Acasa » Tehnologii » Materiale de constructiiFabricarea placilor de teracota

Fabricarea placilor de teracota

 01 Aprilie 2020, 16:43  |   Rombadconstruct  |   Materiale de constructii

Acest articol face parte din Cartea cosarului si sobarului.

Placile de teracota, denumite de asemenea cahle, utilizate la executarea sobelor, sunt materiale fabricate din argila arsa. In general, o placa de teracota prezinta in alcatuirea ei mai multe straturi.

Straturile componente ale unei placi de teracota (cahle)

Fabricarea placilor de teracota
Fig. 1 - Straturile componente ale unei placi de teracota

O placa de teracota (cahla) este alcatuita din mai multe straturi, si anume (figura 1):

  • baza placii, care alcatuieste placa in intreaga ei grosime nefinisata si consta din materialul ceramic brut, caracterizat prin porozitatea lui; acest strat este denumit astfel, deoarece constituie elementul suport al placii; de asemenea este denumit si dosul placii, datorita faptului ca placile se monteaza cu fata poroasa, nefinisata, dispusa catre interiorul sobei;
  • angoba, un strat de grosime redusa, aplicat la suprafata stratului de baza, care are scopul finisarii placilor de teracota si al sporirii rezistentei acestora la partea lor exterioara; acest strat este denumit de asemenea fata placii, deoarece placile se monteaza cu acest strat dispus la fata exterioara a sobei;
  • glazura, care constituie stratul de finisaj si protectie a fetei placilor de teracota; ea poate fi colorata sau necolorata; de asemenea ea poate fi transparenta (denumita smalt) sau opaca (denumita smelt sau smalt orb).

Materiale folosite la fabricarea placilor de teracota

La fabricarea placilor de teracota se utilizeaza diferite materiale, dintre care cele mai importante sunt: argila, nisipul, samota, apa, oxizii metalici si ipsosul.

Argila este materia prima de baza pentru fabricarea placilor de teracota. Ea se gaseste in scoarta pamantului, in straturi de grosimi si adancimi variabile. Scoarta pamantului contine diferite roci, alcatuite din amestecul unor substante cu caracteristici variate, numite minerale.

Una dintre cele mai importante roci este granitul, caracterizat printr-o mare duritate. Dupa provenienta, granitul este o roca vulcanica sau eruptiva, rezultata prin eruptiile materiilor lichide fierbinti din interiorul pamantului, care au avut loc in decursul timpurilor, ca urmare a transformarilor suferite de pamint.

Mineralele care alcatuiesc granitul sunt: feldspatul, cuartul si mica.

Feldspatul consta din particule colturoase prezentand un luciu sticlos si poate fi atacat cu usurinta de apa. Argila s-a format prin eroziunea rocilor care contin feldspat, cum este granitul, sub actiunea apelor si a agentilor atmosferici (ploi, vanturi, inghet-dezghet). Materia argiloasa se obtine prin faramitarea si transformarea particulelor de feldspat.

Argilele sunt lipicioase si prezinta un miros specific, suflandu-se asupra lor. Ele sunt impermeabile, impiedicand trecerea apei. In plus, argilele prezinta inca alte cateva proprietati importante, care le asigura o utilizare larga. O proprietate insemnata a argilei este plasticitatea. Datorita plasticitatii, prin amestecarea argilei cu apa, se obtine o pasta, care se poate fasona in forme variate, fara a se rupe sau a se fisura. Cu cat materia argiloasa are particule mai mici, cu atat plasticitatea argilei este mai mare.

Lasata sa se usuce, pasta argiloasa isi reduce volumul, ca urmare a evaporarii apei din continut. Treptat, un produs fasonat din argila se usuca, se intareste si devine rezistent. Rezistenta produselor uscate creste cu cat plasticitatea argilei este mai mare.

Produsele fasonate din argila si apoi uscate se ard la anumite temperaturi, obtinandu-se materiale rezistente, numite materiale ceramice, care prezinta unele insusiri importante, sunt poroase si au multiple utilizari. Temperatura la care se obtin aceste produse se numeste punct de coacere si variaza de obicei intre 900 si 1400°C (cu cat plasticitatea argilei este mai mare, cu atat punctul de coacere este rnai coborat).

