خواص و فرمولاسیون بدنه کاشی دیوار - بخش نخست

کاشي ديوار

 

ويژگيها، روشهاي توليد و فرمولاسيون بدنه

 

بخش دوم: مواد اولية مصرفی، انواع بدنه و ترکيبهاي آنها

 

خلاصه اي از فصل نهم کتاب «فناوري کاربردي سراميک»

 

جلد اول، انتشارات شرکت SACMI ايتاليا

 

Applied Ceramic Technology

 

Vol. 1, © 2002 SACMI Imola, ISBN 88-88108-48-3

 

Chapter IX, Wall tiles, pp. 255-266.

 

ترجمه: ابوالفضل گِروِئي

 

ab_gerveei@yahoo.com

 

© درج اين مطلب در مقالات، کتابها، وبلاگها و هر نوع وسايل انتشار اطلاعات تنها پس از اجازة مترجم و با ذکر کامل نام مترجم و نشاني وبلاگ معتبر است.

 

٭ ٭ ٭

مشخصه هاي مواد اوليه براي بدنه ها: بر اساس دسته بنديهاي تجاري، کاشيهاي ديواري ميتوانند به دو دستة «قرمز» و «سفيد» تقسيم شوند. در هر دو مورد مواد اوليه شامل دو نوع اصلي ميشود: «مواد رسي» و «مواد مکمل» (شامل فلداسپاتها، feldspathic sands، کوارتزها، کلسيتها).

 

ترکيب بدنه: همان گونه که قبلاً بيان شد، کاشيهاي ديواري ميتوانند با فرآيند تک پخت يا دو پخت و هميشه با استفاده از سيکلهاي سريع به دست آيند. به علاوه، ترکيب بدنه ميتواند جهت توليد فرآورده هاي سفيد پخت و قرمز پخت تغيير يابد. بدنة قرمز در اساس از رسهاي کربناتي بسيار متنوع با مقدار بالاي آهن تشکيل ميگردد. ترکيبهاي ديگر ممکن است feldspathic sands، فلداسپار، کوارتزيتها و -اگر ضروري باشد- کلسيت و/يا دولوميتها را نيز شامل شود.

 

در بدنه هاي سفيد پخت مخلوطهائي از رسهاي با رنگ پخت روشن، کلسيت، feldspathic sands و کوارتز مورد استفاده قرار ميگيرد (جدول دو).

 

مهمترين اختلاف بين ترکيبهاي سفيد و قرمز در مقدار و نوعِ رس مصرفي است (Quantity and Typology)؛ حال آن که بيشترين اختلاف درصدي بين بدنه هاي دو پخت و تک پخت آن است که بدنه هاي دو پخت ميتوانند درصدهاي بالاي کلسيت و/يا دولوميت داشته باشند (حتي به اندازة 18–15 درصد) و در موارد خاصي مواد اوليه با درجة خلوص به نسبت کمتر ممکن است به کار روند (جدول سه).

 

جدول دو – ترکيبهاي ممکن براي بدنه هاي تک پخت متخلخل (قرمز و سفيد) و بدنه هاي دو پخت.

 

 

جدول سه – ترکيبهاي مختلف بدنه براي تک پخت متخلخل و دو پخت سريع قرمز و سفيد (طبق SACMI).

 

ويژگيهاي فرآورده: ترکيبهائي که در هنگام پخت تشکيل ميشوند بر ويژگيهاي نهائي يک کاشي ديواري سراميکي بسيار اثر گذارند. اين ترکيبها بر اثرِ واکنش پذيري اکسيدهاي کلسيم و منيزيم (که به ترتيب از تخريب شبکه هاي کلسيت و/يا دولوميت در هنگام پخت به وجود مي آيند) تشکيل ميگردند. اين ترکيبهاي جديد عبارتند از گلنيت، دايوپسايد، آنورتيت و ولاستونيت. ويژگيهائي چون استحکام خمشي، ضريب انبساط، انبساط رطوبتي و موارد ديگر به مقدار و چگونگي (کميت و کيفيت) اين ترکيبها بستگي دارد.

ضریب انبساط گرمائی

شکل های نوعی ذرات اسپری درایر شده

سیلان پذیری پودرهای سرامیکی چگونه ارزیابی می شود ؟

كاني‌هاي رسي گروه بزرگ و با اهميت از كاني‌ها هستند كه زير بخشي از مجموعه فيلوسيليكات‌ها (سيليكات‌هاي ورقه‌اي) مي‌باشند. كاربرد اين كاني‌ها به ويژه در مباحث عمراني (به عنوان مصالح مفيد و گاها مضر) و نيز در صنايع سراميك، گل حفاري چاه‌هاي نفت، توليد كاغذ، در ساخت مواد پلاستيكي و لاستيكي، صنايع نسوز، ايزولاسيون و چندين و چند كاربرد ديگر بر هيچكس پوشيده نيست. لذا با توجه به اهميت آنها در كنار تنوع اين كاني‌ها بر آن شديم تا شرح مختصري از ويژگي‌هاي كلي اين كاني‌ها را در زير دنبال كنيم.

 

منشاء كاني‌هاي رسي

كاني‌هاي رسي در طبيعت به صورت ثانويه و از هوازده يا دگرسان شدن كاني‌هاي اوليه ديگر نظير فلدسپارها، ميكاها، آمفيبول‌ها و ... تشكيل مي‌شوند و لذا به دليل منشاء ثانويه، اين كاني‌ها معمولا به صورت تنها ديده نمي‌شوند و غالباً مجموعه‌اي از كاني‌هاي رسي همراه با برخي از كاني‌هاي اوليه يا ثانويه ديگر نظير كربنات‌ها، فلدسپارها، ميكاها و كوارتز در محل كانسارهاي مربوطه، تواما ديده مي‌شوند. مبحث مربوط به چگونگي تشكيل اين دسته از كاني‌ها و جزئيات فرايندهاي درگير با آن بسيار مفصل بوده و شرح مفصل آن در اين نوشتار مقدور نيست.

 

گروه‌هاي اصلي كاني‌هاي رسي

با توجه به ساختار بلوري، تركيب شيميايي و فيزيكي، كاني‌هاي رسي را به سه گروه اصلي (كه در بعضي از متون گروه كلريت هم به آنها اضافه مي‌شود) به شرح ذيل تقسيم مي‌كنند:

 

1. گروه كائولينيت (Kaolinite)

اين گروه شامل سه كاني كائولينيت، ديكيت (Dickite) و ناكريت (Nacrite) با فرمول شيميايي يكسان Al₂Si₂O₅(OH)₄ مي‌باشد. اين سه كاني پلي مرف (به معني تركيب شيميايي يكسان و ساختار بلوري متفاوت) هم هستند.

ساختار عمومي گروه كائولينيت متشكل از ورقه هاي سيليكات (Si₂O₅) پيوند خورده با اكسيد يا هيدروكسيدهاي آلومينيوم (Al₂(OH)₄) كه لايه‌هاي گيبسيت ناميده مي‌شوند، مي‌باشد. لايه‌هاي گيبسيت و سيليكات پيوند شيميايي محكمي دارند و بين دو لايه مجاور پيوند ضعيفي از سيليكات – گيبسيت قرار مي‌گيرد كه در راستاي پيوندهاي ضعيف حالت ورقه‌اي در آنها ايجاد مي‌شود.

 

2. گروه مونت موريلونيت - اسمكتيت (Montmorillinite-smectite)

اين گروه شامل كاني‌هاي پيروفيليت(Pyrophyllite) ، تالك، ورميكوليت، ساكونيت، ساپونيت و نانترونيت و مونت موريلونيت با فرمول خيلي متفاوت و متغير  (½Ca,Na)(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4.nH2O مي‌باشد. لايه‌هاي گيبسيتي ذكر شده در گروه كائولينيت در اين گروه توسط لايه مشابهي تحت عنوان بروسيت (Mg₂(OH)₄)، جانشين مي‌شود. ساختار اين گروه متشكل از دو لايه سيليكات كه يك لايه گيبسيت يا بروسيت در بين آن واقع شده است، مي‌باشد. در بين لايه‌ها مقادير متنابهي آب مي‌تواند نافذ گردد.

 

3. گروه ايليت (يا رس – ميكا)(Illite)

اين گروه فقط شامل ايليت است كه نوعي مسكويت (ميكاي سفيد) آبدار شده ميكروسكوپي مي‌باشد. اين كاني به فرمول شيميايي K₂Al₄(Si₆,Al₂)O₂₀(OH)₄ بوده و ساختار بلوري مشابه با مونت موريلونيت دارد كه در بين لايه‌هاي ايليت علاوه بر آب K⁺ نيز مي‌تواند رسوخ كند.

نوع و مشخصات مینرالهای مورد استفاده در صنعت کاشی


به طور كلي به كاشي كف كاشي و به كاشي ديواري سراميك گفته مي شود.

نوع و مشخصات مينرالهاي مورد استفاده در صنعت كاشي:



الف: ايليت



خاك سه لايه اي داراي پتاسيم كه منجر به جذب آب كم ميشود.هرچه رنگ آن سبز تر باشد مرغوب تراست زيرا كه داراي K بيشتري است.

خواص ايليت:

1 : سختي پايين

2: استحكام پخت بالا

3: پايداري در ابعاد

4: افزايش بازده بالميل و پرس

5: انبساط معمولي پس از پرس

6: نقطه ذوب پايين



ب: بنتونيت(مونت موري لونيت)





بنتونيت خالص را مونت موري لونيت گويند. مينرال اصلي آن مونت موري لونيت است. ساختار آن شبيه ايليت است.

خواص بنتونيت در بدنه:

انبساط معمولي پس از پرس

1: انبساط ضخامت پس از پرس

2: استحكام خام و خشك بالا ولي پخت پائين

3: انقباض زياد

4: جذب آب زياد

5: استحكام پس از پرس

استفاده آن در ديوار بيشتر از كف است.



ج: تالك



سيليكات آبدار منيزيم 3MgO,4SiO2,H2O



خواص تالك:



1: نرمترين ماده در جدول موهس؛ سختي 1

2: لمس چرب يا صابوني دارد.

3: ساختمان سه لايه اي:

4: انبساط پس از پخت و خشك زياد

5: مقاومت در برابر شوك حرارتي

6: ثبات ابعاد

7: بهتر كردن كيفيت سطح بدنه

8: كمك به خشك كردن لعاب

9: لعاب اعمال شده بر روي آن نيز پس از پخت سطح صافي را بوجود مي آورد.



د: پيروفيليت



رس سه لايه اي . بيشتر در كاشي كف استفاده ميشود.

خواص:

1: پلاستيسيته پائين

2: جذب آب كم

3: انبساط معمولي پس از پرس

4: استحكام خام و خشك پائين

5: انبساط پس از خشك شدن زياد است.

6: پس از پخت هم در دماي 1020 درجه انبساط بسيار بالايي از خود نشان مي دهد.



و: انواع كربناتها و كربناتهاي مضاعف



در دماي پائين تر از 900-800 درجه خارج ميشوند. اگر زمان براي خروج Co2 ندهيم عيوبي مثل بادكردگي و تيرگي لعاب در بدنه ايجاد مي شود. پس از اين مواد نبايست در تك پخت سريع استفاده كرد چون كه سريع خارج نمي شود.

مزاياي آن(Co2):

1: استحكام پخت بالا

2: جلوگيري از عيب ماه گرفتگي

3: جلوگيري از انبساط حرارتي

4: ثبات ابعاد

5: جذب آب بالا



ه: ولاستونيت



سيليكات كلسيم است.از آن مي توان به جاي كربنات استفاده كرد.

خواص :

1: استحكام پخت بالا: دليل اصلي آن داشتن كريستالهاي سوزني است.

2: ضريب انبساط حرارتي كم

3: استحكام خام و خشك كم ولي پخت بالا

4: انقباض خشك اصلاً ندارد؛ كه براي كاشي كف خوب است.

5: در دماي 1020 درجه انقباض پخت آن 0.3% است.

در ايران از اين ماده براي بدنه استفاده مي شود ولي براي لعاب مورد استفاده است زيرا كه در لعاب كاشي هاي ديوار و كف به دليل مات كنندگي نسبت به كربنات كلسيم ديگر جوش نمي زند.

تشکیلات یک شرکت تولیدی کاشی

تشکیلات یک شرکت تولیدی کاشی در قسمت تولید کاشی و سرامیک به صورت زیر می باشد:



این تشکیلات به صورت کلی شامل بخشهای آماده سازی؛ فرمینگ؛ لعاب و دکورزنی؛ کوره و بسته بندی می باشد. ولی به صورت مجزا و عینی به واحدهای زیر تقسیم می گردد:

1- دپوی مواد اولیه:

شامل دپوهای ماهانه؛ هفتگی و روزانه می باشد.

در این واحد مواد اولیه برای تولید موجود است و پس از انجام فرایندهای مربوطه وارد بخش تولید می شود.

2- سنگ شکن:

خود این قسمت از سه سنگ شکن به اسم های چکشی، فکی و رینگ میل تشکیل شده است. مواد انبار شده در قسمت دپو بسته به مسائل فنی در این قسمت وارد سنگ شکن های چکشی؛ فکی و رینگ میل می شوند و بعد از خردایش آماده وارد شدن به بالمیل می گردند.

3- بالمیل:

منظور از بالمیل همان آسیاب است که مواد تشکیل دهنده کاشی یا سرامیک یا گرانیت به نسبت های مناسب داخل آن ریخته می شود و پس از خروج به اسم دوغاب در مخازنی ذخیره می شود.

4- لعاب سازی:

در این قسمت مواد مورد نیاز برای قسمت خط لعاب شامل انگوب آستر، لعاب؛ رنگ چاپ و انگوب زیر تولید می شود.

5- اسپری درایر:

در این واحد دوغاب تولید شده توسط بالمیل با استفاده از حرارت آب آن گرفته می شود و به خاک خشک که اصطلاحاً به آن گرانول می گویند تبدیل می شود.

6- پرس:

گرانول تولیدی در واحد اسپری درایر در این قسمت به کاشی خام یا بیسکوئیت تبدیل می گردد.

7- خط لعاب:

بیسکوئیت تولید شده در پرس در این واحد به ترتیب انگوب آستر می خورد و بعد از آن نیز لعاب بر روی آن اعمال می گردد و سپس بر حسب نیاز چاپ می خورد که ممکن است چند چاپ انجام شود و یا هیچ گونه چاپی انجام نشود.

8- کوره:

بسکوئیت تولید شده در خط لعاب بعد از استراحت وارد کوره می شود و پخته می گردد و به شکل کاشی و سرامیکی که می شناسیم از آن خارج می گردد.

9- بسته بندی:

کاشی پخته شده در کوره در این قسمت بر اساس یک سری پارامترهایی تائید شده توسط اداره استاندارد و خود شرکت جداسازی و کارتن و بسته بندی می گردد و به بازار ارائه می گردد.

فاکتورهای موثر بر انتخاب مواد اولیه در کارخانجات کاشی
فاكتورهاي مؤثر بر انتخاب مواد اوليه:

1-ميزان سولفاتها؛ سولفيتها؛ سولفيدها و سولفور آزاد در خاك:

اين مواد منجر به ويسكوز كردن و نيز تيكسوتروپ كردن دوغاب مي شوند.

با استفاده از كربنات باريم مي توان از طريق واكنش جانشيني دوگانه تاثير سولفات را از بين برده و از بروز عيب پينهول جلوگيري كنيم.

هرچه سولفور مصرفي كمتر باشد عمر مفيد كوره بيشتر خواهد بود زيرا در اثر تجزيه سولفور خوردگي نسوزهاي مصرفي در كوره را شاهد خواهيم بود.

بطور خلاصه اثرات مخرب سولفاتها:

1: روانسازي را دچار مشكل مي كند.

2: زمان سايش بالا ميرود.

3: پينهول و بليستر لعاب را زياد مي كند.

4: خوردگي نسوزهاي كوره.

2-ميزان پرت خاك:

در رس هاي سه لايه اي ميزان پرت 5% است و در كائولينيت(رس دو لايه اي ) 13.9% مي باشد.

3-رنگ پس از پخت:

تيتان رنگ پس از پخت را تيره نمي كند به شرطي كه اكسيد آهن در بدنه نباشد. امّا اگر باشد تيتان نگ ناشي از آهن را شدت مي بخشد.

حضور MgO و CaO در تركيب بدنه از شدت تيرگي ناشي از اكسيد آهن مي كاهد.

4- استحكام پخت:

استحكام پخت به فازهاي پس از پخت و ميزان تخلخل در بدنه بستگي دارد.

افزايش ميزان اكسيد آهن و فلدسپاتها تا جايي كه ميزان تخلخل بدنه را كاهش دهند مي توانند منجر به افزايش استحكام بدنه شوند.

5- ابعاد كاشي

6- محل مصرف كاشي

7- پلاستيسيته:

هرچه پلاستيسيته بالا باشد استحكام خام و خشك آن بيشتر خواهد شد.

قويترين عامل و ماده اوليه در تقويت استحكام خام و خشك بنتونيت است.

8- انقباض پخت:

ميزان انقباض متاثر از فاكتورهاي متنوعي از جمله دماي پخت، فشار پرس، دانه بندي(زبره پس از بالميل) و تركيب بدنه خواهد بود.

اصولاً خاكهاي فلدسپاتي انقباض حين پخت را افزايش مي دهند و خاك هاي رسي از انقباض نسبتاً جلوگيري مي كنند.

9-جذب آب:

كربناتها جذب آب را بالا مي برند.

10- سختي مواد اوليه

11-: سنگ سازي بالميل

12- ذخيره معدن

---

نویسنده: admin, محل سکونت: همدان تاریخ: دوشنبه 17 فروردین 1388 - 11:34    عنوان:  تشکیلات یک شرکت تولیدی کاشی

---

تشکیلات یک شرکت تولیدی کاشی
منبع: http://kavoshsazandmaybod.blogfa.com/
تشکیلات یک شرکت تولیدی کاشی در قسمت تولید کاشی و سرامیک به صورت زیر می باشد:



این تشکیلات به صورت کلی شامل بخشهای آماده سازی؛ فرمینگ؛ لعاب و دکورزنی؛ کوره و بسته بندی می باشد. ولی به صورت مجزا و عینی به واحدهای زیر تقسیم می گردد:

1- دپوی مواد اولیه:

شامل دپوهای ماهانه؛ هفتگی و روزانه می باشد.

در این واحد مواد اولیه برای تولید موجود است و پس از انجام فرایندهای مربوطه وارد بخش تولید می شود.

2- سنگ شکن:

خود این قسمت از سه سنگ شکن به اسم های چکشی، فکی و رینگ میل تشکیل شده است. مواد انبار شده در قسمت دپو بسته به مسائل فنی در این قسمت وارد سنگ شکن های چکشی؛ فکی و رینگ میل می شوند و بعد از خردایش آماده وارد شدن به بالمیل می گردند.

3- بالمیل:

منظور از بالمیل همان آسیاب است که مواد تشکیل دهنده کاشی یا سرامیک یا گرانیت به نسبت های مناسب داخل آن ریخته می شود و پس از خروج به اسم دوغاب در مخازنی ذخیره می شود.

4- لعاب سازی:

در این قسمت مواد مورد نیاز برای قسمت خط لعاب شامل انگوب آستر، لعاب؛ رنگ چاپ و انگوب زیر تولید می شود.

5- اسپری درایر:

در این واحد دوغاب تولید شده توسط بالمیل با استفاده از حرارت آب آن گرفته می شود و به خاک خشک که اصطلاحاً به آن گرانول می گویند تبدیل می شود.

6- پرس:

گرانول تولیدی در واحد اسپری درایر در این قسمت به کاشی خام یا بیسکوئیت تبدیل می گردد.

7- خط لعاب:

بیسکوئیت تولید شده در پرس در این واحد به ترتیب انگوب آستر می خورد و بعد از آن نیز لعاب بر روی آن اعمال می گردد و سپس بر حسب نیاز چاپ می خورد که ممکن است چند چاپ انجام شود و یا هیچ گونه چاپی انجام نشود.

8- کوره:

بسکوئیت تولید شده در خط لعاب بعد از استراحت وارد کوره می شود و پخته می گردد و به شکل کاشی و سرامیکی که می شناسیم از آن خارج می گردد.

9- بسته بندی:

کاشی پخته شده در کوره در این قسمت بر اساس یک سری پارامترهایی تائید شده توسط اداره استاندارد و خود شرکت جداسازی و کارتن و بسته بندی می گردد و به بازار ارائه می گردد.

---

نویسنده: admin, محل سکونت: همدان تاریخ: دوشنبه 17 فروردین 1388 - 11:36    عنوان:  نوع و مشخصات مینرالهای مورد استف

---

نوع و مشخصات مینرالهای مورد استفاده در صنعت کاشی
منبع: http://kavoshsazandmaybod.blogfa.com/post-2.aspx

به طور كلي به كاشي كف كاشي و به كاشي ديواري سراميك گفته مي شود.

نوع و مشخصات مينرالهاي مورد استفاده در صنعت كاشي:



الف: ايليت



خاك سه لايه اي داراي پتاسيم كه منجر به جذب آب كم ميشود.هرچه رنگ آن سبز تر باشد مرغوب تراست زيرا كه داراي K بيشتري است.

خواص ايليت:

1 : سختي پايين

2: استحكام پخت بالا

3: پايداري در ابعاد

4: افزايش بازده بالميل و پرس

5: انبساط معمولي پس از پرس

6: نقطه ذوب پايين



ب: بنتونيت(مونت موري لونيت)





بنتونيت خالص را مونت موري لونيت گويند. مينرال اصلي آن مونت موري لونيت است. ساختار آن شبيه ايليت است.

خواص بنتونيت در بدنه:

انبساط معمولي پس از پرس

1: انبساط ضخامت پس از پرس

2: استحكام خام و خشك بالا ولي پخت پائين

3: انقباض زياد

4: جذب آب زياد

5: استحكام پس از پرس

استفاده آن در ديوار بيشتر از كف است.



ج: تالك



سيليكات آبدار منيزيم 3MgO,4SiO2,H2O



خواص تالك:



1: نرمترين ماده در جدول موهس؛ سختي 1

2: لمس چرب يا صابوني دارد.

3: ساختمان سه لايه اي:

4: انبساط پس از پخت و خشك زياد

5: مقاومت در برابر شوك حرارتي

6: ثبات ابعاد

7: بهتر كردن كيفيت سطح بدنه

8: كمك به خشك كردن لعاب

9: لعاب اعمال شده بر روي آن نيز پس از پخت سطح صافي را بوجود مي آورد.



د: پيروفيليت



رس سه لايه اي . بيشتر در كاشي كف استفاده ميشود.

خواص:

1: پلاستيسيته پائين

2: جذب آب كم

3: انبساط معمولي پس از پرس

4: استحكام خام و خشك پائين

5: انبساط پس از خشك شدن زياد است.

6: پس از پخت هم در دماي 1020 درجه انبساط بسيار بالايي از خود نشان مي دهد.



و: انواع كربناتها و كربناتهاي مضاعف



در دماي پائين تر از 900-800 درجه خارج ميشوند. اگر زمان براي خروج Co2 ندهيم عيوبي مثل بادكردگي و تيرگي لعاب در بدنه ايجاد مي شود. پس از اين مواد نبايست در تك پخت سريع استفاده كرد چون كه سريع خارج نمي شود.

مزاياي آن(Co2):

1: استحكام پخت بالا

2: جلوگيري از عيب ماه گرفتگي

3: جلوگيري از انبساط حرارتي

4: ثبات ابعاد

5: جذب آب بالا



ه: ولاستونيت



سيليكات كلسيم است.از آن مي توان به جاي كربنات استفاده كرد.

خواص :

1: استحكام پخت بالا: دليل اصلي آن داشتن كريستالهاي سوزني است.

2: ضريب انبساط حرارتي كم

3: استحكام خام و خشك كم ولي پخت بالا

4: انقباض خشك اصلاً ندارد؛ كه براي كاشي كف خوب است.

5: در دماي 1020 درجه انقباض پخت آن 0.3% است.

در ايران از اين ماده براي بدنه استفاده مي شود ولي براي لعاب مورد استفاده است زيرا كه در لعاب كاشي هاي ديوار و كف به دليل مات كنندگي نسبت به كربنات كلسيم ديگر جوش نمي زند.



