Керамикалық бұйымдарды өндірудің технологиялық принциптері

Керамикалық бұйымдарды өндірудің технологиялық принциптері

Жұмсақтан (созымталдық тәсіл) қалыптау тәсілі кірпіш черепица және басқа бұйымдар шығарарда қолданады. Қалыптау (пресстеу) процесі оңды жүруі үшін массаның ылғалдылығы оның 
қатты түиіршіктерінің беті қалындығы екі су молекуласындай шамада болатындай гидраттар қабығымен қапталуына жететіндей болуы керек. Саздық массаның мұндай ылғалдылығы 18-24 %-ға сәйкес 
болады. Бұйымдарды қалыптау арнаулы пішіндегі пресс ойығы арқылы массаны брус тәрізді етіп сығып шығаруға, таптап қысуға (штамптауға) немесе күрделі бұйымдарды жапсыруға негізделген. Ең көп   қолданатыны   горизантальды   шнектік   прессте таспалық (ленталық) қалыптау әдісі. Бұл прессте жасалынатын шалафабракаттың    тығыздалынуымен     және     белгілі орынға жылжытылуымсн   қатар,   масса   қосымша   үдемелі   иленіп және біртектіленіп (гомогенизданып) үлгереді.

Құрғақтан қалыптау тәсілінің мәнісі - ылғалдылығы 8-12 % (шала құрғақ тәсілі) немесе 2-8 % (құрғақ тәсілі) бірікпеген ұлпа тәрізді саздық массадан пресстеумен бұйымдардың шала фабрикаттарын алуда. Берілген пішіндегі бұйымдардың алынуын масса түйіршіктерін күшпен өзара жақындатып, бір-бірімен тиісу беттерін өсіру аркылы пайда болатын Вандер-ваальстік және капиллярлық байланыс күштері қамтамасыз етеді.

Құйма тәсілмен керамикалық бұйымдарды қалыптаудың мәнісі - гипстен жасалынған қалыпқа қою ағатын саз шликерін құюда. Шликердегі артық су қалып денесіне сіңірілген соң, артық шликерді төгіп тастап, бұйым шикіні қалыптан босатып алады. Бұл тәсіл жұқа қабырғалы және күрделі пішінді санитарлык-техникалық және әсемдік керамикалық бұйымдар шығарарда қолданылады.

Кептірілу - материал мен төңіректегі орта арасындағы жылу және масса алмасуымен байланысты жүретін көптеген құбылыстар жннағы. Ылғал кептірілген бұйымдардың ішкі жағынан сыртқы бетіне тартылып буға айналады. Бұл процестің жүру жылдамдығы бір өлшемдік уақытта бір өлшем алабынан аластатылатын су шамасымен сипатталады. Кебу жылдамдығы жылу таратқыш ортаның температурасына, ылғалдылық дәрежесіне және қозғалу жылдамдығына байланысты. Кебу жылдамдылығын массаның кебу қасиетіне, оның кебердегі шөгу деформациясының дамуына сәйкес жүргізеді. Іс жүзінде 4 кг/(1 м • саг) аспайтын ылғал буланып ұшатындай жылдамдықпен кептіруге болады. Дегенмен, саздық массаның кебу жылдамдығын нақтылы жағдайда зерттеп барып қабылдаған дұрыс болады.

Күйдіру - керамикалық бұиымдар жасау технологиясының ең маңызды және соңғы сатысы. Керамикалык бұйымдардың маңызды физикалық-механикалык касиеттері 900-1100 ^оС аралығындағы температурада күйдірілуі нәтижесінде қалыптасады. Нақтылап айтқанда күйдіру нәтижесінде бұйымдар тас тәрізді күйіне көшіп беріктік, суға және аязға төзімділік көрсеткіштерін жетерліктей жоғарылатып, керекті құрылыстық қасиеттеріне ие болады. Керамикалык бұйымдардың күйдірілмеген қалпымен салыстырганда, құрылыстық қасиетін күрт өзгеруін күйдіру кезіндегі саздык массада жүретін физикалық-химиялық процестерімен түсіндіріледі. Мысалы, органикалық қосындылардың жанып кетуі, саздык минералдардың дегидратациялануы, кремнеземнің полиморфиялық өзгеруі, карбонаттардың ыдырауы, қатты фазалардың синтезі, балқыма қорытындының пайда болуы және пісе келе тығыздалып, керамикалық сүйекке көшуі толып жатқан тізбектес физикалық- химиялық процестердің жүруімен байланысты екенінде күмән жоқ.

