Đồ án Áp dụng công nghệ hoá học cho công ty sứ thanh trì

MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU 1 PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 1.1. Các nguyên liệu để chế tạo Gốm sứ 3 1.1.1. Cao lanh và đất sét 3 1.1.2. Thạch anh 6 1.1.3. Fenspat 7 1.1.4. Bột talc 7 1.1.5. Các nguyên liệu để chế tạo men 8 1.2. Nghiên cứu cấu trúc pha của sứ vệ sinh 8 1.3. Đặc trưng cấu trúc của men - Cơ chế tạo thành thuỷ tinh trong men gốm 10 1.3.1. Cấu trúc của men gốm 10 1.3.2. Cơ chế của sự tạo thành thuỷ tinh trong men gốm 10 1.4. Các tính chất đặc trưng của men: 11 1.4.1. Độ nhớt 11 1.4.2. Sức căng bề mặt và độ thấm ướt 12 1.4.3. Sự giãn nở của men 12 1.5. Các oxyt và ảnh hưởng của chúng đến đặc tính của men 12 1.5.1. Oxyt silic (SiO2) 12 1.5.2. Al2O3 13 1.5.3. R2O 13 1.5.4. CaO 13 1.5.5. MgO 13 1.5.6. B2O3 13 1.5.7. ZnO 14 1.5.8. PbO 14 1.5.9. BaO 14 1.6. Các khuyết tật men 14 1.6.1. Bọt men 14 1.6.2. Cuốn men 14 1.6.3. Nứt men (rạn men) 14 1.7. Các tính chất kỹ thuật của sứ vệ sinh: 15 1.7.1 Các thông số kỹ thuật của sứ vệ sinh: 15 1.7.2. Yếu tổ ảnh hưởng đến tính chất cơ học của sứ 15 1.7.2.1. ảnh hưởng bởi hàm lượng, thành phần của các pha 16 1.7.2.2. Ảnh hưởng bởi hình dạng, kích thước của tinh thể 19 1.7.2.3. Ảnh hưởng của khuyết tật trong sản phẩm 21 1.8. ảnh hưởng của fenspat đến các tính chất của sứ: 22 1.9. Tác dụng của chất khoáng hoá đến quá trình kết tinh các tinh thể mulit 23 PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1. Chuẩn bị phối liệu nghiên cứu 25 2.1.1. Lựa chọn các loại nguyên liệu sản xuất xương sứ 25 2.1.2. Các nguyên liệu cho sản xuất men 27 2.1.3. Chuẩn bị các mẫu nghiên cứu 29 2.2. Các tiêu chuẩn của hồ và men 30 2.3. Các phương pháp trong nghiên cứu 30 2.3.1. Phương pháp kiểm tra độ co sấy, co nung, co toàn phần, độ hút nước 30 2.3.2. Phương pháp kiểm tra cường độ mộc của hồ đổ rót. 32 2.3.3. Xác định khối lượng riêng, hàm lượng lỗ xốp kín của sản phẩm sứ 33 2.3.4. Xác định độ bền cơ học của các mẫu. 35 2.3.5. Khảo sát hệ số giãn nở nhiệt 35 2.3.6. Nghiên cứu cấu trúc các mẫu sứ bằng phương pháp phân tích Rơnghen. 36 2.3.7. Phương pháp kiểm tra độ chảy máng nghiêng 36 2.3.8. Phương pháp kiểm tra độ bền rạn men 37 2.3.9. Phương pháp kiểm tra các tính chất của men 37 2.3.10. Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử 38 PHẦN III. PHẦN THỰC NGHIỆM 39 3.1. Kết qủa thực nghiệm bài xương 39 3.1.1. Chuẩn bị phối liệu nghiên cứu 39 3.1.2. Lựa chọn các bài phối liệu 39 3.1.3. Các thông số hồ đổ rót 42 3.1.4. Cường độ mộc 43 3.1.5. Độ co của các phối liệu 44 3.1.6. Độ hút nước, độ xốp, khối lượng thể tích 44 3.1.6. Độ biến dạng thanh cong 47 3.1.7. Độ bền cơ học của các mẫu phối liệu 47 3.1.8. Kết quả nghiên cứu cấu trúc các mẫu sứ qua phân tích Rơnghen 50 3.1.9. Kết quả nghiên cứu cấu trúc bằng chụp kính hiển vi điện tử 51 3.1.10. Hệ số giãn nở nhiệt của các mẫu phối liệu. 52 3.1.11. Thảo luận kết quả nghiên cứu xương sứ 53 3.2. Kết qủa thực nghiệm các bài men 63 3.2.1. Lựa chọn các bài phối liệu 63 3.1.2. Các thông số men ra máy và men phun 65 3.2.3. Kết quả kiểm tra các tính chất của các men thí nghiệm 65 3.2.4. Kết quả nghiên cứu độ chẩy của men 66 3.2.5. Kết quả kiểm tra độ chảy máng nghiêng 67 3.2.6. Hệ số giãn nở nhiệt của các mẫu phối liệu men. 68 3.2.7. Sự phù hợp xương - men 69 3.2.8. Kết quả kiểm tra sự phù hợp xương men 72 PHẦN IV. THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 73 Nếu có thắc mắc gì về bài viết bạn liên hệ tới số ***********

doc76 trang | Chia sẻ: thanhnguyen | Ngày: 18/12/2012 | Lượt xem: 2273 | Lượt tải: 13download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Áp dụng công nghệ hoá học cho công ty sứ thanh trì, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
PhÇn Më ®Çu Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, nhê chuyÓn ®æi sang c¬ chÕ thÞ tr­êng víi nÒn kinh tÕ hµng ho¸ nhiÒu thµnh phÇn ®· t¹o ®iÒu kiÖn cho thÞ tr­êng hµng ho¸ nãi chung vµ thÞ tr­êng vËt liÖu nãi riªng ë ViÖt Nam ph¸t triÓn m¹nh mÏ. Cïng víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña nÒn kinh tÕ, tèc ®é x©y dùng c¬ b¶n ngµy cµng gia t¨ng kÐo theo nhu cÇu vÒ vËt liÖu x©y dùng ngµy cµng cao c¶ vÒ sè l­îng, chÊt l­îng vµ chñng lo¹i. Theo ®Þnh h­íng quy ho¹ch tæng thÓ ph¸t triÓn ®« thÞ cña ViÖt Nam trong nh÷ng n¨m tíi, chÝnh phñ ®· vµ sÏ quy ho¹ch vµ x¾p xÕp l¹i c¸c ®« thÞ lo¹i I vµ lo¹i II, më réng vµ ph¸t triÓn c¸c ®« thÞ míi trªn c¬ së g¾n liÒn víi quy ho¹ch tæng thÓ ph¸t triÓn c¸c khu c«ng nghiÖp, khu chÕ xuÊt vµ khu c«ng nghÖ cao… §©y chÝnh lµ nh÷ng nh©n tè thóc ®Èy sù ph¸t triÓn cña ngµnh x©y dùng, s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng nãi chung ®Æc biÖt lµ c¸c s¶n phÈm trang trÝ, hoµn thiÖn cao cÊp sö dông trong x©y dùng nh­ g¹ch èp l¸t vµ sø vÖ sinh. Trong thêi gian qua, sø vÖ sinh lµ mét s¶n phÈm cao cÊp ®· ®­îc nhiÒu c¬ së trong vµ ngoµi n­íc ®Çu t­ míi, më réng c¸c d©y truyÒn s¶n xuÊt, ®æi míi trang thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ, x©y dùng c¸c d©y truyÒn s¶n xuÊt ®ång bé, tiªn tiÕn vµ hiÖn ®¹i. Theo thèng kª, tæng c«ng suÊt thiÕt kÕ cña c¸c nhµ m¸y sø vÖ sinh ë ViÖt Nam n¨m 2005 kho¶ng 3,2 triÖu s¶n phÈm. C«ng Ty Sø Thanh Tr× lµ mét C«ng ty ®i ®Çu trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt sø vÖ sinh ë ViÖt Nam. HiÖn nay C«ng ty ®ang tõng b­íc ®æi míi chiÒu s©u vÒ chÊt l­îng s¶n phÈm còng nh­ chñng lo¹i ®¸p øng nhu cÇu ngµy cµng cao cña thÞ tr­êng trong n­íc vµ xuÊt khÈu. Tr­íc nhu cÇu ngµy cµng cao cña thÞ tr­êng vÒ c¸c chØ tiªu kü thuËt vµ chÊt l­îng s¶n phÈm, ®Æc biÖt gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm, ®ång thêi t¨ng chÊt l­îng s¶n phÈm thóc ®Èy tÝnh c¹nh tranh trªn thÞ tr­êng trong vµ ngoµi n­íc, ®ã chÝnh lµ nhu cÇu cÇn ph¶i ®­a ra nghiªn cøu. §i s©u nghiªn cøu viÖc æn ®Þnh vµ n©ng cao chÊt l­îng kü thuËt cña s¶n phÈm sø vÖ sinh ®ã lµ sù phï hîp x­¬ng men, ®é biÕn d¹ng cña s¶n phÈm vµ ®Æc biÖt ®ã lµ ®é bãng ®Ñp cña bÒ mÆt men. §i s©u nghiªn cøu viÖc gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm t¨ng tÝnh c¹nh tranh khèc liÖt cña thÞ tr­êng ®ã lµ gi¶m tiªu hao, chi phÝ vµ ®Æc biÖt lµ gi¶m nhiÖt ®é nung c¸c s¶n phÈm gèm sø. Theo tÝnh to¸n khi gi¶m nhiÖt ®é nung xuèng ®­îc 500C th× tiÕt kiÖm ®­îc 12 - 15% chi phÝ nhiªn liÖu sö dông. HiÖn nay trªn thÕ giíi mµ ®i ®Çu lµ c¸c h·ng SITI, SACMI, WELCO, NASSETTI …nhiÖt ®é nung cao nhÊt ®Ó nung sø chØ kho¶ng 1200 - 12200C nung trªn lß nung nhanh Tuynell. C¸c chuyªn gia CERAMICER - v­¬ng quèc anh ®É nhiÒu lÇn khuyÕn c¸o víi C«ng ty Sø Thanh Tr× nªn gi¶m nhiÖt ®é nung cao nhÊt ®Ó nung sø xuèng cßn 1200 - 12200C võa tiÕt kiÖm ®­îc chi phÝ nhiªn liÖu võa t¨ng tuæi thä cho lß nung