Технология изготовления фасадной плитки

Сырьевая база для производства фасадной плитки

Производство фасадной плитки регламентируется многочисленными нормативными документами, в том числе ГОСТ 27180 и EN 14411, которые устанавливают единые требования к составу исходных материалов и конечным характеристикам продукции. Основу любого вида плитки составляет минеральное сырьё, определяющее её эксплуатационные свойства. Выбор компонентов зависит от технологии изготовления (клинкерная, бетонная, керамическая или полимерпесчаная плитка) и условий эксплуатации облицовки. Подробнее о различных видах фасадной плитки можно узнать на Wandermode.

Основные компоненты: цемент, песок, глина

Для бетонной плитки ключевыми компонентами выступают портландцемент, кварцевый песок и вода. Цемент выступает в роли вяжущего вещества, которое при гидратации образует прочный камень. Песок (фракция 0,1–2 мм) является заполнителем, снижающим усадку и повышающим плотность материала. В некоторых рецептурах добавляют мелкий щебень фракции 5–10 мм для увеличения прочности на сжатие.

Керамическая и клинкерная плитка производится на основе глинистого сырья. В качестве основного компонента используется легкоплавкая или тугоплавкая глина, которая после обжига приобретает камневидную структуру. Для улучшения формуемости и снижения усадочных деформаций в массу вводят шамот (обожжённую и измельчённую глину) и кварцевый песок. Соотношение глины и отощающих добавок регулирует пластичность и температуру спекания (обычно 50–70 % глины, 20–30 % песка, 10–20 % шамота).

Согласно технологическим нормативам, массовая доля оксида алюминия в глинах для клинкерной плитки должна составлять не менее 17 % — это обеспечивает образование муллитовой фазы при обжиге и, как следствие, высокую механическую прочность изделий.

Роль пигментов и полимерных добавок

Для окрашивания плитки в объёме используются неорганические пигменты — оксиды железа, хрома, титана, кобальта. Они термически стабильны и не выцветают под действием ультрафиолета. Дозировка пигментов составляет от 1 до 5 % от массы вяжущего. Введение пигментов возможно как в сухую смесь, так и в водный раствор при замесе.

Полимерные добавки (например, поливинилацетатные дисперсии, акриловые сополимеры или полипропиленовая фибра) применяются для модификации свойств бетонной и полимерпесчаной плитки. Они улучшают сцепление компонентов, повышают трещиностойкость и снижают водопоглощение (на 20–30 %). В полимерпесчаной плитке полимер (полиэтилен, полипропилен) является основным связующим вместо цемента — его доля достигает 20–25 % по массе.

• Неорганические пигменты — устойчивость к УФ-излучению и температурам до 800 °C.
• Пластификаторы — снижение водопотребности смеси на 10–15 %.
• Гидрофобизаторы — уменьшение капиллярного подсоса воды.
• Фиброволокно — армирование на микроуровне, повышение ударной вязкости.

Технологические этапы изготовления фасадной плитки

Полный цикл производства включает последовательность операций, каждая из которых определяет конечную структуру и свойства материала. Длительность цикла варьируется от нескольких часов (для бетонной плитки с тепловлажностной обработкой) до нескольких суток (для клинкерной плитки с медленным обжигом).

Дозирование и смешивание исходных материалов

Дозирование компонентов выполняется по массе весовыми дозаторами. Погрешность взвешивания не должна превышать ±1 % для цемента и ±2 % для заполнителей. Точная дозировка критична для стабильности цвета и прочностных характеристик. Сухие компоненты смешиваются в принудительных смесителях циклического действия (турбулентных или планетарных) в течение 2–5 минут. Затем добавляется вода с растворёнными добавками, и смесь перемешивается ещё 3–4 минуты до однородной консистенции.

Формование: прессование, экструзия и литье

Выбор метода формования зависит от пластичности массы и требуемой текстуры поверхности:

1. Полусухое прессование — влажность смеси 6–10 %. Масса дозируется в стальную пресс-форму и сжимается под давлением 20–40 МПа. Метод подходит для бетонной и керамической плитки с чёткими геометрическими формами.
2. Экструзия — пластичная масса влажностью 18–22 % продавливается через мундштук экструдера под давлением 5–15 МПа. После нарезки заготовок формируется непрерывный профиль. Экструзия используется для клинкерной плитки (рубка на формат после выхода из мундштука) и для плитки под «кирпич».
3. Литьё — текучая смесь (шликер) влажностью 30–40 % заливается в гипсовые или пластиковые формы. Метод редко применяется для фасадной плитки из-за высокой усадки; чаще используется при изготовлении тонкой облицовки.

