علم سرامیک

سنگها و خاکها مجموعه ای از کانی (مینرال) ها هستند. یک مینرال معین، ترکیب شیمیائی مشخصی دارد و اگر درصد مینرال تشکیل دهنده یک خاک از 50 بیشتر باشد، به نام آن مینرال خوانده میشود. در مواردی که درصد مینرال اصلی به دلیل تعدد آنها از 50 کمتر باشد، خاک نام مینرال اصلی را به خود میگیرد. برای نمونه، اگر درصد مینرال کائولینیت (Al₂O₃•2SiO₂•2H₂O) در یک ماده اولیه بالا باشد، به عنوان کائولینیت (کائولن) شناخته میشود. به ندرت بیشتر از ده نوع مینرال در سنگها میتوان یافت و تعداد مینرالهای موجود در یک سنگ منفرد بسیار کمتر از این مقدار است.

نکته بسیار مهم در مورد تمام مواد اولیه «طبیعی» آن است که تمام آنها در مقادیر کم یا زیاد دارای اکسیدهای رنگی کننده (coloring oxides) مانند Fe₂O₃ و TiO₂ هستند که در بعضی از کاربردها (مانند صنایع چینی مظروف و کاشی پرسلانی) کنترل دقیق مقادیر این اکسیدها جهت رسیدن به کیفیت مورد انتظار محصول نهائی اهمیت دارد.

نسبتهای کمی بین اجزای سازنده مختلف به طبیعت کانی شناسی (مینرالوژیکی) رُسها، دانه بندی (گرانولومتری) ذرات رس و در نهایت به نسبت آنها در مقایسه با مینرالهای گدازآور (fusing) بستگی دارد

کاشی سرامیکی پوشش داده شده با واکس تصفیه شده با فناوری نانو   محصول جدید، 5 آگوست 2008 چین - شرکت بازرگانی فوشان دلفین یک کاشی سرامیکی دبل شارژ را ارائه نموده است که با واکس توسعه داده شده با استفاده از فناوری نانو پوشش داده شده است و برای دیوارها و کفهای محیطهای داخلی و خارجی مناسب است. این فرآورده آمیخته ای از فلداسپار، کوارتز و کائولن است و در برابر سایش، خمش و دمای بالا مقاوم است. اندازه های 40×40، 60×60 و 80×80 در رنگهای زرد و خاکستری روشن، عاجی، بژ، قهوه ای تیره و قرمز موجودند.   * توضیح: مشکل واکس های اعمال شده بر روی کاشی های پرسلانی، مقاومت اندک آنها در برابر سایش و دماهای بالاست. اعمال واکس به منظور افزایش مقاومت سطح کاشی در برابر عوامل لکه گذار و در واقع افزایش مقاومت در برابر لکه پذیری (stainability) می باشد.   * معرفی کوتاه شرکت بازرگانی فوشان دلفین: در سال 2003 و با مسئولیت محدود تاسیس شد و کاشی های شیشه ای، سینک های حمام و چهار دیواری دوش را نیز تولید می کند.   New Product

Ceramic tile coated with nanotechnology-refined wax

China (mainland) – Foshan Dolphin Trading Co. Ltd has released a double-loaded ceramic tile coated with wax developed using nanotechnology. Suitable for indoor and outdoor walls and floors, the product comes in a blend of feldspar, quartz and kaolin. It is resistant to abrasion, bending and extreme temperature. Sizes 40x40, 60x60 and 80x80cm are available in light yellow and gray, ivory, beige, dark brown and red. Price and payment terms are provided on inquiry. The minimum order is one TEU, deliverable within 20 days. Foshan Dolphin was established in 2003. It also offers glass tiles, bathroom sinks and shower enclosures. OEM orders are accepted. The company’s main export markets are the US, Europe and South Korea. Major clients include Home Depot and Lowe’s.

 

کاشی های سقف فوتو ولتائـیک (PV)

ترجمه از سایت:  www.freepatentsonline.com

 

طرحی برای کاشی سقف ولتائیک خورشیدی متمرکز عرضه شده است که بادوام است و در رنگ، با مواد متداولی که در کاربردهای سقف مصرف می شوند، سازگار است و اجازه می دهد تا یک سامانه (سیستم) سقفی که انرژی الکتریکی ارزان قیمت را از سلول ولتائیک خورشیدی تولید می کند، نصب شود.

طرح شامل موارد زیر است:

1- بستر الاستومری یا پلیمری برای کاشی سقف؛

2- یک سلول ولتائیک خورشیدی یکپارچه که به شکل کاشی سقف قالبگیری شده است و به صورت یک بخش کامل از کاشی سقف به نظر می آید؛

3- ماده پوشاننده محافظ تشکیل شده از شیشه روکش شده یا یک ماده شفاف پلیمری که اجازه می دهد تا اشخاص بدون خراب شدن  پوشش، روی آن قدم بزنند و از طرف دیگر، سلول ولتائیک خورشیدی یا ماده بستر در زیر آن جاسازی شده و از وارد شدن آب به سلول ولتائیک خورشیدی جلوگیری می کند.

4- سیمها و صفحات الکتریکی ساخته شده در داخل ماده بستر که به سلول ولتائیک خورشیدی متصل می شود و وقتی کاشیهای سقف به شیوه متداول نصب می شوند، به یکدیگر متصل می شوند؛ به طوری که جریان از هر سلول ولتائیک خورشیدی از میان سامانه سقفی تا یک نقطه جمع کننده الکتریکی مشترک جریان می یابد. این جریان وارد سامانه القائی میشود که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کند و این جریان تبدیل شده وارد سامانه الکتریکی منزل یا شبکه برق عمومی می گردد.

 تعریف کانیهای رسی

از نظر زمین شناسی، ارایه تعریف ساده و دقیق از کانیهای رسی مشکل است اما این نوع کانیها را به طور کلی میتوان سیلیکاتهایی با ساختار لایه ای دانست که منشأ ثانویه دارند. منظور از رسیهای ثانویه، رسهایی هستند که از تأثیر عوامل فرساینده محیطی یا هوازدگی سنگهای اولیه (یا آتشفشانی مانند گرانیتها و بازالتها) تشکیل شده اند. . .

* توجه داشته باشید که در این دسته بندی، کانیهایی چون میکا، تالک، کلریت و سرپنتین نیز قرار میگیرند که در اصل کانی رسی محسوب نمیشوند.

 

این تصویری از کوارتز است اما واحدهای تکرارشونده SiO₄)^-4) را هم نشان میدهد. واحدساختاری بار خالص ۴- دارد، اما کوارتز در نتیجه به اشتراک گذاشتن O بار خالص صفر است.

چهار وجهی SiO4)^-4)

واحد سازنده سیلیکاتهای لایه ای است. با اتصال سه اتم اکسیژن هر چهار وجهی به واحدهای مشابه، ساختمان پیوسته ورقه ای تشکیل میشود که میتواند به طور نامحدود در جهات مختلف صفحه امتداد یابد. یک اکسیژن باقیمانده از هر چهار وجهی نیز (که باردار یا سیر نشده است) باید برای رسیدن به حالت خنثائی الکتریکی در شبکه با کاتیونهای خارجی پیوند برقرار کند.

 

شمای چهار وجهی SiO4)^-4).

هشت وجهی آلومینیوم Al(OH)₆^-3.

در بیشتر چنین ساختمانهایی، واحدهای سیلیسی به شکل حلقه های شش ضلعی (هگزاگونال) به گونه ای آرایش پیدا میکنند که هر واحد SiO₄)^-4) در صفحه هگزاگونال از طریق یک اکسیژن با واحدهای دیگر اتصال یابد. زاویه پیوند Si-O-Si میتواند تغییر کند و شکلهای مختلفی از ساختمانهای حلقه ای را به وجود آورد، اما در بیشتر موارد زاویه پیوندی Si-O-Si در حدود '34˚141 باقی میماند.

ورقه چهار وجهی.

ورقه هشت وجهی.

مقایسه چهار وجهی سیلیسی و هشت وجهی آلومینیوم.

با توجه به وجود یک اکسیژن سیر نشده در هر چهار وجهی SiO₄)^-4) و برای خنثی شدن بارهای الکتریکی سیلیکاتهای لایه ای، یک لایه از ساختمان هیدراکسیدی با یک لایه از ساختمان تشکیل شده از چهار وجهیهای سیلیسی پیوند برقرار میکند. دو نوع ساختمانی که میتوانند با ساختمانی از یک لایه تشکیل شده از چهار وجهیهای SiO₄)^-4) پیوندهای شیمیایی برقرار کنند، هیدراکسیدهای عناصر دو و سه ظرفیتی (مانند منیزیم و آلومینیوم) هستند. در هر دو حالت، کاتیونها با واحدهای آنیونی عدد هم آرایی (عدد کوئوردیناسیون، coordination number) شش (6) دارند. این نوع کاتیونها، یونهای هیدراکسیدی مانند بروسیت و گیبسیت هستند.

چپ) ساختمان کانی رسی دو لایه ای ۱:۱ (یک لایه چهار وجهی و یک لایه هشت وجهی)؛

راست) ساختمان کانی رسی سه لایه ای ۲:۱ (تشکیل شده از دو لایه چهار وجهی که نسبت به هم وارونه اند و یک لایه هشت وجهی در بین آنها).

ساختمان سیلیکاتی لایه ای با ایجاد پیوندهای کووالانسی یا یونی میتواند به طور نامحدود در دو بعد گسترش یابد؛ اما رشد چنین ساختمانی در جهت عمود بر صفحه قاعده چهار وجهیهای سیلیسی امکانپذیر نیست. به جای آن، در بالای لایه هیدراکسیدی، لایه دیگری از واحدهای SiO₄)^-4) میتواند به صورت وارونه وجود داشته باشد. پیدایش این لایه های جدید ناشی از پیوندهای کووالانسی یا یونی نیست. با چنین آرایشی لایه ها میتوانند گسترش یابند و شکلهای متنوعی از کانیهای سیلیکاتی لایه های را ایجاد نمایند. دو گروه اصلی سیلیکاتهای لایه ای عبارتند از:

سیلیکاتهای دو لایه: یک لایه صفحه ای سیلیکاتی با یک لایه هیدراکسیدی اتصال یافته است.

ساختار لایه کائولینیت.

صفحات کریستالوگرافی در بلور کائولینیت. خط چین، صفحه محوری نوری را نشان میدهد.

سیلیکاتهای دولایه با کاتیون سه ظرفیتی. تنها کاتیون در این نوع کانیها، کاتیون آلومینیوم (Al⁺³) است. هر کاتیون آلومینیوم در یک لایه به سه واحد هیدراکسیدی و در لایه دیگر به دو اکسیژن و یک واحد هیدراکسیلی متصل شده اند. شبکه از طریق پیوند ضعیف هیدروژنی در امتداد محور c کریستالوگرافی گسترش می یابد و کریستالهای صفحه ای شکل (پولک مانند) تشکیل میشوند.

به دلیل وجود آرایشهای فضائی مختلف در شکل گیری سیلیکاتها، کانیهای کائولینیتی گوناگونی نیز وجود دارند که ترکیب شیمیائی تمام آنها Al₂Si₂O₅(OH)₄ است ولی خواص متفاوتی دارند. کانیهای کائولینیت، ناکریت، دیکیت، هالویزیت و لیوزیت واجد چنین ویژگی ساختمانی هستند.

کائولینیت به عنوان یک سیلیکات دو لایه.

سیلیکاتهای دولایه با کاتیون دو ظرفیتی. کاتیونهای منیزیم و آهن II (بیشتر یون منیزیم) میتوانند در ساختمانهای سیلیکاتی دو لایه ای شرکت کنند. عدد هم آرائی کاتیونها در این حالت هشت (8) است و برای رسیدن به خنثائی الکتریکی در شبکه، هر سه مکان هشت وجهی روی یک حلقه هگزاگونال سیلیسی قرار میگیرند. از چنین ساختمانهای منیزیمی میتوان «آنتی گوریت» با فرمول Mg₃Si₂O(OH)₄ را نام برد. تفاوتهای میان کانیهای دیگر این گروه به احتمال زیاد ناشی از جایگزینی یون دو ظرفیتی آهن با منیزیم و یا ناشی از ماهیت لایه قرار گرفته بر روی لایه سیلیسی باشد.

اثر ظرفیت کاتیون بر ساختار سیلیکاتهای دولایه. در سیلیکاتهای دو لایه با کاتیون دو ظرفیتی هر سه مکان هشت وجهی روی یک حلقه هگزاگونال قرار میگیرند و در نتیجه سریهای «تری اکتاهدرال» یا «سه هشت وجهی» را به وجود می آورند. اما در سیلیکاتهای دو لایه با کاتیون سه ظرفیتی آلومینیوم (مانند کائولینیت) هر دو هشت وجهی روی یک حلقه هگزاگونال سیلیسی قرار میگیرند و در نتیجه کانیهای سری «دی اکتاهدرال» یا «دو هشت وجهی» را میسازد.

سیلیکاتهای سه لایه ای: لایه سیلیسی دیگری به شکل وارونه بر روی لایه هیدراکسیدی ایجاد میشود. به عبارت دیگر، ساختاری از یک لایه واحدهای سیلیسی، یک لایه هیدراکسیدی و یک لایه دیگر سیلیسی تشکیل میگردد.

نمائی از ساختمان سه لایه تالک (Mg₃Si₄O₁₀.(OH)₂).

ساختار « مونت موریلونیت » که در آن کاتیونهای قابل تعویض با کره های قرمز رنگ مشخص شده اند.

ساختار "مونت موریلونیت" به عنوان یک کانی رسی سه لایه ای.

 

کلمه "اسمکتایت smectite" برای توصیف خانواده ای از کانیهای رسی فیلوسیلیکاتی (phyllosilicate) منبسط شونده که دو لایه چهار وجهی سیلیسی و یک لایه هشت وجهی آلومینیوم دارند به کار میرود. در اینجا، محل استقرار کاتیونهای قابل تعویض (کره های سبز) را در مکانهای هیدروکسیل به روشنی میتوان دید.

در طراحی فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی باید عوامل متعددی را در نظر داشت:
1- استحکام خام: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۶Kg/cm2 باشد.
2- استحکام خشک: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۳۰Kg/cm2 باشد. برای این منظور:
الف) حتی الامکان از بنتونیتها نباید استفاده شود یا درصد آن باید به زیر 5 درصد (منظور بنتونیت خالص) کاهش داده شود. بنتونیتها این معایب را در بدنه کاشی پرسلانی به وجود می آورند:
الف-1- میزان انقباض در هنگام خشک شدن و در نتیجه احتمال ترک خوردن بدنه را افزایش میدهند.
الف-2- بنتونیتها نفوذپذیری بدنه در مقابل نمکهای محلول (soluble salts) را کاهش میدهند. اعمال نمکهای محلول یکی از روشهای جالب دکوراسیون و ایجاد طرح در بدنه های پرسلانی است و در پستهای آتی به آن اشاره خواهد شد.
الف-3- به دلیل حضور اکسیدهای رنگی کننده مانند Fe2O3 باعث تیره شدن رنگ بدنه میشوند.
ب) از رسهای پلاستیک با پایه میکا و مسکویت استفاده شود (به کائولنهای اسمی ایرانی در پاراگرافهای بعدی مراجعه نمائید).
پ) میزان استفاده از مواد پلاستیک را به مقداری که مقادیر حدی استحکامهای خام و خشک تامین شوند، کاهش دهید (به اضافه 20-10 درصد برای اطمینان بیشتر به خصوص در مورد استحکام خشک؛ یعنی به جای حدهای 6-30 به 6/6-33 یا 6/6-36 برسید). شایان ذکر است که بالا بردن استحکام خام «معمولا» دشوارتر از افزایش استحکام خشک است.
 * تذکر: با توجه به تجربیات به دست آمده در طراحی فرمولهای بدنه کاشی پرسلانی، مقادیر بیشتر از 5 و بیشتر از ۲۵Kg/cm2 نیز (به ترتیب برای استحکام خام و استحکام خشک بدنه) میتوانند مورد قبول باشند. هر چند که بهتر است برای بدنه های پرسلان لعابدار و برای تحمل چاپهای متعدد اعمال شده بر آن، همان گستره بالاتر از ۳۰Kg/cm2 در نظر گرفته شود.
 3- انبساط پس از پرس: برای جلوگیری از بروز یا تشدید عیوبی مانند لب پریدگی و کنده شدن لبه ها و گوشه های کاشی، بهتر است علاوه بر بالابردن استحکام خام بدنه (که در این مورد بسیار کارساز است) با انتخاب مواد اولیه مناسب از بالا رفتن بیش از اندازه درصد انبساط پس از پرس ممانعت کرد. کائولنهای با درصد بالای کوارتز و بعضی از فلداسپاتها درصد انبساط پس از پرس را افزایش میدهند.
عامل اصلی به وجود آورنده انبساط پس از پرس، فشار هوای حبس شده بین گرانولهاست. در مرحله اول پرس، خروج کامل هوای موجود در لابلای گرانولها ممکن نیست و این هوا به مانند گرانولها تحت فشار قرار گرفته و فشرده میشود (مشابه هوای فشرده شده در کمپرسورها). با برداشته شدن فشار، این هوای فشرده شده سعی دارد تا از داخل بدنه فرار کند. در هنگام خروج، اگر مقاومت قطعه خام شکل گرفته کمتر از نیروی هوای خروجی باشد، قطعه ترک خواهد خورد یا متلاشی خواهد شد. اگر قطعه خام این نیرو را تاب بیاورد، ابعادی بزرگتر از ابعاد قالب پرس خواهد داشت که از آن به انبساط پس از پرس تعبیر میشود.
از دید بیشتر مهندسان، انبساط پس از پرس پائین معیاری از چسبندگی خوب ذرات به یکدیگر است. در هر صورت بهتر است این مشخصه به هیچ وجه از 8/0 درصد بیشتر نشود (حد متداول 7/0-55/0 درصد است).
4- جذب آب: در بدنه های کاشی پرسلانی لعابدار کمتر از 5/0 درصد و در بدنه های پرسلان تکنیکال و نمک محلول دو بازه کمتر از 3/0 درصد و یا کمتر از 1/0 درصد متداولند. بدیهی است که برای رسیدن به مقادیر کمتر جذب آب یا باید درصد فلداسپاتها را در فرمولاسیون بدنه افزایش داد، یا از فلداسپاتهای مرغوبتر (با درصدهای بالاتر اکسیدهای قلیائی Na2O و K2O) استفاده کرد یا دمای پخت را افزایش داد.
طبق مقاله ها و نوشته های منتشر شده از سوی شرکت SACMI، در صورتی که مقدار اکسیدهای MgO و CaO زیاد نباشد، بهتر است مقادیر Na2O و K2O به ترتیب 5/4 و 7/1 درصد (با نسبت Na2O به K2O برابر با 65/2) باشند. در واقع، با توجه به خاکهای ایرانی میتوان با نسبتهای 00/1 تا 00/2 (بیشتر 6/1-2/1) نیز به مقصود رسید.
شایان ذکر است که مقادیر Na2O و K2O را باید از تمام خاکها و مواد اولیه مصرفی محاسبه و جمع کرد نه فقط از فداسپاتها.
اولین قدمها در طراحی یک بدنه پرسلانی خوب، به دست آوردن مجموع کافی Na2O+K2O و نسبت بهینه Na2O به K2O با توجه به دیگر اکسیدهای موجود در ترکیب بدنه است. معمولا درصد بالای فلداسپات ترجیح داده میشود اما باید توجه داشت که هر چند بالا بردن میزان فلداسپاتها میتواند مزایائی چون کاهش دمای پخت بدنه، رسیدن به جذب آب نزدیک به صفر، بهبود درجه صیقلی بودن سطح پس از پولیش (بالا رفتن میزان جلا) و بهبود توسعه رنگ در بدنه های کاشی پرسلانی رنگی در هنگام پخت را به همراه داشته باشد اما باعث افزایش تردی بدنه، کاهش ثبات ابعادی در هنگام پخت، کاهش بازه دمائی پخت در کوره، کاهش مقاومت در برابر عوامل شیمیائی (به خصوص اسیدها) و کاهش استحکام پخت (در صورت استفاده بیش از حد از فلداسپات) خواهد شد.
مفید خواهد بود که نگاه یا مروری دوباره بر مبحث یوتکتیک (Eutectic) داشته باشید.
- استحکام پخت: استاندارد مقدار بیشتر از ۲۲۵Kg/cm2  را تعریف کرده است اما در مقیاس صنعتی، مقادیر بالای 350 تا حدود ۶۰۰Kg/cm2 نیز دیده می شوند. برای داشتن مقدار بالای استحکام پخت، باید مقدار مناسبی از کائولن (و فلداسپار برای تراکم بیشتر در هنگام پخت) در بدنه استفاده کرد. درصد کائولنهای «اسمی» ایرانی در در فرمول بدنه تا 40 درصد نیز می تواند باشد؛ اما مقدار واقعی کانی «کائولینیت» بهتر است از 20 درصد بـیشتر نباشد.

