Содержание

1. Технологические операции и процессы изготовления керамических изделий методом полусухого прессования, применяемое оборудование, возможные виды производственных дефектов

     Методом полусухого прессования получают изделия из керамических порошков. Такие изделия характеризуются большей механической прочностью, малой влажностью, что значительно сокращает время обжига; кроме того, они имеют четкую геометрическую форму.

     Для получения порошка подготовленную пластическую массу высушивают до остаточной влажности 2 — 3%, тонко измельчают и получают порошок, в который добавляют пластификатор. Изготавливают изделия в металлических формах под большим давлением.

     Рассмотрим  основные этапы изготовления керамических изделий методом полусухого прессования.

     Первый  этап — приготовление пресс-порошка. Пресс-порошок — это дисперсная, глинистая система с низким содержанием влаги. Такой массе не свойственна связанность, что обуславливает ее сыпучесть — скорость стечения через определенное отверстие под действием собственной массы. Для того, чтобы получить максимально уплотненный порошок при минимальном давлении (прессуемость порошка) , он должен иметь определенный зерновой состав (гранулометрический) и влажность. В результате приготовления порошка масса должна иметь однородную пофракционную влажность и минимальное содержание пылевидной фракции [5].

     Пресс-порошки  для производства керамических изделий получают в основном тремя способами:

     • I способ (порошковый) — глинистое  сырье и добавки подвергаются сушке, помолу, пресс-порошок гранулируется до заданных размеров гранул с увлажнением или без увлажнения;

     • II способ (пластично-порошковый) — глинистое сырье и добавки подвергаются дроблению, увлажнению до пластического состояния, перемешиванию, из пластической массы формуются гранулы размером до 15 мм, которые подсушиваются, измельчаются и гранулируются до заданного зернового состава;

     •III способ (шликерный) — глинистое сырье  и добавки измельчаются совместно с водой до сметанообразного состояния. Полученную суспензию с влажностью 40-60 % (шликер) сушат в распылительных сушилках до влажности 5-8 %. Основная технологическая связка таких порошков — вода, без которой не проявляется пластифицирующая способность глинистых материалов и прессование практически невозможно.

     Положительное влияние на качество прессовки оказывает ступенчатое прессование, при котором штамп давит на порошок со стадиями разгрузки, т.е. после определенного периода давления штамп несколько приподнимается и прессовка освобождается от прессующего давления. Это позволяет более полно удалить воздух из прессовок. Характерный дефект при полусухом прессовании керамических изделий — трещины расслаивания, расположенные перпендикулярно усилию прессования. Основные причины таких трещин — расширение запрессованного воздуха, сегрегация пресс-порошка при засыпке его в пресс-форму (разные части формы заполняются порошком разного зернового состава) и упругие деформации глинистых частиц.

     Для предотвращения этого явления рекомендуется  применять прессы с многоступенчатым двусторонним прессованием и выдержкой  при максимальном давлении, а также пресс-порошки с оптимальным составом и влажностью.

     Второй  этап — это прессование. При прессовании керамический порошок проходит несколько стадий. Сначала происходит уплотнение — сближение частиц вещества друг к другу, при этом часть воздуха удаляется. На второй стадии увеличивается поверхность контакта частиц друг с другом путем пластической деформации. При этом на поверхность такой частицы выдавливается влага. Все это приводит к усилению сцепления между частицами вещества. На третьей стадии в результате уплотнения частицы подвергаются упругой деформации. И последняя стадия прессования происходит при очень высоком давлении и вызывает хрупкое разрушение частиц порошка [6].

     После прекращения воздействия на порошок давления происходит упругое расширение материала (иногда до 8%). Различие между исходной высотой порошка (до пресса) и высотой получившейся массы после прессования называется «осадкой». Для каждого порошка есть определенное давление, по достижению которого материал больше не уплотняется.

     Большое значение при осуществлении прессования имеет одинаковая плотность прессовки, что обуславливается режимом процесса. Режимы прессования разделяются по направлению (односторонние и двусторонние) , кратности (однократные и многократные) и по интенсивности приложенных усилий (ударные и плавные).

     Третий  этап — сушка. После формования полуфабрикат керамических изделий имеет невысокую механическую прочность из-за наличия в массе влаги, количество которой зависит от способа производства, минерального состава массы и других факторов. Это затрудняет транспортирование изделий, кроме того, в процессе сушки происходит усадка изделий. [6].

     Искусственная сушка осуществляется в сушилках, которые по принципу (режиму) работы подразделяются на камерные, туннельные, конвейерные, а по форме — на прямоугольные  и круглые. Сушилки различаются по способу подвода тепла к высушиваемому изделию на конвективные, радиационные, а также комбинированные. Температура сушки изделий без форм равна 70 °С, при этом их остаточная влажность составляет 2 — 4%.

     Для каждого вида изделий безопасный режим сушки зависит от свойств массы (количества отощающих добавок, их зернового состава, чувствительности глины к сушке), способа формования и переработки массы, габаритов изделия и способов сушки. Способ сушки и конструкцию сушильного агрегата для каждого вида изделий выбирают исходя из возможности максимальной механизации и автоматизации загрузки, транспортирования в процессе сушки и выгрузки изделий из сушильного агрегата при минимальных энергетических затратах и гарантированном качестве изделий [6].

     Теплоносителем  в сушильных устройствах является воздух, нагреваемый до необходимой  температуры в зоне охлаждения обжиговых  агрегатов или в специальных  нагревательных устройствах (калориферах, подтопках.), устанавливаемых в непосредственной близости от сушилок.

