Áp dụng công nghệ hoá học cho Công ty Sứ Thanh Trì

m tới, chính phủ đã và sẽ quy hoạch và xắp xếp lại các đô thị loại I và loại II, mở rộng và phát triển các đô thị mới trên cơ sở gắn liền với quy hoạch tổng thể phát triển các khu công nghiệp, khu chế xuất và khu công nghệ cao… Đây chính là những nhân tố thúc đẩy sự phát triển của ngành xây dựng, sản xuất vật liệu xây dựng nói chung đặc biệt là các sản phẩm trang trí, hoàn thiện cao cấp sử dụng trong xây dựng như gạch ốp lát và sứ vệ sinh. Trong thời gian qua, sứ vệ sinh là một sản phẩm cao cấp đã được nhiều cơ sở trong và ngoài nước đầu tư mới, mở rộng các dây truyền sản xuất, đổi mới trang thiết bị và công nghệ, xây dựng các dây truyền sản xuất đồng bộ, tiên tiến và hiện đại. Theo thống kê, tổng công suất thiết kế của các nhà máy sứ vệ sinh ở Việt Nam năm 2005 khoảng 3,2 triệu sản phẩm. Công Ty Sứ Thanh Trì là một Công ty đi đầu trong công nghệ sản xuất sứ vệ sinh ở Việt Nam. Hiện nay Công ty đang từng bước đổi mới chiều sâu về chất lượng sản phẩm cũng như chủng loại đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường trong nước và xuất khẩu. Trước nhu cầu ngày càng cao của thị trường về các chỉ tiêu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm, đặc biệt giảm giá thành sản phẩm, đồng thời tăng chất lượng sản phẩm thúc đẩy tính cạnh tranh trên thị trường trong và ngoài nước, đó chính là nhu cầu cần phải đưa ra nghiên cứu. Đi sâu nghiên cứu việc ổn định và nâng cao chất lượng kỹ thuật của sản phẩm sứ vệ sinh đó là sự phù hợp xương men, độ biến dạng của sản phẩm và đặc biệt đó là độ bóng đẹp của bề mặt men. Đi sâu nghiên cứu việc giảm giá thành sản phẩm tăng tính cạnh tranh khốc liệt của thị trường đó là giảm tiêu hao, chi phí và đặc biệt là giảm nhiệt độ nung các sản phẩm gốm sứ. Theo tính toán khi giảm nhiệt độ nung xuống được 500C thì tiết kiệm được 12 - 15% chi phí nhiên liệu sử dụng. Hiện nay trên thế giới mà đi đầu là các hãng SITI, SACMI, WELCO, NASSETTI …nhiệt độ nung cao nhất để nung sứ chỉ khoảng 1200 - 12200C nung trên lò nung nhanh Tuynell. Các chuyên gia CERAMICER - vương quốc anh đẫ nhiều lần khuyến cáo với Công ty Sứ Thanh Trì nên giảm nhiệt độ nung cao nhất để nung sứ xuống còn 1200 - 12200C vừa tiết kiệm được chi phí nhiên liệu vừa tăng tuổi thọ cho lò nung Tuynell; giảm giá thành sản phẩm, tăng tính cạnh tranh trên thị trường. Nội dung của đề tài cũng chính là vấn đề đang nẩy sinh và đang cần tìm phương hướng giải quyết đối với Công ty Sứ Thanh Trì. Phần I: Cơ sở lý thuyết 1.1. Các nguyên liệu để chế tạo Gốm sứ Đối với các sản phẩm gốm sứ nói chung các nguyên liệu chính để sản xuất xương sứ gồm cao lanh, đất sét, thạch anh, fenspat trong đó cao lanh và đất sét được gọi là nguyên liệu dẻo còn thạch anh và fenspat được gọi là nguyên liệu gầy. Ngoài ra trong công nghiệp gốm sứ phần quan trọng nữa phải kể đến là men, nguyên liệu để sản xuất men gồm có: cao lanh, thạch anh, fenspat, wolastonit, ZrSiO4, bột nhẹ CaCO3, bột talc, oxyt kẽm ZnO, BaCO3, clorua Côban, CMC… Mỗi loại nguyên liệu đều có tính chất đặc trưng riêng về nguồn gốc, tính chất, ứng dụng của nó đối với toàn bộ quá trình chế tạo sản phẩm. Để hiểu biết và sử dụng được các loại nguyên liệu trên cần khảo sát cụ thể về từng loại nguyên liệu. 1.1.1. Cao lanh và đất sét Cao lanh và đất sét là một loại vật chất sét, được hình thành do quá trình phong hóa của các loại đá chứa kiềm có nguồn gốc từ pegmatit, fenspat, granit, đá mai, đá hoa cương. Trong cao lanh, khoáng chiếm đa số là caolínt. Các khoáng này thường có dạng hình tấm, lá với kích thước tương đối thô từ 0,1á 3 mm nên nguyên liệu này có độ dẻo kém. Tuy nhiên, đây là một loại nguyên liệu có độ tinh khiết cao, đặc biệt có hàm lượng Al2O3 rất lớn ( ~ 30 á 28%). Trong phối liệu, cao lanh là một nguồn chính để tạo ra khoáng mulit do sự phân hủy của caolinit trong quá trình nung. Đây là một loại khoáng quan trọng trong cấu trúc của xương sứ vì nó có các tính chất kỹ thuật cơ, điện, nhiệt rất tốt. Trong đất sét thường tồn tại các loại khoáng caolinit, montmorilonit, mica. Đặc điểm nổi bật của đất sét là có kích thước hạt tương đối mịn, đường kinh hạt thường từ 0,06 á1mm, trong đó một số loại sét có hàm lượng hạt d = 0,06 mm chiếm tới 40% còn ở các loại đất sét thông thường thì hàm lượng này là 20 á 30%. Do đất sét có kích thước hạt tương đối mịn nên có độ dẻo cao và trở thành một nguyên liệu dẻo tốt cho quá trình sản xuất, đặc biệt quan trọng trong quá trình tạo hình sản phẩm gốm sứ. Nó làm tăng cường độ mộc của sản phẩm, đồng thời góp phần cùng với cao lanh để tạo ra khoáng mulit nhiều hơn. Trong nguyên liệu đất sét nói chung, các loại tạp khoáng thường gặp là thạch anh, trường thạch, các muối cacbonat, các tạp sắt, TiO2, các loại muối tan như muối sunfat, muối clorua, thạch cao, chất hữu cơ. Các loại tạp chất khoáng này ảnh hưởng đến tính chất của nguyên liệu theo nhiều hướng khác nhau. - Tạp khoáng thạch anh thường gặp trong dạng cát với hàm lượng tương đối lớn, trong cao lanh nó chiếm tời 30 á 40%. Sự có mặt của thạch anh làm tăng độ khó chảy của nguyên liệu sét, từ đó nó ảnh hưởng đến nhiệt độ nung của sản phẩm. - Tạp cacbonat CaCO3, MgCO3 lẫn trong nguyên liệu, khi nung sản phẩm sẽ bị xốp do sự phồng rộp của các tạp, làm cho cường độ cơ học của sản phẩm bị giảm xuống. Để giảm tác hại của các tạp này thì phải nghiền nguyên liệu đến độ mịn hạt yêu cầu sao cho các hạt CaCO3, MgCO3 phân tán đều trong nguyên liệu. - Tạp khoáng sắt lẫn trong nguyên liệu thường tồn tại ở dạng FeS2, Fe2O3. nH2O, Fe(OH)3. Nếu chúng không được nghiền để phân tán đều thì khi nung nó sẽ chảy ra thành các vết đen rất to trong sản phẩm, ảnh hưởng đến các tính chất kỹ thuật và mỹ thuật của sản phẩm. - Thạch cao lẫn trong nguyên liệu sét khi nung ở nhiệt độ cao thường tác dụng với các cấu tử khác tạo thành những vết thủy tinh chảy ra bề mặt sản phẩm làm mất tính thẩm mỹ và giảm các tính chất kỹ thuật của sản phẩm. - Các loại tạp chất khác như TiO2, các muối tan sunfat, clorua thường gây ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm như tăng cường sự nhuộm màu của Fe2O3, tạo các vết muối loang lổ trên bề mặt, các vật chất hữu cơ lần nhiều trong nguyên liệu sẽ làm cho sản phẩm bị phồng rộp khi nung do khi chúng cháy sẽ tạo ra khí CO2 với hàm lượng lớn. * Đất sét: Đất sét có các đặc tính khoáng học gồm caolinite, các khoáng mica như là montmorilonit và muscovite, quartz và một lượng nhỏ feldspar và cacbonate. Các phân tích cỡ hạt của đất sét cho biết sự phân bố cỡ hạt mịn: cỡ hạt chủ yếu trong khoảng 0,5 - 10 mm. Đất sét có các tính chất sau: Khả năng điện giải tốt. Tốc độ tạo hình nhanh. Cường độ mộc tốt. Có khả năng thuỷ tinh hoá hoàn toàn tại tại 12000C và độ thay đổi kích thước thấp. Cường độ sau nung tốt. Mộc sau nung hơi ngả mầu xám do hàm lượng TiO2 và Fe2O3 thấp. Đặc biệt các tính chất lưu biến và khả năng thuỷ tinh hoá tốt với giá trị cường độ cao. Với các đặc tính kỹ thuật trên cho thấy nguyên liệu phù hợp đối với việc chế tạo hồ để tạo hình sản phẩm sứ vệ sinh. * Cao lanh: Cao lanh có các đặc tính chủ yếu gồm kaolinite và một lượng nhỏ quartz, các khoáng mica, fenspat cùng với tạp chất hữu cơ. Hình nhiễm xạ tia X cho thấy: - Các peak thu nhiệt tại 100 - 2000C do mất nước lý học. - Các peak toả nhiệt tại nhiệt độ khoảng 5910C do liên quan tới việc hình