 

کائولن های ایرانی مخلوطی از کوارتز، کائولینیت، کانیهای میکائی و غیره هستند و میتوان از لفظ کائولن اسمی در مورد آنها استـفاده کرد. در بعضی موارد، این «کائولن»ها استحکام خشکی تا ۵۰Kg/cm2  نیز دارند که می دانیم کانی کائولینیت نمی تواند این مقدار پلاستیسیته را از خود نشان دهد.

حضور مقادیر بیش از حد کائولن در فرمول بدنه مشکلاتی را مانند:

5-1- بالا رفتن میزان جذب آب؛

5-2- افزایش تردی بدنه به دلیل حضور مقدار بالای فاز بلوری مولایت که خود مسائلی از قبیل:

5-2-1- مستعد شدن برای کندگی ناحیه ای و لب پریدگی در هنگام پولیش محصولات بدون لعاب و

5-2-2- افزایش بیش از حد سختی سطح که باعث بالا رفتن میزان مصرف لقمه های سایای پولیش و افزایش فشار وارد بر آنها می شود و مصرف انرژی زیاد و استهلاک تسمه belt متحرک در خط پولیش را نیز به دنبال دارد.

5-3- در صورت بالا بودن بیش از اندازه مقدار کائولینیت فرمول بدنه و بالا رفتن مقدار فاز مولایت در هنگام پخت، در هم قفل شدگی (inter locking) بلورهای سوزنی مولایت میتواند موجب تشکیل ریز ترک های واقعی در مرز دانه ها شود. این خود باعث کاهش استحکام پخت بدنه خواهد شد.

 

بلورهای سوزنی مولایت در نمونه کائولن حرارت داده شده در˚۱۲۴۰C.

* تذکر: برای درک بهتر این پدیده میتوان فرمولی با درصد بالای کائولن را از دماهای نسبتا پائین (برای نمونه از 1180 تا 1220 یا ˚۱۲۴۰C) در بازه های ˚20C پخت داد و استحکام پخت و سایر خواص پخت آنرا بررسی کرد. شایان ذکر است که کاهش استحکام پخت بدنه ها با افزایش دمای پخت (از حد مجاز آن) نیز دیده می شود و دلیل آن ناپایداری و تجزیه مولایت ثانویه سوزنی شکل است.

5-4- افزایش دمای پخت بدنه به دلیل حضور مقادیر بالای کانی دیرگداز کائولینیت.

به هر حال، نقش مهم کائولن ها در افزایش سفیدی بدنه، استحکام پخت، ثبات ابعادی و کنترل (کاهش) انقباض در حین پخت را نمی توان نادیده گرفت.

6- پرت حرارتی (L.O.I): به صورت درصد کاهش وزن بدنه پخته نسبت به وزن همان بدنه در حالت خشک بعد از پخت آن تعریف می شود. نشان دهنده میزان مواد فرار (آب مولکولی، مواد آلی، کربنات ها، سولفات ها و غیره) در بدنه است. شاید بتوان گفت برای محصولات بدون لعاب تعریف سقـفی برای پرت حرارتی مشکل باشد؛ اما از آنجا که فشار ویژه پرس جهت شکل دهی بدنه بالاست و به همین دلیل نیز فشردگی بدنه خام زیاد است، در صورت بالا بودن مواد فرار در بدنه، سوختن و خروج آنها در هنگام پخت به سختی انجام خواهد شد و احتمال بروز عیب مغز سیاه (black core) به شدت بالا می رود. این عیب را در صورت وجود می توان با شکستن کاشی و با نگاه به مقطع شکست به آسانی دید.

به طور معمول بهتر است درصد پرت حرارتی کمتر از 4 (معمولا 5/3-5/2) باشد. برخی از انواع بالکلی ها به دلیل وجود مواد آلی بسیار در آنها نقش پر رنگی در بروز این عیب در بدنه های کاشی پرسلانی دارند و بهتر است مقدار آنها را تا حد ممکن (بهینه از نظر تأمین خواص مورد نظر) پائین آورد.

* تذکر: میزان استعداد فرمول بدنه در نشان دادن عیب مغز سیاه را می توان با پرس کردن گرانول بدنه تحت فشار ویژه بالا (تا 600Kg/cm2) و در ضخامت زیاد، پخت و سپس شکستن آن بررسی کرد.

7- دانسیته بالک خشک: معـیاری است از میزان تراکم بدنه در هنگام شکل دهی آن. برای اندازه گیری دانسـیـته بالک از روش غوطـه وری در جیـوه استـفاده می شود. برای این مـنـظور، جرم خـشک بـدنه در هوا (m1) و جرم غوطه وری آن وقتی به طور کامل در جیوه فرو رفته است (m2) اندازه گیری می شود. سپس، دانسیته بالک خشک از رابطه

DBULK, Dried = × 13.54  m2 /  m1

به دست می آید که در آن 54/13 دانسیته جیوه (بر حسب gr/cm3) است.

فشارهای پرس استـانـداردی که برای شکـل دهی بدنـه های کاشی پـرسـلانـی به کار میروند، می توانند دانـسیته های بالک خشک در گستره 00/2-95/1 gr/cm3 ایجاد  کنند.

بهترین بدنه های پرسلانی (مانند بدنه های شرکت Toda gres) دارای دانسیته بالک خشک بـیشـتر از9/1 gr/cm3 هستـند و در شرکت های ایرانی این عدد معمولا بیشتر از 8/1 gr/cm3 است.

برای افزایش این مشخصه باید از مواد پلاستیکی نظیر بالکلی ها در میزان مناسب و برای بهبود چسبندگی و سیلان ذرات در حین پرس استفاده کرد. دانسیته بالک خشک بالا می تواند نشان دهنده استحکام خام و خشک (نسبتا) بالا نیز باشد، هر چند عکس آن همیشه صادق نیست

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).
 
در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.
Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2
 
احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.
از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.
بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:
8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.
8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.
8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.
 
 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.
راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:
بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.
* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.
* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.
* توجه: استفاده از مطالب این وبلاگ با ذکر کامل منبع مجاز است.

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

در طراحی فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی باید عوامل متعددی را در نظر داشت:
1- استحکام خام: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۶Kg/cm2 باشد.
2- استحکام خشک: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۳۰Kg/cm2 باشد. برای این منظور:
الف) حتی الامکان از بنتونیتها نباید استفاده شود یا درصد آن باید به زیر 5 درصد (منظور بنتونیت خالص) کاهش داده شود. بنتونیتها این معایب را در بدنه کاشی پرسلانی به وجود می آورند:
الف-1- میزان انقباض در هنگام خشک شدن و در نتیجه احتمال ترک خوردن بدنه را افزایش میدهند.
الف-2- بنتونیتها نفوذپذیری بدنه در مقابل نمکهای محلول (soluble salts) را کاهش میدهند. اعمال نمکهای محلول یکی از روشهای جالب دکوراسیون و ایجاد طرح در بدنه های پرسلانی است و در پستهای آتی به آن اشاره خواهد شد.
الف-3- به دلیل حضور اکسیدهای رنگی کننده مانند Fe2O3 باعث تیره شدن رنگ بدنه میشوند.
ب) از رسهای پلاستیک با پایه میکا و مسکویت استفاده شود (به کائولنهای اسمی ایرانی در پاراگرافهای بعدی مراجعه نمائید).
پ) میزان استفاده از مواد پلاستیک را به مقداری که مقادیر حدی استحکامهای خام و خشک تامین شوند، کاهش دهید (به اضافه 20-10 درصد برای اطمینان بیشتر به خصوص در مورد استحکام خشک؛ یعنی به جای حدهای 6-30 به 6/6-33 یا 6/6-36 برسید). شایان ذکر است که بالا بردن استحکام خام «معمولا» دشوارتر از افزایش استحکام خشک است.
 * تذکر: با توجه به تجربیات به دست آمده در طراحی فرمولهای بدنه کاشی پرسلانی، مقادیر بیشتر از 5 و بیشتر از ۲۵Kg/cm2 نیز (به ترتیب برای استحکام خام و استحکام خشک بدنه) میتوانند مورد قبول باشند. هر چند که بهتر است برای بدنه های پرسلان لعابدار و برای تحمل چاپهای متعدد اعمال شده بر آن، همان گستره بالاتر از ۳۰Kg/cm2 در نظر گرفته شود.
 3- انبساط پس از پرس: برای جلوگیری از بروز یا تشدید عیوبی مانند لب پریدگی و کنده شدن لبه ها و گوشه های کاشی، بهتر است علاوه بر بالابردن استحکام خام بدنه (که در این مورد بسیار کارساز است) با انتخاب مواد اولیه مناسب از بالا رفتن بیش از اندازه درصد انبساط پس از پرس ممانعت کرد. کائولنهای با درصد بالای کوارتز و بعضی از فلداسپاتها درصد انبساط پس از پرس را افزایش میدهند.
عامل اصلی به وجود آورنده انبساط پس از پرس، فشار هوای حبس شده بین گرانولهاست. در مرحله اول پرس، خروج کامل هوای موجود در لابلای گرانولها ممکن نیست و این هوا به مانند گرانولها تحت فشار قرار گرفته و فشرده میشود (مشابه هوای فشرده شده در کمپرسورها). با برداشته شدن فشار، این هوای فشرده شده سعی دارد تا از داخل بدنه فرار کند. در هنگام خروج، اگر مقاومت قطعه خام شکل گرفته کمتر از نیروی هوای خروجی باشد، قطعه ترک خواهد خورد یا متلاشی خواهد شد. اگر قطعه خام این نیرو را تاب بیاورد، ابعادی بزرگتر از ابعاد قالب پرس خواهد داشت که از آن به انبساط پس از پرس تعبیر میشود.
از دید بیشتر مهندسان، انبساط پس از پرس پائین معیاری از چسبندگی خوب ذرات به یکدیگر است. در هر صورت بهتر است این مشخصه به هیچ وجه از 8/0 درصد بیشتر نشود (حد متداول 7/0-55/0 درصد است).
4- جذب آب: در بدنه های کاشی پرسلانی لعابدار کمتر از 5/0 درصد و در بدنه های پرسلان تکنیکال و نمک محلول دو بازه کمتر از 3/0 درصد و یا کمتر از 1/0 درصد متداولند. بدیهی است که برای رسیدن به مقادیر کمتر جذب آب یا باید درصد فلداسپاتها را در فرمولاسیون بدنه افزایش داد، یا از فلداسپاتهای مرغوبتر (با درصدهای بالاتر اکسیدهای قلیائی Na2O و K2O) استفاده کرد یا دمای پخت را افزایش داد.
طبق مقاله ها و نوشته های منتشر شده از سوی شرکت SACMI، در صورتی که مقدار اکسیدهای MgO و CaO زیاد نباشد، بهتر است مقادیر Na2O و K2O به ترتیب 5/4 و 7/1 درصد (با نسبت Na2O به K2O برابر با 65/2) باشند. در واقع، با توجه به خاکهای ایرانی میتوان با نسبتهای 00/1 تا 00/2 (بیشتر 6/1-2/1) نیز به مقصود رسید.
شایان ذکر است که مقادیر Na2O و K2O را باید از تمام خاکها و مواد اولیه مصرفی محاسبه و جمع کرد نه فقط از فداسپاتها.
اولین قدمها در طراحی یک بدنه پرسلانی خوب، به دست آوردن مجموع کافی Na2O+K2O و نسبت بهینه Na2O به K2O با توجه به دیگر اکسیدهای موجود در ترکیب بدنه است. معمولا درصد بالای فلداسپات ترجیح داده میشود اما باید توجه داشت که هر چند بالا بردن میزان فلداسپاتها میتواند مزایائی چون کاهش دمای پخت بدنه، رسیدن به جذب آب نزدیک به صفر، بهبود درجه صیقلی بودن سطح پس از پولیش (بالا رفتن میزان جلا) و بهبود توسعه رنگ در بدنه های کاشی پرسلانی رنگی در هنگام پخت را به همراه داشته باشد اما باعث افزایش تردی بدنه، کاهش ثبات ابعادی در هنگام پخت، کاهش بازه دمائی پخت در کوره، کاهش مقاومت در برابر عوامل شیمیائی (به خصوص اسیدها) و کاهش استحکام پخت (در صورت استفاده بیش از حد از فلداسپات) خواهد شد.
مفید خواهد بود که نگاه یا مروری دوباره بر مبحث یوتکتیک (Eutectic) داشته باشید.
- استحکام پخت: استاندارد مقدار بیشتر از ۲۲۵Kg/cm2  را تعریف کرده است اما در مقیاس صنعتی، مقادیر بالای 350 تا حدود ۶۰۰Kg/cm2 نیز دیده می شوند. برای داشتن مقدار بالای استحکام پخت، باید مقدار مناسبی از کائولن (و فلداسپار برای تراکم بیشتر در هنگام پخت) در بدنه استفاده کرد. درصد کائولنهای «اسمی» ایرانی در در فرمول بدنه تا 40 درصد نیز می تواند باشد؛ اما مقدار واقعی کانی «کائولینیت» بهتر است از 20 درصد بـیشتر نباشد.

 

کائولن های ایرانی مخلوطی از کوارتز، کائولینیت، کانیهای میکائی و غیره هستند و میتوان از لفظ کائولن اسمی در مورد آنها استـفاده کرد. در بعضی موارد، این «کائولن»ها استحکام خشکی تا ۵۰Kg/cm2  نیز دارند که می دانیم کانی کائولینیت نمی تواند این مقدار پلاستیسیته را از خود نشان دهد.

حضور مقادیر بیش از حد کائولن در فرمول بدنه مشکلاتی را مانند:

5-1- بالا رفتن میزان جذب آب؛

5-2- افزایش تردی بدنه به دلیل حضور مقدار بالای فاز بلوری مولایت که خود مسائلی از قبیل:

5-2-1- مستعد شدن برای کندگی ناحیه ای و لب پریدگی در هنگام پولیش محصولات بدون لعاب و

5-2-2- افزایش بیش از حد سختی سطح که باعث بالا رفتن میزان مصرف لقمه های سایای پولیش و افزایش فشار وارد بر آنها می شود و مصرف انرژی زیاد و استهلاک تسمه belt متحرک در خط پولیش را نیز به دنبال دارد.

5-3- در صورت بالا بودن بیش از اندازه مقدار کائولینیت فرمول بدنه و بالا رفتن مقدار فاز مولایت در هنگام پخت، در هم قفل شدگی (inter locking) بلورهای سوزنی مولایت میتواند موجب تشکیل ریز ترک های واقعی در مرز دانه ها شود. این خود باعث کاهش استحکام پخت بدنه خواهد شد.

 

بلورهای سوزنی مولایت در نمونه کائولن حرارت داده شده در˚۱۲۴۰C.

* تذکر: برای درک بهتر این پدیده میتوان فرمولی با درصد بالای کائولن را از دماهای نسبتا پائین (برای نمونه از 1180 تا 1220 یا ˚۱۲۴۰C) در بازه های ˚20C پخت داد و استحکام پخت و سایر خواص پخت آنرا بررسی کرد. شایان ذکر است که کاهش استحکام پخت بدنه ها با افزایش دمای پخت (از حد مجاز آن) نیز دیده می شود و دلیل آن ناپایداری و تجزیه مولایت ثانویه سوزنی شکل است.

5-4- افزایش دمای پخت بدنه به دلیل حضور مقادیر بالای کانی دیرگداز کائولینیت.

به هر حال، نقش مهم کائولن ها در افزایش سفیدی بدنه، استحکام پخت، ثبات ابعادی و کنترل (کاهش) انقباض در حین پخت را نمی توان نادیده گرفت.

6- پرت حرارتی (L.O.I): به صورت درصد کاهش وزن بدنه پخته نسبت به وزن همان بدنه در حالت خشک بعد از پخت آن تعریف می شود. نشان دهنده میزان مواد فرار (آب مولکولی، مواد آلی، کربنات ها، سولفات ها و غیره) در بدنه است. شاید بتوان گفت برای محصولات بدون لعاب تعریف سقـفی برای پرت حرارتی مشکل باشد؛ اما از آنجا که فشار ویژه پرس جهت شکل دهی بدنه بالاست و به همین دلیل نیز فشردگی بدنه خام زیاد است، در صورت بالا بودن مواد فرار در بدنه، سوختن و خروج آنها در هنگام پخت به سختی انجام خواهد شد و احتمال بروز عیب مغز سیاه (black core) به شدت بالا می رود. این عیب را در صورت وجود می توان با شکستن کاشی و با نگاه به مقطع شکست به آسانی دید.

به طور معمول بهتر است درصد پرت حرارتی کمتر از 4 (معمولا 5/3-5/2) باشد. برخی از انواع بالکلی ها به دلیل وجود مواد آلی بسیار در آنها نقش پر رنگی در بروز این عیب در بدنه های کاشی پرسلانی دارند و بهتر است مقدار آنها را تا حد ممکن (بهینه از نظر تأمین خواص مورد نظر) پائین آورد.

* تذکر: میزان استعداد فرمول بدنه در نشان دادن عیب مغز سیاه را می توان با پرس کردن گرانول بدنه تحت فشار ویژه بالا (تا 600Kg/cm2) و در ضخامت زیاد، پخت و سپس شکستن آن بررسی کرد.