Continuand arderea peste punctul de coacere, la temperaturi pana la 1600°C, se obtine vitrifierea argilei, adica realizarea unui amestec de argila coapta cu argila topita. Produsul vitrifiat este usor, lipsit de pori si foarte rezistent.

Pentru a cobora temperatura de vitrifiere a argilei, aceasta se amesteca cu materiale denumite fondanti (de ex. var, nisip etc).

In sfarsit, supunand produsul unei arderi in continuare, la temperaturi de peste 160°C, se obtine fuziunea argilei, realizandu-se topirea completa a masei acesteia.

In natura argila se gaseste amestecata cu diferite roci, fapt care duce la mai multe sorturi de argile, si anume:

  • caolinul, care contine cel mai mare procent de materie argiloasa pura; culoarea caolinului curat este alba, in cazul unor adaosuri de impuritati, prezinta nuante galbui sau cenusii; desi are o plasticitate mai mica decat argila obisnuita, este folosit la fabricarea produselor de ceramica fina;
  • loessul care consta din argila amestecata cu nisip, fiind foarte poros, permeabil, sfaramicios si putin plastic; are culoarea galbena sau cenusie;
  • marna, care este o argila cu continut de piatra de var, avand culoarea cenusie sau alburie, este sfaramicioasa, moale si nu este plastica; este utilizata ia fabricarea cimentului;
  • lutul care consta din argila amestecata cu nisip grauntos, avand culoarea galbena; se utilizeaza la fabricarea caramizilor si a altor materiale ceramice;
  • huma, care este alcatuita din argila amestecata cu praf mineral si are culoarea cenusie sau vanata; serveste la confectionarea vaselor.

Din punctul de vedere al comportarii lor la ardere, argilele se pot clasifica in mai multe grupe si anume:

  • argilele fuzibile, care au temperatura de topire relativ joasa (circa 1250°C); aceste argile sunt mai putin curate, au culoarea galbena pana la rosie si sunt utilizate la fabricarea caramizilor si a altor produse poroase; in amestec cu argila curata se folosesc la fabricarea placilor de teracota pentru sobe;
  • argilele vitrifiabile (greu fuzibile), care se topesc la temperaturi mai ridicate (1250-1580°C), fiind argile curate; ele servesc la fabricarea tuburilor pentru instalatii, a placilor de gresie etc. (produse vitrifiate);
  • argilele refractare, care au temperatura de topire de peste 1580°C; acestea sunt argilele cele mai pure si ele servesc la fabricarea portelanului, a faiantei etc. (produse refractare).

Nisipul provine din eroziunea rocilor, sub actiunea apelor si a agentilor atmosferici.

In raport cu marimea bobului, nisipul se clasifica astfel:

  • nisip fin, cu bobul sub 0,2 mm;
  • nisip mic, cu bobul variind intre 0,2 si 1 mm;
  • nisip mijlociu, al carui bob este de 1-3 mm;
  • nisip mare, cu bobul intre 3 si 7 mm.

Materialele cu bobul de peste 7 mm constituie pietrisul, iar bolovanii au bobul de peste 70 mm.

Exista numeroase sorturi de nisip, dupa natura rocilor din care provin.

Unul dintre nisipurile de calitate superioara este nisipul cuartos, care contine cuart. Acest nisip este lucios si alcatuit din granule cristalizate, de culoare alba sau alba-roza. Datorita caracteristicilor cuartului, acest nisip este un material rezistent, a carui comportare la temperaturi inalte ii da importante utilizari in industria fabricarii placilor de teracota. Astfel, datorita faptului ca supus la ardere cuartul isi sporeste treptat volumul, prin adaugarea nisipului cuartos in pasta de argila se inlatura craparea acesteia in timpul arderii, iar produsul ars devine mai poros. Totodata nisipul cuartos este un material fondant, care prin adaugare in pasta de argila conduce la coborarea temperaturii de vitrifiere a argilei.