Сушка и обжиг как ключевые стадии

После формования изделия направляются на сушку. Влажность сырца керамической плитки составляет 15–22 %. Сушка в камерных или конвейерных сушилках при температуре 60–120 °C длится от 8 до 24 часов и уменьшает влажность до 1–2 %. Неравномерное удаление влаги приводит к растрескиванию, поэтому скорость нагрева регулируется с учётом размера плитки (для формата 250×500 мм — не более 30 °C/час).

Обжиг — завершающая стадия для керамической и клинкерной продукции. Клинкерная плитка спекается при температуре 1200–1300 °C до полного остекловывания черепка. Время выдержки при максимальной температуре — от 30 до 60 минут. Общий цикл обжига (от загрузки до выгрузки) составляет 24–48 часов. Керамическую плитку обжигают при 950–1100 °C, что ниже, чем клинкер, поэтому черепок остаётся более пористым.

Бетонная плитка не подвергается обжигу: она твердеет естественным путём или в пропарочных камерах (температура 60–80 °C, влажность 95–100 %, выдержка 6–12 часов). Начальный набор прочности за 1 сутки составляет 60–70 % от марочной, окончательное твердение длится до 28 суток.

Оборудование для производства фасадной плитки

Смесители, прессы и экструдеры

Для приготовления формовочной массы применяются лопастные смесители (ёмкостью 500–1500 л) и скоростные турбулентные смесители с частотой вращения ротора до 1000 об/мин. Выбор смесителя зависит от текучести смеси: полусухие составы требуют принудительного перемешивания с интенсивным сдвигом, пластичные — шнековых или ленточных мешалок.

Гидравлические прессы для полусухого прессования развивают усилие от 200 до 1000 тонн. Производительность крупного пресса — до 2000 циклов в час. Экструдеры оснащаются шнеком диаметром 250–500 мм и вакуумной камерой для удаления воздуха из массы (разрежение 600–750 мм рт. ст.), что повышает плотность сырца.

Сушильные камеры и туннельные печи

Сушильные камеры бывают периодическими (для небольших партий) и конвейерными непрерывного действия. В конвейерных сушилках сырец движется на роликовых или сетчатых тележках. Контроль влажности и температуры осуществляется термопарами и психрометрами. Мощность сушильного оборудования рассчитывается по объёму продукции: для производительности 1000 м²/сут требуется объём сушильной камеры не менее 300 м³.

Туннельные печи для обжига имеют протяжённость от 60 до 150 м. Зоны печи: подогрев (20–600 °C), обжиг (600–1300 °C) и охлаждение (1300–100 °C). Максимальная температура выдерживается в зоне спекания длиной 10–20 м. Футеровка из шамотного кирпича и керамоволокнистых материалов обеспечивает тепловые потери не более 20 %.

Сравнение технологий разных видов плитки

Клинкерная плитка: высокотемпературный обжиг

Клинкерная плитка производится из специальных тугоплавких глин с добавлением плавней (полевые шпаты, нефелин-сиенит). Экструзия или полусухое прессование позволяют получить изделия сложного профиля. Обжиг при 1200–1300 °C приводит к образованию стекловидной фазы, заполняющей поры. Водопоглощение клинкера не превышает 3 % (чаще 0,5–1,5 %), морозостойкость — от 200 до 300 циклов замораживания-оттаивания (класс F200–F300). Технологический цикл от формовки до выгрузки длится 1,5–3 суток.

Бетонная плитка: естественное твердение

Бетонная фасадная плитка формуется методом вибропрессования или полусухого прессования. Сырьё — портландцемент, песок, щебень или отсев, вода. После прессования плитка твердеет в штабелях при естественной температуре (20–25 °C) и влажности 80–90 %, либо ускоренно в пропарочных камерах. Окончательную прочность бетон набирает за 28 суток. Водопоглощение бетонной плитки после гидрофобной обработки — 4–6 %, морозостойкость — F100–F200. Точность геометрии ниже, чем у клинкера, из-за усадочных деформаций.

