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

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