على مدى العقود العديدة الماضية ساعد القرميد في تحسين حياة الكثير من الأشخاص، تم استخدام هذه المواد المصممة خصيصاً من أكسيد الألمنيوم متعدد الكريستالات وهيدروكسيباتيت وأكسيد الزركونيوم المستقر والزجاج النشط ومركبات البولي إيثيلين هيدروكسيباتيت بنجاح في إصلاح وإعادة بناء واستبدال أجزاء البناء.
صناعة القرميد قديماً:
يعد البلاط الذي يستخدم للديكور الخارجي من فئة القرميد، والذي يعرف باسم الأدوات البيضاء، يرجع تصنيع القرميد إلى العصور القديمة بما في ذلك المصريون والبابليون، على سبيل المثال يحتوي الهرم المدرج لفروا زوس الذي تمّ إنشاءه في مصر القديمة حوالي 2600 قبل الميلاد على قرميد ملون، في وقت لاحق تم تصنيع القرميد في كل دولة أوروبية كبرى وفي الولايات المتحدة.
مع بداية القرن العشرين تم تصنيع القرميد على نطاق صناعي، أدى اختراع الفرن حوالي عام 1910 إلى زيادة أتمتة صناعة القرميد، اليوم صناعة القرميد مؤتمتة للغاية، يقسم المعهد الوطني الأمريكي للمعايير القرميد إلى عدة تصنيفات، تعد أوروبا وأمريكا اللاتينية والشرق الأقصى من أكبر منتجي القرميد، حيث احتلت إيطاليا المركز الأول في، تلي إيطاليا إسبانيا والبرازيل وألمانيا والولايات المتحدة.
يوجد في الولايات المتحدة ما يقرب من 100 مصنع لتصنيع بلاط القرميد والتي شحنت حوالي 507 مليون قدم 2 في عام 1990 وفقاً لوزارة التجارة الأمريكية، شكلت واردات الولايات المتحدة من حيث الحجم ما يقرب من 60 في المائة من الاستهلاك في عام 1990 بقيمة حوالي 500 مليون دولار، تمثل إيطاليا ما يقرب من نصف جميع الواردات تليها المكسيك وإسبانيا، شهدت الصادرات الأمريكية بعض النمو من 12 مليون دولار في عام 1988 إلى حوالي 20 مليون دولار في عام 1990.
مواد أولية لصناعة القرميد:
تتكون المواد الخام المستخدمة في تشكيل القرمد من معادن طينية مستخرجة من قشرة الأرض ومعادن طبيعية مثل الفلسبار التي تُستخدم لخفض درجة حرارة الحرق والمواد الكيميائية اللازمة لعملية التشكيل، غالباً ما يتم تكرير المعادن أو الاستفادة منها بالقرب من المنجم قبل شحنها إلى مصنع القرميد، يجب سحق المواد الخام وتصنيفها حسب حجم الجسيمات.
تتضمن الخطوة الأولى في صناعة بلاط القرميد خلط المكونات، في بعض الأحيان يُضاف الماء ثم تُطحن المكونات مبللة أو تُطحن في مطحنة كروية، في حالة استخدام الطحن الرطب تتم إزالة الماء الزائد باستخدام ضغط المرشح، يقوم التكسير الثانوي بتقليل الكتل الصغيرة من الجزيئات وفي الغالب يتم استعمال مطاحن المطرقة أو مولر.
تستخدم مطحنة مولر عجلات فولاذية في وعاء دوار ضحل بينما تستخدم مطحنة المطرقة مطارق فولاذية سريعة الحركة لسحق المواد، يمكن أيضاً استخدام الكسارات الأسطوانية أو المخروطية، قد تكون الخطوة الثالثة لتقليل حجم الجسيمات ضرورية، يتم استخدام أنواع المطاحن المتدحرجة مع وسائط الطحن، تستخدم الشاشات لفصل الجسيمات في نطاق حجم معين وتعمل في وضع مائل لتحسين تدفق المواد.
كيفية تصنيع القرميد:
بمجرد وزن المكونات تضاف معاً في خلاط قشرة أو خلاط شريطي أو خلاط مكثف، يتكون خلاط القشرة من أسطوانتين متصلتين في شكل V، والتي تدور لتقليب المادة وخلطها، يستخدم الخلاط الشريطي ريش حلزونية ويستخدم الخلاط المكثف محاريث سريعة الدوران، تعمل هذه الخطوة على طحن المكونات بشكل أكبر، مما ينتج عنه حجم جسيم أدق يحسن عملية التشكيل اللاحقة.
