מהי הקרמיקה ומהו תהליך ייצורה
הרכב הקרמיקה, ההיסטוריה של השימוש בה, איכויותיה כחומר ריצוף, והצגת שיטות שונות לייצורה: שיטת הכבישה והזיגוג, שיטת השיחול ושיטת היציקה לתבניות גבס.
הקרמיקה היא שם כולל למגוון גדול של מוצרים אשר מיוצרים בטכנולוגיות שונות כאשר הדבר המייחד אותם היא העובדה כי כולם עשויים מחומרים המופקים מן הטבע ועוברים תהליכים שונים, ביניהם הצריפה (שריפה). מוצרי הקרמיקה במתכונתם היום הם פיתוח רב שנים של כלי החרס העתיקים.
ההיסטוריה של השימוש בקרמיקה מתחילה עוד בתקופת האדם הקדמון שגילה כי התקשות אדמה בשריפה יוצרת חומר עמיד לנוזלים (כלי קיבול למים). כך החל השימוש בכלים שייצר האדם לצרכיו. בהמשך, ידוע שהשומרים, לפני כ- 5000 שנה, ייצרו את האריחים הקרמיים הראשונים לציפוי על לבנים במטרה להגן על מקדשיהם. לפני כ- 2500 שנה, פיתחו הפרסים את הזיגוג הצבעוני לאריחים, ולפני כ- 1250 שנה ציפו המוסלמים את מסגדיהם וארמונותיהם באריח הפרסי המזוגג. המוסלמים הפיצו את בשורת האריח המזוגג עד לספרד ופורטוגל ומהם הגיעה הקרמיקה ל"עולם החדש", שם המשיכו בפיתוחה עד לימינו.
עד שנות ה-90 הופיעה הקרמיקה בעיקר בחדרי האמבט, השירותים והמטבח. בתחילת שנות ה- 90 עם שיפור
הטכנולוגיות בייצור הקרמיקה ושפע הטקסטורות והצבעים נכנסה הקרמיקה כריצוף לכל חללי הבית. עד שנת 99 הייתה הקרמיקה דומננטית מאוד בשוק חומרי הריצוף. בשנת 2000 ישנה מגמת התחזקות בתחום המכירות של הגרניט פורצלן (סוג מיוחד של קרמיקה).
ניתן לומר כי הקרמיקה היא אחד מסוגי הריצוף המובילים בעולם הן מבחינת איכות החומר והן מבחינת הרב גוניות שבה היא מופיעה. האפשרויות הפתוחות בפני אדם המרצף בקרמיקה מגוונות: אריחי הקרמיקה מגיעים
בעיבודים שונים, למשל, אריחים בעלי דפנות פראיות, לכאורה לא מעובדים, או אריחים שפניהם מחוספסים ולא אחידים (בכוונה תחילה כמובן, כדי לשוות להם מראה טבעי) ואפילו אריחים דמויי עור (אריחים בגוונים חומים שמעוטרים בסימני תפירה). ניתן לקבל גם אריחים בגוונים שונים, לשלבם ברצפה אחת ובכך להעניק לה מראה טבעי. אפשרות נוספת היא לשלב אריחי קרמיקה עם אריחים דקורטיביים וליצור שטיחים מעוצבים. כמו כן, הקרמיקה יודעת לחקות חומרים אחרים. היא יודעת להיראות כמו אבן על סוגיה השונים, פרקט עץ או פסיפס.
ההיסטוריה של השימוש בקרמיקה מתחילה עוד בתקופת האדם הקדמון שגילה כי התקשות אדמה בשריפה יוצרת חומר עמיד לנוזלים (כלי קיבול למים). כך החל השימוש בכלים שייצר האדם לצרכיו. בהמשך, ידוע שהשומרים, לפני כ- 5000 שנה, ייצרו את האריחים הקרמיים הראשונים לציפוי על לבנים במטרה להגן על מקדשיהם. לפני כ- 2500 שנה, פיתחו הפרסים את הזיגוג הצבעוני לאריחים, ולפני כ- 1250 שנה ציפו המוסלמים את מסגדיהם וארמונותיהם באריח הפרסי המזוגג. המוסלמים הפיצו את בשורת האריח המזוגג עד לספרד ופורטוגל ומהם הגיעה הקרמיקה ל"עולם החדש", שם המשיכו בפיתוחה עד לימינו.
