Đang tải... (xem toàn văn)
Quy trình sản xuất các sản phẩm gốm sứ bao gồm các bước: chế biến nguyên liệu, tạo hình, trang trí, tráng men, nung và kiểm tra, phân loại sản phẩm. Đó là quy trình chung của các cơ sở sản xuất gốm sứ. Tuy nhiên ở từng công đoạn được thực hiện khác nhau tùy theo trình độ công nghệ của từng cơ sở sản xuất. Trong sản xuất gốm sứ có các công đoạn quan trọng đó là tạo men, màu và nung sản phẩm. Các bí quyết công nghệ nằm ở các công đoạn này.
BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ” 1 CÔNG NGHỆ GỐM XÂY DỰNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ sản xuất gốm xây dựng Kỹ thuật sản xuất gốm sứ Tính toán thiết bị sấy nung gốm xây dựng Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp ngành gốm sứ xây dựng Ceramic CHƯƠNG MỞ ĐẦU Lịch sử phát triển ngành gốm sứ Quá trình phát triển ngành gốm sứ tại Việt Nam Vai trò ngành gốm sứ xây dựng Đặc điểm ngành gốm sứ xây dựng Việt Nam CHƯƠNG 1 Nguyên liệu sản xuất Nguyên liệu dẻo Nguyên liệu gầy Nguyên liệu làm giảm nhiệt độ nung sản phẩm gốm sứ. CHƯƠNG 2 Men và xương gốm sứ Tính toán phối liệu cho xương gốm sứ . Khái niệm về men gốm sứ . Các tính chất cơ bản của men Nguyên liệu chế tạo men màu Tính toán phối liệu chế tạo men CHƯƠNG 3 Công nghệ chế tạo gạch ngói Đặc tính kỹ thuật sản phẩm gạch ngói Nguyên liệu sản xuất . Dây chuyền công nghệ sản xuất . Thiết bị gia công phối liệu . Thiết bị sấy và nung CHƯƠNG 4 Công nghệ sx gạch ốp lát tráng men Đặc tính kỹ thuật sản phẩm . Nguyên liệu sản xuất . Thiết bị gia công phối liệu Thiết bị tráng men . Thiết bị sấy và nung . CHƯƠNG 5 Công nghệ sản xuất sứ vệ sinh Đặc tính kỹ thuật sản phẩm . Nguyên liệu sản xuất . Thiết bị gia công phối liệu Thiết bị tráng men . Thiết bị sấy và nung . BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ” 2 CHƯƠNG 1: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT Khái Niệm Đất Sét: Là nguyên liệu thiên nhiên đa khoáng thuộc nhóm Hyđro alumosilicate có độ phân tán cao, kết hợp với nước tạo thành khối dẻo, giữ nguyên hình dáng sau sấy và có cường độ như đá sau khi nung Công thức chung của đất sét: 2 3 2 2 . . . m Al O n SiO p H O Quá trình hình thành đất sét Đất sét là sản phẩm của quá trình phong hóa của các loại đá: Granite, Feldspat, Bazan, các loại đá trầm tích tạo thành các loại đất sét khác nhau. Quá trình phong hóa đó xảy ra dưới sự tác động của điều kiện thiên nhiên: Thay đổi nhiệt độ, nắng, mưa, gió ,dòng chảy biến đổi hóa lý… với thời gian dài hàng triệu năm trên bề mặt trái đất. có thể biểu diễn dưới dạng công thức dơn giản như sau: R2O.AL2O3 .6SiO2 (Feldspar ) + CO2 + H2O ⇒ AL2O3 .2SiO2.2H2O (Caolinnit)+ R2CO3 + 4SiO2 Phân loại đất sét Đất sét nguyên sinh: Là loại đất sét phong hóa từ các loại đá và chúng nằm nguyên tại chỗ tạo thành các mỏ sét Đặc điểm: Thành phần hạt thô, kém dẻo, lẫn nhiều sạn sỏi cát thạch anh, thành phần hóa ổn định. Đất sét thứ sinh: Là loại đất sét dược phong hóa từ các loại đá và sau đó được đưa đi dến vị trí khác nhờ các tác động của thiên nhiên: gió, mưa, dòng chảy, tạo thành các mỏ sét. Đặc điểm: Loại đất sét này có thành phần hạt mịn, độ dẻo cao, thành phần hóa không ổn định, lẫn nhiều tạp chất hữu cơ, màu sắc biến đổi rất lớn . Thành phần khoáng vật của đất sét Khoáng Caolinnit (AL2O3.2SiO2.2H2O) - Đây là thành phần khoáng cơ bản của đất sét , cấu tạo dạng tấm, vẩy. - Kích thước riêng biệt của các tấm thường là 0,1 – 0,3 µm , - Chiều dày cụm phân tố : 7,2 0 A , ít hấp phụ và phồng trương trong nuớc - Khi sấy nước liên kết hóa học dễ bị tách ở nhiệt độ 