thành mới các pha tinh thể do biến đổi thù hình sang metakaolin. Peak tỏa nhiệt liên quan đến việc đốt cháy các tạp chất hữu cơ không quan sát được. Lượng tạp chất trong nguyên liệu thấp và nó được chứng minh bằng việc giảm nhỏ về khối lượng trên biểu đồ phân tích nhiệt giữa khoảng nhiệt độ 200 và 4500C. Ngoài ra, trên biểu đồ phân tích nhiệt khối lượng giảm do mất nước vật lý và mất nước hoá học tương ứng với từng giải nhiệt độ. Các phân tích cỡ hạt cho thấy giải phân bố cỡ lớn với giá trị lớn giữa 50 và 200àm. Phân tích sót sàng 180, 125 và 63 àm cho thấy sót sàng thấp, đặc biệt lượng sót sàng 65àm lớn hơn 5% cho thấy nguyên liệu này dùng để sử dụng trong việc chế tạo xương sứ vệ sinh. Từ quan điểm nhìn nhận từ góc độ kỹ thuật Cao lanh có các đặc điểm sau: - Có khả năng điện giải kém, và cần bổ sung lượng nước và chất điện giải lớn. - Có tốc độ tạo độ dày trên thạch cao lớn. - Có cường độ mộc sau sấy và sau nung cao. - Có xu hướng thuỷ tinh hoá thấp. - Mẫu nung có mầu ngà voi. * Nhìn chung, chất lượng của các nguyên liệu cao lanh và đất sét không những phụ thuộc vào thành phần khoáng hàm lượng khoáng mà còn phụ thuộc cả vào hàm lượng và các loại tạp chất lẫn trong nguyên liệu. 1.1.2. Thạch anh Thạch anh là một loại khoáng rất phổ biến trong lớp vỏ trái đất, chúng tồn tại ở hai dạng chính là dạng tinh thể và dạng vô định hình. Trong thành phần của phối liệu gốm sứ, hàm lượng SiO2 chiếm 60 á 70% trong đó một lượng lớn SiO2 là do cao lanh, đất sét mang vào, phần còn lại thường từ cát thạch anh đưa vào. Trong xương gốm sứ, thạch anh đóng vai trò là một nguyên liệu gầy để giảm độ co cho sản phẩm trong quá trình sấy, nung. Trong quá trình nung nó cùng với fenspat và các tạp chất tạo nên pha thủy tinh hòa tan các vật chất rắn để kết tinh ra các tinh thể, pha mới. Khi có mặt của SiO2 trong pha thủy tinh thì nó làm cho pha thủy tinh có độ nhớt cao hơn nên chống được sự biến dạng cho sản phẩm khi nung. Ngoài ra, thạch anh còn góp phần tạo nên các tinh thể mulit để nâng cao các tính chất kỹ thuật của sản phẩm. Tuy nhiên, trong quá trình đốt nóng và làm nguội thì thạch anh có sự biến đổi thù hình rất phức tạp nên trong quá trình nung luyện phải kiểm soát được những khoảng nhiệt độ biến đổi thù hình để tránh gây nứt vỡ sản phẩm. 1.1.3. Fenspat Fenspat là một loại khoáng Alumosilicat chứa kiềm và kiềm thổ với hàm lượng tương đối lớn. Về mặt hóa học, fenspat có 3 dạng chính là fenspat kali (orhoclaz) K2O. AL2O3. 6SiO2, fenspat natri (Albit) Na2O. Al2O3. 6SiO2 và fenspat canxi (anothit) CaO. Al2O3. 2SiO2. Các dạng đơn khoáng này rất hiếm, chủ yếu nó tồn ở dạng hỗn hợp đồng hình giữa các fenspat đơn khoáng bao gồm hỗn hợp đồng hình orthoclaz - abit (là hỗn hợp đồng hình của fenspat kali và fenspat natri (K, Na)2O. Al2O3. 6SiO2 và hỗn hợp đồng hình albit anothit (là hỗn hợp đồng hình của fenspat natri và fenspat canxi, có tên gọi chung là plagioclaz). Trong số các hỗn hợp đồng hình của fenspat thì fenspat kali - natri được sử dụng phổ biến trong các bài phối liệu. Do sự khác biệt về tính chất giữa hai loại fenspat kali và fenspat natri nên các loại fenspat kiềm có tỷ lệ K/Na khác nhau sẽ có ảnh hưởng khác nhau lên các thông số kỹ thuật của sản phẩm. Fenspat natri có nhiệt độ chảy thấp, khoảng chảy hẹp, độ nhớt nhỏ. Trong phối liệu nó làm cho pha thủy tinh xuất hiện sớm, nhiệt độ kết khối của xương thấp. Fenspat kali có nhiệt độ chảy cao hơn, khoảng chảy rộng hơn, độ nhớt cao hơn so với fenspat natri nên khi có mặt trong phối liệu nó làm cho xương có nhiệt độ kết khối cao hơn. Đồng thời oxit K2O trong fenspat kali có độ hoạt tính bề mặt tương đối tốt nên nó làm giảm mạnh sức căng bề mặt của pha thủy tinh. 1.1.4. Bột talc Là một loại nguyên liệu bổ xung đáng kể oxit kim loại kiềm thổ, có hàm lượng MgO lớn ( >25% ), hàm lượng CaO (Từ 7 - 9 %), nhằm giảm nhiệt độ nung xương gốm sứ. 1.1.5. Các nguyên liệu để chế tạo men - Fenspat, Cao lanh, bột talc, Thạch anh: Như dã giới thiệu ở trên. - Wolátonit: Một loại nguyên liệu tự nhiên cung cấp chính CaO và SiO2 cho men, việc sử dụng wolastonit trong men có vai trò rất quan trọng không những trong việc hạ nhiệt độ chẩy cho men ( vì nó cung cấp oxit kim loại kiềm thổ CaO ) mà còn làm giảm thiểu lượng khí CO2 thoát ra trong men khi nung do khi sử dụng bột nhẹ ( Ca CO3 ) và do vậy làm giảm khuyết tật bọt khí nâng cao chất lượng bề mặt men. - Oxit kẽm, Zr SiO2, BaCO3: Cung cấp các oxits ZnO, ZrO2, BaO. 1.2. Nghiên cứu cấu trúc pha của sứ vệ sinh Trong sản xuất gốm sứ nói chung, việc sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau trong các bài phối liệu sẽ dẫn tới sự thay đổi về thành phần hóa của phối liệu cũng như của xương sứ, từ đó sẽ dẫn đến sự thay đổi về thành phần pha một cách tương ứng. Nghĩa là có một sự thay đổi về tính chất, cấu trúc hàm lượng của pha tinh thể, pha thủy tinh và pha khí có trong xương sứ, khi đó sẽ có sự thay đổi về các tính chất của sản phẩm. Trong vật liệu gốm sứ luôn tồn tại 3 thành phần pha là các pha tinh thể, pha thủy tinh và pha khí. Các nhóm sản phẩm khác nhau thì quan hệ tỷ lượng giữa các pha này là khác nhau. Toàn bộ các tính chất cơ, lý, nhiệt, điện của sản phẩm gốm sứ đều phụ thuộc chủ yếu vào quan hệ định lượng giữa các pha. Vì vậy, để cải thiện, nâng cao chất lượng sản phẩm thì phải điều chỉnh hàm lượng, chất lượng, chủng loại của các pha trong cấu trúc. * Đối với pha khí: Trong sản phẩm gốm sứ luôn tồn tại một lượng pha khí nhất định và nó có ảnh hưởng xấu đến các tính chất kỹ thuật của sản phẩm. Khi lượng pha khí lớn thì cường độ cơ học của sản phẩm giảm vì pha khí có modun đàn hồi E = 0 (KG/cm2). Tính chất điện của sản phẩm giảm vì các phân tử khí bị ion hóa ở điện thế cao làm tăng độ dẫn điện của sản phẩm. Vì vậy trong nghiên cứu cũng như trong sản xuất, hàm lượng pha khí luôn cần được giảm xuống mức tối thiểu để giảm những ảnh hưởng của nó tới các tính kỹ thuật của sản phẩm. Để giảm lượng pha khí thì trong công nghệ sản xuất, quá trình tạo phối liệu phải tách hết các bột khí lẫn trong phôi liệu, quá trình nung luyện phải đảm bảo độ kết khối tốt, nhiệt độ nung đủ cao để tạo ra pha thuy tinh có độ linh động lớn, sức căng bề mặt nhỏ để có thể chui vào các ngóc ngách lấp đầy các lỗ xốp. * Đối với pha thủy tinh: Pha thủy tinh là một thành phần rất quan trọng trong xương gốm sứ. Nó có tác dụng tạo nên một mạng lưới không gian, gắn liền các hạt tinh thể và điền đầy vào các lỗ xốp để giảm tới mức tổi thiểu hàm lượng của pha khí. Tuy nhiên, do các tính chất kỹ thuật của pha thủy tinh kém hơn so với pha tinh thể, đặc biệt là cường độ cơ học của pha thủy tinh thấp hơn nhiều so với pha tinh thể nên trong xương gốm sứ hàm lượng pha thủy tinh cần được giảm xuống mức tối thiểu nhưng phải đủ để liên kết các hạt tinh thể và điền và lỗ xốp. Chất lượng của pha thủy tinh có thể được cải thiện bằng cách bổ xung thêm hàm lượng Al2O3 vào trong phối liệu từ cao lanh để tăng hàm lượng của Al2O3 trong pha thủy tinh, đồng thời nếu đưa vào loại fenspat có hàm lượng K2O cao thì sức căng bề mặt của pha thủy tinh giảm mạnh, khả năng thấm ướt và hoà tan lớn, pha thủy tinh sẽ trở thành một môi trường tốt, thuận lợi để các hạt vật chất rắn khuyếch tán, hòa tan và tạo ra tinh thể mới một cách dễ dàng. Khi chất lượng của pha thủy tinh đã được cải thiện tốt hơn thì lượng pha thủy tinh cần