ی: كلريت



به دليل رنگ تيره پس از پخت بيشتر در بدنه هاي قرمز تك پخت استفاده مي گردد.

---

نویسنده: admin, محل سکونت: همدان تاریخ: دوشنبه 17 فروردین 1388 - 11:39    عنوان:  

---

آزمایشهایی کنترل کیفی بر روی محصولات کاشی
تستهای کنترل کیفی که بر روی محصولات شرکت های کاشی صورت می گیرد به قرار زیر است:

۱- آزمایش مقاومت در برابر یخ زدگی

۲- تست مقاومت به شوک حرارتی

۳- تست اتوکلاو

۴- تست استحکام خمشی

۵- تست مقاومت در برابر خراش

۶- تست مقاومت شیمیایی(مقاومت در برابر اسید و باز)


در آزمایش مقاومت در برابر یخ زدگی قطعه ای از کاشی را به مدت ۲۴ ساعت در آب قرار می دهند. آب وارد خلل و فرج و تخلخل های کاشی شده و بعد از آن از آب خارج می کنند و داخل فریزر قرار می دهند و تا ۳۰ درجه زیر صفر فریز کرده و سپس داخل آب ۳۰درجه می اندازند و این کار را ۳ مرتبه تکرار می کنند .

بعد از آن توسط محلول جوهر بر روی سطح کاشی رنگ می شود تا ترکها مشخص شود. البته نبایستی ترک بوجود بیاید تا قطعه و کاشی تایید شود.

مسلماً افرادی که در کارخانجات تولیدی کاشی و سرامیک مشغول به کار هستند با عیوب کاشی کم و بیش آشنایی دارند. بحث و بررسی انواع عیوب مشاهده شده در کاشی‌ها، توضیح علت شکل‌گیری آن ها و روش های رفع آن می تواند برای مهندسین و کارشناسان شرکت‌های تولیدی بسیار مفید باشد. در این مقاله شما با مهم‌ترین عیوب کاشی‌ها و راه حل هایی برای رفع آن آشنا می‌شوید:

عيب حفره سوزني (Pinhole):

عيب به صورت حفره‌هاي کوچک که در تمام سطح توزيع شده است ظاهر مي‌گردد. اندازه حفره‌ها کمتر از یک ميليمتر است .حفره همچنين با يک گودي و فرورفتگي اندک ظاهر می‌شود.

علت‌های احتمالی شکل گیری:

1- اين عيب می‌تواند به دليل آلودگي لعاب بامواد زودگداز باشد.

2- آلودگي لعاب که در حين پخت تجزيه مي‌گردد، می‌تواند علت ديگر باشد.

3- ترکيب نامناسب لعاب براي دماي مورد نظر

4- وجود سولفات سديم، سولفات پتاسيم حتي به ميزان اندک سوزني ايجاد مي‌کند زيرا تجزيه شده و گاز ايجاد مي‌نمايند.

5- پايين بودن ويسکوزيته لعاب

6- آلودگي در آّب

7- گردو خاک روي سطح لعاب

روش های رفع عیب:

1- زمان سايش لعاب را براي کاهش اندازه آلودگي افزايش مي‌دهيم.

2- الک کردن لعاب و انگوب به‌طريقي که ذرات درشت را خارج کند.

ترک (1)

ترکيب منظمي از ترک که در لبه ها وجود دارد و لعاب را مثل بدنه تحت تاثير قرار مي دهد.

علت های احتمالی شکل گیری:

1- اين عيب می‌تواند به دليل شوک حرارتي (در مرحله پيش پخت، حرارت سريع داده شود) و يا اختلاف حرارتي زياد بين بالا و پايين رولر باشد.

2- اين عيب می‌تواند در حين پرسينگ هم اتفاق افتاده باشد.

روش‌های رفع عیب:

1- سيکل و منحني حرارتي را به روشي که شوک حرارتي کاهش داده شود تغيير داد.

2- نصب مشعل در جاهاي مناسب

3- انجام تنظيمات پرس به نحوي که تلرانس بين تيغه‌ها و پانچ‌ها مناسب مي‌باشد.

4- هواگيري بخوبي انجام شود.

 

ترک (2)

عيب از ترک‌هاي کوچکي که روي سطح پوشانده تشکيل شده و عمود به لبه‌هاي کاشي هستند.

علت‌های احتمالی شکل‌گیری:

عيب می‌تواند به اعمال لعاب مربوط باشد که به دلايل زير است:

1-فيکساتيو تجزيه شده باشد.

2-دانسيته لعاب مناسب نباشد.

3-لعاب بيش از حد سايش شده باشد.

4-جذب متغير لعاب روي بيسکويت

روش‌های رفع عیب:

1-پارامترهاي اعمال لعاب را کنترل کنيم .

2-سرعت خشک شدن لعاب را افزايش داده تا عيوب کاهش يابد.

3-کاهش ماندگاري قبل از پخت

4-خصوصيات جذب بدنه را با تنظيم پرس و فرآيند خشک شدن بهبود دهيم.

خراش (Scratch):

عيب به دليل کشيده شدن رنگ چاپ سيلک در جهات خاص ايجاد می‌شود.

ماجولیکا 

به طور کلی بدنه های ماجولیکااز سفال متراکم تر هستند ولی با این همه این فراورده ها نیز مانند سفال متخلخل ورنگی می باشند.بدنه این فراورده ها به طور کلی از رس ناخالص ونیز سیلیس و گدازآورها ی مناسب ساخته می شود. این بدنه ها همیشه دارای لعاب سفیدکدر قلع بوده و یا در مواردی به وسیله انگوب سفید و لعاب شفاف پوشانده شده اند در حقیقت این دو مورد صفت مشخصه این نوع فراورده ها هستند.
به طور کلی ایران زادگاه این فراورده ها و سفالگران ایرانی اولین سازندگان ظروف ماجولیکا در جهان بوده اند .عامل اصلی ساخت این فراورده ها تمایل سفالگران ایرانی به تقلید از ظروف چینی بود.(از حدود قرن هشتم میلادی) سفالگران ایرانی با استفاده اززسهای ناخالص (تنها رسهای قابل دسترس در آن دوران) قادر به ساخت چینی واصولاً فراورده های سفید نبودند.بنابراین تنها راه ممکن پوشاندن بدنه های رنگی به وسیله ماده سفید رنگی بود. این ماده سفید رنگ می توانست یا دوغاب سفید باشد ویا لعاب کدر سفید و در اینجا بود که استفاده از قلع جهت تهیه لعاب کدر سفید مطرح شد. بدین ترتیب سفالگران جهان اسلام آن روز ودر رأس آنها سفالگران ایرانی لعابهای سربی کدر قلع را در 500 سال پیش از میلاد مسیح(دراوایل دوره هخامنشی) به وسیله ایرانیان باستان مورد استفاده قرار می گرفت احیانمودند.در خلال قرون سوم تا هشتم هجری (قرن نهم تا دوازدهم میلادی) زیباترین نمونه های ماجولیکا در ایران ساخته میشده است.در قرن هشتم میلادی اعراب از تنگه جبل الطارق گذشته واسپانیا رانیز فتح نمودند.ارتباط فرهنگی عمیقی که با تسخیر اسپانیا بین اروپاییان و مسلمانان پیش آمد باعث گردید که جهان غرب بتواند بسیاری از رموز صنعت شرق و از جمله شیوه های ساخت ظروف ماجولیکا را بیاموزد. کلمه ماجولیکا از نام جزیره ی ماجورکا (Majorca) در اسپانیا گرفته شده است . در این جزیره مسلمان نشین در اوایل قرن پانزدهم ظروفی با لعاب کدر قلع ( مشهور به ماجولیکا) ساخته شده و به دیگر نقاط 
جهان صادر می گردید. 

بررسی عیوب لعاب و راه حل های رفع آنها

گزارش فنی از هیجدهمین نمایشگاه بین المللی کاشی و سرامیک ایران - بخش دوم

محاسبات آب - دانسیته دوغاب

  
تأسیسات قلب ساختمان
 ساختمان یا مسکن که به تعریف ساده ایجاد شرایط مطلوب جهت سکنا می‌باشد، امری پویا بوده و از آغاز زندگی انسان در غارها پدیدار شده است و همچنان مسیر تکاملی خویش را می‌پیماید. هنگامی که انسان اولیه فهمید زندگی در غار منوط به تغییر شرایط محیط و به وجود آوردن شرایط لازم جهت زیستن است نطفه ساختمان را پی‌ریخت.

جابه‌جا کردن سنگ‌ها و ایجاد تهویه هوا، مجرای خروج سیلاب‌ها، محل دفع فضولات، جای مناسب آتش، محل امن جهت نگه‌داری و ذخیره مواد غذایی همچنین ایجاد موانع برای جلوگیری از ورود حیوانات وحشی اولین گام‌هایی بودند که امروزه در سازه‌ها برای آن واژه تأسیسات را به کار می‌بریم.

در ساختمان که از جفت و بست ارگانیک اجزاء مختلف تشکیل شده، تأسیسات نقش اساسی داشته است. شناخت، اجرای دقیق، صحیح و علمی را می‌طلبد تا عمر ساختمان چند برابر افزایش یابد.

استفاده مطلوب از آب، برق، گاز، تهویه، علائم هشداردهنده، تخلیه فاضلاب، ایجاد سیستم گرمایشی و سرمایشی، ارتباط بین داخل و خارج ساختمان، تماس تلفنی، حمل و نقل بین طبقات موضوعات تأسیساتی هستند. هر کدام از آنها به مدد مهندسین و متخصصین اهل فن محاسبه و با اجرای دقیق ایمنی، زیبایی و استحکام را به بار می‌آورد. استفاده از لوله‌های آلومینیومی با لوله‌های پی‌وی‌سی که رسوب نمی‌گذارند، همچنین به‌کارگیری لوله‌های پولیمری جهت فاضلاب‌ها، ‌لایه‌های پی‌وی‌سی جهت عبور سیم‌های برق با روکش استاندارد در دستور کار قرار می‌گیرد.

دسترسی به داکت‌ها، پست‌ها و دریچه‌های بازدید الزامی است. عایق‌بندی مقوله‌ای اساسی و گسترده در ساختمان است و نقش کلیدی دارد. کلیه  تبادلات حرارتی، نور، بو، صدا، گرد و قبار، رطوبت، جلوگیری از ترکیب فلزات با اکسیژن هوا، موانع از رخنه حشرات، جزئی از عایق‌بندی است. در هر بخش از مواد مورد لزوم خود استفاده می‌کند و ایزولاسیون را به وجود می‌آورد. دقت در اجرای تأسیسات و دانستن اهمیت آن و رعایت نکات دقیق همان‌گونه که ذکر شد دوام ساختمان را همراه خواهد داشت. قلب تپنده و شریان حیاتی ساختمان تأسیسات است که حرکت انرژی به اشکال گوناگون را به عهده دارد.

با برنامه‌ریزی صحیح و از روی نقشه و با پیش‌بینی و آینده‌نگری عمر مفید ساختمان چندین برابر خواهد‌ شد. اهمیت اجرای دقیق تأسیسات نکات زیر را در ‌بر خواهد داشت.

الف- رشد روز افزون جمعیت، توسعه شهرها، ورود به حریم روستاها و بلعیدن آنها، توسط شهرک‌های نو‌ بنیاد از بین رفتن خاکی که حیات موجودات عالم وابسته به آن است انسان اندیشمند را به فکر وا می‌دارد که تا کجا حق دارد پیش‌ برود.!

باور اینکه کره خاکی فقط به انسان تعلق ندارد بلکه سایر موجودات و مخلوقات هم در آن حق حیات دارند و ساخت‌ و ساز نابجا در آن تخریب منابعی است که دیگر دست یافتنی نیست. (و این یک اصل است.)

ب- به خدمت گرفت کلیه تجارب جهانی و کوشش در بومی کردن آنها در جهت بهینه‌کردن و طولانی کردن عمر ساختمان.

ج- جلوگیری از تخریب و بازسازی زود هنگام و صرفه‌جویی در سرمایه‌ائی که می‌تواند در بخش تولید به کار گرفته شود. حال اندکی تخصصی‌تر به کار نگاه کنیم. مثلاً در مورد برق‌کاری:

استفاده از کابل‌های فویل‌دار آلومینیومی در سیستم ارتباطی باعث گرفتن پارازیت‌ها (نویز) می‌گردد. همچنین کابل کوآکسال تصویر بهتری از تلویزیون می‌دهد.

سطح مقطع سیم‌ها بستگی به طول مسیر و مقدار مصرف برقی است که از آن می‌خواهیم.

اتصال سیم‌ها و ارتباط آنها باید دقیق باشد، تا از آمپر کشیدن اضافی جلوگیری کند.

رنگ سیم‌های برق زبان و معرف آنها است. به آن توجه شود. (رنگ آبی نول، رنگ قرمز فاز، اگر برای مسیر کلیدها از رنگی مثلاً مشکی استفاده می‌کنیم برای مسیر پریزها باید از رنگ دیگری استفاده شود.)

برق ورودی ساختمان، داخل کنترل‌های مربوطه به هر واحد می‌گردد و از آنجا به واحدها وارد می‌شود. داشتن فیوزهای مینیاتوری داخل جعبه مخصوص الزامی است.

استفاده از پریزهای برق مجهز و ایمن و ارت‌دار لازم است.

در دسترس بودن کلیدهای روشنایی، به‌طوریکه شخص مصرف‌کننده در تاریکی قرار نگیرد. مثلاً خاموش کردن کلید روشنایی مسیر راهرو و همزمان با روشن کردن کلید سالن باشد.

برق در یک مجموعه مثل آپاتمان طوری تقسیم گردد که هرگاه برق قسمتی را خواستیم قطع کنیم، برق بقیه قسمت‌ها قطع نگردد. (این وظیفه جعبه فیوز مینیاتوری است.)

سعی شود مسیر عبور گاز، برق، با هم فاصله‌دار باشد.

از هنگاهم ورود به ساختمان یعنی وقتی دکمه کنترول دربازکن برقی را می‌زنیم و درب پارکینگ باز می‌گردد، خدمت سیستم برق به ما شروع و تا شب هنگام که در بستر آرمیده‌ایم و هشداردهنده‌های ایمنی را روشن کرده‌ایم همچنان از این خدمت بهره‌مندیم پس آن را جدی بگیریم.

  

 

پیشگفتار کتاب هنر سرامیک به قلم گاستون میژون

در علم سراموگرافي مطالعه و تحقيقي جذاب‌تر از مطالعه در مورد سراميك مسلمانان وجود ندارد زيرا كه در هيچ كجاي ديگر شما اين تنوع و كثرت اعجاب‌برانگيز را نخواهيد ديد. قريب به يك هزاره، مسلمانان واقعاً در اين هنر و در هنر ميناي رنگ‌آميزي شده درخشيدند و هيچ‌كس در غنا و درخشندگي و هارموني نتوانست از آنان پيشي گيرد. آن‌ها توانايي بسيار بزرگي در تزيين دكور داشتند كه در آن اشكال انسان‌ها، حيوانات، گياهان و حتي اشكال هندسي و هنري به گونه‌اي زيبا به كار گرفته مي‌شدند كه هيچ قوم ديگري تا آن حد نتوانست به اين مهم دست يابد.
زماني كه در سال 1907 تلاش كردم كه در كتاب اولم خلاصه‌اي از شناختي كه ما مي‌توانستيم از سراميك شرقي داشته باشيم ارائه دهم در هر قدم با مشكلاتي مواجه مي‌شدم كه نمي‌توانستم به راحتي بناها را بررسي و امتحان كنم.
در واقع در مورد اصالت قطعاتي كه به بازارهاي اروپا مي‌رسند دائماً شك وجود دارد. اين قطعات توسط فروشندگاني به اروپا مي‌رسد كه با كاوشگران محلي در ارتباط هستند، كاوشگراني كه راهنمايي‌هاي آنها كاملا مشكوك است.
كاوش‌هاي كاوشگران محلي هيچ‌گاه به صورت عميق و هدفمند با در نظر گرفتن گزارش‌هاي محل‌هاي جستجو شده و لايه‌هاي مختلف نمي‌باشند. اين كاوشگران تكه‌خورده‌هاي پيداشده را به دقت كلاسه نمي‌كنند بلكه بيشتر آنها سطح اجسام يافته‌شده را به گونه‌اي خراش داده و تعداد زيادي تكه‌خرده ايجاد مي‌كنند كه تنها بعضي از اين قطعات را با كمك متخصصان بازسازي مي‌توان بازسازي كرد.
روي قطعات سراميك شرقي نمي‌توان همان فعاليت‌هاي ارزشمند كتيبه‌شناسي كه روي قطعات مسي حكاكي شده با نقره انجام مي‌شود را انجام دهيم. زيرا قطعات مسي غالباً داراي نوشته‌هايي شامل : نام هنرمند، مكان، تاريخ و حتي گاهي اسم يك پادشاه مي‌باشد كه اين اطلاعات ارزشمند و به اندازه كافي دقيق به ما كمك مي‌كنند تا موقعيت زماني و مكاني قطعه مشخص شود. ولي اين‌گونه اطلاعات بسيار به‌ندرت روي قطعات سراميك ديده مي‌شوند و تنها اين‌گونه اطلاعات را روي چند قطعه سراميك ايراني مي‌توان يافت.
بدليل تنوع بسيار بالاي سراميك‌هايي كه در كاوش‌هاي سال‌هاي اخير بدست آمده روش‌هايي براي مرتب‌سازي منظم و واضح آنها به وجود آمد.
نكات زير در اين روش‌ها قابل ذكر است:
ما نمي‌توانيم واقعيت موقتي بودن و قياسي بودن اين روش‌ها را پنهان كنيم.
يكي از تاريك‌ترين بخش‌هاي اين روش‌ها مربوط به گذار از سراميك يونان باستان و سراميك عصر ساسانيان به سراميك مسلمانان است. به لطف كاوش‌هاي انجام شده در قستنطنيه، كريمه، آسياي صغير و جزاير اژه، كه نتايج آن در موزه قستنطنيه، برلين، لندن، پرگام و پرين موجود مي‌باشد شناختي كلي در مورد سراميك بيزانس بدست آمده و اين درحالي است كه هيچ شناختي در مورد سراميك ساسانيان وجود ندارد.
من يقين دارم كه نمونه‌هايي از سراميك ساسانيان را ديده‌ايم ولي با توجه به عدم وجود شاخص دقيقي روي اين سراميك‌ها، آن‌ها را با مجموعه‌هاي سراميك‌هاي مسلمانان اشتباه گرفته‌ايم. در عين حال منتظر هستيم تا روزي نتايج كاوش‌هاي ساسانيان آشكار شود.
يكي از شاخص‌هاي اصلي سراميك بيزانس كنده‌كاريهايي با عمق متفاوت زير پوشش مي‌باشد كه غالباً روي نقاشي برجستگي ايجاد مي‌كند، ميناي پس‌زمينه به رنگ كرمي روشن يا زرد و گاهي سبز مي‌باشد و پيش‌زمينه با رنگ سبز و منگنز ارائه مي‌شود. اين دقيقاً همان تكنيك‌هايي است كه در كليشه (A) 23و63 به‌كار رفته است. در نمونه اول تكه‌اي از بشقاب نشان داده شده كه در آن مرغابي‌ها با منقار خود خوشه گرفته‌اند و در نمونه دوم بشقابي است كه روي آن يك نوع عقاب ترسيم شده است.
نمونه اول در فستات پيدا شده و در كلكسيون آقاي فوكه نگهداري مي‌شود و نمونه دوم در ايران پيدا شده و در كلكسيون آقاي وينير موجود است.
يكي ديگر از نقاط تاريك كه در مورد آن نظرها بسيار متفاوت است، دكور تزيين‌شده سراميك شرقي است. در مورد سراميك‌هاي هژير همه متفق‌القول هستند: با شناختي كه ما داريم هيچ قطعه‌ي مزيني پيدا نشده كه آن‌ها را بتوان مربوط به بيزانس يا ساسانيان دانست. اين درحالي است كه بشقابي مزين يافت شده كه در آن نقش راهبي مجمر به دست ديده مي‌شود و مربوط به بيزانس مي‌باشد.
دانشمندان مختلف در مورد مبدأ دكور مزين هم‌عقيده نيستند در فصل "سراميك راهنماي هنر مسلمانان" من پيشنهاد داده‌بودم كه مبدأ دكور مزين از ايران و بين‌النهرين بوده، عقيده‌اي كه به شدت با آن در مجله بورلينگتون (ژوئيه و اكتبر 1907م) توسط آقاي باتلر برخورد شد و او معتقد بود كه مبدأ آن مصري مي‌باشد. با اين‌حال من همچنان بر عقيده خود پافشاري مي‌كنم.
آقاي باتلر به اسنادي استناد مي‌كند از جمله: شگفتي خسرو نصيري كه در سال 1173 از فلسطين و اقصي ديدن كرده و كاشي‌هاي مزين را در اقصي مشاهده نموده است. اين كاشي‌‌ها توسط عبدالله پسر حسن در سال‌هاي 1022-1027 در بازسازي اقصي بكار گرفته شده است. بازسازي اقصي به دستور خليفه قاهره انجام شده بود.
اگرچه همه اينها درست مي‌باشند ولي وقايع دقيق، احتمالي و بناهاي موجود، اسنادي قوي‌تر از شواهد ارائه شده مي‌باشد.
در راكا كنار فرات، كاوشهاي انجام‌شده در يك قصر كه از قصرهاي مورد علاقه هارون‌الرشيد بوده، ( ابتداي قرن 9 م) تعداد زيادي قطعه سراميك كه در آن برگهايي به رنگ قهوه‌اي قرمز براي تزيين به‌كار گرفته‌شده بودند يافت شد. (كليشه 2)
همين تزيينات با رنگ قهوه‌اي منگنز و دكور برگ و اشكال هندسي كه از نظر نقاشي هم تاحدودي به هم شبيه هستند را اخيراً در محراب مسجد كايروان مشاهده كردم و پوشش آن از كاشي‌هايي بود كه با توجه به اظهارنظرهاي نويسندگان عرب متعلق به ابراهيم دوم ابن اغلب مي‌باشد. اين كاشي‌ها را سال 242 هجري از بغداد آورده‌اند و اين مطلب با آنچه در مورد راكا گفته شد مطابقت دارد زيرا راكا يكي از حومه‌هاي بغداد بوده است. همين تزيينات و فرم دكور روي صليب‌هاي پوششي كه ژنرال بيليد در خرابه‌هاي كلعا در بني‌هماي الجزاير در قرن يازدهم پيدا كرده بود ديده مي‌شوند، يك قرن بعد، اين يافته‌ها تنها بازمانده هنر كايروان بودند.
همين تزيينات كمرنگ‌تر و بورتر، همچنين درخشان‌تر و با قرمز مسي در تكه خرده‌هاي يافته‌شده در سامرا، سوسه و در كاوشهاي انجام شده در يك شهر در شمال مصر به نام بهنس ديده شده‌اند كه خاك آن‌ها از يك جنس بوده، بازتاب يكساني دارند و داراي روح تزييني يكساني مي‌باشند پراكندگي يافته‌ها نمي‌تواند واحد بودن مبدأ را به مخاطره اندازد كه اين مبدأ حتماً از ايران و مبدأ ايراني – بين‌النهريني را تأييد مي‌كند كه به صورت پراكنده در تمام جهات توسعه پيدا كرده و مصر هم از اين توسعه بي‌بهره نمانده است. همچنين اين واقعه در ديگر شاخه‌هاي هنر مسلمانان نيز اتفاق افتاده‌است.
مثلاً در هنر مس كنده‌كاري‌شده كه در آن قطعات با نوشته‌هاي روي آن‌ها تاريخ‌دار هستند از ايران به جهات مختلف و به جاهاي بسيار دور نشر پيدا كرد و ما مي‌دانيم كه اين هنر در كارگاه‌هاي سوري – مصري چه غنايي پيدا كرد.
 