550 – 6000C . Khoáng Montmorilonite (AL2O3.4SiO2nH2O) - Khoáng vật này rất dễ hấp phụ các ion Fe, Mg, Na … - Chiều dày cụm phân tử từ 9 – 21,4 0 A - Kích thước riêng biệt của các tấm nhỏ hơn 1 µm. - Rất dễ hấp thụ và phồng trương trong nước, có độ phân tán rất cao, độ dẻo cao dễ gây nứt khi sấy và nung . - Công thức cấu tạo : Al4[Si8O20][OH]4 .nH2O (SiO2= 66,7%; Al2 3=38,2%; H 2O= 5%) Khoáng Thủy mica ( Ilit - K2O.4AL2O3.7SiO2.pH2O). - Mạng lưới tinh thể giống với Montmorilonite - đặc trương nhóm này là sự thay thế đồng hình của các Cation riêng biệt (Ví dụ : Si+4 có thể thay thế bằng AL+3 hay Mg+2). - Kích thước các phần của nó đến 1 µm . Tùy thuộc vào hàm lượng khoáng vật trong đất sét mà chúng ta có các loại đất sét khác nhau : Đất sét đơn khoáng: Là các loại đất sét chỉ có đơn thuần một loại khoáng sét: Đất caolanh , Đất Betonite Đất sét đa khoáng: là loại đất sét có từ 2 khoáng vật trở lên : đất sét chịu lửa, đất sét dễ chảy, đất sét bazan … BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ” 3 Thành phần hóa học của đất sét Oxýt silic: (SiO2 ) - Có trong đất sét khoảng 48 – 70 % , - tồn tại ở hai dạng: liên kết khoáng và tự do - Đây là thành phần chính trong dất sét , tham gia phản ứng với AL2O3 tạo nên các thành phần khoáng mới có cường độ cao sau khi nung Chú ý: Nếu tồn tại ở trạng thái tự do nhiều sẽ gây cho đất sét kém dẻo, khó tạo hình và xốp sản phẩm. Oxýt nhôm: (AL2O3) - Có trong đất sét từ 8 – 40 % - Và chỉ tồn tại ở trong thành phần khoáng sét. Dựa vào thành phần này ta chia đất sét thành 3 loại : + Đất sét dễ chảy: có hàm lượng 2 3 15% 22% Al O = − + Đất sét khó chảy và chịu lửa: có hàm lượng 2 3 22% 30% Al O = − + Cao lanh: có hàm lượng 2 3 30% Al O > Hàm lượng oxýt nhôm ảnh hưởng nhiều đến tính dẻo của đất sét . Ôxýt canxi: (CaO) - Thường ở trong đất sét dạng muối cacbonat. - Nó làm giảm khả năng liên kết và hạ thấp nhiệt độ nung, làm giảm khoảng nhiệt độ nóng chảy của đất sản phẩm dễ bị phế phẩm khi nung. - Nếu hàm lượng CaCO3 cao thì không thể sản xuất đựơc gốm sứ . Oxýt sắt: (Fe2O3) - Thông thường tồn tại trong đất sét ở dạng tự do - Nó làm thay đổi màu sắc của caolanh và đất sét. - Khi tồn tại ở trong khoáng sét thì không làm thay đổi màu của đất và khó tách ra khỏi khoáng sét . - Hàm lượng chiếm khoảng từ 0,7 – 12 % . Đây là thành phần vừa có hại vừa có lợi trong sản xuất gốm sứ xây dựng, tùy theo chủng loại sản phẩm mà chúng ta lựa chọn nguyên liệu cho phù hợp. Các loại ôxýt kiềm : K2O và Na2O - Có trong đất sét khoảng từ 1 – 3 % - Thường tồn tại ở dạng khoáng feldspar. Đây là thành phần có lợi cho sản xuất gốm sứ vì nó làm giảm nhiệt độ nung cho sản phẩm. Nhưng nếu tồn tại trong đất sét ở dạng muối thì có hại cho sản phẩm . Ôxýt Titan: TiO2 - Hàm lượng không quá 1,5 % - Gây biến đổi màu sắc trong gốm sứ nhất là cùng với sự có mặt của oxýt sắt . Thành phần hạt Thành phần hạt của đất sét: Là phần trăm hàm lượng các loại hạt có trị số khác nhau trong đất sét . Kích thước hạt < 5 µm : 8 – 60 % > Ảnh hưởng lớn đến tính dẻo của đất sét, loại hạt này càng tăng, đất sét càng dẻo, co sấy và nung lớn, dễ bị nứt . 