7- دانسیته بالک خشک: معـیاری است از میزان تراکم بدنه در هنگام شکل دهی آن. برای اندازه گیری دانسـیـته بالک از روش غوطـه وری در جیـوه استـفاده می شود. برای این مـنـظور، جرم خـشک بـدنه در هوا (m1) و جرم غوطه وری آن وقتی به طور کامل در جیوه فرو رفته است (m2) اندازه گیری می شود. سپس، دانسیته بالک خشک از رابطه

DBULK, Dried = × 13.54  m2 /  m1

به دست می آید که در آن 54/13 دانسیته جیوه (بر حسب gr/cm3) است.

فشارهای پرس استـانـداردی که برای شکـل دهی بدنـه های کاشی پـرسـلانـی به کار میروند، می توانند دانـسیته های بالک خشک در گستره 00/2-95/1 gr/cm3 ایجاد  کنند.

بهترین بدنه های پرسلانی (مانند بدنه های شرکت Toda gres) دارای دانسیته بالک خشک بـیشـتر از9/1 gr/cm3 هستـند و در شرکت های ایرانی این عدد معمولا بیشتر از 8/1 gr/cm3 است.

برای افزایش این مشخصه باید از مواد پلاستیکی نظیر بالکلی ها در میزان مناسب و برای بهبود چسبندگی و سیلان ذرات در حین پرس استفاده کرد. دانسیته بالک خشک بالا می تواند نشان دهنده استحکام خام و خشک (نسبتا) بالا نیز باشد، هر چند عکس آن همیشه صادق نیست

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).
 
در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.
Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2
 
احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.
از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.
بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:
8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.
8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.
8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.
 
 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.
راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:
بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.
* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.
* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.
* توجه: استفاده از مطالب این وبلاگ با ذکر کامل منبع مجاز است.

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

در طراحی فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی باید عوامل متعددی را در نظر داشت:
1- استحکام خام: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۶Kg/cm2 باشد.
2- استحکام خشک: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۳۰Kg/cm2 باشد. برای این منظور:
الف) حتی الامکان از بنتونیتها نباید استفاده شود یا درصد آن باید به زیر 5 درصد (منظور بنتونیت خالص) کاهش داده شود. بنتونیتها این معایب را در بدنه کاشی پرسلانی به وجود می آورند:
الف-1- میزان انقباض در هنگام خشک شدن و در نتیجه احتمال ترک خوردن بدنه را افزایش میدهند.
الف-2- بنتونیتها نفوذپذیری بدنه در مقابل نمکهای محلول (soluble salts) را کاهش میدهند. اعمال نمکهای محلول یکی از روشهای جالب دکوراسیون و ایجاد طرح در بدنه های پرسلانی است و در پستهای آتی به آن اشاره خواهد شد.
الف-3- به دلیل حضور اکسیدهای رنگی کننده مانند Fe2O3 باعث تیره شدن رنگ بدنه میشوند.
ب) از رسهای پلاستیک با پایه میکا و مسکویت استفاده شود (به کائولنهای اسمی ایرانی در پاراگرافهای بعدی مراجعه نمائید).
پ) میزان استفاده از مواد پلاستیک را به مقداری که مقادیر حدی استحکامهای خام و خشک تامین شوند، کاهش دهید (به اضافه 20-10 درصد برای اطمینان بیشتر به خصوص در مورد استحکام خشک؛ یعنی به جای حدهای 6-30 به 6/6-33 یا 6/6-36 برسید). شایان ذکر است که بالا بردن استحکام خام «معمولا» دشوارتر از افزایش استحکام خشک است.
 * تذکر: با توجه به تجربیات به دست آمده در طراحی فرمولهای بدنه کاشی پرسلانی، مقادیر بیشتر از 5 و بیشتر از ۲۵Kg/cm2 نیز (به ترتیب برای استحکام خام و استحکام خشک بدنه) میتوانند مورد قبول باشند. هر چند که بهتر است برای بدنه های پرسلان لعابدار و برای تحمل چاپهای متعدد اعمال شده بر آن، همان گستره بالاتر از ۳۰Kg/cm2 در نظر گرفته شود.
 3- انبساط پس از پرس: برای جلوگیری از بروز یا تشدید عیوبی مانند لب پریدگی و کنده شدن لبه ها و گوشه های کاشی، بهتر است علاوه بر بالابردن استحکام خام بدنه (که در این مورد بسیار کارساز است) با انتخاب مواد اولیه مناسب از بالا رفتن بیش از اندازه درصد انبساط پس از پرس ممانعت کرد. کائولنهای با درصد بالای کوارتز و بعضی از فلداسپاتها درصد انبساط پس از پرس را افزایش میدهند.
عامل اصلی به وجود آورنده انبساط پس از پرس، فشار هوای حبس شده بین گرانولهاست. در مرحله اول پرس، خروج کامل هوای موجود در لابلای گرانولها ممکن نیست و این هوا به مانند گرانولها تحت فشار قرار گرفته و فشرده میشود (مشابه هوای فشرده شده در کمپرسورها). با برداشته شدن فشار، این هوای فشرده شده سعی دارد تا از داخل بدنه فرار کند. در هنگام خروج، اگر مقاومت قطعه خام شکل گرفته کمتر از نیروی هوای خروجی باشد، قطعه ترک خواهد خورد یا متلاشی خواهد شد. اگر قطعه خام این نیرو را تاب بیاورد، ابعادی بزرگتر از ابعاد قالب پرس خواهد داشت که از آن به انبساط پس از پرس تعبیر میشود.
از دید بیشتر مهندسان، انبساط پس از پرس پائین معیاری از چسبندگی خوب ذرات به یکدیگر است. در هر صورت بهتر است این مشخصه به هیچ وجه از 8/0 درصد بیشتر نشود (حد متداول 7/0-55/0 درصد است).
4- جذب آب: در بدنه های کاشی پرسلانی لعابدار کمتر از 5/0 درصد و در بدنه های پرسلان تکنیکال و نمک محلول دو بازه کمتر از 3/0 درصد و یا کمتر از 1/0 درصد متداولند. بدیهی است که برای رسیدن به مقادیر کمتر جذب آب یا باید درصد فلداسپاتها را در فرمولاسیون بدنه افزایش داد، یا از فلداسپاتهای مرغوبتر (با درصدهای بالاتر اکسیدهای قلیائی Na2O و K2O) استفاده کرد یا دمای پخت را افزایش داد.
طبق مقاله ها و نوشته های منتشر شده از سوی شرکت SACMI، در صورتی که مقدار اکسیدهای MgO و CaO زیاد نباشد، بهتر است مقادیر Na2O و K2O به ترتیب 5/4 و 7/1 درصد (با نسبت Na2O به K2O برابر با 65/2) باشند. در واقع، با توجه به خاکهای ایرانی میتوان با نسبتهای 00/1 تا 00/2 (بیشتر 6/1-2/1) نیز به مقصود رسید.
شایان ذکر است که مقادیر Na2O و K2O را باید از تمام خاکها و مواد اولیه مصرفی محاسبه و جمع کرد نه فقط از فداسپاتها.
اولین قدمها در طراحی یک بدنه پرسلانی خوب، به دست آوردن مجموع کافی Na2O+K2O و نسبت بهینه Na2O به K2O با توجه به دیگر اکسیدهای موجود در ترکیب بدنه است. معمولا درصد بالای فلداسپات ترجیح داده میشود اما باید توجه داشت که هر چند بالا بردن میزان فلداسپاتها میتواند مزایائی چون کاهش دمای پخت بدنه، رسیدن به جذب آب نزدیک به صفر، بهبود درجه صیقلی بودن سطح پس از پولیش (بالا رفتن میزان جلا) و بهبود توسعه رنگ در بدنه های کاشی پرسلانی رنگی در هنگام پخت را به همراه داشته باشد اما باعث افزایش تردی بدنه، کاهش ثبات ابعادی در هنگام پخت، کاهش بازه دمائی پخت در کوره، کاهش مقاومت در برابر عوامل شیمیائی (به خصوص اسیدها) و کاهش استحکام پخت (در صورت استفاده بیش از حد از فلداسپات) خواهد شد.
مفید خواهد بود که نگاه یا مروری دوباره بر مبحث یوتکتیک (Eutectic) داشته باشید.
- استحکام پخت: استاندارد مقدار بیشتر از ۲۲۵Kg/cm2  را تعریف کرده است اما در مقیاس صنعتی، مقادیر بالای 350 تا حدود ۶۰۰Kg/cm2 نیز دیده می شوند. برای داشتن مقدار بالای استحکام پخت، باید مقدار مناسبی از کائولن (و فلداسپار برای تراکم بیشتر در هنگام پخت) در بدنه استفاده کرد. درصد کائولنهای «اسمی» ایرانی در در فرمول بدنه تا 40 درصد نیز می تواند باشد؛ اما مقدار واقعی کانی «کائولینیت» بهتر است از 20 درصد بـیشتر نباشد.

 

کائولن های ایرانی مخلوطی از کوارتز، کائولینیت، کانیهای میکائی و غیره هستند و میتوان از لفظ کائولن اسمی در مورد آنها استـفاده کرد. در بعضی موارد، این «کائولن»ها استحکام خشکی تا ۵۰Kg/cm2  نیز دارند که می دانیم کانی کائولینیت نمی تواند این مقدار پلاستیسیته را از خود نشان دهد.

حضور مقادیر بیش از حد کائولن در فرمول بدنه مشکلاتی را مانند:

5-1- بالا رفتن میزان جذب آب؛

5-2- افزایش تردی بدنه به دلیل حضور مقدار بالای فاز بلوری مولایت که خود مسائلی از قبیل:

5-2-1- مستعد شدن برای کندگی ناحیه ای و لب پریدگی در هنگام پولیش محصولات بدون لعاب و

5-2-2- افزایش بیش از حد سختی سطح که باعث بالا رفتن میزان مصرف لقمه های سایای پولیش و افزایش فشار وارد بر آنها می شود و مصرف انرژی زیاد و استهلاک تسمه belt متحرک در خط پولیش را نیز به دنبال دارد.

5-3- در صورت بالا بودن بیش از اندازه مقدار کائولینیت فرمول بدنه و بالا رفتن مقدار فاز مولایت در هنگام پخت، در هم قفل شدگی (inter locking) بلورهای سوزنی مولایت میتواند موجب تشکیل ریز ترک های واقعی در مرز دانه ها شود. این خود باعث کاهش استحکام پخت بدنه خواهد شد.

 

بلورهای سوزنی مولایت در نمونه کائولن حرارت داده شده در˚۱۲۴۰C.

* تذکر: برای درک بهتر این پدیده میتوان فرمولی با درصد بالای کائولن را از دماهای نسبتا پائین (برای نمونه از 1180 تا 1220 یا ˚۱۲۴۰C) در بازه های ˚20C پخت داد و استحکام پخت و سایر خواص پخت آنرا بررسی کرد. شایان ذکر است که کاهش استحکام پخت بدنه ها با افزایش دمای پخت (از حد مجاز آن) نیز دیده می شود و دلیل آن ناپایداری و تجزیه مولایت ثانویه سوزنی شکل است.

5-4- افزایش دمای پخت بدنه به دلیل حضور مقادیر بالای کانی دیرگداز کائولینیت.

به هر حال، نقش مهم کائولن ها در افزایش سفیدی بدنه، استحکام پخت، ثبات ابعادی و کنترل (کاهش) انقباض در حین پخت را نمی توان نادیده گرفت.

6- پرت حرارتی (L.O.I): به صورت درصد کاهش وزن بدنه پخته نسبت به وزن همان بدنه در حالت خشک بعد از پخت آن تعریف می شود. نشان دهنده میزان مواد فرار (آب مولکولی، مواد آلی، کربنات ها، سولفات ها و غیره) در بدنه است. شاید بتوان گفت برای محصولات بدون لعاب تعریف سقـفی برای پرت حرارتی مشکل باشد؛ اما از آنجا که فشار ویژه پرس جهت شکل دهی بدنه بالاست و به همین دلیل نیز فشردگی بدنه خام زیاد است، در صورت بالا بودن مواد فرار در بدنه، سوختن و خروج آنها در هنگام پخت به سختی انجام خواهد شد و احتمال بروز عیب مغز سیاه (black core) به شدت بالا می رود. این عیب را در صورت وجود می توان با شکستن کاشی و با نگاه به مقطع شکست به آسانی دید.

به طور معمول بهتر است درصد پرت حرارتی کمتر از 4 (معمولا 5/3-5/2) باشد. برخی از انواع بالکلی ها به دلیل وجود مواد آلی بسیار در آنها نقش پر رنگی در بروز این عیب در بدنه های کاشی پرسلانی دارند و بهتر است مقدار آنها را تا حد ممکن (بهینه از نظر تأمین خواص مورد نظر) پائین آورد.

* تذکر: میزان استعداد فرمول بدنه در نشان دادن عیب مغز سیاه را می توان با پرس کردن گرانول بدنه تحت فشار ویژه بالا (تا 600Kg/cm2) و در ضخامت زیاد، پخت و سپس شکستن آن بررسی کرد.

7- دانسیته بالک خشک: معـیاری است از میزان تراکم بدنه در هنگام شکل دهی آن. برای اندازه گیری دانسـیـته بالک از روش غوطـه وری در جیـوه استـفاده می شود. برای این مـنـظور، جرم خـشک بـدنه در هوا (m1) و جرم غوطه وری آن وقتی به طور کامل در جیوه فرو رفته است (m2) اندازه گیری می شود. سپس، دانسیته بالک خشک از رابطه

DBULK, Dried = × 13.54  m2 /  m1

به دست می آید که در آن 54/13 دانسیته جیوه (بر حسب gr/cm3) است.

فشارهای پرس استـانـداردی که برای شکـل دهی بدنـه های کاشی پـرسـلانـی به کار میروند، می توانند دانـسیته های بالک خشک در گستره 00/2-95/1 gr/cm3 ایجاد  کنند.

بهترین بدنه های پرسلانی (مانند بدنه های شرکت Toda gres) دارای دانسیته بالک خشک بـیشـتر از9/1 gr/cm3 هستـند و در شرکت های ایرانی این عدد معمولا بیشتر از 8/1 gr/cm3 است.

برای افزایش این مشخصه باید از مواد پلاستیکی نظیر بالکلی ها در میزان مناسب و برای بهبود چسبندگی و سیلان ذرات در حین پرس استفاده کرد. دانسیته بالک خشک بالا می تواند نشان دهنده استحکام خام و خشک (نسبتا) بالا نیز باشد، هر چند عکس آن همیشه صادق نیست

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).
 
در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.
Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2
 
احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.
از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.
بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:
8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.
8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.
8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.
 
 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.
راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:
بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.
* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.
* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.
* توجه: استفاده از مطالب این وبلاگ با ذکر کامل منبع مجاز است.

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

در طراحی فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی باید عوامل متعددی را در نظر داشت:
1- استحکام خام: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۶Kg/cm2 باشد.
2- استحکام خشک: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۳۰Kg/cm2 باشد. برای این منظور:
الف) حتی الامکان از بنتونیتها نباید استفاده شود یا درصد آن باید به زیر 5 درصد (منظور بنتونیت خالص) کاهش داده شود. بنتونیتها این معایب را در بدنه کاشی پرسلانی به وجود می آورند:
الف-1- میزان انقباض در هنگام خشک شدن و در نتیجه احتمال ترک خوردن بدنه را افزایش میدهند.
الف-2- بنتونیتها نفوذپذیری بدنه در مقابل نمکهای محلول (soluble salts) را کاهش میدهند. اعمال نمکهای محلول یکی از روشهای جالب دکوراسیون و ایجاد طرح در بدنه های پرسلانی است و در پستهای آتی به آن اشاره خواهد شد.
الف-3- به دلیل حضور اکسیدهای رنگی کننده مانند Fe2O3 باعث تیره شدن رنگ بدنه میشوند.
ب) از رسهای پلاستیک با پایه میکا و مسکویت استفاده شود (به کائولنهای اسمی ایرانی در پاراگرافهای بعدی مراجعه نمائید).
پ) میزان استفاده از مواد پلاستیک را به مقداری که مقادیر حدی استحکامهای خام و خشک تامین شوند، کاهش دهید (به اضافه 20-10 درصد برای اطمینان بیشتر به خصوص در مورد استحکام خشک؛ یعنی به جای حدهای 6-30 به 6/6-33 یا 6/6-36 برسید). شایان ذکر است که بالا بردن استحکام خام «معمولا» دشوارتر از افزایش استحکام خشک است.
 * تذکر: با توجه به تجربیات به دست آمده در طراحی فرمولهای بدنه کاشی پرسلانی، مقادیر بیشتر از 5 و بیشتر از ۲۵Kg/cm2 نیز (به ترتیب برای استحکام خام و استحکام خشک بدنه) میتوانند مورد قبول باشند. هر چند که بهتر است برای بدنه های پرسلان لعابدار و برای تحمل چاپهای متعدد اعمال شده بر آن، همان گستره بالاتر از ۳۰Kg/cm2 در نظر گرفته شود.
 3- انبساط پس از پرس: برای جلوگیری از بروز یا تشدید عیوبی مانند لب پریدگی و کنده شدن لبه ها و گوشه های کاشی، بهتر است علاوه بر بالابردن استحکام خام بدنه (که در این مورد بسیار کارساز است) با انتخاب مواد اولیه مناسب از بالا رفتن بیش از اندازه درصد انبساط پس از پرس ممانعت کرد. کائولنهای با درصد بالای کوارتز و بعضی از فلداسپاتها درصد انبساط پس از پرس را افزایش میدهند.
عامل اصلی به وجود آورنده انبساط پس از پرس، فشار هوای حبس شده بین گرانولهاست. در مرحله اول پرس، خروج کامل هوای موجود در لابلای گرانولها ممکن نیست و این هوا به مانند گرانولها تحت فشار قرار گرفته و فشرده میشود (مشابه هوای فشرده شده در کمپرسورها). با برداشته شدن فشار، این هوای فشرده شده سعی دارد تا از داخل بدنه فرار کند. در هنگام خروج، اگر مقاومت قطعه خام شکل گرفته کمتر از نیروی هوای خروجی باشد، قطعه ترک خواهد خورد یا متلاشی خواهد شد. اگر قطعه خام این نیرو را تاب بیاورد، ابعادی بزرگتر از ابعاد قالب پرس خواهد داشت که از آن به انبساط پس از پرس تعبیر میشود.
از دید بیشتر مهندسان، انبساط پس از پرس پائین معیاری از چسبندگی خوب ذرات به یکدیگر است. در هر صورت بهتر است این مشخصه به هیچ وجه از 8/0 درصد بیشتر نشود (حد متداول 7/0-55/0 درصد است).
4- جذب آب: در بدنه های کاشی پرسلانی لعابدار کمتر از 5/0 درصد و در بدنه های پرسلان تکنیکال و نمک محلول دو بازه کمتر از 3/0 درصد و یا کمتر از 1/0 درصد متداولند. بدیهی است که برای رسیدن به مقادیر کمتر جذب آب یا باید درصد فلداسپاتها را در فرمولاسیون بدنه افزایش داد، یا از فلداسپاتهای مرغوبتر (با درصدهای بالاتر اکسیدهای قلیائی Na2O و K2O) استفاده کرد یا دمای پخت را افزایش داد.
طبق مقاله ها و نوشته های منتشر شده از سوی شرکت SACMI، در صورتی که مقدار اکسیدهای MgO و CaO زیاد نباشد، بهتر است مقادیر Na2O و K2O به ترتیب 5/4 و 7/1 درصد (با نسبت Na2O به K2O برابر با 65/2) باشند. در واقع، با توجه به خاکهای ایرانی میتوان با نسبتهای 00/1 تا 00/2 (بیشتر 6/1-2/1) نیز به مقصود رسید.
شایان ذکر است که مقادیر Na2O و K2O را باید از تمام خاکها و مواد اولیه مصرفی محاسبه و جمع کرد نه فقط از فداسپاتها.
اولین قدمها در طراحی یک بدنه پرسلانی خوب، به دست آوردن مجموع کافی Na2O+K2O و نسبت بهینه Na2O به K2O با توجه به دیگر اکسیدهای موجود در ترکیب بدنه است. معمولا درصد بالای فلداسپات ترجیح داده میشود اما باید توجه داشت که هر چند بالا بردن میزان فلداسپاتها میتواند مزایائی چون کاهش دمای پخت بدنه، رسیدن به جذب آب نزدیک به صفر، بهبود درجه صیقلی بودن سطح پس از پولیش (بالا رفتن میزان جلا) و بهبود توسعه رنگ در بدنه های کاشی پرسلانی رنگی در هنگام پخت را به همراه داشته باشد اما باعث افزایش تردی بدنه، کاهش ثبات ابعادی در هنگام پخت، کاهش بازه دمائی پخت در کوره، کاهش مقاومت در برابر عوامل شیمیائی (به خصوص اسیدها) و کاهش استحکام پخت (در صورت استفاده بیش از حد از فلداسپات) خواهد شد.
مفید خواهد بود که نگاه یا مروری دوباره بر مبحث یوتکتیک (Eutectic) داشته باشید.
- استحکام پخت: استاندارد مقدار بیشتر از ۲۲۵Kg/cm2  را تعریف کرده است اما در مقیاس صنعتی، مقادیر بالای 350 تا حدود ۶۰۰Kg/cm2 نیز دیده می شوند. برای داشتن مقدار بالای استحکام پخت، باید مقدار مناسبی از کائولن (و فلداسپار برای تراکم بیشتر در هنگام پخت) در بدنه استفاده کرد. درصد کائولنهای «اسمی» ایرانی در در فرمول بدنه تا 40 درصد نیز می تواند باشد؛ اما مقدار واقعی کانی «کائولینیت» بهتر است از 20 درصد بـیشتر نباشد.