Tuynell; gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm, t¨ng tÝnh c¹nh tranh trªn thÞ tr­êng. Néi dung cña ®Ò tµi còng chÝnh lµ vÊn ®Ò ®ang nÈy sinh vµ ®ang cÇn t×m ph­¬ng h­íng gi¶i quyÕt ®èi víi C«ng ty Sø Thanh Tr×. PhÇn I: C¬ së lý thuyÕt 1.1. C¸c nguyªn liÖu ®Ó chÕ t¹o Gèm sø §èi víi c¸c s¶n phÈm gèm sø nãi chung c¸c nguyªn liÖu chÝnh ®Ó s¶n xuÊt x­¬ng sø gåm cao lanh, ®Êt sÐt, th¹ch anh, fenspat trong ®ã cao lanh vµ ®Êt sÐt ®­îc gäi lµ nguyªn liÖu dÎo cßn th¹ch anh vµ fenspat ®­îc gäi lµ nguyªn liÖu gÇy. Ngoµi ra trong c«ng nghiÖp gèm sø phÇn quan träng n÷a ph¶i kÓ ®Õn lµ men, nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt men gåm cã: cao lanh, th¹ch anh, fenspat, wolastonit, ZrSiO4, bét nhÑ CaCO3, bét talc, oxyt kÏm ZnO, BaCO3, clorua C«ban, CMC… Mçi lo¹i nguyªn liÖu ®Òu cã tÝnh chÊt ®Æc tr­ng riªng vÒ nguån gèc, tÝnh chÊt, øng dông cña nã ®èi víi toµn bé qu¸ tr×nh chÕ t¹o s¶n phÈm. §Ó hiÓu biÕt vµ sö dông ®­îc c¸c lo¹i nguyªn liÖu trªn cÇn kh¶o s¸t cô thÓ vÒ tõng lo¹i nguyªn liÖu. 1.1.1. Cao lanh vµ ®Êt sÐt Cao lanh vµ ®Êt sÐt lµ mét lo¹i vËt chÊt sÐt, ®­îc h×nh thµnh do qu¸ tr×nh phong hãa cña c¸c lo¹i ®¸ chøa kiÒm cã nguån gèc tõ pegmatit, fenspat, granit, ®¸ mai, ®¸ hoa c­¬ng. Trong cao lanh, kho¸ng chiÕm ®a sè lµ caolÝnt. C¸c kho¸ng nµy th­êng cã d¹ng h×nh tÊm, l¸ víi kÝch th­íc t­¬ng ®èi th« tõ 0,1( 3 (m nªn nguyªn liÖu nµy cã ®é dÎo kÐm. Tuy nhiªn, ®©y lµ mét lo¹i nguyªn liÖu cã ®é tinh khiÕt cao, ®Æc biÖt cã hµm l­îng Al2O3 rÊt lín ( ( 30 ( 28%). Trong phèi liÖu, cao lanh lµ mét nguån chÝnh ®Ó t¹o ra kho¸ng mulit do sù ph©n hñy cña caolinit trong qu¸ tr×nh nung. §©y lµ mét lo¹i kho¸ng quan träng trong cÊu tróc cña x­¬ng sø v× nã cã c¸c tÝnh chÊt kü thuËt c¬, ®iÖn, nhiÖt rÊt tèt. Trong ®Êt sÐt th­êng tån t¹i c¸c lo¹i kho¸ng caolinit, montmorilonit, mica. §Æc ®iÓm næi bËt cña ®Êt sÐt lµ cã kÝch th­íc h¹t t­¬ng ®èi mÞn, ®­êng kinh h¹t th­êng tõ 0,06 (1(m, trong ®ã mét sè lo¹i sÐt cã hµm l­îng h¹t d = 0,06 (m chiÕm tíi 40% cßn ë c¸c lo¹i ®Êt sÐt th«ng th­êng th× hµm l­îng nµy lµ 20 ( 30%. Do ®Êt sÐt cã kÝch th­íc h¹t t­¬ng ®èi mÞn nªn cã ®é dÎo cao vµ trë thµnh mét nguyªn liÖu dÎo tèt cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, ®Æc biÖt quan träng trong qu¸ tr×nh t¹o h×nh s¶n phÈm gèm sø. Nã lµm t¨ng c­êng ®é méc cña s¶n phÈm, ®ång thêi gãp phÇn cïng víi cao lanh ®Ó t¹o ra kho¸ng mulit nhiÒu h¬n. Trong nguyªn liÖu ®Êt sÐt nãi chung, c¸c lo¹i t¹p kho¸ng th­êng gÆp lµ th¹ch anh, tr­êng th¹ch, c¸c muèi cacbonat, c¸c t¹p s¾t, TiO2, c¸c lo¹i muèi tan nh­ muèi sunfat, muèi clorua, th¹ch cao, chÊt h÷u c¬. C¸c lo¹i t¹p chÊt kho¸ng nµy ¶nh h­ëng ®Õn tÝnh chÊt cña nguyªn liÖu theo nhiÒu h­íng kh¸c nhau. - T¹p kho¸ng th¹ch anh th­êng gÆp trong d¹ng c¸t víi hµm l­îng t­¬ng ®èi lín, trong cao lanh nã chiÕm têi 30 ( 40%. Sù cã mÆt cña th¹ch anh lµm t¨ng ®é khã ch¶y cña nguyªn liÖu sÐt, tõ ®ã nã ¶nh h­ëng ®Õn nhiÖt ®é nung cña s¶n phÈm. - T¹p cacbonat CaCO3, MgCO3 lÉn trong nguyªn liÖu, khi nung s¶n phÈm sÏ bÞ xèp do sù phång rép cña c¸c t¹p, lµm cho c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm bÞ gi¶m xuèng. §Ó gi¶m t¸c h¹i cña c¸c t¹p nµy th× ph¶i nghiÒn nguyªn liÖu ®Õn ®é mÞn h¹t yªu cÇu sao cho c¸c h¹t CaCO3, MgCO3 ph©n t¸n ®Òu trong nguyªn liÖu. - T¹p kho¸ng s¾t lÉn trong nguyªn liÖu th­êng tån t¹i ë d¹ng FeS2, Fe2O3. nH2O, Fe(OH)3. NÕu chóng kh«ng ®­îc nghiÒn ®Ó ph©n t¸n ®Òu th× khi nung nã sÏ ch¶y ra thµnh c¸c vÕt ®en rÊt to trong s¶n phÈm, ¶nh h­ëng ®Õn c¸c tÝnh chÊt kü thuËt vµ mü thuËt cña s¶n phÈm. - Th¹ch cao lÉn trong nguyªn liÖu sÐt khi nung ë nhiÖt ®é cao th­êng t¸c dông víi c¸c cÊu tö kh¸c t¹o thµnh nh÷ng vÕt thñy tinh ch¶y ra bÒ mÆt s¶n phÈm lµm mÊt tÝnh thÈm mü vµ gi¶m c¸c tÝnh chÊt kü thuËt cña s¶n phÈm. - C¸c lo¹i t¹p chÊt kh¸c nh­ TiO2, c¸c muèi tan sunfat, clorua th­êng g©y ¶nh h­ëng ®Õn mµu s¾c cña s¶n phÈm nh­ t¨ng c­êng sù nhuém mµu cña Fe2O3, t¹o c¸c vÕt muèi loang læ trªn bÒ mÆt, c¸c vËt chÊt h÷u c¬ lÇn nhiÒu trong nguyªn liÖu sÏ lµm cho s¶n phÈm bÞ phång rép khi nung do khi chóng ch¸y sÏ t¹o ra khÝ CO2 víi hµm l­îng lín. * §Êt sÐt: §Êt sÐt cã c¸c ®Æc tÝnh kho¸ng häc gåm caolinite, c¸c kho¸ng mica nh­ lµ montmorilonit vµ muscovite, quartz vµ mét l­îng nhá feldspar vµ cacbonate. C¸c ph©n tÝch cì h¹t cña ®Êt sÐt cho biÕt sù ph©n bè cì h¹t mÞn: cì h¹t chñ yÕu trong kho¶ng 0,5 - 10 (m. §Êt sÐt cã c¸c tÝnh chÊt sau: Kh¶ n¨ng ®iÖn gi¶i tèt. Tèc ®é t¹o h×nh nhanh. C­êng ®é méc tèt. Cã kh¶ n¨ng thuû tinh ho¸ hoµn toµn t¹i t¹i 12000C vµ ®é thay ®æi kÝch th­íc thÊp. C­êng ®é sau nung tèt. Méc sau nung h¬i ng¶ mÇu x¸m do hµm l­îng TiO2 vµ Fe2O3 thÊp. §Æc biÖt c¸c tÝnh chÊt l­u biÕn vµ kh¶ n¨ng thuû tinh ho¸ tèt víi gi¸ trÞ c­êng ®é cao. Víi c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt trªn cho thÊy nguyªn liÖu phï hîp ®èi víi viÖc chÕ t¹o hå ®Ó t¹o h×nh s¶n phÈm sø vÖ sinh. * Cao lanh: Cao lanh cã c¸c ®Æc tÝnh chñ yÕu gåm kaolinite vµ mét l­îng nhá quartz, c¸c kho¸ng mica, fenspat cïng víi t¹p chÊt h÷u c¬. H×nh nhiÔm x¹ tia X cho thÊy: - C¸c peak thu nhiÖt t¹i 100 - 2000C do mÊt n­íc lý häc. - C¸c peak to¶ nhiÖt t¹i nhiÖt ®é kho¶ng 5910C do liªn quan tíi viÖc h×nh thµnh míi c¸c pha tinh thÓ do biÕn ®æi thï h×nh sang metakaolin. Peak táa nhiÖt liªn quan ®Õn viÖc ®èt ch¸y c¸c t¹p chÊt h÷u c¬ kh«ng quan s¸t ®­îc. L­îng t¹p chÊt trong nguyªn liÖu thÊp vµ nã ®­îc chøng minh b»ng viÖc gi¶m nhá vÒ khèi l­îng trªn biÓu ®å ph©n tÝch nhiÖt gi÷a kho¶ng nhiÖt ®é 200 vµ 4500C. Ngoµi ra, trªn biÓu ®å ph©n tÝch nhiÖt khèi l­îng gi¶m do mÊt n­íc vËt lý vµ mÊt n­íc ho¸ häc t­¬ng øng víi tõng gi¶i nhiÖt ®é. C¸c ph©n tÝch cì h¹t cho thÊy gi¶i ph©n bè cì lín víi gi¸ trÞ lín gi÷a 50 vµ 200µm. Ph©n tÝch sãt sµng 180, 125 vµ 63 µm cho thÊy sãt sµng thÊp, ®Æc biÖt l­îng sãt sµng 65µm lín h¬n 5% cho thÊy nguyªn liÖu nµy dïng ®Ó sö dông trong viÖc chÕ t¹o x­¬ng sø vÖ sinh. Tõ quan ®iÓm nh×n nhËn tõ gãc ®é kü thuËt Cao lanh cã c¸c ®Æc ®iÓm sau: - Cã kh¶ n¨ng ®iÖn gi¶i kÐm, vµ cÇn bæ sung l­îng n­íc vµ chÊt ®iÖn gi¶i lín. - Cã tèc ®é t¹o ®é dµy trªn th¹ch cao lín. - Cã c­êng ®é méc sau sÊy vµ sau nung cao. - Cã xu h­íng thuû tinh ho¸ thÊp. - MÉu nung cã mÇu ngµ voi. * Nh×n chung, chÊt l­îng cña c¸c nguyªn liÖu cao lanh vµ ®Êt sÐt kh«ng nh÷ng phô thuéc vµo thµnh phÇn kho¸ng hµm l­îng kho¸ng mµ cßn phô thuéc c¶ vµo hµm l­îng vµ c¸c lo¹i t¹p chÊt lÉn trong nguyªn liÖu. 1.1.2. Th¹ch anh Th¹ch anh lµ mét lo¹i kho¸ng rÊt phæ biÕn trong líp vá tr¸i ®Êt, chóng tån t¹i ë hai d¹ng chÝnh lµ d¹ng tinh thÓ vµ d¹ng v« ®Þnh h×nh. Trong thµnh phÇn cña phèi liÖu gèm sø, hµm l­îng SiO2 chiÕm 60 ( 70% trong ®ã mét l­îng lín SiO2 lµ do cao lanh, ®Êt sÐt mang vµo, phÇn cßn l¹i th­êng tõ c¸t th¹ch anh ®­a vµo. Trong x­¬ng gèm sø, th¹ch anh ®ãng vai trß lµ mét nguyªn liÖu gÇy ®Ó gi¶m ®é co cho s¶n phÈm trong qu¸ tr×nh sÊy, nung. Trong qu¸ tr×nh nung nã cïng víi fenspat vµ c¸c t¹p chÊt t¹o nªn pha thñy tinh hßa tan c¸c vËt chÊt r¾n ®Ó kÕt tinh ra c¸c tinh thÓ, pha míi. Khi cã mÆt cña SiO2 trong pha thñy tinh th× nã lµm cho pha thñy tinh cã ®é nhít cao h¬n nªn chèng ®­îc sù biÕn d¹ng cho s¶n phÈm khi nung. Ngoµi ra, th¹ch anh cßn gãp phÇn t¹o nªn c¸c tinh thÓ mulit ®Ó n©ng cao c¸c tÝnh chÊt kü thuËt cña s¶n phÈm. Tuy nhiªn, trong qu¸ tr×nh ®èt nãng vµ lµm nguéi th× th¹ch anh cã sù biÕn ®æi thï h×nh rÊt phøc t¹p nªn trong qu¸ tr×nh nung luyÖn ph¶i kiÓm so¸t ®­îc nh÷ng kho¶ng nhiÖt ®é biÕn ®æi thï h×nh ®Ó tr¸nh g©y nøt vì s¶n phÈm. 1.1.3. Fenspat Fenspat lµ mét lo¹i kho¸ng Alumosilicat chøa kiÒm vµ kiÒm thæ víi hµm l­îng t­¬ng ®èi lín. VÒ mÆt hãa häc, fenspat cã 3 d¹ng chÝnh lµ fenspat kali (orhoclaz) K2O. AL2O3. 