توسعه لعاب‌های سرامیكی با ویژگی‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی

توسعه لعاب‌های سرامیكی با ویژگی‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی

پیشرفت صنعت در سال‌های اخیر امكان تركیب مواد را حداقل در یك بعد و در ابعاد نانومتری (1تا 100 نانومتر) فراهم ساخته است كه باعث بروز و مشاهده ویژگی‌ها و عملكرد متفاوت مواد جدید نسبت به حالت اصلی آنها در ابعاد میكرومتری می‌شود. مواد در ابعاد نانومتری دارای محدوده گسترده‌ای از كاربردها می‌باشند و به طور ویژه در علوم الكترونیك، مواد، ارتباطات و مخابرات و سامانه‌های زیستی دارای مصارف ویژه می‌باشند. براساس پیش‌بینی آنالیزهای اقتصادی، حجم تجارت تكنولوژی نانو تا سال 2015 دارای سرمایه در گردشی بین 750 میلیون تا 2 میلیارد یورو در سال خواهد بود. هرچند به دلیل عدم استفاده از فناوری نانو در بخش سرامیك فواید وكاربردهای آن برای این صنعت به طور دقیق مشخص نشده است اما به طور مثال خصوصیات ضد میكروبی كه ذرات نانو با جنس مشخص در تركیب با سرامیك‌ها میتوانند ایجاد نمایند از جمله ویژگی‌های این فناوری در صنعت سرامیك محسوب می‌شود.

ظهور نسل جدیدی از مواد، به محصولات سرامیكی این امكان را می‌دهد تا قابلیت‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی بدست آورند به نحوی كه قادر خواهند بود تا از رشد میكروارگانیسم‌های بیماری‌زا جلوگیری نموده و یا آن‌ها را نابود نمایند و از این طریق شرایط بهداشتی محیط را ارتقاء دهند.

صنعت سرامیك می‌تواند با نوآوری در ساخت و افزایش كیفیت، سبب بالا بردن ارزش افزوده در تولید گردیده و قدرت رقابت این محصولات را در بازار بالا ببرد.

1- مقدمه :

بهداشت عمومی، ‌از موضوعات مورد توجه در جوامع امروزی می‌باشد. اخبار وجود آلودگی‌های گوناگون توسط میكروارگانیسم‌های بیماری‌زا در مناطق بحرانی مانند بیمارستان‌ها، كشتارگاه‌ها، رستوران‌ها، فضاهای صنعتی و غیره به طور هشدار دهنده‌ای در حال افزایش بوده و سبب ایجاد نگرانی در سطح جامعه شده و تقاضا برای محصولات و مواد ضدمیكروب، به طور روز افزون در حال افزایش می‌باشد. از جمله این مواد انواع شیشه، پلاستیك، رنگ‌ها، لعاب‌ها و غیره می‌باشد كه به تازگی با ویژگی‌های ضد باكتریایی وارد بازار شده‌اند. در میان یون‌های فلزی كه دارای خصوصیات ضدمیكروبی می‌باشند عنصر نقره در شكل یون نقره به واسطه اثر آن در از بین بردن طیف وسیعی از میكروارگانیسم‌ها مشهور می‌باشد و به همین دلیل در بخش سرامیك در گذشته تلاش‌هایی جهت تولید محصولات با ویژگی‌های ضدمیكروبی كه به طور عمده از عنصر یون نقره بهره گرفته‌اند، انجام شده است. تحقیقات جدید نشان می‌دهد كه اجزاء نقره در ابعاد نانومتری (1 تا 100 نانومتر) خصوصیات ضد باكتریایی را نشان می‌دهند، بر طبق بررسی‌ها مقدار مساوی از ذرات نقره در ابعاد نانو در قیاس با نیترات نقره، دارای فعالیت ضدمیكروبی قوی‌تر و فعال‌تری می‌باشد. نتایج این تحقیق در كنار توجه به ویژگی ضرر اندك این ذرات برای سلامتی انسان، نانوذرات نقره را به عنوان عوامل ضد باكتری موثر و سودمند معرفی می‌نماید. تحقیق پیش‌رو برای نخستین بار یك آزمایش سیستماتیك و اصولی را از عملكرد ذرات نقره در اندازه نانو در محصولات سرامیكی معرفی می‌نماید.

