессах. Расход массы 11—14 кг на 1 м2 плиток.

Глазурная суспензия независимо от состава и способа приготовления должна удовлетворять требованиям, определяемым характером производства, способом нанесения и состоянием поверхности глазуруемого изделия. Для декорирования плиток используют цветные прозрачные или глухие глазури. Расход красителей 5—10% массы глазури.

В связи с тем, что некоторые компоненты глазури (бура, сода и др.) растворимы в воде, их предварительно фриттуют в ванных, врашающихся или конверторных печах при 1350—1400° С. Продолжительность плавки 1—10 ч.

Сырые глазури используют для глазурования встроенных деталей, обжигаемых один раз. Температура розлива большинства глазурей для плиток 980—1180° С.

Время совместного помола фритты, глинистых материалов (5—7%) и соответствующих добавок в Шаровой

мельнице 24—30 ч. При сливе глазурную суспензию подвергают ситовой и магнитной сепарации.

При глазуровании высушенных при однократном обжиге изделий плотность глазури повышают до 1,55— 1,64 г/см3 за счет увеличения содержания глинистых материалов до 8—15%. Глазурная суспензия, подвергаемая скоростному обжигу, требует корректировки состава для повышения ее легкоплавкости и снижения вязкости путем замены глинистых материалов, добавляемых в глазурную суспензию для предотвращения ее расслоения, на КМЦ и поваренную соль. Это также уменьшает возможность образования наколов на глазури.

Независимо от состава и способа приготовления тонина помола глазури определяется остатком на сите № 006 (10 000 отв/см2) от 0,05 до 0,1%- Хранят глазурную суспензию в бассейне с пропеллерной мешалкой. Влажность суспензии должна быть 40—45%, плотность 1,37—1,64 г/см3. При подаче глазури в расходные мешалки ее предварительно подвергают двухступенчатой магнитной сепарации на ферро-фильтрах и магнитных плитах, уложенных в лотки, а также процеживают через вибросито № 0071 с латунной сеткой (6400 отв/см2).

Режим прессования плиток зависит не только от свойств пресс-порошка, но и от условий прессования.

Прессуют плитки на колено-рычажных прессах СМ-329, типа «Робот», К/РКп-125, «Велико» KPV-160 и других, в которых давление и засыпка форм порошком, выдача плиток и зачистка их регулируются автоматически.

На прессе К/РКп-125 одновременно прессуют по две плитки размером 150X150 мм. Число прессований в минуту 12—22. Плитки прессуют лицевой стороной вниз, что исключает образование заусениц по ее краям. Если в комплект пресса входит сдвоенная зачистная машина, то плитки прессуют лицевой стороной вверх. Прессование плиток происходит в два приема. Первое прессование давлением от 2 до 2,5 МПа обеспечивает предварительное уплотнение массы плитки. Затем производится выдержка в течение 0,5—1 с для удаления воздуха, занимающего до 40% объема порошка. Второе — давлением до 21—25 МПа с выдержкой около 1 с предназначено для окончательного прессования плитки.

Использование порошков, приготовленных в распылительных сушилках повышает производительность

прессов на 4—8%. снижает брак в сырце на 13—16% и расслоение плиток при прессовании на 64—76%.

Сушат плитки в конвейерных и туннельных сушилках с конвективным или радиационным обогревом.

Использование радиационных сушилок с инфракрасным излучением резко сокращает продолжительность сушки по сравнению с сушкой в туннельных или конвейерных сушилках за счет повышения средней скорости влагоотдачи с 0,4 кг/м2 при конвективном методе до 3,25 кг/м2 в час при радиационном. Такие сушилки применимы для сушки плиток при двукратном обжиге, для сушки и досушки плиток при однократном обжиге, для подсушки плиток после глазурования. Удельный расход теплоты на испарение 1 кг влаги 7,12—11,73 МДж, тогда как в конвейерных сушилках расходуется 13,83 МДж.

Глазуруют плитки и фасонные детали при однократном обжиге пульверизацией на сушильно-глазуровочном конвейере. Плитки, предварительно обожженные, глазуруют пульверизацией и поливом.

Глазурованные плитки перемещаются конвейером во вторую радиационную сушилку для досушки при 220— 250° С в течение 2,5—3,5 мин.

При двукратном обжиге перед глазурованием плитки обдувают от пыли и очищают щетками, затем они поступают под водяной душ. Температура плиток перед глазурованием не должна превышать 30—40° С. Для закрепления глазурного слоя толщиной 0,3—0,4 мм пористость плитки должна составлять 12—14%. При меньшей пористости применяется глазурная суспензия большей вязкости, достигнутой за счет добавки клеящих веществ, например желатина.