 

 

ترجمه: « ابوالفضل گروئی»    از سایت رسمی شرکت SACMI

 

SACMI در نمایشگاه تکنارجیلا 2002 (اول تا پنجم اکتبر 2002) گوشه کوچکی از فناوری جدید Monolithos 3D را به بازدیدکنندگان عرضه کرد. Monolithos 3D نتیجه بیش از یک سال کار تحقیقاتی است که با ثبت اختراع های بین المللی (patent) محافظت می شود و راهی نوآورانه برای تولید کاشی های پرسلانی تمام بدنه (full body) به شمار می آید که مستقیما روی پرس تـزئـین می شود. این نوآوری، تولید کننده را قادر می سازد تا به سادگی و با اعمال تنها یک واحد تغذیه به پرس، شبیه سازی بسیار واقع گرایانه از الگوهائی داشته باشد که روی سنگ طبیعی (تراورتن، مرمر، گرانیت و...) دیده می شود. این یک سامانه تغذیه بسیار پیشرفته و شامل مجموعه ای از اجزای متحرک است که به صورت الکترونیکی و تحت فرمان PC کنـترل می شوند و یک رابط (interface) بسیار فعال دارد که اجازه می دهد تا پودرها با دقت در جعبه تغذیه (feeder box) انباشته شـوند و سپس بـدون هیـچ تغیـیری در الـگوی تـزئینی به داخل حـفره قالب (die cavity) انـتـقال یابند. سامانه اشـاره شده وسیـله ای دارد که با حـذف اثـرهای منـفی جدایش پودرها (skimming)، مستقیما بر الگوی تزئینی در حفره پرس تاکید می کند ]به توضیح مترجم در انتهای مطلب مراجعه کنید[.

                   

نتایج آن قدر عالی هستند که فرآورده ها به پرداخت شدن (پولیش، polishing) و یا عملیاتی که به سطوح بافت دار مربوط می شوند، نیازی ندارند. Monolithos 3D کاشی هائی با اثرات تمام بدنه (فول بادی) به دست می دهد (یعنی اثرهائی در سرتاسر ضخامت کامل کاشی ها) و به ویژه برای فرآورده هائی که جهت تـقلید سنگ طبیعی طراحی می شوند، توصیه می گردد. این سامانه، وسیله ای فعال است و به سازنده اجازه می دهد تا کاشی هائی با اثرهای هندسی (با تاکید دوباره، به صورت تمام بدنه) تولید کند: اینها به خاطر استفاده از فرآیند لایه گذاری هماهنگ روی نواحی سطحی وسیع است. Monolithos 3D به آسانی روی تمام خطوط با پرس هائی که فاصله مابین ستون های آنها mm ۱۷۵۰  است، قابل نصب است. این پروژه یک بار دیگر بر این نکته صحه گذاشت که SACMI چگونه راه حل های فنی پیشرفته و نوآورانه را در پیش رو می گذارد.

            

 

* توضیح مترجم: تا جائی که در مرکز تحقیقات سرامیک SACMI در شهر ایمولا Imola (ژانویه 2005) و آن هم از روی پوستر در مورد این فناوری جالب متوجه شدم، این سامانه از تعدادی لوله تغذیه کننده که هر کدام از آنها رنگ مشخصی را وارد حفره قالب می کند، تشکیل شده است. میزان گرانول وارد شده به حفره قالب و نقاطی که باید آن رنگ مشخص در آنجا قرار بگیرد (منقطع، پیوسته، رگه دار و طرح های دیگر) با استفاده از برنامه کامپیوتری قابل تعریف است.

             

برای درک بهتر فرآیند، تصور کنید که مجموعه ای از مدادهای رنگی (یا ماژیک) را به هم بسته و در دست گرفته اید. حال می توانید چند رنگ را به طور همزمان یا تنها یک رنگ را به کاغذ اعمال نمائید و با حرکت دو بعدی این دسته مداد رنگی (یا ماژیک) بر روی صفحه مسطح کاغذ، طرح و نقش مشخصی ظاهر خواهد شد. در سامانه Monolithos 3D  با توجه به این شیوه تغذیه قالب پرس، پیوستگی هر رنگ مشخص در کل ضخامت به طور سه بعدی و بر روی تمام ضخامت بدنه کاشی پرسلانی جلوه گر می گردد - ابوالفضل گروئی

روش دكوراسيون روتوگراوره (Rotogravure) در صنايع سراميك امروزه كاربرد زيادي پيدا كرده است. اين روش بر اساس يك سري نقاط رنگي بر سطح كاشي است. نقاطي كه نقش را ايجاد مي‌كنند به وسيله چشم غيرمسلح به صورت نقاط جداگانه ديده نمي‌شوند. اين روش خيلي به پيكسل‌هاي مربوط به مونيتور كامپيوتر شباهت دارد. در عمل بسته به مشخصات خمير چاپ و  شرايط كاري، مي‌تواند نقطه‌ها به صورت كامل شكل دايره نداشته و يا اينكه نقاط به صورت نصفه نيمه با خمير چاپ پرشده باشد. اين انحراف از شكل اصلي مي‌تواند بر روي شكل كاشي دكور شده تأثيرگذار باشد. مطالعات زيادي در اين زمينه انجام شده است، اما تأثير مشخصات خمير و شرايط كاري بر روي شكل نقاط و اينكه چگونه اين تغييرات بر روي مطالعات كلوريمتري تأثير مي‌گذارد، انجام نشده است. در اينجا متغيرهايي كه مورد مطالعه قرار گرفت عبارتند از ويسكوزيته خمير، سرعت خطوط توليد و دماي كار. ارزيابي تغييرات ذكر شده بر روي چندين پيگمنت و رنگدانه و در شرايط صنعتي انجام شد. شكل نقاط توسط ميكروسكوپ نوري ديجيتال مورد بررسي قرار گرفت و براي رنگ سنجي از اسپكتروفتومتر استفاده شد. مطالعات نشان داد كه شكل ذرات در شرايط يكسان براي جوهرهاي مختلف متفاوت است و همچنين براي يك خمير با تغيير سرعت حركت خط شاهد ايجاد تغيير در شكل ذرات هستيم. از نظر كلريمتري، شكل دانه‌هاي رنگي اثر چنداني بر روي داده‌هاي كلريمتري ندارد.

ادامه مطلب را در نشریه سرامیک و ساختمان ملاحظه نمایید:

يكي از مشكلات موجود در صنعت كاشي‌هاي ديواري و كف تنوع در تناليته و شيد رنگي است. معمولاً اين مشكل بر اثر وجود تنوع در تركيبات رنگي لعاب به‌وجود نمي‌آيد. بلكه اغلب بر اثر فرآيندهاي بعدي توليد مثل عمليات دكوراسيون است.

امروزه در صنعت توليد كاشي، استفاده از روش دكوراسيون رولري، به ويژه روتوكالر كه متعلق به شركت "سيستم" Sistem است بسيار رايج شده است. تنوع در رنگ علاوه بر شرايط و فرآيند توليد مي‌تواند ناشي از تركيب لعاب و خمير چاپ باشد كه مي‌بايست از نظر تنوع رنگي مد نظر قرار بگيرد. بنابراين بررسي تأثير مواد بر روي خمير چاپ، مشخصات رئولوژيك روغن چاپ و هم‌چنين مشخصات بدنه و لعاب همانند روش چاپ مي‌تواند در مورد شيد رنگي مؤثر باشد.

در اين بخش موارد زير مورد بررسي قرار مي‌گيرد:

 

·         شرايط اجزاي خمير چاپ

o         روغن چاپ و شرايط آن

·         فرآيند دكوراسيون و متغيرهاي آن

o         مشخصات بدنه دكور شده و تغييرات آن

o         تغييرات تجهيزات دكور (ماشين و رولر)

 

مشكلاتي كه در هنگام استفاده از سيستم روتوكالر ممكن است ايجاد شود عبارتند از:

o         شيد رنگي

o         چاپ بد در اطراف كاشي (چاپ نگرفتگي)

o         چاپ بد در لبه هاي كاشي

o         تفاوت در شدت رنگ كاشي

o         قسمت‌هايي كه بد چاپ خورده باشد

سخت بودن كار با رنگ‌هاي تيره

آشنایی با دستگاه پرس و نحوه کارکرد و عیوب موجود و ایجاد شده در این دستگاه بحث امروز و این مقال می باشد. پرس دارای چندین قسمت است اما دو قسمت مهم از نظر ما اول آیینه پرس ودوم قالب پرس است.آینه در پایین است و خاک روی آن میریزد وروی کاشی را ایجاد میکند.اختلاف ضخامت همیشه مربوط به آینه است. قالب در بالا است که پایین آمده وروی خاک قرار گرفته وبدنه کاشی را میزند.چون قالب کمی کوچکتراز آینه است کاشی که از پرس بیرون می آید دارای کمی پلیسه است .اختلاف در پنتیومتری مربوط به قالب است. قبل از پرس کردن گرانولها باید سیلو شوند تا بیات شوند. بیات کردن گرانولها دو نتیجه خواهد داشت اول اینکه در هر گرانول رطوبت سطح گرانول از مغز گرانول کمتر است با بیات کردن رطوبت سطح و مغز یکسان می شود و دوم اینکه میزان رطوبت در گرانولهای ریزتر با گرانولهای درشت تر مقاومت خواهد بود. در گرانولهای ریزتر فاصله دیفوزیونی مغز تا سطح گرانول کوتاه تر است لذا گرانولهای کوچکتر رطوبت کمتری دارند. پس از بیات کردن رطوبت بین گرانولهای ریز و درشت یکسان می شود. درصد رطوبت گرانولها بطور غیر دقیق اما نسبتاً مناسب توسط دستگاهی به نام رطوبت سنج یا S.P.D اندازه گیری می شود. پرس: پرس ها به دو دسته تقسیم می شوند: 1- ئیدرولیکی 2- ضربه ای پرسهای قدیمی بیشتر از نوع ضربه ای بودند که سرعت کار پرس های ضربه ای بیش از هیدرولیک است به نحویکه در هر دقیقه پرسهای ضربه ای می توانند 30سیکل یا 30مرتبه پرس انجام دهند. در ضمن وزن پرسهای ضربهای نسبت به فشاری که اعمال می کنند کم است. اما در پرس های هیدرولیک توزیع فشارشانت بر سطح قطعه یکنواخت تر است و عیب ابعاد ناشی از اختلاف فشار پرس در طول روز با استفاده از پرسهای هیدرولیک کمتر دیده می شود. اما وزن و اندازه پرسهای هیدرولیک نسبت به فشاری که می توانند اعمال کنند بالا است. مزایای استفاده از روش پرس برای شکل دادن: 1- استحکام خام و خشک و پخت قطعه بیشتر است. 2- سرعت تولید در این روش شکل دهی بالا است. 3- حین خشک شدن، از آنجایی که در روش پرس درصد رطوبت کمتر است میزان ضایعات کمتر خواهد بود. 4- ابعاد محصول دقیقتر خواهد بود. 5- انقباض حین خشک شدن و حین پخت کمتر خواهد بود. سیکل کاری پرسهای هیدرولیک: جهت پرکردن قالب از گرانولها از ابزاری به نام دراور یا کشویی استفاده می شود. شکل کشویی ها حائز اهمیت است. داخل برخی از کشویی ها لوزی است و پنجره ای است. داخل بعضی دیگر از کشویی ها به شکل های متنوع است. پس از24 ساعت بیات شدن گرانولها، رطوبت گرانولها از %7 به %5 افت می کند. سیکل کاری پرس به قرار زیر است: ابتدا از سیلوی بالای پرس، دراور یا کشویی پر از گرانول می شود. سپس دراور به سطح قالب می آید سطح زیرین یا فوقانی دراور باز است وقتی دراور به سطح قالب می آید گرانولها به داخل قالب ریخته می شود و با برگشت دراور به جای خود سطح گرانولها در داخل قالب صاف می شود. توجه داشته باشید که کشویی یک حرکت رفت و برگشتی دارد با صاف شدن سطح گرانولها و کنار رفتن دراور پانچ فوقانی پائین می آید و فشار اولیه را اعمال می کند سپس نیرو حذف می شود. البته عملاً پانچ بالا نمی رود اما حذف فشار مهلت هواگیری را به قطعه پرس شده خواهد داد. یعنی هواگیری در فرصت کوتاهی مثلاً 2/0 ثانیه صورت می گیرد. سپس مجدداً توسط پانچ فوقانی فشار نهایی اعمال می شود. فشار اولیه حدودKg/Cm2 60-40 و فشار ثانویه و نهایی حدودKg/Cm2 340-220 بسته به نوع بدنه انتخاب می شود. سپس پانچ بالایی بالا می رود در این هنگام پانچ پائینی بالا می رود. با بالا آمدن پانچ پائین قطعه از داخل قالب خارج می شود. در اینجا کشویی جلو آمده و قطعه را از سطح قالب بیرون می راند سپس پانچ پائینی پائین رفته، گرانولها در محفظه قالب با پائین رفتن پانچ زیرین تخلیه می شوند در اینجا دراور به جای اول خود باز می گردد و سطح گرانولها را صاف می کند. سپس پانچ بالایی پائین آمده و فشار اولیه را اعمال می کند. کاشی های با ابعاد بزرگتر دارند کمتر بصورت دو ضرب تولید می شوند و بیشتر به صورت سه ضرب و حتی چهار ضربه ای تولید می شوند. مثلاً کاشی 60*60 و 50*50 را بصورت دوضربه ای نمی توان تولید کرد. تغییرات گرانولها حین مراحل مختلف پرس کاری: در اثر حرکت دراور یا کشویی، قالب از گرانولها پر می شود دانسیته ای که در این حالت بدست می آید برابر خواهد بود با Df یا فیل دسیتی. هر چه خواص جریان یابی گرانولها بیشتر و بهتر باشد در واقع هنگام پر شدن قالب، لرزش گرانولها بر روی یکدیگر ساده تر بوده است در نتیجه Df یا دانسیته پر شدن بالاتری حاصل می شود. از نظر شکل ظاهری، هر چه شکل گرانولها کروی تر باشد، Df بالاتری حاصل می شود. در مرحله اعمال فشار ابتدا گرانولها خرد می شوند و تخلخلها کاهش می یابد. بعضی از ذرات در اثر اعمال فشار می شکنند و برخی دچار تغییر فرمهای پلاستیک می گردند. همچنین بعضی از تغییر فرمهای پلاستیک نیز حادث می شود. دانسیته پس از اعمال فشار(Dc) از رابطه زیر قابل محاسبه است: Dc= Df + m LnPa/Py m (ضریب ثابت) Pa (فشار اعمالی) Py (فشار در حد تسلیم) در سیستم تک پخت، قطعات پس از پرس وارد Rapid Drier می شوند و ممکن است Rapid Drier ها رولری و یا سیاره ای باشند. در Rapid Drier، کاشیها به صورت انفرادی خشک می شوند. دمای Rapid Drier بسیار بالاتر از خشک کن های تونلی است و حتی تا 180 درجه سانتی گراد می تواند باشد. بعد از Rapid Drier ، اگر کاشی داغ باشد سطح کاشی را مقداری خنک می کنند نمکهایی که حین خشک شدن در سطح متمرکز شده اند و دهانه های لوله های مویین را مسدود کرده اند فرصت می کنند که در آب حل شده و در نتیجه دهانة لوله های مویین باز می شوند و قطعه آب دوغاب را جذب می کند و پس از انگوب ، لعاب و چاپ اول اعمال می شود در اینجا نیز اسپری لوبریکنت اعمال می شود. تذکر: نکته بسیار مهم در سیستمهای تک پخت؛ قطعه به هنگام چاپ هنوز خام است و هنوز پخته نشده و چاپ بر سطح قطعه خشک شده اعمال می گردد نه بدنه پخت شده لذا داشتن استحکام خام و خشک بالا در مورد سیستمهای تک پخت، بسیار اهمیت دارد. استحکام خشک؛ برای اعمال یک چاپ توسط سیلک اسکرین باید حدود kg/cm2 14 باشد و هر چه تعداد چاپ بیشتر می شود، استحکام خشک قطعات باید بالاتر باشد به نحوی که برای پیشگیری از ضایعات در سیستمی که سه چاپ اعمال می شود؛ استحکام خشک باید 25kg/cm2 باشد. توجه داشته باشید که در صورت نیاز به چاپ راکتیو ، این چاپ در آخرین مرحله اعمال می گردد. چاپ راکتیو در سطح لعاب، فرورفتگی ایجاد می کند که می تواند یک لعاب با خاصیت راکتیو بسیار قوی باشد و در بعضی موارد از سرنج برای ایجاد راکتیو استفاده می کنند . سپس لعاب می زنند و چاپ و در نهایت پخت لعابی، نوبت به درجه بندی و بسته بندی محصول و در نهایت فروش می رسد. عیوب پرس: عیب عدم یکنواختی: عدم یکنواختی را از دو جنبه می توانیم مورد توجه قرار دهیم. یکی عدم یکنواختی بین قطعات مختلف و دیگری عدم یکنواختی در نقاط مختلف قطعه. عدم یکنواختی بین قطعاتی با یک کد مخصوص تولید می شود. میزان فشار پرس در تولید یک محصول در دو روز متوالی متفاوت بنابراین فشردگی بدنه پس از پرس متفاوت خواهد بود. هر چه قطعه متراکم تر باشد انقباض حین پختش کمتر خواهد بود. وقتی فشردگی محصولاتی که در دو روز متوالی پرس شده اند یکسان نباشد نتیجتاً انقباض حین پختشان نیز متفاوت خواهد بود. 1- با تغییر فشار پرس فشردگی تغییر می کند انقباض پس از پخت تغییر می کند. 2- تغییر درصد رطوبت گرانولها: اگر رطوبت گرانولها کاهش پیدا کند افت رطوبت باعث کاهش تغییر فرمهای پلاستیک و در نتیجه فشردگی کاهش می یابد. کاهش فشردگی منجر به افزایش انقباض حین پخت می شود که این منجر به تغییر ابعاد محصول می شود. 3- توزیع دانه بندی گرانولها: با تغییر دانه بندی گرانولها که می تواند ناشی از تغییرات فشار پمپ یا درصد آب دوغاب باشد Df (دانسیته پر شدن قالب) تغییر می کند و در نتیجه Dc یعنی دانسیته پس از پرس تغییر خواهد کرد و در نتیجه میزان فشردگی قطعه پس از پرس تغییر می کند و در نهایت انقباض حین پخت تغییر می کند و در نتیجه محصول تولید شده در دو روز متوالی ابعاد متفاوت خواهد داشت و علاوه بر این استحکام خمشی محصول و جذب آب محصول نیز تغییر می کند که در واقع تفاوت در خواص ذاتی محصول است و مطلوب نمی باشد. عیب پوسته ای شدن یا lamnation یا لایه ای شدن: اولین عامل اگر گرانولها زیادی ریزدانه باشد بخصوص در حالتیکه توزیع دانه بندی هم وسیع نباشد. وقتی توزیع دانه بندی وسیع باشد(توزیع اندازه دانه گرانولها) بر طبق تئوری آندریازن میزان تخلخلها کاهش یافته و میزان هوای محبوس شده در قطعه افزایش می یابد و احتمال lamnation بالا می رود. Lamnation عبارت است از دو پوست شدن یا لایه ای شدن محصول پس از پرس به موازات سطحی که پانچ پرس بر آنها فشار وارد می کند قطعه ر یک صفحه دچار گسستگی می شود. اگر ذرات گرانولها ریز باشند و هم سایز باشند هوای محبوس در قطعه افزایش و میزان فشردگی در اثر فشار اولیه کاهش و در نتیجه احتمال lamnation افزایش می یابد. کمبود رطوبت گرانولها هنگام پرس باعث می شود هنگام اعمال فشار پرس در غیاب آب ذرات خاصیت پلاستیسیته نداشته به یکدیگر نمی چسبند. عدم اتصال منجر به بروز عیب lamnation می گردد. هر چه یک بدنه پلاستیسیته اش بالاتر باشد به میزان رطوبت بیشتری هنگام پرس احتیاج دارند. رطوبت لازم برای ماجولیکا بیشتر از ارتن ور هاست چون ماجولیکا از دو رس متشکل شده است. هر چه پلاستیسیته بدنه ای بیشتر باشد یعنی میزان رسهای پلاستیکش بیشتر باشد برای پرس نمودن محصول درصد آب بیشتری نیاز است تا خاصیت پرس پذیری قطعه مناسب باشد. اگر بدنه ماجولیکا با %5 رطوبت و زبره %5 روی مش 230 دچار lamnation ناشی از خشکی شود بدنه ارتن ور قلدسپاتی – آهکی با %5/3 آب و زبره %5 روی مش 230 دچار عیب lamnation ناشی از خشکی می شود. اگر رطوبت گرانولها بیش از حد باشد حین پرس یک فویل آب راه خروج آب را می بندد و در نتیجه هوا در بین لایه های قطعه محبوس می شود و نتیجتاً عیب lamnation بروز می کند. مناسب نبودن میزان و سرعت ضربه اول Lamnation دو حالت کلی دارد: یا در سطح قطعه رخ می دهد یا در وسط ضخامت قطعه که هر یک دلیل جداگانه ای دارد. اگر سرعت اعمال ضربه اول زیاد باشد lamnation در سطح قطعه بروز می کند دز ایمن حالت باید سرعت اعمال ضربه اول را کندتر و آهسته تر کنیم. Lamnation ممکن است در مغز قطعه باشد اگر میزان ضربه اول کافی نباشد lamnation در مغز قطعه بروز می کند. در اینجا باید میزان اعمال فشار ضربه اول را افزایش دهیم. اگر ضخامت گرانول در داخل قالب بیش از حد مناسب باشد عیب lamnation بروز می کند. میزان مناسب ضخامت گرانول در داخل قالب حدود دو برابر ضخامت قطعه است. مثلاً ضخامت گرانول برای قطعه ای که قرار است ضخامت 5 میلیمتر پس از پرس داشته باشد باید حدود 10 میلیمتر باشد. اگر بجای 10 میلیمتر ضخامت گرانول 12 میلیمتر باشد در واقع در فشار اول فشردگی سطح قطعه زیاد می شود به نحویکه از خروج هوای محبوس شده جلوگیری می کند و لذا عیب lamnation بروز می کند. پر کردن بیش از حد قالب دومین عیبش فرسودگی بیش از حد و زودرس قالبهاست و سومین عیبش گرانتر شدن بدنه است چرا که اصولاً (البته نه همیشه) کاشی را متری می فروشند نه کیلویی. دمای قالبها حدود 80-50 درجه می باشد. اگر دمای قالب بیش از حد باشد افت رطوبت بخصوص در سطح قطعه داریم با افت بیش از حد رطوبت انسجام ذرات بدنه به یکدیگر کاهش می یابد و بخصوص دو پوست سطحی افزایش می یابد. تلورانس ابعادی کم بین پانچ و قالب اگر به میزان کافی وجود نداشته باشد درز بین گرانولها بسته شده و در مرحله هواگیری فرصت کافی و منفذ کافی برای خروج هوا وجود نخواهد داشت و هوای محبوس شده باعث بروز lamnation می گردد. عدم خواب کافی گرانولها: عدم خواب کافی باعث می شود که رطوبت سطح و مغز گرانولها یکسان نباشد. مغز گرانولها به دلیل رطوبت بالا می تواند منجر به بروز lamnation شود و سطح گرانولها به دلیل رطوبت پائین می تواند lamnation را عامل شود. مورفولوژی ذرات: اگر در بدنه ماده اولیه پولکی شکل مانند تالک زیاد موجود باشد احتمال لایه ای شدن افزایش می یابد. تالک به دلیل داشتن مورفولوژی پولکی احتمال بروز lamnation را افزایش می دهد. فاکتور پرس پذیری: نسبت استحکام خشک به استحکام خام قطعات را فاکتور پرس پذیری گویند. فاکتور پرس پذیری باید بین 4-2 باشد. اصولاً فاکتور پرس پذیری بدنه هایی که در ایران مصرف می شود حدود 5/2-2 است. اگر فاکتور پرس پذیری کمتر از 2 باشد یعنی پلاستیسیته بدنه کم و احتمال ضایعات ناشی از حمل و نقل زیاد است و همچنین احتمال کثیف شدن پانچ زیاد خواهد بود. اگر فاکتور پرس پذیری بیش از 4 باشد پلاستیسیته بدنه بالاست و حین خشک شدن بدنه می تواند معیوب شود. اگر قالب کثیف باشد روی محصولات بعدی خط می افتد. عیوب ناشی از انبساط پس از پرس زیاد: 1- ترک لبه 2- لب پر شدن عیب Halo یا پلیسه لبه: اگر مواد ریزدانه زیاد باشد تلورانس بین پانچ و قالب زیاد باشد و رطوبت گرانول کم باشد هنگام پرس در مرحله هواگیری وقتی هوای داخل قطعه به سمت لبه ها می آید تا از درز بین پانچ و قالب خارج شود به همراه خود در بدنه های خشک ذرات ریزدانه را به سمت لبه قطعه می آورد و در لبه عیب پلیسه ایجاد و این عیب بلافاصله بعد از پرس مشاهده می کند. به دلیل بروز عیب پلیسه و لب پریدگی که مورد دوم ناشی از انبساط بعد پرس اضافی است کاشیها را اصولاً بصورت وارونه پرس می کنند یعنی سطح آینه ای که قرار است لعاب بخورد به سمت پائین و پشت کاشی که آنرا سطح آرم یا مارک گویند به سمت بالاست. برای اینکه عیب Halo را کاهش دهیم: 1- میزان ذرات ریزدانه را کاهش دهیم. 2- رطوبت گرانول را در حد امکان افزایش دهیم. 3- سرعت اعمال ضربه اول را کاهش دهیم. عیب کثیف شدن قالبها: هر چه دمای قالب بالاتر باشد، بدنه کمتر به آن می چسبد و در نتیجه کثیف شدن قالب کمتر بروز میکند. رطوبت پودر: هر چه بیشتر باشد احتمال چسبیدن گرانولها به سمبه یا پانچ بیشتر می شود. ترکیب بدنه: بدنه هایی که فاکتور پرس پذیری بالاتری دارند بدنه را کمتر کثیف می کنند گرانولهای تهیه شده از اسپری درایر نسبت به گرانولهایی که با آسیاب خشک تهیه می شوند تمایل بیشتری به کثیف کردن قالب دارند. راه حل های کاهش عیب کثیفی قالب: ساده ترین راه حل دمای قالب را بالا می بریم اما دما را که زیاد می کنیم احتمال بروز lamnation سطحی پیش می آید. راه حل دیگر تمیز کردن با دستمال آغشته به گازوئیل است. راه حل دیگر سطح قالبها توسط رزین ترانسپارتی پوشانده شده باشد. عیب عدم قائمه بودن زوایا یا squerness هر عاملی باعث شود یک ضلع کاشی بیش از ضلع مقابلش انقباض کند منجر به بروز عیب squerness خواهد شد. توسط پنتومتری فشردگی نقاط مختلف کاشی را اندازه گیری می کنیم. هر چه فشردگی بیشتر باشد میزان فرورفتن سوزن پنتومتری در کاشی کمتر خواهد بود. فرض کنید یک ضلع کاشی فشردگی زیاد و ضلع مقابلش فشردگی کم دارد در ضلعی که فشردگی زیاد داریم انقباض حین پخت کم خواهد بود و زوایای مقابل آن از 90درجه کمتر خواهد بود. در ضلعی که فشردگی کمتری داریم انقباض بیشتر بوده و زوایای مجاور آن از 90درجه بزرگتر خواهد بود یعنی اگر شکل قطعه پس از پخت به صورت ABCD باشد در ضلع AB فشردگی بیشتر است و در ضلع CD فشردگی کمتر خواهد بود. همینطور یک عامل دیگر اینکه دراور حرکت رفت و برگشتی دارد وقتی سرعت حرکت دراور زیاد می شود به یک ضلع( پیشونی قالب) خوراک زیادی نمی رسد و احتمال بروز عیب squerness افزایش می یابد. تراز نبودن دراور و پانچ قالب باعث عدم فشردگی یکنواخت در داخل قالب می شود چون نقاطی که پانچ مثلاً روی آن کج است فشردگی بیشتر و نقاط مقابل به آن فشردگی کمتر خواهد داشت پس اگر سطح پانچ تراز نباشد اضلاع کناری (نه جلویی و عقبی) یعنی BC و AD فشردگی یکنواخت نداشته این بار اختلاف انقباض در ضلع سمت راست و چپ داریم. مثلاً ضخامت گرانول در ضلع AD بیشتر بوده است لذا فشردگی بیشتر بوده است و انقباض حین پخت کمتر بوده است. عیب عدم قائمه بودن می تواند در کوره نیز ناشی از اختلاف دمای دیواره چپ و راست کوره ایجاد شود. آن سمتی از کاشی که حرارت بیشتری دیده است اصولاً (نه همیشه) انقباض بیشتری خواهد داشت. لازم به ذکر است که رطوبت خروجی از اسپری بایستی 2-1% بیش از مقدار مورد نیاز پرس باشد.