2- مواد مورد استفاده و روش آزمایش :

2-1- مواد مورد استفاده: در انجام این آزمایش مواد زیر مورد استفاده قرار گرفتند: كلوئید نقره با عیار 73 درصد و كائولن حاوی نقره كه دارای 22 درصد نقره می‌باشد. كلوئید نقره شامل اجزاء نقره با ابعاد نانو و یك پروتئین به عنوان پایداركننده می‌باشد كه برای آماده‌سازی سوسپانسیون‌های آب‌دار نانو ذرات نقره مورد استفاده قرار گرفتند. این آزمایش از طریق جابجایی ذرات الكترون (با رعایت وجود نانو ذرات نقره با ابعاد كمتر از 20 نانومتر) انجام شد. در كائولن حاوی نقره كانی كائولن به عنوان شكل فرعی و زیر لایه‌ای عمل نموده و این درحالی‌است كه نانو ذرات نقره از طریق فرآیند جذب سطحی در بخش‌های سطحی ماده قرار گرفته و ته‌نشین شده‌اند.

 

2-2- آماده سازی غشاء ضد باكتری به منظور استفاده در سرامیك‌های لعابدار پخته شده:

در این فرآیند جوهر مورد استفاده در چاپ تخت توسط اضافه كردن مقدار مشخصی از كائولن نقره‌دار به مقدار معینی از فریت و دستگاه چاپ تخت آماده گردید و سپس این مخلوط تا زمان رسیدن به یك تركیب هموژن از ذرات معلق موجود در آن هم زده شد. دستگاه چاپ مورد استفاده در این آزمایش دارای تركیبی از الكل و ضخامت دهنده سلولزی بوده و جوهر بدست آمده از آن شرایط مساعد برای استفاده در چاپ سرامیك‌های لعابدار پخته شده را نشان می‌دهد. در این آزمایش به طور ویژه از كاشی‌های پرسلانی كه دارای پوشش لعاب مات بودند استفاده گردید. بعد از چاپ بر روی سرامیك‌ها، هر نمونه در خشك كن آزمایشگاهی برای مدت 30 دقیقه و با دمای 110 درجه خشك گردید و در نهایت نمونه‌ها در كوره الكتریكی آزمایشگاهی طبق الگوی زیر پخت گردیدند : - پخت سریع تا دمای 500 درجه سانتیگراد - حرارت دهی با سرعت 25 درجه در دقیقه از 500 درجه تا ماكزیمم دمای پخت - باقی ماندن نمونه در دمای ماكزیمم برای مدت زمان 6 دقیقه – خنك‌سازی سریع از دمای ماكزیمم تا 590 درجه – خنك‌سازی با سرعت 5 درجه در دقیقه از حرارت 590 تا 540 درجه – خنك‌سازی سریع تا دمای محیط - ماكزیمم دمای پخت 1040 درجه سانتیگراد

 

+ نوشته شده در جمعه بیست و نهم اردیبهشت ۱۳۹۱ ساعت 22:55 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

انواع دستگاه ها و آزمایش ها در کارخانجات کاشی

تست سایش :
این ازمایش فقط برای کاشی کف است کاشی را به ابعاد 10X 10 می بریم داخل دستگاه قرار داده محکم می بندیم محفظه ی رویی را باز کرده 75 گرم گلوله ریز 75 گرم متوسط و 75 گرم گلوله درشت ریخته همراه ان 200 سی سی اب می ریزیم محفظه را محکم می بندیم دستگاه را روشن می کنیم تا در نوبت اول 500 دور می چرخد اگر سایش نداشت دوباره دستگاه را روشن می کنیم و تا 1000 دور می چرخد و اگر سایش نداشت می گوییم قطعه خوب است .