thiết ở trong xương gốm sứ cũng sẽ được giảm xuống một cách thích hợp. Pha thủy tinh ở trạng thái nóng chảy có vai trò quan trọng trong việc quyết định lên đường hướng hình thành cấu trúc của xương, của các loại tinh thể cũng như quyết định đến tốc độ kết khối của xương. Đối với pha thủy tinh ở trạng thái nóng chảy lỏng thì độ nhớt, sức căng bề mặt là tính chất đặc biệt quan trọng để thúc đẩy cho quá trình kết khối nhanh hơn, làm tăng nhanh quá trình hòa tan của các hạt vật chất rắn, các tàn dư của đất sét phân hủy, xúc tiến cho mulit nguyên sinh tái kết tinh thành mulit thứ sinh với số lượng nhiều hơn, đan xen nhau dày đặc hơn. Trong phối liệu gốm sứ, fenspat đưa vào có tác dụng tốt trong việc tạo pha thủy tinh. Như vậy, mặc dù pha thủy tinh có độ nhớt nhỏ, tạo điều kiện thuận lợi cho các vật chất rắn hoà tan và kết tinh thành tinh thể. * Đối với pha tinh thể: Pha tinh thể là thành phần quan trọng nhất trong cấu trúc của xương sứ, nó có cường độ cơ học cao, tổn thất điện môi nhỏ, giãn nở nhiệt nhỏ. Vì vậy, pha tinh thể cần phải có với lượng lớn nhất có thể, đặc biệt là các tinh thể như mulit nguyên sinh, mulit thứ sinh, sự tạo thành các tinh thể cũng như mức độ và khả năng liên kết của bề mặt các tinh thể với pha thủy tinh phụ thuộc rất lớn vào hàm lượng và tính chất của pha thủy tinh. Như đã đề cập ở trên, trong pha thủy tinh của xương sứ thì các chủng loại fenspat là nhân tố quyết định lên chất lượng của pha thủy tinh. 1.3. Đặc trưng cấu trúc của men - Cơ chế tạo thành thuỷ tinh trong men gốm 1.3.1. Cấu trúc của men gốm Cấu trúc của lớp men được hình thành do tác dụng tương hỗ của men với môi trường trong quá trình nung và do phản ứng nóng chảy giữa các cấu tử của lớp men. Men gốm hình thành và được tính từ lớp cấu trúc trung gian. Lớp men thông thường dày từ 100mm - 0,5mm và hầu như là pha thuỷ tinh thuần khiết, nó chỉ chứa rất ít hạt thạch anh hoặc bọt khí. Về mặt định lượng, thuỷ tinh trong suốt là pha chủ yếu của men, ngoài ra có pha tinh thể. Pha tinh thể trong men có hai dạng: một dạng là những tinh thể mới được thành tạo và một dạng là tinh thể tàn dư. 1.3.2. Cơ chế của sự tạo thành thuỷ tinh trong men gốm Thuỷ tinh được định nghĩa như một sản phẩm vô cơ nóng chảy, được làm lạnh trong điều kiện đặc biệt, không xảy ra việc kết tinh. Như vậy, thuỷ tinh có thể được coi như là một chất lỏng được làm lạnh quá mức, nó là một chất rắn vô định hình trong đó cấu trúc của chất lỏng hỗn loạn ở nhiệt độ cao và được phân bố lại ở dạng cố định trong trạng thái cân bằng không bền. Trạng thái thuỷ tinh được hình thành trên cơ sở nung nóng chảy các thành phần trong men. Đó là: Thành phần tạo khung thuỷ tinh: SiO2, B2O3 Những chất gây biến tính: Na2O, K2O, PbO, B2O3. Những chất ổn định: CaO, MgO Những chất gây mờ đục thuỷ tinh: ZrO2, SnO2, TiO2. Có thể cho rằng, thuỷ tinh có cấu tạo mạng lưới, chủ yếu từ silic và oxy. Thuỷ tinh trong men cũng có các tứ diện phân bố lệch lạc như thuỷ tinh silicat. 1.4. Các tính chất đặc trưng của men: 1.4.1. Độ nhớt Men không có điểm nóng chảy xác định mà có sự thay đổi dần từ trạng thái dẻo quánh sang trạng thái chảy lỏng. Do vậy độ nhớt cũng sẽ thay đổi dần theo nhiệt độ, nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm và ngược lại. Tuy nhiên, độ nhớt của men còn phụ thuộc vào thành phần hoá, nghĩa là phụ thuộc vào hàm lượng các oxyt có trong thành phần men. Các oxyt ảnh hưởng đến độ nhớt thành các nhóm sau: SiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2... luôn làm tăng độ nhớt. Oxyt Na2O, K2O, Li2O, PbO luôn làm giảm độ nhớt của men. Các oxyt CaO, MgO, BaO, ZnO, B2O3 ảnh hưởng đến độ nhớt khá phức tạp, tuỳ điều kiện cụ thể mà nó có thể làm tăng hay giảm độ nhớt của men. 1.4.2. Sức căng bề mặt và độ thấm ướt Sức căng bề mặt lớn, khả năng thấm ướt của men đối với xương kém, kéo theo các khuyết tật như phồng rộp, nứt men, bọt sủi tăm, cuốn men... Tuy nhiên, độ thấm ướt của men còn phụ thuộc vào tính chất bề mặt của xương gốm. Sức căng bề mặt phụ thuộc vào nhiệt độ và thành phần hoá của men. Các oxyt làm giảm sức căng bề mặt ở những mức độ khác nhau là B2O3, Li2O, K2O, Na2O, PbO. Các oxyt làm tăng sức căng bề mặt là MgO, Al2O3, SiO2... Đối với ZnO, BaO thì tuỳ điều kiện cụ thể mà chúng có thể làm tăng hay giảm sức căng bề mặt của men. 1.4.3. Sự giãn nở của men Quá trình giãn nở của men cũng tương tự như thuỷ tinh, khi làm nguội dưới điểm chuyển hoá men sẽ bị đóng rắn. Điều mong muốn là hệ số giãn nở của men phải phù hợp với hệ số giãn nở của xương ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chuyển hoá. Thông thường, hệ số giãn nở nhiệt của men lớn hơn nhiều so với xương nung sơ bộ thì có thể gây các vết nứt (rạn) hình sợi tóc. Nếu hệ số giản nở nhiệt của men nhỏ hơn nhiều so với xương, có thể xảy ra hiện tượng bong men. Theo kinh nghiệm, người ta xác định hệ số giãn nở của men Tăng theo dãy sau: Al2O3, K2O, Na2O, Li2O. Và giảm theo dãy sau: CaO, ZnO, MgO, SnO2, B2O3, SiO2. 1.5. Các oxyt và ảnh hưởng của chúng đến đặc tính của men 1.5.1. Oxyt silic (SiO2) Là một oxit không thể thiếu được trong thành phần của men, oxit SiO2tạo khung thuỷ tinh cho men. Hàm lượng oxit SiO2ảnh hưởng rất phức tạp đến độ nhớt, độ bền của men. 1.5.2. Al2O3 Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy cao 20400C. Al2O3 có tác dụng tăng độ nhớt, tăng độ bền hoá, tăng nhiệt độ chảy của men một cách rõ rệt, làm bề mặt men khô. Tuy nhiên, Al2O3 có tác dụng tốt trong việc kéo dài khoảng chảy của men, hạn chế việc tạo kết tinh. 1.5.3. R2O Về mặt hoá học, oxyt kim loại kiềm là một phụ gia hạ nhiệt độ chảy rất mạnh. Kiềm có khả năng chảy tốt nên có thể thay thế cho PbO và B2O3. Độ nhớt của men kiềm nhỏ nên dễ chảy. Các chất kiềm làm tăng hệ số giãn nở tăng độ sáng của men. 1.5.4. CaO Tuy điểm nóng chảy của CaO rất cao (25720C), nhưng trong men, CaO có vai trò như một phụ gia hạ nhiệt độ chảy, đặc biệt với men nóng chảy ở nhiệt độ cao. ở vùng nhiệt độ thấp, để hạ nhiệt độ chảy, ngoài CaO cần phải đưa vào men các phụ gia khác như ZnO, Na2O, K2O, PbO. 1.5.5. MgO Thường hay dùng MgO với hàm lượng nhỏ để hạ nhiệt độ chảy ở vùng nhiệt độ cao. Nếu dùng với hàm lượng lớn thì lại làm tăng nhiệt độ chảy của men và có tác dụng tạo đục. MgO làm giảm hệ số giãn nở nhiệt nhưng lại làm tăng sức căng bề mặt của men. 1.5.6. B2O3 B2O3 cũng như Na2O, K2O là các oxyt có tác dụng hạ nhiệt độ chảy của men rất mạnh do có điểm nóng chảy thấp (6600C). Tuy nhiên khi đưa B2O3 vào men với hàm lượng quá lớn nó lại làm tăng độ nhớt, nhiệt độ chảy của men. B2O3 có hệ số giãn nở nhỏ do đó có khả năng chống nứt men, nhưng hàm lượng trên 12% thì lại làm cho men nứt. 1.5.7. ZnO ZnO được dùng nhiều như một phụ gia hạ nhiệt độ. ZnO có tác dụng tương tự CaO về phương diện tạo độ bóng láng cho men, tuy nhiên khả năng đàn hồi của men tăng. 1.5.8. PbO Điểm nóng chảy của PbO là 8800C nên PbO làm giảm mạnh nhiệt độ chảy của men. đặc biệt ở vùng nhiệt độ thấp (<11500C). Do PbO bay hơi mạnh ở nhiệt độ cao. Các hợp chất của chì thường rất độc, dễ hoà tan trong môi trường axit loãng và kiềm nên thường sử dụng PbO dưới dạng frit. 1.5.9. BaO BaO có thể thay thế một phần cho PbO, ở nhiệt độ trên 11200C có thể thay thế hoàn toàn. 1.6. Các khuyết tật men 1.6.1. Bọt men Bọt men là hiện tượng tạo thành trên bề mặt sản phẩm các vết lõm kín hay hở làm