مفهوم واصول پرس

در هنگام پرس، سه عمل مختلف به طور همزمان انجام می­شود:

-  شکل دادن بدنه: که به مواد خام بی­شکل، شکل هندسی منظم و از پیش تعیین شده­ای می­دهد.

- تراکم و فشردگی بدنه: باعث استحکام و انسجام لازم هم در فرآورده پخته شده و هم در فرآورده خام در برابر تنش­های مکانیکی و شیمیایی می­گردد.

-  ضخیم شدن: به معنی کاهش فضاهای خالی بین ذرات بدنه است.

- مزایای پرس

سیستم پرس در مقایسه با دیگر تکنیک­های  مانند اکستروژن، ریخته­گری، آهنگری، الکتروفورز و غیره، دارای مزایای زیر است:

-  مقاومت خمشی خام زیاد: به علت فشار شکل دادن ویژه(250-500 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع) اعمال شده بر روی ماده.

- قدرت تولید زیاد: با استفاده از تکنیک پرس، میزان تولید در ساعت با حداقل تعداد کارگر به حد چشمگیری می­رسد. این امر به علت ماشینی کردن آسان مراحل پایانی و انتقال کاشی­ها است.

-  سهولت خشک شدن: این مورد به ویژه زمانی که سیستم­های پرس خشک یا نیمه­خشک استفاده شوند، آشکار است.

-  سهولت بدست آوردن فراورده نهایی با اندازه وشکل دقیق.

-  حداقل تغییر شکل در طی مراحل بعدی خشک شدن، لعاب زدن و پخت.

- کاهش انقباض: به علت کاهش فضاهای خالی و متعاقب آن ضخیم شدن ذرات، میزان انقباض هم پس از خشک شدن و هم پس از پخت، کاهش می­یابد.

- سیستم­های پرس با توجه به میزان آب موجود در دوغاب

پودرهای خشک آماده برای پرس به طور یکنواخت مرطوب می­شوند تا پلاستیسیته لازم را بدست آورند و به انسجام میان ذرات برای تهیه بدن کمک کنند.

با توجه به درصد آب موجود در بدنه، تکنیک­های شکل دادن زیر به کار برده می­شوند:

-  پرس پلاستیک: مقدار آب مخلوط از 20 تا 25 درصد متغییر است. قالب گچی آبدیده بر روی قالب برده می­شود.

- پرس نیمه پلاستیک: مقدار رطوبت مخلوط تقریبا 15 تا 20 درصد است. قالب­های فلزی با سطوح بسیار هموار مورد استفاده قرار می­گیرند.

-  پرس نیمه خشک: مقدار رطوبت پودرها 6 تا 10 درصد متغییر است.

-  پرس خشک: دامنه رطوبت پودر از 0 تا 6 درصد است.

در مورد پرس پلاستیک یا نیمه پلاستیک، ترکیب به شکل تکه­ها و قطعات مواد پلاستیک در قالب­ها قرار داده می­شود در حالی که برای پرس خشک و نیمه خشک، ترکیب به شکل پودرهای فاقد انسجام با شکل­های متفاوت با ذرات کما بیش کوچک که با توجه به روش آماده­سازی و تهیه آنها روانی خوب یا نسبتا خوبی دارند، استفاده می­شود.

- انواع پرس

در صنعت کاشی از دو سیستم برای پرس کردن ااستفاده می­شود که عبارت است از:

1- پرس­های مکانیکی یا ضربه­ای

این نوع پرس نسبت به نوع هیدرولیکی دارای دو مزیت است:

*- دارای سیکل بیشتر که معمولا برابر 30 ضربه در دقیقه می­باشد( در نوع هیدرولیکی این مقدار برابر 4 ضربه می­باشد).

*- نسبت اعمال نیرو به وزن آن زیاد است.

اما این روش دارای معایبی می­باشد که از آن جمله می­توان به نوسانات زیاد فشار در طول روز اشاره کرد و این بدین خاطر است که اصطکاک چرخ وسط با دو چرخ کناری با پارامترهایی از قبیل درجه حرارت و میزان تمییزی و چرب بودن و فرسودگی چرخ­ها تغییر می­کند مثلا در اثر افزایش درجه حرارت محیط چرخ­ها منبسط شده و اعمال فشار بیشتر می­شود و در مورد کاشی دیوار تغییر فشار موجب تغییر خواص کاشی از جمله استحکام خام، دانسیته، انبساط رطوبتی و جذب آب می­شود که این تنوع در محصول را بوجود می­آورد.

2- پرس­های هیدرولیکی

در این پرس­ها عمل فرم­دهی توسط تبدیل انرژی هیدرولیکی به نیروی تغییر شکل صورت می­گیرد و داریم:         F=S.P

در این رابطهF نیروی تغییر شکل، S سطح پرس بر حسب سانتیمتر مربع و P فشار روغن بر حسب کیلوگرم می­باشد. سیکل کاری در این پرس را می­توان به سه مرحله تقسیم کرد:

1-                کشویی پودر را جمع کرده و آنرا داخل قالب می­ریزد.

2-                قالب توسط پانچ بسته می­شود.

3-        ضربه اول پرس جهت هواگیری و ضربه دوم( یا سوم) جهت تامین استحکام وشکل­گیری اعمال می­گردد.معمولا ضربه اول حدود 5 الی 50 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و ضربه نهایی برابر 200 الی 350 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.

بعد از این مرحله، سمبه­های پایین و بالا به سمت بالا آمده و قطعه بیرون می­آید و حرکت کشویی قطعه به طرف بیرون پرس رفته و عمل پرس دوباره تکرار می­شود.

در هنگام پرس کاشی مشاهده می­شود که کناره­های کاشی دارای دانسیته بیشتر می­باشند که این ناشی از عدم خروج یکنواخت هوا از قطعه می­باشد. این وضعیت در پرس اصطکاکی تشدید می­شود زیرا در پرس هیدرولیکی بین ضربات فاصله زمانی وجود دارد و فرصت برای خروج هوا وجود دارد ولی در مورد اصطکاکی چنین نیست.

 

- عیوب ناشی از پرس

1- عیب عدم یکنواختی

عوامل موثر بر این عیب عبارتند از: ترکیب بدنه ، روش آماده­سازی پودر ،توزیع اندازه ذرات

2- عیب هوادار شدن(Lamination)

عواملی که سبب این عیب می­شوند عبارتند از: عدم تلورانس ابعادی بین پانچ و قالب ، ریز بودن بیش از حد پودر ، عدم پیر سازی پودر ، ضخامت زیاد پودر که داخل قالب ریخته شده است.،ترکیب بدنه،عدم یکنواختی رطوبت و توزیع اندازه ذرات، درجه حرات قالب ،خشک شدن بیش از حد پودر،فشار بیش از حد پرس

در سیستم­های پرس حتی الامکان باید دو برابر ضخامت مورد نیاز، پودر داخل قالب ریخت. اگر مقدار پودر بیش از حد در قالب باشد در حین ضربه اول فرصت خروج کامل هوا از پودر وجود نداشته و مقداری هوا در قطعه محبوس می­شود و عیب هوادار شدن بوجود می­آید.

در صورتیکه تلورانس کافی بین پانچ و قالب وجود نداشته باشد هوا قدرت خروج از درز موجود را نداشته و این عیب بوجود می­آید. معمولا خاکی که پیر سازی می­شود قابلیت پرس­پذیری بهتری دارد و احتمال بروز این عیب را کاهش می­یابد.

هرچه قدر دانه­بندی بهم نزدیکتر و ریزتر باشد این عیب بیشتر ایجاد می­شود. در یک فشار ثابت هر چه پودر خشک­_­­تر باشد عیب

هوادار شدن بیشتر می­شود زیرا در حالت خشک قابلیت به هم چسبیدن را ندارند و فشار بیشتری برای شکل­دهی نیاز است. زیادتر بودن رطوبت نیز باعث می­شود که یک لایه آب اطراف گرانول­ها بوجود بیاید و هوا نتواند به خوبی خارج شود.یکی از فاکتورهای هوادار شدن، ترکیب بدنه می­باشد و دیگری P_S فاکتور پرس­پذیری می­باشد:

فاکتور پرس­پذیری= مقاومت خمشی خشک / تقسیم بر مقاومت خمشی خام= 2-4 محدوده مطلوب

گاهی اوقات هم از نظر رطوبتی و هم از نظر فشار پرس و غیره خاک مطلوب است ولی باز هم عیب هوادار شدن را شاهد هستیم. اگر فاکتور پرس­پذیری در حدود 2 الی 4 باشد از نظر ترکیبی اشکال نداریم و قابلیت پرس­پذیری را داریم. در صورتیکه فاکتور پرس­پذیری خارج از این مقدار بود به دنبال پارامترهای دیگر بگردیم. هر چه فاکتور پرس­پذیری از 2 کمتر باشد پلاستیسیته خاک کمتر است و احتمال چسبیدن خاک به قالب و کثیف کردن آنها زیاد است و همچنین عیب هوادار شدن بیشتر می­شود و هرچه فاکتور پرس­پذیری بیشتر از 4 باشد خاک پلاستیسیته بیش از حد دارد و و مشکلات حشک کردن پدید می­آید.عیب هوادار شدن بطور مختلفی می­تواند بروز کند گاهی اوقات اینحالت پوسته­ای شدن را درست در وسط ضخامت کاشی مشاهده می­کنیم و برای رفع این بایستی سرعت و مقدار نهایی افزایش یابد و زمانی این عیب بر روی سطح بروز می­کند و برای رفع این عیب باید ضربه اول را کاهش داد. عوامل بروز این عیب بر سطح عبارتند از:پیر سازی نامناسب،رطوبت زیاد که از خروج هوا جلوگیری می­کند.،زیاد بودن فشار پرس در ضربه اول

3- عیب هاله

اگر میزان  ذرات ریز زیاد باشد در اثر ضربه ضربه اول و دوم، بخاطر تمایل هوا به خروج از درزها، جربان هوایی ایجاد می­شود که سبب حرکت ذرات ریز به کناره­های قالب و تجمع آن­ها در این قسمت می­شود و حالت پلیسه مانندی در کناره­ها ایجاد می­شود و همچنین این­حالت می­تواند سبب افزایش دانسیته در کناره­ها شود. برای رفع این عیب باید: ذرات ریز را کم کرد.،رطوبت پودر را افزایش داد.،سرعت بسته شدن قالب را کاهش داد و بدین ترتیب سرعت جریان هوا کم می­شود.،ضربه دوم باید آهسته­تر در صورت گیرد.

4- عیب کثیف شدن قالب­ها

قابلیت چسبیدن پودر به قالب بستگی دارد به :

درجه حرارت: هر چه درجه حرارت قالب کمتر باشد پودر کمتر خشک شده و قالب زودتر کثیف می­شود.

رطوبت پودر

ترکیب پودر: هر چه پلاستیسیته ترکیب بیشتر باشد( در رطوبت ثابت) قابلیت کثیف شدن کمتر می­شود.

اندازه ذرات: هر چه ذرات ریزتر و یا نرمتر باشند کثیف شدن قالب کمتر می­شود. به تجربه دیده شده که ذراتی با اندازه 70 تا 75 میکرون حداقل کثیفی را ایجاد می­کنند دلیل این امر این است که بدلیل کمتر بودن رطوبت نسبی ذرات ریز نسبت به کل پودر و نیز بدلیل اینکه در طی خروج هوا از ماده، این ذرات سریعتر حرکت می­کنند باعث تمییز شدن نقاط کثیف می­شود.

تکنولوژی تهیه پودر: ثابت شده که پودری که توسط اسپری درایر تهیه شده نسبت به پودری که مثلا از آسیاب خشک تهیه شده، تمایل بیشتری به کثیف کردن قالب دارد. این بدین دلیل است که گرانول­های پودر اسپری درایر توزیع رطوبت یکنواختی ندارند و وسط گرانول نسبت به سطح آن دارای رطوبت بیشتری است.در صورتی که قالب­ها کثیف باشند باعث عیوبی همچون ناصافی سطح قطعه و خراش در طول قطعه می­شود و نیز اگر این عیب زیاد باشد با مشکل هواداری روبرو هستیم زیرا تلورانس قالب و سمبه کم می­شود.برای کم کردن و رفع این عیب دو روش وجود دارد یا می­توان با گرم کردن قالب در دمای بین80 تا      100  درجه سانتی­گراد باعث خروج راحتر قطعه و در نتیجه چسبیدن کمتر پودر به قالب شد و یا می­توان با استفاده از روکش­هایی از جنس رزین­های ترانسپارنت زمان کثیف شدن قالب را افزایش داد. سختی این مواد از فولاد قالب بیشتر است و بدلیل ماهیت سطحی آن­ها ذرات کمتری به آن می­چسبند.

 

 

5- عیب عدم قائمه بودن

عدم قائمه یا چهار گوش بودن به این معنی است که گوشه­های کاشی آن حالت قائمه را از دست بدهد یعنی تابی در اضلاع وجود داشته باشد. این عیب دو دلیل دارد:  

- نحوه پخت کوره: گاهی این عیب بخاطر نحوه چیدن قطعات کنار یکدیگر می­­باشد  مثلا متراکم چیدن قطعات در سیستم دو پخت تونلی، مانع رسیدن حرارت به قسمت­های میانی قطعات شده و کناره­ها بیشتر پخت می­شوند و قطعات تاب بر می­دارند.

- عدم یکنواختی ضخامت پودر، رطوبت، میزان فشار اعمالی و توزیع اندازه ذرات که این­ها موجب عدم یکنواختی دانسیته در پرس می­شوند.

اثرات پرس بر روی خصوصیات کاشی­های پخته شده و خام  

1-                مشخصات کاشی­های خام

-  انبساط بعد از پرس

در نتیجه تراکم و فشردگی پودرها درون حفره قالب، کاشی­ها در معرض تغییر شکل تقریبا ثابت و دائمی قرار میگرند.

در زمان خروج کاشی­ها از قالب، نیروی پرس آزاد می­شود و کاشی­ها در نتیجه عکس العمل­ها و تاثیرات الاستیکی کوچک، منبسط می­شوند. میزان چنین انبساطی عموما به تکنولوژی آماده­سازی پودر و میزان رطوبت بدنه و بیش از همه به مخلوط بستگی دارد.

هنگامی که میزان انبساط کاشی­ها از 0.8 درصد فراتر رود، به خصوص در مورد سایزهای بزرگ با ضخامت بیش از 12-15 میلی­متر، لازم است که به صفحات پوشش، شکل مخروطی قابل توجهی داده و از یک نیروی خارج کننده قوی استفاده کنیم.

-  دانسیته ظاهری

دانسیته ظاهری محصولات پرس شده، عموما از 1.95 تا 2.2 گرم بر سانتی­مترمکعب تغییر می­کند. اگر وزن مخصوص واقعی بدنه­های سرامیکی را تقریبا 2.7-2.6 در نظر بگیریم، نتیجه می­شود که حجم کلی فضاهای خالی موجود در بافت کاشی پرس شده به 15-25 درصد می­رسد. برای تولید محصولات متخلخل(کاشی­های دیواری)، لزومی ندارد که از پودرهای بسیار فشرده که برای کاشی­ها مقاومت مطلوبی در برابر شوک­پذیری پدید می­آورند، استفاده شود. در مورد کاشی­های کف با انقباض پخت زیاد و هنگامی که اجزاء با تخلخل کم تولید شده­اند، کاهش فضاهای خالی توسط پرس، دمای پخت و انقباض کلی قطعات را کم می­کند.

از طرف دیگر، فشردگی بیشتر ذرات تشکیل دهنده بدنه باعث کاهش نفوذپذیری جرم پرس شده می­شود بنابراین خشک شدن کاشی­ها و خروج گازهای ایجاد شده در طی پخت مشکل می­شود.

-  مقاومت خمشی

حداقل مقدار مقاومت خمشی مطلوب برای محفوظ ماندن قطعات در برابر شکستگی­های ناشی از جابه­جایی و ضربه، برای فراورده خام تقریبا6-7 کیلوگرم بر سانتی­متر مربع است. میزان رطوبت پدرهای پرس، شدیدا به دانه­بندی آن­ها بستگی دارد که تاثیر چشمگیری بر روی مقاومت خام دارد.

-  خشک شدن

هنگامی که کاشی­ها در ماکزیمم مقدار فشار شکل دادن پرس می­شوند تا مقاومت خمشی کافی بدست آورند، باید به این مسئله توجه شود که در هنگام خشک شدن، کاشی در معرض شوک­های گرمایی قرار می­گیرد که باعث می­شود قطعه هم انقباض و هم انبساط پیدا کند.

اگر مقاومت خمشی قطعه خیلی کم باشد، در برابر انبساط و انقباض مقاومت نمی­کند و ممکن است ترک بردارد. رفتار خشک شدن بدنه­هی مختلف با هم متفاوت است. در اینجا، برخی از محدوده­های نهایی را بیان می­کنیم:

· کاشی­هایی که در طول کلیه مراحل چرخه خشک شدن، اندازه آن­ها بزرگ می­شود، به سهولت و به تندی رطوبت خود را از دست می­دهند.

·  کاشی­هایی که به میزان زیادی و به سرعت منقبض می­شوند و آن زمانی است که رطوبت خود را به سختی از دست می­دهند.

خشک شدن کاشی بویژه در طول اولین ساعات چرخه، اهمیت زیادی دارد.

2- مشخصات کاشی­های پخته شده   

- خال و مغز سیاه

این عیب عمدتا به ماهیت مواد خام به کار رفته و کوره بستگی دارد. اما زمانی که فشار شکل دادن زیادی بر ماده اعمال شود، این عیب آشکارتر می­شود. یک لکه تیره­تر و گاهی روشن­تر در وسط قسمت قطعات مشاهده می­شود.

- عیوب مربوط به شکل صاف و چهار گوش داشتن

خطاهای مربوط به پرکردن پودر درون قالب یا مقادیر مختلف فشردگی و تراکم قسمت­های مختلف کاشی، عموما باعث این مشکل پس از پخت و در مورد کاشی کف همراه با انقباض می­گردد.

در این حالت کاشی­هایی که دارای عیوب خم شدن ضلع و تحدب می­باشند، همچنین قطعاتی که شکل چهاروجهی نامنظم همراه با عیوب فوق در اضلاع روبرو و مقابل دارند و کاشی­های تاب­دار، بدست می­آید.

- ترک­های پیش از پخت و سرد کردن

      مقادیر و متغییر دانسیته در قسمت­های مختلف یک کاشی باعث انقباض و انبساط قطعه­ای می­شود که در معرض پخت قرار می­گیرد.

در چنین نقاط ناهمگنی، به خصوص در بحرانی­ترین دماهای پخت اغلب تغییر الاستیکی مشاهده می­شود که باعث ترک خوردن کاشی می­گردد.

تاريخچه لعاب

در طول تاريخ بشر، تغييرات زيادي در صنعت لعاب صورت پذيرفت كه بعدها به موازات پيشرفت در دانش و تكنولوژي، اين شاخه از علم وارد مرحله جديدي از توسعه گرديد. قبل از قرن ‌نوزدهم، فن ساخت لعاب، با انجام كارهاي تجربي و آزمايش همراه بود. در اين زمينه، اطلاعاتي از رومي­ها و يوناني­ها بدست آمده كه به 371-287 سال قبل از ميلاد مسيح مربوط است. دست‌نوشته‌هايي نيز در كاشان يافت ‌شده كه مربوط به سال 1300م‌. مي‌باشد.