עד שנות ה-90 הופיעה הקרמיקה בעיקר בחדרי האמבט, השירותים והמטבח. בתחילת שנות ה- 90 עם שיפור
הטכנולוגיות בייצור הקרמיקה ושפע הטקסטורות והצבעים נכנסה הקרמיקה כריצוף לכל חללי הבית. עד שנת 99 הייתה הקרמיקה דומננטית מאוד בשוק חומרי הריצוף. בשנת 2000 ישנה מגמת התחזקות בתחום המכירות של הגרניט פורצלן (סוג מיוחד של קרמיקה).
ניתן לומר כי הקרמיקה היא אחד מסוגי הריצוף המובילים בעולם הן מבחינת איכות החומר והן מבחינת הרב גוניות שבה היא מופיעה. האפשרויות הפתוחות בפני אדם המרצף בקרמיקה מגוונות: אריחי הקרמיקה מגיעים
בעיבודים שונים, למשל, אריחים בעלי דפנות פראיות, לכאורה לא מעובדים, או אריחים שפניהם מחוספסים ולא אחידים (בכוונה תחילה כמובן, כדי לשוות להם מראה טבעי) ואפילו אריחים דמויי עור (אריחים בגוונים חומים שמעוטרים בסימני תפירה). ניתן לקבל גם אריחים בגוונים שונים, לשלבם ברצפה אחת ובכך להעניק לה מראה טבעי. אפשרות נוספת היא לשלב אריחי קרמיקה עם אריחים דקורטיביים וליצור שטיחים מעוצבים. כמו כן, הקרמיקה יודעת לחקות חומרים אחרים. היא יודעת להיראות כמו אבן על סוגיה השונים, פרקט עץ או פסיפס.
ממה עשויים אריחי הקרמיקה:
החומרים המשמשים לייצור אריחי הקרמיקה הם:
א. חרסית - נוצרת מהתפרקות סלעים המהווים את קליפת כדור הארץ.
החרסית קיימת בצורות שונות. לתעשייה משתמשים בעיקר בקאולין kaolin)) הנקרא גם ציינה קליי או אלומינה (alumina) . הקאולין נצרף בטמפרטורה של 1500 מעלות לגוון לבן מט. הקאולין הוא המרכיב העיקרי בייצור גרניט פורצלן. בשאר החומרים הוא מופיע בכמויות שונות על פי הצורך.
ב. בול קליי - שייך למשפחת החרסית. בעל חלקיקים עדינים המעניקים לו גמישות.
ג. צור - מיועד לחיזוק החומר בכל המוצרים הנצרפים בטמפרטורה נמוכה.
ד. חסין אש - חומר גס בעל נקודת היתוך גבוהה. מופק מסלעי משקע ומסייע להקטנת מקדם ההתפשטות של האריחים.
ה. שמוט - חומר שנשרף ונטחן מחדש לגודל הגרגרים הרצוי .
ו. פלוקס - שם כולל למספר חומרים שתפקידם לסייע בהנמכת וקביעת טמפרטורת הסינטור.
ז. פריטה - קבוצת תערובות ממשפחת המתיכים מזכוכית טחונה. הפריטה משמשת בעיקר לתערובות הזיגוג.
ח. קוטו - אריח המשמר את הגוון הוורוד שלו גם לאחר תהליך השריפה.
ט. חרס - כל מוצרי הקרמיקה שדרגת הסינטור שלהם בצריפה היא בין 1000 ל- 1100 מעלות. גון החומר לאחר הצריפה אדמדם.
י. אבנית - חומר הנמצא בכל מוצרי הקרמיקה שדרגת הסינטור שלהם בצריפה היא בין 1200 ל- 1250 מעלות. החומר מאופיין בדרגת קשיחות גבוהה.
יא. גרניט פורצלן - אריחים בעלי חוזק מיוחד המיוצרים מתערובת של גרניט וחומרים קרמיים בצריפה גבוהה.