5 – 50 µm : 6 – 55 % > Nhóm hạt bụi: có kích thước hạt : 5 – 50 µm. Loại hạt này làm tăng khả năng lèn chặt phối liệu trong khi tạo hình nhưng cũng không nên vượt quá 30 % . BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ” 4 50 – 250 µm : 1 – 22 % > 1000 µm : 10 % Đối với cao lanh do thành phần hạt thô cho nên kém dẻo hơn so với đất sét dễ chảy và chịu lửa . Độ dẻo của đất sét: Khi nhào trộn đất sét với nước, đất sét sẽ có 3 trạng thái khác nhau tùy theo lượng nước nhào trộn: + Trạng thái khô : Khi độ ẩm Từ 2 – 10 % Khi đó đất sét chưa thể hiện tính dẻo . + Trạng thái dẻo : độ ẩm từ 14 – 24 % , đất sét có độ dẻo cao ,tính dẻo thể hiện ngay sau khi nhào trộn. Tạo hình rất tốt . + Trạng thái chảy lỏng: độ ẩm từ 34-38 % , trở thành hệ keo, sử dụng cho tạo hình theo phương pháp hồ đổ rót trong khuôn thạch cao . Đặc trưng tính dẻo của đất sét Chỉ số dẻo D D = WGhl – WGhlv ( % ), WGhl : Độ ẩm ở trạng thái lỏng – WGhl ( % ), WGhlv : Độ ẩm ở trạng thái lăn vê - WGhlv ( % ), > Nếu D càng lớn thì độ dẻo càng cao , tính tạo hình càng tốt. Tính chất nhiệt của đất sét Quá trình nung làm biến đổi hoàn toàn tính chất cơ lý của sản phẩm sau khi nung, làm cho sản phẩm gốm có những tính chất rất đặc biệt và bền vững trong môi trường thiên nhiên . Quá trình nung chia làm 4 giai đoạn như sau: Giai đoạn sấy: Từ nhiệt độ thường đến 0 200 C Giai đoạn này để tách nước nhào trộn hoặc hút ẩm có trong sản phẩm gốm, giai đoạn này sản phẩm bị co thể tích nhiều, dễ bị nứt . Giai đoạn đốt nóng: Từ 0 0 200 800 C C − , có thể chia nhỏ thành từng khoảng nhiệt độ như sau : + Từ 0 0 200 300 C C − : Quá trình đốt cháy tạp chất hữu cơ và kết thúc tại 0 450 C + Từ 0 0 500 600 C C − : Quá trình mất nước liên kết của khoáng Caolinnit : AL2O3.2SiO2.2H2O ⇒ AL2O3.2SiO2 + 2.H2O ⇑ và nó tiếp tục phân hủy thành AL2O3 và SiO2 hoạt tính . + Từ 0 0 700 800 C C − : Có sự phân hủy của các thành phần CaCO3, MgCO3 , FeCO3, Tạo thành các oxýt riêng biệt . Quá trình này làm cho sản phẩm xốp. Từ 0 800 C trở lên các tạp chất kiềm sẽ tương tác với các thành phần khác tạo nên chất nóng chảy, tạo điều kiện cho các phản ứng tạo thành các hợp chất mới trong sản phẩm gốm. Giai đoạn nung : từ 0 0 900 1200 C C − : giai đoạn này pha lỏng thay đổi liên tục theo hướng tăng nhiệt, làm cho sản phẩm gốm có những tính chất khác nhau. Khoảng nhiệt độ 0 0 900 1050 C C − SiO2 + AL2O3 ⇒ AL2O3 .SiO2 (Silimaner), > đây là khoáng cuối cùng khi nung sản phẩm gạch ngói Khoảng nhiệt độ 0 0 1150 1250 C C − 3( AL2O3 .SiO2 ) ⇒ 3 AL2O3 .2SiO2 (Mulite)+ SiO2 Khoáng mulite là khoáng cu ối cùng khi nung sản phẩm đồ sứ vệ sinh hoặc gạch granite . BÀI GIẢNG MƠN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ” 5 Ngun liệu trợ dung: Tràng thạch (feldspar) (R2O.AL2O3.6SiO2) - Tồn tại trong thiên nhiên, khi sử dụng chúng trong sản xuất gốm sứ nhằm cung cấp R2O để làm cho phối liệu có nhiệt độ tạo pha lỏng sớm từ đó sẽ giảm nhiệt độ nung , hạ giá thành sản phẩm. Lượng dùng tùy thuộc vào từng loại sản phẩm và hàm lượng R2O có trong feldspar mà thay đổi từ 10-30% trong phối liệu. Các loại khác : Na2CO3 , K2CO3 ,NaHCO3 - Các thành phần này nhằm cung cấp oxýt kim loại kiềm cho phối liệu khi sử dụng tràng thạch khơng cung cấp đủ. Nhưng các thành phần này khơng sử dụng trực tiếp được vì chúng hòa tan trong nước, do vậy phải Frite hóa trước khi sử dụng chúng. Khi nung gốm sứ chúng ta cũng thể sử dụng hàm lượng lớn đuợc vì nó làm giảm khoảng nhiệt độ nung, dễ gây phế phẩm khi nung. CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN PHỐI LIỆU MEN GỐM SỨ Khái quát men gốm sứ Định nghĩa, vai trò của men trong sản phẩm Gốm sứ - Men là một lớp thủy tinh mỏng - Chiều dày 0,15 - 0,3 mm phủ trên bề mặt xương gốm sứ - Lớp thủy tinh này được hình thành trong quá trình nung sản phẩm, nó tạo cho sản phẩm có bề mặt chặt xít, nhẵn bóng, làm cho sản phẩm có tính chất cơ lý tăng lên rõ rệt . - Độ hút nước giảm , cường độ xây dựng tăng, màu sắc đa dạng Các sản phẩm này góp phần làm tăng tính