Если плитка недостаточно обожжена, то на ней образуется цек глазури. При пережоге глазурная суспензия плохо закрепляется и легко откалывается.

Поливом плитки глазуруют 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 по конвейеру под двумя шелями автомата, из которых на них равномерной тонкой, но широкой струей выли-бается глазурная суспензия. Боковые стороны плиток Зачищают щетками. Лучшего качества глазурования до-

стигают, если между первым и вторым поливом плитки поворачивают на 90°. Производительность линии при скорости движения конвейера 1 м/с около 20 тыс. плиток в 1 ч.

На ряде заводов страны обожженные плитки глазуруют на глазуровочной конвейере фирмы «Чибек» (Италия). Плитки из бесстопочного делителя подаются на зачистку кромок карбидокремниевыми дисками, очищаются от пыли горизонтально вращающейся щеткой, увлажняются водой с помощью специальных форсунок, глазуруются в два приема, торцы плиток зачищаются от натеков глазури, рисунок наносится с помощью трех последовательно установленных автоматических станков для шелкографии. Длина конвейера 60 м, скорость 0,24 м/с, производительность 100 плиток в минуту.

Расход стронциевой глазури 5—6,5 г, белой циркониевой 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 щелевых роликовых печах. При расходе глазури более 20 г на плитку её наносят в два приема. При глазуровании плиток способом полива расход глазури сокращается на 20—>25% по сравнению с глазурованием пульверизацией.

Нанесение жидкой глазури на плитки имеет существенные недостатки: необходимо подсушивать плитки после глазурования, возможно набухание и снижение прочности плиток, необходим тонкий помол компонентов глазури, возможно образование дефектов — волнистости, натеков, наколов и др., а также загрязнение краев и тыльной стороны плитки. Эти недостатки устраняются при сухом глазуровании. В промышленности опробованы способы нанесения на плитки при прессовании сухой порошкообразной глазури, нитеевидной глазури, переработанной в нетканые материалы (типа бумаги), стекловолокнистого холста и т. д. На уложенную в пресс-форму в один или несколько слоев (5—10) при соответствующей их толщине глазурь напрессовывается масса плитки под давлением до 50 МПа. После обжига такой глазурный покров не уступает покрову, нанесенному обычным способом.

Декорируют плитки нанесением рельефного декора, цветными глазурями, деколью, шелкографией, штампом и др.

Обжигают плитки в два приема. На отдельных заво-дах освоен одноразовый обжиг плиток. Утельный обжиг в производстве плиток 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 незначительное содержание стекловидной фазы — до 16%, ее достаточно для придания плитке требуемой прочности.

Утельный обжиг плиток производится в туннельных печах длиной 88 и 104,5 м конструкции Гипростройма-териалов, а также щелевых роликовых печах. Мощность печей от 0,6 до 1 млн. м2 плиток в год.

Плитки перед загрузкой в печь устанавливают в капсели. На дно капселя укладывают бракованные утель-ные плитки, по краям стопок посередине устанавливают гребенки. Плитки на гребенки укладывают парами. Сверху их прикрывают бракованными утельными плитками. Емкость капселя 66—67 шт. На одну вагонетку устанавливают 130—150 м2 плиток, до 43 м2 плинтусных плиток, до 40 м2 карнизных плиток. Плотность загрузки туннельной печи при первом обжиге 60—65 м2 плиток на 1 м2 печного канала.

При бескапсельном утельном 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 огнеупорными плитками. Температура утельного обжига плиток 1050— 1180° С. Печная среда окислительная. Время толкания вагонеток 60—70 мин. Продолжительность обжига 40— 44 ч. Расход условного топлива 0,163 кг на 1 кг плиток.

Для утельного обжига используют также щелевые роликовые печи конструкции НИИстройкерамики и фирм «Сити» (Италия), «Ридхамер» (ФРГ) и др. Роликовая печь НИИстройкерамики имеет длину 22,4 м, диаметр металлических роликов 33 м, шаг между осями роликов 70 мм, количество роликов 320 шт. Продолжительность утельного обжига плиток 16—17 мин при 1000—1100° С.

После обжига плитки шлифуют, калибруют на станках-автоматах и сортируют. Производительность автоматов для шлифовки и калибровки 8—10 тыс. плиток в 1 ч.