giảm độ bóng, tạo điều kiện làm bẩn sản phẩm. Bọt men hình thành trong xương và thoát ra trong quá trình men chảy lỏng để lại lỗ tròn trên mặt men. 1.6.2. Cuốn men Cuốn men được đặc trưng bằng việc tìm thấy trên sản phẩm các vùng có kích thước khác nhau không được tráng men. Trong trường hợp diện tích của vùng đó lớn, ta gọi là sự tróc men. Trên ranh giới của các vùng đó, lớp men khá dày. 1.6.3. Nứt men (rạn men) Nứt men là hiện tượng xuất hiện các vết nứt trên lớp men sau khi nung. Đây cũng là một dạng khuyết tật hay gặp. 1.7. Các tính chất kỹ thuật của sứ vệ sinh: Sứ vệ sinh là một loại sứ kỹ thuật nên các tính chất kỹ thuật cơ, điện, nhiệt của nó là rất quan trọng. Sản phẩm sứ vệ sinh phải luôn đảm bảo các tính chất kỹ thuật theo tiêu chuẩn của từng cấp loại sản phẩm. Do vậy, để nghiên cứu và sử dụng được chủng loại sản phẩm này cần nắm vững các chỉ tiêu kỹ thuật cũng như các yếu tố ảnh hưởng, tác động lên tính chất kỹ thuật của sản phẩm trong quá trình sản xuất. Từ đó rút ra những phương hướng nghiên cứu để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, đảm bảo tốt các chỉ tiêu về kỹ thuật. 1.7.1 Các thông số kỹ thuật của sứ vệ sinh: Bảng 1.1: Một số thông số kỹ thuật của sứ vệ sinh Các tiêu chuẩn Đơn vị Các chỉ tiêu Độ hút nước % < 0,5 Khối lượng thể tích g/cm3 2,360 - 2,370 Độ xốp biểu kiến g/cm3 < 0.05 Cường độ chịu nén kg/cm2 300 - 350 1.7.2. Yếu tổ ảnh hưởng đến tính chất cơ học của sứ Cường độ cơ học của sứ có liên quan mật thiết đến cấu trúc của nó. Cấu trúc của sản phẩm chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi các yếu tố công nghệ, việc nghiên cứu về cường độ cơ học của sản phẩm sứ cũng chính là đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc của chúng. Cấu trúc của các loại gốm sứ nói chung gồm 3 thành phần pha là pha tinh thể, pha thủy tinh và pha khí. Mỗi pha đều có bản chất hóa lý riêng và hàm lượng riêng, khi đi sâu vào nghiên cứu vi cấu trúc của chúng sẽ biết được bản chất cụ thể của từng pha, đặc trưng cấu trúc của từng pha. Hàm lượng, thành phần, tính chất, sự phân bố cũng như tỷ lệ định lượng của các pha này trong xương sứ có ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ cơ học của sản phẩm gốm sứ. 1.7.2.1. ảnh hưởng bởi hàm lượng, thành phần của các pha Trong vật liệu gốm sứ, hàm lượng của các pha khác nhau thì cường độ cơ học của sản phẩm cũng khác nhau do mỗi pha đều có đặc trưng riêng về modun đàn hồi E. Pha khí: E = 0 (KG/cm2) Pha thuỷ tinh: E = 0,7 . 106 (KG/cm2) Pha tinh thể * Thạch anh tàn dư : E = 0,9. 106 (KG/cm2) * Mulit: E = (1,1 - 1,5). 106 (KG/cm2) Modun đàn hồi càng lớn thì cường độ cơ học càng lớn, điều này đã được chứng minh bằng thực nghiệm. Mối quan hệ giữa cường độ chịu uốn và modun đàn hồi được biểu thị theo công thức sau: sU = 10-3 E = 10-3. (V1E1 + V2E2 + ... + VnEn) (KG/cm2) Trong đó: sU: Cường độ chịu uốn của vật liệu, KG/cm2. E: modun đàn hồi của vật liệu, KG/cm2 Vi: phần trăm thể tích của pha i,%. Ei: modun đàn hồi của pha i, KG/cm2. Công thức trên cho thấy, cường độ chịu uốn tỷ lệ thuận với mudun đàn hồi. Trong hệ nhiều pha, modun đàn hồi của hệ được tính theo tổng của modun đàn hồi nhân với phần trăm thể tích của các pha thành phần. Như vậy trọng hệ nhiều pha như gốm sứ thì cường độ uốn phụ thuộc vào hàm lượng của cả pha tinh thể, pha thủy tinh và pha khí (lỗ xốp). Sự có mặt của pha khí và pha thủy tinh đặc biệt là pha khí làm giảm mạnh mudun đàn hối dẫn đến làm giảm mạnh cường độ cơ học của sản phẩm. Khi nghiên cứu về ảnh hưởng của các lỗ xốp tới modun đàn hồi trong vật liệu gốm sứ một số nhà khoa học đã rút ra được mối quan hệ giữa modun đàn hồi với hàm lượng pha khí hay lỗ xốp như sau: E = E0 (1 - 1,9X2) (KG/cm2) Trong đó: E: modun đàn hồi của vật liệu, KG/cm2. E0: modun đàn hồi của sứ không có lỗ xốp, KG/cm2. X: độ xốp của vật liệu gốn sứ, %. Như vậy, khi độ xốp của sản phẩm tăng thì modul đàn hồi giảm rất nhanh làm cho cường độ của sản phẩm cũng giảm theo. Nghiên cứu về ảnh hưởng của lỗ xốp tới cường độ cơ học của vật liệu gốm sứ, các nhà khoa học cũng đã đưa ra được biểu thức diễn tả quan hệ giữa cường độ cơ học của vật liệu và lỗ xốp như sau: s = s0.e-p.n ( KG/cm2 ). Trong đó : s: Cường độ cơ học của mẫu sứ, KG/cm2. s0: cường độ cơ học của mẫu sứ không có lỗ xốp, KG/cm2. n: Hệ số Phụ thuộc từng loại vật liệu, với vật liệu gồm n = 4 á 7. P: phần thể tích của lỗ xốp, %. Biểu thức trên cho thấy cường độ cơ học s tỷ lệ nghịch với hàm lượng của lỗ xốp theo hàm số mũ e-P chứng tỏ rằng khi hàm lượng lỗ xốp tăng thì cường độ cơ học sẽ giảm rất nhanh. Bằng đồ thị, biểu thức trên được diễn tả như hình 1.1 sau: 10 20 40 60 80 100 1 0,5 Hình 1.1. Quan hệ giữa cường độ cơ học và hàm lượng lỗ xốp Đồ thị trên cho thấy khi độ xốp tăng 10% thì cường độ cơ học tương đối giảm đi một nửa. Như vậy, lỗ xốp có ảnh hưởng rất lớn tới cường độ cơ học của vật liệu. Đối với pha thuỷ tinh, nó cũng có tác động mạnh đến cường độ cơ học của sản phẩm. Như đã đề cập ở phần trên, do cường độ cơ học (hay modun đàn hồi) của pha thuỷ tinh không lớn lắm song cấu trúc cần giảm xuống đến mức tối thiểu nhưng phải đủ để liên kết tinh thể và điền đầy đủ vào các lỗ xốp để giảm hàm lượng của pha khí. Đồng thời, chất lượng của pha thuỷ tinh cũng phải được cải thiện sao cho có modun đàn hồi cao, khả năng thấm ướt tốt... Giữa hàm lượng của pha thuỷ tinh và pha tinh thể có một số mối quan hệ biểu thị cường độ cơ học của vật liệu: Trong đó: s: Cường độ cơ học của toàn vật liệu (Kg/cm2) sTT: cường độ cơ học của nền thuỷ tinh, (Kg/cm2) VK: phần thể tích của pha tinh thể, (%) K: hệ số, K = Ethuỷ tinh /Etinh thể Ethuỷ tinh: modun đàn hồi của pha thuỷ tinh, (Kg/cm2) Etinh thể: modun đàn hồi trung bình của pha tinh thể, (Kg/cm2) Công thức trên cho thấy ảnh hưởng của tỷ lệ pha thuỷ tinh và pha tinh thể tới cường độ cơ học của vật liệu. Khi hàm lượng pha thuỷ tinh giảm thì phần trăm thể tích của pha tinh thể VK tăng. Khi đó tử số sẽ tăng nhanh hơn mẫu số nên cường độ cơ học của vật liệu tăng lên. 1.7.2.2. ảnh hưởng bởi hình dạng, kích thước của tinh thể Trong cấu trúc của vật liệu gốm sứ nhiều loại tinh thể khác nhau được phân bố trên nền thuỷ tinh. Mỗi loại tinh thể có một đặc trưng riêng về kích thước, hình dạng, sự phân bố và phụ thuộc vào chế độ nung, chất khoáng hoá, nguyên liệu đầu... Phổ biến trong cấu trúc xương sứ là các tinh thể mulit và thạch anh tàn dư. Các tinh thể mulit thường có dạng hình lăng trụ, hình kim trong đó mulit nguyên sinh thì kích thước tinh thể nhỏ, khoảng 3 á 5mm, còn mulit thứ sinh thì kích thước tinh thể hình kim rất nhỏ và nằm đan xen tạo nên một mạng lưới không gian vững chắc. Khi có lực cơ học tác dụng thì các mạng lưới tinh thể này trở thành một vật cản làm cho lực cơ học bị phân bố theo mọi hướng nên suy yếu đi. Vì vậy, trong cấu trúc xương sứ nếu tạo ra được nhiều tinh thể mulit nguyên sinh, thứ sinh thì cấu trúc sẽ vững chắc và làm cường độ cơ học của vật liệu tăng lên nhiều. Các hạt thạch anh tàn dư nằm rời rạc nhau thường có dạng không đối xứng, có cường độ cơ học nhỏ hơn tinh thể mulit nên khi có mặt trong cấu trúc của xương sứ nó cũng góp phần làm tăng cường độ cơ học. Tuy nhiên thạch anh có nhiều dạng thù hình khác nhau, khi đốt nóng và làm nguội thì sự biến đổi thù hình của nó sẽ tạo ra các ứng suất cơ học trong vật liệu. Nếu hiện tượng này không có