مواد سراميکي و شيشه

[almaas]

اين امر بدان معني است كه محلول ها با دانسيته نسبي پايين راحت تر نفوذ مي كنند.
ويسكوزيته:
ويسكوزيته "soluble Salts" در زمان كاربرد وابسته به خصوصيات ذاتي محلول و تكنيك به كار گرفته شده دارد. افزايش نسبي در ويسكوزيته محلول، سبب كاهش قدرت نفوذ و عمق نفوذ مي شود اما بايد توجه داشت كه اين امر براي نفوذ و پخش يكنواخت رنگ ضروري مي باشد.
ميزان جامد:
اين امر به وزن مشتقات آلي به عنوان درصدي از وزن كلي محلول بستگي دارد. با افزايش ميزان جامد ، مقدار آب و در نتيجه ميزان نفوذ كاهش مي يابد.
واكنش با بدنه:
نفوذ وسپس پخش "soluble Salts" در بدنه به فاكتورهاي متفاوتي وابسته است كه به نوع بدنه استفاده شده و خواص شيميايي محلول هاي به كار رفته مربوط مي شود. در اينجا خلاصه اي از اين وابستگي توضيح داده مي شود:
تركيب:
بسته به خواص مينرالوژيكي مواد خام به كار رفته در بدنه ، تمايل محلول هاي رنگي به نفوذ در بدنه شكل داده شده تغيير مي كند. براي مثال، نفوذ در بدنه هاي با ميزان زياد رس هاي مونت موريلينيتي ، كمتر صورت مي گيرد.
دماي بدنه در زمان دكور زني:
دماي بالاتر بدنه در زمان دكور زني سبب نفوذ كمتر محلول هاي رنگي به دليل تبخير سريعتر آب استفاده شده به عنوان حلال مي كند.

[almaas]

انتقال كاپيلاري:
نفوذ داخل بدنه سراميكي فرم داده شده از درون كاپيلارها صورت مي گيرد. هر چه سايز كاپيلارها بزرگتر باشد، نفوذ بهتر صورت مي گيرد. تغيير در اندازه ذره پودرها و همچنين فشار شكل دهي سبب تغيير ميزان نفوذ در بدنه مي شود. پارامرهاي تكنيكي به كار گرفته شده نيز به شدت برروي نفوذ اثر گذار است.
تخلخل:
محلول هاي رنگي مي تواند بر روي بدنه هاي سراميكي پخته نشده نيز به كار رود. ميزان و اندازه تخلخل در بدنه هاي پخته شده و نشده بسيار متفاوت است و نفوذ در محصول نهايي پخته شده بالاتر است.
جذب آب:
آب به كار رفته در محلول مي تواند بر روي سطح ماده سراميكي جذب شده و بنابر اين جذب كاپيلاري را كاهش دهد. اين امر سبب كاهش ميزان نفوذ و همچنيت افزايش زمان نفوذ مي شود.

[almaas]

مقدمه اي بر استفاده از شيشه هاي بازيافتي در لعاب هاي سراميكي

برگرفته از وبسايت سراميست

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

بسياري از موادي كه در شيشه هاي سودالايم مورد استفاده قرار مي گيرند (شيشه مورد استفاده در زندگي روزمره)، همان موادي هستند كه در فرمولاسيون لعاب ها، ولي البته با خصوصيات متفاوت اندكي، استفاده مي شوند. در اين مقاله به امكان سنجي استفاده از شيشه هاي بازيافتي در فرمولاسيون لعاب هاي مورد استفاده در صنايع سراميك پرداخته شده است. در ابتدا دانستن اطلاعاتي مقدماتي در مورد شيمي لعاب، مي تواند مفيد واقع گردد:

[almaas]

لعاب و يا شيشه از چه موادي تهيه مي شود؟
مواد موجود در شيشه هاي سودالايم متغير است و هميشه مقاديري رنگدانه و مواد ديگر، در آن بسته به نوع [محصول توليدي] كارخانه و [شدت رنگ مورد نياز]، وجود دارد اما ميانگين اكسيدهاي اصلي موجود در شيشه ظروف را مي توانيد در جدول 1 مشاهده نماييد.
وزن مولكولي درصد بر اساس وزن نوع اكسيد
60 3/73 SiO2
62 1/14 Na2O
1/56 4/9 CaO
3/40 9/1 MgO
9/101 3/1 Al2O3
جدول 1- اكسيدهاي اصلي تشكيل دهنده شيشه ظروف