6SiO2, fenspat natri (Albit) Na2O. Al2O3. 6SiO2 vµ fenspat canxi (anothit) CaO. Al2O3. 2SiO2. C¸c d¹ng ®¬n kho¸ng nµy rÊt hiÕm, chñ yÕu nã tån ë d¹ng hçn hîp ®ång h×nh gi÷a c¸c fenspat ®¬n kho¸ng bao gåm hçn hîp ®ång h×nh orthoclaz - abit (lµ hçn hîp ®ång h×nh cña fenspat kali vµ fenspat natri (K, Na)2O. Al2O3. 6SiO2 vµ hçn hîp ®ång h×nh albit anothit (lµ hçn hîp ®ång h×nh cña fenspat natri vµ fenspat canxi, cã tªn gäi chung lµ plagioclaz). Trong sè c¸c hçn hîp ®ång h×nh cña fenspat th× fenspat kali - natri ®­îc sö dông phæ biÕn trong c¸c bµi phèi liÖu. Do sù kh¸c biÖt vÒ tÝnh chÊt gi÷a hai lo¹i fenspat kali vµ fenspat natri nªn c¸c lo¹i fenspat kiÒm cã tû lÖ K/Na kh¸c nhau sÏ cã ¶nh h­ëng kh¸c nhau lªn c¸c th«ng sè kü thuËt cña s¶n phÈm. Fenspat natri cã nhiÖt ®é ch¶y thÊp, kho¶ng ch¶y hÑp, ®é nhít nhá. Trong phèi liÖu nã lµm cho pha thñy tinh xuÊt hiÖn sím, nhiÖt ®é kÕt khèi cña x­¬ng thÊp. Fenspat kali cã nhiÖt ®é ch¶y cao h¬n, kho¶ng ch¶y réng h¬n, ®é nhít cao h¬n so víi fenspat natri nªn khi cã mÆt trong phèi liÖu nã lµm cho x­¬ng cã nhiÖt ®é kÕt khèi cao h¬n. §ång thêi oxit K2O trong fenspat kali cã ®é ho¹t tÝnh bÒ mÆt t­¬ng ®èi tèt nªn nã lµm gi¶m m¹nh søc c¨ng bÒ mÆt cña pha thñy tinh. 1.1.4. Bét talc Lµ mét lo¹i nguyªn liÖu bæ xung ®¸ng kÓ oxit kim lo¹i kiÒm thæ, cã hµm l­îng MgO lín ( >25% ), hµm l­îng CaO (Tõ 7 - 9 %), nh»m gi¶m nhiÖt ®é nung x­¬ng gèm sø. 1.1.5. C¸c nguyªn liÖu ®Ó chÕ t¹o men - Fenspat, Cao lanh, bét talc, Th¹ch anh: Nh­ d· giíi thiÖu ë trªn. - Wol¸tonit: Mét lo¹i nguyªn liÖu tù nhiªn cung cÊp chÝnh CaO vµ SiO2 cho men, viÖc sö dông wolastonit trong men cã vai trß rÊt quan träng kh«ng nh÷ng trong viÖc h¹ nhiÖt ®é chÈy cho men ( v× nã cung cÊp oxit kim lo¹i kiÒm thæ CaO ) mµ cßn lµm gi¶m thiÓu l­îng khÝ CO2 tho¸t ra trong men khi nung do khi sö dông bét nhÑ ( Ca CO3 ) vµ do vËy lµm gi¶m khuyÕt tËt bät khÝ n©ng cao chÊt l­îng bÒ mÆt men. - Oxit kÏm, Zr SiO2, BaCO3: Cung cÊp c¸c oxits ZnO, ZrO2, BaO. 1.2. Nghiªn cøu cÊu tróc pha cña sø vÖ sinh Trong s¶n xuÊt gèm sø nãi chung, viÖc sö dông c¸c lo¹i nguyªn liÖu kh¸c nhau trong c¸c bµi phèi liÖu sÏ dÉn tíi sù thay ®æi vÒ thµnh phÇn hãa cña phèi liÖu còng nh­ cña x­¬ng sø, tõ ®ã sÏ dÉn ®Õn sù thay ®æi vÒ thµnh phÇn pha mét c¸ch t­¬ng øng. NghÜa lµ cã mét sù thay ®æi vÒ tÝnh chÊt, cÊu tróc hµm l­îng cña pha tinh thÓ, pha thñy tinh vµ pha khÝ cã trong x­¬ng sø, khi ®ã sÏ cã sù thay ®æi vÒ c¸c tÝnh chÊt cña s¶n phÈm. Trong vËt liÖu gèm sø lu«n tån t¹i 3 thµnh phÇn pha lµ c¸c pha tinh thÓ, pha thñy tinh vµ pha khÝ. C¸c nhãm s¶n phÈm kh¸c nhau th× quan hÖ tû l­îng gi÷a c¸c pha nµy lµ kh¸c nhau. Toµn bé c¸c tÝnh chÊt c¬, lý, nhiÖt, ®iÖn cña s¶n phÈm gèm sø ®Òu phô thuéc chñ yÕu vµo quan hÖ ®Þnh l­îng gi÷a c¸c pha. V× vËy, ®Ó c¶i thiÖn, n©ng cao chÊt l­îng s¶n phÈm th× ph¶i ®iÒu chØnh hµm l­îng, chÊt l­îng, chñng lo¹i cña c¸c pha trong cÊu tróc. * §èi víi pha khÝ: Trong s¶n phÈm gèm sø lu«n tån t¹i mét l­îng pha khÝ nhÊt ®Þnh vµ nã cã ¶nh h­ëng xÊu ®Õn c¸c tÝnh chÊt kü thuËt cña s¶n phÈm. Khi l­îng pha khÝ lín th× c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm gi¶m v× pha khÝ cã modun ®µn håi E = 0 (KG/cm2). TÝnh chÊt ®iÖn cña s¶n phÈm gi¶m v× c¸c ph©n tö khÝ bÞ ion hãa ë ®iÖn thÕ cao lµm t¨ng ®é dÉn ®iÖn cña s¶n phÈm. V× vËy trong nghiªn cøu còng nh­ trong s¶n xuÊt, hµm l­îng pha khÝ lu«n cÇn ®­îc gi¶m xuèng møc tèi thiÓu ®Ó gi¶m nh÷ng ¶nh h­ëng cña nã tíi c¸c tÝnh kü thuËt cña s¶n phÈm. §Ó gi¶m l­îng pha khÝ th× trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt, qu¸ tr×nh t¹o phèi liÖu ph¶i t¸ch hÕt c¸c bét khÝ lÉn trong ph«i liÖu, qu¸ tr×nh nung luyÖn ph¶i ®¶m b¶o ®é kÕt khèi tèt, nhiÖt ®é nung ®ñ cao ®Ó t¹o ra pha thuy tinh cã ®é linh ®éng lín, søc c¨ng bÒ mÆt nhá ®Ó cã thÓ chui vµo c¸c ngãc ng¸ch lÊp ®Çy c¸c lç xèp. * §èi víi pha thñy tinh: Pha thñy tinh lµ mét thµnh phÇn rÊt quan träng trong x­¬ng gèm sø. Nã cã t¸c dông t¹o nªn mét m¹ng l­íi kh«ng gian, g¾n liÒn c¸c h¹t tinh thÓ vµ ®iÒn ®Çy vµo c¸c lç xèp ®Ó gi¶m tíi møc tæi thiÓu hµm l­îng cña pha khÝ. Tuy nhiªn, do c¸c tÝnh chÊt kü thuËt cña pha thñy tinh kÐm h¬n so víi pha tinh thÓ, ®Æc biÖt lµ c­êng ®é c¬ häc cña pha thñy tinh thÊp h¬n nhiÒu so víi pha tinh thÓ nªn trong x­¬ng gèm sø hµm l­îng pha thñy tinh cÇn ®­îc gi¶m xuèng møc tèi thiÓu nh­ng ph¶i ®ñ ®Ó liªn kÕt c¸c h¹t tinh thÓ vµ ®iÒn vµ lç xèp. ChÊt l­îng cña pha thñy tinh cã thÓ ®­îc c¶i thiÖn b»ng c¸ch bæ xung thªm hµm l­îng Al2O3 vµo trong phèi liÖu tõ cao lanh ®Ó t¨ng hµm l­îng cña Al2O3 trong pha thñy tinh, ®ång thêi nÕu ®­a vµo lo¹i fenspat cã hµm l­îng K2O cao th× søc c¨ng bÒ mÆt cña pha thñy tinh gi¶m m¹nh, kh¶ n¨ng thÊm ­ít vµ hoµ tan lín, pha thñy tinh sÏ trë thµnh mét m«i tr­êng tèt, thuËn lîi ®Ó c¸c h¹t vËt chÊt r¾n khuyÕch t¸n, hßa tan vµ t¹o ra tinh thÓ míi mét c¸ch dÔ dµng. Khi chÊt l­îng cña pha thñy tinh ®· ®­îc c¶i thiÖn tèt h¬n th× l­îng pha thñy tinh cÇn thiÕt ë trong x­¬ng gèm sø còng sÏ ®­îc gi¶m xuèng mét c¸ch thÝch hîp. Pha thñy tinh ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y cã vai trß quan träng trong viÖc quyÕt ®Þnh lªn ®­êng h­íng h×nh thµnh cÊu tróc cña x­¬ng, cña c¸c lo¹i tinh thÓ còng nh­ quyÕt ®Þnh ®Õn tèc ®é kÕt khèi cña x­¬ng. §èi víi pha thñy tinh ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y láng th× ®é nhít, søc c¨ng bÒ mÆt lµ tÝnh chÊt ®Æc biÖt quan träng ®Ó thóc ®Èy cho qu¸ tr×nh kÕt khèi nhanh h¬n, lµm t¨ng nhanh qu¸ tr×nh hßa tan cña c¸c h¹t vËt chÊt r¾n, c¸c tµn d­ cña ®Êt sÐt ph©n hñy, xóc tiÕn cho mulit nguyªn sinh t¸i kÕt tinh thµnh mulit thø sinh víi sè l­îng nhiÒu h¬n, ®an xen nhau dµy ®Æc h¬n. Trong phèi liÖu gèm sø, fenspat ®­a vµo cã t¸c dông tèt trong viÖc t¹o pha thñy tinh. Nh­ vËy, mÆc dï pha thñy tinh cã ®é nhít nhá, t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho c¸c vËt chÊt r¾n hoµ tan vµ kÕt tinh thµnh tinh thÓ. * §èi