JAKOŚĆ STOSOWANYCH MATERIAŁÓW

W Polsce zalegają głównie surowce trzeciorzędowe i czwartorzędowe. Posiadają one różne tekstury i barwę. Występują w nich przerosty mułków i piasków pylastych oraz domieszki pylastego węglanu wapnia (kalcyt), kwarcu, miki, pirytu i rozpuszczalnych siarczanów.

W większości charakteryzują się one stosunkowo wysoką plastycznością  i jednocześnie wysoką wrażliwością na suszenie oraz wąskim interwałem spiekania. Minerały ilaste występujące w tych surowcach należą do grupy ilitu z domieszką minerałów grupy montmorylonitu. W sporadycznych przypadkach w surowcach tych występuje margiel. Margiel zawarty w surowcu podczas ogrzewania ulega dysocjacji termicznej, dając jako jeden z produktów tlenek wapniowy, który niekorzystnie wpływa na jakość wyrobów, szczególnie, gdy jego uziarnienie znacznie przekracza 1,0 mm. Tlenek wapniowy przechodzi wskutek hydratacji w wodorotlenek wapniowy, który zwiększając swoją objętość doprowadza do powstawania odprysków i spękań, a nawet do zupełnego rozsypania się materiału ceramicznego.
Jedynym skutecznym sposobem zapobiegania szkodliwemu działaniu marglu jest jego eliminacja na etapie wydobywania surowców. Jeśli jednak jest to niemożliwe, należy stosować następujące metody:
a) dążyć do maksymalnego rozdrobnienia dużych ziaren marglu, podczas przerobu surowca metodą plastyczną na walcach szybkobieżnych przy zmniejszonej szczelinie,
b) wprowadzać do masy roboczej domieszki tworzące w procesie wypalania niskotopliwe krzemiany.
Powstające w wyniku wprowadzenia domieszki niskotopliwej ilość fazy ciekłej zostaje częściowo wchłonięta przez porowate powierzchnie ziaren tlenku wapniowego, co doprowadza w rezultacie do powstawania szeregu związków krzemowych między w/w składnikami i dalej do znacznego obniżenia aktywności tlenku wapniowego. Prócz wymienionych metod należy stosować selektywną eksploatację surowców wyraźnie zamarglonych (koparkami łyżkowymi zamiast powszechnie stosowanymi wielonaczyniowymi).
Jednakże nie tylko zanieczyszczenia surowców mają destruktywny wpływ na jakość gotowych wyrobów. Poważnym problemem jest konieczność wykorzystywania surowców niskiej jakości, zapiaszczonych, zawierających bardzo duże ilości mułków nieplastycznych. Takie surowce uniemożliwiają uzyskanie produkcji o wysokiej jakości i poważnie utrudniają zachowanie jej stabilności. Przy niskiej jakości surowca praktycznie najskuteczniejszą metodą jest zaniechanie jego eksploatacji i poszukiwanie lepszego, bądź też w warunkach ekonomicznie uzasadnionych nawet i jego dowóz.

PROCESY TECHNOLOGICZNE
Procesy technologiczne wytwarzania wyrobów ceramicznych we wszystkich zakładach są bardzo podobne, występujące różnice spowodowane są stanem techniczno-technologicznym maszyn i urządzeń. Szczegółowy zakres stosowanej technologii musi być regulowany przez profesjonalnie opracowane rygory technologiczne - oddzielnie dla każdego zakładu produkcyjnego i każdego asortymentu. Rygory te stanowią drugi po dokumentacji geologicznej podstawowy dokument każdego zakładu i zawierają szczegółowe wytyczne określające sposób prowadzenia i kontrolowania procesów technologicznych na każdym odcinku ciągu produkcyjnego. Zasadniczą sprawą dotyczącą rygorów jest ich bieżące aktualizowanie i przystosowywanie do zmieniających się warunków produkcyjnych. Nowe wymagania unijne zmuszają producentów do opracowania systemu zakładowej kontroli produkcji.