تست اتو کلاو :
از هر کاشی دونمونه را برداشته داخل دستگاه قرار می دهیم و تا جایی که صفحه مشبکک را بپوشاند اب می ریزیم در را محکم می یندیم شیر بخار را هم محکم می کنیم .
برای تعیین ضریب انبساط رطوبتی لعاب و بدنه استفاده می شود .
باید ببینیم لعاب با بدنه کشیده می شود و تحت جذب اب ترک می خورد یا نه . یک ساعت طول می کشد تا فشار دوباره دستگاه اتوکلاو به 5 اتمسفر برسد 1 ساعت در این فشار نگه می ماند و 1 ساعت طول می کشد تا فشار دوباره به حالت اول بر گردد سپس 4 ساعت در این حالت نگه می دارینم تا فشار داخل متعادل مشود سپس ان را باز می کنیم و جوهر پر منگنات را روی ان می ریزیم و می شوییم اگر ترک داشت مشخص می شود .


شوک حرارتی :
این تست برای تعیین ضریب انبساط حرارتی بدنه و لعاب می باشد .
دستگاه اصلی در این ازمایش خشک کن است دما را ˚100 می کنیم و در داخل خشک کن به مدت 20 دقیقه قطعه را قرار می دهیم سپس ان را سریع وارد اب ˚20 می کنیم و به مدت 2 دقیقه در وان اب قرار می دهیم این کار را 10 بار تکرار می کنیم و دوبار هر دو روی ان جوهر را می ریزیم و مشاهده می کنیم که ایا ترک دارد یا نه .


دانه بندی :
این ازمایش برای کاشی کف با مش ریزتر انجام می شود و برای کاشی دیواز با مش درشت تر انجام می شود .
100 گرم گرانول را رویی این مش ریخته و سپس مجموع مش ها با دانه یندی های متفاوت را روی هم قرار داده و روی دستگاه vibration قرار می دهیم و در زمان 10 دقیقه مجموعه را می لرزانیم سپس روی مش ها را وزن می کنیم هرچه دانه ریزتر باشد باید مقدار بیشتری در مش اخر بماند .
مش کاشی دیوار : 150 – 70 – 45 – 18
مش کاشی کف : 200 – 120 – 80 – 60


درصد رطوبت :
100 گرم گرانول را داخل خشک کن قرار می دهیم . دما در حدود 120 الی 150 درجه و در حدود 30 دقیقه ای گرانول ها را خشک می کنیم سپس وزن خشک ان را اندازه می گیریم و از فرمول زیر
درصد رطوبت ا اندازه می گیریم :
[(وزن خشک – وزن تر) / وزن خشک] X 100
درصد رطوبت زیر پرس باید 5.5 الی 6 درصد باشد .

در کاشی کف سه مرحله کاشی سورت می شود ولی در کاشی دیوار دو مرحله :
مراحل کاشی کف : 1 . تاب سنج
2 . کیفیت سطح
3 . ابعاد سنج : اختلاف زیاد

مراحل کاشی دیوار: 1 . تاب سنج
2 . کیفیت سنج
تاب تقعری تا درجه 3 تعریف نمی شود .

دستگاه سنجش مقاومت :
این دستگاه دارای یک اهرم می باشد و کاملا مکانیزه و کامپیوتری عمل می کند . برای سنجش مقاومت خمشی یک قطعه باید ضخامت کاشی را بدون پایه اندازه می گیریم و به دستگاه می دهیم سپس دکمه START را می زنیم اهرم پایین می اید تا جایی که قطعه را کاملا بشکند در این ازمایش اهرم باید کاملا در وسط فرار بگیرد در روی صفحه نمایش نیروی لازم جهت شکستن قطعه نوشته می شود و بر اساس فرمول زیر مقاومت را محاسبه می کنیم :
б = 3PL / ba2
که نیروی لازم جهت شکستن قطعه است . L فاصله تکیه گاه یا طول قطعه است . a ضخامت و bعرض است .
برای کاشی کف 22< б نیوتن بر میلیمتر است و برای کاشی دیوار12<б است . چون کاشی کف جذب اب کمتر ٬ تخلخل کمتر و استحکام بیشتر دارد .


جذب اب :
از هر سایز 5 نمونه را بر می داریم اول وزن خشک را انداره می گیریم سپس قطعات داخل دستگاه
بن ماری می گذاریم . دستگاه بن ماری بدین صورت کار می کند که قطعات را داخل ان گذاشته و درون ان اب می ریزیم 2 ساعت قطعات را در اب جوشان قرار می دهیم سپس 4 ساعت در اب معمولی قرار می دهیم سپس قطعه را وزن می کنیم و از فرمول زیر درصد جذب اب را محاسبه می کنیم :
100 x (وزن خشک – وزن تر)/ وزن تر
اگر دستگاه بن ماری نبود قطعات را داخل اب به مدت 24 ساعت گذاشته و سپس وزن ان اندازه می گیریم و از فرمول درصد جذب اب را محاسبه می کنیم .