víi pha tinh thÓ: Pha tinh thÓ lµ thµnh phÇn quan träng nhÊt trong cÊu tróc cña x­¬ng sø, nã cã c­êng ®é c¬ häc cao, tæn thÊt ®iÖn m«i nhá, gi·n në nhiÖt nhá. V× vËy, pha tinh thÓ cÇn ph¶i cã víi l­îng lín nhÊt cã thÓ, ®Æc biÖt lµ c¸c tinh thÓ nh­ mulit nguyªn sinh, mulit thø sinh, sù t¹o thµnh c¸c tinh thÓ còng nh­ møc ®é vµ kh¶ n¨ng liªn kÕt cña bÒ mÆt c¸c tinh thÓ víi pha thñy tinh phô thuéc rÊt lín vµo hµm l­îng vµ tÝnh chÊt cña pha thñy tinh. Nh­ ®· ®Ò cËp ë trªn, trong pha thñy tinh cña x­¬ng sø th× c¸c chñng lo¹i fenspat lµ nh©n tè quyÕt ®Þnh lªn chÊt l­îng cña pha thñy tinh. 1.3. §Æc tr­ng cÊu tróc cña men - C¬ chÕ t¹o thµnh thuû tinh trong men gèm 1.3.1. CÊu tróc cña men gèm CÊu tróc cña líp men ®­îc h×nh thµnh do t¸c dông t­¬ng hç cña men víi m«i tr­êng trong qu¸ tr×nh nung vµ do ph¶n øng nãng ch¶y gi÷a c¸c cÊu tö cña líp men. Men gèm h×nh thµnh vµ ®­îc tÝnh tõ líp cÊu tróc trung gian. Líp men th«ng th­êng dµy tõ 100(m - 0,5mm vµ hÇu nh­ lµ pha thuû tinh thuÇn khiÕt, nã chØ chøa rÊt Ýt h¹t th¹ch anh hoÆc bät khÝ. VÒ mÆt ®Þnh l­îng, thuû tinh trong suèt lµ pha chñ yÕu cña men, ngoµi ra cã pha tinh thÓ. Pha tinh thÓ trong men cã hai d¹ng: mét d¹ng lµ nh÷ng tinh thÓ míi ®­îc thµnh t¹o vµ mét d¹ng lµ tinh thÓ tµn d­. 1.3.2. C¬ chÕ cña sù t¹o thµnh thuû tinh trong men gèm Thuû tinh ®­îc ®Þnh nghÜa nh­ mét s¶n phÈm v« c¬ nãng ch¶y, ®­îc lµm l¹nh trong ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt, kh«ng x¶y ra viÖc kÕt tinh. Nh­ vËy, thuû tinh cã thÓ ®­îc coi nh­ lµ mét chÊt láng ®­îc lµm l¹nh qu¸ møc, nã lµ mét chÊt r¾n v« ®Þnh h×nh trong ®ã cÊu tróc cña chÊt láng hçn lo¹n ë nhiÖt ®é cao vµ ®­îc ph©n bè l¹i ë d¹ng cè ®Þnh trong tr¹ng th¸i c©n b»ng kh«ng bÒn. Tr¹ng th¸i thuû tinh ®­îc h×nh thµnh trªn c¬ së nung nãng ch¶y c¸c thµnh phÇn trong men. §ã lµ: Thµnh phÇn t¹o khung thuû tinh: SiO2, B2O3 Nh÷ng chÊt g©y biÕn tÝnh: Na2O, K2O, PbO, B2O3. Nh÷ng chÊt æn ®Þnh: CaO, MgO Nh÷ng chÊt g©y mê ®ôc thuû tinh: ZrO2, SnO2, TiO2. Cã thÓ cho r»ng, thuû tinh cã cÊu t¹o m¹ng l­íi, chñ yÕu tõ silic vµ oxy. Thuû tinh trong men còng cã c¸c tø diÖn ph©n bè lÖch l¹c nh­ thuû tinh silicat. 1.4. C¸c tÝnh chÊt ®Æc tr­ng cña men: 1.4.1. §é nhít Men kh«ng cã ®iÓm nãng ch¶y x¸c ®Þnh mµ cã sù thay ®æi dÇn tõ tr¹ng th¸i dÎo qu¸nh sang tr¹ng th¸i ch¶y láng. Do vËy ®é nhít còng sÏ thay ®æi dÇn theo nhiÖt ®é, nhiÖt ®é t¨ng, ®é nhít gi¶m vµ ng­îc l¹i. Tuy nhiªn, ®é nhít cña men cßn phô thuéc vµo thµnh phÇn ho¸, nghÜa lµ phô thuéc vµo hµm l­îng c¸c oxyt cã trong thµnh phÇn men. C¸c oxyt ¶nh h­ëng ®Õn ®é nhít thµnh c¸c nhãm sau: SiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2... lu«n lµm t¨ng ®é nhít. Oxyt Na2O, K2O, Li2O, PbO lu«n lµm gi¶m ®é nhít cña men. C¸c oxyt CaO, MgO, BaO, ZnO, B2O3 ¶nh h­ëng ®Õn ®é nhít kh¸ phøc t¹p, tuú ®iÒu kiÖn cô thÓ mµ nã cã thÓ lµm t¨ng hay gi¶m ®é nhít cña men. 1.4.2. Søc c¨ng bÒ mÆt vµ ®é thÊm ­ít Søc c¨ng bÒ mÆt lín, kh¶ n¨ng thÊm ­ít cña men ®èi víi x­¬ng kÐm, kÐo theo c¸c khuyÕt tËt nh­ phång rép, nøt men, bät sñi t¨m, cuèn men... Tuy nhiªn, ®é thÊm ­ít cña men cßn phô thuéc vµo tÝnh chÊt bÒ mÆt cña x­¬ng gèm. Søc c¨ng bÒ mÆt phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ thµnh phÇn ho¸ cña men. C¸c oxyt lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt ë nh÷ng møc ®é kh¸c nhau lµ B2O3, Li2O, K2O, Na2O, PbO. C¸c oxyt lµm t¨ng søc c¨ng bÒ mÆt lµ MgO, Al2O3, SiO2... §èi víi ZnO, BaO th× tuú ®iÒu kiÖn cô thÓ mµ chóng cã thÓ lµm t¨ng hay gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt cña men. 1.4.3. Sù gi·n në cña men Qu¸ tr×nh gi·n në cña men còng t­¬ng tù nh­ thuû tinh, khi lµm nguéi d­íi ®iÓm chuyÓn ho¸ men sÏ bÞ ®ãng r¾n. §iÒu mong muèn lµ hÖ sè gi·n në cña men ph¶i phï hîp víi hÖ sè gi·n në cña x­¬ng ë nhiÖt ®é thÊp h¬n nhiÖt ®é chuyÓn ho¸. Th«ng th­êng, hÖ sè gi·n në nhiÖt cña men lín h¬n nhiÒu so víi x­¬ng nung s¬ bé th× cã thÓ g©y c¸c vÕt nøt (r¹n) h×nh sîi tãc. NÕu hÖ sè gi¶n në nhiÖt cña men nhá h¬n nhiÒu so víi x­¬ng, cã thÓ x¶y ra hiÖn t­îng bong men. Theo kinh nghiÖm, ng­êi ta x¸c ®Þnh hÖ sè gi·n në cña men T¨ng theo d·y sau: Al2O3, K2O, Na2O, Li2O. Vµ gi¶m theo d·y sau: CaO, ZnO, MgO, SnO2, B2O3, SiO2. 1.5. C¸c oxyt vµ ¶nh h­ëng cña chóng ®Õn ®Æc tÝnh cña men 1.5.1. Oxyt silic (SiO2) Lµ mét oxit kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong thµnh phÇn cña men, oxit SiO2t¹o khung thuû tinh cho men. Hµm l­îng oxit SiO2¶nh h­ëng rÊt phøc t¹p ®Õn ®é nhít, ®é bÒn cña men. 1.5.2. Al2O3 Al2O3 cã nhiÖt ®é nãng ch¶y cao 20400C. Al2O3 cã t¸c dông t¨ng ®é nhít, t¨ng ®é bÒn ho¸, t¨ng nhiÖt ®é ch¶y cña men mét c¸ch râ rÖt, lµm bÒ mÆt men kh«. Tuy nhiªn, Al2O3 cã t¸c dông tèt trong viÖc kÐo dµi kho¶ng ch¶y cña men, h¹n chÕ viÖc t¹o kÕt tinh. 1.5.3. R2O VÒ mÆt ho¸ häc, oxyt kim lo¹i kiÒm lµ mét phô gia h¹ nhiÖt ®é ch¶y rÊt m¹nh. KiÒm cã kh¶ n¨ng ch¶y tèt nªn cã thÓ thay thÕ cho PbO vµ B2O3. §é nhít cña men kiÒm nhá nªn dÔ ch¶y. C¸c chÊt kiÒm lµm t¨ng hÖ sè gi·n në t¨ng ®é s¸ng cña men. 1.5.4. CaO Tuy ®iÓm nãng ch¶y cña CaO rÊt cao (25720C), nh­ng trong men, CaO cã vai trß nh­ mét phô gia h¹ nhiÖt ®é ch¶y, ®Æc biÖt víi men nãng ch¶y ë nhiÖt ®é cao. ë vïng nhiÖt ®é thÊp, ®Ó h¹ nhiÖt ®é ch¶y, ngoµi CaO cÇn ph¶i ®­a vµo men c¸c phô gia kh¸c nh­ ZnO, Na2O, K2O, PbO. 1.5.5. MgO Th­êng hay dïng MgO víi hµm l­îng nhá ®Ó h¹ nhiÖt ®é ch¶y ë vïng nhiÖt ®é cao. NÕu dïng víi hµm l­îng lín th× l¹i lµm t¨ng nhiÖt ®é ch¶y cña men vµ cã t¸c dông t¹o ®ôc. MgO lµm gi¶m hÖ sè gi·n në nhiÖt nh­ng l¹i lµm t¨ng søc c¨ng bÒ mÆt cña men. 1.5.6. B2O3 B2O3 còng nh­ Na2O, K2O lµ c¸c oxyt cã t¸c dông h¹ nhiÖt ®é ch¶y cña men rÊt m¹nh do cã ®iÓm nãng ch¶y thÊp (6600C). Tuy nhiªn khi ®­a B2O3 vµo men víi hµm l­îng qu¸ lín nã l¹i lµm t¨ng ®é nhít, nhiÖt ®é ch¶y cña men. B2O3 cã hÖ sè gi·n në nhá do ®ã cã kh¶ n¨ng chèng nøt men, nh­ng hµm l­îng trªn 12% th× l¹i lµm cho men nøt. 1.5.7. ZnO ZnO ®­îc dïng nhiÒu nh­ mét phô gia h¹ nhiÖt ®é. ZnO cã t¸c dông t­¬ng tù CaO vÒ ph­¬ng diÖn t¹o ®é bãng l¸ng cho men, tuy nhiªn kh¶ n¨ng ®µn håi cña men t¨ng. 1.5.8. PbO §iÓm nãng ch¶y cña PbO lµ 8800C nªn PbO lµm gi¶m m¹nh nhiÖt ®é ch¶y cña men. ®Æc biÖt ë vïng nhiÖt ®é thÊp (<11500C). Do PbO bay h¬i m¹nh ë nhiÖt ®é cao. C¸c hîp chÊt cña ch× th­êng rÊt ®éc, dÔ hoµ tan trong m«i tr­êng axit lo·ng vµ kiÒm nªn th­êng sö dông PbO d­íi d¹ng frit. 1.5.9. BaO BaO cã thÓ thay thÕ mét phÇn cho PbO, ë nhiÖt ®é trªn 11200C cã thÓ thay thÕ hoµn toµn. 1.6. C¸c khuyÕt tËt men 1.6.1. Bät men Bät men lµ hiÖn t­îng t¹o thµnh trªn bÒ mÆt s¶n phÈm c¸c vÕt lâm kÝn hay hë lµm gi¶m ®é bãng, t¹o ®iÒu kiÖn lµm bÈn s¶n phÈm. Bät men h×nh thµnh trong x­¬ng vµ tho¸t ra trong qu¸ tr×nh men ch¶y láng ®Ó l¹i lç trßn trªn mÆt men. 1.6.2. Cuèn men Cuèn men ®­îc ®Æc tr­ng b»ng viÖc t×m thÊy trªn s¶n phÈm c¸c vïng cã kÝch th­íc kh¸c nhau kh«ng ®­îc tr¸ng men. Trong tr­êng hîp diÖn tÝch cña vïng ®ã lín, ta gäi lµ sù trãc men. Trªn ranh giíi cña c¸c vïng ®ã, líp men kh¸ dµy. 1.6.3. Nøt men (r¹n men) Nøt men lµ hiÖn t­îng xuÊt hiÖn c¸c vÕt nøt trªn líp men sau khi nung. §©y còng lµ mét d¹ng khuyÕt tËt hay gÆp. 1.7. C¸c tÝnh chÊt kü thuËt cña sø vÖ sinh: Sø vÖ sinh lµ mét lo¹i sø kü thuËt nªn c¸c tÝnh chÊt kü thuËt c¬, ®iÖn, nhiÖt cña nã lµ rÊt quan träng. S¶n phÈm sø vÖ sinh ph¶i lu«n ®¶m b¶o c¸c tÝnh chÊt kü thuËt theo tiªu chuÈn cña tõng cÊp lo¹i s¶n phÈm. Do vËy, ®Ó nghiªn cøu vµ sö dông ®­îc chñng lo¹i s¶n phÈm nµy cÇn n¾m v÷ng c¸c chØ tiªu kü thuËt còng nh­ c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng, t¸c ®éng lªn tÝnh chÊt kü thuËt cña s¶n phÈm trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Tõ ®ã rót ra nh÷ng ph­¬ng h­íng nghiªn cøu ®Ó t¹o ra s¶n phÈm cã chÊt l­îng cao, ®¶m b¶o tèt c¸c chØ tiªu vÒ kü thuËt. 