hấp dẫn của công trình cũng như tính năng sử dụng của nó - Đồng thời chúng ta có thể trang trí các hoa văn, màu sắc lên bề mặt sản phẩm, làm cho chúng trở lên hấp dẫn hơn . - Từ giữa thế kỷ 20 cho đến nay các loại sản phẩm gốm sứ xây dựng tráng men đã được sử dụng ngày càng rộng rãi như : + Các loại sứ vệ sinh : Lavabor ,Bàn cầu, bồn tắm,bồn tiểu,thùng lọc nước + Các loại tấm ốp tráng men : Các loại gạch lát nền ,gạch ốp tường trong và ngoài công trình Phân loại men: - Các sản phẩm gốm sứ tùy theo đặc tính kỹ thuật của mỗi loại mà người ta sử dụng các loại men men khác nhau, ví dụ : Men cho gốm sứ công nghiệp khác men dùng cho sứ dân dụng, khác với men sứ cách điện Qua đó chúng ta cũng thấy được các đặc trưng tính chất sản phẩm cũng như phạm vi sử dụng của nó. - Có rất nhiều cách phân loại khác nhau nhưng hiện nay phân loại một cách tổng quát nhất đó là Phân loại theo phạm vi nhiệt độ nung. Theo cách phân loại này đã thể hiện được đầy đủ tính chất công nghệ khi sản xuất cũng như tính chất sản phẩm gốm sứ một cách rõ rệt . Theo cách phân loại này người ta chia men gốm sứ thành 2 loại sau : - Men khó chảy : Nung ở nhiệt độ cao - Men dễ chảy : Nung ở nhiệt độ thấp . BÀI GIẢNG MƠN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ” 6 Men khó chảy: - Loại men này có nhiệt độ nóng chảy khá cao 0 0 1250 1450 C C − - Có độ nhớt lớn, thường là các loại men kiềm thổ, men fensfat, hoặc men đá vôi. - Các loại men này có hàm lïng 2 SiO khá cao. Nguyên liệu thường sử dụng để sản xuất loại men này là: Quắc, fensfat, pecmatit, đá vôi, đá phấn, caolanh, đất sét và một số các loại ôxýt kim loại khác để tạo màu sắc. - Thành phần của loại men này thường dao động trong phạm vi : 1.0. RO ; 2 3 (0.35 0.5). Al O − ; 2 (3.5 4.5). Si O − Nhiệ t độ nung 0 0 1230 1350 C C − hay : 1.0. RO ; 2 3 (0.5 1.2). Al O − 2 (5.0 1.2). SiO − Nhiệ t độ nung 0 0 1350 1435 C C − Men dễ chảy: - Loại men này có mhiệt độ nóng chảy thấp ( dưới 0 1250 C ) ,độ nhớ t của men khi nóng chảy nhỏ. Đây là loại men nghèo 2 Si O nhưng giàu ôxýt kiềm và các ôxýt kim loại khác. - Trong trường hợp nếu như người ta đưa vào thành phần của men các chất dễ nóng chảy khả năng hòa tan của nó trong nước lớn hoặc độc hại thì phải tiến hành “frit hóa” trước khi sử dụng. Các loại men này khi dùng frit thường có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn men sống khoảng 0 0 60 80 C C − . Nhưng trong công nghệ sản xuất loại men này có một nhược điểm là rất dễ bò lắng đọng cho nên thông thường phải cho thêm khoảng 15 - 20 % Caolanh, ngoài ra còn có thể cho thêm Axit Axêtic, HCL loãng hoặc Axit Oxalat , hay dùng nhất là Calxium Borat . - Thành phần men dễ chảy có thể dao động trong phạm vi sau : 1.0. RO ; 2 3 (0.1 0.4). Al O − ; 2 1.5. SiO 2 3 (0.0 0.5). B O − Trong đó: RO có thể chỉ là ôxyt chì hoặc thêm các ôxýt bazơ. Nhiệt độ nung khoảng 0 0 900 1000 C C − 1.0. RO ; 2 3 (0.0 0.25). Al O − ; 2 (0.6 3.0). SiO − 2 3 (0.1 0.725). B O − Trong đó : RO chủ yếu là PbO có thêm một lượng nhỏ ôxýt kiềm và CaO. Nhiệt độ nung khoảng 0 0 1000 1050 C C − . - Men Bor có giới hạn sau : 1.0. RO ; 2 3 (0.0 0.25). Al O − ; 2 (0.6 3.0). SiO − 2 3 (0.1 0.725). B O − Nhìn chung men dễ chảy sử dụng khá thông dụng trong ngành sản xuất gốm sứ xây dựng . Các tính ch ấ t c ơ b ả n c ủ a men khi nung: Xét về bản chất của men nó chính là một lớp thủy tinh mỏng tráng trên bề mặt xương gốm sứ, cho nên nó có đầy đủ các tính chất của thủy tinh. Tuy nhiên nó được tráng trên xương gốm sứ do đó nó đòi hỏi có một vài tính chất khác phải phù hợp với đặc tính