Un alt sort de nisip este nisipul feldspatic, care contine feldspat. Are granulele de culoare alba-galbuie pana la roza. Desi feldspatul este mai putin rezistent, nisipul feldspatic amestecat cu pasta de argila are de asemenea rolul de fondant, coborand temperatura de vitrifiere a pastei argiloase.

Nisipul mai prezinta si alte caracteristici, datorita carora el are utilizari in industria fabricarii materialelor ceramice. Nisipul nu este plastic, insusire datorita careia el se utilizeaza la reducerea plasticitatii anumitor argile prea grase si prea plastice. Totodata, adaugat in pasta argiloasa, nisipul asigura cresterea conductivitatii termice a produselor ceramice, precum si sporirea proprietatilor de conservare si cedare a caldurii, pe care le prezinta aceste materiale.

Samota se obtine prin arderea argilei la temperatura de circa 900°C pana isi pierde apa de constitutie si apoi macinarea produsului astfel obtinut. Samota nu este plastica; supusa la ardere, isi mentine volumul constant, fara a se dilata sau contrage. De asemenea, acest produs prezinta stabilitate la actiunea temperaturilor ridicate.

Datorita caracteristicilor ei, samota se utilizeaza ca degresant, asigurind reducerea plasticitatii prea mari a anumitor argile folosite la fabricarea placilor de teracota.

Adaugarea samotei la pasta argiloasa utilizata la fabricarea placilor de teracota mai are drept rezultat marirea stabilitatii acestor placi, cand acestea sunt supuse la actiunea temperaturilor inalte si a diferentelor mari de temperatura (socuri termice), in timpul exploatarii sobelor; totodata se reduce dilatarea si contragerea placilor de teracota.

Samota se adauga de asemenea la mortarul de argila utilizat la executarea sobelor, cu aceleasi rezultate.

Apa este utilizata la prepararea pastei argiloase din care se fabrica placile de teracota. Ea trebuie sa indeplineasca anumite conditii de calitate, si anume: sa fie curata, sa nu contina nisip, mal, praf de carbune, resturi de ulei sau grasime, saruri etc. In cazul cand este obligatorie utilizarea apei continand astfel de impuritati in cantitati mai mari decat cele admisibile, ea se va supuse unor procedee de purificare. De asemenea nu este admisa utilizarea apei cu un continut de sare mai mare decat 2% (de ex. apa de mare).

Apa care se utilizeaza la prepararea mortarului pentru executarea sobelor trebuie sa corespunda acelorasi cerinte de calitate.

Oxizii metalici se utilizeaza pentru colorarea pastei pentru glazura. Acestia provin din oxidarea anumitor metale (combinarea acestora cu oxigenul) si au culori diferite, dupa metalul din care se obtin.

La fabricarea placilor de teracota se utilizeaza urmatorii oxizi metalici:

  • oxid de plumb (litarga), de culoare galbuie transparenta;
  • oxid de zinc, de culoare alba-roza opaca;
  • oxid de fier, ce poate fi de culoare galbena sau rosie;
  • oxid de uran, de culoare galbena sau portocalie;
  • oxid cupros, de culoare rosie;
  • oxid de cobalt, de culoare albastra;
  • oxid de mangan, de culoare bruna.

Ipsosul se utilizeaza la confectionarea tiparelor pentru fabricarea placilor de teracota. Acest material se fabrica din piatra de ghips, care dupa ce se extrage din pamint si se macina, se arde in cuptoare speciale, la temperaturi pana la 300°C, apoi produsul obtinut se macina.

Ipsosul amestecat cu apa se transforma intr-o pasta care, ca urmare a pierderii apei prin evaporari, se intareste si asigura astfel legarea diferitelor materiale. Ipsosul si celelalte materiale (argila, ciment, var etc.) care prezinta aceasta caracteristica poarta numele de lianti.

In industrie se fabrica ipsos de constructii si ipsos de modelat.

Tiparele pentru fabricarea placilor de teracota se confectioneaza din ipsos de modelat. Acesta are culoarea alba si se utilizeaza de asemenea la executarea profilelor, a ornamentelor si a placilor prefabricate de ipsos.