1.7.1 C¸c th«ng sè kü thuËt cña sø vÖ sinh: B¶ng 1.1: Mét sè th«ng sè kü thuËt cña sø vÖ sinh C¸c tiªu chuÈn  §¬n vÞ  C¸c chØ tiªu   §é hót n­íc  %  < 0,5   Khèi l­îng thÓ tÝch  g/cm3  2,360 - 2,370   §é xèp biÓu kiÕn  g/cm3  < 0.05   C­êng ®é chÞu nÐn  kg/cm2  300 - 350   1.7.2. YÕu tæ ¶nh h­ëng ®Õn tÝnh chÊt c¬ häc cña sø C­êng ®é c¬ häc cña sø cã liªn quan mËt thiÕt ®Õn cÊu tróc cña nã. CÊu tróc cña s¶n phÈm chÞu ¶nh h­ëng trùc tiÕp bëi c¸c yÕu tè c«ng nghÖ, viÖc nghiªn cøu vÒ c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm sø còng chÝnh lµ ®i s©u vµo nghiªn cøu cÊu tróc cña chóng. CÊu tróc cña c¸c lo¹i gèm sø nãi chung gåm 3 thµnh phÇn pha lµ pha tinh thÓ, pha thñy tinh vµ pha khÝ. Mçi pha ®Òu cã b¶n chÊt hãa lý riªng vµ hµm l­îng riªng, khi ®i s©u vµo nghiªn cøu vi cÊu tróc cña chóng sÏ biÕt ®­îc b¶n chÊt cô thÓ cña tõng pha, ®Æc tr­ng cÊu tróc cña tõng pha. Hµm l­îng, thµnh phÇn, tÝnh chÊt, sù ph©n bè còng nh­ tû lÖ ®Þnh l­îng cña c¸c pha nµy trong x­¬ng sø cã ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm gèm sø. 1.7.2.1. ¶nh h­ëng bëi hµm l­îng, thµnh phÇn cña c¸c pha Trong vËt liÖu gèm sø, hµm l­îng cña c¸c pha kh¸c nhau th× c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm còng kh¸c nhau do mçi pha ®Òu cã ®Æc tr­ng riªng vÒ modun ®µn håi E. Pha khÝ: E = 0 (KG/cm2) Pha thuû tinh: E = 0,7 . 106 (KG/cm2) Pha tinh thÓ * Th¹ch anh tµn d­ : E = 0,9. 106 (KG/cm2) * Mulit: E = (1,1 - 1,5). 106 (KG/cm2) Modun ®µn håi cµng lín th× c­êng ®é c¬ häc cµng lín, ®iÒu nµy ®· ®­îc chøng minh b»ng thùc nghiÖm. Mèi quan hÖ gi÷a c­êng ®é chÞu uèn vµ modun ®µn håi ®­îc biÓu thÞ theo c«ng thøc sau: (U = 10-3 E = 10-3. (V1E1 + V2E2 + ... + VnEn) (KG/cm2) Trong ®ã: (U: C­êng ®é chÞu uèn cña vËt liÖu, KG/cm2. E: modun ®µn håi cña vËt liÖu, KG/cm2 Vi: phÇn tr¨m thÓ tÝch cña pha i,%. Ei: modun ®µn håi cña pha i, KG/cm2. C«ng thøc trªn cho thÊy, c­êng ®é chÞu uèn tû lÖ thuËn víi mudun ®µn håi. Trong hÖ nhiÒu pha, modun ®µn håi cña hÖ ®­îc tÝnh theo tæng cña modun ®µn håi nh©n víi phÇn tr¨m thÓ tÝch cña c¸c pha thµnh phÇn. Nh­ vËy träng hÖ nhiÒu pha nh­ gèm sø th× c­êng ®é uèn phô thuéc vµo hµm l­îng cña c¶ pha tinh thÓ, pha thñy tinh vµ pha khÝ (lç xèp). Sù cã mÆt cña pha khÝ vµ pha thñy tinh ®Æc biÖt lµ pha khÝ lµm gi¶m m¹nh mudun ®µn hèi dÉn ®Õn lµm gi¶m m¹nh c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm. Khi nghiªn cøu vÒ ¶nh h­ëng cña c¸c lç xèp tíi modun ®µn håi trong vËt liÖu gèm sø mét sè nhµ khoa häc ®· rót ra ®­îc mèi quan hÖ gi÷a modun ®µn håi víi hµm l­îng pha khÝ hay lç xèp nh­ sau: E = E0 (1 - 1,9X2) (KG/cm2) Trong ®ã: E: modun ®µn håi cña vËt liÖu, KG/cm2. E0: modun ®µn håi cña sø kh«ng cã lç xèp, KG/cm2. X: ®é xèp cña vËt liÖu gèn sø, %. Nh­ vËy, khi ®é xèp cña s¶n phÈm t¨ng th× modul ®µn håi gi¶m rÊt nhanh lµm cho c­êng ®é cña s¶n phÈm còng gi¶m theo. Nghiªn cøu vÒ ¶nh h­ëng cña lç xèp tíi c­êng ®é c¬ häc cña vËt liÖu gèm sø, c¸c nhµ khoa häc còng ®· ®­a ra ®­îc biÓu thøc diÔn t¶ quan hÖ gi÷a c­êng ®é c¬ häc cña vËt liÖu vµ lç xèp nh­ sau: ( = (0.e-p.n ( KG/cm2 ). Trong ®ã : (: C­êng ®é c¬ häc cña mÉu sø, KG/cm2. (0: c­êng ®é c¬ häc cña mÉu sø kh«ng cã lç xèp, KG/cm2. n: HÖ sè Phô thuéc tõng lo¹i vËt liÖu, víi vËt liÖu gåm n = 4 ( 7. P: phÇn thÓ tÝch cña lç xèp, %. BiÓu thøc trªn cho thÊy c­êng ®é c¬ häc ( tû lÖ nghÞch víi hµm l­îng cña lç xèp theo hµm sè mò e-P chøng tá r»ng khi hµm l­îng lç xèp t¨ng th× c­êng ®é c¬ häc sÏ gi¶m rÊt nhanh. B»ng ®å thÞ, biÓu thøc trªn ®­îc diÔn t¶ nh­ h×nh 1.1 sau:  H×nh 1.1. Quan hÖ gi÷a c­êng ®é c¬ häc vµ hµm l­îng lç xèp §å thÞ trªn cho thÊy khi ®é xèp t¨ng 10% th× c­êng ®é c¬ häc t­¬ng ®èi gi¶m ®i mét nöa. Nh­ vËy, lç xèp cã ¶nh h­ëng rÊt lín tíi c­êng ®é c¬ häc cña vËt liÖu. §èi víi pha thuû tinh, nã còng cã t¸c ®éng m¹nh ®Õn c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm. Nh­ ®· ®Ò cËp ë phÇn trªn, do c­êng ®é c¬ häc (hay modun ®µn håi) cña pha thuû tinh kh«ng lín l¾m song cÊu tróc cÇn gi¶m xuèng ®Õn møc tèi thiÓu nh­ng ph¶i ®ñ ®Ó liªn kÕt tinh thÓ vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo c¸c lç xèp ®Ó gi¶m hµm l­îng cña pha khÝ. §ång thêi, chÊt l­îng cña pha thuû tinh còng ph¶i ®­îc c¶i thiÖn sao cho cã modun ®µn håi cao, kh¶ n¨ng thÊm ­ít tèt... Gi÷a hµm l­îng cña pha thuû tinh vµ pha tinh thÓ cã mét sè mèi quan hÖ biÓu thÞ c­êng ®é c¬ häc cña vËt liÖu:  Trong ®ã: (: C­êng ®é c¬ häc cña toµn vËt liÖu (Kg/cm2) (TT: c­êng ®é c¬ häc cña nÒn thuû tinh, (Kg/cm2) VK: phÇn thÓ tÝch cña pha tinh thÓ, (%) K: hÖ sè, K = Ethuû tinh /Etinh thÓ Ethuû tinh: modun ®µn håi cña pha thuû tinh, (Kg/cm2) Etinh thÓ: modun ®µn håi trung b×nh cña pha tinh thÓ, (Kg/cm2) C«ng thøc trªn cho thÊy ¶nh h­ëng cña tû lÖ pha thuû tinh vµ pha tinh thÓ tíi c­êng ®é c¬ häc cña vËt liÖu. Khi hµm l­îng pha thuû tinh gi¶m th× phÇn tr¨m thÓ tÝch cña pha tinh thÓ VK t¨ng. Khi ®ã tö sè sÏ t¨ng nhanh h¬n mÉu sè nªn c­êng ®é c¬ häc cña vËt liÖu t¨ng lªn. 1.7.2.2. ¶nh h­ëng bëi h×nh d¹ng, kÝch th­íc cña tinh thÓ Trong cÊu tróc cña vËt liÖu gèm sø nhiÒu lo¹i tinh thÓ kh¸c nhau ®­îc ph©n bè trªn nÒn thuû tinh. Mçi lo¹i tinh thÓ cã mét ®Æc tr­ng riªng vÒ kÝch th­íc, h×nh d¹ng, sù ph©n bè vµ phô thuéc vµo chÕ ®é nung, chÊt kho¸ng ho¸, nguyªn liÖu ®Çu... Phæ biÕn trong cÊu tróc x­¬ng sø lµ c¸c tinh thÓ mulit vµ th¹ch anh tµn d­. C¸c tinh thÓ mulit th­êng cã d¹ng h×nh l¨ng trô, h×nh kim trong ®ã mulit nguyªn sinh th× kÝch th­íc tinh thÓ nhá, kho¶ng 3 ( 5(m, cßn mulit thø sinh th× kÝch th­íc tinh thÓ h×nh kim rÊt nhá vµ n»m ®an xen t¹o nªn mét m¹ng l­íi kh«ng gian v÷ng ch¾c. Khi cã lùc c¬ häc t¸c dông th× c¸c m¹ng l­íi tinh thÓ nµy trë thµnh mét vËt c¶n lµm cho lùc c¬ häc bÞ ph©n bè theo mäi h­íng nªn suy yÕu ®i. V× vËy, trong cÊu tróc