 

کائولن های ایرانی مخلوطی از کوارتز، کائولینیت، کانیهای میکائی و غیره هستند و میتوان از لفظ کائولن اسمی در مورد آنها استـفاده کرد. در بعضی موارد، این «کائولن»ها استحکام خشکی تا ۵۰Kg/cm2  نیز دارند که می دانیم کانی کائولینیت نمی تواند این مقدار پلاستیسیته را از خود نشان دهد.

حضور مقادیر بیش از حد کائولن در فرمول بدنه مشکلاتی را مانند:

5-1- بالا رفتن میزان جذب آب؛

5-2- افزایش تردی بدنه به دلیل حضور مقدار بالای فاز بلوری مولایت که خود مسائلی از قبیل:

5-2-1- مستعد شدن برای کندگی ناحیه ای و لب پریدگی در هنگام پولیش محصولات بدون لعاب و

5-2-2- افزایش بیش از حد سختی سطح که باعث بالا رفتن میزان مصرف لقمه های سایای پولیش و افزایش فشار وارد بر آنها می شود و مصرف انرژی زیاد و استهلاک تسمه belt متحرک در خط پولیش را نیز به دنبال دارد.

5-3- در صورت بالا بودن بیش از اندازه مقدار کائولینیت فرمول بدنه و بالا رفتن مقدار فاز مولایت در هنگام پخت، در هم قفل شدگی (inter locking) بلورهای سوزنی مولایت میتواند موجب تشکیل ریز ترک های واقعی در مرز دانه ها شود. این خود باعث کاهش استحکام پخت بدنه خواهد شد.

 

بلورهای سوزنی مولایت در نمونه کائولن حرارت داده شده در˚۱۲۴۰C.

* تذکر: برای درک بهتر این پدیده میتوان فرمولی با درصد بالای کائولن را از دماهای نسبتا پائین (برای نمونه از 1180 تا 1220 یا ˚۱۲۴۰C) در بازه های ˚20C پخت داد و استحکام پخت و سایر خواص پخت آنرا بررسی کرد. شایان ذکر است که کاهش استحکام پخت بدنه ها با افزایش دمای پخت (از حد مجاز آن) نیز دیده می شود و دلیل آن ناپایداری و تجزیه مولایت ثانویه سوزنی شکل است.

5-4- افزایش دمای پخت بدنه به دلیل حضور مقادیر بالای کانی دیرگداز کائولینیت.

به هر حال، نقش مهم کائولن ها در افزایش سفیدی بدنه، استحکام پخت، ثبات ابعادی و کنترل (کاهش) انقباض در حین پخت را نمی توان نادیده گرفت.

6- پرت حرارتی (L.O.I): به صورت درصد کاهش وزن بدنه پخته نسبت به وزن همان بدنه در حالت خشک بعد از پخت آن تعریف می شود. نشان دهنده میزان مواد فرار (آب مولکولی، مواد آلی، کربنات ها، سولفات ها و غیره) در بدنه است. شاید بتوان گفت برای محصولات بدون لعاب تعریف سقـفی برای پرت حرارتی مشکل باشد؛ اما از آنجا که فشار ویژه پرس جهت شکل دهی بدنه بالاست و به همین دلیل نیز فشردگی بدنه خام زیاد است، در صورت بالا بودن مواد فرار در بدنه، سوختن و خروج آنها در هنگام پخت به سختی انجام خواهد شد و احتمال بروز عیب مغز سیاه (black core) به شدت بالا می رود. این عیب را در صورت وجود می توان با شکستن کاشی و با نگاه به مقطع شکست به آسانی دید.

به طور معمول بهتر است درصد پرت حرارتی کمتر از 4 (معمولا 5/3-5/2) باشد. برخی از انواع بالکلی ها به دلیل وجود مواد آلی بسیار در آنها نقش پر رنگی در بروز این عیب در بدنه های کاشی پرسلانی دارند و بهتر است مقدار آنها را تا حد ممکن (بهینه از نظر تأمین خواص مورد نظر) پائین آورد.

* تذکر: میزان استعداد فرمول بدنه در نشان دادن عیب مغز سیاه را می توان با پرس کردن گرانول بدنه تحت فشار ویژه بالا (تا 600Kg/cm2) و در ضخامت زیاد، پخت و سپس شکستن آن بررسی کرد.

7- دانسیته بالک خشک: معـیاری است از میزان تراکم بدنه در هنگام شکل دهی آن. برای اندازه گیری دانسـیـته بالک از روش غوطـه وری در جیـوه استـفاده می شود. برای این مـنـظور، جرم خـشک بـدنه در هوا (m1) و جرم غوطه وری آن وقتی به طور کامل در جیوه فرو رفته است (m2) اندازه گیری می شود. سپس، دانسیته بالک خشک از رابطه

DBULK, Dried = × 13.54  m2 /  m1

به دست می آید که در آن 54/13 دانسیته جیوه (بر حسب gr/cm3) است.

فشارهای پرس استـانـداردی که برای شکـل دهی بدنـه های کاشی پـرسـلانـی به کار میروند، می توانند دانـسیته های بالک خشک در گستره 00/2-95/1 gr/cm3 ایجاد  کنند.

بهترین بدنه های پرسلانی (مانند بدنه های شرکت Toda gres) دارای دانسیته بالک خشک بـیشـتر از9/1 gr/cm3 هستـند و در شرکت های ایرانی این عدد معمولا بیشتر از 8/1 gr/cm3 است.

برای افزایش این مشخصه باید از مواد پلاستیکی نظیر بالکلی ها در میزان مناسب و برای بهبود چسبندگی و سیلان ذرات در حین پرس استفاده کرد. دانسیته بالک خشک بالا می تواند نشان دهنده استحکام خام و خشک (نسبتا) بالا نیز باشد، هر چند عکس آن همیشه صادق نیست

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).
 
در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.
Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2
 
احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.
از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.
بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:
8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.
8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.
8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.
 
 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.
راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:
بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.
* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.
* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.
* توجه: استفاده از مطالب این وبلاگ با ذکر کامل منبع مجاز است.

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

در طراحی فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی باید عوامل متعددی را در نظر داشت:
1- استحکام خام: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۶Kg/cm2 باشد.
2- استحکام خشک: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۳۰Kg/cm2 باشد. برای این منظور:
الف) حتی الامکان از بنتونیتها نباید استفاده شود یا درصد آن باید به زیر 5 درصد (منظور بنتونیت خالص) کاهش داده شود. بنتونیتها این معایب را در بدنه کاشی پرسلانی به وجود می آورند:
الف-1- میزان انقباض در هنگام خشک شدن و در نتیجه احتمال ترک خوردن بدنه را افزایش میدهند.
الف-2- بنتونیتها نفوذپذیری بدنه در مقابل نمکهای محلول (soluble salts) را کاهش میدهند. اعمال نمکهای محلول یکی از روشهای جالب دکوراسیون و ایجاد طرح در بدنه های پرسلانی است و در پستهای آتی به آن اشاره خواهد شد.
الف-3- به دلیل حضور اکسیدهای رنگی کننده مانند Fe2O3 باعث تیره شدن رنگ بدنه میشوند.
ب) از رسهای پلاستیک با پایه میکا و مسکویت استفاده شود (به کائولنهای اسمی ایرانی در پاراگرافهای بعدی مراجعه نمائید).
پ) میزان استفاده از مواد پلاستیک را به مقداری که مقادیر حدی استحکامهای خام و خشک تامین شوند، کاهش دهید (به اضافه 20-10 درصد برای اطمینان بیشتر به خصوص در مورد استحکام خشک؛ یعنی به جای حدهای 6-30 به 6/6-33 یا 6/6-36 برسید). شایان ذکر است که بالا بردن استحکام خام «معمولا» دشوارتر از افزایش استحکام خشک است.
 * تذکر: با توجه به تجربیات به دست آمده در طراحی فرمولهای بدنه کاشی پرسلانی، مقادیر بیشتر از 5 و بیشتر از ۲۵Kg/cm2 نیز (به ترتیب برای استحکام خام و استحکام خشک بدنه) میتوانند مورد قبول باشند. هر چند که بهتر است برای بدنه های پرسلان لعابدار و برای تحمل چاپهای متعدد اعمال شده بر آن، همان گستره بالاتر از ۳۰Kg/cm2 در نظر گرفته شود.
 3- انبساط پس از پرس: برای جلوگیری از بروز یا تشدید عیوبی مانند لب پریدگی و کنده شدن لبه ها و گوشه های کاشی، بهتر است علاوه بر بالابردن استحکام خام بدنه (که در این مورد بسیار کارساز است) با انتخاب مواد اولیه مناسب از بالا رفتن بیش از اندازه درصد انبساط پس از پرس ممانعت کرد. کائولنهای با درصد بالای کوارتز و بعضی از فلداسپاتها درصد انبساط پس از پرس را افزایش میدهند.
عامل اصلی به وجود آورنده انبساط پس از پرس، فشار هوای حبس شده بین گرانولهاست. در مرحله اول پرس، خروج کامل هوای موجود در لابلای گرانولها ممکن نیست و این هوا به مانند گرانولها تحت فشار قرار گرفته و فشرده میشود (مشابه هوای فشرده شده در کمپرسورها). با برداشته شدن فشار، این هوای فشرده شده سعی دارد تا از داخل بدنه فرار کند. در هنگام خروج، اگر مقاومت قطعه خام شکل گرفته کمتر از نیروی هوای خروجی باشد، قطعه ترک خواهد خورد یا متلاشی خواهد شد. اگر قطعه خام این نیرو را تاب بیاورد، ابعادی بزرگتر از ابعاد قالب پرس خواهد داشت که از آن به انبساط پس از پرس تعبیر میشود.
از دید بیشتر مهندسان، انبساط پس از پرس پائین معیاری از چسبندگی خوب ذرات به یکدیگر است. در هر صورت بهتر است این مشخصه به هیچ وجه از 8/0 درصد بیشتر نشود (حد متداول 7/0-55/0 درصد است).
4- جذب آب: در بدنه های کاشی پرسلانی لعابدار کمتر از 5/0 درصد و در بدنه های پرسلان تکنیکال و نمک محلول دو بازه کمتر از 3/0 درصد و یا کمتر از 1/0 درصد متداولند. بدیهی است که برای رسیدن به مقادیر کمتر جذب آب یا باید درصد فلداسپاتها را در فرمولاسیون بدنه افزایش داد، یا از فلداسپاتهای مرغوبتر (با درصدهای بالاتر اکسیدهای قلیائی Na2O و K2O) استفاده کرد یا دمای پخت را افزایش داد.
طبق مقاله ها و نوشته های منتشر شده از سوی شرکت SACMI، در صورتی که مقدار اکسیدهای MgO و CaO زیاد نباشد، بهتر است مقادیر Na2O و K2O به ترتیب 5/4 و 7/1 درصد (با نسبت Na2O به K2O برابر با 65/2) باشند. در واقع، با توجه به خاکهای ایرانی میتوان با نسبتهای 00/1 تا 00/2 (بیشتر 6/1-2/1) نیز به مقصود رسید.
شایان ذکر است که مقادیر Na2O و K2O را باید از تمام خاکها و مواد اولیه مصرفی محاسبه و جمع کرد نه فقط از فداسپاتها.
اولین قدمها در طراحی یک بدنه پرسلانی خوب، به دست آوردن مجموع کافی Na2O+K2O و نسبت بهینه Na2O به K2O با توجه به دیگر اکسیدهای موجود در ترکیب بدنه است. معمولا درصد بالای فلداسپات ترجیح داده میشود اما باید توجه داشت که هر چند بالا بردن میزان فلداسپاتها میتواند مزایائی چون کاهش دمای پخت بدنه، رسیدن به جذب آب نزدیک به صفر، بهبود درجه صیقلی بودن سطح پس از پولیش (بالا رفتن میزان جلا) و بهبود توسعه رنگ در بدنه های کاشی پرسلانی رنگی در هنگام پخت را به همراه داشته باشد اما باعث افزایش تردی بدنه، کاهش ثبات ابعادی در هنگام پخت، کاهش بازه دمائی پخت در کوره، کاهش مقاومت در برابر عوامل شیمیائی (به خصوص اسیدها) و کاهش استحکام پخت (در صورت استفاده بیش از حد از فلداسپات) خواهد شد.
مفید خواهد بود که نگاه یا مروری دوباره بر مبحث یوتکتیک (Eutectic) داشته باشید.
- استحکام پخت: استاندارد مقدار بیشتر از ۲۲۵Kg/cm2  را تعریف کرده است اما در مقیاس صنعتی، مقادیر بالای 350 تا حدود ۶۰۰Kg/cm2 نیز دیده می شوند. برای داشتن مقدار بالای استحکام پخت، باید مقدار مناسبی از کائولن (و فلداسپار برای تراکم بیشتر در هنگام پخت) در بدنه استفاده کرد. درصد کائولنهای «اسمی» ایرانی در در فرمول بدنه تا 40 درصد نیز می تواند باشد؛ اما مقدار واقعی کانی «کائولینیت» بهتر است از 20 درصد بـیشتر نباشد.

 

کائولن های ایرانی مخلوطی از کوارتز، کائولینیت، کانیهای میکائی و غیره هستند و میتوان از لفظ کائولن اسمی در مورد آنها استـفاده کرد. در بعضی موارد، این «کائولن»ها استحکام خشکی تا ۵۰Kg/cm2  نیز دارند که می دانیم کانی کائولینیت نمی تواند این مقدار پلاستیسیته را از خود نشان دهد.

حضور مقادیر بیش از حد کائولن در فرمول بدنه مشکلاتی را مانند:

5-1- بالا رفتن میزان جذب آب؛

5-2- افزایش تردی بدنه به دلیل حضور مقدار بالای فاز بلوری مولایت که خود مسائلی از قبیل:

5-2-1- مستعد شدن برای کندگی ناحیه ای و لب پریدگی در هنگام پولیش محصولات بدون لعاب و

5-2-2- افزایش بیش از حد سختی سطح که باعث بالا رفتن میزان مصرف لقمه های سایای پولیش و افزایش فشار وارد بر آنها می شود و مصرف انرژی زیاد و استهلاک تسمه belt متحرک در خط پولیش را نیز به دنبال دارد.

5-3- در صورت بالا بودن بیش از اندازه مقدار کائولینیت فرمول بدنه و بالا رفتن مقدار فاز مولایت در هنگام پخت، در هم قفل شدگی (inter locking) بلورهای سوزنی مولایت میتواند موجب تشکیل ریز ترک های واقعی در مرز دانه ها شود. این خود باعث کاهش استحکام پخت بدنه خواهد شد.

 

بلورهای سوزنی مولایت در نمونه کائولن حرارت داده شده در˚۱۲۴۰C.

* تذکر: برای درک بهتر این پدیده میتوان فرمولی با درصد بالای کائولن را از دماهای نسبتا پائین (برای نمونه از 1180 تا 1220 یا ˚۱۲۴۰C) در بازه های ˚20C پخت داد و استحکام پخت و سایر خواص پخت آنرا بررسی کرد. شایان ذکر است که کاهش استحکام پخت بدنه ها با افزایش دمای پخت (از حد مجاز آن) نیز دیده می شود و دلیل آن ناپایداری و تجزیه مولایت ثانویه سوزنی شکل است.

5-4- افزایش دمای پخت بدنه به دلیل حضور مقادیر بالای کانی دیرگداز کائولینیت.

به هر حال، نقش مهم کائولن ها در افزایش سفیدی بدنه، استحکام پخت، ثبات ابعادی و کنترل (کاهش) انقباض در حین پخت را نمی توان نادیده گرفت.

6- پرت حرارتی (L.O.I): به صورت درصد کاهش وزن بدنه پخته نسبت به وزن همان بدنه در حالت خشک بعد از پخت آن تعریف می شود. نشان دهنده میزان مواد فرار (آب مولکولی، مواد آلی، کربنات ها، سولفات ها و غیره) در بدنه است. شاید بتوان گفت برای محصولات بدون لعاب تعریف سقـفی برای پرت حرارتی مشکل باشد؛ اما از آنجا که فشار ویژه پرس جهت شکل دهی بدنه بالاست و به همین دلیل نیز فشردگی بدنه خام زیاد است، در صورت بالا بودن مواد فرار در بدنه، سوختن و خروج آنها در هنگام پخت به سختی انجام خواهد شد و احتمال بروز عیب مغز سیاه (black core) به شدت بالا می رود. این عیب را در صورت وجود می توان با شکستن کاشی و با نگاه به مقطع شکست به آسانی دید.

