Общая характеристика санитарной керамики

Аналитический обзор литературы

Общая характеристика санитарной керамики

На сегодняшний день керамические предприятия выпускают большой ассортимент санитарно‒строительных изделий, применяемых в жилищно‒гражданском строительстве. К санитарно‒строительной керамике относятся унитазы: тарельчатые, козырьковые; с прямым и косым выпуском; умывальники: со спинкой, без спинки, полукруглые, овальные, трапециевидные, полукруглые, угловые; умывальники специального назначения (хирургические, парикмахерские); смывные бачки; писсуары; лабораторные раковины и др.

Санитарно‒керамические изделия (унитазы, биде, умывальники и т.д.) изготавливают из фарфоровых, полуфарфоровых и фаянсовых масс методами литья в гипсовые формы и литьем под давлением в полимерные (полиуретановые) формы с последующей сушкой и обжигом. Изделия относят к тонкокерамическим, имеющим плотный (фарфоровые и полуфарфоровые изделия) или пористый (фаянсовый) черепок, покрытый прозрачной или глухой глазурью, белой или цветной.

Санитарно‒керамические изделия должны удовлетворять следующим требованиям:

‒ быть гигиеничными, долговечными и соответствовать современным эстетическим требованиям к внешнему виду;

‒ изделия должны иметь заданную форму без выбоин, трещин и других дефектов;

‒ быть хорошо обожженными, издавать при ударе чистый звук;

‒ иметь глазурный покрытие, хорошего разлива. Белизна изделий должна быть не менее 65% для первого сорта и второго сорта и не менее 60% для третьего сорта [1, с 24].

Санитарно‒строительные изделия из фаянсовых масс. Изделия из фаянсовых масс имеют пористый черепок, пропускающий в неглазурованном виде воду, что обуславливается незначительным количеством вводимых плавней (3‒5%). Размер пор фаянсового черепка, обожженного при температуре 1250‒1280° С, составляет 0,37‒0,70 мкм. Вследствие длительного водонасыщения при наличие таких пор является менее долговечным, чем более спекшийся черепок. Показатели прочности черепка снижаются вследствие концентрации напряжений вокруг пор и уменьшения контактной поверхности между отдельными частицами. Фаянсовый черепок имеет неравномерную пористость, волосяные трещины, развитую сеть капилляров в переходном слое. Высокое капиллярное напряжение воды оказывает значительное механическое давление на перегородки пор.

Если эти поры ориентированы в направлении глазурного покрытия, то возникающие давления стремятся отделить его от черепка. Напряжения растяжения сопровождаются образованием волосяных трещин‒вторичного цека глазури, т.е. трещин, аналогичных образовавшимся из‒за различия коэффициентов термического расширения массы и глазури. При значительной пористости (до 12 %) фаянсовый черепок при эксплуатации поглощает влагу и расширяется на 0,07‒0,12 %.

Причиной набухания черепка являются сорбция водяных паров на стенках капилляров с частичным заполнением мельчайших пор. На величину набухания, кроме пористости, влияют и другие факторы: состав массы, гранулометрический состав, температура обжига, тепловое расширение, состояние и наличие промежуточного слоя, а также условия эксплуатации и периодичность влагонасыщения черепка.

Набухание черепка изделий является необратимым процессом. Это объясняется тем, что влага, проникая в поры черепка и вызывая его набухание, по‒видимому, закрепляется неодинаково из‒за разных условий термовлажностной обработки крупногабаритных санитарно‒строительных изделий. Пористый фаянсовый черепок менее термически стойкий. Это свойство определяется величиной внутренних напряжений, возникающих в многофазовом черепке изделий при нагревании в результате температурного перепада и различия в коэффициентах термического расширения структурных элементов материала изделий. Термические напряжения в черепке и глазури разрыхляют их структуру и расширяют область проникновения в них влаги, а, следовательно, способствует разрушению черепка. Поэтому на фаянсовых изделиях чаще, чем на полуфарфоровых и фарфоровых появляется вид брака, называемый в производстве « холостой треск» [1,с 35].

Санитарно‒строительные изделия из полуфарфоровых масс. Полуфарфоровые изделия имеют меньшую пористость (до 5,0%) за счет ввода большого количества плавней (9‒10%), обладают большей термической стойкостью, более повышенными санитарно‒гигиеническими свойствами и механической прочностью. Прочность керамических изделий во многом зависит от их фазового состава. С повышением в черепке изделий стекломуллитовой фазы, т. е. с переходом на полуфарфоровые массы, с увеличением плотности и мелкозернистости прочность изделий при изгибе возрастает. Большое количество кварца в массе (более 26‒28 %) снижает механическую прочность и термостойкость изделий. При наличие таких факторов полуфарфоровых изделиях также может появляться производственный брак готовой продукции ‒ «холостой треск». В полуфарфоровых изделиях сокращаются полиморфные превращения непрореагировавшего кремнезема в черепке за счет увеличения плавней в массе, снижения тонины помола. Это способствует снижению коэффициента термического расширения, повышению термостойкости, улучшению их качества и долговечности в эксплуатации.

Санитарно‒строительные изделия из фарфоровых масс. Значительно повышенными эксплуатационными свойствами обладают массы со спекшимся черепком, т.е. фарфоровые. В результате повышенной плотности и низкой пористости фарфоровых масс улучшается гигиеничность изделий, увеличивается в 1,5‒2 раза механическая прочность, а следовательно, их долговечность, устраняется разрушение изделий за счет влажностного расширения пористого черепка. Фарфоровая масса для санитарно‒строительных изделий существенно отличается от классического фарфора, применяемого для хозяйственной посуды, обжигаемого при температуре 1320‒1350°С.

Для производства санитарно‒строительных изделий фарфоровая масса дает спекшийся черепок при температуре 1220‒1240°С, не обладает просвечиваемостью в тонком слое. Структура спекшейся керамики для санитарно‒строительных изделий при электронно‒микроскопическом исследовании представлена кристаллами муллита более мелкими, чем в классическом фарфоре, что объясняется неполным протеканием реакций минералооброзования в связи с пониженной температурой обжига. Основные условия для получения фарфоровых масс для производства санитарно‒строительных изделий является полная спекаемость черепка при наличии водопоглощения не выше 0,5% и отсутствие деформации в обжиге. Это достигается за счет увеличения количества вводимых плавней до 20% и снижения тонины помола отощающих материалов. Так как по мере увеличения количества вводимых плавней наряду с интенсификацией спекания сужается его интервал, что не желательно при многоярусных садках в туннельных печах и при изготовлении крупногабаритных санитарно‒строительных изделий, количество вводимых плавней является весьма ограниченным.

Для расширения интервала спекания, определяющегося, в основном, вязкостью образующейся при обжиге жидкой фазы, в фарфоровые массы вводят тонкомолотые непластичные материалы, которые способствуют снижению температуры спекания и уменьшению количества плавней. [5, c 28].

Таблица 1. Физико‒механические свойства санитарно строительных изделий