x­¬ng sø nÕu t¹o ra ®­îc nhiÒu tinh thÓ mulit nguyªn sinh, thø sinh th× cÊu tróc sÏ v÷ng ch¾c vµ lµm c­êng ®é c¬ häc cña vËt liÖu t¨ng lªn nhiÒu. C¸c h¹t th¹ch anh tµn d­ n»m rêi r¹c nhau th­êng cã d¹ng kh«ng ®èi xøng, cã c­êng ®é c¬ häc nhá h¬n tinh thÓ mulit nªn khi cã mÆt trong cÊu tróc cña x­¬ng sø nã còng gãp phÇn lµm t¨ng c­êng ®é c¬ häc. Tuy nhiªn th¹ch anh cã nhiÒu d¹ng thï h×nh kh¸c nhau, khi ®èt nãng vµ lµm nguéi th× sù biÕn ®æi thï h×nh cña nã sÏ t¹o ra c¸c øng suÊt c¬ häc trong vËt liÖu. NÕu hiÖn t­îng nµy kh«ng cã sù kiÓm so¸t c«ng nghÖ th× nã sÏ lµm cho c­êng ®é c¬ häc bÞ gi¶m xuèng. Cßn khi cã sù kiÓm so¸t c«ng nghÖ, c¸c h¹t th¹ch anh ®­îc nghiÒn mÞn, ph©n bè ®Òu trong cÊu tróc th× nã sÏ t¹o ra mét øng suÊt nÐn t¹i vïng biªn giíi gi÷a c¸c h¹t th¹ch anh tµn d­ vµ pha thuû tinh nÒn lµm cho øng suÊt nÐn ph©n bè trong toµn vËt liÖu nªn c­êng ®é c¬ häc cña sø ®­îc t¨ng lªn. KÝch th­íc cña c¸c tinh thÓ còng cã ¶nh h­ëng m¹nh ®Õn c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm vµ ®­îc biÓu diÔn qua c«ng thøc sau: (u = K. d-g (Kg/cm2) Trong ®ã: (u: c­êng ®é chÞu uèn cña vËt liÖu, Kg/cm2. K: hÖ sè Knudsen, ®èi víi vËt liÖu gèm K = 0,75 d: kÝch th­íc h¹t tinh thÓ, cm g: h»ng sè phô thuéc vµo tõng lo¹i vËt liÖu gèm, g = 0,75 ( 1. C«ng thøc trªn cho thÊy c­êng ®é c¬ häc tû lÖ nghÞch víi kÝch th­íc c¸c tinh thÓ. C¸c tinh thÓ cã kÝch th­íc cµng lín th× c­êng ®é c¬ häc cµng gi¶m xuèng. §iÒu nµy ®­îc gi¶i thÝch lµ do c¸c tinh thÓ lu«n lu«n tån nh÷ng khuyÕt tËt ë bªn trong m¹ng l­íi. Tinh thÓ cã kÝch th­íc cµng lín th× cÊu tróc cµng nhiÒu khuyÕt tËt. Khi cã lùc t¸c dông th× t¹i vÞ trÝ cña nh÷ng khuyÕt tËt sÏ h×nh thµnh nªn c¸c vÕt vi nøt, dÇn dÇn lµm ph¸ huû cÊu tróc cña vËt liÖu. V× vËy, c¸c tinh thÓ cã kÝch th­íc cµng lín th× c­êng ®é c¬ häc cµng gi¶m xuèng. Sù ph©n bè cña c¸c pha trong cÊu tróc còng cã ¶nh h­ëng ®Õn c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm. Trªn mét nÒn thuû tinh, nÕu c¸c tinh thÓ ®­îc ph©n bè ®Òu, ®an xen nhau theo nhiÒu h­íng th× c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm rÊt cao. C¸c bät khÝ nÕu ph©n bè ®Òu kÝch th­íc bät khÝ nhá th× cµng h¹n chÕ ®­îc sù suy gi¶m c­êng ®é c¬ häc cña s¶n phÈm. 1.7.2.3. ¶nh h­ëng cña khuyÕt tËt trong s¶n phÈm C¸c khuyÕt tËt trong cÊu tróc cña vËt liÖu lµm gi¶m ®¸ng kÓ c­êng ®é c¬ häc v× khi cã lùc t¸c dông th× chÝnh t¹i nh÷ng vÞ trÝ khuyÕt tËt nµy sÏ h×nh thµnh nªn vÕt nøt vµ lµ trung t©m ph¸t triÓn c¸c vÕt nøt. Tuy nhiªn trong s¶n phÈm gèm sø lu«n lu«n tån t¹i nh÷ng khuyÕt tËt ë nhiÒu d¹ng kh¸c nhau. Mét sè lo¹i khuyÕt tËt th­êng gÆp trong s¶n phÈm gèm sø gåm cã: c¸c vÕt nøt tÕ vi trong cÊu tróc (vÕt nøt Griddith), c¸c vÕt x­íc bÒ mÆt, c¸c khuyÕt tËt trong tinh thÓ nh­ lÖch m¹ng. C¸c lç xèp trong vËt liÖu nh­ lç xèp hë, lç xèp kÝn còng cã thÓ xem nh­ lµ mét lo¹i khuyÕt tËt trong s¶n phÈm. Nguyªn nh©n lç xèp lµm gi¶m c­êng ®é c¬ häc lµ do nã lµm gi¶m tiÕt diÖn ngang chÞu lùc cña vËt liÖu. Khi cã lç xèp th× lùc t¸c dông sÏ tËp trung vµo nh÷ng vïng cßn l¹i trong vËt liÖu lµm nh÷ng vïng nµy ph¶i chÞu mét lùc t¸c dông cao h¬n so víi vËt liÖu kh«ng cã lç xèp. Sau khi ph©n tÝch, nghiªn cøu sù ¶nh h­ëng cña yÕu tè ®Õn tÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu sø cã thÓ rót ra mét sè nhËn xÐt vµ ph­¬ng ph¸p nh»m n©ng cao c­êng ®é c¬ häc cho vËt liÖu nh­ sau: Gi¶m l­îng pha khÝ vµ pha thuû tinh xuèng møc tèi thiÓu, l­îng pha thuû tinh cÇn gi¶m xuèng nh­ng ph¶i ®ñ ®Ó thÊm ­ít c¸c h¹t pha r¾n vµ vµo c¸c lç xèp. L­îng th¹ch anh tµn d­ gi¶m xuèng møc tèi thiÓu, c¸c h¹t th¹ch anh cÇn ph¶i nghiÒn thËt mÞn ®Ó ph©n bè ®Òu trong cÊu tróc. T¨ng l­îng mulit cµng nhiÒu cµng tèt, c¸c tinh thÓ mulit ®Æc biÖt lµ mulit thø sinh cÇn t¹o ra víi sè l­îng lín, kÝch th­íc tinh thÓ nhá ph©n bè ®Òu ®Æn theo nhiÒu h­íng kh¸c nhau. Qu¸ tr×nh gia c«ng nguyªn liÖu cÇn ®¹t ®é ®ång nhÊt cao ®Ó c¸c pha h×nh thµnh ®­îc ph©n bè ®Òu trong cÊu tróc. §¶m b¶o ®é kÕt khèi tèt ®Ó gi¶m ®é xèp cña s¶n phÈm Pha thuû tinh ph¶i cã chÊt l­îng tèt ®Ó c­êng ®é c¬ häc cña nÒn thuû tinh ®­îc t¨ng lªn, ®ång thêi ph¶i hoµ tan tèt c¸c vËt chÊt r¾n ®Ó kÕt tinh ra nhiÒu tinh thÓ. 1.8. ¶nh h­ëng cña fenspat ®Õn c¸c tÝnh chÊt cña sø: Theo t¸c gi¶, nguyªn liÖu fenspat quyÕt ®Þnh phÇn lín ®Õn c¸c tÝnh chÊt cña sø. Do vËy, viÖc nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña fenspat ®Õn qu¸ tr×nh t¹o sø vµ ®Õn c¸c tÝnh chÊt cña sø sÏ cã mét ý nghÜa lín vÒ khoa häc vµ thùc tÕ. Trong c«ng tr×nh nghiªn cøu nµy, hµm l­îng fenspat trong phèi liÖu thay ®æi tõ 23 - 3%. C¸c sè liÖu nghiªn cøu cho thÊy, viÖc h¹ thÊp hµm l­îng fenspat tõ 23% xuèng 5% (T­¬ng øng víi tæng hµm l­îng R2O gi¶m tõ 4,3% xuèng 2,04%) ®· lµm cho kho¶ng tr¹ng kÕt khèi gi¶m tõ 1000C ®Õn 700C. Gi¶m tiÕp tôc hµm l­îng fenspat xuèng 3% (tæng hµm l­îng R2O = 1,76%) th× kho¶ng tr¹ng th¸i kÕt khèi gi¶m xuèng cßn 500C. VÒ cÊu tróc vµ thµnh phÇn pha cña sø, khi gi¶m hµm l­îng fenspat trong c¸c mÉu sø tõ 23% xuèng cßn 3% th× l­îng mulit t¨ng tõ 32 - 50%, gÇn ®¹t ®Õn hµm hµm l­îng mulit lý thuyÕt, ®ång thêi kÝch th­íc cña c¸c tinh thÓ mulit t¨ng lªn do nhiÖt ®é nung qu¸ cao, v­ît qu¸ 14500C lµm cho mét phÇn mulit bÞ hoµ tan vµ t¸i kÕt tinh l¹i tõ chÊt láng nãng chÈy. Tuy nhiªn nguyªn liÖu fenspat lµ chÊt trî chÈy rÊt tèt ®Ó gi¶m tèi ®a nhiÖt ®é nung gèm sø, t¹o cho sø kÕt khèi tèt h¬n vµ t¹o ra pha thuû tinh nãng sím t¹o ®iÒu kiÖn kÕt tinh ra tinh thÓ mulit. Kh¶o s¸t nhiÖt ®é nung, qu¸ tr×nh, tèc ®é t¹o kho¸ng mulit ®Ó ®­a ra ®­êng cong nung thÝch hîp sao cho hµm l­îng mulit kÕt tinh lµ lín nhÊt. Nh­ vËy cã rÊt nhiÒu c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu ®Ó n©ng cao c¸c tÝnh chÊt c¬, nhiÖt, ®iÖn cña c¸c s¶n phÈm gèm sø. C¸c c«ng tr×nh nµy ®Òu ®­a ra ®­îc nh÷ng h­íng ®i tèt, c¶i thiÖn râ rÖt c¸c tÝnh chÊt cña s¶n phÈm. Qua ®ã cã thÓ thÊy r»ng ®Ó n©ng cao c¸c tÝnh chÊt kü thuËt cña s¶n phÈm th× chñ ®¹o ®i vµo nghiªn cøu cÊu tróc pha, thµnh phÇn vµ hµm l­îng c¸c pha. C¸c vÊn ®Ò nµy ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch c¶i tiÕn c¸c bµi phèi liÖu ®Ó t¨ng hµm l­îng c¸c lo¹i nguyªn liÖu tham gia t¹o tinh thÓ, c¶i thiÖn tÝnh chÊt cña pha thuû tinh… 1.9. T¸c dông cña chÊt kho¸ng ho¸ ®Õn qu¸ tr×nh kÕt tinh c¸c tinh thÓ mulit Mulit lµ mét lo¹i tinh thÓ rÊt phæ biÕn trong gèm sø vµ nã cã t¸c dông tèt ®èi víi cÊu tróc cña sø, lo¹i kho¸ng nµy mong muèn t¹o ra cµng nhiÒu cµng tèt. Mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p kÝch thÝch cho qu¸ tr×nh kÕt tinh c¸c tinh thÓ mulit lµ sö dông chÊt kho¸ng ho¸. §Ó nghiªn cøu t¸c dông cña c¸c chÊt kho¸ng ho¸ kh¸c nhau ®Õn sù t¹o thµnh mulit, c¸c t¸c gi¶ ®· sö dông mét sè chÊt kho¸ng ho¸ nh­: Cao, BaCO3, Talc,TiO2, MnO2... C¸c chÊt nµy sö dông ë d¹ng riªng lÎ hoÆc kÕt