به طور معمول بهتر است درصد پرت حرارتی کمتر از 4 (معمولا 5/3-5/2) باشد. برخی از انواع بالکلی ها به دلیل وجود مواد آلی بسیار در آنها نقش پر رنگی در بروز این عیب در بدنه های کاشی پرسلانی دارند و بهتر است مقدار آنها را تا حد ممکن (بهینه از نظر تأمین خواص مورد نظر) پائین آورد.

* تذکر: میزان استعداد فرمول بدنه در نشان دادن عیب مغز سیاه را می توان با پرس کردن گرانول بدنه تحت فشار ویژه بالا (تا 600Kg/cm2) و در ضخامت زیاد، پخت و سپس شکستن آن بررسی کرد.

7- دانسیته بالک خشک: معـیاری است از میزان تراکم بدنه در هنگام شکل دهی آن. برای اندازه گیری دانسـیـته بالک از روش غوطـه وری در جیـوه استـفاده می شود. برای این مـنـظور، جرم خـشک بـدنه در هوا (m1) و جرم غوطه وری آن وقتی به طور کامل در جیوه فرو رفته است (m2) اندازه گیری می شود. سپس، دانسیته بالک خشک از رابطه

DBULK, Dried = × 13.54  m2 /  m1

به دست می آید که در آن 54/13 دانسیته جیوه (بر حسب gr/cm3) است.

فشارهای پرس استـانـداردی که برای شکـل دهی بدنـه های کاشی پـرسـلانـی به کار میروند، می توانند دانـسیته های بالک خشک در گستره 00/2-95/1 gr/cm3 ایجاد  کنند.

بهترین بدنه های پرسلانی (مانند بدنه های شرکت Toda gres) دارای دانسیته بالک خشک بـیشـتر از9/1 gr/cm3 هستـند و در شرکت های ایرانی این عدد معمولا بیشتر از 8/1 gr/cm3 است.

برای افزایش این مشخصه باید از مواد پلاستیکی نظیر بالکلی ها در میزان مناسب و برای بهبود چسبندگی و سیلان ذرات در حین پرس استفاده کرد. دانسیته بالک خشک بالا می تواند نشان دهنده استحکام خام و خشک (نسبتا) بالا نیز باشد، هر چند عکس آن همیشه صادق نیست

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).
 
در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.
Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2
 
احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.
از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.
بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:
8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.
8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.
8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.
 
 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.
راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:
بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.
* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.
* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.
* توجه: استفاده از مطالب این وبلاگ با ذکر کامل منبع مجاز است.

8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت نخست
در طراحی فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی باید عوامل متعددی را در نظر داشت:

1- استحکام خام: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۶Kg/cm2 باشد.

2- استحکام خشک: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۳۰Kg/cm2 باشد. برای این منظور:

الف) حتی الامکان از بنتونیتها نباید استفاده شود یا درصد آن باید به زیر 5 درصد (منظور بنتونیت خالص) کاهش داده شود. بنتونیتها این معایب را در بدنه کاشی پرسلانی به وجود می آورند:

الف-1- میزان انقباض در هنگام خشک شدن و در نتیجه احتمال ترک خوردن بدنه را افزایش میدهند.

الف-2- بنتونیتها نفوذپذیری بدنه در مقابل نمکهای محلول (soluble salts) را کاهش میدهند. اعمال نمکهای محلول یکی از روشهای جالب دکوراسیون و ایجاد طرح در بدنه های پرسلانی است و در پستهای آتی به آن اشاره خواهد شد.

الف-3- به دلیل حضور اکسیدهای رنگی کننده مانند Fe2O3 باعث تیره شدن رنگ بدنه میشوند.

ب) از رسهای پلاستیک با پایه میکا و مسکویت استفاده شود (به کائولنهای اسمی ایرانی در پاراگرافهای بعدی مراجعه نمائید).

پ) میزان استفاده از مواد پلاستیک را به مقداری که مقادیر حدی استحکامهای خام و خشک تامین شوند، کاهش دهید (به اضافه 20-10 درصد برای اطمینان بیشتر به خصوص در مورد استحکام خشک؛ یعنی به جای حدهای 6-30 به 6/6-33 یا 6/6-36 برسید). شایان ذکر است که بالا بردن استحکام خام «معمولا» دشوارتر از افزایش استحکام خشک است.

 * تذکر: با توجه به تجربیات به دست آمده در طراحی فرمولهای بدنه کاشی پرسلانی، مقادیر بیشتر از 5 و بیشتر از ۲۵Kg/cm2 نیز (به ترتیب برای استحکام خام و استحکام خشک بدنه) میتوانند مورد قبول باشند. هر چند که بهتر است برای بدنه های پرسلان لعابدار و برای تحمل چاپهای متعدد اعمال شده بر آن، همان گستره بالاتر از ۳۰Kg/cm2 در نظر گرفته شود.

 3- انبساط پس از پرس: برای جلوگیری از بروز یا تشدید عیوبی مانند لب پریدگی و کنده شدن لبه ها و گوشه های کاشی، بهتر است علاوه بر بالابردن استحکام خام بدنه (که در این مورد بسیار کارساز است) با انتخاب مواد اولیه مناسب از بالا رفتن بیش از اندازه درصد انبساط پس از پرس ممانعت کرد. کائولنهای با درصد بالای کوارتز و بعضی از فلداسپاتها درصد انبساط پس از پرس را افزایش میدهند.

عامل اصلی به وجود آورنده انبساط پس از پرس، فشار هوای حبس شده بین گرانولهاست. در مرحله اول پرس، خروج کامل هوای موجود در لابلای گرانولها ممکن نیست و این هوا به مانند گرانولها تحت فشار قرار گرفته و فشرده میشود (مشابه هوای فشرده شده در کمپرسورها). با برداشته شدن فشار، این هوای فشرده شده سعی دارد تا از داخل بدنه فرار کند. در هنگام خروج، اگر مقاومت قطعه خام شکل گرفته کمتر از نیروی هوای خروجی باشد، قطعه ترک خواهد خورد یا متلاشی خواهد شد. اگر قطعه خام این نیرو را تاب بیاورد، ابعادی بزرگتر از ابعاد قالب پرس خواهد داشت که از آن به انبساط پس از پرس تعبیر میشود.

از دید بیشتر مهندسان، انبساط پس از پرس پائین معیاری از چسبندگی خوب ذرات به یکدیگر است. در هر صورت بهتر است این مشخصه به هیچ وجه از 8/0 درصد بیشتر نشود (حد متداول 7/0-55/0 درصد است).

4- جذب آب: در بدنه های کاشی پرسلانی لعابدار کمتر از 5/0 درصد و در بدنه های پرسلان تکنیکال و نمک محلول دو بازه کمتر از 3/0 درصد و یا کمتر از 1/0 درصد متداولند. بدیهی است که برای رسیدن به مقادیر کمتر جذب آب یا باید درصد فلداسپاتها را در فرمولاسیون بدنه افزایش داد، یا از فلداسپاتهای مرغوبتر (با درصدهای بالاتر اکسیدهای قلیائی Na2O و K2O) استفاده کرد یا دمای پخت را افزایش داد.

طبق مقاله ها و نوشته های منتشر شده از سوی شرکت SACMI، در صورتی که مقدار اکسیدهای MgO و CaO زیاد نباشد، بهتر است مقادیر Na2O و K2O به ترتیب 5/4 و 7/1 درصد (با نسبت Na2O به K2O برابر با 65/2) باشند. در واقع، با توجه به خاکهای ایرانی میتوان با نسبتهای 00/1 تا 00/2 (بیشتر 6/1-2/1) نیز به مقصود رسید.

شایان ذکر است که مقادیر Na2O و K2O را باید از تمام خاکها و مواد اولیه مصرفی محاسبه و جمع کرد نه فقط از فداسپاتها.

اولین قدمها در طراحی یک بدنه پرسلانی خوب، به دست آوردن مجموع کافی Na2O+K2O و نسبت بهینه Na2O به K2O با توجه به دیگر اکسیدهای موجود در ترکیب بدنه است. معمولا درصد بالای فلداسپات ترجیح داده میشود اما باید توجه داشت که هر چند بالا بردن میزان فلداسپاتها میتواند مزایائی چون کاهش دمای پخت بدنه، رسیدن به جذب آب نزدیک به صفر، بهبود درجه صیقلی بودن سطح پس از پولیش (بالا رفتن میزان جلا) و بهبود توسعه رنگ در بدنه های کاشی پرسلانی رنگی در هنگام پخت را به همراه داشته باشد اما باعث افزایش تردی بدنه، کاهش ثبات ابعادی در هنگام پخت، کاهش بازه دمائی پخت در کوره، کاهش مقاومت در برابر عوامل شیمیائی (به خصوص اسیدها) و کاهش استحکام پخت (در صورت استفاده بیش از حد از فلداسپات) خواهد شد.

مفید خواهد بود که نگاه یا مروری دوباره بر مبحث یوتکتیک (Eutectic) داشته باشید.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت نخست
در طراحی فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی باید عوامل متعددی را در نظر داشت:

1- استحکام خام: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۶Kg/cm2 باشد.

2- استحکام خشک: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۳۰Kg/cm2 باشد. برای این منظور:

الف) حتی الامکان از بنتونیتها نباید استفاده شود یا درصد آن باید به زیر 5 درصد (منظور بنتونیت خالص) کاهش داده شود. بنتونیتها این معایب را در بدنه کاشی پرسلانی به وجود می آورند:

الف-1- میزان انقباض در هنگام خشک شدن و در نتیجه احتمال ترک خوردن بدنه را افزایش میدهند.

الف-2- بنتونیتها نفوذپذیری بدنه در مقابل نمکهای محلول (soluble salts) را کاهش میدهند. اعمال نمکهای محلول یکی از روشهای جالب دکوراسیون و ایجاد طرح در بدنه های پرسلانی است و در پستهای آتی به آن اشاره خواهد شد.

الف-3- به دلیل حضور اکسیدهای رنگی کننده مانند Fe2O3 باعث تیره شدن رنگ بدنه میشوند.

ب) از رسهای پلاستیک با پایه میکا و مسکویت استفاده شود (به کائولنهای اسمی ایرانی در پاراگرافهای بعدی مراجعه نمائید).

پ) میزان استفاده از مواد پلاستیک را به مقداری که مقادیر حدی استحکامهای خام و خشک تامین شوند، کاهش دهید (به اضافه 20-10 درصد برای اطمینان بیشتر به خصوص در مورد استحکام خشک؛ یعنی به جای حدهای 6-30 به 6/6-33 یا 6/6-36 برسید). شایان ذکر است که بالا بردن استحکام خام «معمولا» دشوارتر از افزایش استحکام خشک است.

 * تذکر: با توجه به تجربیات به دست آمده در طراحی فرمولهای بدنه کاشی پرسلانی، مقادیر بیشتر از 5 و بیشتر از ۲۵Kg/cm2 نیز (به ترتیب برای استحکام خام و استحکام خشک بدنه) میتوانند مورد قبول باشند. هر چند که بهتر است برای بدنه های پرسلان لعابدار و برای تحمل چاپهای متعدد اعمال شده بر آن، همان گستره بالاتر از ۳۰Kg/cm2 در نظر گرفته شود.

 3- انبساط پس از پرس: برای جلوگیری از بروز یا تشدید عیوبی مانند لب پریدگی و کنده شدن لبه ها و گوشه های کاشی، بهتر است علاوه بر بالابردن استحکام خام بدنه (که در این مورد بسیار کارساز است) با انتخاب مواد اولیه مناسب از بالا رفتن بیش از اندازه درصد انبساط پس از پرس ممانعت کرد. کائولنهای با درصد بالای کوارتز و بعضی از فلداسپاتها درصد انبساط پس از پرس را افزایش میدهند.

عامل اصلی به وجود آورنده انبساط پس از پرس، فشار هوای حبس شده بین گرانولهاست. در مرحله اول پرس، خروج کامل هوای موجود در لابلای گرانولها ممکن نیست و این هوا به مانند گرانولها تحت فشار قرار گرفته و فشرده میشود (مشابه هوای فشرده شده در کمپرسورها). با برداشته شدن فشار، این هوای فشرده شده سعی دارد تا از داخل بدنه فرار کند. در هنگام خروج، اگر مقاومت قطعه خام شکل گرفته کمتر از نیروی هوای خروجی باشد، قطعه ترک خواهد خورد یا متلاشی خواهد شد. اگر قطعه خام این نیرو را تاب بیاورد، ابعادی بزرگتر از ابعاد قالب پرس خواهد داشت که از آن به انبساط پس از پرس تعبیر میشود.

از دید بیشتر مهندسان، انبساط پس از پرس پائین معیاری از چسبندگی خوب ذرات به یکدیگر است. در هر صورت بهتر است این مشخصه به هیچ وجه از 8/0 درصد بیشتر نشود (حد متداول 7/0-55/0 درصد است).

4- جذب آب: در بدنه های کاشی پرسلانی لعابدار کمتر از 5/0 درصد و در بدنه های پرسلان تکنیکال و نمک محلول دو بازه کمتر از 3/0 درصد و یا کمتر از 1/0 درصد متداولند. بدیهی است که برای رسیدن به مقادیر کمتر جذب آب یا باید درصد فلداسپاتها را در فرمولاسیون بدنه افزایش داد، یا از فلداسپاتهای مرغوبتر (با درصدهای بالاتر اکسیدهای قلیائی Na2O و K2O) استفاده کرد یا دمای پخت را افزایش داد.

طبق مقاله ها و نوشته های منتشر شده از سوی شرکت SACMI، در صورتی که مقدار اکسیدهای MgO و CaO زیاد نباشد، بهتر است مقادیر Na2O و K2O به ترتیب 5/4 و 7/1 درصد (با نسبت Na2O به K2O برابر با 65/2) باشند. در واقع، با توجه به خاکهای ایرانی میتوان با نسبتهای 00/1 تا 00/2 (بیشتر 6/1-2/1) نیز به مقصود رسید.

شایان ذکر است که مقادیر Na2O و K2O را باید از تمام خاکها و مواد اولیه مصرفی محاسبه و جمع کرد نه فقط از فداسپاتها.

اولین قدمها در طراحی یک بدنه پرسلانی خوب، به دست آوردن مجموع کافی Na2O+K2O و نسبت بهینه Na2O به K2O با توجه به دیگر اکسیدهای موجود در ترکیب بدنه است. معمولا درصد بالای فلداسپات ترجیح داده میشود اما باید توجه داشت که هر چند بالا بردن میزان فلداسپاتها میتواند مزایائی چون کاهش دمای پخت بدنه، رسیدن به جذب آب نزدیک به صفر، بهبود درجه صیقلی بودن سطح پس از پولیش (بالا رفتن میزان جلا) و بهبود توسعه رنگ در بدنه های کاشی پرسلانی رنگی در هنگام پخت را به همراه داشته باشد اما باعث افزایش تردی بدنه، کاهش ثبات ابعادی در هنگام پخت، کاهش بازه دمائی پخت در کوره، کاهش مقاومت در برابر عوامل شیمیائی (به خصوص اسیدها) و کاهش استحکام پخت (در صورت استفاده بیش از حد از فلداسپات) خواهد شد.

مفید خواهد بود که نگاه یا مروری دوباره بر مبحث یوتکتیک (Eutectic) داشته باشید.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت نخست
در طراحی فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی باید عوامل متعددی را در نظر داشت:

1- استحکام خام: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۶Kg/cm2 باشد.

2- استحکام خشک: طبق اظهار مهندسان و تکنسینهای شرکت SACMI بالاتر از ۳۰Kg/cm2 باشد. برای این منظور:

الف) حتی الامکان از بنتونیتها نباید استفاده شود یا درصد آن باید به زیر 5 درصد (منظور بنتونیت خالص) کاهش داده شود. بنتونیتها این معایب را در بدنه کاشی پرسلانی به وجود می آورند:

الف-1- میزان انقباض در هنگام خشک شدن و در نتیجه احتمال ترک خوردن بدنه را افزایش میدهند.

الف-2- بنتونیتها نفوذپذیری بدنه در مقابل نمکهای محلول (soluble salts) را کاهش میدهند. اعمال نمکهای محلول یکی از روشهای جالب دکوراسیون و ایجاد طرح در بدنه های پرسلانی است و در پستهای آتی به آن اشاره خواهد شد.

الف-3- به دلیل حضور اکسیدهای رنگی کننده مانند Fe2O3 باعث تیره شدن رنگ بدنه میشوند.

ب) از رسهای پلاستیک با پایه میکا و مسکویت استفاده شود (به کائولنهای اسمی ایرانی در پاراگرافهای بعدی مراجعه نمائید).

پ) میزان استفاده از مواد پلاستیک را به مقداری که مقادیر حدی استحکامهای خام و خشک تامین شوند، کاهش دهید (به اضافه 20-10 درصد برای اطمینان بیشتر به خصوص در مورد استحکام خشک؛ یعنی به جای حدهای 6-30 به 6/6-33 یا 6/6-36 برسید). شایان ذکر است که بالا بردن استحکام خام «معمولا» دشوارتر از افزایش استحکام خشک است.

 * تذکر: با توجه به تجربیات به دست آمده در طراحی فرمولهای بدنه کاشی پرسلانی، مقادیر بیشتر از 5 و بیشتر از ۲۵Kg/cm2 نیز (به ترتیب برای استحکام خام و استحکام خشک بدنه) میتوانند مورد قبول باشند. هر چند که بهتر است برای بدنه های پرسلان لعابدار و برای تحمل چاپهای متعدد اعمال شده بر آن، همان گستره بالاتر از ۳۰Kg/cm2 در نظر گرفته شود.

 3- انبساط پس از پرس: برای جلوگیری از بروز یا تشدید عیوبی مانند لب پریدگی و کنده شدن لبه ها و گوشه های کاشی، بهتر است علاوه بر بالابردن استحکام خام بدنه (که در این مورد بسیار کارساز است) با انتخاب مواد اولیه مناسب از بالا رفتن بیش از اندازه درصد انبساط پس از پرس ممانعت کرد. کائولنهای با درصد بالای کوارتز و بعضی از فلداسپاتها درصد انبساط پس از پرس را افزایش میدهند.

عامل اصلی به وجود آورنده انبساط پس از پرس، فشار هوای حبس شده بین گرانولهاست. در مرحله اول پرس، خروج کامل هوای موجود در لابلای گرانولها ممکن نیست و این هوا به مانند گرانولها تحت فشار قرار گرفته و فشرده میشود (مشابه هوای فشرده شده در کمپرسورها). با برداشته شدن فشار، این هوای فشرده شده سعی دارد تا از داخل بدنه فرار کند. در هنگام خروج، اگر مقاومت قطعه خام شکل گرفته کمتر از نیروی هوای خروجی باشد، قطعه ترک خواهد خورد یا متلاشی خواهد شد. اگر قطعه خام این نیرو را تاب بیاورد، ابعادی بزرگتر از ابعاد قالب پرس خواهد داشت که از آن به انبساط پس از پرس تعبیر میشود.