của từng loại xương gốm sứ khác nhau, từ đó chúng ta mới có được sản phẩm gốm sứ hoàn thiện . BÀI GI Ả NG MƠN H Ọ C “K Ỹ THU Ậ T S Ả N XU Ấ T G Ố M S Ứ ” 7 Độ nhớt: Đặc điểm của men là không có điểm nóng chảy xác đònh, mà nó có sự thay đổi dần từ trạng thái dẻo, quánh, sang trạng thái chảy tràn. Do đ ó độ nhớt của nó cũng thay đổi theo nhiệt độ tăng dần, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và ngược lại. Đặc điểm của men là chúng ta không nung đến nhiệt độ chảy lỏng như nấu thủy tinh mà chúng ta chỉ nung đến nhiệt độ mà men có thể chảy láng đều trên bề mặt xương mà thôi, ta gọi nhiệt độ này là nhiệt độ chảy tràn của men (Gọi tắt là nhiệt độ nung men). Do vậy vai trò của của độ nhớt trong men khá quan trọng trong quá trình nung men Sức căng bề mặt: Đây cũng là một tích chất rất quan trọng trong quá trình sản xuất các sản phẩm tráng men . Ta nhận thấy rằng, tại ranh giới giữa các pha lỏng, rắn và khí sẽ hình thành sức căng bề mặt, điều này có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình thấm ướt bề mặt xương. Một chất lỏng có sức căng bề mặt lớn luôn có xu hướng tự co lại thành hình cầu, do vậy trong khi chúng ta nung sản phẩm tráng men khi sử dụng các loại men màu sắc khác nhau thì phải tính đến sức căng bề mặt của các loại men này sao cho phù hợp, nếu không sẽ xảy ra hiện tượng ngăn cách (tách nhau) giũa các màu men trên sản phẩm . Muốn cho ranh giới giữa hai loại men khác nhau sắc nét thì hai loại men này phải có sức căng bề mặt bằng nhau, nếu không loại men có sức căng bề mặt lớn sẽ co lại, còn loại men có sức căng bề mặt nhỏ hơn sẽ bò kéo dãn ra, dẫn đến hiện tượng sản phẩm màu sắ c bò nhòe. Nếu sức căng bề mặt của men quá lớn thì khả năng thấm ướt của men vào xương sẽ rất nhỏ cho nên thường xảy ra khuyết tật của men như: Phồng rộp, nứt men, cuốn men trên sản phẩm Dựa vào thực nghiệm người ta xác đònh được sức căng bề mặt men phụ thuộc vào thành phần hóa học của men và tăng theo chiều : 2 3 2 3 2 2 3 B O ZnO CaO Al O MgO SnO Cr O − − − − − − Và giảm theo dãy sau : 2 2 2 2 2 SrO BaO SiO TiO Na O PbO K O Li O − − − − − − − Có thể thay đổi sức căng bề mặt của men mà không cần thay đổi thành phần hóa học men bằng cách thay đổi nhiệt độ nung sản phẩm . Sự nở vì nhiệt của men: Sự dãn nở của men được biểu thò bằng sự dãn nở của vật khi nâng lên một độ gọi là hệ số dãn nở. Sự chênh lệch hệ số dãn nở nhiệt của men và xương, nếu trong phạm vi hẹp sẽ không gây khuyết tật men (vì men có khả năng đàn hồi trong một phạm vi nhất đònh khi xuất hiện những ứng suất sinh ra khi nung sản phẩm, cho nên giữ được cho men không bò nứt, bò bong men) Tuy nhiên sự chênh lệch hệ số giãn nở giữa men và xương quá lớn thì ứng suất nhiệt tăng quá lớn thì sẽ xảy ra hiện tượng nứt hoặc bong men. Đây cũng là một trong những nguyên nhân gây nên những hiện tượng nứt và rạn men trên các sản phẩm của nhà máy sứ Thiên Thanh trước đây. BÀI GI Ả NG MƠN H Ọ C “K Ỹ THU Ậ T S Ả N XU Ấ T G Ố M S Ứ ” 8 Theo kinh nghiệm thục tế thì hệ số dãn nở của men tăng theo dãy sau : 2 3 2 2 Al O K O NaO Li O − − − Và Giảm dần theo dãy sau : 2 2 3 2 CaO ZnO MgO SnO B O SiO − − − − − Lớp trung gian giữa men và xương vai trò của lớp này đối với sản phẩm gốm sứ? Tất cả các loại men trong qua trình nung đều có hiện tïng khuyếch tán vào xương sản phẩm và tạo thành một lớp trung gian giữa xương và men. Lớp trung gian này trong phạm vi nhất đònh, nó góp phần điều hòa ứng lực xuất hiện giữa xương và men và làm giảm ứng suất tạo nên sự an toàn cho sản phẩm. Lớp trung gian càng dày thì giữa men và xương