hîp, ®­îc trén vµo trong c¸c phèi liÖu cã thµnh phÇn, xuÊt xø cña nguyªn liÖu gièng nhau. C¸c phèi liÖu ®­îc nghiÒn mÞn, t¹o h×nh mÉu thÝ nghiÖm råi sau ®ã sÊy, nung. NhiÖt ®é kÕt khèi cña c¸c phèi liÖu ®­îc x¸c ®Þnh th«ng qua sù kÕt hîp gi÷a ®é hót n­íc cña mÉu sau nung vµ sù d·n në nhiÖt cña mÉu. Hµm l­îng kho¸ng mulit ®­îc x¸c ®Þnh ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch R¬nghen. Toµn bé qu¸ tr×nh nghiªn cøu ®· lµm thÊy râ ®­îc ¶nh h­ëng cña c¸c chÊt kho¸ng ho¸ lªn nhiÖt ®é kÕt khèi vµ l­îng kho¸ng mulit t¹o thµnh. T¸c gi¶ ®­a ra mét sè kÕt luËn sau: - C¸c chÊt kho¸ng ho¸ nh×n chung ®Òu cã ¶nh h­ëng tèt ®Õn qu¸ tr×nh t¹o mulit trong cÊu tróc cña vËt liÖu, gi¶m ®­îc nhiÖt ®é nung xuèng. - Oxit CaO cã vai trß lµ chÊt kho¸ng ho¸ tèt khi hµm l­îng tõ 2,15 - 4,6%, nÕu hµm l­îng lín h¬n th× l­îng mulit sÏ gi¶m xuèng. - Trong 3 chÊt kho¸ng ho¸ CaO, MgO (®i tõ bét Talc), BaO (tõ BaCO3) th× BaO cã t¸c dông tréi h¬n CaO vµ MgO, nã hç trî cho viÖc t¸i kÕt tinh mulit ë møc ®é t­¬ng ®èi cao, nhiÖt ®é kÕt khèi h¹ ®Õn 800C so víi phèi liÖu gèm th«ng th­êng. - C¸c chÊt kho¸ng ho¸ TiO2 vµ MnO2 nÕu dïng ë d¹ng riªng lÎ th× t¸c dông kho¸ng ho¸ cña nã thÓ hiÖn kh«ng râ nÐt. Tuy nhiªn nÕu chóng ®­îc sö dông ë d¹ng tæ hîp TiO2 + MnO2 th× nhiÖt ®é kÕt khèi cña s¶n phÈm cã thÓ gi¶m xuèng 1000C ®ång thêi l­îng mulit ®­îc t¨ng lªn. - Trong 5 lo¹i chÊt kho¸ng ho¸ th× BaO lµ chÊt cã t¸c dông m¹nh nhÊt nã võa cho phÐp h¹ nhiÖt ®é kÕt khèi cña sø võa lµm t¨ng m¹nh ®é bÒn c¬ cña s¶n phÈm do t¨ng hµm l­îng mulit lªn. PhÇn II: Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.1. ChuÈn bÞ phèi liÖu nghiªn cøu Trong quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm gèm sø, nguyªn liÖu lµ mét trong nh÷ng nh©n tè quan träng hµng ®Çu, nã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn tÊt c¶ c¸c c«ng ®o¹n trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ chÊt l­îng s¶n phÈm. C¸c chñng lo¹i s¶n phÈm gèm sø kh¸c nhau th× yªu cÇu vÒ c¸c nguyªn liÖu, tÝnh chÊt cña c¸c nguyªn liÖu lµ kh¸c nhau. V× vËy viÖc lùa chän nguyªn liÖu ®Ó nghiªn cøu sao cho phï hîp víi c«ng nghÖ s¶n xuÊt lµ rÊt cÇn thiÕt. 2.1.1. Lùa chän c¸c lo¹i nguyªn liÖu s¶n xuÊt x­¬ng sø TÊt c¶ c¸c nguyªn liÖu ®­îc lùa chän ®Ó thùc nghiÖm ®Òu ®ang ®­îc sö dông trong s¶n xuÊt t¹i C«ng ty Sø Thanh Tr× Hµ Néi. §èi víi s¶n phÈm sø vÖ sinh, c¸c nguyªn liÖu ®­îc lùa chän ®Ó sö dông bao gåm: cao lanh, ®Êt sÐt, th¹ch anh, fenspat vµ bét talc. Cao lanh vµ ®Êt sÐt lµ hai lo¹i nguyªn liÖu dÎo, trong s¶n xuÊt sø vÖ sinh tæng hµm l­îng cao lanh vµ ®Êt sÐt trong phèi liÖu vµo kho¶ng 50 ( 60% ®Ó ®¶m b¶o c­êng ®é cña s¶n phÈm méc. Cao lanh ®­îc lùa chän lµ cao lanh Yªn B¸i vµ cao lanh §øc Anh. §©y lµ hai lo¹i cao lanh cã chÊt l­îng tèt ë ViÖt Nam, ®é æn ®Þnh cao, tr÷ l­îng lín, hµm l­îng Al2O3 t­¬ng ®èi cao. §Êt sÐt ®­îc lùa chän lµ ®Êt sÐt tr¾ng Tróc Th«n. Lo¹i ®Êt sÐt nµy cã chÊt l­îng tèt, ®é æn ®Þnh cao, tr÷ l­îng lín, ®é dÎo cao, hµm l­îng t¹p s¾t Ýt. Cao lanh Yªn B¸i vµ ®Êt sÐt Tróc Th«n lµ hai lo¹i nguyªn liÖu rÊt phï hîp cho s¶n xuÊt sø c¸ch ®iÖn cao thÕ vµ hiÖn ®ang ®­îc sö dông phæ biÕn ë c¸c c«ng ty s¶n xuÊt sø vÖ sinh cña n­íc ta. Fenspat lµ lo¹i fenspat Phó Thä ®· qua s¬ chÕ, nghiÒn mÞn, lo¹i fenspat nµy cã ®é chÈy tèt, hµm l­îng kiÒm t­¬ng ®èi cao, ®é tinh khiÕt cao. Th¹ch anh lµ lo¹i nguyªn liÖu gÇy ®­îc lùa chän lµ th¹ch anh Yªn B¸i, lo¹i nµy cã ®é tinh khiÕt t­¬ng ®èi cao, hµm l­îng SiO2 chiÕm tíi 99%. Bét talc lµ lo¹i bét talc ®ang ®­îc dïng ®Ó s¶n xuÊt men t¹i c«ng ty, hµm l­îng MgO kh¸ cao kho¶ng 25%, hµm l­îng SiO2 cao. B¶ng 2.1. C¸c tiªu chuÈn vÒ ngo¹i quan, ®é Èm, sãt sµng, l­u biÕn. TT  Tªn NL  C¸c th«ng sè     Ngo¹i quan  W  SS41  SS63  SS74  SS100  V0G  T0G  %TTL   1  Feldspar (Phó Thä)  Mµu tr¾ng x¸m, kh«ng lÉn t¹p chÊt hoÆc nguyªn liÖu kh¸c  < 2%    <10%   > 280   < 0,35   2  Bét talc  MÇu tr¾ng  < 2%  < 5%         3  Th¹ch anh  Mµu tr¾ng s÷a, h¬i ®ôc, kh«ng lÉn t¹p chÊt l¹ hoÆc nguyªn liÖu kh¸c  <2%    <5%       4  Cao lanh  Mµu tr¾ng hoÆc vµng nh¹t d¹ng bét, d¹ng côc bãp nhÑ dÔ vì nhá. Kh«ng lÉn t¹p chÊt l¹ vµ nguyªn liÖu kh¸c  <10%  <8%     >250  T1>5  0,5-1,8   4  §Êt sÐt  Mµu tr¾ng phít x¸m, cã ¸nh mì, kh«ng lÉn t¹p chÊt hoÆc nguyªn liÖu kh¸c  <10%  <4%     >250  T1>5  0,5-2   5  X­¬ng sø nghiÒn  Mµu tr¾ng x¸m kh«ng lÉn t¹p chÊt l¹ hoÆc nguyªn liÖu kh¸c  <2%     10%      Ghi chó: - SS: Sãt sµng; SS1; SS2; SS41 ... SS100 lµ sãt sµng 1(m; 2(m; 41(m...100(m. - W: §é Èm. - V: §é linh ®éng. - T: §é l¾ng. - TTL: Thuû tinh láng dïng. B¶ng 2.2. C¸c tiªu chuÈn vÒ thµnh phÇn ho¸: TT  Tªn NL  Thµnh phÇn phÇn tr¨m c¸c oxÝt (%)     SiO2  Al2O3  CaO  Fe2O3  MgO  K2O  Na2O  MKN   1  Feldspar (Phó Thä)  68-74  13-18  <1  <1  <1  2,5-5  4-7  <1   2  Bét talc  50-55   6-7  <1  >25      3  Th¹ch anh  >98  <0,5   <1,5     0,1-0,5   4  Cao lanh  48-52  33-35  <1  <1  <1  <0,2  <0,15  9-12   4  §Êt sÐt  58-66  22-26  <1  <2  <1  1-2  0,1-0,5  6-10   5  X­¬ng sø nghiÒn  71,02  22,77  0,89  1,00  0,16  2,03  1,86  0,0   2.1.2. C¸c nguyªn liÖu cho s¶n xuÊt men B¶ng 2.3. C¸c tiªu chuÈn vÒ ngo¹i quan, ®é Èm, sãt sµng, l­u biÕn. Tªn NL  C¸c th«ng sè    Ngo¹i quan  W  SS1  SS2  SS41  SS74  V0G  T0G  %TTL   Feldspar Phó Thä  Mµu tr¾ng x¸m, kh«ng lÉn t¹p chÊt hoÆc nguyªn liÖu kh¸c  < 2%     <10%  > 280   < 0,35   Wolastonit  Mµu tr¾ng x¸m kh«ng lÉn t¹p chÊt l¹ hoÆc kh«ng lÉn nguyªn liÖu kh¸c  <2%    <1%   >280   < 0,35   Th¹ch anh  Mµu tr¾ng s÷a, h¬i ®ôc, kh«ng lÉn t¹p chÊt l¹ hoÆc nguyªn liÖu kh¸c  <2%    <5%       Cao lanh  Mµu tr¾ng hoÆc vµng nh¹t d¹ng bét, d¹ng côc bãp nhÑ dÔ vì nhá. Kh«ng lÉn t¹p chÊt l¹ vµ nguyªn liÖu kh¸c  <10%    <8%   >250  T1>5  0,5-1,8   ZrSiO4  D¹ng bét tr¾ng x¸m, mÞn kh«ng lÉn t¹p chÊt l¹ hoÆc nguyªn liÖu kh¸c  <1%  <56%  <89%        CaCO3 vµ BaC03.  