sự kiểm soát công nghệ thì nó sẽ làm cho cường độ cơ học bị giảm xuống. Còn khi có sự kiểm soát công nghệ, các hạt thạch anh được nghiền mịn, phân bố đều trong cấu trúc thì nó sẽ tạo ra một ứng suất nén tại vùng biên giới giữa các hạt thạch anh tàn dư và pha thuỷ tinh nền làm cho ứng suất nén phân bố trong toàn vật liệu nên cường độ cơ học của sứ được tăng lên. Kích thước của các tinh thể cũng có ảnh hưởng mạnh đến cường độ cơ học của sản phẩm và được biểu diễn qua công thức sau: su = K. d-g (Kg/cm2) Trong đó: su: cường độ chịu uốn của vật liệu, Kg/cm2. K: hệ số Knudsen, đối với vật liệu gốm K = 0,75 d: kích thước hạt tinh thể, cm g: hằng số phụ thuộc vào từng loại vật liệu gốm, g = 0,75 á 1. Công thức trên cho thấy cường độ cơ học tỷ lệ nghịch với kích thước các tinh thể. Các tinh thể có kích thước càng lớn thì cường độ cơ học càng giảm xuống. Điều này được giải thích là do các tinh thể luôn luôn tồn những khuyết tật ở ._.bên trong mạng lưới. Tinh thể có kích thước càng lớn thì cấu trúc càng nhiều khuyết tật. Khi có lực tác dụng thì tại vị trí của những khuyết tật sẽ hình thành nên các vết vi nứt, dần dần làm phá huỷ cấu trúc của vật liệu. Vì vậy, các tinh thể có kích thước càng lớn thì cường độ cơ học càng giảm xuống. Sự phân bố của các pha trong cấu trúc cũng có ảnh hưởng đến cường độ cơ học của sản phẩm. Trên một nền thuỷ tinh, nếu các tinh thể được phân bố đều, đan xen nhau theo nhiều hướng thì cường độ cơ học của sản phẩm rất cao. Các bọt khí nếu phân bố đều kích thước bọt khí nhỏ thì càng hạn chế được sự suy giảm cường độ cơ học của sản phẩm. 1.7.2.3. ảnh hưởng của khuyết tật trong sản phẩm Các khuyết tật trong cấu trúc của vật liệu làm giảm đáng kể cường độ cơ học vì khi có lực tác dụng thì chính tại những vị trí khuyết tật này sẽ hình thành nên vết nứt và là trung tâm phát triển các vết nứt. Tuy nhiên trong sản phẩm gốm sứ luôn luôn tồn tại những khuyết tật ở nhiều dạng khác nhau. Một số loại khuyết tật thường gặp trong sản phẩm gốm sứ gồm có: các vết nứt tế vi trong cấu trúc (vết nứt Griddith), các vết xước bề mặt, các khuyết tật trong tinh thể như lệch mạng. Các lỗ xốp trong vật liệu như lỗ xốp hở, lỗ xốp kín cũng có thể xem như là một loại khuyết tật trong sản phẩm. Nguyên nhân lỗ xốp làm giảm cường độ cơ học là do nó làm giảm tiết diện ngang chịu lực của vật liệu. Khi có lỗ xốp thì lực tác dụng sẽ tập trung vào những vùng còn lại trong vật liệu làm những vùng này phải chịu một lực tác dụng cao hơn so với vật liệu không có lỗ xốp. Sau khi phân tích, nghiên cứu sự ảnh hưởng của yếu tố đến tính chất cơ học của vật liệu sứ có thể rút ra một số nhận xét và phương pháp nhằm nâng cao cường độ cơ học cho vật liệu như sau: Giảm lượng pha khí và pha thuỷ tinh xuống mức tối thiểu, lượng pha thuỷ tinh cần giảm xuống nhưng phải đủ để thấm ướt các hạt pha rắn và vào các lỗ xốp. Lượng thạch anh tàn dư giảm xuống mức tối thiểu, các hạt thạch anh cần phải nghiền thật mịn để phân bố đều trong cấu trúc. Tăng lượng mulit càng nhiều càng tốt, các tinh thể mulit đặc biệt là mulit thứ sinh cần tạo ra với số lượng lớn, kích thước tinh thể nhỏ phân bố đều đặn theo nhiều hướng khác nhau. Quá trình gia công nguyên liệu cần đạt độ đồng nhất cao để các pha hình thành được phân bố đều trong cấu trúc. Đảm bảo độ kết khối tốt để giảm độ xốp của sản phẩm Pha thuỷ tinh phải có chất lượng tốt để cường độ cơ học của nền thuỷ tinh được tăng lên, đồng thời phải hoà tan tốt các vật chất rắn để kết tinh ra nhiều tinh thể. 1.8. ảnh hưởng của fenspat đến các tính chất của sứ: Theo tác giả, nguyên liệu fenspat quyết định phần lớn đến các tính chất của sứ. Do vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của fenspat đến quá trình tạo sứ và đến các tính chất của sứ sẽ có một ý nghĩa lớn về khoa học và thực tế. Trong công trình nghiên cứu này, hàm lượng fenspat trong phối liệu thay đổi từ 23 - 3%. Các số liệu nghiên cứu cho thấy, việc hạ thấp hàm lượng fenspat từ 23% xuống 5% (Tương ứng với tổng hàm lượng R2O giảm từ 4,3% xuống 2,04%) đã làm cho khoảng trạng kết khối giảm từ 1000C đến 700C. Giảm tiếp tục hàm lượng fenspat xuống 3% (tổng hàm lượng R2O = 1,76%) thì khoảng trạng thái kết khối giảm xuống còn 500C. Về cấu trúc và thành phần pha của sứ, khi giảm hàm lượng fenspat trong các mẫu sứ từ 23% xuống còn 3% thì lượng mulit tăng từ 32 - 50%, gần đạt đến hàm hàm lượng mulit lý thuyết, đồng thời kích thước của các tinh thể mulit tăng lên do nhiệt độ nung quá cao, vượt quá 14500C làm cho một phần mulit bị hoà tan và tái kết tinh lại từ chất lỏng nóng chẩy. Tuy nhiên nguyên liệu fenspat là chất trợ chẩy rất tốt để giảm tối đa nhiệt độ nung gốm sứ, tạo cho sứ kết khối tốt hơn và tạo ra pha thuỷ tinh nóng sớm tạo điều kiện kết tinh ra tinh thể mulit. Khảo sát nhiệt độ nung, quá trình, tốc độ tạo khoáng mulit để đưa ra đường cong nung thích hợp sao cho hàm lượng mulit kết tinh là lớn nhất. Như vậy có rất nhiều các công trình nghiên cứu để nâng cao các tính chất cơ, nhiệt, điện của các sản phẩm gốm sứ. Các công trình này đều đưa ra được những hướng đi tốt, cải thiện rõ rệt các tính chất của sản phẩm. Qua đó có thể thấy rằng để nâng cao các tính chất kỹ thuật của sản phẩm thì chủ đạo đi vào nghiên cứu cấu trúc pha, thành phần và hàm lượng các pha. Các vấn đề này được thực hiện bằng cách cải tiến các bài phối liệu để tăng hàm lượng các loại nguyên liệu tham gia tạo tinh thể, cải thiện tính chất của pha thuỷ tinh… 1.9. Tác dụng của chất khoáng hoá đến quá trình kết tinh các tinh thể mulit Mulit là một loại tinh thể rất phổ biến trong gốm sứ và nó có tác dụng tốt đối với cấu trúc của sứ, loại khoáng này mong muốn tạo ra càng nhiều càng tốt. Một trong những phương pháp kích thích cho quá trình kết tinh các tinh thể mulit là sử dụng chất khoáng hoá. Để nghiên cứu tác dụng của các chất khoáng hoá khác nhau đến sự tạo thành mulit, các tác giả đã sử dụng một số chất khoáng hoá như: Cao, BaCO3, Talc,TiO2, MnO2... Các chất này sử dụng ở dạng riêng lẻ hoặc kết hợp, được trộn vào trong các phối liệu có thành phần, xuất xứ của nguyên liệu giống nhau. Các phối liệu được nghiền mịn, tạo hình mẫu thí nghiệm rồi sau đó sấy, nung. Nhiệt độ kết khối của các phối liệu được xác định thông qua sự kết hợp giữa độ hút nước của mẫu sau nung và sự dãn nở nhiệt của mẫu. Hàm lượng khoáng mulit được xác định phương pháp phân tích Rơnghen. Toàn bộ quá trình nghiên cứu đã làm thấy rõ được ảnh hưởng của các chất khoáng hoá lên nhiệt độ kết khối và lượng khoáng mulit tạo thành. Tác giả đưa ra một số kết luận sau: - Các chất khoáng hoá nhìn chung đều có ảnh hưởng tốt đến quá trình tạo mulit trong cấu trúc của vật liệu, giảm được nhiệt độ nung xuống. - Oxit CaO có vai trò là chất khoáng hoá tốt khi hàm lượng từ 2,15 - 4,6%, nếu hàm lượng lớn hơn thì lượng mulit sẽ giảm xuống. - Trong 3 chất khoáng hoá CaO, MgO (đi từ bột Talc), BaO (từ BaCO3) thì BaO có tác dụng trội hơn CaO và MgO, nó hỗ trợ cho việc tái kết tinh mulit ở mức độ tương đối cao, nhiệt độ kết khối hạ đến 800C so với phối liệu gốm thông thường. - Các chất khoáng hoá TiO2 và MnO2 nếu dùng ở dạng riêng lẻ thì tác dụng khoáng hoá của nó thể hiện không rõ nét. Tuy nhiên nếu chúng được sử dụng ở dạng tổ hợp TiO2 + MnO2 thì nhiệt độ kết khối của sản phẩm có thể giảm xuống 1000C đồng thời lượng mulit được tăng lên. - Trong 5 loại chất khoáng hoá thì BaO là chất có tác dụng mạnh nhất nó vừa cho phép hạ nhiệt độ kết khối của sứ vừa làm tăng mạnh độ bền cơ của sản phẩm do tăng hàm lượng mulit lên. Phần II: Phương pháp nghiên cứu 2.1. Chuẩn bị phối liệu nghiên cứu Trong quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm gốm sứ, nguyên liệu là một trong những nhân tố quan trọng hàng đầu, nó ảnh hưởng rất lớn đến tất cả các công đoạn trong quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Các chủng loại sản phẩm gốm sứ khác nhau thì yêu cầu về các nguyên liệu, tính chất của các nguyên liệu là khác nhau. Vì vậy việc lựa chọn nguyên liệu để nghiên cứu sao cho phù hợp với công nghệ sản xuất là rất cần thiết. 