حدود 700 نفر از اعراب، با شناسايي فن‌ لعاب خاور نزديك، دانش آن ‌را به اسپانيا بردند. انتقال دانش به ايتاليا نيز توسط مالوركا در سال 1400م‌. به شهر فاينس انجام ‌‌گرفت كه موجب‌ شد لعاب‌هاي ‌سرب‌قلع‌دار به لعاب‌هاي فاينس معروف گردند. بعد از سال 1450م‌. نخستين ‌بار لعاب قليايي در ‌بين‌النهرين روي بدنه ‌خاك‌رسي ايجاد شد.

از قرن 12 به بعد در اروپا در ساخت ظروف منحصراً از لعاب ‌سربي استفاده مي‌شد كه به صورت بي‌رنگ تا زرد، بر روي انگوب ‌رنگي اعمال ‌مي‌گشت و براي ذوب آن‌ دماي 1000 كافي بود.

 در قرن 14 در منطقه راين آلمان، لعاب نمكي بر بدنه‌هاي استون‌ور، اعمال شد كه در قرن 16 در آلمان باعث ساخت ظروف دكور گرديد. در اواسط قرن 19 در انگلستان، لعاب بدون ‌سرب ساخته ‌شد، تا خطر سمي ‌بودن ‌سرب را كاهش‌ دهد. اين ‌امر بصورت لعاب‌ شفاف در بالاي ‌دماي 1100 نتايج رضايت‌بخشي داد. لعاب­هاي ‌بور‌دار نيز، براي اولين‌ بار در اواخر قرن 19 ساخته ‌شدند.

آزمايش مربوط به دكور و لعاب و شكل‌هاي مختلف‌ آن در حدود سال 1860م. شروع ‌شد و تا سال 1920م. ادامه داشت. در قرن بيستم، فنآوري سراميك­هاي ‌هنري تا حد زيادي گسترش‌ پيدا ‌كرد و وارد دوره ‌نويني گرديد.

روش‌هاي نمايش اجزاء لعاب

اجزاء لعاب به گونه‌اي انتخاب مي‌شوند تا خواص‌ معين خوبي نظير چسبندگي‌ به ‌بدنه، انبساط‌ حرارتي ‌مناسب، شفافي يا اپك ‌بودن، ساختار سطحي مطلوب و مقاومت در برابر خوردگي ‌شيميايي را تأمين نمايند.

راه­هاي گوناگوني براي نمايش و معرفي اجزاء موجود در لعاب يا فريت وجود دارد كه به شرح‌ زير است

1- مقدار وزني مواد اوليه (فرمول بچ)

ترکيب يك لعاب ممكن است توسط ارائه وزن اجزاء سازنده آن مشخص شود. چنين فرمولي را براحتي مي‌توان تغيير داد. تغيير فرمول ‌بچ گاهي ضروري است زيرا برخي منابع تأمين­كننده مواد اوليه رو به اتمام مي‌روند و يا غيراقتصادي مي‌گردند. تحت چنين شرايطي يك لعاب با همان فرمول يا تركيب نهايي را مي‌توان توسط مواد اوليه ‌مختلفي تهيه ‌كرد. براي مثال آلومين و سيليكا مي‌توانند به ‌صورت تك‌اكسيدي يعني Al₂O₃ و SiO₂ و يا از طريق كائولن (2H₂O،2SiO₂،Al₂O₃) وارد لعاب شوند.

2- فرمول يوني

ترکيب يك لعاب مي‌تواند به شكل يوني نشان داده شود كه در آن شيشه‌سازها و يا مجموع‌ آنيون­ها برابر با يك در نظر گرفته ‌مي‌شوند. نمايش لعاب از اين طريق، نزد سراميست‌ها و متخصصين امور لعاب مرسوم نمي‌باشد.

3- تركيب درصدي اكسيدي (فرمول وزني)

در اين روش كيفيت اجزاء سازنده مواد اوليه از طريق آناليز شيميايي‌ پيوسته آن‌ها بسادگي قابل ‌كنترل است. يكي از مزاياي استفاده از اين‌ روش، سهولت در محاسبات مربوط به تهيه يك لعاب‌ خاص با استفاده از مواد اوليه‌اي است كه در اختيار بوده و آناليز شيميايي مشخصي دارند.

4- تركيب مولي اكسيدي (فرمول زگر)

به ‌منظور بررسي فرايندهاي صورت‌ گرفته در ساخت لعاب و كنترل نسبت‌هاي مولكولي گروه­هاي اكسيدي كه نقش مهمي را در خواص يك لعاب ايفا مي‌كنند، بكارگيري محاسبات مربوط به تركيب و فرمول‌ زگر از اهميت بيشتري برخوردار خواهد شد كه امروزه بهترين روش شناخته شده بين‌المللي است. سادگي اين روش، كوچك‌ بودن اعداد مربوط به هر اكسيد و نيز طبقه‌بندي هوشيارانه اكسيدهاي سازنده لعاب به سه دسته دگرگونساز، واسطه و شبكه‌ساز مي‌باشد كه امكان مقايسه لعاب­ها از نظر خواص‌ فيزيكي چون ضريب انبساط حرارتي، دماي ذوب، ويسكوزيته و نظاير آن با يكديگر و بررسي تغييرات خواص‌ فيزيكي و شيميايي ‌لعاب را با توجه به تغيير مقدار مولي ‌يك يا چند اكسيد آسان­تر مي‌كند. در اين روش هر يك از اكسيدها به درصد مول داده مي‌شود. اگر برای اتم­های فلزی دلخواه حرف R بکار برده شود، فرمول زگر را می­توان به طور عمومی به صورت زیر نشان داد:

RO+R₂O,R₂O₃,RO₂

با اين حال ساده‌ترين فرمول لعاب RO.SiO₂ است كه در آن R به عنوان يكي از عناصر Na، K، Ca، Mg و Pb مطرح است و مقدار مجموع اكسيدهاي RO يك‌ مول مي‌باشد.

در اين نوع فرمول كه نمونه‌اي از آن در ادامه آورده شده است، اكسيدهاي قليايي در طرف چپ و اكسيدهاي اسيدي بويژه SiO₂ در طرف ديگر قرار مي‌گيرند و در صورتيكه لعاب شامل اكسيدهاي دو و سه ‌ظرفيتي باشد، بايد مابين اكسيدهاي اسيدي و قليايي قرار گيرند:    

                             SiO₂0/1          Al₂O₃1/0        MgO0/1

مقدار مواد اوليه در فرمول‌ زگر از حاصلضرب مقدار مول در وزن ‌مولكولي آن ماده تعيين مي‌شود.‌

                                                                                                     40 = 40×1 = MgO1                                                                                                                        2/10 = 102×1/0 = Al₂O₃1/0

60 = 60×1 = SiO₂0/1

آنچه مسلم است در صورتيكه اكسيد آلومينيوم به صورت كائولن به مواد اوليه لعاب افزوده شود با خود دو مول كوارتز به ‌همراه مي‌آورد كه بايستي اين مقدار كوارتز از مجموع كوارتز كه براي تأمين SiO₂ بكار گرفته شده است در فرمول زگر كم شود.

mol8/0 = 2/0-0/1

و لذا خواهيم داشت:                                                                                                                                         

                                                                    وزنMgO                                                                                                                                               وزن كائولن     8/25 = 258 × 1/0                                                                                                          وزن كوارتز       48 = 60 × 8/0

مجموع وزني 8/113

 

 

محاسبه فرمول زگر از تركيب

ابتدا وزن تركيب هر يك از مواد اوليه (بر حسب gr) تقسيم‌ بر وزن‌ مولكولي آن (بر حسب ) مي‌شود. عدد مولي بدست آمده كه به آن فاكتور ‌محاسبه گفته‌ مي‌شود، در مقدار آن در اكسيد موجود ضرب‌ مي‌گردد كه اين مقدار، مول اكسيد را در فرمول ‌لعاب نمايش‌ مي‌دهد. در نهايت مقدار مول هر يك از اكسيدهاي قليايي را بر مجموع ‌مقدار مو‌ل‌هاي ‌قليايي تقسيم‌ كرده تا طرف‌ قليايي ‌فرمول ‌زگر بدست‌ آمده، مساوي يك شود.

 

 

مواد اوليه ‌رنگي

از مواد عمده و مهم در ساخت ‌لعاب، رنگ مي‌باشد. در گذشته براي ساخت‌ لعاب­هاي ‌رنگي از اكسيدهاي ‌رنگ‌كننده و يا نمك­هاي ‌آن‌ها استفاده ‌مي‌شد. اين ترکيبات به مواد اوليه‌ لعاب اضافه ‌شده و در حين عمل‌ ذوب، به‌ هنگام تشكيل سيليكات، در مذاب حل‌ مي‌شوند و بدين ‌صورت رنگ آن‌ها ظاهر مي‌گردد. با وجود اينکه امروزه نيز از اين اکسيدها تا حدي استفاده ‌مي‌شود، ولي ثابت ‌شده ‌است که استفاده‌ از رنگدانه‌ها بخاطر پايداري رنگ‌ و تحت‌ تأثير قرار نگرفتن‌ آن‌ها در مجاورت با اتمسفر كوره، نتايج ‌بهتري را ارائه ‌مي‌دهد. رنگدانه كه اصطلاحاً به آن Stain اطلاق مي‌شود، مخلوطي از اکسيدها است که پس‌ از كلسينه‌ كردن، در دماهاي نسبتاً بالا، تشکيل اسپينل مي‌دهد و به‌ صورت يك فاز ثانوي در فاز زمينه پراكنده‌ گرديده و در آن نامحلول مي‌باشد و تحت تأثير واكنش‌هاي‌ شيميايي و فيزيكي ‌آن قرار نمي‌گيرد.

رنگدانه‌هاي‌ سراميكي را بر اساس نوع‌ كاربرد به 4 دسته تقسيم ‌مي‌كنند كه بسته ‌به شرايط‌ موجود بكار مي‌روند::

1- رنگ‌ دادن به بدنه

2- رنگ‌ دادن به لعاب

3- به‌ عنوان رنگ ‌تزئيني زيرلعابي

4- به ‌عنوان رنگ‌ تزئيني رولعابي

براي ايجاد يک رنگ از يک رنگدانه، مي‌توان از اکسيدهاي عناصر اشاره شده در جدول 1استفاده ‌كرد.

 

جدول 1: برخی عناصر مصرفی در ایجاد رنگ

انواع لعاب و تقسيم‌بندي آن

همانطور كه در شكل 1ديده مي‌شود، لعاب­ها بر اساس تركيب ‌شيميايي به دو گروه لعاب‌هاي ‌سربي و بدون ‌سرب، از نظر نوع ‌تهيه به سه دسته لعاب‌هاي‌ خام، تبخيري و فريتي و بر مبناي كاربرد به سه شاخه لعاب‌هاي روي فلز، سراميك و شيشه تقسيم‌بندي مي‌شوند.

شکل 1: تقسیم­بندی لعاب­ها

 

همچنين لعاب‌ها از روي شكل‌ ظاهري به انواع اوپك، ترانسپرنت، كريستالي و مات تقسيم‌بندي شده‌اند. با اين حال امروزه تقسيم‌بندي ديگري بر اساس دماي ‌پخت يا بلوغ ‌لعاب، تعريف ‌شده كه به صورت زير مي‌باشد:

1.       لعاب‌هاي ‌ماجوليكا كه در دماي 1050-900 پخت ‌مي‌شوند[1]؛

2.       لعاب­هاي‌ سراميكي‌ سفيد كه در دماي 1150-1000 پخت‌ مي‌شوند؛

3.       لعاب­هاي ‌ظروف‌ بهداشتي كه در دماي 1250-1200پخت‌ مي‌شوند؛

4.       لعاب­هاي ظروف چيني كه در دماي 1300 و بالاتر از آن پخت مي‌شوند.

تقسیم‌بندي بر حسب تركيب شيميايي

لعاب­هاي سربي (سرب­دار)

لعاب‌هاي‌ بدون ‌سرب در مواردي مورد استفاده ‌قرار مي‌گيرند كه ظرف‌ لعاب‌ خورده با مواد غذايي در تماس باشد. اما در موارديكه با مواد غذايي در تماس نمي‌باشند، مي‌توان از لعاب‌‌هاي ‌‌حاوي‌ سرب استفاده ‌كرد و از خواص‌ سرب به ‌عنوان گدازآور استفاده ‌مطلوب نمود. اين لعاب داراي خواصي از قبيل نرم ‌بودن، شفافيت ‌زياد، شيشه‌اي و براق‌ بودن است. مهمترين ماده ‌اوليه لعاب‌هاي ‌سربي، اكسيد سرب است. اكسيد سرب به‌ دليل سمي ‌‌بودن گاهي با كوارتز و گاهي با مواد ديگر مخلوط، ذوب و سريعاً سرد مي‌شود تا فريت حاصل شود.

لعاب­هاي‌ قليايي

اين لعاب­ها بدون‌ سرب و بور بوده و در آن­ها براي پايين ‌آوردن دماي‌ ذوب از اكسيدهاي‌ قليايي مانند Na₂O، K₂O و… استفاده ‌مي‌‌گردد. اكسيدهاي‌ قليايي باعث افزايش ضريب‌ انبساط ‌حرارتي، حلاليت ‌اكسيدهاي ‌رنگي، درخشندگي، ضعف در مقابل اسيدها و بازها و پايين ‌آمدن دامنه ‌پخت و مقاومت به شوك‌ حرارتي مي‌شود.

اكسيدهاي ‌قليايي هنگاميكه مقدار SiO₂ و Al₂O₃ كم باشد، دماي‌ ذوب و ويسكوزيته ‌مذاب را كاهش ‌مي‌دهند ولي در برابر تأثير شرايط‌ آب‌وهوايي و مواد ‌شيميايي پايدار نيستند. اين لعاب‌ها هنگامي ‌كه مقدار زيادي CaO ،B₂O₃ و Al₂O₃ در لعاب موجود باشد در برابر مواد شيميايي پايدارتر مي‌شوند. در ضمن به خاطر قابليت‌ حلاليتشان براي رنگ ‌كردن محلول­ها مناسب هستند ولي براي تهيه رنگ و رنگدانه مناسب نمي‌باشند.

لعاب‌هاي ‌بوراتي

اين لعاب‌ها در دماي‌ پايين با حضور اكسيد بور ساخته ‌مي‌شوند و در عين حال كه بدون‌ سرب مي‌باشند اما براحتي ذوب شده و بواسطه ويسكوزيته و كشش‌ سطحي‌ كم، اكثراً بصورت سطح‌ صاف و براق منجمد مي‌شوند.

اين لعاب‌ها داراي خواص ‌بارزي از قبيل رواني ‌بالا، تشكيل ‌راحت‌تر لايه‌ بافر، ضريب‌ انبساط‌ حرارتي ‌پايين، استحكام ‌مكانيكي و مقاومت ‌به‌ خراش ‌بالا، احتمال ايجاد كدري در درصدهاي‌ بالاي‌ اكسيد ‌بور، بالا بردن حلاليت ‌اكسيدهاي ‌رنگي و توليد رنگ‌هاي جالب مي‌باشند.

تقسیم‌بندي بر حسب روش‌ توليد

لعاب‌هاي‌ خام

لعاب‌هاي‌ خام به‌ دليل قيمت ‌كمترشان و مقاومت ‌شيميايي و مكانيكي ‌بالايي كه دارند مورد استفاده ‌قرار مي‌گيرند و به دو دسته تقسيم‌ مي‌شوند:

1- لعاب‌هاي ‌خامي كه رنگ‌ بعد از پخت آن­ها مهم ‌نيست و بر روي سفال، لوله‌هاي ‌استون‌ور و گاهي بدل‌ چيني ‌فلدسپاتي اعمال‌ مي‌شوند.

2- لعاب‌هاي‌ خامي كه رنگ ‌بعد از پخت آن­ها بايستي سفيد باشد.

مشكل لعاب‌هاي ‌خام اين است كه بدنه ‌خام بوسيله جذب آب ‌دوغاب ابتدا انبساط پيدا كرده و سپس با تبخير آب يا نفوذ آن به داخل ‌بدنه مجدداً منقبض‌ مي‌گردد، كه اين ‌امر منجر به تغيير حجم غيريكنواخت و ايجاد تنش و ترك در بدنه مي‌شود. مواد ‌اوليه اين لعاب‌ها را رسي­ها، فلدسپات، بالكلي، تالك، ولاستونيت و…تشكيل مي‌دهند.

لعاب‌هاي‌ تبخيري (فرار)

لعاب‌هاي ‌تبخيري در حين پخت‌ نهايي بر روي بدنه‌هايي اعمال ‌مي‌شوند كه خود به‌ اندازه ‌كافي فاز شيشه‌اي دارند. سيليس و آلوميناي لازم براي تشکيل فاز شيشه‌اي از بدنه و دگرگونساز شبکه از نمک قليايي تأمين مي‌شود.

بخار آب نيز در اين واکنش به عنوان کاتاليزور عمل مي‌کند. براي تهيه اين نوع لعاب­ها روش‌هاي زير وجود دارد:

1- با انباشته ‌شدن خاكستر فرار و ايجاد شرايط ذوب‌ يوتكتيك بر روي سطح ‌بدنه، در حين پخت با مواد ‌سوختني

2- به وسيله بخار شدن تركيبات‌ قليايي از مواد ‌سوختني و واكنش با بدنه

3- با بخار شدن اجزاي‌ تركيب ‌لعاب قبل ‌از لعاب ‌كردن ‌قطعه

4- از طريق واكنش ‌بدنه با نمك‌ قليايي پاشيده يا دميده ‌شده كه در دماي ‌پخت‌ بالاي 1100 فوراً بخار مي‌شود.

لعاب­هاي فريتي

با توجه‌ به اينكه لعاب‌ مورد استفاده براي اين پروژه از نوع لعاب­هاي‌ فريتي است و در بخش 1-13-4 به طور كامل بدان پرداخته ‌شده، در اين قسمت تنها به ارائه توضيحي‌ اجمالي در مورد اين لعاب­ها اكتفا شده است.

بطور كلي مواد اوليه‌ لعاب را زماني فريت مي‌كنند كه قصد داشته ‌باشند مواد محلول‌ در آب را به سيليكات­هاي ‌غيرمحلول، يا مواد سمي را به مواد غيرسمي تبديل‌ نمايند. براي تهيه‌ لعاب ‌غيرمحلول در آب با نقطه ذوب پايين، بايد مواد اوليه‌ معدني و گدازآورها تحت يك فرآيند حرارت‌دهي قرار گيرد و پس‌ از طي مراحل ‌مختلف‌ خروج ‌گازي، اكسيدهاي ‌مختلف تحت‌ اثر انرژي ‌موجود با يكديگر اتصال ‌يوني برقرار نموده و فريت تهيه ‌شود. فريت بخش‌ بزرگي از سري‌هاي تركيب ‌لعاب را تشكيل داده و معمولاً خود يك تركيب‌ سراميكي مي‌باشد كه پس ‌از ذوب، سرد شده و به تكه‌هاي شيشه‌اي تبديل ‌‌مي‌گردد. انواع فریت­ها را می­توان به صورت زیر در نظر گرفت:

×      فريت­هاي‌ محتوي‌ سرب

PbO يك اكسيد بازي است كه همراه با سيليكات­ها به‌ عنوان يك فلاكس ‌خوب عمل‌ مي‌كند و لعاب­هاي ساخته‌ ‌شده با آن، در حل‌كردن اكسيدهاي‌ ديگر توانا هستند، لذا مقداري ‌از بدنه را در خود حل ‌مي‌كنند. از معضلات‌ سرب، سمي‌بودن و جذب آن توسط بدن‌ است كه با انجام پروسه‌ فريت سازي تا حدي مرتفع ‌مي‌شود.

×      فريت­هاي محتوي بور

B₂O₃ اكسيدي است كه مي‌تواند جايگزين SiO₂ شود. از ويژگي­هاي B₂O₃ پايين ‌آوردن نقطه ‌ذوب است. مصرف ميزان‌ زيادي از B₂O₃ در فريت بويژه هنگاميكه در فريت ZnO و CaO وجود داشته باشد باعث كدري لعاب مي‌شود. افزايش بور در فريت ابتدا باعث كم ‌شدن و پس از 12% باعث افزايش ضريب‌ انبساط‌ حرارتي مي‌شود، كه اين امر ناشي‌ از عملكرد B₂O₃ ابتدا به‌ عنوان شبكه‌ساز و در ادامه به ‌عنوان دگرگونساز شبكه است.

 

 

تقسيم‌بندي بر حسب کاربرد

لعاب‌ فلز

لعاب ‌فلز عموماً در دماي 900-800 ذوب مي‌شود. اين نوع لعاب بايد چسبندگي‌ خوبي با سطح‌ فلز داشته‌ و

ضرايب ‌انبساط ‌حرارتي ‌آن­ها متناسب با يكديگر باشند. لعاب‌هاي ‌فلز، سطوح ‌خارجي‌ فلزات را در مقابل مواد شيميايي محافظت مي‌كنند و رنگ‌ دلخواه را براي فلز ايجاد مي‌نمايند. اغلب، سختي‌ لعاب‌ فلز بيش‌ از خود فلز مي‌باشد، در صورتيكه لعاب ‌سراميك معمولاً از سختي‌ كمتري نسبت‌ به بدنه ‌سراميكي برخوردار است.

لعاب‌ روي‌ فلز از دو لايه تشكيل‌ شده‌ است. ابتدا يك لايه ‌واسط به ضخامت حدود 1/0 ميليمتر بر روي فلز اعمال و پخته مي‌شود، كه اين لايه براي نزديك‌ كردن ضريب‌ انبساط‌ حرارتي فلز و لايه‌ رويي ‌لعاب بكار مي‌رود. سپس لايه ‌دوم كه ويژگي­هاي‌ ظاهري مورد نظر را دارد، بر روي لايه ‌واسط پوشش ‌داده ‌مي‌شود.

لعاب‌ سراميك

لعاب‌هاي‌ سراميكي گستره ‌وسيعي از لعاب‌ها را شامل ‌مي‌شوند كه بستگي به شرايط ‌پخت و بويژه دماي ‌پخت دارد. بدنه‌ها مي‌توانند تك‌پخت يا دوپخت باشند. در حالت تك‌پخت، ابتدا لعاب بر روي بدنه ‌خام اعمال ‌شده و سپس بدنه و لعاب به‌ همراه‌ هم حرارت‌ داده ‌مي‌شوند. در بدنه‌هاي‌ دوپخت، لعاب بر روي بدنه ‌از پيش‌ پخته ‌شده اعمال مي‌گردد. در اين ‌حالت دماي ‌پخت ‌بدنه مي‌تواند بالاتر يا پايين‌تر از دماي ‌پخت‌ لعاب باشد.

لعاب ‌شيشه‌

در توسعه و بهبود لعاب­هاي شيشه، چهار خصوصيت اوليه‎اي كه وجود دارند عبارت است از: دماي ذوب، پايداري تركيب، پايداري شيميايي، ضريب انبساط حرارتي.

×      دماي ذوب

از آنجاييكه تمامي لعاب­ها بر روي بدنه‌هاي شيشه‌اي شكل داده شده بكار مي‌رود، ضرورت دارد كه دماي ذوب از دماي نرم شدن شيشه كمتر باشد تا پخت مطلوب لعاب، بدون اعوجاج بدنه شيشه‌اي حاصل شود. لذا اين لعاب‌‌ها معمولاً بايد در زير 700 پخته ‌شوند و به همين دليل معمولاً بصورت لعاب‌ فريتي استفاده ‌مي‌گردند.

×      پايداري تركيب

تركيبات فلاكس موجود در لعاب بايستي تحت شرايط پخت عاديشان كريستاليزه نشوند و واكنش­پذيري شيميايي‎‌شان، بايد از تشكيل تركيباتي كه رنگ شيشه را بطور معكوس تحت تأثير قرار مي‎دهند جلوگيري كند.

×      پايداري شيميايي

امروزه تقاضاي افزوني در زمينه لعاب­هاي بسيار مقاوم در برابر اسيد و باز وجود دارد. لعاب­هايي كه در تماس با غذا هستند بايد علاوه بر مقاومت در مقابل اسيد‎ها و سولفيد‎هاي مختلف، همزمان در برابر عوامل شوينده‌ قوي قليايي در حين ظرفشويي نيز از خود مقاومت نشان دهند.

