Оценка качества керамической плитки

Таким качеством как морозоустойчивость должна обладать плитка, применяемая для наружных работ. Для покрытия скатной крыши идеально подойдет металлочерепица, а плоскую крышу можно отделать специальными керамическими изразцами.

Для облицовки помещений типа медицинских лабораторий, аптек, а также для обкладки дна бассейнов применяют плитку с повышенной химической устойчивостью, которая также разбивается на 5 классов. [2]

 

Классификация керамической плитки

Многообразие производимых видов керамической плитки очень велико. Существует большое количество параметров, по которым можно классифицировать плитку и, соответственно, различные типы классификации. Как правило, в основе классификаций лежат физико-химические особенности керамических плиток либо технологические особенности их производства.

По типу исходной глиняной смеси, основой смеси могут быть:

• каолиновые (белые) глины имеют размер частиц меньше 0,001 мм, высокую однородность. Так как в Европе очень мало месторождений данных глин, они очень дороги;
• монтмориллонитовые (красные) глины имеют размер частиц 0,001— 0,01 мм.

От состава исходной смеси зависит насколько будет прочной керамика и основные технические параметры плитки: пористость, а значит и водопоглощение, выдержанность геометрических размеров, цветопередача красителей и т.д.

По способу формовки:

• прессование — порошкообразная смесь, уплотняется и формуется прессом под высоким давлением;
• экструдирование — смесь из тестообразной массы выдавливается через специальное отверстие. Этот метод позволяет получить различные изогнутые формы.

Плитка, изготовленная методом прессования, маркируется «В», экструзией — «A».

По наличию глазури:

• глазурованные — на поверхность плитки сначала наносят рисунок, а затем слой глазури (смальты). В основе состава глазури— специальное стекло, обеспечивающее не только красивый вид, но и высокие технические характеристики плитки (твёрдость, износоустойчивость, водонепроницаемость);

Плитка состоит из двух слоев: бисквита и слоя глазури. Применяется для облицовки стен, пола, фасадов, используется как внутри помещения, так и снаружи.

• неглазурованная плитка либо не имеет декоративных рисунков, либо красящие вещества добавляют к исходной смеси и за счёт этого создаётся рисунок. Состоит из одного слоя – керамического черепка (его также называют бисквит, тело плитки). Неглазурованная плитка получает цвет сырьевого материала или окрашивается оксидами металлов - равномерно по всему телу плитки. Неглазурованную плитку в основном применяют для напольных покрытий или облицовки фасадов.

По форме и размеру:

• квадратная;
• прямоугольная;
• различные сложные формы.

По назначению:

• напольная;
• настенная;
• универсальная;
• декоративная;
• бордюрная;
• фасадная;
• специальная плитка для бассейнов.

По способу изготовления:

• Одинарный обжиг (монокоттура) – более современная технология, вытесняющая сейчас технологию двойного обжига. При этом способе производства глиняную смесь прессуют, подсушивают, после этого наносят на поверхность глазурь и обжигают плитку. И бисквит, и глазурь обжигают за один раз.
• Двойной обжиг (бикоттура) – древнейший способ производства глазурованной плитки. Согласно этой технологии, глиняную смесь прессуют, обжигают, после чего на поверхность черепка наносят глазурь и обжигают плитку второй раз. Плитка двойного обжига более пористая и, как следствие, у нее более низкие прочностные характеристики. Поэтому ее используют для отделки интерьеров и чаще всего в качестве настенного покрытия. 
• Трехкратный обжиг – это декорирование плитки по глазурованной поверхности с последующим обжигом (возможен и четвертый, и пятый обжиг) при низкой температуре. Эта технология дает дополнительные возможности для декорирования – большое цветовое и фактурное разнообразие, использование драгоценных металлов и т.д. 
   Трехкратный обжиг подразумевает изготовление более "художественной" и, соответственно, более дорогой плитки. В последнее время все активней применяется российскими производителями, выпускающими коллекционную плитку – для изготовления декоров, бордюров и панно. [3]

 

 

 

Схема 1. Классификация керамической плитки 

 

 

 

 

2.Технологический процесс производства керамической плитки

Современные технологии и дизайнерские изыски привели к огромному разнообразию декоров и созданию эксклюзивных коллекций керамической плитки. Глянцевых и матовых поверхностей с безграничным множеством рисунков и объемных узоров. Нанесение различных типов эмалей улучшает физико-технические характеристики плитки: влагостойкость, ударостойкость и другие. Сама же керамика может быть как плотной, так и пористой.

Традиционный способ изготовления плитки – прессование. Порошкообразная смесь уплотняется и под высоким давлением формуется с помощью пресса, поэтому называют такую керамическую плитку – прессованная. Другой вид плитки, пришедший вместе с новыми технологиями – экструдированная. При таком способе формования изделия тестообразная масса из исходного сырья проходит через экструдер и приобретает необходимую форму.