2.1.1. Lựa chọn các loại nguyên liệu sản xuất xương sứ Tất cả các nguyên liệu được lựa chọn để thực nghiệm đều đang được sử dụng trong sản xuất tại Công ty Sứ Thanh Trì Hà Nội. Đối với sản phẩm sứ vệ sinh, các nguyên liệu được lựa chọn để sử dụng bao gồm: cao lanh, đất sét, thạch anh, fenspat và bột talc. Cao lanh và đất sét là hai loại nguyên liệu dẻo, trong sản xuất sứ vệ sinh tổng hàm lượng cao lanh và đất sét trong phối liệu vào khoảng 50 á 60% để đảm bảo cường độ của sản phẩm mộc. Cao lanh được lựa chọn là cao lanh Yên Bái và cao lanh Đức Anh. Đây là hai loại cao lanh có chất lượng tốt ở Việt Nam, độ ổn định cao, trữ lượng lớn, hàm lượng Al2O3 tương đối cao. Đất sét được lựa chọn là đất sét trắng Trúc Thôn. Loại đất sét này có chất lượng tốt, độ ổn định cao, trữ lượng lớn, độ dẻo cao, hàm lượng tạp sắt ít. Cao lanh Yên Bái và đất sét Trúc Thôn là hai loại nguyên liệu rất phù hợp cho sản xuất sứ cách điện cao thế và hiện đang được sử dụng phổ biến ở các công ty sản xuất sứ vệ sinh của nước ta. Fenspat là loại fenspat Phú Thọ đã qua sơ chế, nghiền mịn, loại fenspat này có độ chẩy tốt, hàm lượng kiềm tương đối cao, độ tinh khiết cao. Thạch anh là loại nguyên liệu gầy được lựa chọn là thạch anh Yên Bái, loại này có độ tinh khiết tương đối cao, hàm lượng SiO2 chiếm tới 99%. Bột talc là loại bột talc đang được dùng để sản xuất men tại công ty, hàm lượng MgO khá cao khoảng 25%, hàm lượng SiO2 cao. Bảng 2.1. Các tiêu chuẩn về ngoại quan, độ ẩm, sót sàng, lưu biến. TT Tên NL Các thông số Ngoại quan W SS41 SS63 SS74 SS100 V0G T0G %TTL 1 Feldspar (Phú Thọ) Màu trắng xám, không lẫn tạp chất hoặc nguyên liệu khác < 2% <10% > 280 < 0,35 2 Bột talc Mầu trắng < 2% < 5% 3 Thạch anh Màu trắng sữa, hơi đục, không lẫn tạp chất lạ hoặc nguyên liệu khác <2% <5% 4 Cao lanh Màu trắng hoặc vàng nhạt dạng bột, dạng cục bóp nhẹ dễ vỡ nhỏ. Không lẫn tạp chất lạ và nguyên liệu khác <10% <8% >250 T1>5 0,5-1,8 4 Đất sét Màu trắng phớt xám, có ánh mỡ, không lẫn tạp chất hoặc nguyên liệu khác <10% <4% >250 T1>5 0,5-2 5 Xương sứ nghiền Màu trắng xám không lẫn tạp chất lạ hoặc nguyên liệu khác <2% 10% Ghi chú: - SS: Sót sàng; SS1; SS2; SS41 ... SS100 là sót sàng 1mm; 2mm; 41mm...100mm. - W: Độ ẩm. - V: Độ linh động. - T: Độ lắng. - TTL: Thuỷ tinh lỏng dùng. Bảng 2.2. Các tiêu chuẩn về thành phần hoá: TT Tên NL Thành phần phần trăm các oxít (%) SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO K2O Na2O MKN 1 Feldspar (Phú Thọ) 68-74 13-18 <1 <1 <1 2,5-5 4-7 <1 2 Bột talc 50-55 6-7 <1 >25 3 Thạch 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 Đất sét 58-66 22-26 <1 <2 <1 1-2 0,1-0,5 6-10 5 Xương sứ nghiền 71,02 22,77 0,89 1,00 0,16 2,03 1,86 0,0 2.1.2. Các nguyên liệu cho sản xuất men Bảng 2.3. Các tiêu chuẩn về ngoại quan, độ ẩm, sót sàng, lưu biến. Tên NL Các thông số Ngoại quan W SS1 SS2 SS41 SS74 V0G T0G %TTL Feldspar Phú Thọ Màu trắng xám, không lẫn tạp chất hoặc nguyên liệu khác < 2% <10% > 280 < 0,35 Wolastonit Màu trắng xám không lẫn tạp chất lạ hoặc không lẫn nguyên liệu khác <2% <1% >280 < 0,35 Thạch anh Màu trắng sữa, hơi đục, không lẫn tạp chất lạ hoặc nguyên liệu khác <2% <5% Cao lanh Màu trắng hoặc vàng nhạt dạng bột, dạng cục bóp nhẹ dễ vỡ nhỏ. Không lẫn tạp chất lạ và nguyên liệu khác <10% <8% >250 T1>5 0,5-1,8 ZrSiO4 Dạng bột trắng xám, mịn không lẫn tạp chất lạ hoặc nguyên liệu khác <1% <56% <89% CaCO3 và BaC03. Dạng bột trắng mịn không lẫn tạp chất lạ hoặc nguyên liệu khác, tan hết trong axít HClloãng CaCO3 hoà ra PH=8á9 <1% <0% ZnO Dạng bột trắng mịn không lẫn tạp chất lạ hoặc không lẫn nguyên liệu khác <1% <0% Bảng 2.4. Các tiêu chuẩn về thành phần hoá: TT Tên NL Thành phần phần trăm các oxít (%) SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO K2O Na2O MKN 1 Feldspar nội 68-74 14-18 <0,1 8-15 2 Wolastonit 48-52 45-50 <0,2 1-2 <1,5 3 Thạch anh ³99 <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 hoà ra PH=8á9 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 Bảng 2.5. Thành phần hoá của một số hoá chất khác Silicat Ziêcôn (ZrSiO4): Thành phần ôxit SiO2 ZrO2 AL2O3 Fe2O3 TiO2 Hàm lượng % 32á33 65á66 0,2á1,0 0,05á0,07 0,1á0,15 Ôxít kẽm (ZnO): Thành phần ôxit ZnO CdO Fe2O3 CuO PbO MKN Hàm lượng % 99á99,5 < 0,05 < 0,01 < 0.01 < 0,2 0,3á0,6 Cacboxy Metyl Cenlulozơ (CMC): + Mất khi nung 88á92%. + Tl ỷ lệ pha sol 7 á 8 % trong 100 % nước, khuấy kỹ thành sol. + Độ PH của sol từ 8 á 10. +Dùng từ 4 á 5% sol trong 100% phần men sống, thêm 0,1% chất chống vữa khuấy đều để trong điều kiện môi trường không thay đổi độ ẩm sau 8 giờ thông số V không tăng quá 15 độ. Ghi chú: -SS: Sót sàng; SS1; SS2; SS41 ... SS100 là sót sàng 1mm; 2mm; 41mm...100mm. - W: Độ ẩm. - V: Độ linh động. - T: Độ lắng. - TTL: Thuỷ tinh lỏng dùng. 2.1.3. Chuẩn bị các mẫu nghiên cứu Các bài phối liệu khác nhau được gia công và chuẩn bị mẫu theo một phương pháp giống nhau. Nguyên liệu ban đầu được lựa chọn là các nguyên liệu đang sản xuất ổn định tại công ty Sứ Thanh Trì, làm sạch, sấy khô rồi bảo quản trong các xô nhựa để tránh hút ẩm trở lại. Nguyên liệu được cân theo bài phối liệu với độ chính xác ± 0,01g. Nạp phối liệu vào máy nghiền bi, mỗi mẻ nghiền 10000g, nạp thành 2 lần theo quy trình sau đây: - Lần 1 nạp các nguyên liệu cao lanh, thạch anh, fenspat, bột talc thời gian nghiền lần 1 là 2,5 giờ. - Lần 2 nạp tiếp các nguyên liệu đất sét thời gian nghiền lần 2 là 1 giờ. - Tỷ lệ bi: liệu = 1,5 : 1. - Phối liệu sau khi nghiền đảm bảo độ sót sàng 16.600 lỗ/cm2 là 0,4 -0,45%. Phối liệu sau khi nghiền được lọc qua sàng 1mm vào các xô 12 lít rồi được ngâm ủ trong 48 giờ, mỗi ngày khuấy 2 lần mỗi lần 30phút bằng máy khuấy chân vịt. Trước khi đổ rót hồ được khuấy đều trong 30 phút bằng máy khuấy chân vịt. Tạo hình bằng phương pháp đổ rót trên khuôn thạch cao đang sản xuất tại công ty sứ Thanh Trì. Sấy khô mẫu tại tủ sấy sau đó để nguội rồi kiểm tra các tính chất. 2.2. Các tiêu chuẩn của hồ và men Bảng 2.6. Tiêu chuẩn cho hồ ra máy và hồ đổ rót Các thông số Hồ ra máy NB Hồ đổ rót Tỷ trọng d (g/cm3) 1,773±0,005 1,770±0,003 Viscosity V (0G) 300±20 305±15 Thixotropy T1-5 (0G) 35±5 20á26/65á90 Sót sàng 41mm (%) 5,0±0,5 5,25±0,25 Độ ẩm (%) 29,5-30,5 29,5-30,5 Thời gian đổ rót để đạt được lớp mộc dầy 9,5mm: 135±15 (phút). Bảng 2.7. Tiêu chuẩn cho men sản xuất Các tiêu chuẩn Men ra máy Men phun Tỷ trọng d (g/cm3) 1,782±0,018 1,665±0,015 Viscosity (0G) 285±10 Cỡ hạt < 10mm (%) 75±4 Sót sàng 41mm (%) 0,7±0,3 Độ chảy máng nghiêng (mm) >55 Độ ẩm (%) 29±1 35±1 2.3. Các phương pháp trong nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp kiểm tra độ co sấy, co nung, co toàn phần, độ hút nước