     В процессе сушки на изделиях могут  возникать дефекты формования (литья): «жмотины», выбоины, а также деформация, трещины, отставание приставных деталей. Поэтому изделия подвергают визуальному и керосиновому контролю (выборочно) и направляют на обжиг. Перед обжигом изделия зачищают наждачной бумагой, удаляя швы от пресс-форм, а затем обдувают струей сжатого воздуха, чтобы снять с поверхности изделия пыль.

     Цель  обжига - сформировать черепок изделия  с заданными физико-техническими свойствами, закрепить глазурь и декор на его поверхности.

     Обжиг в производстве керамических изделий  — наиболее ответственная технологическая операция, в большинстве случаев - завершающая стадия их изготовления. При обжиге протекают сложные химические, физические и физико-химические процессы, формирующие структуру изделий и определяющие их физико-технические свойства (прочность, плотность, водопоглощение). Для изделий тонкой керамики характерны два обжига, но если на изделия нанесены надглазурные декоры, то они подвергаются третьему обжигу — муфельному.

     Весь  процесс обжига разделяется на три  периода: нагрев до максимальной температуры, выдержка при этой температуре и охлаждение. При нагреве и последующем после обжига охлаждении в керамическом материале происходит комплекс физико-химических изменений, которые в основном и предопределяют те или иные свойства готового керамического изделия [6].

     При обжиге изделий строительной керамики спекание в основном происходит вследствие образования эвтектической жидкой фазы, растворения в ней некоторых компонентов и цементации ею всех кристаллических и зерновых образований при охлаждении.

     Под температурным режимом обжига понимают зависимость между температурой и временем обжига. Режим обжига представляет собой комплекс взаимосвязанных факторов: скорости подъема температуры, конечной температуры обжига, длительности выдержки при конечной температуре, характера газовой среды и скорости охлаждения. Под интервалом обжига понимают температурные границы, в пределах которых изделия при обжиге приобретают свойства, регламентированные действующим ГОСТом.

     Для обжига изделий строительной керамики применяются печи различных типов и конструкций, в основном туннельные и щелевые (табл. 3.35). Принцип конструкции печей туннельного типа заключается в непрерывном продвижении в обжиговом туннеле шириной 1,6-7 и длиной 50-150 м обжиговых вагонеток с установленными на них изделиями. При движении в обжиговом канале вплоть до выхода из печи изделия последовательно проходят все зоны тепловой обработки по установленному температурному режиму.

     В щелевых печах керамические изделия движутся в обжиговом канале по роликовому или сетчатому конвейеру в один ряд по высоте, что позволяет резко сократить время обжига и уменьшить расход топлива на единицу обожженной продукции. Скоростной обжиг позволяет легко изменять время нахождения изделий в печи в зависимости от их формы и размеров, а также температуру обжига. Однако при этом требуется более энергоемкое оборудование для подготовки компонентов глиномасс и введение плавней [6].

     Конвейерные линии для производства керамических плиток представляют собой комплекс различных механизмов и тепловых агрегатов, объединенных системой транспортных устройств, выполняющих все необходимые технологические операции: прессование плиток, их зачистку, перегруппировку, сушку, глазурование, зачистку после глазурования и обжиг. Эти операции осуществляются в процессе транспортирования плиток по конвейеру. Конвейерные линии полностью механизированы. Главная особенность всех линий — расположение плиток в один ряд по высоте и несколько рядов по ширине на роликовом (сетчатом) конвейере, что позволяет осуществить скоростные режимы сушки и обжига при равномерном по плоскости и равноин-тенсивном двухстороннем обогреве каждой плитки.

     В зависимости от вида плиток применяются различные типы конвейерно-поточных линий. Для плиток внутренней облицовки рекомендуется линия двукратного обжига (сушка — утельный обжиг — глазурование — политой обжиг), для других видов плиток — линия однократного обжига (сушка— глазурование— сушка— обжиг). Длина конвейерно-поточной линии может составить от 80 до 160 м.

2. Полиамидные волокна  и нити, их виды, способы получения,   
основные свойства, применение

     К синтетическим относятся волокна  из полимерных материалов, полученных синтезом простых веществ (этилена, бензола,фенола, пропилена) в результате реакции полимеризации или поликонденсации [3].

     Полиамидные волокна (капрон, анид, энант) получены из капролактама, гексометилендиамина, адипиновой кислоты и полиэнантоамида. Технологический процесс производства полиамидных волокон различных видов существенных различий не имеет. Он включает три основных этапа: синтез полимера; формование волокна; вытягивание и последующая обработка волокна. В процессе формования свежесформованное синтетическое волокно сильно вытягивается (в 2—20 раз) с целью повышения его механических свойств. После предварительной вытяжки волокна подвергают холодному вытягиванию.

     О полиамидных волокнах из ароматич. полиамидов, т. н. арамидных волокнах, обладающих высокой термо- и химической. стойкостью и в ряде случаев очень хорошими механическими свойствами [5].

     Полиамидные волокна из алициклических полиамидов (или полиамидов, содержащих в цепи алициклические звенья) по механическим свойствам, прежде всего по модулю деформации растяжения, несколько превосходят найлон-6 и найлон-6,6. Однако из-за экономических факторов (стоимость сырья) производство их не получило широкого развития [например, выпускается волокно киана в США, формуемое из полимера, синтезируемого поликонденсацией бис-(n-аминоциклогексил)метана и додекан-дикарбоновой или азелаиновой кислоты] [5].

     Получение. Технологический процесс получения полиамидных волокон включает следующие основные стадии: синтез полимера, формование и вытяжка, текстильная обработка волокна. Разделение это условно, т.к. современная технология, предполагает совмещение отдельных стадий вплоть до полностью непрерывного процесса. См. также Формование химических волокон.