Күйдіру пешіне алдын-ала  кептірілген бұйымдар 8-12 %-дық ылғалдьшығымен келіп түсетіндіктен 110°С дейін баяу (50-80°С/сағ.) қыздырганда, байланыссыз  бос су толык бөлініп ажырайды. Температура 200°С аса көтерілгенде органикалық қоспалары жанып  кетеді, 50 -700°С дейін кыздырганда  массадағы саздық минералмен және басқа  қосындылармен химиялық байланыстағы суы ажырай жоғалады да минералдық масса созымталдығын мүлде жоғалтады.

Керамикалық бұйымдардың  негізгі қасиеттері

Құрылыстық керамика бұйымдарына  оларды пайдалану процесінде әсер ететін жағдайларға байланысты түрлі талаптар қойылады. Көпшілігінде бұл талаптар ксрамика бұйымдарының су сіңіргіштігіне, аязға төзімділігіне, механикалық  беріктігіне, химиялық және термиялық  тұрақтылығына, үйкелістігіне, су өтімділігіне қойылады. Керамикалық бұйымдардың  бұл қасиеттері олардың кеуектігі  мен тығыздыгына едәуір байланысты.

Су сініргіштігі - керамикалық сүйектің кеуектігін сипаттайды. Кеуекті керамикалық бұйымдардың су сіңіргіштіктері ылғал массасы бойынша 6-20 %, ал көлемі бойынша 12-40%, Сондай-ақ, тығыз керамикалық бұйымдардікі массасы бойынша 2-10% аралығында.

Жылу өткізгіштігі - керамикалық бұйымдардың кеуектігі мен қуыстығына байланысты. Нағыз тығыз керамикалық сүйектің жылу өткізгіштігі - 1,6 Вт/(м*°С).

Мыктылығы (беріктігі) - керамикалық сүйектің фазалык кұрамына, кеуектілігіне және жарықсыздыгына байланысты.

Аязға тұрақтылығы - керамикалық бұйымдардың сумен қаныққан күйінде байқаларлыктай бұзылу белгісінсіз (қабаттану, қабыршықтану, шетінеу, мүжілу, бояулану) ауыспалы мұздау және еру циклдар әсерінің нактылы рет кайталану санына шыдамдылыгымен сипатталады.

Керамикалық бұйымдарды тағайындалуы бойынша түрлерге бөлінуі

Қуыс денелі керамикалық  кірпіш - қоспасы бар немесе қоспасыз оңай балқитын саздан созымталдық қалыптаумен немесе шала кұрғақтай пресстеумен жасалынады. Созымталдықта қалыпталынған қуыс денелі кірпіштің саңылау тәрізді немесе дөңгелек қуыстары, ал шала кұрғактай пресстеле қалыпталынған кірпіштердің түрлі пішіндегі денесін тесіп өтетін   немесе    өтпейтін қуыстары болады (сурет 1). Бұл кірпіш қысқандагы беріктік шегі бойынша мынадай маркаларға бөлінеді: 250; 200; 150; 125; 100 және 75. Созымталдықпен қалыпталынган кірпіштің су сіңіргіштігі 6%-дан кем емес, ал шала құрғақтай пресстелінгендікі - 8%-дан аз емес. Аязға төзімділігі 15 циклдан кем емес. Қуысденелі кірпіш жүктенгіш сыртқы және ішкі қабырғаларды, бөлме айырғыштарды және үй мен ғимараттардың басқа да бөліктерін қалауға қолданады. Бүтін кірпіштен каланган кабырғага қарағанда, оны қолдану нәтижесінде сыртқы қабырғанын калындығы 20%-ға, массасы 35%-ға, ерітінді шығыны - 45%-ға, керамикалық материалдары - 15%-ға азайтылады.

Сурет 1. Қуыс денелі кірпіштер  мен керамикалық тастар: а - жұмсақтай 
қалыпталынған кірпіш; б - шала күрғақтай пресстелінген кірпіш; в - 7 жәнс 
18 вертикальды және II горизонтальды қуыстары бар тастар.