Mẫu đo co sấy, co nung được tạo ra bằng cách đổ rót hồ thí nghiệm vào khuôn thạch cao có kích thức 5x70x300 mm. Thực hiện quá trình chuẩn bị khuôn, đổ rót, lưu khuôn, tháo khuôn như trong thực tế sản xuất, thời gian từ khi đổ hồ vào khuôn lưu hồ đến khi ra mẫu và thực hiện các thao tác khoảng 3 giờ vì các mẫu thí nghiệm đổ rót trong các khuôn hút 2 mặt. Tất cả các mẫu đều thực hiện như nhau. - Sau khi tháo khuôn cắt thanh mộc ra thành các miếng mẫu nhỏ có kích thước 5x70x70mm. - Chỉnh thước kẹp để khoảng cách giữa hai đầu thước là 50 mm. - ấn hai đầu thước kẹp xuống các miếng mẫu theo 2 đường chéo của nó để tạo ra hai cặp dấu. - Đánh dấu ký hiệu lên các miếng mẫu Cân 2 miếng mẫu để xác định độ ẩm mộc tại thời điểm đo m1(g).Ghi kết quả m1 lên miếng mẫu. - Sấy tự nhiên các miếng mẫu trong 24 giờ và sấy cưỡng bức trong tủ sấy ở 1050C đến khối lượng không đổi. - Sau sấy đo lại khoảng cách của các cặp dấu : b (mm) - Cân lại khối lượng các miếng mộc sau khi sấy m2 (g) - Các miếng mẫu sau đó nung trong lò sản xuất cùng với vòng đo nhiệt độ. - Đo lại khoảng cách giữa hai cặp dấu sau nung a(mm) * Tính và ghi kết quả : - Độ ẩm của mẫu khi bóc khuôn được tính theo công thức : - Độ co nung và co toàn phần được tính theo công thức : Kết quả độ co sấy, co nung, co toàn phần của 1 mẫu là trung bình cộng kết quả của 4 miếng mẫu. Nếu giữa các mẫu của 1 sản phẩm có kết quả sai khác hơn 20% thì bỏ mẫu đi hoặc làm lại. * Kiểm tra độ hút nước - Mẫu thí nghiệm được làm từ hồ thí nghiệm. - Đánh dấu mẫu, cho mẫu vào luộc trong nồi, đáy nồi có lưới đỡ mẫu, đun sôi đều trong thời gian 3 giờ tính từ lúc sôi. - Đủ thời gian, đem mẫu ra rửa nước lạnh sau đó dùng khăn ướt thấm nhẹ và cân mẫu : có trọng lượng G2 (g). - Sau khi cân xong, cho toàn bộ mẫu vào khay sấy khô ở nhiệt độ 1050C đến khối lượng không đổi. - Sau đó cân lại toàn bộ các mẫu trên theo đúng ký hiệu mẫu đã đánh dấu có khối lượng là G1 (g) Độ hút nước của mẫu được tính theo công thức : Kết quả đánh giá độ hút nước cho một loại sản phẩm được tính trung bình của ba mẫu. Nếu giữa các mẫu của 1 sản phẩm sai khác hơn 20% thì phải kiểm tra lại. 2.3.2. Phương pháp kiểm tra cường độ mộc của hồ đổ rót. * Chuẩn bị mẫu - Chuẩn bị các thanh mộc kích thước 2cm*1cm*20cm. - Sấy tự nhiên các thanh mộc trong không khí tối thiểu là 24 giờ. - Sau sấy tự nhiên, sấy khô các thanh mộc trong tủ sấy ở 1050C tối thiểu trong 4 giờ. Đảm bảo độ ẩm mẫu ằ 0%. - Kết thúc quá trình sấy làm nguội các thanh mộc trong không khí, để cho nguội bằng nhiệt độ môi trường và đo ngay. Nếu mẫu để ngoài không khí quá 2 giờ thì phải sấy lại. * Tiến hành phép đo - Chuyển trực tiếp các thanh mộc tới máy đo (không để lâu thanh đo ngoài không khí). - Trước khi đo kiểm tra kỹ bề mặt thanh mộc, loại bỏ các thanh có khuyết tật, đặc biệt các thanh có vết nứt trên bề mặt. - Chỉnh đối trọng để máy đo ở vị trí cân bằng. - Đặt ngay ngắn thanh mộc lên giá đo, đưa lưỡi dao của máy đo tỳ lên thanh mộc. Chỉnh 2 giá đỡ để tỷ lệ khoảng cách giữa 2 giá đỡ và chiều dày thanh lớn hơn 6 lần. Treo tải trọng lên và thêm cát vào xô treo cho đến khi gãy thanh mộc, tốc độ thêm cát nhỏ hơn 100 g/phút - Cân lượng cát trong xô treo, đo kích thước tiết diện thanh mộc tại điểm gãy, ghi vào phiếu các kết quả: khối lượng xô, kích thước dài, rộng của thanh mộc (tiết diện). * Tính và ghi kết quả - Độ bền kháng uốn của mỗi thanh được tính theo công thức : Trong đó : L : khoảng cách giữa hai điểm đặt mẫu ( thực tế 12 cm ) P = Po (1 + L2/L1) Po : Khối lượng cát trong cốc treo (kg) L1 : Khoảng cách từ điểm tỳ lên thanh đến trục quay ( thực tế 20 cm) L2 : Khoảng cách từ cốc treo đến điểm tỳ lên thanh ( thực tế 30 cm) b,h : Chiều dài, rộng của thiết diện thanh tại điểm gãy (cm) 2.3.3. Xác định khối lượng riêng, hàm lượng lỗ xốp kín của sản phẩm sứ Khối lượng riêng, hàm lượng lỗ xốp kín là tính chất quan trọng để biểu thị độ sít đặc của cấu trúc vật liệu, mức độ điền đầy của pha thuỷ tinh vào các lỗ xốp trong quá trình nung. Để xác định các đại lượng này, trước hết phải xác định độ xốp biểu kiến, khối lượng thể tích của các mẫu. Sau đó các mẫu được nghiền mịn trong cối mã não đến kích thước hạt < 10 mm rồi xác định khối lượng riêng và độ xốp kín theo quy trình như sau: - Dùng bình định mức dung tích 50ml (hoặc 25ml) rửa sạch, sấy khô, để nguội và cân khối lượng G0 (g). - Mẫu sau khi nghiền mịn, sấy khô, đề nguội, lấy khoảng 5g cho vào bình định mức, cân khối lượng bình + mẫu G1 (g). - Dùng dung môi dầu hoả (khả năng thấm ướt cao) cho vào 1/2 bình, đung sôi lăn tăn trên bếp cách cát trong 30 phút. - Để nguội bình đến nhiệt độ thường, thêm dầu hoả đến vạch định mức, cân khối lượng bình + mẫu + dầu hoả G2(g). - Rửa sạch bình, sấy khô, để nguội , cho thêm dầu hoả vào bình đến vạch định mức, cân khối lượng bình + dầu hoả G3 (g). - Các lần cân chỉ sử dụng một loại cân có độ c hính xác 0,001g. Khối lượng riêng và hàm lượng lỗ xốp kín của mẫu được tính toán như sau: Khối lượng riêng: Hàm lượng lỗ xốp kín: Xk = Xt - Xbk (%) Trong đó: gr: khối lượng riêng của mẫu thí nghiệm, g/cm3 d: khối lượng riêng của dung môi của ở nhiệt độ thí nghiệm, g/cm3, ở nhiệt độ 300C dầu hoả có d = 0,783g/cm3. l: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ thí nghiệm ở nhiệt độ 300C, l = 1177.10-6 (g/cm3). Xk: độ xốp kín (hàm lượng lỗ xốp kín) % Xbk: độ xốp biểu kiến (%). Xt: độ xốp thực (%). = 100% 2.3.4. Xác định độ bền cơ học của các mẫu. Độ bền cơ học là một trong những tính chất kỹ thuật quan trọng nhất của sản phẩm sứ. Nó biểu thị khả năng chịu đựng của các sản phẩm trước tất cả các ngoại lực tác dụng. Trong nhóm tính chất cơ học thì cường độ chịu uốn của sản phẩm của sản phẩm là một đại lượng đặc trưng và được tính toán theo công thức. (KG/cm2) Trong đó: sU : cường độ chịu uốn của mẫu, kg/cm2 P: áp lực ép tại thời điểm mẫu bị gãy, KG. l: khoảng cách giữa hai gối đỡ , cm b: chiều rộng của mẫu tại vị trí gãy,cm h: chiều cao của mẫu tại vị trí gãy, cm Thiết bị xác định cường độ uốn là máy ép thuỷ lực 5 tấn của Liên Xô cũ. Mẫu ép là mẫu sau khi nung đã nung ở nhịet độ kết khối được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Mẫu phải phẳng không có các vết nứt, các vết vỡ trên bề mặt và ở góc cạnh. 2.3.5. Khảo sát hệ số giãn nở nhiệt Hệ số giãn nở nhiệt là một tính chất nhiệt lý quan trọng của sản phẩm sứ kỹ thuật nói chung và sứ cao thế nói riêng. Thông qua hệ số giãn nở nhiệt có thể đánh giá được mức độ tạo ứng suất của sản phẩm khi nó phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ thay đổi. Hệ số giãn nở nhiệt của phối liệu khác nhau được xác đinh bằng thiết bị đilatomet thạch anh. Mẫu sau khi nung được cưa cắt và mài phẳng 2 đầu, đảm bảo kích thước mẫu 1 x b x h = 40 x 12 x 10 mm. Lắp đặt mẫu vào thiết bị, kiểm tra mức độ ổn định, yên tĩnh của mẫu và các bộ phận trong thiết bị, sau đó tiến hành đo ở nhiệt độ từ 200C á 10000C (đối với xương sứ); tiến hành đo ở nhiệt độ từ 200C á 6000C ( đối với men), tốc độ nâng nhiệt độ: 50C/phút. ( kết quả kiểm tra tại Trung tâm gốm sứ - Viện vật liệu xây dựng). Hệ số giãn nở nhiệt trung bình của các mẫu trong các khoảng nhiệt độ được tính toán như sau: (1/00C) Trong đó: i = 2,3,4.... : hệ số giãn nở nhiệt trung bình trong khoảng từ nhiệt độ t1 á ti, 1/0C Dl: chênh lệch chiều dài so với mẫu ban đầu tại nhiệt độ t1 á ti, 1/0C l: chiều dài ban đầu của mẫu, l = 40mm : hệ số giãn nở nhịêt trung bình của thạch anh trong khoảng nhiệt độ t1 á ti, 1/0C. 2.3.6. Nghiên cứu cấu trúc các mẫu sứ bằng phương pháp phân tích Rơnghen. Cấu trúc của sứ có liên quan chặt chẽ đến các tính chất cơ, điện, nhiệt của sản phẩm. Vì vậy, phương pháp phân tích Rơnghen có tầm quan trọng to lớn trong việc đánh giá định tính các tính chất kỹ thuật của sản phẩm thông qua sự xác định các loại tinh thể có mặt trong các mẫu thực nghiệm đã nung ở nhiệt độ nung hợp lý. Sự xuất hiện các tinh thể được xác định thông qua các pick đặc trưng trên đồ thị. (Kết quả kiểm tra tại Trung tâm gốm sứ - Viện vật liệu xây dựng). 