càng phù hợp nhau . Sự hình thành lớp trung gian này phụ thuộc vào thành phần xương và men , nhiệt độ nung, thời gian hằng nhiệt ở nhiệt độ cao nhất khi nung, độ xốp của xương và độ chảy của các ôxyt có trong men. Thông thường để tạo lớp trung gian tốt người ta thường đưa vào phối liệu men loại axit Boric vì 2 3 B O có khả năng hòa tan tốt và ăn sâu vào xương sản phẩm . Pb và 2 R O cũng là chất có khả năng hòa tan mạnh nhưng ôxýt kiềm có hệ số dãn nở quá lớn nên ít sử dụng trong trường hợp này . Quá trình tạo màu của men: Màu của men được tạo thành từ hai phương pháp sau : 1> Cho vào men các chất tạo màu bền nhiệt, các chất này hầu như không tan trong các chất nóng chảy khi nung mà chúng phân tán rất đồng đều trong men và tạo nên màu cho men . 2> Cho vào men các ôxýt kim loại mang màu hay muối của nó. Khi nung, chúng kết hợp với các thành phần khác trong men tạo thành các Silicat màu hòa tan trong men, tạo nên màu sắc cho men . > Cả hai phương pháp trên đều được sử dụng trong ngành sản xuất gốm sứ xây dựng. Cường độ màu của men phụ thuộc vào hàm lượng các ôxýt gây màu trong men Còn màu sắc nó sẽ phụ thuộc loại ôxýt màu sử dụng trong thành phần phối liệu men, đặc biệt là sự phối trí của các loại ôxýt màu khác nhau . Ví dụ : Oxýt Côban có số phối trí : + 4 tạo thành nhóm [ CoO4 ] cho màu lam. + 6 tạo thành nhóm [ CoO6 ] cho màu đỏ . Hiện tượng này thường hay gặp đối với các ôxýt đa hóa trò như : 2 3 2 ; Cr O NiO Vali; Titan ; hay : Ni - Zn tạo màu lam Ni - BaO tạo màu đỏ . Nhìn chung việc tạo màu men rất phức tạp. Có những thành phần không có khả năng tạo màu nhưng lại có tác dụng hỗ trợ để tạo nên sự phát màu của các chât gây màu, hoặc nó sẽ tạo thành nền cho chất màu (ví dụ như oxýt nhôm), vì vây sự tạo màu của các ôxýt cụ thể phải nghiên cứu rất kỹ trong thành phần phối liệu màu men Điều này chỉ có được bằng con đường thực nghiệm rất công phu trên cơ sở tính toán chặt chẽ các bài phối liệu màu men khác nhau . BÀI GI Ả NG MƠN H Ọ C “K Ỹ THU Ậ T S Ả N XU Ấ T G Ố M S Ứ ” 9 Để hiểu thêm vấn đề màu sắc của men, chúng ta khảo sát một vài loại ôxýt kim loại cơ bản thường sử dụng trong phối liệu chế tạo men sau đây : Oxýt Nh ơm 2 3 Al O : Loại ôxýt nhôm bản thân không gây màu sắc cho men nhưng nó đóng vai trò rất quan trọng trong việc tạo thành màu cho men. Nó có tác dụng trung hòa các cấu tử thừa trong phản ứng tạo màu và duy trì sự cân bằng hóa học . Ví dụ : - Đối với men màu lục, khi tăng 2 3 Al O làm cho màu lục của 2 3 Cr O sáng lên đồng thời có ánh vàng rất đẹp. Còn khi không có 2 3 Al O thì màu lục của 2 3 Cr O tối và không có ánh vàng . - Trong men màu lam khi tăng hàm lượng 2 3 Al O lên ít thì làm cho màu tươi nhưng nếu tăng nhiều sẽ trở thành màu nâu đen và tiến đến màu xanh lục. - Thêm hàm lươọng nhỏ 2 3 Al O vào vali làm cho màu vàng tươi hơn Oxýt Crơm ( 2 3 Cr O ) - Tạo nên màu xanh lục bền cả ở nhiệt độ cao, tùy theo hàm lượng có trong men mà nó tạo nên dải màu rất rộng từ màu lá mạ cho đến màu xanh lá cây đậm - Trong phối liệu men giàu chì và men axít khi cho 2 3 Cr O vào với hàm lượng 1% ≤ và nung ở nhiệt độ thấp sẽ cho màu vàng. Nhưng khi nó kết hợp với CaO và 2 SnO sẽ tạo thành màu hồng . - Nếu cho thêm vào men đỏ khoảng 1% 2 SnO có tác dụng làm cho men đỏ đều hơn, chống được hiện tượng kết tinh . - Khi trong thành phần men có đủ CaO có thể cho thêm 2 3 B O nếu không men sẽ chuyển từ màu lục hành màu xám xanh tới nâu bẩn . - Oxýt Crơm ( 2 3 Cr O ) làm tăng nhiệt độ chảy men vì vậy muốn giữ nguyên nhiệt độ chảy của men phải giảm hàm lượng 2 3 Al O