תהליך ייצור הקרמיקה
קיימות כמה טכניקות בייצור אריחי קרמיקה:
1.שיטת הכבישה:
ראשית תהליך הייצור - במעבדה (כך ברוב המפעלים הגדולים). המעבדה מקיימת בקרת איכות, מפתחת דגמים ומוצרים חדשים, מכתיבה את היקף החומר ואת הזיגוגים כמו גם את אופי האריח, איכותו ודרגת החום שבה ייצרף.
תהליך הכנת גוף האריח מתחיל בבחירת החומרים ממחסן חומרי הגלם. במחסן מוציאים את החומרים לשקילה על פי התערובת הנדרשת. כדי שיתקבל אריח באיכות טובה שיתאים לייעודו, העירוב חייב להיות מדויק.
משם נע החומר המיועד על גבי מערכת השינוע אל המטחנות שהן מיכלים גדולים המצופים בחלקם הפנימי באבן או בגומי ומלאים אבני צור או כדורים מתחמוצת אלומינה.החומר מוכנס אל תוך המיכלים בתוספת מים ועל ידי סיבוב המיכל במשך 8 שעות ואף יותר החומר נכתש ונהפך לתערובת נוזלית (ככל שתהליך הכתישה ארוך מתקבלת תערובת הומוגנית יותר ואריח באיכות טובה יותר). לאחר תהליך הכתישה מתחיל תהליך ייבוש החומר בעזרת מתקן הנקרא spray drier שהוא מיכל גדול אשר דפנותיו מחוררות ודרכן נכנס אוויר חם אל תוך התערובת ויוצר כדורי חומר קטנים בדרגת לחות של 4-6 אחוזים.
מכאן מתחיל תהליך הכבישה. בתהליך זה עוברת התערובת אל תוך תבניות מתכת שבהן נקבעים צורת האריח ועוביו וכן החריצים, הבליטות והסימונים המופיעים עליו. כבישת החומר נעשית בלחצים של 400-4000 טון היוצרים דחיסות חומר גבוהה מאוד.
לאחר הכבישה עובר האריח ייבוש נוסף המביא אותו לדרגת לחות של 1 אחוז בלבד ומגדיל את החוזק המכני שלו פי שלושה.
לאחר שגוף האריח מוכן, מגיע שלב הצריפה ( שריפה ) בתנורים.
תנורי הצריפה הם תנורים גדולים הדומים למנהרות ארוכות שבהן נעים האריחים בשכבה אחת.
בקרת הטמפרטורה ומהירות התנועה בתנור נעשית באמצעות מחשב ומותאמת בנפרד לכל סוג אריח וגלזורה. בתחילת תהליך הצריפה טמפרטורת התנור נמוכה, היא מגיעה לשיאה באמצעיתו ויורדת שוב לקראת סופו. שינויי טמפרטורה אלו נועדו למנוע מהאריח שוק תרמי. יש להוסיף כי בתהליך זה עוברים האריחים שינויים משמעותיים המכווצים אותם ב- 5.5-7 אחוזים.
בסיום תהליך הצריפה עוברים האריחים מיון ובקרת איכות.
הכנת הזיגוג - החומרים לזיגוג נטחנים במיכל שדפנותיו הפנימיות מצופות אלומינה או פורצלן. הם נטחנים יחד עם נוזלים עד קבלת התערובת הנדרשת.
יישום הגלזורה על גבי גוף האריח נעשה בכמה צורות:
א. התזה בעזרת מרססת
ב.הדפסת רשת- בתוך מסגרת מותחים משי מחורר על פי דוגמה רצויה ודרכו נוזלת הגלזורה על גוף האריח.
ג. גליל מחורץ- החריצים יוצרים את הדוגמה הרצויה, והגלזורה נוזלת דרכם על גוף האריח.
בסיום תהליך הציפוי עובר האריח ניקוי משאריות ומשם לתנורי הצריפה.
לאחר שהאריחים מוכנים, הם עוברים אל תחנת בקרת איכות, מיון, אריזה וסימון.
המיון נעשה בעין אנושית ובתאורה מתאימה לאיתור פגמים שונים.
בקרת האיכות - סדרת בדיקות לקביעת איכות האריח:
1. בדיקת חוזק מכני. הבדיקה נעשית על ידי גלגלת הלוחצת בכוח על האריחים.
2. בדיקה ב-- planer מכונה הבודקת את מישוריות החלק העליון של האריח.