 

×      ضريب انبساط حرارتي

لعابي كه ضريب انبساطش با شيشه پايه متناسب نباشد ترك مي‌خورد و در صورت بالا بودن اين اختلاف، تنش ناشي از عدم انطباق ضرايب انبساط حرارتي، سبب شكست شيشه مي‌شود.

براي اينكه لعاب با شيشه‌اي كه لعاب روي آن اعمال مي‌شود از لحاظ ضريب انبساط حرارتي انطباق داشته باشد، بايستي ضريب انبساط حرارتي خطي لعاب حدوداً ^7-10×3 واحد كمتر از ضريب انبساط شيشه باشد. به عنوان مثال اگر يك شيشه ضريب ^7-10×81 دارد پس لعاب بايد ضريبی در حدود ^7-10×78 را داشته باشد.

در ادامه اين بحث براي تسلط بيشتر بر موضوع، به برخي از انواع لعاب‌هاي‌ شيشه اشاره ‌شده است.

ـ رنگ­هايي كه قابليت شيشه‎اي شدن دارند

واژه رنگ شيشه براي زينت‌كاران واژه‌اي آشنا است و امروزه براي هر روكش قابل ذوب جهت شيشه، بكار مي‌رود. رنگ­هاي تزئيني شيشه اساساً شيشه بوروسيليكات زود ذوبي هستند كه به ميزان زياد رنگدانه‎هايي از اكسيدهاي غيرآلي دارند. اين رنگ­ها نقطه ذوب معين و دقيقي ندارند. مشخصه آن­ها در يك محدوده معين با شاخص موسوم به نقطه كمال كه تابعي از زمان و دماست بيان مي‌شود. در مقياس وسيع كلمه، رنگ­هاي اعمالي بر روي شيشه را مي‌توان به صورت زير دسته‌بندي كرد:

الف- رنگ­هاي نامقاوم بسيار نرم ( 538-482)[2]

به عنوان گروهي از رنگ­ها با درصد سرب بالا (80 ـ75 درصد)، با كدري كم و دامنه رنگي محدود، محسوب مي‌شوند بطوريكه امروزه عمدتاً تشكيل‌دهنده لعاب­هاي شفاف هستند.

ب- رنگ­هاي نامقاوم نرم ( 582-552)

در گذشته از اين رنگ­ها عمدتاً‌ براي تزئين ليوان‌هاي آب و زيرسيگاري­ها استفاده مي‌كردند ولي اكنون بدليل مقاومت كم آن‌ها در برابر اسيدها و شوينده‌ها، تقاضاي زيادي براي اين نوع رنگ‌ها وجود ندارد.

ج- رنگ­هاي نرم مقاوم در برابر اسيدها و سولفيدها

 اين رنگ­ها كه عموماً براي تزئين ليوان­هاي آب و ظروف آرايش بكار مي‌روند، مقاومت خوبي را در برابر اسيدهاي ضعيف، فرسايش حاصل‌ از دست ‌به ‌دست‌ شدن و همچنين ايجاد لكه‌ ناشي از شوينده‌ها نشان مي‌دهند.

د- رنگ­های مقاوم در برابر قليايي­ها ( 616-593)

اين رنگ­ها شامل رنگ­هاي مورد استفاده در بطري­هاي نوشابه است كه در آن‌ها مقاومت در برابر شستشوي مكرر در محلول­هاي داغ قليايي اهميت زيادي دارد.

 

ه‌- لعاب­هاي معماري ( 649-621)

مجموعه‌اي از لعاب­ها هستند كه در برابر هوازدگي مقاومت خوبي دارند و لذا به عنوان پوشش بر روي سطوح بيروني آجرهاي ساختماني شيشه‌اي بكار مي‌روند.

و- رنگ­هاي با دماي آتشخواري بالا (رنگ­هاي مخصوص سطوح محدب)( 760-649)

اين رنگ­ها را بر روي شيشه خميده، سطوح چاپ و لامپ­هاي روشنايي بكار مي‎برند. ابتدا با روش چاپ سيلك، آرم روي شيشه تخت چاپ شده و سپس همزمان با خم كردن شيشه، رنگ آتشكاري مي‎شود. زمان آتشكاري معمولاً كوتاه (10 تا 20 دقيقه) بوده و حرارت تشعشعي از بالا روي شيشه اعمال مي‌گردد.

ـ لعاب­هاي قابل تبلور

اين­ها گروه دیگری از لعاب­ها هستند كه جهت تزئين شيشه‌هاي قابل تبلور بكار مي‎روند. لعاب روي شيشه مبنا زده ‌شده و مثل خود شيشه متبلور مي‌گردد و در جريان تبلور شيشه ضريب انبساط بسيار كمي بدست مي‌آورد.

ـ لعاب­هاي خميري

اين لعاب بصورت سيستم­هاي دوجزئي (كاتاليزور را درست قبل از كاربرد آن مي‎زنند) و سيستم­هاي تك‌جزئي (كاتاليزور و لعاب بصورت يك مجموعه كامل ارائه مي‌گردد) با عنوان ترموست­ها در بازار عرضه مي‌شوند. عمر لعاب اول كوتاه يعني 4 تا 8 ساعت است ولي دومي را مي‎توان حدود 3 ماه در انبار نگهداري كرد.

ـ لعاب­هاي دوگانه

در اواسط دهه 1960م. دو نوع لعاب دوگانه مخصوص ظروف يكبارمصرف نوشابه‌هاي غيرالكلي ابداع شد كه يكي از طريق سطح چاپ گرم و ديگري از طريق سطح چاپ سرد اعمال مي‎شد. بطوريكه هر دو سيستم نيازمند بطري­هاي كاملاً گرد بوده و در هر دو مي‎بايست بطري­ها را قبل از تزئين گرم ‎كرد ( 130- 105).

مزيت اصلي فرايند دوگانه، بدليل سرعت نسبتاً بالاي ماشين و نازكي لايه رنگ، كمي هزينه تزئين مي‌‌باشد. اما با اين حال استفاده از اين لعاب­ها مشكلاتي را نيز داراست كه ريشه در دو چيز دارد، يكي چسبندگي لعاب‌ها به بطري­ها در انبار و ديگري مشكلات اعمال موفق اين رنگ­ها بر روي بطري­هايي است كه كاملاً گرد نشده‎اند.

ذوب‌ لعاب و ويژگي‌هاي حالت‌ مذاب

يك لعاب در درجه حرارت ‌پخت‌ خود بايد قادر به تشكيل مقدار ‌مناسبي فاز مايع باشد. سيليس به ‌عنوان عمده‌ترين اكسيد شيشه‌ساز در لعاب‌هاي سراميك‌ها، داراي نقطه‌ ذوب ‌بالايي برابر 1710 است. بنابراين در عمل اكسيدهاي‌ مناسبي بايد به سيليس اضافه شوند تا نهايتاً دماي‌ پخت‌ لعاب‌ حاصل به‌ اندازه مورد نظر كاهش‌ يابد. اقداماتي ‌كه براي كاستن‌ درجه ‌حرارت ‌پخت‌ لعاب صورت‌ مي‌گيرد عبارتند از:

1- افزايش نسبت اكسيژن به سيليسيم در شبكه ‌لعاب باعث گسستن‌ پيوندهاي  Si-O-Siو در نتيجه تضعيف‌ شبكه گرديده و نقطه‌ ذوب لعاب را كاهش‌ مي‌دهد. بدين ‌منظور عموماً از اكسيدهاي ‌قليايي و قليايي‌خاكي استفاده ‌مي‌شود. مهمترين گدازآورهاي ‌قليايي عبارت از Li₂O,PbO,Na₂O,K₂O,BaO,CaO,SrO,MgO,ZnO مي‌باشد.

اين اكسيدها از چپ به راست بر حسب گدازآوري‌ مرتب ‌گرديده‌اند. در كنار اين اكسيدها بايد از اكسيد اسيدي B₂O₃ نیز به ‌عنوان يكي ديگر از گدازآورهاي‌ قوي نام ‌برد.

2- استفاده از كاتيون­هاي‌ اصلاح‌كننده ‌كوچكتر براي‌ مثال استفاده از كاتيون‌ سديم بجاي كاتيون ‌پتاسيم

3- در شبكه ‌لعاب چنانچه واحدهاي‌ سه‌بعدي و چهاربعدي‌ سيليس بوسيله واحدهاي دوبعدي و مثلثي  BO₃ جايگزين‌ گردند، شبكه تضعيف‌ شده و نقطه ‌ذوب كاهش ‌مي‌يابد.

4- استفاده از مواد اوليه شبکه‌واسط‌ باعث تضعيف‌ شبكه و كاهش نقطه‌ ذوب مي‌شود ولي در اين ‌مورد استثنائات ‌زيادي وجود دارد. براي نمونه افزايش مقدار Al₂O₃ در بسياري‌ موارد، نقطه‌ ذوب را بالا‌ مي‌برد.

5- تركيب متنوع‌تري از كاتيون­ها معمولاً باعث كاهش‌ بيشتر دماي‌ پخت‌ لعاب مي‌گردد.

بر اين اساس در بررسي‌ها فاكتوري موسوم به فاكتور فلاكس را تعريف‌ مي‌كنند كه يكي‌ از پارامترهاي‌ مقايسه‌اي

بين لعاب‌هاي‌ مختلف محسوب‌ مي‌شود، بطوريكه هرچه فاكتور فلاكس بيشتر باشد نشاندهنده زود ذوب‌ شدن‌ لعاب است كه باعث کاهش ویسکوزیته و دمای پخت می­شود. اين فاكتور براي شناسايي و بررسي نوع و ميزان ‌فلاكس‌ موجود در لعاب بكار رفته و اثر آن­ها را بدست‌ مي‌آورد. هر اكسيد، ثابت a مخصوص‌ به ‌خود را دارد كه با انجام تحقيقات‌ گسترده بصورت‌ جدول 2 تعريف ‌شده ‌است:

جدول 2: ثوابت ارائه شده براي محاسبه فاکتور فلاکس

 

محاسبه فاكتور فلاكس لعاب با كمك گرفتن از فرمول زگر آن و با استفاده از رابطه  صورت‌ مي‌گيرد كه درآن F فاكتور فلاكس مي‌باشد. در اين رابطه X و Y با محاسبه فرمول­هاي ‌زير بدست ‌مي‌آيند.

X= 0.32(ZrO₂₊Al₂O₃)+0.38(SiO₂+TiO₂)+0.19SnO₂

در ضمن  Lengersdorffبرای محاسبه تقریبی دمای پخت ((F_T لعاب از فاکتور فلاکس، از روابط 1-7 و 1-8 بهره گرفت:

                                                        

                                                 

ضرایب s₁ تا s₁₀ مقدار مولی فلاکس‌ها و مابقی مربوط به Al₂O₃، SiO₂،  ZrO₂است.[3]

نمودار 2 نيز اثر اكسيدهاي مختلف را روي نقطه ذوب لعاب به صورتي شماتيك نمايش مي‌دهد.

به طور تئوریک باید گفت که کاهش اندازه ذرات پودری لعاب و استفاده از لعاب فریتی به جای لعاب خام و کاهش سرعت حرارت­دهی یا افزایش زمان پخت باعث کاهش دمای پخت ‌می‌شوند.

شکل 2: اثر اكسيدهاي مختلف روي نقطه ذوب لعاب

كشش سطحي

يك مولكول كه در داخل‌ حجمي از مايع قرار ‌گرفته‌ است، از تمامي‌ جهات به يك اندازه تحت‌ تأثير نيروهاي ‌جاذبه مولكول­هاي‌ اطراف ‌خود قرار‌ مي‌گيرد، ولي در مورد مولكول­هايي كه در سطح ‌مايع قرار ‌گرفته‌اند، نيروهاي ‌جاذبه ‌مولكول­ها در تمامي جهات برابر نبوده و چنين مولكول­هايي به طرف داخل جذب‌ مي‌گردند. اين نيروهاي‌ جاذبه ‌دروني نهايتاً در سطح‌ مايع باعث ايجاد تنش ‌كششي، معروف به كشش ‌سطحي مي‌شوند كه به ‌موازات ‌سطح و مرز‌ خارجي‌ مايع عمل نموده و مانند پوسته‌اي سطوح‌ خارجي‌ مايع را دربر‌گرفته و تمايل ‌دارند كه سطح‌ مايع را به كمترين حد ممكن كاهش‌ دهند. از اثرات ‌مضر زياد‌ بودن كشش‌ سطحي، توليد ‌شديد ‌حفره، خالي ‌ماندن لعاب از كناره‌ها و لبه‌هاي بدنه، حفره‌هاي ‌ته‌سوزني و غيره ‌است.

 از طرف‌ ديگر لعاب­هايي با كشش‌ سطحي‌ كم، تمايل به شره‌ نمودن از سطح ‌بدنه‌ها را داشته و در مقابل، با جذب ‌بهتر در داخل ‌بدنه، به اصطلاح‌ آن ‌را تر مي‌كنند زیرا مذاب رقیق باعث بهتر چسبیدن لعاب به بدنه می­گردد. در اين ‌حالت لايه‌ مذاب يكنواخت‌تر شده و سطح آن صاف‌تر مي‌شود.

هنگامي ‌كه قرار باشد دو لعاب با كشش ‌سطحي‌ مختلف بر روي يكديگر پوشانده ‌شوند، لعابي كه كشش‌ سطحي‌ كمتري دارد بر روي لعاب ديگر جاري‌ مي‌گردد. از اين حقيقت براي مقاصد تزئيني استفاده‌ مي‌شود.

معمولاً، لعاب­هايي با ويسكوزيته ‌بالا، داراي كشش‌ سطحي‌ قابل‌ملاحظه‌اي هستند. با وجود اینکه اين نكته را نمی‌توان به‌ صورت يك قانون ‌كلي مطرح‌ کرد اما با توجه‌ به ارتباط بين اين دو پارامتر مي‌توان ‌گفت كه تركيب ‌لعاب و اكسيد‌هاي‌ تشكيل‌دهنده‌ آن، همانطور كه بر ويسكوزيته مؤثرند بر كشش‌ سطحي نيز تأثير ‌مي‌گذارند.

براي سنجش كشش‌ سطحي يك مايع (دوغاب يا مذاب ‌لعاب)، يك لوله با قطر‌ معين را به داخل مايع وارد كرده و در آن لوله مي‌دمند، تا حباب­هايي توليد‌ شده، رشد كرده و در نهايت آزاد گردند. قطر‌ لوله، عمقي كه لوله درون مايع فرو رفته و فشاري كه لازم است تا حباب رها شود، درون رابطه ‌مخصوصي قرار داده مي‌شود و از آن طريق كشش‌ سطحي بدست‌ مي‌آيد.

براي هر يك از اكسيدهاي ‌تشكيل‌دهنده ضرايبي به‌ نام "ضرايب ديتزل" وجود دارد كه بر اساس قانوني موسوم به قانون جمع‌‌پذيري[4] با ضرب درصد هر اكسيد در ضريب‌ مربوطه و جمع نتايج، مقدار كشش ‌سطحي‌ لعاب در 900 بر حسب Dyn/cm بدست‌ خواهد آمد. با افزايش درجه‌ حرارت، حركت ‌بيشتر اتم‌هاي ‌تشكيل‌دهنده ‌لعاب باعث كاهش‌ كشش‌ سطحي گرديده و بنابراين چنانچه محاسبه كشش‌ سطحي‌ لعاب در درجه ‌حرارت‌هاي‌ بالا‌تر از 900 مورد نظر باشد، لازم ‌است به‌ ازاي هر 100 افزايش درجه‌ حرارت، 4 واحد از مقدار كشش ‌سطحي كم‌ گردد و بالعكس. به طور کلی کشش سطحی در دمای پخت T از رابطه زیر محاسبه مي‌شود:

                                              )900-F_T )04/0

: کشش سطحی لعاب در دمای T

F_T: دمای پخت لعاب بر حسب درجه سليسيوس

: کشش سطحی لعاب در دمای 900

توانايي ‌لعاب براي تر ‌نمودن‌ بدنه، علاوه ‌بر تركيب‌ لعاب و درجه‌ حرارت پخت به عوامل ‌ديگري چون چسبندگي بين سطوح‌ لعاب و بدنه نيز وابسته ‌است. مهمترين عوامل لعاب‌ نگرفتگي عبارتند از:

1- تركيب‌ نامناسب ‌لعاب

2- آلوده‌ بودن سطح‌ بدنه به‌ وسيله چربي­هاي‌ مختلف و نيز گرد و غبار

3- انقباض بيش‌ از حد لعاب‌ خام ناشي‌ از مصرف مقادير زياد كائولن، رسي‌هاي‌ بسيار پلاستيك و يا مواد آلي

4- آسياب بيش‌ از حد مواد اوليه ‌لعاب و دانه‌بندي ‌بسيار‌ ريز، چراكه اين امر از اتصال ‌صحيح و كامل بدنه و لعاب‌ جلوگيري ‌نموده و خطر‌ لعاب ‌نگرفتگي را افزايش ‌مي‌دهد.

5- تشكيل لايه ‌ضخيمي از لعاب در سطح‌ بدنه بخصوص در لعاب­هايي كه داراي كشش‌ سطحي بالايي هستند.

6- استفاده‌ زياد از موادي چون اكسيد روي كه داراي انقباض‌ زيادي در هنگام ‌پخت مي‌باشند. در اين موارد جهت جلوگيري از لعاب‌ نگرفتگي، اين مواد را كلسينه‌ کرده و سپس مورد استفاده ‌قرار ‌مي‌دهند.

 

جدول 3: فاکتورهاي کشش سطحي اكسيدهاي مختلف (ضرايب ديتزل)

 

ويسكوزيته

يكي از مهمترين ويژگي­هاي ‌لعاب­ها، ويسكوزيته آن­ها در درجه ‌حرارت ‌پخت‌ مي‌باشد كه عامل ‌مؤثري در ميزان ‌نشستن لعاب روي بدنه است. اگر ويسكوزيته ‌لعاب كم‌ باشد، در درجه حرارت­هاي‌ بالاي ‌پخت، لعاب بواسطه وزن ‌خود حركت‌ كرده و به اصطلاح شره ‌مي‌نمايد. در صورت قرار‌گيري ‌چنين لعابي بر روي بدنه‌هاي ‌متخلخل، سطح صافي را بعد از پخت نخواهيم‌ داشت. چراكه لعاب به داخل تخلخل‌ها نفوذ‌ كرده و منجر به تغيير در تركيب ‌شيميايي ‌بدنه‌ مي‌گردد. در صورتي كه ويسكوزيته ‌لعاب، زياد باشد؛ مي‌تواند از عوامل‌‌ مهم در جلوگيري از تبلور آن محسوب شود. از طرف‌ ديگر لعاب­هاي با ويسكوزيته‌ بالاي بيش ‌از حد، قادر نيستند سطوح صاف و یکنواخت بوجود آورند و معمولاًً در سطح چنين لعاب­هايي نقص‌ ته‌سوزني، حباب­هاي‌ كوچك و سوراخ­هاي‌ ريز ديده‌ مي‌شود. همچنين در اين دسته از لعاب­ها، در درجه حرارت‌هاي‌ بالاي‌ پخت، حباب­هاي ‌موجود در فاز ‌مايع قادر به خروج نبوده و سطح‌ لعاب حالتي تاول‌زده پيدا مي‌كند. در عمل جهت‌ خروج‌ حباب‌ها، در بالا‌ترين ‌درجه حرارت پخت به لعاب فرصت‌ كافي داده ‌مي‌شود.

رابطه ذیل رابطه‌اي بين سرعت خروج ‌حباب­ها و ويسكوزيته ‌مايع مي‌باشد كه تحت عنوان فرمول _‌‌استوكز بكار گرفته مي‌شود و بر اساس آن با افزايش ‌ويسكوزيته، سرعت‌ خروج حباب كاهش‌ مي‌يابد [33].

(cm) شعاع حباب: r

(cm/sec) سرعت صعود ‌حباب:V

 (P)ويسكوزيته:                                                                                                        

(gr/cm³) دانسيته‌ لعاب:

(981cm/sec²) شتاب ثقل: g

واحد ويسكوزيته در سيستم GGS پوآز مي‌باشد. براي محاسبه ويسكوزيته بر حسب دما، فرمول زگر و فاكتورهاي ويژه اكسيدها لازم است تا با استفاده ار رابطه زیر اين امر صورت گيرد.

                                        

تمامي اكسيدها بر پايه يك مول SiO₂ محاسبه مي‌گردد و اگر با P_i نشان داده شوند، مقادير A، B و T₀ طبق روابط بالا محاسبه مي‌شوند:

                                         

)                                          

                                            

P_i: مول بر حسب يك مول SiO₂

a_i , b_i , t_i: فاكتورهاي ويژه ويسكوزيته براي اكسيدهاي مختلف

جدول: فاكتورهاي ويژه ويسكوزيته براي اكسيدهاي مختلف

 

با ارائه دماهاي T مختلف، نمودار ويسكوزيته برحسب دما را رسم كرده و دماهاي بحراني را بدست مي‌آورند.

از عوامل‌ مهم در ويسكوزيته درجه حرارت، مدت‌ زمان‌ پخت، تركيب ‌لعاب و اكسيد‌هاي تشكيل‌دهنده ‌آن ‌مي‌باشند. اكسيد‌هاي‌ قليايي بيشترين ‌تأثير را در كاهش‌ ويسكوزيته، و اكسيد‌ آلومينيوم بيشترين ‌تأثير را در افزايش آن ايفا‌ ‌مي‌كنند. در ضمن از كوارتز، فلدسپات يا كائولن نیز برای بالا بردن ویسکوزیته لعاب بهره می‌گیرند.

نمونه‌ای از نمودار ویسکوزیته شیشه به همراه نقاط مرجع متداول آن در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3: نمودار ویسکوزیته شیشه به همراه نقاط مرجع متداول آن

 

لعاب­هاي‌ قليايي با افزايش‌ دما به راحتي جاري‌ مي‌شوند، در صورتي كه ويسكوزيته‌ لعاب سربي مخصوصاً لعاب حاوي ‌بور زياد، آهسته تغيير ‌مي‌كند و از اين جهت در محدوده دماهاي‌ بالا‌تر قابل‌ مصرف‌ است.

چنانچه در شکل 4 مشاهده مي‌شود لعاب سرب و بور کدر شده تيتاني، ويسکوزيته پايين­تري نسبت به لعاب سرب و بور شفاف دارد ولی با این حال با افزايش دما، ويسکوزيته هر سه لعاب کاهش مي‌يابد.

شکل 4: نمودار ويسکوزيته بر حسب افزايش درجه حرارت براي سه نوع لعاب

1- لعاب کدر سرب و بور تيتان­دار براي 1000

2- لعاب شفاف سرب و بور براي 1000

3- لعاب شفاف بور براي 1000

فراريت و تبخير ‌اجزاء لعاب

بسياري از اكسيدهاي ‌موجود در لعاب­ها ممكن‌ است در خلال ‌پخت تبخير ‌گرديده و باعث تغيير در تركيب لعاب ‌شده و نيز تأثيرات ‌مخربي در سطح ‌فرآورده‌ها و ديرگدازهاي‌ كوره بوجود ‌آورند. در چنين مواردي مي‌توان از دير‌گداز‌هاي ‌زيركني (سيليكات ‌زيركونيوم ZrO₂.SiO₂) و يا زيركونيا (اكسيد زيركونيوم ZrO₂) و يا از ديرگدازهاي‌ ‌معمولي با پوششي از زيركن استفاده ‌نمود. نتايج ‌تبخير ا‌جزاء لعاب‌ عمدتاً به شرح ‌زير است:

1- اكسيد‌هاي‌ گدازآور مانند K₂O, Na₂O, PbO يا B₂O₃ فرار ‌هستند بطوريكه سهم‌ آن­ها مي‌تواند آنقدر كم ‌شود كه لعاب‌، ديگر بطوركامل ذوب ‌نشود. تبخير مي‌تواند با استفاده‌ زياد از MgO,CaO,Al₂O₃,SiO₂ و يا استفاده ‌از فريت در تركيب‌ لعاب محدودتر ‌گردد.

2- تبخير ‌شدن اكسيد‌هاي‌ رنگي مانند Cr₂O₃ و CuO مي‌تواند در لعاب، نقص ايجاد‌ كند.