PROCES PRODUKCYJNY
Przerób surowca.
Elementem decydującym o sposobie przerobu surowca jest konieczność laboratoryjnego zbadania surowca, określenia jego składu granulometrycznego, skurczliwości suszenia i wypalania, doboru składników korygujących właściwości fizyko - chemiczne surowców ilastych. Przerób masy prowadzony jest na zestawie maszyn składających się z gniotownika kołowego, przecieraka i walców gładkich. Często występującym mankamentem w przerobie masy jest niewłaściwa perforacja otworów w płytach gniotowników kołowych oraz przecierakach.
Zdarzają się również i to dosyć częste przypadki kontynuowania przerobu masy przy rozstawie szczeliny między walcami ponad 3 mm. Urządzenia przeróbcze w procesie produkcyjnym tylko wtedy spełniają swą rolę, gdy ich sprawność eksploatacyjna pozwala na uzyskanie precyzyjnego przerobu masy. Praktycznie zasada ta z przyczyn „oszczędnościowych” nie jest przestrzegana i w efekcie tego w masie występują grudki nie przerobionej gliny o średnicy ponad ustaloną w rygorach technologicznych. Nieprzerobione ziarna gliny zmniejszają spoistość czerepu, obniżając wytrzymałość mechaniczną produkowanych wyrobów. Utrzymanie więc prawidłowej wielkości otworów w sitach kołogniotów - gniotowników kołowych, przecierakach oraz właściwej szczeliny między walcami jest podstawowym warunkiem uzyskania wyrobu dobrej jakości.

Proces formowania.
Wady spowodowane nieprawidłowym przerobem surowca ujawniają się w procesie formowania pod postacią różnego rodzaju struktur i deformacji pasma wychodzącego z prasy formierskiej — do nich należy zaliczyć strukturę pasmową – pierścieniową „O” i spiralną „S" a także zadziory na zewnątrz pasma lub na ściankach między otworowych.
Stosowanie optymalnej zawartości wody zarobowej w masie przy plastycznym formowaniu wyrobów a szczególnie równomierność nawilżania ma duży wpływ na jakość półfabrykatów. Za niska zawartość wody zarobowej powoduje słabą zwięzłość masy oraz nadmierne zużycie energii elektrycznej, potrzebnej do przetłoczenia masy przez prasę formierską. Niedopuszczalne zaś zwiększenie ilości wody zarobowej prowadzi do deformacji pasma i półfabrykatów pod własnym ciężarem lub w transporcie przy czym niepotrzebnie wzrasta również ilość energii cieplnej potrzebnej do wysuszenia półfabrykatów. Dalszym powodem powstawania wad są nieprawidłowości pracy ucinaczy oraz stosowania nieodpowiednich wylotników, co w konsekwencji prowadzi do produkcji wyrobów o wymiarach niezgodnych z normami i przyczynia się do ich dyskwalifikacji.

Proces suszenia.
Zasadniczy wpływ na jakość produkcji posiada proces suszenia, w którym powstaje największa ilość braków. Przebieg procesu suszenia powinien być prowadzony zgodnie z opracowanymi tzw. krzywymi suszenia, które podają rozkład parametrów suszenia tzn. temperatury i wilgotności względnej w czasie, z uwzględnieniem własności surowca z jakiego formowany jest wyrób, jak również i samej konstrukcji suszarni. W procesie suszenia wady powstają na skutek niewłaściwego przerobu masy i formowania, dużej wrażliwości masy na suszenie oraz nieprawidłowego prowadzenia procesu. Półfabrykaty wyformowane z masy zawierającej okruchy, nierównomierne nawilżanie lub teksturę, wykazują w procesie suszenia charakterystyczne rysy i pęknięcia.
Naprężenia mechaniczne powstające przy kurczeniu się masy i oddawaniu przez nią wilgoci do otoczenia wynikają często z błędnie dobranych domieszek korekcyjnych, złego ujednorodnienia masy pod względem składu i wilgotności. Brak znajomości tzw. „wrażliwości na suszenie” zależnej między innymi od rodzaju i ilości minerałów ilastych. Przeważnie surowce bardzo plastyczne o dużej zwartości minerałów ilastych wykazują dużą wrażliwość na suszenie. Półfabrykaty wyprodukowane z takich mas wykazują przy suszeniu tendencję do dużego kurczenia, wskutek czego utrudniona jest dalsza utrata wilgoci znajdującej się w głębszych warstwach wyrobu. Zjawisko to prowadzi do powstawania dużych naprężeń mechanicznych i rozluźnienia struktury wyrobu, co zewnętrznie objawia się w postaci mniejszych lub większych pęknięć tzw. siatki spękań. Do dalszych wad suszenia należy zaliczyć deformację wyrobów, spowodowaną zbyt szybkim i nierównym suszeniem, powstawaniem rys włoskowatych w czerepie. Na deformację podatne są półfabrykaty wyrobów cienkościennych np. pustaków. Rysy włoskowate bardzo niekorzystnie wpływają na własności mechaniczne wyrobów a także na ich mrozoodporność. Liczne uszkodzenia mechaniczne surówki powodujące wzrost procentu braków są wynikiem wadliwego transportu wewnątrzzakładowego.