از دید بیشتر مهندسان، انبساط پس از پرس پائین معیاری از چسبندگی خوب ذرات به یکدیگر است. در هر صورت بهتر است این مشخصه به هیچ وجه از 8/0 درصد بیشتر نشود (حد متداول 7/0-55/0 درصد است).

4- جذب آب: در بدنه های کاشی پرسلانی لعابدار کمتر از 5/0 درصد و در بدنه های پرسلان تکنیکال و نمک محلول دو بازه کمتر از 3/0 درصد و یا کمتر از 1/0 درصد متداولند. بدیهی است که برای رسیدن به مقادیر کمتر جذب آب یا باید درصد فلداسپاتها را در فرمولاسیون بدنه افزایش داد، یا از فلداسپاتهای مرغوبتر (با درصدهای بالاتر اکسیدهای قلیائی Na2O و K2O) استفاده کرد یا دمای پخت را افزایش داد.

طبق مقاله ها و نوشته های منتشر شده از سوی شرکت SACMI، در صورتی که مقدار اکسیدهای MgO و CaO زیاد نباشد، بهتر است مقادیر Na2O و K2O به ترتیب 5/4 و 7/1 درصد (با نسبت Na2O به K2O برابر با 65/2) باشند. در واقع، با توجه به خاکهای ایرانی میتوان با نسبتهای 00/1 تا 00/2 (بیشتر 6/1-2/1) نیز به مقصود رسید.

شایان ذکر است که مقادیر Na2O و K2O را باید از تمام خاکها و مواد اولیه مصرفی محاسبه و جمع کرد نه فقط از فداسپاتها.

اولین قدمها در طراحی یک بدنه پرسلانی خوب، به دست آوردن مجموع کافی Na2O+K2O و نسبت بهینه Na2O به K2O با توجه به دیگر اکسیدهای موجود در ترکیب بدنه است. معمولا درصد بالای فلداسپات ترجیح داده میشود اما باید توجه داشت که هر چند بالا بردن میزان فلداسپاتها میتواند مزایائی چون کاهش دمای پخت بدنه، رسیدن به جذب آب نزدیک به صفر، بهبود درجه صیقلی بودن سطح پس از پولیش (بالا رفتن میزان جلا) و بهبود توسعه رنگ در بدنه های کاشی پرسلانی رنگی در هنگام پخت را به همراه داشته باشد اما باعث افزایش تردی بدنه، کاهش ثبات ابعادی در هنگام پخت، کاهش بازه دمائی پخت در کوره، کاهش مقاومت در برابر عوامل شیمیائی (به خصوص اسیدها) و کاهش استحکام پخت (در صورت استفاده بیش از حد از فلداسپات) خواهد شد.

مفید خواهد بود که نگاه یا مروری دوباره بر مبحث یوتکتیک (Eutectic) داشته باشید.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت سوم
8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

 

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت دوم

5- استحکام پخت: استاندارد مقدار بیشتر از ۲۲۵Kg/cm²  را تعریف کرده است اما در مقیاس صنعتی، مقادیر بالای 350 تا حدود ۶۰۰Kg/cm² نیز دیده می شوند. برای داشتن مقدار بالای استحکام پخت، باید مقدار مناسبی از کائولن (و فلداسپار برای تراکم بیشتر در هنگام پخت) در بدنه استفاده کرد. درصد کائولنهای «اسمی» ایرانی در در فرمول بدنه تا 40 درصد نیز می تواند باشد؛ اما مقدار واقعی کانی «کائولینیت» بهتر است از 20 درصد بـیشتر نباشد.

 

کائولن های ایرانی مخلوطی از کوارتز، کائولینیت، کانیهای میکائی و غیره هستند و میتوان از لفظ کائولن اسمی در مورد آنها استـفاده کرد. در بعضی موارد، این «کائولن»ها استحکام خشکی تا ۵۰Kg/cm²  نیز دارند که می دانیم کانی کائولینیت نمی تواند این مقدار پلاستیسیته را از خود نشان دهد.

حضور مقادیر بیش از حد کائولن در فرمول بدنه مشکلاتی را مانند:

5-1- بالا رفتن میزان جذب آب؛

5-2- افزایش تردی بدنه به دلیل حضور مقدار بالای فاز بلوری مولایت که خود مسائلی از قبیل:

5-2-1- مستعد شدن برای کندگی ناحیه ای و لب پریدگی در هنگام پولیش محصولات بدون لعاب و

5-2-2- افزایش بیش از حد سختی سطح که باعث بالا رفتن میزان مصرف لقمه های سایای پولیش و افزایش فشار وارد بر آنها می شود و مصرف انرژی زیاد و استهلاک تسمه belt متحرک در خط پولیش را نیز به دنبال دارد.

5-3- در صورت بالا بودن بیش از اندازه مقدار کائولینیت فرمول بدنه و بالا رفتن مقدار فاز مولایت در هنگام پخت، در هم قفل شدگی (inter locking) بلورهای سوزنی مولایت میتواند موجب تشکیل ریز ترک های واقعی در مرز دانه ها شود. این خود باعث کاهش استحکام پخت بدنه خواهد شد.

بلورهای سوزنی مولایت در نمونه کائولن حرارت داده شده در˚۱۲۴۰C.

* تذکر: برای درک بهتر این پدیده میتوان فرمولی با درصد بالای کائولن را از دماهای نسبتا پائین (برای نمونه از 1180 تا 1220 یا ˚۱۲۴۰C) در بازه های ˚20C پخت داد و استحکام پخت و سایر خواص پخت آنرا بررسی کرد. شایان ذکر است که کاهش استحکام پخت بدنه ها با افزایش دمای پخت (از حد مجاز آن) نیز دیده می شود و دلیل آن ناپایداری و تجزیه مولایت ثانویه سوزنی شکل است.

5-4- افزایش دمای پخت بدنه به دلیل حضور مقادیر بالای کانی دیرگداز کائولینیت.

به هر حال، نقش مهم کائولن ها در افزایش سفیدی بدنه، استحکام پخت، ثبات ابعادی و کنترل (کاهش) انقباض در حین پخت را نمی توان نادیده گرفت.

6- پرت حرارتی (L.O.I): به صورت درصد کاهش وزن بدنه پخته نسبت به وزن همان بدنه در حالت خشک بعد از پخت آن تعریف می شود. نشان دهنده میزان مواد فرار (آب مولکولی، مواد آلی، کربنات ها، سولفات ها و غیره) در بدنه است. شاید بتوان گفت برای محصولات بدون لعاب تعریف سقـفی برای پرت حرارتی مشکل باشد؛ اما از آنجا که فشار ویژه پرس جهت شکل دهی بدنه بالاست و به همین دلیل نیز فشردگی بدنه خام زیاد است، در صورت بالا بودن مواد فرار در بدنه، سوختن و خروج آنها در هنگام پخت به سختی انجام خواهد شد و احتمال بروز عیب مغز سیاه (black core) به شدت بالا می رود. این عیب را در صورت وجود می توان با شکستن کاشی و با نگاه به مقطع شکست به آسانی دید.

به طور معمول بهتر است درصد پرت حرارتی کمتر از 4 (معمولا 5/3-5/2) باشد. برخی از انواع بالکلی ها به دلیل وجود مواد آلی بسیار در آنها نقش پر رنگی در بروز این عیب در بدنه های کاشی پرسلانی دارند و بهتر است مقدار آنها را تا حد ممکن (بهینه از نظر تأمین خواص مورد نظر) پائین آورد.

* تذکر: میزان استعداد فرمول بدنه در نشان دادن عیب مغز سیاه را می توان با پرس کردن گرانول بدنه تحت فشار ویژه بالا (تا 600Kg/cm²) و در ضخامت زیاد، پخت و سپس شکستن آن بررسی کرد.

7- دانسیته بالک خشک: معـیاری است از میزان تراکم بدنه در هنگام شکل دهی آن. برای اندازه گیری دانسـیـته بالک از روش غوطـه وری در جیـوه استـفاده می شود. برای این مـنـظور، جرم خـشک بـدنه در هوا (m₁) و جرم غوطه وری آن وقتی به طور کامل در جیوه فرو رفته است (m₂) اندازه گیری می شود. سپس، دانسیته بالک خشک از رابطه

D_BULK, Dried = × 13.54  m₂ /  m₁

به دست می آید که در آن 54/13 دانسیته جیوه (بر حسب gr/cm³) است.

فشارهای پرس استـانـداردی که برای شکـل دهی بدنـه های کاشی پـرسـلانـی به کار میروند، می توانند دانـسیته های بالک خشک در گستره 00/2-95/1 gr/cm³ ایجاد  کنند.

بهترین بدنه های پرسلانی (مانند بدنه های شرکت Toda gres) دارای دانسیته بالک خشک بـیشـتر از9/1 gr/cm³ هستـند و در شرکت های ایرانی این عدد معمولا بیشتر از 8/1 gr/cm³ است.

برای افزایش این مشخصه باید از مواد پلاستیکی نظیر بالکلی ها در میزان مناسب و برای بهبود چسبندگی و سیلان ذرات در حین پرس استفاده کرد. دانسیته بالک خشک بالا می تواند نشان دهنده استحکام خام و خشک (نسبتا) بالا نیز باشد، هر چند عکس آن همیشه صادق نیست.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت دوم

5- استحکام پخت: استاندارد مقدار بیشتر از ۲۲۵Kg/cm²  را تعریف کرده است اما در مقیاس صنعتی، مقادیر بالای 350 تا حدود ۶۰۰Kg/cm² نیز دیده می شوند. برای داشتن مقدار بالای استحکام پخت، باید مقدار مناسبی از کائولن (و فلداسپار برای تراکم بیشتر در هنگام پخت) در بدنه استفاده کرد. درصد کائولنهای «اسمی» ایرانی در در فرمول بدنه تا 40 درصد نیز می تواند باشد؛ اما مقدار واقعی کانی «کائولینیت» بهتر است از 20 درصد بـیشتر نباشد.

کائولن های ایرانی مخلوطی از کوارتز، کائولینیت، کانیهای میکائی و غیره هستند و میتوان از لفظ کائولن اسمی در مورد آنها استـفاده کرد. در بعضی موارد، این «کائولن»ها استحکام خشکی تا ۵۰Kg/cm²  نیز دارند که می دانیم کانی کائولینیت نمی تواند این مقدار پلاستیسیته را از خود نشان دهد.

حضور مقادیر بیش از حد کائولن در فرمول بدنه مشکلاتی را مانند:

5-1- بالا رفتن میزان جذب آب؛

5-2- افزایش تردی بدنه به دلیل حضور مقدار بالای فاز بلوری مولایت که خود مسائلی از قبیل:

5-2-1- مستعد شدن برای کندگی ناحیه ای و لب پریدگی در هنگام پولیش محصولات بدون لعاب و

5-2-2- افزایش بیش از حد سختی سطح که باعث بالا رفتن میزان مصرف لقمه های سایای پولیش و افزایش فشار وارد بر آنها می شود و مصرف انرژی زیاد و استهلاک تسمه belt متحرک در خط پولیش را نیز به دنبال دارد.

5-3- در صورت بالا بودن بیش از اندازه مقدار کائولینیت فرمول بدنه و بالا رفتن مقدار فاز مولایت در هنگام پخت، در هم قفل شدگی (inter locking) بلورهای سوزنی مولایت میتواند موجب تشکیل ریز ترک های واقعی در مرز دانه ها شود. این خود باعث کاهش استحکام پخت بدنه خواهد شد.

بلورهای سوزنی مولایت در نمونه کائولن حرارت داده شده در˚۱۲۴۰C.

* تذکر: برای درک بهتر این پدیده میتوان فرمولی با درصد بالای کائولن را از دماهای نسبتا پائین (برای نمونه از 1180 تا 1220 یا ˚۱۲۴۰C) در بازه های ˚20C پخت داد و استحکام پخت و سایر خواص پخت آنرا بررسی کرد. شایان ذکر است که کاهش استحکام پخت بدنه ها با افزایش دمای پخت (از حد مجاز آن) نیز دیده می شود و دلیل آن ناپایداری و تجزیه مولایت ثانویه سوزنی شکل است.

5-4- افزایش دمای پخت بدنه به دلیل حضور مقادیر بالای کانی دیرگداز کائولینیت.

به هر حال، نقش مهم کائولن ها در افزایش سفیدی بدنه، استحکام پخت، ثبات ابعادی و کنترل (کاهش) انقباض در حین پخت را نمی توان نادیده گرفت.

6- پرت حرارتی (L.O.I): به صورت درصد کاهش وزن بدنه پخته نسبت به وزن همان بدنه در حالت خشک بعد از پخت آن تعریف می شود. نشان دهنده میزان مواد فرار (آب مولکولی، مواد آلی، کربنات ها، سولفات ها و غیره) در بدنه است. شاید بتوان گفت برای محصولات بدون لعاب تعریف سقـفی برای پرت حرارتی مشکل باشد؛ اما از آنجا که فشار ویژه پرس جهت شکل دهی بدنه بالاست و به همین دلیل نیز فشردگی بدنه خام زیاد است، در صورت بالا بودن مواد فرار در بدنه، سوختن و خروج آنها در هنگام پخت به سختی انجام خواهد شد و احتمال بروز عیب مغز سیاه (black core) به شدت بالا می رود. این عیب را در صورت وجود می توان با شکستن کاشی و با نگاه به مقطع شکست به آسانی دید.

به طور معمول بهتر است درصد پرت حرارتی کمتر از 4 (معمولا 5/3-5/2) باشد. برخی از انواع بالکلی ها به دلیل وجود مواد آلی بسیار در آنها نقش پر رنگی در بروز این عیب در بدنه های کاشی پرسلانی دارند و بهتر است مقدار آنها را تا حد ممکن (بهینه از نظر تأمین خواص مورد نظر) پائین آورد.

* تذکر: میزان استعداد فرمول بدنه در نشان دادن عیب مغز سیاه را می توان با پرس کردن گرانول بدنه تحت فشار ویژه بالا (تا 600Kg/cm²) و در ضخامت زیاد، پخت و سپس شکستن آن بررسی کرد.

7- دانسیته بالک خشک: معـیاری است از میزان تراکم بدنه در هنگام شکل دهی آن. برای اندازه گیری دانسـیـته بالک از روش غوطـه وری در جیـوه استـفاده می شود. برای این مـنـظور، جرم خـشک بـدنه در هوا (m₁) و جرم غوطه وری آن وقتی به طور کامل در جیوه فرو رفته است (m₂) اندازه گیری می شود. سپس، دانسیته بالک خشک از رابطه

D_BULK, Dried = × 13.54  m₂ /  m₁

به دست می آید که در آن 54/13 دانسیته جیوه (بر حسب gr/cm³) است.

فشارهای پرس استـانـداردی که برای شکـل دهی بدنـه های کاشی پـرسـلانـی به کار میروند، می توانند دانـسیته های بالک خشک در گستره 00/2-95/1 gr/cm³ ایجاد  کنند.

بهترین بدنه های پرسلانی (مانند بدنه های شرکت Toda gres) دارای دانسیته بالک خشک بـیشـتر از9/1 gr/cm³ هستـند و در شرکت های ایرانی این عدد معمولا بیشتر از 8/1 gr/cm³ است.

برای افزایش این مشخصه باید از مواد پلاستیکی نظیر بالکلی ها در میزان مناسب و برای بهبود چسبندگی و سیلان ذرات در حین پرس استفاده کرد. دانسیته بالک خشک بالا می تواند نشان دهنده استحکام خام و خشک (نسبتا) بالا نیز باشد، هر چند عکس آن همیشه صادق نیست.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت سوم
8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

 

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت سوم
8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

 

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت سوم
8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

 

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت سوم
8- دانسیته بالک پخت: در هنگام پخت با پر شدن تخلخلهای مابین ذرات توسط فاز مذاب، دانسیته بدنه افزایش و جذب آب کاهش می یابد. شاید بتوان حد نهائی دانسیته بالک پخت بدنه کاشی پرسلانی را حدود gr/cm3 ۲/۴۰-۲/۴۵  تعریف کرد. در صورتی که بدنه های مورد بررسی، بدنه های زیرکن دار (مانند بدنه های کاشی پرسلانی وایت و سوپروایت – white and super-white porcelain tile bodies) باشند، این مقدار بسته به میزان زیرکن (یا سیلیکات زیرکنیم ZrSiO4) به کار رفته در فرمول بدنه به بیشتر از gr/cm3  ۲/۴۲ نیز میرسد (زیرکن دانسیته تئوری نزدیک به gr/cm3  ۴/۶۷  دارد).

 

در صورتی که نمودار دمای پخت در مقابل دانسیته بالک پخت را رسم کنیم، از دماهای پائین تا گستره دمائی بهینه پخت دانسیته بالک افزایش می یابد. با افزایش بیشتر دمای پخت، افتی را در دانسیته بالک پخت شاهد خواهیم بود.  دلیل آن در بعضی منابع، تجزیه اکسید آهن سه ظرفیتی به اکسیژن و اکسید آهن دو ظرفیتی قید شده است که اکسیژن آزاد شده طبق واکنش زیر باعث ایجاد تخلخلهای بسته در داخل بدنه و کاهش دانسیته بالک پخت می شود.

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

احتمالا حضور اکسیدهای دیگر در فرمولاسیون بدنه (به عنوان کاتالیزور واکنش) همراه با دمای بالای پخت علت بروز این پدیده هـستـند.

از آن جا که رسیدن به گـستره مطلوب جذب آب از اهداف اولـیه طراحی فرمول بـدنه کاشی پرسلانی محسوب می شود، دانـسیته بالک پـخت مطـلوب نیز تا حد زیـادی برآورده می شود. تـنها مسئـله ای که در اینجا مطرح می گردد کاهش میزان تخلخل های بسته (تخلخل های موجود در داخل بدنه که به سطح آزاد بدنه راه ندارند) است که می توانند با وجود مطلوب بودن جذب آب بدنه، مقادیر مطلوب دانسیته بالک پخت را نشان ندهند. در این حالت، یعنی در صورتی که جذب آب بدنه در گستره مناسب خود قرار داشته باشد اما دانسیته بالک آن پائین تر از حد مطلوب باشد، بیان گر حضور درصد قابل توجه تخلخل های بسته در داخل بدنه است.

بالا بودن میزان تخلخل های بسته دست کم سه مشکل اساسی ایجاد می کند:

8-1- به دلیل کم کردن سطح مقطع تحمل کننده بار، استحکام پخت را کاهش می دهد.

8-2- به هنگام پرداخت (پولیش-polishing) ایجاد سطحی ناصاف می کند و میزان جلای سطح (یا به اصطلاح فنی متداول، لوکس- lux) را کاهش می دهد. در واقع حالتی شبیه به سنگ پا ایجاد می شود که با وجود صاف بودن نسبی سطح، میزان جلا و صیقلی بودن سطح پائین می آید.

8-3- تخلخل های بسته ای که در هنگام عمل پولیش شکسته شده اند، در واقع به تخلخل باز تبدیل می شوند و به عنوان عواملی برای افزایش جذب آب بدنه و کاهش مقاومت در برابر لکه پذیری مطرح می گردند.

 

 واکس اعمال شده بر سطح کاشی پرسلانی پولیش شده در راحتی تمیز شدن سطوح تاثیر بسیار زیادی دارد.