لک پذیری :
این آزمایشات فقط برای کاشی کف است و برای دیوار نیست . در این حالت از پرمنگنات پتاسیم که جوهر قوی می باشد استفاده می کنیم در این حالت قطرات پرمنگنات را به مدت 24 ساعت بر روی قطعات نگه می داریم سپس می شوییم نباید لکی بر روی ان باقی یماند . اگر لک ماند باید فرمولاسیون لعاب عوض شود .


تست شیمیایی :
این تست هم برای کاشی کف است وهم برای کاشی دیوار است زمانی که فرمولاسیون لعاب عوض می شود تست شیمیایی می شود . برای این ازمایش اسید HCL 3% نرمال و باز KOH 3% نرمال را بر روی قطعات ریخته و در داخل یک محفظه قرار می دهیم و بعد از 4 روز ان را خالی می کنیم و دوباره این اسید ها و باز ها را ریخته و 3 روز بعد خالی می کنیم .

+ نوشته شده در جمعه بیست و نهم اردیبهشت ۱۳۹۱ ساعت 22:53 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

تست اتوکلاو:‏ EN105

تست اتوکلاو:‏ EN105

 

از سري مقالات كاشي و سراميك بسيار ساده است.
 
 
 
 
 مطابق اين روش تعداد 10 نمونه انگوب و لعاب خورده و پخته شده در شرايط توليد را در يک محفظه فولادي که در قسمت انتهايي آن يک المنت حرارتي وجود دارد قرارداده و تا اندازه معيني – كه المنت را بپوشاند ولي كاشي را خيس نكند - آب در آن ميريزند. اين محفظه داراي عملکردي مشابه ديگ زود پز بوده و کاشي‏ها‏ در آن تا دماي 160 درجه سانتيگراد و در محيط اشباع از بخار آب مورد تست قرار ميگيرند.

 شرايط ذکر شده روند جذب رطوبت بدنه را تسريع کرده و به عنوان شبيه‏سازي يک پروسه گذشت زمان به مدت معادل حدود سي سال عمل مي‏کند. يعني آن که اگر قرار باشد کاشي طي مدت سي سال دچار انبساط رطوبتي گردد،‏ زمان انجام اين فرايند در محفظه اتوکلاو به حدود 4 ساعت تقليل پيدا مي‏کند. زمان بندي انجام تست به اين گونه است که نمونه‏ها‏ پس از قرار گيري در دستگاه و آغاز تست در يک مدت معين - حدود يکساعت – به شرايط فشار 5 اتمسفر مي‏رسند‏. سپس در اين شرايط به مدت يکساعت توقف مي‏کنند‏‏ و بعد فرايند سرد شدن و خروج از دستگاه انجام خواهد شد که آن هم حدود يکساعت طول ميکشد. نمونه‏ها‏ي سرد شده يکساعت ديگر در محيط باقي ميمانند تا واکنش‏ها‏ي خود را به اتمام برسانند. سپس روي سطح لعاب خورده آنها جوهر (‏يا برم تيمول بلو)‏ ماليده مي‏شود‏. در صورت وجود ترک جوهر به داخل ترک‏ها‏ نفوذ کرده و به شکل يک خط رنگي کاملا مشخص مي‏شود‏.

 

 * با توجه به تجربه شخصي نگارنده, فرايند تکميل واکنش‏ها‏ در اتوکلاو داراي زمان کافي نيست.لذا در موارد محدود با توجه به اخذ نتيجه مثبت از تست اتوکلاو،‏ ترک ممکن است با يك تاخير 24 ساعته در محصولات ديده شود. براي اطمينان کامل از تکميل واکنش‏ها‏ روش مشابهي پيشنهاد مي‏شود‏.نمونه‏ها‏ي فوق الذکر جهت قرار گيري در دستگاه اتوکلاو قرار گرفته و اين بار به صورت سخت گيرانه نسبت به استاندارد مورد آزمون قرار ميگيرند. يعني زمان رسيدن به فشار ماکزيمم دو ساعت،‏ هفت اتمسفر فشار در زمان تست و دو ساعت توقف در اين فشار توصيه مي‏شود‏. در بهترين حالت پس از بررسي نمونه‏ها‏ي سرد شده،‏ بازبيني مجددي بعد از گذشت 24 ساعت صورت مي‏گيرد. اگر قرار باشد طي زمان با ترک اتوکلاو روي محصول مواجه شويم،‏ از اين روش تست نتيجه کار کاملا مشخص خواهد شد.

