Výroba keramických dlaždic – vlastnosti výběru surovin a potřebného vybavení

Od starověku se lidé snažili zdobit své domovy a učinit je pohodlnými pro život a údržbu. Mozaika, druh keramické dlaždice, byla objevena archeology během vykopávek v Mezopotámii. Ve starověku se tyto dlaždice používaly k výzdobě chrámů a domů vznešených občanů. Za zmínku stojí, že každá dlaždice byla na zadní straně zdobena zvláštním vzorem symbolizujícím harmonii lidské existence a přírody.

Postupem času keramika neztratila na popularitě, vyráběla se za použití nových, složitějších technologií. Různé země si vyvinuly vlastní, velmi unikátní metody potahování dlaždic glazurou, vyráběly zajímavé barvy na malování a v každé zemi měla i svůj vlastní název. V moderní výrobě keramických dlaždic, které splňují požadavky spotřebitelů, se používají technologie, které umožňují jejich výrobu ve velkých objemech a sortimentu, aby se uspokojila poptávka zákazníků.

Výběr materiálů pro interiérovou výzdobu byl vždy založen na jednoduchém principu dostupnosti. Hlína slouží jako základ pro výrobu dlaždic zpočátku, protože člověk zjistil, že po tepelném zpracování získává nové vlastnosti: zachovává si daný tvar a tvrdne.

Kvalitní suroviny jsou obzvláště důležité

Suroviny pro výrobu keramických dlaždic se dělí na druhy podle vlastností, které získávají při zpracování. K výrobě cihel a dlaždic se používá nízkotavitelný jíl. Žáruvzdorný jíl je potřebný k výrobě keramických vložek do pecí a cihel, které odolávají vysokým teplotám. Žáruvzdorný jíl našel uplatnění při výrobě materiálů odolných vůči chemickým vlivům – v tomto rozsáhlém seznamu jsou zahrnuty i keramické dlaždice.

Těžba jílu a výroba keramických dlaždic jsou obvykle propojeny do jednoho výrobního závodu. Suroviny se třídí podle chemického složení. Z jílu lze s přídavkem určitého množství minerálních látek vyrobit samostatný typ dlaždic. Používají se k výrobě produktů s různými kvalitativními vlastnostmi. Například přítomnost zvýšeného obsahu silikátů (SiO2) v jílu, které nejsou spojeny s oxidy hliníku, snižuje pevnost hotových výrobků, protože jsou porézní a křehké.

Kaoliny jsou čisté jíly, které vyžadují přidání tavidel – silikátů a sloučenin železa – ale nadbytek oxidů železa v původních surovinách snižuje ohnivzdornost produktu.

Nadměrný obsah uhličitanu vápenatého sice zkrátí dobu spékání vytvořené jílovité hmoty, ale keramika bude porézní, křehká, nebude odolná vůči teplotám pod bodem mrazu a výrobky se během vypalování výrazně smrští.

Technologie výroby dlaždic a potřebné vybavení

V počáteční fázi technologie výroby keramických dlaždic zahrnuje proces čištění žáruvzdorné hlíny od nečistot z rostlinných zbytků, malých kamenů a dalších cizích frakcí. V tomto případě vše závisí na technických vlastnostech výrobní linky keramických dlaždic a způsobu přípravy směsi pro tvarování a vypalování.

Při použití plastických čistých jílů se do nich přidává potřebné množství minerálních látek, které zlepšují strukturu hotového výrobku a snižují teplotu tání. To se provádí na výrobní lince smícháním sušených hmot, které prošly předběžným mletím a proséváním, s přídavkem vody. Hotové hliněné těsto má vlhkost 25 %.

Plastická metoda přípravy směsi pak zahrnuje tvarování hliněné tyčinky ve formovacím lisu. Může se jednat o pásový lis nebo lis s vakuovou komorou. Ve fázi lisování je důležité odstranit z těsta vzduch, což pomáhá vytvořit hustou, homogenní „sušenku“ neboli surovinu. Následně se hliněná tyčinka po opuštění lisu nařeže na polotovary – surové výrobky – a odešle se do pecí k vypálení.