Ipsosul de constructii, a carui culoare este alba-cenusie sau galbuie, se utilizeaza la executarea tencuielilor.

Extragerea, transportul si pregatirea argilei

Din zacamintele in care se gaseste, argila se extrage fie manual, cu cazmaua, lopata si tarnacopul, fie mecanic, folosindu-se utilaje, ca: excavatoare, graifere etc.

Datorita impuritatilor pe care le contine (pietris, plante, var etc), argila este pregatita prin spalare sau slemuire (vasul in care are loc spalarea numindu-se slem).

In scopul imbunatatirii calitatilor argilei, se recomanda ca argila, imbibata cu apa, sa fie supusa actiunii ingheturilor si dezgheturilor succesive din timpul iernii. In acest mod se obtine sfaramarea ei perfecta, precum si marirea plasticitatii.

In cazul in care argila nu este suficient de grasa si ca urmare prezinta o plasticitate redusa, pasta fasonindu-se greu si crapand in mare masura, se adauga, pe langa unele argile grase, si materiale care au proprietatea de a-i mari plasticitatea, numite aglomeranti; asa sunt, de exemplu, oxizii de fier, varul etc.

La argilele care prezinta o plasticitate prea mare, ceea ce are drept rezultat obtinerea unei paste grase, care se usuca greu, prin uscare se contracta mult, se deformeaza si crapa, se adauga materiale care au rolul de a micsora plasticitatea argilei, numite degresanti. Drept degresanti pot fi: nisipul, samota, carbunii, rumegusul etc.

In sfarsit, tot in scopul imbunatatirii calitatilor argilei se adauga foradanti, care asigura coborarea temperaturii de vitrifiere a acesteia. Drept fortdanti se poate folosi: varul, feldspatul etc.

Prepararea pastei argiloase

In scopul prepararii pastei se executa sfaramarea mecanica a argilei, utilizandu-se kollerganguri, mori cu bile, valturi etc.

Argila sfaramata se amesteca in stare uscata sau umeda, tot pe cale mecanica, apoi se adauga celelalte materiale care intra in compozitia pastei argiloase (nisip, apa, degresanti sau aglomeranti, fondanti etc). Cantitatile de materiale se stabilesc cu exactitate, prin operatia de dozare, in functie de fiecare strat al placii de teracota. Astfel, pentru baza placii se utilizeaza de obicei argila obisnuita, iar pentru stratul de angoba - argila de calitate buna.

Pasta argiloasa se prepara din amestecul astfel dozat, prin prelucrare pe cale mecanica, in masini cu cilindri, malaxoare etc, pina la obtinerea consistentei necesare.

O deosebita atentie trebuie sa se dea cantitatii de apa care se adauga pentru obtinerea consistentei bune a pastei argiloase. Argilele cu plasticitate accentuata absorb o cantitate mare de apa; si invers la cele cu plasticitatea redusa.

Pastele de argila destinate bazei placii si angobei trebuie sa aiba aceeasi consistenta. In cazul cand pasta pentru angoba este mai plastica decat pasta pentru baza placii, dupa uscare si ardere se vor obtine placi concave spre fata lor, iar aceasta va avea crapaturi. In cazul cand pasta pentru baza placii este mai plastica, se vor obtine placi cu fata convexa, iar stratul de angoba este expus cojirii.

O masura deosebit de importanta este aceea de a se controla ca pasta argiloasa sa nu contina granule de var nestins. Prezenta acestora poate duce la deteriorarea placilor de teracota chiar dupa ce s-a montat soba, ca urmare a stingerii granulelor de var sub actiunea umiditatii din incapere, dupa care se produce fisurarea glazurii placilor (fenomen denumit inflorire).