Одно из первостепенных свойств керамической плитки – водопоглащение, зависит типа основы. Она может быть пористой или плотной. Водопоглащение тем больше, чем больше пористость основы.

От исходного сырья зависит цвет основы плитки: от желтого до темно-красного. Разные смеси глин придают изделию светлые и темно-серые тона. А натуральный цвет глины получают при помощи комбинации температур во время обжига. 

В настоящее время в мире существуют различные технологии производства керамической плитки. Основными являются: бикоттура (прессование и затем двойной обжиг), монокоттура (прессование и одинарный обжиг), грес фине порчеланато, или керамический гранит (прессование, обжиг и последующая механическая обработка), котто, клинкер и другие. 

       Схема 2. Технологические циклы производства различных типов керамической плитки

Этапы производства неглазурованной плитки

1. Выбор сырья 

2. Приготовление смеси 

3. Формовка

4. Сушка 

5. Обжиг 

Этапы производства глазурованной плитки однократного обжига

1. Выбор сырья (в том  числе и для глазури)

2. Приготовление смеси (в  том числе и для глазури)

3. Формовка 

4. Сушка 

5. Нанесение глазури 

6. Обжиг 

Этапы производства глазурованной плитки двукратного обжига

1. Выбор сырья (в том  числе и для глазури)

2. Приготовление смеси (в  том числе и для глазури)

3. Формовка 

4. Сушка 

5. Обжиг 

6. Нанесение глазури 

7. Повторный обжиг

Ниже опишем каждый этап.

Выбор сырья

В качестве сырья для основания плитки используют кварцевый песок (ограничивает изменение размеров при сушке и обжиге), глину (обеспечивает необходимую при формовке пластичность), фелдшпатовые и карбонатные материалы (обеспечивают вязкость при обжиге для создания стекловидной и плотной структуры материала).

Основу керамической глазури составляют фритты - сплавы солей со стеклом. Глазурь, состоящая только из фритт, имеет глянцевую поверхность и применяется, как правило, при двукратном обжиге. Для создания матовых глазурей во фритты могут добавлять кварц, окислы металлов, каолин, красящие пигменты.

Приготовление смеси

Приготовление смеси включает в себя несколько операций, которые обеспечивают получение измельченного однородного материала с определенным содержанием влаги, необходимой для последующей формовки. Измельчение сырья нужно для облегчения последующего процесса обжига керамического изделия.

В любом случае этап приготовления смеси состоит из трех операций:

1.  измельчение,

2.  смешивание-гомогенизация,

3.  увлажнение.

Существует два основных метода приготовления смеси: мокрый и сухой.

При использовании мокрого метода измельчение и смешивание составляющих смеси происходит в специальных центрифугах, куда вместе с сырьем помещаются очень прочные шары из металлокерамики и вода. В процессе вращения центрифуги эти шары ударяясь друг с другом измельчают сырье до состояния водной суспензии (шликера). Далее необходимая для равномерного смешивания влага удаляется процессом атомизации (противоточное распыление шликера горячим потоком воздуха с немедленным испарением влаги). В итоге получается порошкообразная смесь с необходимым для формовки содержанием воды (4-7% для метода прессования).

Основное отличие сухого метода от мокрого заключается в том, что сырье измельчается без добавления воды. Увлажнение его происходит позже в специальных машинах.

Технология мокрого измельчения дороже (необходимо много энергии для удаления воды), но дает лучшие результаты. Поэтому при производстве керамогранита и монокоттуры используют именно этот метод.

Формовка

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

Наибольшее распространение получил метод прессования (около 98% всей керамической плитки). При прессовании порошкообразную смесь загружают в пресс-формы гидравлического пресса, где она под высоким давлением (до 500 кг/см.кв.) уплотняется и приобретает определенную прочность. Уже на этом этапе плитка может подвергаться дополнительной обработке. Так для получения преполированного керамогранита поверхность плитки шлифуется мягкими щетками еще до обжига. С помощью пресс-форм задаются не только геометрические формы и размеры керамической плитки, но и фактура ее поверхности (например, у Pietra d'Italia - рельефная, у Celadon - вогнутая и т.д.).

Сушка

В процессе сушки из изделия удаляется влага, которая была необходима для формовки. Ее содержание уменьшается до 0,2%. Процесс осуществляется в сушильных установках с сушкой горячим воздухом.

Нанесение глазури

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

Обжиг

Затем происходит обжиг плитки, который может длиться от 40 до 120 минут. Печь для обжига - закрытый конвейер длиной от 50 до 80 метров. Посредством подачи газа по трубам на каждые 20 см печи в каждой точке поддерживается определенная температура. Таким образом, в процессе движения по печи изделие обжигается при температуре от 200 до 1200 градусов по Цельсию. Если представить себе график, где по горизонтали отражается расстояние, пройденное изделием внутри печи, а по вертикали - температура на этой отметке, то получится нечто подобное следующему рисунку.

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

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