D¹ng bét tr¾ng mÞn kh«ng lÉn t¹p chÊt l¹ hoÆc nguyªn liÖu kh¸c, tan hÕt trong axÝt HCllo·ng CaCO3 hoµ ra PH=8(9  <1%  <0%         ZnO  D¹ng bét tr¾ng mÞn kh«ng lÉn t¹p chÊt l¹ hoÆc kh«ng lÉn nguyªn liÖu kh¸c  <1%  <0%         B¶ng 2.4. C¸c tiªu chuÈn vÒ thµnh phÇn ho¸: TT  Tªn NL  Thµnh phÇn phÇn tr¨m c¸c oxÝt (%)     SiO2  Al2O3  CaO  Fe2O3  MgO  K2O  Na2O  MKN   1  Feldspar néi  68-74  14-18   <0,1   8-15    2  Wolastonit  48-52   45-50  <0,2  1-2    <1,5   3  Th¹ch anh  (99  <0,2   <0,1     <0,2   4  Cao lanh  48-52  32-36  <1  <1  <1  <0,2  <0,15  9-12   5  ZrSiO4  32-33  0,2-1   0,05-0,07       6  CaCO3 hoµ ra PH=8(9    54-55   <1    42-43   7  Tal  58,12  0,56  2,62  0,20  30,28  0,19  0,37  6,91   8  BaC03   0,43  0,26  Ba0 = 75,36    0,21  23,2   B¶ng 2.5. Thµnh phÇn ho¸ cña mét sè ho¸ chÊt kh¸c Silicat Ziªc«n (ZrSiO4): Thµnh phÇn «xit  SiO2  ZrO2  AL2O3  Fe2O3  TiO2   Hµm l­îng %  32(33  65(66  0,2(1,0  0,05(0,07  0,1(0,15   ¤xÝt kÏm (ZnO): Thµnh phÇn «xit  ZnO  CdO  Fe2O3  CuO  PbO  MKN   Hµm l­îng %  99(99,5  < 0,05  < 0,01  < 0.01  < 0,2  0,3(0,6   Cacboxy Metyl Cenluloz¬ (CMC): + MÊt khi nung 88(92%. + Tl û lÖ pha sol 7 ( 8 % trong 100 % n­íc, khuÊy kü thµnh sol. + §é PH cña sol tõ 8 ( 10. +Dïng tõ 4 ( 5% sol trong 100% phÇn men sèng, thªm 0,1% chÊt chèng v÷a khuÊy ®Òu ®Ó trong ®iÒu kiÖn m«i tr­êng kh«ng thay ®æi ®é Èm sau 8 giê th«ng sè V kh«ng t¨ng qu¸ 15 ®é. Ghi chó: -SS: Sãt sµng; SS1; SS2; SS41 ... SS100 lµ sãt sµng 1(m; 2(m; 41(m...100(m. - W: §é Èm. - V: §é linh ®éng. - T: §é l¾ng. - TTL: Thuû tinh láng dïng. 2.1.3. ChuÈn bÞ c¸c mÉu nghiªn cøu C¸c bµi phèi liÖu kh¸c nhau ®­îc gia c«ng vµ chuÈn bÞ mÉu theo mét ph­¬ng ph¸p gièng nhau. Nguyªn liÖu ban ®Çu ®­îc lùa chän lµ c¸c nguyªn liÖu ®ang s¶n xuÊt æn ®Þnh t¹i c«ng ty Sø Thanh Tr×, lµm s¹ch, sÊy kh« råi b¶o qu¶n trong c¸c x« nhùa ®Ó tr¸nh hót Èm trë l¹i. Nguyªn liÖu ®­îc c©n theo bµi phèi liÖu víi ®é chÝnh x¸c ( 0,01g. N¹p phèi liÖu vµo m¸y nghiÒn bi, mçi mÎ nghiÒn 10000g, n¹p thµnh 2 lÇn theo quy tr×nh sau ®©y: - LÇn 1 n¹p c¸c nguyªn liÖu cao lanh, th¹ch anh, fenspat, bét talc thêi gian nghiÒn lÇn 1 lµ 2,5 giê. - LÇn 2 n¹p tiÕp c¸c nguyªn liÖu ®Êt sÐt thêi gian nghiÒn lÇn 2 lµ 1 giê. - Tû lÖ bi: liÖu = 1,5 : 1. - Phèi liÖu sau khi nghiÒn ®¶m b¶o ®é sãt sµng 16.600 lç/cm2 lµ 0,4 -0,45%. Phèi liÖu sau khi nghiÒn ®­îc läc qua sµng 1mm vµo c¸c x« 12 lÝt råi ®­îc ng©m ñ trong 48 giê, mçi ngµy khuÊy 2 lÇn mçi lÇn 30phót b»ng m¸y khuÊy ch©n vÞt. Tr­íc khi ®æ rãt hå ®­îc khuÊy ®Òu trong 30 phót b»ng m¸y khuÊy ch©n vÞt. T¹o h×nh b»ng ph­¬ng ph¸p ®æ rãt trªn khu«n th¹ch cao ®ang s¶n xuÊt t¹i c«ng ty sø Thanh Tr×. SÊy kh« mÉu t¹i tñ sÊy sau ®ã ®Ó nguéi råi kiÓm tra c¸c tÝnh chÊt. 2.2. C¸c tiªu chuÈn cña hå vµ men B¶ng 2.6. Tiªu chuÈn cho hå ra m¸y vµ hå ®æ rãt C¸c th«ng sè  Hå ra m¸y NB  Hå ®æ rãt   Tû träng d (g/cm3)  1,773(0,005  1,770(0,003   Viscosity V (0G)  300(20  305(15   Thixotropy T1-5 (0G)  35(5  20(26/65(90   Sãt sµng 41(m (%)  5,0(0,5  5,25(0,25   §é Èm (%)  29,5-30,5  29,5-30,5   Thêi gian ®æ rãt ®Ó ®¹t ®­îc líp méc dÇy 9,5mm: 135(15 (phót). B¶ng 2.7. Tiªu chuÈn cho men s¶n xuÊt C¸c tiªu chuÈn  Men ra m¸y  Men phun   Tû träng d (g/cm3)  1,782(0,018  1,665(0,015   Viscosity (0G)   285(10   Cì h¹t < 10(m (%)  75(4    Sãt sµng 41(m (%)  0,7(0,3    §é ch¶y m¸ng nghiªng (mm)  >55    §é Èm (%)  29(1  35(1   2.3. C¸c ph­¬ng ph¸p trong nghiªn cøu 2.3.1. Ph­¬ng ph¸p kiÓm tra ®é co sÊy, co nung, co toµn phÇn, ®é hót n­íc MÉu ®o co sÊy, co nung ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch ®æ rãt hå thÝ nghiÖm vµo khu«n th¹ch cao cã kÝch thøc 5x70x300 mm. Thùc hiÖn qu¸ tr×nh chuÈn bÞ khu«n, ®æ rãt, l­u khu«n, th¸o khu«n nh­ trong thùc tÕ s¶n xuÊt, thêi gian tõ khi ®æ hå vµo khu«n l­u hå ®Õn khi ra mÉu vµ thùc hiÖn c¸c thao t¸c kho¶ng 3 giê v× c¸c mÉu thÝ nghiÖm ®æ rãt trong c¸c khu«n hót 2 mÆt. TÊt c¶ c¸c mÉu ®Òu thùc hiÖn nh­ nhau. - Sau khi th¸o khu«n c¾t thanh méc ra thµnh c¸c miÕng mÉu nhá cã kÝch th­íc 5x70x70mm. - ChØnh th­íc kÑp ®Ó kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®Çu th­íc lµ 50 mm. - Ên hai ®Çu th­íc kÑp xuèng c¸c miÕng mÉu theo 2 ®­êng chÐo cña nã ®Ó t¹o ra hai cÆp dÊu. - §¸nh dÊu ký hiÖu lªn c¸c miÕng mÉu C©n 2 miÕng mÉu ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm méc t¹i thêi ®iÓm ®o m1(g).Ghi kÕt qu¶ m1 lªn miÕng mÉu. - SÊy tù nhiªn c¸c miÕng mÉu trong 24 giê vµ sÊy c­ìng bøc trong tñ sÊy ë 1050C ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi. - Sau sÊy ®o l¹i kho¶ng c¸ch cña c¸c cÆp dÊu : b (mm) - C©n l¹i khèi l­îng c¸c miÕng méc sau khi sÊy m2 (g) - C¸c miÕng mÉu sau ®ã nung trong lß s¶n xuÊt cïng víi vßng ®o nhiÖt ®é. - §o l¹i kho¶ng c¸ch gi÷a hai cÆp dÊu sau nung a(mm) * TÝnh vµ ghi kÕt qu¶ : - §é Èm cña mÉu khi bãc khu«n ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : - §é co nung vµ co toµn phÇn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : KÕt qu¶ ®é co sÊy, co nung, co toµn phÇn cña 1 mÉu lµ trung b×nh céng kÕt qu¶ cña 4 miÕng mÉu. NÕu gi÷a c¸c mÉu cña 1 s¶n phÈm cã kÕt qu¶ sai kh¸c h¬n 20% th× bá mÉu ®i hoÆc lµm l¹i. * KiÓm tra ®é hót n­íc - MÉu thÝ nghiÖm ®­îc lµm tõ hå thÝ nghiÖm. - §¸nh dÊu mÉu, cho mÉu vµo luéc trong nåi, ®¸y nåi cã l­íi ®ì mÉu, ®un s«i ®Òu trong thêi gian 3 giê tÝnh tõ lóc s«i. - §ñ thêi gian, ®em mÉu ra röa n­íc l¹nh sau ®ã dïng kh¨n ­ít thÊm nhÑ vµ c©n mÉu : cã träng l­îng G2 (g). - Sau khi c©n xong, cho toµn bé mÉu vµo khay sÊy kh« ë nhiÖt ®é 1050C ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi. - Sau ®ã c©n l¹i toµn bé c¸c mÉu trªn theo ®óng ký hiÖu mÉu ®· ®¸nh dÊu cã khèi l­îng lµ G1 (g) §é hót n­íc cña mÉu ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ ®é hót n­íc cho mét lo¹i s¶n phÈm ®­îc tÝnh trung b×nh cña ba mÉu. NÕu gi÷a c¸c mÉu cña 1 s¶n phÈm sai kh¸c h¬n 20% th× ph¶i kiÓm tra l¹i. 2.3.2. Ph­¬ng ph¸p kiÓm tra c­êng ®é méc cña hå ®æ rãt. * ChuÈn bÞ mÉu - ChuÈn bÞ c¸c thanh méc kÝch th­íc 2cm*1cm*20cm. - SÊy tù nhiªn c¸c thanh méc trong kh«ng khÝ tèi thiÓu lµ 24 giê. - Sau sÊy tù nhiªn, sÊy kh« c¸c thanh méc trong tñ sÊy ë 1050C tèi thiÓu trong 4 giê. §¶m b¶o ®é Èm mÉu ( 0%. - KÕt thóc qu¸ tr×nh sÊy lµm nguéi c¸c thanh méc trong kh«ng khÝ, ®Ó cho nguéi b»ng nhiÖt ®é m«i tr­êng vµ ®o ngay. NÕu mÉu ®Ó ngoµi kh«ng khÝ qu¸ 2 giê th× ph¶i sÊy l¹i. * TiÕn hµnh phÐp ®o - ChuyÓn trùc tiÕp c¸c thanh méc tíi m¸y ®o (kh«ng ®Ó l©u thanh ®o ngoµi kh«ng khÝ). - Tr­íc khi ®o kiÓm tra kü bÒ mÆt thanh méc, lo¹i bá c¸c thanh cã khuyÕt tËt, ®Æc biÖt c¸c thanh cã vÕt nøt trªn bÒ mÆt. - ChØnh ®èi träng ®Ó m¸y ®o ë vÞ trÝ c©n b»ng. - §Æt ngay ng¾n thanh méc lªn gi¸ ®o, ®­a l­ìi dao cña m¸y ®o tú lªn thanh méc. ChØnh 2 gi¸ ®ì ®Ó tû lÖ kho¶ng c¸ch gi÷a 2 gi¸ ®ì vµ chiÒu dµy thanh lín h¬n 6 lÇn. Treo t¶i träng lªn vµ thªm c¸t vµo x« treo cho ®Õn khi g·y thanh méc, tèc ®é thªm c¸t nhá h¬n 100 g/phót - C©n l­îng c¸t trong x« treo, ®o kÝch th­íc tiÕt diÖn thanh méc t¹i ®iÓm g·y, ghi vµo phiÕu c¸c kÕt qu¶: khèi l­îng x«, kÝch th­íc dµi, réng cña thanh méc (tiÕt diÖn). * TÝnh vµ ghi kÕt qu¶ - §é bÒn kh¸ng uèn cña mçi thanh ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Trong ®ã : L : kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm ®Æt mÉu ( thùc tÕ 12 cm ) P = Po (1 + L2/L1) Po : Khèi l­îng c¸t trong cèc treo (kg) L1 : Kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm tú lªn thanh ®Õn trôc quay ( thùc tÕ 20 cm) L2 : Kho¶ng c¸ch tõ cèc treo ®Õn ®iÓm tú lªn thanh ( thùc tÕ 30 cm) b,h : ChiÒu dµi, réng cña thiÕt diÖn thanh t¹i ®iÓm g·y (cm) 2.3.3. X¸c ®Þnh

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docÁp dụng công nghệ hoá học cho Công ty Sứ Thanh Trì.DOC
Luận văn liên quan