Политой обжиг плиток проводят в туннельных и щелевых печах прямого действия, реже в муфельных одно-и многоканальных. При обжиге в туннельных печах открытого пламени плитки устанавливают в кассеты в вертикальном и реже в горизонтальном положении. В открытой кассете-этажерке плитки укладывают на выступы кассеты лицевой стороной вверх. Горизонтальное положение плиток во время обжига способствует более ровному розливу глазури, в то время как при вертикальном ниже качество глазурного покрытия плитки, требуется меньшая толщина слоя глазури повышенной вязкости для избежания натеков. Плитки в капсели закрытого типа устанавливают на гребенках, разделяющих плитки, сложенные попарно тыльной стороной друг к другу. По дну капселя укладывают гребенки с меньшей высотой зуба, сверху плиток — с большей высотой. Емкость капселя 30—40 плиток. В 1 м3 печного канала помещают 28—33 м2 плиток. На туннельную вагонетку ставят от 92 до 112 капселей закрытого типа. Коэффициент избытка 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 делается небольшая выдержка. Продолжи» тельность подъема температуры 18—22 ч, полный цикл обжига 30—40 ч.

Съем плиток с 1 м3 туннельной печи в месяц составляет 600—900 м2. Расход условного топлива 10—18 кг на 1 м2 плиток.

Однократный обжиг плиток имеет свои особенности, так как процессы формования плитки и закрепления глазури совмещаются.

Составы масс при однократном обжиге корректируются для повышения прочности плитки после сушки и водоустойчивости, например, содержание обожженного каолина увеличивается с 9 до 26%, а толщина плитки до 5—5,5 мм.

При однократном обжиге в туннельных печах плитки устанавливают в капсели на восьмигнездных гребенках по 32 шт. в каждый вместо 40 шт. при двукратном обжиге, что способствует снижению дефекта «следы гребенок». Температура обжига 1100—1160° С. Цикл толкания вагонеток 40 мин, продолжительность обжига до

29 ч. Конечная температура при однократном обжиге на 40—60° С выше, чем при двукратном. Длительность выдержки при конечной температуре обжига от 5 до 20 мин в зависимости от свойств глазури.

Рис 115

Скоростной обжиг ПЛИТОК осуществляется в щелевых одно- и многоканальных печах.

Массы для скоростного обжига должны иметь минимальную усадку, а влажность плиток, поступающих на обжиг, не должна превышать 0,3—0,5%.

Поточно-автоматизированная конвейерная линия для производства плиток на базе роликовых щелевых печей, разработанная НИИстройкерами-ки, приведена на рис. 115.

Прессуют плитки на прессе К/РКп-125. Сушат их сначала в конвейерной сушилке, по всей длине которой расположены инжекцион-ные микрофакельные горелки. Температура сушки 220—28СР С, продолжительность 9 мин, влажность плиток после первой сушки 2,5—3%. Далее плитки конвейером передаются на позицию нанесения глазурного покрова методом дискового распыления или полива, после чего они поступают на вторую сушку в сушилку по конструкции аналогичной первой. Температура плиток после сушки около 100° С, влажность не более 0,5%, продолжительность сушки
3,5 мин. Высушенные плитки поступают на об-жиг. В печь их загружают в четыре ряда на роликовый конвейер, без подставок. Продолжительность утельного обжига в щелевой роликовой печи 17—20 мин при максимальной температуре обжига 1100°С. Продолжительность политого обжига плиток при 960— 1000°С 26—30 мин. Производительности линии 250 или 500 тыс. м2 в год.

Использование многоканальных печей резко сокращает продолжительность обжига плиток, повышает производительность труда в 2—3 раза, увеличивает выход продукции первого сорта до 75%, снижает на 30—50% расход теплоты на единицу продукции, а электроэнергии в 2—3 раза.

Сортируют плитки вручную или на станках-автоматах типа КМ.М-2720-21 или других на три сорта в соответствии с ГОСТ 6141—76. Применение автоматов для шлифовки утельной плитки исключает сортировку по размерам готовой плитки.

Пороки плиток в основном зависят от качества глазурного покрова. Дефекты самих плиток — отклонения от размеров, искажение формы, разнотолщинность, кривизна, регламентируются соответствующим ГОСТ.

Вопросы для самопроверки

1. Отличительные особенности облицовочных плиток.

2. Подготовка пресс-порошков и прессование плиток.

3. Дефекты прессования плиток.

4. Способы глазурования плиток.

5. Декорирование плиток, способы, их особеииости.

в. Преимущества бескапсельного скоростного обжига плиток.

содержание .. 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 ..