راه های پیشنهاد شده متداول برای کاهش میزان تخلخل های بسته بدنه عبارتند از:

بالا بردن میزان بالکلی تا حد امکان، وارد کردن بیشترین میزان ممکن از فلداسپارها در فرمول بدنه و انتخاب نسبت بهینه فلداسپات های سدیک و پتاسیک، عدم استفاده از مواد اولیه تخلخل زا مانند دولومیت و کربنات ها (که در بعضی از بدنه های پرسلانی و به ویژه وایت و سوپروایت ولو در درصدهای پائین ممکن است مورد استفاده قرار گیرند)، انتخاب فشار ویژه شکل دهی بالا و بهینه و به کار گیری منحنی پخت مناسب در کوره.

* تذکر یک: حداقل میزان جلا و صیقلی بودن سطح پولیش شده کاشی پرسلانی بدون لعاب باید 70 باشد. به عبارت دیگر باید دست کم 70 درصد نور فرودی از دستگاه جلاسنج به سمت آشکارساز آن بازتابیده شود.

* تذکر دو: بدون استفاده از موادی به نام «واکس - wax» و اعمال آنها بر سطح پولیش شده کاشی پرسلانی نمیتوان مقاومت نسبتا کامل در برابر عوامل لکه گذار را انتظار داشت، اما با به حداقل رساندن میزان تخلخلهای بسته میتوان به بالاترین رده مقاومت در برابر عوامل لکه گذار در استاندارد نزدیک شد.

سنگ شناسی (Petrology) شاخه ای علمی است که به مطالعه ماهیت و خاستگاه سنگها می پردازد. طبقه بندی و نامگذاری سنگها پیچیده است و می توان آنها را بر اساس خاستگاه، شیمی، بافت یا مشخصه های دیگری طبقه بندی کرد.

سنگها به سه دسته کلی تقسیم می شوند:

1- سنگهای آذرین که از انجماد مذابهای سیلیکاتی به وجود می آیند؛

یک سنگ آذرین.

2- سنگهای رسوبی که حاصل حمل و فرآیندهای شیمیائی هستند و

نمائی از لایه های رسوبی.

3- سنگهای دگرگونی که یا از تبلور مجدد سنگهای آذرین یا رسوبی بر اثر تغییرها در فشار و دما تشکیل می شوند یا بر اثر تغییر در نحوه استقرار سنگها در زمین به وجود می آیند.

بلور بزرگ در مرکز تصویر استاورولیت (Staurolite)- مینرالی غنی از آلومینیوم و آهن-است. میدان دید ۵/۳ میلیمتر است.

ترکیب پوسته زمین

99% پوسته زمین از هشت عنصر به ترتیب فراوانی

 K, Na, Ca, Fe, Al, Si, O  و Mg

ساخته شده است و کانیهای حاصل از آنها دارای چگالی اندک هستند. بدیهی خواهد بود که کانیهای اکسیژن دار بیشترین کانیهای موجود در پوسته زمین را به خود اختصاص داده باشند. به طور کلی، سیلیکاتها و آلومینوسیلیکاتها پایه بیشتر سنگها را تشکیل می دهند.

زمین از فضا. در این تصویر قاره آفریقا و شبه جزیره عربستان دیده میشود.

به سه دلیل عمده تعداد کانیها بسیار زیاد است:

1- گستره شرایط تشکیل کانیها بر حسب تغییر در دما و فشار بسیار وسیع است و از این رو، تغییرهای فاز فراوان است. SiO₂ نمونه آشنائی است: کوارتز، تریدیمیت، کریستوبالیت، کوئزیت و استی شوویت از شکل های مهم سامانه (سیستم) SiO₂ در شرایط مختلف دما و فشار هستند و سه کانی کوارتز، تریدیمیت و کریستوبالیت دو شکل بلورشناسی α و β دارند.

نمودار دایره ای ترکیب تقریبی پوسته زمین. 

 2- کانیها در سامانه های پیچیده شیمیائی متبلور می شوند و به صورت انواع بسیاری از محلولهای جامد وجود دارند. یونهای ⁺Mg² و ⁺Fe² اندازه مشابهی دارند. پس به هنگام تشکیل کانی « اولیوین»، در واقع بیشتر، محلول جامدی به فرمول SiO₄(Mg,Fe)₂ (اولیوین) خواهیم داشت تا SiO₄Mg₂ (فورستریت) یا SiO₄Fe₂ (فایالیت).

کانی اولیوین به فرمول کلی Mg, Fe)₂SiO₄).

به طور کلی، اگر کانیهای نهائی (ترکیبهای خالص) ساختار شیمیائی یکسان، اندازه اتمی مشابه و نیروهای پیوندی بین اتمی مشابه (یعنی کووالانسی یا یونی) داشته باشند، گرایش به مخلوط شدن با یکدیگر خواهند داشت (به این دلیل اصطلاح ترکیب را در ترکیبهای خالص به کار می بریم که برای نمونه می توان فورستریت را به صورت SiO₂•2MgO نیز نمایش داد).

3- فرآیندهای طبیعی تفکیک جزئی می توانند بسیار مؤثر عمل کنند. برای نمونه، در جائی به طول چند کیلومتر که شیب تغییرهای گرمائی در آن تنها چند درجه سلسیوس است و با وجودی که شیمی کل یک سامانه طبیعی به صورت نظری می تواند ساده باشد، اما شیمی آن در عمل و حتی در یک مقیاس محلی کوچک می تواند بسیار متغیر باشد و ممکن است در چنین مکانی یک کانی با عنصری نادر تشکیل شود.

* منبع برای مطالعه بیشتر: « ژئوشیمی»، نوشته دبلیو. اس. نایف، ترجمه دکتر مهرداد اسفندیاری، چاپ اول 1368، انتشارات بخش فرهنگی جهاد دانشگاهی دانشگاه تهران.

سنگ شناسی (Petrology) شاخه ای علمی است که به مطالعه ماهیت و خاستگاه سنگها می پردازد. طبقه بندی و نامگذاری سنگها پیچیده است و می توان آنها را بر اساس خاستگاه، شیمی، بافت یا مشخصه های دیگری طبقه بندی کرد.

سنگها به سه دسته کلی تقسیم می شوند:

1- سنگهای آذرین که از انجماد مذابهای سیلیکاتی به وجود می آیند؛

یک سنگ آذرین.

2- سنگهای رسوبی که حاصل حمل و فرآیندهای شیمیائی هستند و

نمائی از لایه های رسوبی.

3- سنگهای دگرگونی که یا از تبلور مجدد سنگهای آذرین یا رسوبی بر اثر تغییرها در فشار و دما تشکیل می شوند یا بر اثر تغییر در نحوه استقرار سنگها در زمین به وجود می آیند.

بلور بزرگ در مرکز تصویر استاورولیت (Staurolite)- مینرالی غنی از آلومینیوم و آهن-است. میدان دید ۵/۳ میلیمتر است.

ترکیب پوسته زمین

99% پوسته زمین از هشت عنصر به ترتیب فراوانی

 K, Na, Ca, Fe, Al, Si, O  و Mg

ساخته شده است و کانیهای حاصل از آنها دارای چگالی اندک هستند. بدیهی خواهد بود که کانیهای اکسیژن دار بیشترین کانیهای موجود در پوسته زمین را به خود اختصاص داده باشند. به طور کلی، سیلیکاتها و آلومینوسیلیکاتها پایه بیشتر سنگها را تشکیل می دهند.

زمین از فضا. در این تصویر قاره آفریقا و شبه جزیره عربستان دیده میشود.

به سه دلیل عمده تعداد کانیها بسیار زیاد است:

1- گستره شرایط تشکیل کانیها بر حسب تغییر در دما و فشار بسیار وسیع است و از این رو، تغییرهای فاز فراوان است. SiO₂ نمونه آشنائی است: کوارتز، تریدیمیت، کریستوبالیت، کوئزیت و استی شوویت از شکل های مهم سامانه (سیستم) SiO₂ در شرایط مختلف دما و فشار هستند و سه کانی کوارتز، تریدیمیت و کریستوبالیت دو شکل بلورشناسی α و β دارند.

نمودار دایره ای ترکیب تقریبی پوسته زمین. 

 2- کانیها در سامانه های پیچیده شیمیائی متبلور می شوند و به صورت انواع بسیاری از محلولهای جامد وجود دارند. یونهای ⁺Mg² و ⁺Fe² اندازه مشابهی دارند. پس به هنگام تشکیل کانی « اولیوین»، در واقع بیشتر، محلول جامدی به فرمول SiO₄(Mg,Fe)₂ (اولیوین) خواهیم داشت تا SiO₄Mg₂ (فورستریت) یا SiO₄Fe₂ (فایالیت).

کانی اولیوین به فرمول کلی Mg, Fe)₂SiO₄).

به طور کلی، اگر کانیهای نهائی (ترکیبهای خالص) ساختار شیمیائی یکسان، اندازه اتمی مشابه و نیروهای پیوندی بین اتمی مشابه (یعنی کووالانسی یا یونی) داشته باشند، گرایش به مخلوط شدن با یکدیگر خواهند داشت (به این دلیل اصطلاح ترکیب را در ترکیبهای خالص به کار می بریم که برای نمونه می توان فورستریت را به صورت SiO₂•2MgO نیز نمایش داد).

3- فرآیندهای طبیعی تفکیک جزئی می توانند بسیار مؤثر عمل کنند. برای نمونه، در جائی به طول چند کیلومتر که شیب تغییرهای گرمائی در آن تنها چند درجه سلسیوس است و با وجودی که شیمی کل یک سامانه طبیعی به صورت نظری می تواند ساده باشد، اما شیمی آن در عمل و حتی در یک مقیاس محلی کوچک می تواند بسیار متغیر باشد و ممکن است در چنین مکانی یک کانی با عنصری نادر تشکیل شود.

* منبع برای مطالعه بیشتر: « ژئوشیمی»، نوشته دبلیو. اس. نایف، ترجمه دکتر مهرداد اسفندیاری، چاپ اول 1368، انتشارات بخش فرهنگی جهاد دانشگاهی دانشگاه تهران.

از نقطه نظر پلاستیسیته، مواد اولیه را میتوان به دو دسته مواد اولیه پلاستیک و مواد اولیه غیر پلاستیک تقسیم بندی کرد. بین این دو نیز میتوان مواد اولیه ای را زیر عنوان نیمه پلاستیک بررسی نمود. تعریف خاصیت پلاستیسیته در پُستهای بعدی خواهد آمد.

از نقطه نظر پلاستیسیته، مواد اولیه را میتوان به دو دسته مواد اولیه پلاستیک و مواد اولیه غیر پلاستیک تقسیم بندی کرد. بین این دو نیز میتوان مواد اولیه ای را زیر عنوان نیمه پلاستیک بررسی نمود. تعریف خاصیت پلاستیسیته در پُستهای بعدی خواهد آمد.

از نقطه نظر پلاستیسیته، مواد اولیه را میتوان به دو دسته مواد اولیه پلاستیک و مواد اولیه غیر پلاستیک تقسیم بندی کرد. بین این دو نیز میتوان مواد اولیه ای را زیر عنوان نیمه پلاستیک بررسی نمود. تعریف خاصیت پلاستیسیته در پُستهای بعدی خواهد آمد.

رُسها (clays)

این عبارت، گستره وسیعی از مواد اولیه رُسی را در بر میگیرد که مشخصه مشترکشان ماهیت پلاستیک آنهاست و با افزایش مداوم استحکام مکانیکی نمونه ها در گذر از حالت خام به خشک در هنگام خشک شدن مشخص میشود.

 رُسهای بدنه های سرامیکی

رُس ماده اولیه اصلی برای تمام بدنه های سرامیکی است و به خصوص در بدنه های استون ور پرسلانی مجموعه ای از کارکردهای زیر را دارند:

ایجاد رنگ روشن در هنگام پخت؛

دادن پلاستیسیته و مشخصه های اتصال دهندگی به جرم سرامیکی؛

خواص جریان یابی (رئولوژی) را ایجاد و بنابراین، فرآیند روانسازی را تسهیل میکنند؛

دادن یک سطح دانسیته خوب در هنگام پخت با کمک ویژگیهای خاص رُسها؛

ایجاد مشخصه های مکانیکی عالی در فرآورده های پخته شده.

برای تولید استون ور پرسلانی مخلوطی از رُسها به کار میرود: رُسهائی که پلاستیسیته نسبتاً پائینی دارند و غنی از کائولینیت هستند و همچنین رُسهای پلاستیک که از نظر مینرالهائی مانند ایلیت و مونت موریلونیت غنی تر هستند.

با افزایش اندازه پرسها که منجر به دستیابی به مقادیر فشارهای ویژه بالاتر از Kg/cm²  ۵۰۰ شده است، میتوان رسهای پلاستیک را کاهش داد و به همان سطح استحکام مکانیکی فرآورده های پرس شده رسید.

رُسها (clays)

این عبارت، گستره وسیعی از مواد اولیه رُسی را در بر میگیرد که مشخصه مشترکشان ماهیت پلاستیک آنهاست و با افزایش مداوم استحکام مکانیکی نمونه ها در گذر از حالت خام به خشک در هنگام خشک شدن مشخص میشود.

 رُسهای بدنه های سرامیکی

رُس ماده اولیه اصلی برای تمام بدنه های سرامیکی است و به خصوص در بدنه های استون ور پرسلانی مجموعه ای از کارکردهای زیر را دارند:

ایجاد رنگ روشن در هنگام پخت؛

دادن پلاستیسیته و مشخصه های اتصال دهندگی به جرم سرامیکی؛

خواص جریان یابی (رئولوژی) را ایجاد و بنابراین، فرآیند روانسازی را تسهیل میکنند؛

دادن یک سطح دانسیته خوب در هنگام پخت با کمک ویژگیهای خاص رُسها؛

ایجاد مشخصه های مکانیکی عالی در فرآورده های پخته شده.

برای تولید استون ور پرسلانی مخلوطی از رُسها به کار میرود: رُسهائی که پلاستیسیته نسبتاً پائینی دارند و غنی از کائولینیت هستند و همچنین رُسهای پلاستیک که از نظر مینرالهائی مانند ایلیت و مونت موریلونیت غنی تر هستند.

با افزایش اندازه پرسها که منجر به دستیابی به مقادیر فشارهای ویژه بالاتر از Kg/cm²  ۵۰۰ شده است، میتوان رسهای پلاستیک را کاهش داد و به همان سطح استحکام مکانیکی فرآورده های پرس شده رسید.

کائولنها (Kaolins)

نام کائولن از شهر کوچک Kao-ling (به معنای تپه بلند) در چین آمده است، جائیکه اولین نمونه از این ماده استخراج شد. فرمول کائولینیت Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O است. کائولن توده ای متراکم از مواد خاکی و میکروکریستالی با سختی یک، وزن مخصوص 6/2 و جلای کمی مرواریدی. کائولن حاصل دگرگونی مواد آلومینیوم سیلیسی (فلداسپارها، پلاژیوکلاز، فلداسپاتوئید) سازنده سنگها در عمق محصول است.

به طور خیلی خلاصه منشأ این ذخایر، دگرگونی فلداسپارهای صخره ای بلوری است که منجر به خروج همزمان عنصرهای قلیائی (سدیم و پتاسیم) میشود. در موارد نادری که کائولن نزدیک به خالص تشکیل میگردد (معمولاً از رگه های فلداسپاتی)، سفید شیری است، پلاستیسیته پائین و سطحی چرب دارد که وقتی لمس شود لایه نازک سفید رنگ پایداری روی پوست بر جای میگذارد.

تصویری از کانی کائولینیت نسبتاْ خالص.

معمولاً ذخایر کائولینیتی مخلوطهایی از کائولینیت، کوارتز (مقاوم در برابر پدیده های دگرگونی و تغییر شکل) و فلداسپارها (اثرهایی از تجمع ناقص و عمل دگرگونی) هستند، اما اکسیدهای آهن (علت اصلی رنگدار شدن ماده) و میکاها نیز باید در نظر گرفته شوند.

عموماً ذخایر کائولن منشأ اولیه دارند. این بدان معناست که آنها در همان جایی هستند که صخره های منبع وجود دارند و بنابراین حمل نمیشوند. حال آنکه ذخایر ثانویه آنهایی هستند که جابجا شدن و ته نشینی دوباره در یک محیط آبی (معمولاً استخری) را از سر میگذرانند.

استفاده از کائولن در سرامیک به حدود ده درصد تولید جهانی محدود میشود، حال آنکه به عنوان ماده سفید کننده و پُر کننده به صورت گسترده در صنعت کاغذ سازی به مصرف میرسد.

صنعت سرامیک از مواد خالص استفاده نمیکند بلکه مخلوطی از کانیهائی را که دو خانواده بزرگ از فرآورده ها را میسازند، مصرف میکند:

بالکلی (ballclay) و خاک چینی (china clay).

تفاوت بالکلی و خاک چینی

بالکلی محتوای کائولن کمتر با حضور واضحتر کانیهای میکائی و کوارتز دارد. در مقابل، فرآورده های خاک چینی مقدار بالاتر کائولینیت (90-80 درصد) و مقدار اندکی از کانیهای میکائی دارند و در عمل به مواد کائولینیتی خالص نزدیک هستند.

2-1- کائولینیت در بدنه های سرامیکی

 در هنگام انجام مراحل پرس و پخت، واکنشهای فرآورده های بالکلی و خاک چینی با هم متفاوت است که میتوان آنها را به صورت زیر جمع بندی کرد:

بالکلی

در هنگام پرس کردن به صورت معمولی انبساط می یابند؛

در فرآورده ناپخته، هم خام و هم خشک مقادیر استحکام خمشی عالی دارند و بنابراین نشان دهنده میزان بالای پلاستیسیته است؛

نمونه های پخته شده در ۱۰۲۰ ˚C انقباض محدود 2-0 درصد و سطح تخلخل ظاهری 20-18 درصد دارند؛

با در نظر گرفتن میزان «ناخالصی»های حاضر که فرآیند زینترینگ را آسان میکند، نمونه های پخته شده در ۱۰۲۰ ˚C سظوح بالای مقاومت مکانیکی (از 50 تا ۱۵۰ Kg/cm² ) خواهند داشت.

ضریب انبساط گرمائی در ۱۰۲۰ ˚C در گستره ای از ۱۷۰-۱۲۰ ضرب در ده به توان منهای ۷ بر درجه سلسیوس قرار دارد.

خاک چینی

انبساط پس از پرس بالائی دارند؛

ماده ناپخته، هم خام و هم خشک مقاومت مکانیکی ضعیفی دارد؛

در هنگام خشک شدن انبساط زیادی دارد؛

هنگام پخت در ۱۰۲۰˚C  انقباض ابعادی مشاهده نمیشود و به جای آن انبساط اندک با مقادیر جذب آب بالا (30-25 درصد)، مقاومت مکانیکی پائین در محصولات پخته (Kg/cm² ۳۰-۶۰) و ضریب انبساط گرمائی کم  ۱۴۰-۱۱۰ ضرب در ده به توان منهای ۷ بر درجه سلسیوس خواهیم داشت.