Кеуекті қуыс денелі жеңіл кірпіш - жасалу тәсілі куыс денелі кірпішті шығарғандай, керамика масса құрамына жанып кететін заттар (ағаш, көмір, диатомит және т.с.с. заттардың ұнтақтары) қосылады. Жеңіл салмақты кірпіш кәдімгі кірпішпен салыстырғанда оның тығыздығы және жылу өткізгіштігі төмен болады да қабырганың қалыңдығын және үй конструкция массасын азайтуға мүмкіндік береді. Бұл кірпіштің мөлшері 250 х 120 х 88 мм, тығыздығы 700-1450 кг/м3, қысқандағы мықтылығы 3,5-МОМПа, аязға төзімілігі Ғ 10.

Қуыс денелі керамикалық  тастар - кірпішпен салыстырғанда мөлшерлері ірі етіп жасалынады (250-290 х 120-288 х 130-288 мм). Олардың жасалу технологиясы созымталды қалыпталынатын қуыс денелі кірпіш технологиясынан онша айырмашылығы жоқ. Жұқа қабырғалы көпкуысты тастарды өңдіргенде саздағы глиноземнің мөлшері 13-20, кремнеземнің – 50-75% болуы керек. Шихтаның қалыптану және кептірілу қасиетін жақсарту үшін оған 10- 40% шамот қосады. Керамикалық масса шихтасын кәдімгі кірпішке дайындағаннан гөрі едәуір тиянакты дұрыс дайындайды. Сондай-ақ, керамикалық массасын да жетерліктей жақсы езіп илейді. Қалыпталынуын таспалық прессте жүргізеді. Тастарды қалыптағанда тесіп өтетін немесе жабық қуыстарымен, қырларының үстін тегіс немесе қырлы бұдырларымен шығарады. Кептірілуі туннельдік кептіргіштерде, күйдірілуі туннельдік пештерде атқарылады. Қуыс денелі керамикалық тастардың тығыздығы 1300-1450 кг/м³ , су сіңіргіштігі 6 %-дан кем емес, аязға төзімділігі Ғ15. Қысқандагы мықтылығы бойынша олардың төрт маркасы болады: 75, 100, 125 және 150.

Беттік кірпіштер мен керамикалық тастар сыртқы және ішкі қабырғаларды қалау және сонымен бірге, қаптау үшін қолданады. Мұндай кірпіштердің және тастардың беттерін теп-тегіс немесе кедір- бұдыр немесе әрленген (фактураланған) етіп шығарады. Бет қырларында жарық, кетік және т.с. тетіктерді болдыртпайды. Бұларды жасау үшін кәдімгі қызыл болып күйдірілетін саздан басқа диатомиттерді де және трепельдерді де пайдаланады. Жасау технологиясы кәдімгі кірпіштікінен аумайды. Тек қолданатын шикізаттың біртектілігіне, пішіндерінің дұрыс, түстерінің бірыңғай болуына қойылатын талаптарды орындау қажет және де керамикалық массаның құрамын таңдай отырып, күйдіру тәртібін реттеумен ақ, коңыр және ақсары түстегі кірпіштер мен керамикалық тастарды шығаруға болады.

Беттік кірпіш пен керамикалық тастардың мықтылығы бойынша маркалары - М75, 100, 125 және 150, су сіңіргіштігі - 6% кем емес және 14% аспауы керек, аязға төзімділігі 25 циклдан кем болмауы керек.

Саз кірпіш. Сазды тығыз денедегі көлемі бойынша есептейді. Мысалы, мөлшері 250 х 120 х 65 мм 1000 дана кірпішке тығыз денедегі саз шығыны 2,5 м³ болады да, қопсытылған күйінде - 3-3,2 м . Осыдан карьердегі маусымдық жұмыс көлемін есептеп шығаруға болады. Мысалы, өндіріс өнімділігі 2 млн. дана кірпіш зауыты үшін маусымдық карьерлік жұмыс көлемі былайша есептелінеді: 
2 млн. дана кірпіш үшін шыгарылатын саз көлемі -

2,5 м³ х 2000= 5000 м³

Саз кенінің калындығын біле отырып, мысалы, һ=2,5 м, маусым уақытында  қазып алынатын карьер ауданын есептейді - 
5000 м³:2,5 м=2000 м²