2.3.7. Phương pháp kiểm tra độ chảy máng nghiêng - Chuẩn bị mẫu, dụng cụ: Chuẩn bị 500g mẫu, 3 miếng mộc kích thước 5 x 100 x 100 mm, 01 mángchảy, 20g mẫu men chuẩn (đã sấy khô), 01 cối chày sứ, 01 bình nước nhỏ. - Sấy khô hoàn toàn 100g mẫu men cần thử. - Cân 6g mẫu khô và cho vào cối sứ. - Dùng chày nghiền nhỏ mẫu trong cối. - Dùng bình nước nhỏ 40-50 giọt (2 - 2,5g) nước vào mẫu. - Dùng tay nhào trộn, vê viên mẫu thử.,vét hết lượng men bám trên tay, cối vào viên mẫu. - Trên một máng nghiêng có thể thử được 6 mẫu men. - Đặt máng nghiêng, 3 miếng mộc đã được tráng men, vòng đo nhiệt độ vào cùng một vị trí trong lò sản xuất. - Kết quả: Độ chảy của men cần thử (mm). 2.3.8. Phương pháp kiểm tra độ bền rạn men - Chuẩn bị mẫu: Mẫu là các miếng sứ tráng men trên bề mặt, các miếng sứ với các bài phối liệu khác nhau của xương và của men, chúng được nung ở các nhiệt độ nung khác nhau. - Đánh dấu ký hiệu các mẫu sứ. - Đặt các mãu trong nồi hấp có áp suất 6 Bar, lưu ở áp suất lớn nhất trong 2 giờ. - Lấy mẫu ra đặt trong bình thuỷ tinh, sau đó dùng xanh etylen phết trên các bề mặt các mẫu. Các mẫu nếu có vết rạn nhỏ sẽ bị xanh etylen làm cho xuất hiện các vết rạn. - Kết quả kiểm tra tại Trung tâm gốm sứ - Viện vật liệu xây dựng. 2.3.9. Phương pháp kiểm tra các tính chất của men Nhiệt độ bắt đầu co rút Mẫu thử đạt được kích thước nhỏ nhất mà vẫn giữ được hình dạng ban đầu Nhiệt độ biến mềm Các cạnh của mẫu thử trở nên tròn. Những sự thay đổi này chỉ ra sự xuất hiện của các pha lỏng (mặc dù với độ nhớt rất cao), làm cho khí không thẩm thấu qua men được. Nhiệt độ cầu ở nhiệt độ này mẫu thử mất đi hoàn toàn hình dạng cũ và có dạng hình cầu, ngay trước vị trí bán cầu. Nhiệt độ bán cầu ở nhiệt độ này mẫu thử có dạng hình bán cầu. Đó là nhiệt độ nóng chảy. 2.3.10. Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử - Để làm sáng tỏ hơn về thành hàm lượng của các pha: Pha thuỷ tinh, pha tinh thể và các lỗ xốp trong xương gốm sứ, kính hiển vi điện tử với độ khuyết đại 1000 lần. - So sánh giữa các mẫu sứ nung tại các nhiệt độ khác nhau và so sánh với các bài phối liệu khác nhau khi cùng nung tại các nhiệt độ. - Các mẫu sau khi nung được đập ra và chụp lại toàn bộ bề mặt của sản phẩm tại đó. - Kết quả chụp kính hiển vi điện tử tại: Viện nhiệt đới - Viện khoa học tự nhiên. Phần III. Phần thực nghiệm 3.1. Kết qủa thực nghiệm bài xương 3.1.1. Chuẩn bị phối liệu nghiên cứu Trong quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm gốm sứ, nguyên liệu là một trong những nhân tố quan trọng hàng đầu, nó ảnh hưởng rất lớn đến tất cả các công đoạn trong quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Các chủng loại sản phẩm gốm sứ khác nhau thì yêu cầu về các nguyên liệu, tính chất của các nguyên liệu là khác nhau. Vì vậy việc lựa chọn nguyên liệu để nghiên cứu sao cho phù hợp với công nghệ sản xuất là rất cần thiết. 3.1.2. Lựa chọn các bài phối liệu Các nguyên liệu sau khi được đồng nhất và được đóng bao gói, lưu kho tại phòng kỹ thuật Công ty sứ Thanh Trì. Lấy mẫu và đi kiểm tra thành phần hoá học tại viện vật liệu xây dựng - Bộ xây dựng. Bảng 3.1.Thành phần hóa của một số nguyên liệu sử dụng trong sản xuất xương sứ Nguyên liệu Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 ( Kết quả phân tích thành phần hoá tại viện vật liệu xây dựng ) Bảng 3.2. Thành phần phối liệu của các bài xương thí nghiệm Nguyên liệu Các bài thí nghiệm HB1 HB2 HB3 HB4 Thạch anh 6.00 5.00 4.00 3.00 Fenspat PT 32.00 34.00 35.00 37.00 Caolanh YB 10.00 10.00 10.00 10.00 Caolanh ĐA 10.00 10.00 10.00 10.00 Đất sét TT 40.00 39.00 39.00 38.00 Bột Talc 2.00 2.00 2.00 2.00 Xương sứ 4.00 4.00 4.00 4.00 BaCO3 0.05 0.05 0.05 0.05 TTL 0.45 0.45 0.45 0.45 Tổng 104.00 104.00 104.00 104.00 Bảng 3.3. Bài phối liệu HB1 ( K2O + Na2O = 3.75 ) Nguyên liệu % Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 5.00 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 33.00 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 10.00 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 10.00 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 40.00 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 2.00 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 4.00 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 Tổng 104.00 5.59 65.89 23.75 1.03 1.12 0.85 1.47 2.28 Sau nung 100.00 0.00 68.36 24.64 1.07 1.16 0.88 1.53 2.37 Bảng 3.4. Bài phối liệu HB2 ( K2O + Na2O = 3.94 ) Nguyên liệu % Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 5.00 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 34.00 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 10.00 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 10.00 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 39.00 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 2.00 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 4.00 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 Tổng 104.00 5.52 66.01 23.66 1.03 1.12 0.84 1.47 2.34 Sau nung 100.00 0.00 68.42 24.53 1.06 1.17 0.87 1.52 2.42 Bảng 3.5. Bài phối liệu HB3 ( K2O + Na2O = 4.02 ) Nguyên liệu % Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 4.00 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 35.00 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 10.00 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 10.00 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 39.00 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 2.00 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 4.00 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 Tổng 104.00 5.53 65.73 23.83 1.02 1.14 0.84 1.48 2.40 Sau nung 100.00 0.00 68.15 24.71 1.06 1.18 0.88 1.53 2.49 Bảng 3.6: Bài phối liệu HB4 ( K2O + Na2O = 4.94 ) Nguyên liệu % Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 3.00 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 37.00 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 10.00 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 10.00 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 38.00 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 2.00 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 4.00 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 Tổng 104.00 Sau nung 100.00 Sau khi tiến hành thí nghiệm xác định các tính chất, tuân thủ chặt chẽ nội dung thí nghiệm và phương pháp tính toán đã nêu trên, kết qủa thực nghiệm được lập thành các bảng số liệu và đồ thị đối với các tính chất khác nhau. 3.1.3. Các thông số hồ đổ rót Bảng 3.7. Thông số hồ đổ rót: Phối liệu D (g/cm3) SS41 ( % ) W ( % ) V ( 0G ) T ( 0G ) T ( 0G ) Tỷ số T1/T5 HB 1 1.740 4.15 29.31 316 18 72 4.00 HB 2 1.738 ._.