+ نوشته شده در جمعه بیست و نهم اردیبهشت ۱۳۹۱ ساعت 22:52 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

مراحل فازی تشكیل لعاب در خلال فرآیند پخت

مراحل فازی تشكیل لعاب در خلال فرآیند پخت




لعاب استعمال شده بر روی بدنه ها مطابق با مراحل ذیل تبدیلات فازی خود را در خلال سیكل پخت طی مینماید : 

- تشكیل سیلیكاتها 

- تشكیل فاز شیشه ای 

- فاز تصفیه 



فلدسپارها در تركیب لعاب ، قلیائیها را بعنوان تغییر دهنده های شبكه ، آلومین را بعنوان واسطه تثبیت سازی ، و SiO2 را بعنوان شیشه ساز و به شكلی نامحلول وارد سیستم می نمایند . در طی اولین فاز ، یعنی تشكیل سیلیكاتها ، آنچه بوقوع می پیوندد واكنشهای فاز جامد است . اولین واكنش فاز جامد مودیفیكاسیون بتا كوارتز به آلفا كوارتز در 573 درجه سانتیگراد است كه بصورت خودبخودی انجام می پذیرد . 

دیگر مؤلفه مهم مصرفی در بچ لعاب CaCO3 است كه تجزیه آن مطابق واكنش زیر بوقوع می پیوندد : 

CaCO3 à CaO + CO2 



متعاقب واكنشهای بالا ، فاز تشكیل سیلیكاتها با تشكیل كلسیم سیلیكات آغاز می گردد : 

2CaO + SiO2 à 2CaO.SiO2 

CaO + SiO2 à CaO.SiO2 



فاز تشكیل سیلیكاتها حول و حوش 900 درجه سانتیگراد و در حالی كه لعاب همچنان حاوی كوارتز باقیمانده در ساختار خود می باشد ، به اتمام میرسد . مذابه های اویتكتیك اولین فازهای مذابی هستند كه در خلال افزایش درجه حرارت و در بازه حرارتی 700 تا 900 درجه سانتیگراد تشكیل می گردند . در فاز دوم ، واكنشهای تشكیل شیشه بوقوع می پیوندد . بخش عمده كوارتز آزاد باقیمانده ، در طی این مرحله از فرآیند پخت وارد فاز مذاب می گردد . 

در پیك حرارتی پخت لعاب ، مؤلفه های اكسیدی استاندارد مورد استفاده در لعابها ، یعنی CaO ، MgO، k2O، Na2O، ZnO ،Al2O3 و SiO2 همگی در فاز مذاب حضور دارند . لعابها در حالی كه در موقعیت فاز شیشه أی و یا بعضاً مرحله بعدی تصفیه قرار دارند ، با طی مرحله سرمایش سخت می شوند . 

به هر ترتیب فرآیند ذوب كامل شیشه أی در طی سیكلهای پخت استاندارد محصولات سرامیكی همواره صورت قطعیت به خود نمی گیرد . بنابراین شاهد حضور حفره های سوزنی در سرتاسر ساختار برخی از لعابها هستیم كه حكایت از حضور ذرات حل نشده در مذابه (SiO2) لعاب می نماید . یك ناحیه انتقالی بین لعاب و بدنه تشكیل می شود كه اصطلاحاً بدان لایه میانی یا لایه بافر اطلاق می شود و در مقایسه با بدنه های سرامیكی از محتوای فاز شیشه أی بالاتری برخوردار است . 