[almaas]

امروزه در صنعت سراميك، روشي براي سنجش و آناليز شيميايي مواد به وجود آمده است كه امكان يا عدم امكان استفاده از مواد مختلف را به عنوان ماده اوليه لعاب بررسي مي نمايد. در اين روش كه به اصطلاح "فرمولاسيون واحد" ناميده مي شود از وزن مولكولي اكسيدها و درصد وزني آنها در تركيب شيميايي استفاده مي كند تا برآن اساس به اعداد نسبي مولي هر اكسيد كه در ماده اوليه وجود دارد برسد. اكسيدها به صورت RnOm نشان داده مي شوند كه R بيانگير عنصر مورد نظر، n تعداد اتم هاي عنصر R و m تعداد اتم هاي اكسيژن است.
"فرمولاسيون واحد" در حقيقت روش تجزيه اي محسوب مي شود، زيرا [در اين روش، نوشتن فرمول] شيميايي اكسيدها را به صورت مولكولي RO ( و هم چنين R2O) و يا ستون مواد گدازآور مي نويسند. در خصوصيات فيزيكي شيشه ها مشاهده مي شود عناصري كه اكسيد آنها در ازاي يك مولكول، داراي يك مولكول اكسيژن است به عنوان مواد گدازآور شناخته مي شوند كه در حقيقت نقش آنها كاهش دماي ذوب شيشه است (ستون سمت چپ در جدول 2 كه شامل عناصر قليايي و قليايي خاكي است). موادي كه در ستون وسط قرار دارند به صورت R2O3 نوشته مي شوند كه معمولاً Al2O3 اصلي ترين ماده اين گروه محسوب مي شود. اين گروه شيشه سازي را كاهش داده، لعاب را سخت تر كرده و مقاومت شيميايي لعاب را افزايش مي دهد. اصلي ترين ماده اي كه عمدتاً در ستون سمت راست نوشته مي شوند SiO2 است كه به عنوان ماده شيشه ساز و ماده پايه لعاب شناخته مي شود.

[almaas]

RO2 R2O3 RO
SiO2 2.762 Al2O3 0.029 Na2O 0.516
CaO 0.379
MgO 0.105
جدول 2 – فرمولاسيون اكسيدي نسبي
لعاب هاي مورد استفاده در صنعت سراميك مي بايست در دماهاي بالاي كوره به صورت شيشه اي درآيند. سپس بسته به شكل ظاهري و خصوصيات مربوطه، لعاب ممكن است به صورت شيشه اي پس از فرآيند سرد كردن باقي بماند [و در حقيقت كريستاليزه نشود] و يا اينكه در برخي موارد به صورت اختياري به صورت لعاب هاي كريستالي درآيد. در جدول شماره 2 فرمولاسيون اكسيدي نسبي در ميانگين شيشه هاي سودالايم آورده شده است.
با توجه به اين روش، وزن مولكولي شيشه هاي سودالايم 226 درنظر گرفته مي شود. نسبت هاي موجود در مواد، تعيين كننده خصوصيات دماي پخت لعاب است. به عنوان مثال براي لعابي كه در 900 درجه سانتيگراد پخت مي شود، انتظار مي رود كه نسبت سيليكاي آن 1 تا 5/1 در فرمول واحد باشد و اگر دماي پخت بالاتر در نظرگرفته شود، نسبت سيليكا بالاتر مي رود. هم چنين انتظار مي رود در لعاب هاي با ميزان دماي پخت بالاتر، نسبت آلوميناي بالاتري نيز مشاهده شود. بنابراين بايد درنظر گرفت كه ميزان فلاكس و يا گدازآور و ساير موارد در لعاب متغير بوده و وابسته به دماي پخت است و براي حصول به لعابي مناسب مواد ديگري نيز به لعاب اضافه گردد.