Fasonarea placilor de teracota

Pasta argiloasa preparata se fasoneaza in tipare de lemn, de ipsos sau de metal, in formele corespunzatoare. Toate tipurile de placi de teracota pentru sobe, avand forma si dimensiunile prescrise, prezinta diferite parti distincte reproduse de tipare (fig. 2), si anume:

  • colacul (denumit de asemenea Rumpf sau Stutz), care este asezat pe dosul placii si serveste pentru imbinarea placilor la montaj, precum si pentru fixarea captuselii de caramizi a acestora;
  • marginea protectoare (denumita de asemenea surung), care consta din iesitura de 5 mm de pe perimetrul bazei placii de teracota, prevazuta, in scopul de a impiedica, in timpul arderii, scurgerea glazurii de pe fata placilor; la montaj, aceasta margine se taie;
  • rotunjirea (denumita de asemenea fazeta), care finiseaza fata placii pe perimetrul acesteia si are rolul de a asigura buna imbinare a placilor la montaj.
Compunere placa teracota
Fig. 2 - Partile unei placi de teracota

Fasonarea placilor se poate executa manual sau mecanic. In cazul fasonarii manuale se asaza in tipar sub forma de foi subtiri, intai pasta pentru angoba, apoi aceea pentru baza placii. Colacul se fasoneaza separat cu ajutorul unei prese de mana, apoi se aplica cu mana pe spatele placilor din tipare.

In cazul fasonarii mecanice, aplicarea si presarea pastei argiloase se face in tipare metalice, cu ajutorul unor prese speciale.

Uscarea placilor de teracota

Dupa fasonare, placile se lasa in tipare pana se intaresc, ca urmare a evaporarii unei parti a apei din continut. Apoi se executa scoaterea placilor din tipare, operatie care se face cu deosebita grija.

Cu aceasta ocazie se executa verificarea si eventuala retusare a placilor, dupa caz.

Fata placilor se pregateste in vederea aplicarii glazurii prin netezirea cu o piesa de cauciuc si curatirea usoara cu ajutorul unei pensule cu par fin, umezita cu apa.

Uscarea placilor intarite se face fie in aer liber, in care caz cantitatea de apa de fasonare a pastei scade (de la 25-40%) pina la 4-8%, fie in uscatorii speciale, care asigura eliminarea totala a apei din pasta argiloasa.

Pentru a se inlatura craparea placilor, procesul de uscare trebuie sa se desfasoare lent.

Ca urmare a uscarii, pasta argiloasa se contracta, reducandu-si volumul. Cele mai bune rezultate se obtin in cazul argilelor cu plasticitate mijlocie, la care scaderea volumului este de 6-10%.

Placile uscate prezinta rezistenta la compresiune si socuri. Placile uscate, confectionate din argile mai plastice, prezinta o rezistenta mai mare decat acelea confectionate din argile mai putin plastice.

Arderea si glazurarea placilor de teracota

Placile de teracota se ard in cuptoare de diverse tipuri; la care se poate utiliza drept combustibil: gaz metan, lemn, carbune etc.

In timpul procesului de ardere au loc diferite transformari ale pastei argiloase, Astfel, in jurul temperaturii de 120°C, se elimina in intregime apa de preparare. Continuind arderea, incepand de la 450°C in sus, argila incepe sa-si piarda apa de constitutie.

Supusa la temperaturi mai ridicate, argila isi pierde toata apa de constitutie, de obicei la temperaturi pana la 900°C; nemaiavind apa, argila nu mai este de loc plastica si ca atare nu se mai poate fasona. Produsul ars, obtinut astfel, care nu are nici apa de constitutie, este samota.

La temperatura de 900 - 1000°C, placile de teracota se transforma in produsul ceramic ars, denumit biscuit. Culoarea biscuitului variaza de la galbendeschis la rosu-visiniu.

Prin ardere, produsul ceramic ars capata proprietati importante. Astfel, placile de teracota prezinta-o rezistenta insemnata la compresiune si socuri, ele acumuleaza caldura, o pot pastra un anumit timp si de asemenea o cedeaza treptat.

Odata cu arderea, se face de asemenea glazurarea placilor de teracota. Glazura se aplica fie pe placile uscate (nearse), fie pe placile arse (biscuiti), in care caz se obtin rezultate mai bune.