trong men . - Để tạo màu lục đậm thường thêm NiO và CuO . Oxýt Cơban ( 2 3 3 4 ; ; CoO Co O Co O ) Oxýt Cơban rất cứng và khó nghiền cho nên trong sản xuất hay sử dụng Cácbonát coban dễ hòa tan hơn để đưa vào men. Màu do hợp chất Coban đua vào thường thể hiện là màu xanh Blue nhạt đến màu lam tùy theo hàm lượng coban đưa vào . Oxýt Cơban khi kết hợp với Phốt phát và Arsenát cho ta màu tím xanh đến tím sự phát màu tăng lên khi cho thêm vào men một lượng nhỏ MgO . Oxýt Cơban-Titan : cho màu lục nhưng gây rạn men Oxýt Cơban thêm 2 3 2 3 ; ; MnO Fe O Cr O với hàm lượng nhỏ sẽ cho men đen từ một men trong suốt Ngoài những loại ôxýt gây màu cơ bản nói trên, trong sản xuất để tạo màu cho men gốm sứ ngùi ta còn sử dụng các loại ôxýt khác ví dụ như : MnO ; Fe 2O3 ; ZrO2 ; Li 2O ; BÀI GI Ả NG MƠN H Ọ C “K Ỹ THU Ậ T S Ả N XU Ấ T G Ố M S Ứ ” 10 Thông thường khi muốn có màu sắc của men đẹp, có ánh màu, cøng độ cao thì bao giờ chúng ta cũng sử dụng một số chất gây màu chứ không sử dụng một chất gây màu. Công thức của men: Thông thường hiệ n nay, để biểu diễn công thức men người ta thường hay dùng công thức seger (Công thức phân tử), ưu điểm của công thức này là nó thể hiện được hàm lượng các ôxýt thành phần có trong men, đồng thới cũng biết được nhiệt độ nóng chảy của men. Công thức có dạng như sau : ∑an R2O . ∑ bn RO . ∑ cnR2O3 . ∑ dnRO2 Với điều kiện : ∑ anR2O + ∑ bnRO = 1 Trong đó : + ∑ an R2O : Nhóm các loại ôxýt kiềm hóa tri 1 + ∑ bn RO : Nhóm các loại ôxýt kiềm thổ hóa trò 2 + ∑ cn R2O3: Nhóm ôxýt kim loại hóa trò 3 ( thường là AL2O3 ) + ∑ dn RO2 : Nhóm ôxýt hóa trò 4 ( Thông thường là SiO2 ) . Với một số loại men đơn giản thì trong công thức men chỉ có thành phấn PbO , và SiO2 ví dụ : PbO. 1,5 SiO2, chúng ta có loại men trong suốt, còn khi tăng lên 1,6 SiO2 thì men có hiện tượng kết tinh khi làm nguội, càng kéo dài thời gian ở nhiệt độ cao thì sự kết tinh càng tăng. Để chống sự kết tinh thì người ta cho thêm vào thành phần men một lượng 2 3 Al O . Tỷ lệ đưa vào 2 3 2 1 10 Al O SiO = 2 3 Al O đưa vào trong men còn có tác dụng mở rộng khoảng nhiệ t độ nóng chảy của men, tuy nhiên hàm lượng đưa vào không được vượt quá 2 1 1 ( ) 12 7 SiO ÷ , nếu tăng nhiều sẽ gây nên men đục, ví dụ: Men PbO. 0,3 2 3 Al O . 0,6 2 SiO . Khi hàm lượng 2 3 Al O tăng lên trong thành phần men thì nhiệt độ nóng chảy của men tăng lên từ 0 0 (40 60 ) C ÷ với 0,1 mol AL2O3 tùy theo dạng nguyên liệu đưa vào là caolanh hay fensfat . Đối với men sành sứ có nhiệt độ nung từ 0 0 (1200 1300 ) C ÷ thì có thể sử dụng các công thức Seger sau để làm men gốc : S1 ( 0 1250 nc t C − ) : 2 2 3 2 0.3 .0.3 .3 .0.7 K O Al O SiO CaO S2 ( 0 1300 nc t C − ) : 2 2 3 2 0.3 .0.5 .5.0 .0.7 K O Al O SiO CaO Chú ý: Tốc độ chảy của men không những chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học của men mà còn phụ thuộc vào độ nghiền mòn của men, nhiệt độ nung; thời gian lưu sản phẩm ở nhiệt độ nung. Ngày nay để đònh hướng việc lựa chọn một men ứng với nhiệt độ nung thích hợp mong muốn người ta thường xuất phát từ việc lựa chọn một công thức men phù hợp và từ đấy dựa vào nguyên liệu có thể dùng được để tính ra bài phối liệu men trong sản xuất . [...]... 