Технология производства кафельной плитки в деталях

Немного истории

Выбирая сырье и материалы для строительства, человек с древних времён руководствовался, прежде всего, их доступностью, возможностью лёгкой добычи и транспортировки. Один из наиболее распространённых нерудных материалов - глина, неудивительно, что она стала одним из самых главных источников сырья для производства строительных и отделочных материалов.
Ещё во времена древнего Междуречья люди заметили, что глина, прошедшая температурную обработку, приобретает совершенно новые физические свойства - после придания чёткой геометрической формы и обжига, она превращается в твёрдый материал, идеально подходящий для применения в строительстве. Такова история появления на свет керамики.
С тех пор прошли тысячелетия, однако основа технологии изменилась мало - люди по-прежнему добывают глину, спрессовывают её в плоские изделия и обжигают, получая в результате керамическую или кафельную плитку, которая так же как и тысячи лет назад, будет использована для укладки во множестве домов, облицовке миллионов квадратных метров стен, станет частью замысловатой мозаики.
Но всё же, прогресс внёс серьёзные коррективы в технологию производства керамики, превратив изначально простой процесс в технологически сложную производственную цепочку.

Сырьё для производства кафеля

Базовым сырьём для производства кафеля служит, как уже было сказано, глина. Определение глины очень точно дал советский профессор П. А. Земятченский: "Глина - землистые минеральные массы, способные, при добавлении воды, образовывать пластичное тесто, которое после высыхания сохраняет форму, а после обжига приобретает твёрдость камня".
Виды глины классифицируются, прежде всего, по температуре плавки. Различают три основные группы:

•  • Огнеупорная глина;
•  • Тугоплавкая;
•  • Легкоплавкая.

В производстве керамики легкоплавкая глина не используется, её применение ограничено изготовлением кирпича, черепицы и т.д. Тугоплавкая глина широко используется при производстве кафеля, имеет небольшое количество примесей полевого шпата, кварца и других минералов. Наилучшее сырьё для производства кафеля - огнеупорная глина, которая имеет температуру плавления не ниже 1580 градусов, минимальное количество примесей, большую дисперсность и обладает высокой пластичностью. Также, огнеупорная глина применяется для производства фарфора и фаянса.
Однако использование одной лишь глины в качестве сырья часто недостаточно для создания продукции с заданными техническими характеристиками, поэтому при производстве керамики часто используются добавки, которые бывают следующих типов:

•  • Отощающие - применяются для уменьшения пластичности и снижения усадки глины;
• Парообразующие - состоят из веществ, которые, сгорая, выделяют газ и образуют в сырье пористую структуру;
•  • Пластифицирующие - глины более высокой плавкости, которые добавляют сырью пластичности;
•  • Ангоб - декоративная добавка, которую изготавливают из цветной высокой плавкости. Наносится на изделие до обжига.
•  • Плавни - добавки, понижающие температуру плавления глины.
•  • Глазури - добавка, придающая внешний вид и создающая защитную поверхность, стойкую к механическим и другим воздействиям. Как и ангоб, наносится до обжига.

Технология производства

Кафельная плитка в процессе производства проходит этапы, которые являются типичными для изготовления любой керамической продукции и остаются почти неизменными на протяжении многих столетий. Всё производство состоит из нескольких базовых операций, во время которых происходит подготовка, обработка сырья и получение готового изделия. Вот основные этапы процесса производства кафеля:

•  • Подготовка сырья (смеси);
•  • Формовка;
•  • Сушка;
•  • Глазурирование;
•  • Обжиг;
•  • Сортировка.

Подготовка смеси - это технологический процесс, во время которого происходит заготовка однородного сырья, необходимого для изготовления керамической продукции заданных параметров. В процессе подготовки глина сначала измельчается, затем, для получения нужного химического состава, происходит добавка необходимых присадок. Смесь тщательно смешивается и увлажняется перед прессованием. Состав добавок и процент влажности зависят от целевых показателей готовой продукции.
Формовка чаще всего происходит с помощью механизированного прессования. Масса сырья, загруженная в формы, сдавливается по давлением до 400 кг/см2. Современные методы прессования позволяют производить достаточно плотный и прочный продукт даже без обжига.
Сушка - производственный этап, необходимый для удаления из формованной заготовки воды перед обжигом. Наличие воды в процессе воздействия высокими температурами на керамику производит к выделению пара, которые разрушает целостность изделия. Поэтому, соблюдения условий сушки имеет важное значение - недостаточное удаление воды может привести к массовому браку.
Глазурирование - процесс нанесения на заготовку кафельной плитки глазури перед обжигом. Глазурь - смесь минералов и красящих пигментов, которые наносятся на плитку перед обжигом для последующего придания покрытию какого-либо оттенка или физических свойств. Под воздействием высоких температур, глазурь превращается в жидкую, стеклянистую массу, которая при охлаждении твердеет, становясь специфическим стеклом, придающим плитке некие свойства, создавая задуманный технологом внешний вид и являясь защитным покрытием для керамической основы. При производстве некоторых видов кафеля, глазурирование производится после обжига, например, при двойном обжиге.
Обжиг - наиболее ответственный этап производства керамики. Посредством воздействия высоких температур, кафель приобретает свои специфические характеристики, которые являются следствием физических изменений и химических реакций. Заготовка после формовки, сушки и глазурирования помещается в печь непрерывного действия, представляющие собой туннель, по которому на транспортёре перемещаются заготовки. Температура в печи, в зависимости от особенностей технологического процесса, колеблется от 900 до более чем 1300°С. Проходя участок обжига, заготовка перемещается далее по туннелю, постепенно охлаждаясь - резкая смена температуры может привести к деформации керамики. Процесс обжига постоянно эволюционирует, ведь эта технология имеет высокий показатель энергоёмкости, и постоянный рост цен на энергоносители заставляет производителей постоянно совершенствовать процесс, сводя к минимуму потребление энергии и время обжига.
Последний этап производства - сортировка. После получения готовой продукции, её необходимо тщательно проверить, ведь под воздействием высокой температуры возможно появление трещин, деформация плитки. Также, важно проверить весь кафель на соответствие заявленному размеру, толщине, ведь заготовка в процессе обжига может дать усадку, большую, чем предполагалось по технологии.

Заключение

Пройдя многочисленные этапы технологической эволюции, производство кафельной плитки превратилось в сложный, многогранный процесс, который тем не менее продолжает совершенствоваться. Благодаря новым технологиям постоянно появляются новые виды кафеля, о существовании которых ранее можно было лишь мечтать.