‌بطور كلي مهمترين عوامل ‌مؤثر در فراريت‌ لعاب­ها را مي‌توان تركيب‌ شيميايي آن­ها، درجه ‌حرارت، زمان‌ پخت، محيط ‌كوره و بالاخره فشار‌ بخار‌ اجزاي‌ تشكيل‌دهنده ‌لعاب دانست. هرچه دماي ‌پخت افزايش‌ يابد و هرچه سرعت‌ جريان و تلاطم اتمسفر‌ كوره بيشتر ‌باشد، به‌ همان‌ نسبت تبخير اجزاي‌ لعاب بيشتر خواهد شد. با این حال افزودن یکی از اکسیدهای فرار در لعاب لزوماً به مفهوم افزایش فراریت لعاب نمی­باشد و حتی امکان کاهش این فراریت هم وجود دارد چراکه علاوه بر ترکیب، فاکتورهای دیگر نیز نقش بسزایی را در این مورد ایفا می­کنند.

مقاومت شيميايي

مقاومت‌ شيميايي ‌لعاب­ها در ارتباط ‌با ظروف‌ آزمايشگاهي و نيز ظروف‌ خانگي داراي اهميت ‌زيادي است. اكسيدهاي ‌تشكيل‌دهنده ‌لعاب نقش ‌مؤثري را در اين زمينه دارا هستند. بطور كلي مقاومت‌ شيميايي ‌لعاب­هايي كه داراي درجه ‌حرارت‌ پخت‌ بالاتري مي‌باشند، بيشتر است. اكسيدهاي‌ قليايي تأثير زيادي را بر كاهش مقاومت‌ شيميايي‌ لعاب­ها می‌گذارند. يون­هاي‌ قليايي در حفره‌هاي‌ شبكه ‌سيليسي، با پيوند‌ ضعيفی حضور دارند، به‌ نحوي كه در درجه حرارت ‌معمولي ‌محيط نيز حركت طبيعي اين يون­ها آنقدر مي‌باشد كه پيوندهاي ‌ضعيف‌ خود را گسسته و به سطوح‌ خارجي ‌شبكه راه می‌يابند و نهايتاً با تركيب ‌شيميايي‌ خارجي وارد واكنش‌ می‌گردند.

پيوندهاي‌ كاتيون­هاي ‌سديم در شبكه در مقايسه با يون­هاي ‌ليتيم و پتاسيم ضعيف‌تر بوده و بنابراين كاتيون­هاي ‌سديم مقاومت‌ شيميايي ‌لعاب را بيشتر از كاتيون­هاي ‌پتاسيم و ليتيم كاهش‌ مي‌دهند. با توجه ‌به اين‌ مورد تعويض كاتيون­هاي ‌‌پتاسيم و ليتيم باعث افزايش‌ مقاومت‌ شيميايي ‌لعاب ‌مي‌گردد.

اكسيد روي در شبكه، چهاروجهي‌هاي ZnO₄ را تشكيل‌ مي‌دهد. هر چهاروجهي با دو كاتيون ‌قليايي اتصال‌ قوي برقرار مي‌نمايد و باعث‌ بسته‌ شدن يك شكاف ‌درون‌ شبكه گرديده و لذا مقاومت ‌شيميايي ‌لعاب­ها با حضور اكسيد روي افزایش مي‌یابد. اكسيد سيليسيم و اكسيد آلومينيوم نیز بطور مؤثري مقاومت ‌شيميايي ‌لعاب را افزايش مي‌دهند. چنانچه اكسيد ‌بور جانشين قليايي‌ها گردد، به دو دليل باعث افزايش ‌مقاومت‌ شيميايي مي‌گردد:

1- يون­هاي‌ قليايي‌ كمتري در ترکیب لعاب وجود خواهند ‌داشت.

2- با حضور مقادیر کم بور، چهاروجهي‌هاي BO₄ در شبكه بوجود آمده كه در نهايت باعث تقويت ‌شبكه مي‌گردند. با این حال بایستی در نظر گرفت که چنانچه اكسيد ‌بور لعاب بسيار زياد باشد، خاصیت آنورمالی بور کاهش مقاومت‌ شيميايي را موجب مي‌شود.

سختي

به مقاومت‌ سطح‌ ماده در برابر خراش و يا در برابر نفوذ ‌عمقي، سختي گويند. انواع سختي ‌لعاب را مي‌توان در چهار گروه سختي ‌خراش، سختي ‌عمق، سختي ‌سايش و سختي‌ ضربه نام ‌برد. ابتدايي‌ترين روش اندازه‌گيري ‌سختي بر اساس جداول‌ موهس مي‌باشد. روش‌ ديگر روشD.P.H است كه در آن با استفاده از اثر يك سوزن ‌هرمي‌ شكل ‌الماسه، بر سطح ‌نمونه، ميزان ‌سختي تعيين‌ مي‌شود.

سختي‌ لعاب نيز به‌ مانند ساير خواص به تركيب‌ شيميايي‌ آن وابسته ‌است. لعاب­هاي با درجه حرارت‌ پخت‌ بالاتر داراي ‌سختي ‌بيشتري‌ مي‌باشند. بطور تجربي نشان‌ داده‌ شده‌ است كه سختي ‌خراش لعاب، با اضافه‌ كردن اكسيدهاي‌ زير از راست‌ به ‌چپ افزايش‌ مي‌يابد:

B₂O₃,SiO₂,TiO₂,Al₂O₃,ZnO,SnO₂,CaO,MgO

اكسيد ‌بور تا ميزان 12% در تركيب‌ منجر به افزايش سختي‌ خراش‌ و براي مقادير بيشتر باعث نزول ‌آن مي‌گردد.

مقاومت در مقابل سايش نيز با افزودن اكسيدهاي زير به ‌ترتيب از راست‌ به ‌چپ افزايش ‌مي‌يابد كه در اينجا نيز اكسيد بور خاصيت ‌آنورمالي خود را به ‌صورتي مشابه با سختي‌ خراش نشان‌ مي‌دهد.

SiO₂,B₂O₃,CaO,MgO,SrO,SnO₂,Al₂O₃,PbO

انبساط ‌حرارتي

تطابق و تناسب بين لعاب و بدنه عمدتاً بستگي ‌به انبساط ‌حرارتي ‌لعاب دارد. با این حال عوامل‌ ديگري نيز در اين‌ مورد مؤثرند. مهمترين عوامل‌ مؤثر در ايجاد و يا عدم ‌ايجاد تطابق و تناسب بين لعاب و بدنه عبارتند از:

- اختلاف انبساط ‌حرارتي ‌لعاب و بدنه (كه عمدتاً به تركيب هر دو و نيز تنش‌هاي‌ موجود بستگي‌ دارد.)؛

- تمايل ‌بدنه به انبساط ‌رطوبتي؛

- لايه ‌مياني ‌حاصل از واكنش بين لعاب و بدنه كه به لايه ‌بافر موسوم ‌است.

در حين پخت‌ لعاب، بديهي ‌است كه لعاب به سطح‌ بدنه حمله ‌كرده و با آن وارد‌ واكنش‌ مي‌گردد. ضخامت و ماهيت لايه‌ بافر تشكيل ‌شده تأثير زيادي در تطابق بين لعاب و بدنه دارد. به تجربه ثابت‌ گرديده ‌است كه:

1- زمان ‌پخت بيشتر باعث واكنش بهتر لعاب و بدنه گرديده و در نتيجه لايه ‌بافر مناسب­تري تشكيل‌ مي‌گردد.

2- چنانچه پخت‌ نهايي بدنه و لعاب مشتركاً انجام‌ شود، بدنه و لعاب بهتر با يكديگر وارد واكنش مي‌شوند.

3- مقدار تخلخل بدنه عامل ‌مؤثري در شدت‌ واكنش بين بدنه و لعاب و در نتيجه تشكيل لايه ‌بافر ‌مي‌باشد.

4- لعاب­هايي كه قبلاً فريت ‌شده ‌باشند با بدنه بهتر وارد واكنش‌ مي‌گردند.

ضريب ‌انبساط ‌حرارتي خطي عبارت از افزايش واحد طول بازاي ازدياد يك‌ درجه‌ سانتيگراد مي‌باشدكه براي اندازه‌گيري آن معمولاً از دستگاه ديلاتومتر استفاده ‌مي‌شود. واحد ضریب انبساط حرارتی  است که عموماً به صورت  نشان داده می­شود و به همین دلیل مقدار این ضریب برای مواد مختلف معمولاً کوچک است و به شکل اعدادی که ضرایب ده با توان منفی دارد نمايش داده می­شوند. شیوه دیگری که البته عمومیت کمتری دارد آن است که تغییرات بر حسب قسمت بر میلیون (ppm) نشان داده شود. بطور كلي مقدار اين ضريب در محدوده‌‌ دمايي ‌مختلف، متفاوت ‌بوده و بنابراين هنگام اشاره ‌به ضريب‌ انبساط‌ خطي، همواره قيد‌ مي‌گردد كه اندازه‌گيري در چه‌ محدوه‌اي از درجه حرارت انجام ‌شده ‌است. مهمترين شرط ايجاد تطابق ‌و تناسب بين لعاب‌ و بدنه، مشابه‌ بودن‌ ضريب‌ انبساط آن­ها مي­باشد. هنگامي‌ كه ضريب‌ انبساط ‌لعاب بيشتر از بدنه باشد، لعاب در حين سرد ‌شدن تمايل ‌پيدا مي‌كند، بيشتر از بدنه منقبض‌ گردد، ولي با توجه ‌به اتصال بين لعاب و بدنه و همچنين بدليل انقباض‌ كمتر بدنه، نه ‌تنها از وقوع اين عمل جلوگيري مي‌‌شود بلكه در نتيجه ‌آن لعاب نيز تحت تنش‌ كششي قرار ‌مي‌گيرد. در اينصورت احتمال بروز ترك­هايي‌ در سطح‌ لعاب وجود خواهد داشت. علاوه‌ بر اين اگر بدنه نازك باشد، احتمال ‌دارد كه در نتيجه تمايل بيشتر لعاب به انقباض، بدنه تغيير شكل يافته و سطح‌ لعاب‌دار ‌‌بدنه مقعر ‌گردد.

اگر ضريب‌ انبساط‌ حرارتي ‌لعاب و بدنه يكسان باشند، از لحاظ تئوريك هيچ‌ نوع تركي در سطح‌ لعاب ايجاد نخواهد شد. وليكن تجربه خلاف اين مطلب را ثابت ‌مي‌كند، بدين ‌معني‌ كه در چنين مواردي، در سطح ‌لعاب، در عمل و در هنگام‌ مصرف ترك­هايي بوجود خواهد آمد، چراكه تغييرات‌ درجه حرارت‌ محيط بطور يكسان بدنه و لعاب را تحت‌ تأثير قرار نداده، بلكه اين لعاب است كه قبل ‌از بدنه تحت‌ تأثير تغييرات‌ درجه حرارت قرار‌ ‌مي‌گیرد و لذا عليرغم ضرايب ‌انبساط برابر آن­ها، در عمل لعاب باز هم تحت تنش ‌كششي قرار‌ دارد.

اگر ضريب‌ انبساط‌ لعاب كمتر از بدنه باشد، بدنه تمايل ‌دارد كه هنگام سرد‌ شدن، بيشتر از لعاب منقبض‌ گردد و در نتيجه به ‌همراه‌ خود، لعاب را تحت تنش ‌فشاري قرار ‌مي‌دهد. اگر تنش‌ فشاري بيش‌ از حد نباشد، لعاب قادر به تحمل آن بوده و نهايتاً اتصال ‌محكمي بين بدنه و لعاب ايجاد ‌مي‌گردد. ولي چنانچه فشار‌ وارده به لعاب بيش‌ از حد باشد، در لعاب عيب ‌پوسته‌ای شدن حاصل‌ مي‌شود. بدين‌ ترتيب نتيجه می­شود كه براي ايجاد يك تناسب و اتصال ‌صحيح بين لعاب و بدنه لازم ‌است كه ضريب‌ انبساط ‌لعاب تا حدودي كمتر از ضريب ‌انبساط ‌بدنه ‌بوده و به ‌عبارت‌ ديگر انقباض‌ لعاب كمي كمتر از بدنه‌ باشد، تا از این طریق لعاب تحت تنش‌ فشاري قرار‌ گيرد.

سراميست مشهور آلماني "هرمان زگر" از طريق تجربي، قوانيني را براي جلوگيري‌ از وقوع ‌ترك و پوسته ‌شدن ‌لعاب ارائه ‌نموده است که عبارتند از:

1- افزايش مقدار سيليس در لعاب و يا كاهش مقدار گدازآورها (بجز اكسيد بور)؛

2- تعويض و جانشين‌ نمودن مقداري از SiO₂ موجود در لعاب بوسيله اكسيد بور؛

3- استفاده از گدازآورهايي با وزن معادل كمتر به جاي گدازآورهايي با وزن معادل بالاتر.

همانطور كه اشاره‌ شد ضريب‌ انبساط‌ لعاب وابسته ‌به تركيب ‌آن مي‌باشد. هرچه پيوندها در شبكه‌ لعاب ضعيف‌تر باشند، ضريب‌ انبساط بيشتر خواهد شد. بنابراين مي‌توان ‌گفت كه اكسيدهاي ‌سديم و پتاسيم بيشترين تأثير را در افزايش‌ ضريب‌ انبساط داشته و اكسيدهاي ‌قليايي‌خاكي، اكسيدهاي‌ ليتيم، سرب و يا روي با شدت ‌كمتري ضريب‌ انبساط ‌لعاب را افزايش ‌مي‌دهند و بطور ‌معكوس اكسيدهاي ‌شبكه‌ساز (B₂O₃ و SiO₂) باعث كاهش قابل‌ملاحظه‌اي در مقدار ضریب انبساط‌ حرارتي مي‌گردند. دانشمندان زيادي سعي‌ كردند تا رابطه‌اي‌ كمي بين مقادير اكسيد‌هاي ‌مختلف و ضريب‌ انبساط ‌حرارتي‌ لعاب پيدا نمايند و جداول زيادي نيز جهت رسيدن به اين هدف از طرف محققين ارائه ‌شد كه مهمترين آن­ها جداول" اينگلش و ترنر" و نيز "وينكلمن و اسكات" مي‌باشد. در اين جداول بالاترين ضرايب، مربوط‌ به اكسيدهاي‌ سديم، پتاسيم و ليتيم است و كمترين‌ آن‌ها نیز به اكسيدهاي ‌سيليسيم، بور و منيزيم مربوط مي‌شود. براي محاسبه تئوریکی ضريب ‌انبساط ‌حرارتي نيز از قانون جمع‌پذيري بهره مي‌گيرند، بطوریکه مقدار هر اكسيد‌ تشكيل‌دهنده ‌لعاب را در فاکتور ضريب‌ انبساط‌ حرارتي همان ‌اكسيد كه در جدول 4 مشاهده ‌مي‌گردد، ضرب‌ كرده و نتايج‌ حاصل را با يكديگر جمع‌ مي‌‌نمايند.

جدول 4: فاکتورهاي ضريب انبساط حرارتي اكسيدهاي مختلف بر اساس تحقیقات دانشمندان مختلف[5]

سرعت سرد ‌كردن‌ لعاب­ها و بطور كلي ‌تاريخچه ‌حرارتي آن­ها، عامل ‌ديگري است كه مانند تركيب ‌شيميايي‌ لعاب تأثير بسيار زيادي در مقدار انبساط و انقباض آن‌ها در ناحیه انتقال دارد. بطوریکه در این ناحیه گاه به جای انبساط، انقباض نموده و گاه انبساط شدید از خود بروز می­دهند و لذا ضرایب انبساط حرارتی اندازه­گیری شده در این ناحیه ضرایب انبساط حرارتی واقعی نخواهد بود؛ بطوریکه تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی لعاب و زیرپایه نیز در آن چندان محسوس نیست. با این حال با توجه به اینکه معمولاً ضرایب انبساط حرارتی لعاب­ها و شیشه­ها را در محدوده 300-20 اندازه­گیری می­کنند در عمل مشکلی بوجود نمی­آید، چراکه در ناحیه­ای که شیشه صلب است تاریخچه حرارتی تأثیری بر مسیر گرمایش ندارد. بر همین اساس بحث در زمینه استحاله فازی در مواد اولیه را نیز بایستی منتفی دانست. بطور كلي‌ لعاب­هاي ‌داراي‌ تنش، داراي ضريب‌ انبساط‌ حرارتي بيشتري نيز مي‌باشند. لذا تنش‌گيري ‌لعاب­ها و به ‌عبارت‌ بهتر نگهداشتن‌ لعاب در دماي ‌آنيل علاوه بر اينكه باعث از بين‌ رفتن و يا كاهش تنش‌ها گرديده و احتمال وقوع ‌ترك در ‌لعاب را كمتر مي‌نمايد، منجر به كاهش مقدار انبساط ‌حرارتي لعاب­ها نيز مي‌گردد. دماي ‌آنيل ‌لعاب­ها تا حدود ‌زيادي به تركيب ‌شيميايي ‌لعاب وابسته ‌است؛ ولي با توجه ‌به تحقيقات انجام ‌شده، هيچگونه رابطه ‌خطي بين اين دو وجود ندارد. تحقيقات نشان ‌مي‌دهند كه اكسيدهاي ‌سديم و پتاسيم بشدت دماي‌ آنيل را كاهش و اكسيدهای ‌سرب و باريم با شدت‌ كمتري اين عمل را انجام‌ مي‌دهند. از سوي‌ ديگر اكسيدهاي ‌روي، كلسيم، آلومينيوم و بور باعث افزايش‌ دماي ‌آنيل مي‌گردند.

 

در دوره حکومت سلجوقیان و در دوره ای پیش از آغاز قرن هفتم هجری، تولید کاشی توسعه خیره کننده ای یافت. مرکز اصلی تولید، شهر کاشان بود. تعداد بسیار زیادی از گونه های مختلف کاشی چه از نظر فرم و چه از نظر تکنیک ساخت، در این شهر تولید می شد. اشکالی همچون ستاره های هشت گوش و شش گوش، چلیپا وشش ضلعی برای شکیل نمودن ازاره های درون ساختمانها با یکدیگر ترکیب می شدند. از کاشیهای لوحه مانند در فرمهای مربع یا مستطیل شکل و به صورت حاشیه و کتیبه در قسمت بالایی قاب ازاره ها استفاده می شد. قالبریزی برخی از کاشی ها به صورت برجسته انجام می شد در حالی که برخی دیگر مسطح بوده و تنها با رنگ تزئین می شدند. در این دوران از سه تکنیک لعاب تک رنگ، رنگ آمیزی مینائی بر روی لعاب و رنگ آمیزی زرین فام بر روی لعاب استفاده می شد.

تکنیک استفاده از لعاب تک رنگ، ادامه کاربرد سنتهای پیشین بود اما در دوران حکومت سلجوقیان، بر گستره لعابهای رنگ شده، رنگهای کرم، آبی فیروزه ای و آبی لاجوردی-کبالتی- نیز افزوده گشت.
ابوالقاسم عبد الله بن محمد بن علی بن ابی طاهر، مورخ دربار ایلخانیان و یکی از نوادگان خانواده مشهور سفالگر اهل کاشان به نام ابوطاهر، توضیحاتی را در خصوص برخی روشهای تولید کاشی، نگاشته است. وی واژه هفت رنگ را به تکنیک رنگ آمیزی با مینا بر روی لعاب اطلاق کرد. این تکنیک در دوره بسیار کوتاهی بین اواسط قرن ششم تا اوایل قرن هفتم هجری از رواجی بسیار چسمگیر برخوردار بود.

کاشی های هشت پر ستاره ای و چلیپا - قرن هفتم هجری - امامزاده جعفر دامغان

کاشی زرین فام - قرن پنجم هجری - کاشان

لعاب زرین فام که ابوالقاسم آن را دو آتشه می خواند، رایج ترین و معروف ترین تکنیک در تزئینات کاشی بود. این تکنیک ابتدا در قرن دوم هجری در مصر برای تزیین شیشه مورد استفاده قرار می گرفت. مراحل کار به این شرح بوده که پس از به کار گیری لعاب سفید بر روی بدنه کاشی و پخت آن، کاشی با رنگدانه های حاوی مس و نقره رنگ آمیزی می شده و مجددا در کوره حرارت می دیده و در نهایت به صورت شیء درخشان فلزگونه ای در می آمده است. با توجه به مطالعات پیکره شناسی که بر روی نخستین کاشیهای معروف به زرین فام انجام گرفته و نیز از آنجایی که در این نوع از کاشی ها بیشتر طرح های پیکره ای استفاده می شده تا الگوهای گیاهی، می توان گفت این نوع از کاشی ها به ساختمانهای غیر مذهبی تعلق داشته اند.

ویرانی حاصل از تهاجم اقوام مغول در اواسط قرن هفتم هجری، تنها مدت کوتاهی بر روند تولید کاشی تأثیر گذاشت و در واقع هیچ نوع کاشی از حدود سالهای642- 654 ه.ق بر جای نمانده است. پس از این سال ها، حکام ایلخانی اقدام به ایجاد بناهای یادبود کرده و به مرمت نمونه های پیشین پرداختند. نتیجه چنین اقداماتی، احیای صنعت کاشی سازی بود. در این دوران، تکنیک مینایی از بین رفت و گونه دیگری از تزئین سفال که بعدها عنوان لاجوردینه را به خود گرفت، جانشین آن شد. در این تکنیک، قطعات قالب ریزی شده با رنگهای سفید، لاجوردی و در موارد نادری فیروزه ای، لعاب داده می شدند و پس از اضافه شدن رنگهای قرمز، سیاه یا قهوه ای بر روی لعاب، برای بار دوم در کوره قرار داده می شدند.

در اوایل دوره ایلخانی، تکنیک زرین فام بر روی لعاب بدون هیچ رنگ افزوده ای به کار برده می شد، لکن در ربع پایانی قرن هفتم، رنگهای لاجوردی و فیروزه ای به میزان اندکی مورد استفاده قرار گرفتند.
با نزدیک شدن به قرن هشتم هجری، آبی لاجوردی از رواج و محبوبیت بیشتری برخوردار شد و سرانجام تکنیک نقاشی زیر لعاب با استفاده از رنگهای آبی لاجوردی و اندک مایه ای از رنگهای قرمز و سیاه، جایگزین نقاشی زرین فام شد که کاشی های تولید شده با چنین تکنیکی معمولا با نام کاشی های سلطان آباد شناخته می شوند. این تکنیک تا اواسط قرن هشتم مورد استفاده قرار می گرفت و پس از آن منسوخ شد.

با رو به زوال نهادن حاکمیت ایلخانیان در اواسط قرن هشتم، عصر طلایی تولید کاشی پایان یافت. کاشی های معرق-موزائیکی- تک رنگ و نه چندان نفیس در رنگهایی متفاوت جانشین قابهای عظیم زرین فام و کتیبه ها شدند.
این تکنیک برای نخستین بار در آغاز قرن هفتم هجری در آناتولی اقتباس شده و یک قرن بعد در ایران و آسیای مرکزی پدیدار شده است. این نوع از کاشی ها برای ایجاد طرحی پیچیده در کنار یکدیگر چیده می شده و از آنها برای تزئین محراب ها استفاده می شد. شیوه کار به این صورت بوده است که سفالهای لعاب داده شده را بر مبنای طرح اصلی می بریدند و سپس با در کنار هم قرار دادن آنها، طرح اصلی را می ساختند. در دوره ایلخانیان برای نخستین بار این تکنیک مورد استفاده قرار گرفت؛ مانند آنچه که در مقبره امام زاده جعفر اصفهان (726 ه.ق) به چشم می خورد؛ اما کاربرد وسیع آن در دوره میانی قرن نهم هجری رواج پیدا کرد. طیف وسیع و پیشرفته ای از کاشی های معرق بر روی تعدادی از بناهای مهم یادبود این دوران دیده می شوند که به عنوان نمونه می توان به مسجد گوهرشاد در مشهد، مدرسه آلغ بیک در سمرقند و مدرسه خرگرد اشاره کرد.