Proces wypalania.
Wypalanie jest najważniejszym etapem procesu produkcyjnego w którym może powstawać wiele wad. Wypalanie wyrobów ceramiki budowlanej odbywa się w plecach kręgowych i rzadziej w tunelowych. Najpoważniejszą wadą pieców kręgowych, jest nierównomierny rozkład temperatury w komorze oraz konieczność stosowania ręcznego zataczania i wytaczania wyrobów. Prowadzenie procesu wypalania powinno odbywać się wg krzywych wypalania, wyrażających wzrost temperatury w czasie. Krzywe te zależne są od typu stosowanego pieca, rodzaju asortymentu i właściwości fizykochemicznych surowców wchodzących w skład masy. W piecach tych występują trudności z prawidłowym prowadzeniem procesu wypalania, gdyż zależy on w większym stopniu od doświadczenia i solidności palacza, niż od naukowo ustalonych metod, możliwych do skontrolowania aparaturą kontrolną. Niedociągnięcia nie występują w przypadku pieców tunelowych, gdzie można dokładniej rejestrować parametry procesu i regulować jego przebieg wg założonych krzywych wypalania.
Oprócz w/w występuje szereg innych niedociągnięć rzutujących ujemnie na jakość produkcji, zależnych przede wszystkim dozoru technologicznego zakładu. Bezwzględnie należy kontrolować:
- zawożenie do pieca surówki niedosuszonej
- ustawkę w piecach
- temperaturę wypału i przetrzymywanie w strefie żaru poogniowego,
- sposób studzenia wyrobów
Przytrzymywanie wyrobów przez niedostatecznie długi okres w strefie podgrzewania może prowadzić do niecałkowitego rozłożenia się zawartych w nich części organicznych oraz ograniczenia procesu dehydratacji minerałów ilastych — wyroby takie w strefie wypalania ulegać mogą spękaniu i pęcznieniu. Wyroby krótko przytrzymywane w strefie ogniowej mają czerep niedopalony, o dużej nasiąkliwości i słabej wytrzymałości mechanicznej, posiadają przeważnie niską mrozoodporność. Szybkie studzenie w strefie poogniowej powoduje w wyrobach naprężenia mechaniczne i powstawanie pęknięć włoskowatych, a wyroby takie również posiadają niższą wytrzymałość i mrozoodporność. Szczególnie niebezpiecznie jest szybkie studzenie w temperaturze ok. 570°C, gdzie następuje przemiana polimorficzna kwarcu związana ze znaczną zmianą jego objętości.

MASZYNY I URZĄDZENIA
Zasadniczy wpływ na prawidłowy przebieg poszczególnych operacji technologicznych ma rodzaj zastosowanych maszyn i urządzeń, ich sprawność, stan techniczny i stała kontrola skuteczności działania. Szczególne znaczenie w procesie formowania ma stan techniczny prasy i dobór odpowiednich elementów roboczych takich jak: ślimak, głowica i wylotnik. Parametry ślimaka jak: długość, skok, kąt nachylenia łopatek — decydują o tym czy w formowanym paśmie będzie się tworzyć struktura, która w procesie suszenia i wypalania przyczyniać się będzie do powstawania spękań wyrobu a tym samym do wzrostu ilości złomu powstającego w tych procesach.
Na strukturę pasma wpływ wywiera również głowica, która ustala długość drogi formowania, wydłużenia jej, przyczynia się do lepszego upakowania masy, zmniejsza to możliwość powstawania struktury. Ostateczny kształt pasma wychodzącego nadaje wylotnik. Od jego prawidłowych wymiarów zależy wygląd gotowego wyrobu i jego cechy zewnętrzne. Wylotniki wykonane są dla określonych surowców, tzn. dla konkretnej wielkości skurczu całkowitego, Nie zawsze jednak w zakładach posiadających złoża o dużej zmienności przykłada się odpowiednią wagę do tego zagadnienia, skutkiem tego uzyskuje się wyroby o wysokiej wadliwości.
W procesie suszenia braki spowodowane są złym stanem technicznym suszarń na skutek nieszczelności komór i przedostawania się zimnego powietrza do ich wnętrza, niesprawności układów regulacyjnych (klapy sterownicze, zawory itp.) w wyniku czego proces suszenia nie może być prowadzony zgodnie z założeniami rygoru technologicznego. Wady wyrobów gotowych spowodowane stanem technicznym pieca wypałowego są stosunkowo rzadkie. Tak jak przy suszeniu wpływ na powstawanie złomu wypalania ma zasysanie fałszywego powietrza, którego działanie jest dwojakie — uderzenie termiczne powodujące pękanie wyrobów (okolice bramek od strony zewnętrznego kanału ogniowego), obniżenie temperatury w części przekroju pionowego, prostopadłego do osi kanału, wynikające z tego duże (do 200°C) różnice temperatur powodujące miejscowe niedopały, lub przepały wyrobów.