[almaas]

به علاوه ضريب انبساط حرارتي بدنه و لعاب نيز مي بايست هماهنگ باشد تا بتوان از لعاب به عنوان پوشش بدنه استفاده نمود. در صورت استفاده از شيشه در صنعت لعاب، شيشه ها مي بايست آنقدر ريز دانه و ساييده شوند تا در مخلوط لعاب، بتوانند به علت واكنش پذيري بالا، به خوبي ذوب شده و مورد استفاده قرار بگيرد.
نكته ديگري كه استفاده از شيشه هاي بازيافتي براي ما به ارمغان مي آورد اين است كه استفاده از شيشه هاي بازيافتي علاوه بر اينكه به پالايش محيط زيست و از بين بردن آلودگي كمك مي نمايد، نه تنها قيمت تمام شده لعاب را بالا نمي برد، بلكه آن را كاهش نيز مي دهد. در نتيجه استفاده از اين نوع شيشه ها در صنعت لعاب به عنوان يك ماده كمكي [و نه اصلي] مي تواند مفيد باشد.

[almaas]

درك مفهوم انبساط حرارتي در لعاب هاي سراميكي
اگر بخواهيم پديده هايي هم چون ترك و خردشدن بدنه هاي سراميكي را درك كنيم مي بايست ميزان انبساط حرارتي را بدانيم و اينكه اين پارامترها چه رابطه اي با شيمي لعاب دارند و راه هاي محاسبه آن چيست. براي اينكه لعاب را بر روي بدنه اعمال نموده و آن را با بدنه هماهنگ كنيم راه هاي زيادي وجود دارد.
تقريباً تمامي بدنه هاي سراميكي پخته شده هنگامي كه حرارت مي بينند منبسط مي شوند و هم چنين به هنگام سردشدن منقبض مي گردند. با توجه به اينكه بدنه هاي رايج و معمول از دو قسمت بدنه و لعاب كه هركدام خصوصياتي جداگانه دارند تشكيل شده است بنابراين مي بايست مشخصه هاي انبساطي آنها مورد بررسي قرار بگيرد. لعاب ها معمولاً بر روي بدنه اتصال داشته و در نتيجه بايد خود را با تغييرات حرارتي بدنه وفق دهد. تنش هايي كه به اين طريق بر روي لعاب ايجاد مي شود قسمتي از اين موضوعي است كه ما آن را "پيوند بين لعاب و بدنه" مي خوانيم.

[almaas]

درك مفهوم انبساط حرارتي در لعاب هاي سراميكي (2)

براي اينكه پيوند موفقي داشته باشيم بايد دو نكته مهم را رعايت كنيم:
الف- مطابقت و سازگاري:
در پيوند بين لعاب و بدنه منحني هاي انبساطي مي بايست سازگاري داشته باشند. بايد اين نكته را در مورد بدنه هاي سراميكي بدانيم كه اين بدنه ها در مقابل فشار مقاوم هستند اما در برابر كشش بسيار ضعيف عمل مي نمايند. اگر لعاب در بدنه در هر زمان تحت كشش قرار بگيرد (به عنوان مثال در نتيجه سرد كردن ناگهاني سطح) تمايل به ايجاد شبكه اي از ترك دارد تا تنش هاي ايجاد شده را آزاد نمايد. به همين علت اگر لعاب تحت مقدار كمي فشار باشد خوب است.
ب- اتصال مستحكم:
در اكثر موارد لايه واكنشي يا سطح مشترك يك اتصال بين بدنه و لعاب برقرار مي كند. هنگامي كه لايه لعاب ذوب مي شود شروع به واكنش با بدنه كرده و در بدنه نفوذ مي نمايد و لايه اي باتركيب مابين لعاب و بدنه تشكيل مي شود. دما، مدت زمان ماندن در دماي نهايي، سرعت سرد كردن، شيمي لعاب و بدنه و اندازه دانه ذرات، همه و همه بر روي ايجاد و توسعه منطقه واسط تاثيرگذارند. در بدنه هاي ارتن ور وجه مشترك زياد نيست، اما در بدنه هايي كه دماي پخت بالاتري دارند، همانند بدنه هاي پرسلاني، ميزان سطح مشترك بيشتر است. لعاب هاي فريت شده با توجه به اينكه فعاليت بيشتري دارند، سطح مشترك بهتري ايجاد مي نمايند.