3. בדיקת מידות ( - ( calibro בדיקה המאשרת את ההתאמה בין מידות הייצור למידות המוצהרות (מקבילית הצלעות, עובי האריח וכו).
אריזה וסימון- האריזה ייחודית ליצרן עצמו. מכונת ההדפסה מציינת את פרטי האריחים: ארץ מוצא, שם הדגם, סוג האריח, סדרת ייצור, גודל, קליבר, טון, דרגת שחיקה ומספר האריחים באריזה או השטח שאותו יכסו מבחינת מ"ר.
א. חרסית - נוצרת מהתפרקות סלעים המהווים את קליפת כדור הארץ.
החרסית קיימת בצורות שונות. לתעשייה משתמשים בעיקר בקאולין kaolin)) הנקרא גם ציינה קליי או אלומינה (alumina) . הקאולין נצרף בטמפרטורה של 1500 מעלות לגוון לבן מט. הקאולין הוא המרכיב העיקרי בייצור גרניט פורצלן. בשאר החומרים הוא מופיע בכמויות שונות על פי הצורך.
ב. בול קליי - שייך למשפחת החרסית. בעל חלקיקים עדינים המעניקים לו גמישות.
ג. צור - מיועד לחיזוק החומר בכל המוצרים הנצרפים בטמפרטורה נמוכה.
ד. חסין אש - חומר גס בעל נקודת היתוך גבוהה. מופק מסלעי משקע ומסייע להקטנת מקדם ההתפשטות של האריחים.
ה. שמוט - חומר שנשרף ונטחן מחדש לגודל הגרגרים הרצוי .
ו. פלוקס - שם כולל למספר חומרים שתפקידם לסייע בהנמכת וקביעת טמפרטורת הסינטור.
ז. פריטה - קבוצת תערובות ממשפחת המתיכים מזכוכית טחונה. הפריטה משמשת בעיקר לתערובות הזיגוג.
ח. קוטו - אריח המשמר את הגוון הוורוד שלו גם לאחר תהליך השריפה.
ט. חרס - כל מוצרי הקרמיקה שדרגת הסינטור שלהם בצריפה היא בין 1000 ל- 1100 מעלות. גון החומר לאחר הצריפה אדמדם.
י. אבנית - חומר הנמצא בכל מוצרי הקרמיקה שדרגת הסינטור שלהם בצריפה היא בין 1200 ל- 1250 מעלות. החומר מאופיין בדרגת קשיחות גבוהה.
יא. גרניט פורצלן - אריחים בעלי חוזק מיוחד המיוצרים מתערובת של גרניט וחומרים קרמיים בצריפה גבוהה.
תהליך ייצור הקרמיקה
קיימות כמה טכניקות בייצור אריחי קרמיקה:
1.שיטת הכבישה:
ראשית תהליך הייצור - במעבדה (כך ברוב המפעלים הגדולים). המעבדה מקיימת בקרת איכות, מפתחת דגמים ומוצרים חדשים, מכתיבה את היקף החומר ואת הזיגוגים כמו גם את אופי האריח, איכותו ודרגת החום שבה ייצרף.
תהליך הכנת גוף האריח מתחיל בבחירת החומרים ממחסן חומרי הגלם. במחסן מוציאים את החומרים לשקילה על פי התערובת הנדרשת. כדי שיתקבל אריח באיכות טובה שיתאים לייעודו, העירוב חייב להיות מדויק.
משם נע החומר המיועד על גבי מערכת השינוע אל המטחנות שהן מיכלים גדולים המצופים בחלקם הפנימי באבן או בגומי ומלאים אבני צור או כדורים מתחמוצת אלומינה.החומר מוכנס אל תוך המיכלים בתוספת מים ועל ידי סיבוב המיכל במשך 8 שעות ואף יותר החומר נכתש ונהפך לתערובת נוזלית (ככל שתהליך הכתישה ארוך מתקבלת תערובת הומוגנית יותר ואריח באיכות טובה יותר). לאחר תהליך הכתישה מתחיל תהליך ייבוש החומר בעזרת מתקן הנקרא spray drier שהוא מיכל גדול אשר דפנותיו מחוררות ודרכן נכנס אוויר חם אל תוך התערובת ויוצר כדורי חומר קטנים בדרגת לחות של 4-6 אחוזים.