بنابراین با ماده بسیار دیرگدازی سر و کار داریم که در خالصترین شکل خاک چینی میتواند در گستره 15-10 درصد در بدنه های استون ور پرسلانی به کار رود.

2-2- کائولینیت در بدنه های استون ور پرسلانی

قبلاً ذکر شد که کائولینیت یا خاک چینی در بدنه های استون ور پرسلانی با سطح محتوایی که از 10 تا 15 درصد تغییر میکند، استفاده میشود؛ اما نقش و کارکرد حقیقی آن در بدنه پرسلان چیست؟

علاوه بر ایجاد سفیدی معین در توده، کائولینیت حامل اصلی آلومینیوم اکسید یا آلومینا (Al₂O₃) است که در مرحله شیشه ای شدن بدنه تعادل واکنش را تنظیم میکند. در واقع، آلومینا میتواند همراه با عناصر قلیائی گدازآور سهمی در تشکیل فاز شیشه ای از نوع سیلیسی-آلومینائی داشته باشد. از سوی دیگر، در طول فرآیند پخت فاز مولایت (3Al₂O₃∙2SiO₂) را تشکیل میدهد که با ساختار سوزن مانندی که دارد، به عنوان «استخوان بندی» برای فرآورده های حاصل عمل میکند و بنابراین در افزایش استحکام مکانیکی سهیم میشود.

کائولنها (Kaolins)

نام کائولن از شهر کوچک Kao-ling (به معنای تپه بلند) در چین آمده است، جائیکه اولین نمونه از این ماده استخراج شد. فرمول کائولینیت Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O است. کائولن توده ای متراکم از مواد خاکی و میکروکریستالی با سختی یک، وزن مخصوص 6/2 و جلای کمی مرواریدی. کائولن حاصل دگرگونی مواد آلومینیوم سیلیسی (فلداسپارها، پلاژیوکلاز، فلداسپاتوئید) سازنده سنگها در عمق محصول است.

به طور خیلی خلاصه منشأ این ذخایر، دگرگونی فلداسپارهای صخره ای بلوری است که منجر به خروج همزمان عنصرهای قلیائی (سدیم و پتاسیم) میشود. در موارد نادری که کائولن نزدیک به خالص تشکیل میگردد (معمولاً از رگه های فلداسپاتی)، سفید شیری است، پلاستیسیته پائین و سطحی چرب دارد که وقتی لمس شود لایه نازک سفید رنگ پایداری روی پوست بر جای میگذارد.

تصویری از کانی کائولینیت نسبتاْ خالص.

معمولاً ذخایر کائولینیتی مخلوطهایی از کائولینیت، کوارتز (مقاوم در برابر پدیده های دگرگونی و تغییر شکل) و فلداسپارها (اثرهایی از تجمع ناقص و عمل دگرگونی) هستند، اما اکسیدهای آهن (علت اصلی رنگدار شدن ماده) و میکاها نیز باید در نظر گرفته شوند.

عموماً ذخایر کائولن منشأ اولیه دارند. این بدان معناست که آنها در همان جایی هستند که صخره های منبع وجود دارند و بنابراین حمل نمیشوند. حال آنکه ذخایر ثانویه آنهایی هستند که جابجا شدن و ته نشینی دوباره در یک محیط آبی (معمولاً استخری) را از سر میگذرانند.

استفاده از کائولن در سرامیک به حدود ده درصد تولید جهانی محدود میشود، حال آنکه به عنوان ماده سفید کننده و پُر کننده به صورت گسترده در صنعت کاغذ سازی به مصرف میرسد.

صنعت سرامیک از مواد خالص استفاده نمیکند بلکه مخلوطی از کانیهائی را که دو خانواده بزرگ از فرآورده ها را میسازند، مصرف میکند:

بالکلی (ballclay) و خاک چینی (china clay).

تفاوت بالکلی و خاک چینی

بالکلی محتوای کائولن کمتر با حضور واضحتر کانیهای میکائی و کوارتز دارد. در مقابل، فرآورده های خاک چینی مقدار بالاتر کائولینیت (90-80 درصد) و مقدار اندکی از کانیهای میکائی دارند و در عمل به مواد کائولینیتی خالص نزدیک هستند.

2-1- کائولینیت در بدنه های سرامیکی

 در هنگام انجام مراحل پرس و پخت، واکنشهای فرآورده های بالکلی و خاک چینی با هم متفاوت است که میتوان آنها را به صورت زیر جمع بندی کرد:

بالکلی

در هنگام پرس کردن به صورت معمولی انبساط می یابند؛

در فرآورده ناپخته، هم خام و هم خشک مقادیر استحکام خمشی عالی دارند و بنابراین نشان دهنده میزان بالای پلاستیسیته است؛

نمونه های پخته شده در ۱۰۲۰ ˚C انقباض محدود 2-0 درصد و سطح تخلخل ظاهری 20-18 درصد دارند؛

با در نظر گرفتن میزان «ناخالصی»های حاضر که فرآیند زینترینگ را آسان میکند، نمونه های پخته شده در ۱۰۲۰ ˚C سظوح بالای مقاومت مکانیکی (از 50 تا ۱۵۰ Kg/cm² ) خواهند داشت.

ضریب انبساط گرمائی در ۱۰۲۰ ˚C در گستره ای از ۱۷۰-۱۲۰ ضرب در ده به توان منهای ۷ بر درجه سلسیوس قرار دارد.

خاک چینی

انبساط پس از پرس بالائی دارند؛

ماده ناپخته، هم خام و هم خشک مقاومت مکانیکی ضعیفی دارد؛

در هنگام خشک شدن انبساط زیادی دارد؛

هنگام پخت در ۱۰۲۰˚C  انقباض ابعادی مشاهده نمیشود و به جای آن انبساط اندک با مقادیر جذب آب بالا (30-25 درصد)، مقاومت مکانیکی پائین در محصولات پخته (Kg/cm² ۳۰-۶۰) و ضریب انبساط گرمائی کم  ۱۴۰-۱۱۰ ضرب در ده به توان منهای ۷ بر درجه سلسیوس خواهیم داشت.

بنابراین با ماده بسیار دیرگدازی سر و کار داریم که در خالصترین شکل خاک چینی میتواند در گستره 15-10 درصد در بدنه های استون ور پرسلانی به کار رود.

2-2- کائولینیت در بدنه های استون ور پرسلانی

قبلاً ذکر شد که کائولینیت یا خاک چینی در بدنه های استون ور پرسلانی با سطح محتوایی که از 10 تا 15 درصد تغییر میکند، استفاده میشود؛ اما نقش و کارکرد حقیقی آن در بدنه پرسلان چیست؟

علاوه بر ایجاد سفیدی معین در توده، کائولینیت حامل اصلی آلومینیوم اکسید یا آلومینا (Al₂O₃) است که در مرحله شیشه ای شدن بدنه تعادل واکنش را تنظیم میکند. در واقع، آلومینا میتواند همراه با عناصر قلیائی گدازآور سهمی در تشکیل فاز شیشه ای از نوع سیلیسی-آلومینائی داشته باشد. از سوی دیگر، در طول فرآیند پخت فاز مولایت (3Al₂O₃∙2SiO₂) را تشکیل میدهد که با ساختار سوزن مانندی که دارد، به عنوان «استخوان بندی» برای فرآورده های حاصل عمل میکند و بنابراین در افزایش استحکام مکانیکی سهیم میشود.

کائولنها (Kaolins)

نام کائولن از شهر کوچک Kao-ling (به معنای تپه بلند) در چین آمده است، جائیکه اولین نمونه از این ماده استخراج شد. فرمول کائولینیت Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O است. کائولن توده ای متراکم از مواد خاکی و میکروکریستالی با سختی یک، وزن مخصوص 6/2 و جلای کمی مرواریدی. کائولن حاصل دگرگونی مواد آلومینیوم سیلیسی (فلداسپارها، پلاژیوکلاز، فلداسپاتوئید) سازنده سنگها در عمق محصول است.

به طور خیلی خلاصه منشأ این ذخایر، دگرگونی فلداسپارهای صخره ای بلوری است که منجر به خروج همزمان عنصرهای قلیائی (سدیم و پتاسیم) میشود. در موارد نادری که کائولن نزدیک به خالص تشکیل میگردد (معمولاً از رگه های فلداسپاتی)، سفید شیری است، پلاستیسیته پائین و سطحی چرب دارد که وقتی لمس شود لایه نازک سفید رنگ پایداری روی پوست بر جای میگذارد.

تصویری از کانی کائولینیت نسبتاْ خالص.

معمولاً ذخایر کائولینیتی مخلوطهایی از کائولینیت، کوارتز (مقاوم در برابر پدیده های دگرگونی و تغییر شکل) و فلداسپارها (اثرهایی از تجمع ناقص و عمل دگرگونی) هستند، اما اکسیدهای آهن (علت اصلی رنگدار شدن ماده) و میکاها نیز باید در نظر گرفته شوند.

عموماً ذخایر کائولن منشأ اولیه دارند. این بدان معناست که آنها در همان جایی هستند که صخره های منبع وجود دارند و بنابراین حمل نمیشوند. حال آنکه ذخایر ثانویه آنهایی هستند که جابجا شدن و ته نشینی دوباره در یک محیط آبی (معمولاً استخری) را از سر میگذرانند.

استفاده از کائولن در سرامیک به حدود ده درصد تولید جهانی محدود میشود، حال آنکه به عنوان ماده سفید کننده و پُر کننده به صورت گسترده در صنعت کاغذ سازی به مصرف میرسد.

صنعت سرامیک از مواد خالص استفاده نمیکند بلکه مخلوطی از کانیهائی را که دو خانواده بزرگ از فرآورده ها را میسازند، مصرف میکند:

بالکلی (ballclay) و خاک چینی (china clay).

تفاوت بالکلی و خاک چینی

بالکلی محتوای کائولن کمتر با حضور واضحتر کانیهای میکائی و کوارتز دارد. در مقابل، فرآورده های خاک چینی مقدار بالاتر کائولینیت (90-80 درصد) و مقدار اندکی از کانیهای میکائی دارند و در عمل به مواد کائولینیتی خالص نزدیک هستند.

2-1- کائولینیت در بدنه های سرامیکی

 در هنگام انجام مراحل پرس و پخت، واکنشهای فرآورده های بالکلی و خاک چینی با هم متفاوت است که میتوان آنها را به صورت زیر جمع بندی کرد:

بالکلی

در هنگام پرس کردن به صورت معمولی انبساط می یابند؛

در فرآورده ناپخته، هم خام و هم خشک مقادیر استحکام خمشی عالی دارند و بنابراین نشان دهنده میزان بالای پلاستیسیته است؛

نمونه های پخته شده در ۱۰۲۰ ˚C انقباض محدود 2-0 درصد و سطح تخلخل ظاهری 20-18 درصد دارند؛

با در نظر گرفتن میزان «ناخالصی»های حاضر که فرآیند زینترینگ را آسان میکند، نمونه های پخته شده در ۱۰۲۰ ˚C سظوح بالای مقاومت مکانیکی (از 50 تا ۱۵۰ Kg/cm² ) خواهند داشت.

ضریب انبساط گرمائی در ۱۰۲۰ ˚C در گستره ای از ۱۷۰-۱۲۰ ضرب در ده به توان منهای ۷ بر درجه سلسیوس قرار دارد.

خاک چینی

انبساط پس از پرس بالائی دارند؛

ماده ناپخته، هم خام و هم خشک مقاومت مکانیکی ضعیفی دارد؛

در هنگام خشک شدن انبساط زیادی دارد؛

هنگام پخت در ۱۰۲۰˚C  انقباض ابعادی مشاهده نمیشود و به جای آن انبساط اندک با مقادیر جذب آب بالا (30-25 درصد)، مقاومت مکانیکی پائین در محصولات پخته (Kg/cm² ۳۰-۶۰) و ضریب انبساط گرمائی کم  ۱۴۰-۱۱۰ ضرب در ده به توان منهای ۷ بر درجه سلسیوس خواهیم داشت.

بنابراین با ماده بسیار دیرگدازی سر و کار داریم که در خالصترین شکل خاک چینی میتواند در گستره 15-10 درصد در بدنه های استون ور پرسلانی به کار رود.

2-2- کائولینیت در بدنه های استون ور پرسلانی

قبلاً ذکر شد که کائولینیت یا خاک چینی در بدنه های استون ور پرسلانی با سطح محتوایی که از 10 تا 15 درصد تغییر میکند، استفاده میشود؛ اما نقش و کارکرد حقیقی آن در بدنه پرسلان چیست؟

علاوه بر ایجاد سفیدی معین در توده، کائولینیت حامل اصلی آلومینیوم اکسید یا آلومینا (Al₂O₃) است که در مرحله شیشه ای شدن بدنه تعادل واکنش را تنظیم میکند. در واقع، آلومینا میتواند همراه با عناصر قلیائی گدازآور سهمی در تشکیل فاز شیشه ای از نوع سیلیسی-آلومینائی داشته باشد. از سوی دیگر، در طول فرآیند پخت فاز مولایت (3Al₂O₃∙2SiO₂) را تشکیل میدهد که با ساختار سوزن مانندی که دارد، به عنوان «استخوان بندی» برای فرآورده های حاصل عمل میکند و بنابراین در افزایش استحکام مکانیکی سهیم میشود.

کائولنها (Kaolins)

نام کائولن از شهر کوچک Kao-ling (به معنای تپه بلند) در چین آمده است، جائیکه اولین نمونه از این ماده استخراج شد. فرمول کائولینیت Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O است. کائولن توده ای متراکم از مواد خاکی و میکروکریستالی با سختی یک، وزن مخصوص 6/2 و جلای کمی مرواریدی. کائولن حاصل دگرگونی مواد آلومینیوم سیلیسی (فلداسپارها، پلاژیوکلاز، فلداسپاتوئید) سازنده سنگها در عمق محصول است.

به طور خیلی خلاصه منشأ این ذخایر، دگرگونی فلداسپارهای صخره ای بلوری است که منجر به خروج همزمان عنصرهای قلیائی (سدیم و پتاسیم) میشود. در موارد نادری که کائولن نزدیک به خالص تشکیل میگردد (معمولاً از رگه های فلداسپاتی)، سفید شیری است، پلاستیسیته پائین و سطحی چرب دارد که وقتی لمس شود لایه نازک سفید رنگ پایداری روی پوست بر جای میگذارد.

تصویری از کانی کائولینیت نسبتاْ خالص.

معمولاً ذخایر کائولینیتی مخلوطهایی از کائولینیت، کوارتز (مقاوم در برابر پدیده های دگرگونی و تغییر شکل) و فلداسپارها (اثرهایی از تجمع ناقص و عمل دگرگونی) هستند، اما اکسیدهای آهن (علت اصلی رنگدار شدن ماده) و میکاها نیز باید در نظر گرفته شوند.

عموماً ذخایر کائولن منشأ اولیه دارند. این بدان معناست که آنها در همان جایی هستند که صخره های منبع وجود دارند و بنابراین حمل نمیشوند. حال آنکه ذخایر ثانویه آنهایی هستند که جابجا شدن و ته نشینی دوباره در یک محیط آبی (معمولاً استخری) را از سر میگذرانند.

استفاده از کائولن در سرامیک به حدود ده درصد تولید جهانی محدود میشود، حال آنکه به عنوان ماده سفید کننده و پُر کننده به صورت گسترده در صنعت کاغذ سازی به مصرف میرسد.

صنعت سرامیک از مواد خالص استفاده نمیکند بلکه مخلوطی از کانیهائی را که دو خانواده بزرگ از فرآورده ها را میسازند، مصرف میکند:

بالکلی (ballclay) و خاک چینی (china clay).

تفاوت بالکلی و خاک چینی

بالکلی محتوای کائولن کمتر با حضور واضحتر کانیهای میکائی و کوارتز دارد. در مقابل، فرآورده های خاک چینی مقدار بالاتر کائولینیت (90-80 درصد) و مقدار اندکی از کانیهای میکائی دارند و در عمل به مواد کائولینیتی خالص نزدیک هستند.

2-1- کائولینیت در بدنه های سرامیکی

 در هنگام انجام مراحل پرس و پخت، واکنشهای فرآورده های بالکلی و خاک چینی با هم متفاوت است که میتوان آنها را به صورت زیر جمع بندی کرد:

بالکلی

در هنگام پرس کردن به صورت معمولی انبساط می یابند؛

در فرآورده ناپخته، هم خام و هم خشک مقادیر استحکام خمشی عالی دارند و بنابراین نشان دهنده میزان بالای پلاستیسیته است؛

نمونه های پخته شده در ۱۰۲۰ ˚C انقباض محدود 2-0 درصد و سطح تخلخل ظاهری 20-18 درصد دارند؛

با در نظر گرفتن میزان «ناخالصی»های حاضر که فرآیند زینترینگ را آسان میکند، نمونه های پخته شده در ۱۰۲۰ ˚C سظوح بالای مقاومت مکانیکی (از 50 تا ۱۵۰ Kg/cm² ) خواهند داشت.

ضریب انبساط گرمائی در ۱۰۲۰ ˚C در گستره ای از ۱۷۰-۱۲۰ ضرب در ده به توان منهای ۷ بر درجه سلسیوس قرار دارد.

خاک چینی

انبساط پس از پرس بالائی دارند؛

ماده ناپخته، هم خام و هم خشک مقاومت مکانیکی ضعیفی دارد؛

در هنگام خشک شدن انبساط زیادی دارد؛

هنگام پخت در ۱۰۲۰˚C  انقباض ابعادی مشاهده نمیشود و به جای آن انبساط اندک با مقادیر جذب آب بالا (30-25 درصد)، مقاومت مکانیکی پائین در محصولات پخته (Kg/cm² ۳۰-۶۰) و ضریب انبساط گرمائی کم  ۱۴۰-۱۱۰ ضرب در ده به توان منهای ۷ بر درجه سلسیوس خواهیم داشت.

بنابراین با ماده بسیار دیرگدازی سر و کار داریم که در خالصترین شکل خاک چینی میتواند در گستره 15-10 درصد در بدنه های استون ور پرسلانی به کار رود.

2-2- کائولینیت در بدنه های استون ور پرسلانی

قبلاً ذکر شد که کائولینیت یا خاک چینی در بدنه های استون ور پرسلانی با سطح محتوایی که از 10 تا 15 درصد تغییر میکند، استفاده میشود؛ اما نقش و کارکرد حقیقی آن در بدنه پرسلان چیست؟

علاوه بر ایجاد سفیدی معین در توده، کائولینیت حامل اصلی آلومینیوم اکسید یا آلومینا (Al₂O₃) است که در مرحله شیشه ای شدن بدنه تعادل واکنش را تنظیم میکند. در واقع، آلومینا میتواند همراه با عناصر قلیائی گدازآور سهمی در تشکیل فاز شیشه ای از نوع سیلیسی-آلومینائی داشته باشد. از سوی دیگر، در طول فرآیند پخت فاز مولایت (3Al₂O₃∙2SiO₂) را تشکیل میدهد که با ساختار سوزن مانندی که دارد، به عنوان «استخوان بندی» برای فرآورده های حاصل عمل میکند و بنابراین در افزایش استحکام مکانیکی سهیم میشود.