Pasta pentru glazura se prepara din oxizi metalici. Oxizii metalici prezinta insa caracteristici diferite de cele ale pastei argiloase, fiind de natura diferita. Astfel, pasta preparata numai din oxizi metalici are un coeficient de dilatare mai mare decat argila, este mai putin elastica etc. Ca urmare a acestui fapt, in pasta pentru glazura se adauga cuart, feldspat sau chiar caolin; datorita acestor materiale se asigura o buna adeziune a glazurii la fata placilor, fara sa se desprinda sau sa crape.

In sfirsit, in pasta pentru glazura trebuie sa se adauge de asemenea unele materiale cu rol de fondanti, care sa permita coborarea temperaturii de topire (fuziune) a glazurii sub punctul de vitrifiere al argilei. In acest fel se asigura ca topirea glazurii sa aiba loc in momentul cand placile sunt arse complet. In afara de cuart si uneori feldspat, in pasta de glazura se pot adauga drept fondanti acid boric sau dextrina. In plus, prin adaugarea acestor materiale, adeziunea glazurii creste si totodata este oprita alunecarea glazurii de la fata biscuitului.

In mod curent, glazura se prepara din oxid de plumb (litarga) amestecat cu cuart. Temperatura de topire a acestei glazuri este de 900-1 000°C, in raport cu cantitatea de cuart adaugata. Aceasta glazura are culoare galbuie si este transparenta, permitind sa se vada culoarea biscuitului ca o manta galbuie.

Fiind transparenta, glazura din oxid de plumb se mai numeste si smalt. Uneori se utilizeaza o glazura preparata din oxid de zinc. Aceasta glazura, care se topeste la circa 1 000°C, este de culoare alba-roza si este opaca, adica nu permite sa se vada culoarea biscuitului. Glazura opaca se mai numeste smelt sau smalt orb.

Pentru a se obtine alte culori, in pasta pentru glazura se adauga diferiti oxizi metalici.

Glazura nu se poate aplica direct pe stratul de baza al placii de teracota, datorita porozitatii mari a acestui strat, cum si culorii lui neuniforme si inchise; pentru a remedia aceste neajunsuri, se prevede stratul de angoba, la fata caruia se aplica glazura, obtinandu-se bune rezultate.

Pasta pentru glazura se aplica fie prin scufundarea biscuitului in pasta, fie prin aplicarea pastei la fata produsului sau prin pulverizare.

Un procedeu de glazurare economic este glazurarea cu sare de bucatarie. Sarea se aplica la fata biscuitului direct in cuptor. In jurul temperaturii de 1150°C, vaporii obtinuti prin arderea sarii intra in combinatie cu materiile de la fata biscuitului ceramic, formandu-se un strat de smalt transparent si rezistent.

Pentru a se obtine o glazura de buna calitate este necesar ca biscuitul sa fie perfect neted si nefisurat, iar inainte de aplicarea glazurii, sa fie curatit cu grija de praf, de ulei sau de alte substante, care ar cauza obtinerea unei glazuri neuniforme.

Pentru a se obtine un strat de glazura uniform, placile se asaza in cuptor astfel ca directia de scurgere a glazurii sa fie dispusa in sus. La asezarea in cuptor a produselor pe care s-a aplicat glazura, se urmareste gruparea lor in raport cu culoarea care trebuie obtinuta. In cuptor se asaza numai placi avand culori apropiate. La fundul cuptorului se asaza placile cu culori treptat mai deschise.

Bibliografie
  1. Hopu V. si Moian Gh., "Cartea sobarului si cosarului", Pag. 27 - 35, Editura Tehnica, Bucuresti 1988;
Alte articole

    Tiraj soba de teracota

Tiraj soba de teracota si executie cos de fum

Tirajul sobei actioneaza asupra functionarii sobelor functionarii […]

Mai mult…

    Incalzirea locala cu sobe

Incalzirea locala cu sobe

In cazul incalzirii locale, producerea si distributia caldurii se […]

Mai mult…

    Dimensionare soba teracota

Dimensionare soba teracota

In scopul asigurarii incalzirii rationale a unor incaperi este […]

Mai mult…
Categorii
Comentati cu profilul de Facebook