بسته به تركیب خاص شیمیائی لایه بافر بعضاً ممكن است با تشكیل فازهای كریستالین نیز مواجه گردیم . در لعابهای غنی از CaO ، كریستالیزاسیون آنورتیت و حضور كریستوبالیت را می توان به كمك آنالیز میكروسكوپ الكترونی روبشی ثابت نمود . اثر فلدسپارهای قلیائی (ترجیحا فلدسپارهای غنی از آلوبایت ) در طی مراحل تشكیل لعاب عمدتاً در مرحله دوم یعنی تشكیل فاز شیشه نمود می یابد . این فلدسپارها در 1120 درجه سانتیگراد شروع به ذوب شدن نموده و در پیوند با سایر اكسیدها،ساختار شیشه أی لعاب را گسترش میدهند . 

در ساده ترین شكل این ساختار شامل شیشه های آلومینوسیلیكات قلیائی ـ قلیائی خاكی است . افزودن Al2O3 به كمك فلدسپارها این مزیت را دارد كه انحلال و ورود آن به فاز مذاب تقریبا بدون مشكل انجام میپذیرد . 

فرضیه هایی كه در تبیین ساختار شیشه های سیلیكاته مورد استفاده قرار می گیرند، در توصیف فرآیندهای واقع شده در طی تشكیل فاز شیشه أی لعاب نیز معتبرند ، و نتایج حاصل از آنها ضرورت حضور قلیائیها و قلیائیهای خاكی ، Al2O3 و SiO2 را در نسخه فرمولاسیون بچ لعاب نشان می دهد . 

شیشه های آلومینوسیلیكاته قلیائی ـ قلیائی خاكی كه در خلال تشكیل فاز شیشه أی توسعه می یابند،شامل اتصالات نامنظم تتراهدرونهای [SiO4]- هستند كه كه اساسا 60 درصد پیوندها را شامل می شود . Al2O3 این قابلیت را دارد كه در شبكه جایگزین SiO2 شده و بنابر این در صورت حضور اكسیدهای قلیائی، به فرم كئوردینیت های تتراهدرالی چون تتراهدرون [AlO4]- ظاهر گردد . 

افزودن فلدسپار به نسخه بچ لعاب ضامن تامین هر سه مؤلفه اكسیدی مورد اشاره است . یونهای قلیائی و قلیائی خاكی هر دو بعنوان تغییر دهنده های شبكه عمل می نمایند . اگرچه Al2O3 می تواند هم به شكل یك تشكیل دهنده و هم به شكل یك تغییر دهنده شبكه عمل نماید ، معهذا رفتار آن بستگی به میزان اسیدیته یا قلیائیت فاز شیشه أی دارد . 

با افزایش درجه حرارت ، قلیائیها [Na2O,K2O] و قلیائیهای خاكی [CaO,MgO] بیشتری وارد فاز شیشه می شوند ، كه به نوبه خود موجب افزایش قلیائیت فاز شیشه أی گردیده و بنابراین تشكیل تتراهدرونهای [AlO4]- را امكانپذیر می سازند . تتراهدرونهای [SiO4]- و [AlO4]- ساختار شیشه أی را تشكیل می دهند كه بر اساس مدل اشاره شده ، شبكه شیشه أی لعاب محسوب می گردد . 

یونهای قلیائی و قلیائی خاكی ـ بعنوان تغییر دهنده های شبكه ـ از طریق اكسیژن به تتراهدرونها متصل میگردند .این مكانیسم موجب شكست پلها و تخریب ساختار شبكه می گردد . افزایش محتوای اكسیدهای قلیائی و قلیائی خاكی تعداد شكستهای حادث شده را افزایش می دهد . تتراهدرونهای [AlO4]- موجب كاهش این شكستها می گردند . این اثر Al2O3 مادامی كه یونهای قلیائی و قلیائی خاكی كافی جهت بالانس كردن ظرفیت یونهای آلومینیوم سه بار مثبت[Al3+] در تتراهدرونهای [AlO4]- ، در دسترس باشند ، ادامه می یابد . با این توصیف نتیجه میگیریم كه یك بچ لعاب هنگامی تنظیم می شود كه حاوی كمیت مناسبی از مؤلفه های تشكیل دهنده و تغییر دهنده شبكه به منظور تشكیل ساختار شیشه أی باشد . 