[almaas]

درك مفهوم انبساط حرارتي در لعاب هاي سراميكي (3)
ترك برداشتن سطحي (ايجاد شبكه ترك ها در سطح لعاب پخته شده) و خرد شدن (پوسته اي شدن در لبه ها و گوشه هاي لعاب پخته شده) عمده ترين مشكلاتي هستند كه كارشناسان خطوط توليد و آزمايشگاه معمولاً با آن مواجه مي شوند. بسياري از كارخانجات سراميك و حتي سفالگران كه به طور شخصي كار مي كنند به همين دلايل بسياري از محصولات خود را از دست مي دهند و به دلايل بهداشتي و ... محصولاتشان غيرقابل عرضه مي شود و متاسفانه هنوز عده اي اين موضوع را باور نكرده اند.
اگر لعاب انبساط بيشتري نسبت به بدنه داشته باشد، اين به اين معني است كه انقباض بيشتري نيز در هنگام سرمايش خواهد داشت. اين موضوع باعث مي شود كه لعاب تحت كشش قرار گرفته، كشيده شده و در نتيجه به هنگام سورت سايز كاشي تغيير مي كند (لعاب با اندازه 6 تبديل به سايز 5 مي شود). [عموماً سراميك ها مقاومت كششي كمي دارند] اگر تمايل داريد كه لعاب هايي با ترك هاي ساختگي ايجاد نماييد، مي توانيد لايه نازكي از نفلين سيانت را كه با آب مخلوط كرده ايد بر روي كاشي اعمال كنيد و پس از ‌آن در مخروط 10، بدنه را پخت كنيد. كشش هم چنين مي تواند براثر اين موضوع باشد كه يك لعابِ خوب، به دليل جذب رطوبت و انبساط بدنه تحت تاثير كشش قرار بگيرد (پديده انبساط رطوبتي). آب جذب شده با قليايي ها و قليايي هاي خاكي موجود در بدنه پخته شده كه واكنش نكرده اند و در بدنه باقي مانده اند، واكنش مي كند. فرض مي شود كه بدنه رسي زجاجي بوده و مواد اضافه شونده اي براي جلوگيري از اين عيب به بدنه افزوده مي شود.
پوسته اي شدن برعكس است (لعاب با اندازه 6 تبديل به سايز 7 مي شود) به طوري كه مناطقي از لعاب نمي تواند بر روي بدنه باقي بماند و در نتيجه ورآمده و به صورت پوسته اي از سطح بدنه پخته شده جدا مي شود. اگر مي خواهيد كه طرح هاي زيبايي را از اين طريق ايجاد نماييد، بايد بدنه اي متشكل از بالكلي و سيليكا با نسبت 50:50 تهيه نموده و لعابي با ميزان فلدسپار كم بر روي آن اعمال كرده و در مخروط 10 پخت نماييد.
تصورات غلط زيادي براي حل مشكلات مربوط به ترك وجود دارد به طوري كه عده اي سعي دارند به جاي اينكه به دلايل واقعي يعني عدم هماهنگي انبساط بپردازند به موارد غير اصولي توجه نمايند. خيلي مشكل نيست كه اتصال لعاب - بدنه اي تهيه كنيم كه در طي مرحله سردكردن در كوره انقباض كمي از خود نشان دهد. محدوده مناسب اتصال براي ما مقداري است كه اطمينان بيابيم لعاب، به هنگام سرمايش و گرمايش و در طول سال هايي كه مورد استفاده قرار مي گيرد تحت مقدار مناسبي از فشار قرار دارد. لعاب مي بايست داراي سيستمي باشد كه مقداري فشار بر لعاب وارد نمايد كه به همراه لايه هاي مياني توانايي نگهداري لعاب در طول مدت زمان زياد مورد استفاده را داشته باشد. بنابراين تنش فشاري، عاملي كمك كننده براي پايداري پيوند بين لعاب و بدنه، هنگامي كه در زمان مصرف تحت تاثير حرارت قرار مي گيرد، محسوب مي شود.