Polosuchá příprava keramické hmoty se používá při zpracování kontaminovaných surovin (kameny, velké rostlinné inkluze, přebytek velkých minerálních agregátů (shluků). Na začátku se předpokládá, že kamenné inkluze se odstraní na válcích pro oddělování kamenů, surovina se suší v sušicím bubnu, drtí, navlhčuje na 8% vlhkost a hmota se nechá zrát. Suchá metoda přípravy směsi s hmotnostní vlhkostí 4-6% předpokládá menší vlhčení.

Nevýhodou těchto metod je rychlé opotřebení zařízení pro výrobu keramických dlaždic, zejména brusných zařízení, a také povinné používání vysokotlakých zařízení, speciálních automatických lisů (15 – 40 MPa) při tváření surovin. Zároveň kvalita hotového výrobku ne vždy splňuje požadavky GOST na odolnost proti nárazu a pevnost v ohybu. Polosuchá metoda se obvykle používá k výrobě keramických obkladových dlaždic, zatímco suchá metoda se používá k výrobě hustých keramických podlahových dlaždic a dlažebních dlaždic.

Tato metoda má také oproti ostatním výhody: je možné použít jílovité suroviny s nízkou plasticitou, což výrazně rozšiřuje možnosti surovin pro výrobu keramických dlaždic. Suroviny lze okamžitě odeslat do pecí k vypalování – to je další úspora času a dochází k malému smrštění.

Při výrobě vysoce kvalitních obkladových dlaždic používají závody na výrobu keramických dlaždic kluznou metodu přípravy jílovité směsi. Za tímto účelem se jíl mele na určitou velikost a prosívá. V tomto případě se oddělují velké příměsi křemenného písku, kamenů, živce a dalších složek přírodní směsi.

Pro oddělení sloučenin železa prochází suchá, hrubě mletá směs elektromagnetickým čištěním na dopravníkové lince (nad ní jsou umístěny elektromagnety). Po odstranění nepotřebných látek probíhá jíl jemné rozpouštění ve speciálních mlýnech vybavených kulovitými mlýnskými kameny vyrobenými z odolné horniny. Během mletí se do mlýnských bubnů přivádí voda, směs se zvlhčuje na 60-70 %, těžší suspenze se oddělují od těch, které obsahují převážně pouze vodu.

Hlína zbavená cizích nečistot vstupuje do nádob v polotekutém homogenním stavu (skluzu), kde se k ní přidávají všechny potřebné přísady do směsi pro konkrétní typ dlaždice. Poté se keramická směs filtruje a dehydratuje a suší se ve speciálních bubnech a rozprašovacích sušárnách na požadovanou úroveň vlhkosti. Poté se hotová směs přivádí na dopravník pro formování surových výrobků.

V některých průmyslových odvětvích probíhá proces elektromagnetického čištění směsi od železných nečistot, který výrazně zvyšuje tavitelnost jílu, ale snižuje pevnost hotového výrobku, u již vytvořené suspenzní směsi, a nikoli u suché hlíny. Za tímto účelem se směs před přivedením do sušicích bubnů filtruje a poté se magneticky separuje (čistí).

Při otevírání firmy na výrobu keramických dlaždic musí podnikatelský plán zohlednit náklady na vypalovací pece. Po přípravě směsi a formování surovin je dalším důležitým krokem ve výrobě dlaždic vypalování. U různých produktů lze vypalování provádět v jedné nebo dvou fázích. Je důležité zde dodržovat teplotní režim.

Po vysušení se tvarované výrobky posílají do pecí, kde by teplota měla dosáhnout 900-1200 stupňů, v závislosti na zvolené formě nebo způsobu přípravy keramické směsi. Po zahřátí výrobky tvrdnou a jdou dále do komor, kde dlaždice chladnou. Pokud firma vyrábí glazované dlaždice, dalším krokem je nanesení glazury, speciálního složení barevných pigmentů a směsi minerálů (často silikátů).

Glazura dodává dlaždici barvu, vzor se stává jasným. Když se glazura dostane do vypalovací pece, vlivem vysoké teploty se roztaví a rozprostře se po dlaždici a poté, ochlazením, vytvoří další ochranný povlak pro podklad. Při výrobě některých výrobků dochází k glazování před počátečním vypalováním (například při formování surových výrobků suchou a polosuchou metodou). Vzhledem k tomu, že se výrobky během procesu vypalování smršťují, dlaždice se v konečné fázi kalibrují a teprve poté se odesílají do prodeje.