استفاده از فلدسپارها در نسخه فرمولاسیون بچ لعاب بدین جهت ضروری است كه Al2O3 را به شكل محلول و عاری از ذرات حل نشده به مذابه لعاب وارد میسازد . در چنین شرایطی آلومین به طور همزمان نقش تثبیت كنندگی و تغییر دهندگی شبكه [Na2O,K2O] و نیز شیشه ساز[SiO2] را ایفا می نماید . 

در تولید لعابها و فریتهای ترانسپارنت ، رعایت این نكته ضروری است كه فلدسپارها می بایست از حداقل ممكن اكسیدهای رنگی كننده برخوردار باشند . فلدسپارهای غنی از Na2O با محتوای Fe2O3 كمتر از 08/0 درصد وزنی و TiO2 كمتر از 02/0 درصد وزنی جهت تامین این منظور مناسبند . در لعابهای رنگی ، مصرف فلدسپارهایی با محتوای اكسیدهای رنگی بالا [Fe2O3>0.15%] و [TiO2>0.05%] مجاز میباشد .
+ نوشته شده در جمعه بیست و نهم اردیبهشت ۱۳۹۱ ساعت 21:8 توسط مهندس ایمان رستگار  | 

توسعه لعاب‌های سرامیكی با ویژگی‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی

توسعه لعاب‌های سرامیكی با ویژگی‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی

پیشرفت صنعت در سال‌های اخیر امكان تركیب مواد را حداقل در یك بعد و در ابعاد نانومتری (1تا 100 نانومتر) فراهم ساخته است كه باعث بروز و مشاهده ویژگی‌ها و عملكرد متفاوت مواد جدید نسبت به حالت اصلی آنها در ابعاد میكرومتری می‌شود. مواد در ابعاد نانومتری دارای محدوده گسترده‌ای از كاربردها می‌باشند و به طور ویژه در علوم الكترونیك، مواد، ارتباطات و مخابرات و سامانه‌های زیستی دارای مصارف ویژه می‌باشند. براساس پیش‌بینی آنالیزهای اقتصادی، حجم تجارت تكنولوژی نانو تا سال 2015 دارای سرمایه در گردشی بین 750 میلیون تا 2 میلیارد یورو در سال خواهد بود. هرچند به دلیل عدم استفاده از فناوری نانو در بخش سرامیك فواید وكاربردهای آن برای این صنعت به طور دقیق مشخص نشده است اما به طور مثال خصوصیات ضد میكروبی كه ذرات نانو با جنس مشخص در تركیب با سرامیك‌ها میتوانند ایجاد نمایند از جمله ویژگی‌های این فناوری در صنعت سرامیك محسوب می‌شود.

ظهور نسل جدیدی از مواد، به محصولات سرامیكی این امكان را می‌دهد تا قابلیت‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی بدست آورند به نحوی كه قادر خواهند بود تا از رشد میكروارگانیسم‌های بیماری‌زا جلوگیری نموده و یا آن‌ها را نابود نمایند و از این طریق شرایط بهداشتی محیط را ارتقاء دهند.

صنعت سرامیك می‌تواند با نوآوری در ساخت و افزایش كیفیت، سبب بالا بردن ارزش افزوده در تولید گردیده و قدرت رقابت این محصولات را در بازار بالا ببرد.

1- مقدمه :