في العديد من الأحيان يكون من الضروري أن تتم إضافة الماء لتحسين خلط دفعة متعددة المكونات وكذلك لتحقيق طحن جيد، تسمى هذه العملية بالطحن الرطب وغالباً ما تُجرى باستخدام طاحونة كروي، يسمى الخليط المملوء بالماء الذي ينتج بالملاط أو الانزلاق، يتم بعد ذلك التخصص من الماء من الملاط من خلال ضغط المرشح متبوع بالطحن الجاف.
إذا تم استخدام الطحن الرطب لأول مرة فعادة ما تتم إزالة الماء الزائد عن طريق التجفيف بالرش، يتضمن ذلك ضخ الملاط إلى رذاذ يتكون من قرص أو فوهة سريعة الدوران، يتم تجفيف قطرات الانزلاق أثناء تسخينها بواسطة عمود هواء ساخن صاعد، مكونة حبيبات صغيرة تتدفق بحرية ينتج عنها مسحوق مناسب للتشكيل.
يتكون معظم القرميد عن طريق الضغط الجاف، في هذه الطريقة يتدفق المسحوق الحر المحتوي على مادة رابطة عضوية أو نسبة منخفضة من الرطوبة من القادوس إلى قالب التشكيل، يتم ضغط المادة في تجويف فولاذي من خلال مكبس فولاذي ثم يتم إخراجه بواسطة المكبس السفلي، تستخدم المطابع الآلية مع ضغوط تشغيل تصل إلى 2500 طن.
يتم استخدام العديد من الطرق الأخرى، حيث يكون هيكل القرميد في شكل أكثر رطوبة وقابلية للتشكيل، يتم استخدام القذف بالإضافة إلى التثقيب لإنتاج القرميد ذي الشكل غير المنتظم والقرميد الرقيق بشكل أسرع وأكثر اقتصاد، يشمل ذلك حصر كتلة بلاستيكية في أسطوانة عالية الضغط واضطرار المادة على التدفق من الأسطوانة إلى رخويات قصيرة.
يتم بعد ذلك تثقيب هذه البزاقات في قطعة واحدة أو أكثر من القرميد باستخدام مكابس تخريم هيدروليكية أو هوائية، غالباً ما يتم استخدام ضغط ذاكرة الوصول العشوائي للقرميد الذي تم تشكيله بشكل كبير، باستخدام هذه الطريقة يتم ضغط الرخويات المبثوقة لجسم البلاط بين نصفين من قالب صلب أو مسامي مركب في مكبس هيدروليكي، تتم إزالة الجزء المتشكل عن طريق تطبيق فراغ أولاً على النصف العلوي من القالب لتحرير الجزء من النصف السفلي متبوع بإجبار الهواء عبر النصف العلوي لتحرير الجزء العلوي.
عملية التجفيف:
يجب عادة تجفيف بلاط القرميد بعد التشكيل وخاصة إذا تم استخدام طريقة رطبة، التجفيف الذي قد يستغرق عدة أيام يزيل الماء بمعدل بطيء بدرجة كافية لمنع تشققات الانكماش، تستخدم مجففات الأنفاق المستمرة أو النفقية التي يتم تسخينها باستخدام الغاز أو الزيت أو مصابيح الأشعة تحت الحمراء أو طاقة الميكروويف، التجفيف بالأشعة تحت الحمراء هو الأنسب للبلاط الخفيف، بينما التجفيف بالميكروويف يعمل بشكل أفضل للبلاط السميك.
عملية التزجيج:
لتحضير التزجيج يتم استخدام طرق مماثلة لجسم القرميد، بعد حساب صيغة الدُفعات يتم وزن المواد الخام وخلطها وتجفيفها أو طحنها بطريقة مبللة، يتم بعد ذلك وضع الزجاج المطحون باستخدام إحدى الطرق العديدة المتاحة، في التزجيج أو القرص بالطرد المركزي يتم تغذية التزجيج من خلال قرص دوار يقذف أو يلقي التزجيج على القرميد.
أما من خلال طريقة الجرس يتم إسقاط تيار من التزجيج على القرميد خلال مروره على ناقل تحته، في بعض الأحيان يُرش الصقيل بشكل بسيط، بالنسبة لتطبيقات التزجيج المتعددة يستخدم طباعة الشاشة على القرميد المبلل أو أسفله أو بينه، في هذه العملية يتم دفع التزجيج من خلال شاشة بواسطة ممسحة مطاطية أو أي جهاز آخر.