Керамическая и полимерпесчаная плитка

Керамическая плитка для фасадов может быть глазурованной или неглазурованной. Формуется прессованием из масс на основе беложгущихся или красножгущихся глин. Обжиг при 950–1100 °C даёт водопоглощение 6–12 %. Морозостойкость керамической фасадной плитки — F50–F100. Для улучшения свойств на поверхность наносят глазурь — стекловидный слой, который уменьшает водопоглощение до 0,5–2 %.

Полимерпесчаная плитка состоит из кварцевого песка (70–80 %) и термопластичного полимера (20–30 %). Процесс включает смешивание компонентов при нагреве до 180–240 °C, экструзию и калибровку в формах. Спекание не требуется — материал застывает при охлаждении. Водопоглощение полимерпесчаной плитки — 0,1–0,5 %, морозостойкость — не менее F200. Устойчивость к изгибу — до 15 МПа.

Контроль качества готовой плитки

Оценка морозостойкости и водопоглощения

Морозостойкость определяется количеством циклов замораживания (при –20 °C) и оттаивания (при +20 °C в воде). Испытание проводят по ГОСТ 27180 (метод базового цикла) или EN 539-2. Критерий: потеря массы не более 5 % и отсутствие трещин. Для клинкерной плитки допустимо 200–300 циклов, для бетонной — 100–200, для керамической — 50–100.

Водопоглощение измеряют по разности массы сухого и насыщенного водой образца. Стандартный метод — кипячение в воде в течение 5 часов с последующим взвешиванием через 24 часа. Для клинкерной плитки водопоглощение составляет 0,5–1,5 %, для бетонной — 4–6 %, для керамической — 6–12 %.

Прочность на изгиб и истираемость

Прочность на изгиб определяют на образцах размерами не менее 200×100×толщина (мм) по схеме четырёхточечного или трёхточечного изгиба. Для клинкерной плитки минимальное значение — 35 МПа, для бетонной — 5–7 МПа, для полимерпесчаной — 10–15 МПа. Истираемость оценивают по глубине лунки после абразивного диска с кварцевым песком (метод Бёме на керамике — до 0,1 мм для клинкера).

Стандарты и нормы для фасадной плитки

Требования по классам морозостойкости и прочности

Основные требования к фасадной плитке в России регламентируются ГОСТ 27180 (методы испытаний) и ГОСТ 9480 (плиты керамические фасадные). Морозостойкость обозначается классом F — число циклов замораживания-оттаивания без потери свойств. Для умеренного климата (зона III) достаточно F100, для холодного (зона IV–V) — F200 и выше. Класс прочности на сжатие (для бетонной плитки) — не менее B25 (М350).

Европейские нормы EN 14411 классифицируют керамическую плитку на группы (B-Ia — клинкер с водопоглощением ≤0,5 %, B-II — плитка с водопоглощением 0,5–3 %, B-III — 3–6 %). Для фасадов допускается плитка групп B-Ia и B-II, прошедшая испытания на морозостойкость.

Согласно EN 14411, клинкерная плитка для внешней облицовки должна выдерживать не менее 150 циклов замораживания без образования трещин, а водопоглощение не должно превышать 3 %.

Разница между глазурованной и неглазурованной плиткой

Глазурованная плитка покрыта стекловидным слоем толщиной 0,2–0,5 мм, наносимым методом полива или шелкографии до обжига. Глазурь снижает водопоглощение до 0,5–2 % и расширяет цветовую гамму, но её твёрдость по шкале Мооса (5–6 единиц) ниже, чем у неглазурованного черепка (6–7). Глазурь устойчива к УФ-излучению, но может скалываться при ударных нагрузках. Неглазурованная плитка однородна по структуре и не имеет барьерного слоя — при повреждении поверхности цвет не меняется, поскольку пигменты введены в массу. Неглазурованная плитка менее склонна к отслаиванию, поэтому для фасадов с механическими нагрузками чаще выбирают модели без покрытия.

Видео