بهداشت عمومی، ‌از موضوعات مورد توجه در جوامع امروزی می‌باشد. اخبار وجود آلودگی‌های گوناگون توسط میكروارگانیسم‌های بیماری‌زا در مناطق بحرانی مانند بیمارستان‌ها، كشتارگاه‌ها، رستوران‌ها، فضاهای صنعتی و غیره به طور هشدار دهنده‌ای در حال افزایش بوده و سبب ایجاد نگرانی در سطح جامعه شده و تقاضا برای محصولات و مواد ضدمیكروب، به طور روز افزون در حال افزایش می‌باشد. از جمله این مواد انواع شیشه، پلاستیك، رنگ‌ها، لعاب‌ها و غیره می‌باشد كه به تازگی با ویژگی‌های ضد باكتریایی وارد بازار شده‌اند. در میان یون‌های فلزی كه دارای خصوصیات ضدمیكروبی می‌باشند عنصر نقره در شكل یون نقره به واسطه اثر آن در از بین بردن طیف وسیعی از میكروارگانیسم‌ها مشهور می‌باشد و به همین دلیل در بخش سرامیك در گذشته تلاش‌هایی جهت تولید محصولات با ویژگی‌های ضدمیكروبی كه به طور عمده از عنصر یون نقره بهره گرفته‌اند، انجام شده است. تحقیقات جدید نشان می‌دهد كه اجزاء نقره در ابعاد نانومتری (1 تا 100 نانومتر) خصوصیات ضد باكتریایی را نشان می‌دهند، بر طبق بررسی‌ها مقدار مساوی از ذرات نقره در ابعاد نانو در قیاس با نیترات نقره، دارای فعالیت ضدمیكروبی قوی‌تر و فعال‌تری می‌باشد. نتایج این تحقیق در كنار توجه به ویژگی ضرر اندك این ذرات برای سلامتی انسان، نانوذرات نقره را به عنوان عوامل ضد باكتری موثر و سودمند معرفی می‌نماید. تحقیق پیش‌رو برای نخستین بار یك آزمایش سیستماتیك و اصولی را از عملكرد ذرات نقره در اندازه نانو در محصولات سرامیكی معرفی می‌نماید.

2- مواد مورد استفاده و روش آزمایش :

2-1- مواد مورد استفاده: در انجام این آزمایش مواد زیر مورد استفاده قرار گرفتند: كلوئید نقره با عیار 73 درصد و كائولن حاوی نقره كه دارای 22 درصد نقره می‌باشد. كلوئید نقره شامل اجزاء نقره با ابعاد نانو و یك پروتئین به عنوان پایداركننده می‌باشد كه برای آماده‌سازی سوسپانسیون‌های آب‌دار نانو ذرات نقره مورد استفاده قرار گرفتند. این آزمایش از طریق جابجایی ذرات الكترون (با رعایت وجود نانو ذرات نقره با ابعاد كمتر از 20 نانومتر) انجام شد. در كائولن حاوی نقره كانی كائولن به عنوان شكل فرعی و زیر لایه‌ای عمل نموده و این درحالی‌است كه نانو ذرات نقره از طریق فرآیند جذب سطحی در بخش‌های سطحی ماده قرار گرفته و ته‌نشین شده‌اند.

 

2-2- آماده سازی غشاء ضد باكتری به منظور استفاده در سرامیك‌های لعابدار پخته شده:

در این فرآیند جوهر مورد استفاده در چاپ تخت توسط اضافه كردن مقدار مشخصی از كائولن نقره‌دار به مقدار معینی از فریت و دستگاه چاپ تخت آماده گردید و سپس این مخلوط تا زمان رسیدن به یك تركیب هموژن از ذرات معلق موجود در آن هم زده شد. دستگاه چاپ مورد استفاده در این آزمایش دارای تركیبی از الكل و ضخامت دهنده سلولزی بوده و جوهر بدست آمده از آن شرایط مساعد برای استفاده در چاپ سرامیك‌های لعابدار پخته شده را نشان می‌دهد. در این آزمایش به طور ویژه از كاشی‌های پرسلانی كه دارای پوشش لعاب مات بودند استفاده گردید. بعد از چاپ بر روی سرامیك‌ها، هر نمونه در خشك كن آزمایشگاهی برای مدت 30 دقیقه و با دمای 110 درجه خشك گردید و در نهایت نمونه‌ها در كوره الكتریكی آزمایشگاهی طبق الگوی زیر پخت گردیدند : - پخت سریع تا دمای 500 درجه سانتیگراد - حرارت دهی با سرعت 25 درجه در دقیقه از 500 درجه تا ماكزیمم دمای پخت - باقی ماندن نمونه در دمای ماكزیمم برای مدت زمان 6 دقیقه – خنك‌سازی سریع از دمای ماكزیمم تا 590 درجه – خنك‌سازی با سرعت 5 درجه در دقیقه از حرارت 590 تا 540 درجه – خنك‌سازی سریع تا دمای محیط - ماكزیمم دمای پخت 1040 درجه سانتیگراد

+ نوشته شده در جمعه بیست و نهم اردیبهشت ۱۳۹۱ ساعت 20:38 توسط مهندس ایمان رستگار  |