15 23 – 28 1.76 2.0 – 2.5 6 – 9 (mm) BÀI GI NG MƠN H C “K THU T S N XU T G M S ” CHƯƠNG 7: PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH SẢN PHẨM Khái niệm: Các sản phẩm gốm sứ có rất nhiều hình dáng, kích thước, công dụng khác nhau, cường độ khác nhau Do vậy mục đích của khau tạo hình phải thỏa mãn đïc các chỉ tiêu về kích thước hình dáng hình học, độ đồng nhất của bán thành phẩm và của sản phẩm Muốn đạt được điều đó cần phải... đặc trưng sản phẩm ,tính chất phối liệu,năng suất và giá thành sản phẩm Các phương pháp tạo hình Tạo hình dẻo Phương pháp tạo hình dẻo bao gồm: tạo hình trên bàn xoay, gắn ráp trong khuôn thạch cao, ép dẻo bằng máy ép lento để sản xuất gạch ngói Cơ sở của phương pháp này là dựa vào tính dẻo của nguyên liệu, phối liệu sản xuất Trong phần gốm xây dựng chúng ta tập trung vào phương pháp tạo hình ép lento... sấy và nung + Rút ngắn quá trình sản xuất Bột ép bán khô Thành phần phối liệu được được gia công đồng nhất về thành phần hóa học thành phần hạt, độ ẩm … Độ ẩm của thành phần phối liệu gới hạn trong khoảng từ 5 – 7 % là tốt nhất Độ ẩm bột phối liệu thay đối tùy theo lực ép tạo hình 15 BÀI GI NG MƠN H C “K THU T S N XU T G M S ” Các tính chất và qui luật của bột ép Bột gốm gồm có 3 tướng: Rắn, lỏng, khí... khi ép h - Chiều cao sản phẩm sau khi ép Hệ số kn có mối quan hệ với khối lượng thể tích bột ép và sản phẩm sau khi ép kn = γ saunen = γ botep kn Sự thay đổi mật độ của bột ép theo chiều dày sản phẩm được biểu diễn bằng phương trình : Xh = Xo + Cp H/R γh = γo+ Cp.H/R Trong đó : Xh – Mật độ sản phẩm theo chiều cao Xo – Mật độ lớp tiếp xúc bề mặt khuôn ép γh – Khối lượng thể tích sản phẩm theo chiều... cho mỗi loại sản phẩm Theo mức độ đồng nhất (Thành phần ,độ ẩm , mật độ ,và cấu trúc ) do các phương pháp tạo hình đạt được thì có thể xếp theo thứ tự như sau : Đổ rót sản phẩm rỗng ( Hồ thừa) Đổ rót sản phẩm đặc ( hồ đầy ) Ép dẻo trên máy ép lento, trên bàn xoay, nện thủ công Ép bán khô Chọn phương pháp tạo hình Cơ sở để chọn phương pháp tạo hình là : hình dáng và các tính chất đặc trưng sản phẩm ,tính... không thoát được nó bò nén ở bên trong sản phẩm làm cho sản phẩm không đặc chắc dồng thời gây hiện tượng quá nén, sản phẩm dễ bò vỡ khi tháo khuôn Biểu đồ thành phần hạt trong phối liệu - Khi lực ép đạt giá trò max thì bề mặt tiếp xúc giữa các hạt tăng lên, cường độ lớn nhất - Nếu độ ẩm cao, hạt nhỏ nó cản trở quá trình thoát khí, dễ gây hiện tượng phân lớp 16 BÀI GI NG MƠN H C “K THU T S N XU T G M... chế tạo ngói lợp Tạo hình bằng máy ép lento Nguyên liệu sử dụng để sản xuất gạch ngói là đất sét dễ chảy có độ dẻo cao, thành phần hạt mòn, có nhiệt độ nóng chảy thấp và có khoảng nhiệt độ kết khối khá nhỏ Nguyên liệu sau khi nhào trộn đồng nhất có độ ẩm từ 18 – 24 % được đưa vào máy ép lento để tạo hình thành gạch hoặc viên Galét sản xuất ngói Trước khi ép ngói, viên galet được ủ trong không khí tự... , hệ số a phụ thuộc nhiều yếu tố nhưng chúng ta xác đònh được bằng thực nghiệm dx = 17 BÀI GI NG MƠN H C “K THU T S N XU T G M S ” Trong sản xuất, để có được chiều dày lớp mộc theo ý muốn chúng ta phải làm thí nghiệm để xác đònh tốc độ bám của hồ, qua đó xác đònh thời gian cần thiết lưu hồ trong khuôn Mặc dù nghề gốm phát triển rất sớm nhưng nhưng phương pháp hồ đổ rót trong khuôn thạch cao mãi đến...BÀI GI NG MƠN H C “K THU T S N XU T G M S ” CHƯƠNG 4: CƠNG NGH S N XU T G CH NGĨI Khái ni m: S n ph m g ch ngói là l ai s n ph m s d ng r t nhi u trong xây d ng cơ b n hi n nay, do v y nó cũng là lo i... NG MƠN H C “K THU T S N XU T G M S ” Các tính chất và qui luật của bột ép Bột gốm gồm có 3 tướng: Rắn, lỏng, khí Lượng không khí này (có khi chiếm đến 40 %), ảnh hưởng khá nhiều đến tính chất của bột gốm, hệ tuân theo công thức : V0 = u + 0.385 g0 Trong đó : V0 Thể tích phối liệu ẩm gn Khối lượng nước trong phối liệu (g) go Khối lượng bột khô (g) u Hàm ẩm phối liệu , u = gn / gk Mật độ của bột ép phụ