KONTROLA MIĘDZYOPERACYJNA I KOŃCOWA
Aby móc prawidłowo prowadzić proces technologiczny, niezbędna jest stała kontrola parametrów poszczególnych operacji. Niezbędne jest opracowanie kart operacji technologicznych na podstawie których zachodzić będzie możliwość stałego kontrolowania procesu produkcyjnego. Ważna jest kontrola za pomocą aparatury pomiarowej ale także nie należy lekceważyć kontroli organoleptycznej. Bezwzględnie należy sprawdzać: wielkość próżni w prasie próżniowej, kształtowanie się temperatury i wilgotności w procesie suszenia, rejestrowania temperatury procesu wypalania, ciągu powietrza i spalin w piecu (najlepszą metodą jest stosowanie aparatury rejestrującej opartej na sterownikach). Pracownicy o dużym doświadczeniu i praktyce często prowadzą instynktownie technologiczne, ale takie prowadzenie technologii odbiega prawie zawsze od warunków optymalnych. Postęp techniczny i technologiczny pozwala na zoptymalizowanie procesów a tym samym wyeliminowanie braków produkcyjnych i podniesienie jakości. Ideałem byłoby produkowanie wyrobów o zmierzonej jakości, a tym samym wyeliminowanie sortowania. Niestety często jedyną drogą do właściwego klasyfikowania wyrobów pod względem jakościowym jest sortowanie. Sortowacze nie zawsze sumiennie i z poczuciem pełnej odpowiedzialności traktują swoją pracę, stąd w wysortowanych wyrobach gotowych znajdują się sztuki wybrakowane, a ich obecność w partii dyskwalifikuje ją i w takim przypadku konieczne jest ponowne przesortowanie, co ujemnie wpływa na koszty produkcji. Zdarza się również, że takie wyroby wymykają się spod kontroli brakarzy i służby ,,KJ" i są przekazywane do obrotu handlowego. Rezultat takiej transakcji jest z góry wiadomy: reklamacje, przeklasyfikowania, czyli obniżenie ceny, kary umowne za zbywanie wyrobów złej jakości. Generalnie rzecz biorąc — straty wytwórcy.

WNIOSKI KOŃCOWE - ZALECENIA:
1. Zastosować naturalne sposoby uplastyczniania surowca przez hałdowanie.
2. Dążyć do eliminowania z surowca wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń przez precyzyjne jego rozdrobnienie na istniejących urządzeniach przeróbczych lub przez wprowadzenie nowych urządzeń przystosowanych do tego celu.
3. Prowadzić unieszkodliwienie wpływów marglu przez jego eliminację z surowca dostępnymi metodami lub przez wprowadzenie domieszek chemicznych lub niskotopliwych.
4. Bieżąco aktualizować i przystosowywać rygory technologiczne do zmieniających się warunków produkcyjnych.
5. Rozpowszechniać stosowanie do mas odpowiednio dobrane domieszki korekcyjne.
6. Zinwentaryzować najlepsze typy wylotników i powielić ich gabaryty (kształt) przy wykonywaniu następnych egzemplarzy.
7. Przeprowadzić badania nad doborem optymalnych gabarytów głowic do pras oraz wylotników dla poszczególnych asortymentów produkcji.
8. Wyposażyć zakłady w niezbędną aparaturę kontrolno-pomiarową, do kontroli podstawowych faz procesów produkcyjnych.
9. Dążyć do opracowania dokumentacji technologicznej, wdrożenia zakładowego systemu kontroli produkcji dla zapewnienia normalnego przebiegu procesów produkcyjnych.