מכאן מתחיל תהליך הכבישה. בתהליך זה עוברת התערובת אל תוך תבניות מתכת שבהן נקבעים צורת האריח ועוביו וכן החריצים, הבליטות והסימונים המופיעים עליו. כבישת החומר נעשית בלחצים של 400-4000 טון היוצרים דחיסות חומר גבוהה מאוד.
לאחר הכבישה עובר האריח ייבוש נוסף המביא אותו לדרגת לחות של 1 אחוז בלבד ומגדיל את החוזק המכני שלו פי שלושה.
לאחר שגוף האריח מוכן, מגיע שלב הצריפה ( שריפה ) בתנורים.
תנורי הצריפה הם תנורים גדולים הדומים למנהרות ארוכות שבהן נעים האריחים בשכבה אחת.
בקרת הטמפרטורה ומהירות התנועה בתנור נעשית באמצעות מחשב ומותאמת בנפרד לכל סוג אריח וגלזורה. בתחילת תהליך הצריפה טמפרטורת התנור נמוכה, היא מגיעה לשיאה באמצעיתו ויורדת שוב לקראת סופו. שינויי טמפרטורה אלו נועדו למנוע מהאריח שוק תרמי. יש להוסיף כי בתהליך זה עוברים האריחים שינויים משמעותיים המכווצים אותם ב- 5.5-7 אחוזים.
בסיום תהליך הצריפה עוברים האריחים מיון ובקרת איכות.
הכנת הזיגוג - החומרים לזיגוג נטחנים במיכל שדפנותיו הפנימיות מצופות אלומינה או פורצלן. הם נטחנים יחד עם נוזלים עד קבלת התערובת הנדרשת.
יישום הגלזורה על גבי גוף האריח נעשה בכמה צורות:
א. התזה בעזרת מרססת
ב.הדפסת רשת- בתוך מסגרת מותחים משי מחורר על פי דוגמה רצויה ודרכו נוזלת הגלזורה על גוף האריח.
ג. גליל מחורץ- החריצים יוצרים את הדוגמה הרצויה, והגלזורה נוזלת דרכם על גוף האריח.
בסיום תהליך הציפוי עובר האריח ניקוי משאריות ומשם לתנורי הצריפה.
לאחר שהאריחים מוכנים, הם עוברים אל תחנת בקרת איכות, מיון, אריזה וסימון.
המיון נעשה בעין אנושית ובתאורה מתאימה לאיתור פגמים שונים.
בקרת האיכות - סדרת בדיקות לקביעת איכות האריח:
1. בדיקת חוזק מכני. הבדיקה נעשית על ידי גלגלת הלוחצת בכוח על האריחים.
2. בדיקה ב-- planer מכונה הבודקת את מישוריות החלק העליון של האריח.
3. בדיקת מידות ( - ( calibro בדיקה המאשרת את ההתאמה בין מידות הייצור למידות המוצהרות (מקבילית הצלעות, עובי האריח וכו).
אריזה וסימון- האריזה ייחודית ליצרן עצמו. מכונת ההדפסה מציינת את פרטי האריחים: ארץ מוצא, שם הדגם, סוג האריח, סדרת ייצור, גודל, קליבר, טון, דרגת שחיקה ומספר האריחים באריזה או השטח שאותו יכסו מבחינת מ"ר.
2. שיחול:
שיטה זו מיועדת בעיקר לייצור אריחים תלת מימדיים ואריחי קצה כמו ספי חלונות, מדרגות ועוד. בתהליך ייצור זה מתבצעת דחיסה מתמשכת של חומר פלסטי דרך פיית מתכת אשר צורתה תואמת את צורת האריח (בשיטה זו האריחים מיוצרים בזוגות גב אל גב ובתום תהליך הצריפה הם מבוקעים לשניים). זו שיטה נפוצה בייצור אריחי הקלינקר.
3. יציקה לתבניות גבס :
בתהליך ייצור זה יוצקים את התערובת אל תבניות גבס. תפקיד הגבס הוא לספוג את המים ולייצב את האריח למסה אחידה. שיטה זו מיושמת בעיקר בייצור ידני או בייצור אריחים בעלי תבליט או אריחים שעוביים עולה על 2 ס"מ.