با توجه به وقت گیر بودن نصب کاشی های معرق، در اواخر قرن نهم هجری تکنیک ارزان تر و سریع تری با نام هفت رنگ، جایگزین آن شد. این تکنیک، ترکیب رنگهای مختلف و متعددی را بر روی کاشی ممکن ساخته بود. همچنین در چنین شیوه ای، رنگ ها مجزا بوده و درون مرزهای یکدیگر نفوذ نمی کردند؛ زیرا توسط خطوط رنگینی مرکب از منگنز و روغن دنبه از یکدیگر جدا می شدند. در بسیاری از بنا های تیموریان شاهر رواج مجدد کاشی کاری به شیوه هفت رنگ هستیم که به عنوان نمونه، می توان از مدرسه غیاثیه خردگرد که در سال 846ه.ق تکمیل شده یاد کرد.

کاشی هفت رنگ - قرن هشتم هجری - ایران

کاشی هفت رنگ - قرن دهم هجری - ترکیه

مساجد و مدارس صفویه به طور کلی با پوششی از کاشی ها در درون و بیرون بنا تزیین شده اند. در حالیکه کاربرد کاشی های معرق تداوم می یافت، شاه عباس که برای دیدن بناهای مذهبی کامل نشده اش بی تاب بود، استفاده بیشتر از تکنیک سریع کاشی هفت رنگ را تقویت کرد.
در عصر صفویه، کاشی هفت رنگ در قصرهای اصفهان به نحوی گسترده مورد استفاده قرار گرفت و نصب کاشی های چهارگوش درون قابهای بزرگ، منظره هایی بدیع همراه با عناصر پیکره ای و شخصیتهای مختلف، به وجود آورد.

در قرن دوازدهم هجری، با روی کار آمدن زندیه عمارت سازی در اندازه های جاه طلبانه به ویژه در شیراز، پایتخت زندیان، از سر گرفته شد و به همین دلیل، جنبش جدیدی در صنعت کاشی سازی پدید آمد. در این عصر، تصاویر کاشی ها با نوعی رنگ جدید صورتی که در دوران حکمرانی قاجار نیز استفاده می شده، نقاشی می شوند.

صنعت کاشی سازی اسلامی در دوره هایی از پورسلین-ظرف چینی وارداتی از دوران تانگ و سونگ- تأثیر پذیرفته است. حاصل این تأثیرات، ساخت کاشی هایی با لعاب سفید و طرح های آبی است. اقتباس هنرمندان اسلامی از چینی های آبی-سفید قابل ملاحظه است. در اواسط قرن نهم هجری، نقشمایه های چینی کاملا در نقشمایه های دوران اسلامی جذب شده و حاصل آن، پدیدار شدن یک سبک اسلامی-چینی دو رگه دلپذیر و قابل قبول بود.

هنر کاشی کاری ترکیه تا حد زیادی تحت تأثیر سنتهای ایرانی قرار داشت. در قرن نهم هجری (تا سال 875 ه.ق) هنرمندان تبریزی با انگیزه اشتغال به فعالیت در ترکیه می پرداختند.

در قرن دهم هجری، ایزنیک مرکز تولید ظروف سفالی و کاشی در ترکیه محسوب می شد. یک رنگ قرمز درخشان جدید و یک دوغاب غنی شده از آهن به صورت ضخیم غیر قابل نفوذ به زیر لعاب، به کار گرفته می شده که از ویژگی های کاشی ایزنیک به شمار می آمد. یک سبک برگدار زیبا با طراحی های واقعی از گل های لاله، سنبل و میخک نیز بر روی کاشی ها، منسوجات، جلدسازی و سایر هنرهای ترکیه قرن دهم مورد استفاده قرار گرفتند اما پس از قرن یازدهم هجری، کیفیت کاشی ایزنیکی رو به افول گذاشت و از این دوران به بعد، ساخت کاشی در شهر کوتاهایا در مرز فلات آناتولی ادامه یافت.

ساخت کاشی در سوریه نیز صورت می گرفته است. سفالگران دمشقی در قرن نهم هجری کاشی های سفید-آبی تولید می کردند اما یک قرن بعد طرح کاشی های سوریه ای بازتاب کاشی های ایزنیک بود. کاشی های سوریه در رنگ های سبز روشن، فیروزه ای و ارغوانی تیره خاصی در زیر لعاب نقاشی شده اند. بهترین دوره برای کاشی سازان دمشق، قرن دهم هجری است. پس از آن، گرچه تولید کاشی تا قرن سیزدهم ادامه یافت اما کیفیت آن کاهش یافت و طرح های کاشی های سوریه یک دست شد.

مواد عایق سلول بسته انعطاف پذیر

مواد عایق سلول بسته مقاومت بسیار عالی در مقابل عبور بخار آب از خود نشان می دهند به طوری که پس از نصب، به هیچ گونه حائل بخار – آب دیگری نیاز نیست. خاصیت مقاومت زیاد در مقابل بخار، به همراه خاصیت تابش بالای لاستیک اجازه می دهد که مواد سلول بسته انعطاف پذیر با ضخامت نسبتا کمی از چگالش سطحی جلوگیری کنند. در نتیجه، این گونه مواد  در سیستم های سرمایش، لوله کشی ها و تهویه استفاده می شوند. البته از اینگونه مواد می­توان در خطوط آب گرم و گرمایش نیز استفاده نمود.

مواد عایق سلول بسته انعطاف پذیر می توانند الاستومری و یا در خانواده پلی اولفین ها باشند. گرچه این دو دسته، خواص فیزیکی بسیار مشابهی دارند، اما به علت تفاوت در ماده اصلی متشکله آنها ، تفاوت هایی نیز با هم دارند. به خصوص این تفاوت ها در رفتار متقابل با دماهای بسیار سرد و یا بسیار گرم، شوک های حرارتی  چشم گیر خواهند بود.

فوم های الاستومری

این دسته از مواد از جمله مواد عایق سلولی انعطاف پذیر سلول بسته بوده و برپایه پلی وینیل کلراید (PVC)، نیتریل بوتادین رابر (NBR) و یا اتیلین پروپیلن دیان مونومر رابر (EPDM) می باشند.

لاستیک NBR که با Buna-N و Perbunan نیز شناخته می شود، یک لاستیک سینتتیک متشکل از پلیمر آکریلونیتریل (ACN) و بوتادین است. نام های تجاری آن عبارتند از نیپل (Nipol)، کرایناک (Krynac) و یوروپرن (Europrene).

لاستیک EPDM لاستیکی سینتتیک و الاستومری بوده و کاربردهای وسیعی دارد. لاستیک های EPDM معمولا مقاومت حرارتی بسیار خوبی فراهم می آورند.

عایق های الاستومری، گرچه نسبت به پشم سنگ و یا پشم شیشه گران تر هستند، ولی به دلیل بی نیاز بودن از پوشش مضاعف (Jacketing) برای کاربردهای دمای پایین بسیار مقرون به صرفه می باشند. پایداری بسیار بالایی دارند. همچنین، سریع ترین راه برای عایق کردن سیستم های لوله کشی آماده و ساخته شده، استفاده از عایق های الاستومری است. این گونه عایق ها، ضریب انتقال حرارت بسیار پایینی داشته و انعطاف پذیر می باشند و برای محیط هایی که فضای کاری کمی داشته باشند، بسیار مناسب هستند.

براساس تعاریف مندرج در استاندارد ASTM C534، مواد عایق الاستومری در دو نوع 1 (لوله ای شکل) و نوع 2 (تخته ای) موجود بوده و سه گرید مختلف دارند. تفاوت گریدها در محدوده دمایی کارکرد و ماده عایق شونده می باشد. جدول زیر مشخصات عمومی سه گرید را نشان می دهد.

 

 

هر سه گرید، فوم های انعطاف پذیر سلول بسته با پایداری زیاد هستند. حداکثر مقدار نفوذ بخار 0.10 perm-inch و مقدار حداکثر ضریب انتقال حرارت در دمای 74°F برابر 0.28BTU-in/(h.ft².F) برای گریدهای 1 و 3 بوده و برای گرید 2 برابر 0.30 BTU.in/(h.ft²·F) می باشد. (BTU مخفف British Thermal Unit است و یک BTU معادل تقریبا 1055 ژول می باشد.)

محصولات لوله ای شکل و تخته ای با یا بدون پوشش های چسبنده  موجود هستند. این گونه عایق ها معمولا نیاز به لوازم جانبی عایقکاری ندارند ولی در صورتی که محیط رطوبت بیش از حد داشته باشد و یا کاربری با دماهای بسیار پایین و همچنین محافظت در مقابل پرتو ماوراء بنفش،  از ورق آلومینیوم  جهت پوشش عایق استفاده می گردد. 

مزایای فوم های سلول بسته انعطاف پذیر

-          مقاوم در مقابل آلودگی، گرد و خاک، رطوبت و بخار آب و در نتیجه مقاوم در مقابل آلودگی های بیولوژیکی

-          پایداری زیاد (بیشتر از پشم شیشه و پشم سنگ)

-          مقاوم در مقابل اوزون و ماوراء بنفش

-          مقاوم در مقابل خوردگی

-          ضریب انتقال حرارت بسیار پایین

-          نصب آسان به همراه خودبست، بسیار مناسب برای محیط هایی که جای کاری زیادی ندارند

-          بدون فیبر

-          غیر متخلل و بدون گرد (آلودگی و گرد ندارند و برای پوست حساسیت ایجاد نمی کنند)

-          انعطاف پذیر

-          غیر سمی

-          پوشش های خارجی متنوعی برای آنها وجود دارد (گرچه در بسیاری از موارد  نیازی به پوشش نیست)

-          قابلیت چسبندگی و پذیرش رنگ بالا

-          مقاوم در مقابل فشار و ضربه

معمولا ضریب انتقال صوت مواد سلولی انعطاف پذیر از پشم سنگ و پشم شیشه بیشتر است (عایق آکوستیک نیستند)، چراکه چگالی  آنها از پشم های معدنی و شیشه بیشتر است.

 

کاربردهای مواد عایق سلول بسته انعطاف پذیر

-          کاربری بسیار مناسب عایق های سلولی انعطاف پذیر، در سیستم های تهویه مطبوع، گرمایش و سرمایش، کانال های آب و هوا و خنک سازها مشهود است.

-          مواد الاستومری برای کاربردهایی که در آنها چرخه های حرارتی از گرم به سرد و بلعکس به طور مرتب وجود دارد، بسیار مناسب اند.

ساخت غشاء نانوکامپوزیت پایه پلیمري تقویت شده با سیلیکا

چکیده

در این تحقیق ساخت و تعیین مشخصات غشاهاي نانوکامپوزیت پلی ایمید- سیلوکسان داراي مقادیر مختلف سیلیکا مورد

بررسی قرار گرفت. نمونه ها با استفاده از مواد پیروملیتیک دي انیدرید، آمینو آلکوکسی سیلان و تترا متوکسی سیلان از

طریق واکنش هاي پلیمریزاسیون تراکمی، ایمیدي کردن و سل- ژل ساخته شدند. از روش هاي پوشش دهی چرخشی و

فروبري براي پوشش دادن غشاها بر روي پایه ها استفاده شد. خواص مولکولی و حرارتی این مواد به وسیله طیف سنجی

مادون قرمز و آنالیز تجزیه گرماوزنی تعیین گردید. وجود نواحی کریستالی درون فیلم هاي هیبرید با استفاده از پراش پرتو

مورد بررسی قرار گرفت. براي تعیین کیفیت پوشش ها و تعیین اندازه ذرات سیلیکا از میکروسکوپ الکترونی روبشی و X

در طیف Si-O-Si میکروسکوپ الکترونی عبوري استفاده شد. نتایج طیف سنجی مادون قرمز، وجود پیوندهاي ایمید و

این مواد را تأیید کردند. کاهش وزن نمونه هاي هیبرید کمتر از نمونه هاي پلیمري خالص بوده و با افزایش مقدار سیلیکا

1-3 و در ?m پایداري حرارتی افزایش یافت. این مواد آمورف بودند. ضخامت فیلم ها در روش پوشش دهی چرخشی

5-7 بود. ذرات سیلیکا در مقیاس نانومتري در زمینه پلیمر پراکنده شده بودند. ?m روش فروبري

واژه هاي کلیدي: نانوکامپوزیت، پلی ایمید- سیلیکا، سل - ژل، پوشش دهی.

1

مقدمه

غشاهاي ساخته شده از پلیمرهاي آلی مانند پلی آمیدها و همچنین غشاهاي ساخته شده از مواد غیرآلی مانند آلومینا در

بسیاري از فرآیندهاي جداسازي غشایی به کار می روند [ ١]. با این که در مقایسه با برخی از غشاهاي معدنی، غشاهاي

پلیمري از نظر جداسازي کارآیی نسبتاً کمتري دارند، اما فرآیند پذیري و قیمت کم غشاهاي پلیمري در مقایسه با غشاهاي

معدنی، سبب می شود که استفاده از مواد پلیمري براي بسیاري از کاربرد هاي صنعتی در زمینه جداسازي گازها مورد توجه

قرار گیرد. بهبود کارآیی غشاها این امکان را به وجود می آورد که از آن ها به جاي دیگر تکنولوژي هاي جداسازي مانند

تقطیر و جذب براي جداسازي و خالص سازي گازها و مایعات، استفاده نمود [ ٢]. تکنولوژي هاي غشایی به انرژي کمی

نیاز داشته و از نظر زیست محیطی مناسب تر می باشند.

در سال هاي اخیر، تحقیقات بسیاري به منظور کسب دانش بیشتر در این زمینه و بهبود کارآیی غشاهاي پلیمري صورت

گرفته است. در این راستا، اخیراً به ساخت غشاهاي نانوکامپوزیتی توجه بسیاري شده است. بسیاري از غشاهاي

نانوکامپوزیتی پلیمري- معدنی، تراوش پذیري بهتر و همچنین انتخاب پذیري مشابه و حتی بهبود یافته اي براي گازها در

مقایسه با غشاهاي پلیمري داشته اند. در مواد نانوکامپوزیت این امکان وجود دارد که امتیازات هر دو نوع ماده با یکدیگر

ترکیب گردد: براي مثال این مواد می توانند انعطاف پذیري و فرآیند پذیري پلیمرها، و انتخاب پذیري و پایداري حرارتی

پرکن هاي معدنی را به صورت هم زمان دارا باشند. در میان غشاهاي نانوکامپوزیت مواد پلی ایمید- سیلیکا بیشتر مورد

بررسی قرار گرفته اند [ ٣]. همچنین در مقالات به منظور بهبود خواص غشاها، انواع مختلفی از مواد که ترکیبی از

.[ سیلوکسان و پلی ایمید می باشند، ارائه شده اند [ ۴

یکی از روش هاي ساخت غشاهاي نانوکامپوزیت که داراي مزایاي بسیاري می باشد، روش سل- ژل است. با استفاده از

فرآیند سل- ژل امکان ایجاد فاز غیرآلی با پراکندگی بسیار ریز حتی در مقیاس مولکولی، در یک زمینه پلیمري آلی وجود

دارد [ ١]. خصوصیات مواد ساخته شده با این روش تابع عواملی همچون ساختار آلکوکسید، نسبت آب به آلکوکسید،

.[ اسیدي یا بازي بودن محیط واکنش و غیره است [ ۵

ژولی و همکارانش [ ۶] با استفاده از فرآیند سل- ژل موفق به ساخت غشاهاي کامپوزیتی پلی ایمید- سیلیکا شدند. این

غشاها تراوش پذیري بیشتري نسبت به پلی ایمید خالص داشته و افزایش اندکی در انتخاب پذیري نیز در مقایسه با پلیمر

.[ خالص از خود نشان دادند [ ۶

کرنلیس و همکارانش [ ۵] با استفاده از آلکوکسی سیلان هاي مختلف و به کارگیري فرآیند سل- ژل موفق به ساخت

غشاهاي پلی ایمید- سیلیکا با خواص مختلف شدند. آن ها در زمینه تأثیر نوع آلکوکسی سیلان و وجود پیوندهاي

.[ کوولانسی میان زمینه پلیمري و فاز غیرآلی بر روي خواص غشاء، بررسی هاي مختلفی انجام دادند [ ۵

اسمایهی و همکارانش [ ۴] بر روي دو نوع ماده پلی (ایمید- سیلوکسان) ساخته شده با دو نوع عامل اتصال دهنده و استفاده

از تترامتوکسی سیلان به عنوان سازنده شبکه سیلیکا، تحقیق نمودند.آن ها نشان دادند که تراوش پذیري گاز با افزایش

سیلوکسان به زمینه پلیمري افزایش می یابد و خواص غشاهاي به دست آمده به نوع عامل اتصال دهنده و مقدار سیلیکاي

.[ موجود در آن ها بستگی دارد [ ۴

با توجه به اهمیت دستیابی به دانش فنی و توسعه کاربرد تکنولوژي غشایی در فرآیندهاي جداسازي، در این تحقیق

نانوکامپوزیت هاي پلی ایمید- سیلوکسان با مقادیر مختلف سیلیکا ساخته شدند. بدین منظور از واکنش هاي پلیمریزاسیون

تراکمی، ایمیدي کردن و سل- ژل استفاده گردید. روش مورد استفاده مشابه با روش به کار گرفته شده توسط اسمایهی و

همکارانش می باشد با این تفاوت که براي پوشش دهی پایه به جاي روش قالب ریزي از روش هاي پوشش دهی چرخشی

و فروبري استفاده شده است. همچنین در این تحقیق، خواص نانوکامپوزیت هاي ساخته شده با مقادیر مختلفی از سیلیکا به

وسیله روش هاي گوناگون مورد بررسی قرار گرفت

مواد عایق سلول بسته انعطاف پذیر

مواد عایق سلول بسته مقاومت بسیار عالی در مقابل عبور بخار آب از خود نشان می دهند به طوری که پس از نصب، به هیچ گونه حائل بخار – آب دیگری نیاز نیست. خاصیت مقاومت زیاد در مقابل بخار، به همراه خاصیت تابش بالای لاستیک اجازه می دهد که مواد سلول بسته انعطاف پذیر با ضخامت نسبتا کمی از چگالش سطحی جلوگیری کنند. در نتیجه، این گونه مواد  در سیستم های سرمایش، لوله کشی ها و تهویه استفاده می شوند. البته از اینگونه مواد می­توان در خطوط آب گرم و گرمایش نیز استفاده نمود.

مواد عایق سلول بسته انعطاف پذیر می توانند الاستومری و یا در خانواده پلی اولفین ها باشند. گرچه این دو دسته، خواص فیزیکی بسیار مشابهی دارند، اما به علت تفاوت در ماده اصلی متشکله آنها ، تفاوت هایی نیز با هم دارند. به خصوص این تفاوت ها در رفتار متقابل با دماهای بسیار سرد و یا بسیار گرم، شوک های حرارتی  چشم گیر خواهند بود.

فوم های الاستومری

این دسته از مواد از جمله مواد عایق سلولی انعطاف پذیر سلول بسته بوده و برپایه پلی وینیل کلراید (PVC)، نیتریل بوتادین رابر (NBR) و یا اتیلین پروپیلن دیان مونومر رابر (EPDM) می باشند.

لاستیک NBR که با Buna-N و Perbunan نیز شناخته می شود، یک لاستیک سینتتیک متشکل از پلیمر آکریلونیتریل (ACN) و بوتادین است. نام های تجاری آن عبارتند از نیپل (Nipol)، کرایناک (Krynac) و یوروپرن (Europrene).

لاستیک EPDM لاستیکی سینتتیک و الاستومری بوده و کاربردهای وسیعی دارد. لاستیک های EPDM معمولا مقاومت حرارتی بسیار خوبی فراهم می آورند.

عایق های الاستومری، گرچه نسبت به پشم سنگ و یا پشم شیشه گران تر هستند، ولی به دلیل بی نیاز بودن از پوشش مضاعف (Jacketing) برای کاربردهای دمای پایین بسیار مقرون به صرفه می باشند. پایداری بسیار بالایی دارند. همچنین، سریع ترین راه برای عایق کردن سیستم های لوله کشی آماده و ساخته شده، استفاده از عایق های الاستومری است. این گونه عایق ها، ضریب انتقال حرارت بسیار پایینی داشته و انعطاف پذیر می باشند و برای محیط هایی که فضای کاری کمی داشته باشند، بسیار مناسب هستند.

براساس تعاریف مندرج در استاندارد ASTM C534، مواد عایق الاستومری در دو نوع 1 (لوله ای شکل) و نوع 2 (تخته ای) موجود بوده و سه گرید مختلف دارند. تفاوت گریدها در محدوده دمایی کارکرد و ماده عایق شونده می باشد. جدول زیر مشخصات عمومی سه گرید را نشان می دهد.

 

 

هر سه گرید، فوم های انعطاف پذیر سلول بسته با پایداری زیاد هستند. حداکثر مقدار نفوذ بخار 0.10 perm-inch و مقدار حداکثر ضریب انتقال حرارت در دمای 74°F برابر 0.28BTU-in/(h.ft².F) برای گریدهای 1 و 3 بوده و برای گرید 2 برابر 0.30 BTU.in/(h.ft²·F) می باشد. (BTU مخفف British Thermal Unit است و یک BTU معادل تقریبا 1055 ژول می باشد.)

محصولات لوله ای شکل و تخته ای با یا بدون پوشش های چسبنده  موجود هستند. این گونه عایق ها معمولا نیاز به لوازم جانبی عایقکاری ندارند ولی در صورتی که محیط رطوبت بیش از حد داشته باشد و یا کاربری با دماهای بسیار پایین و همچنین محافظت در مقابل پرتو ماوراء بنفش،  از ورق آلومینیوم  جهت پوشش عایق استفاده می گردد. 

مزایای فوم های سلول بسته انعطاف پذیر

-          مقاوم در مقابل آلودگی، گرد و خاک، رطوبت و بخار آب و در نتیجه مقاوم در مقابل آلودگی های بیولوژیکی

-          پایداری زیاد (بیشتر از پشم شیشه و پشم سنگ)

-          مقاوم در مقابل اوزون و ماوراء بنفش

-          مقاوم در مقابل خوردگی

-          ضریب انتقال حرارت بسیار پایین

-          نصب آسان به همراه خودبست، بسیار مناسب برای محیط هایی که جای کاری زیادی ندارند

-          بدون فیبر

-          غیر متخلل و بدون گرد (آلودگی و گرد ندارند و برای پوست حساسیت ایجاد نمی کنند)

-          انعطاف پذیر

-          غیر سمی

-          پوشش های خارجی متنوعی برای آنها وجود دارد (گرچه در بسیاری از موارد  نیازی به پوشش نیست)

-          قابلیت چسبندگی و پذیرش رنگ بالا

-          مقاوم در مقابل فشار و ضربه

معمولا ضریب انتقال صوت مواد سلولی انعطاف پذیر از پشم سنگ و پشم شیشه بیشتر است (عایق آکوستیک نیستند)، چراکه چگالی  آنها از پشم های معدنی و شیشه بیشتر است.

 

کاربردهای مواد عایق سلول بسته انعطاف پذیر

-          کاربری بسیار مناسب عایق های سلولی انعطاف پذیر، در سیستم های تهویه مطبوع، گرمایش و سرمایش، کانال های آب و هوا و خنک سازها مشهود است.

-          مواد الاستومری برای کاربردهایی که در آنها چرخه های حرارتی از گرم به سرد و بلعکس به طور مرتب وجود دارد، بسیار مناسب اند.

تاريخچه لعاب

در طول تاريخ بشر، تغييرات زيادي در صنعت لعاب صورت پذيرفت كه بعدها به موازات پيشرفت در دانش و تكنولوژي، اين شاخه از علم وارد مرحله جديدي از توسعه گرديد. قبل از قرن ‌نوزدهم، فن ساخت لعاب، با انجام كارهاي تجربي و آزمايش همراه بود. در اين زمينه، اطلاعاتي از رومي­ها و يوناني­ها بدست آمده كه به 371-287 سال قبل از ميلاد مسيح مربوط است. دست‌نوشته‌هايي نيز در كاشان يافت ‌شده كه مربوط به سال 1300م‌. مي‌باشد.

حدود 700 نفر از اعراب، با شناسايي فن‌ لعاب خاور نزديك، دانش آن ‌را به اسپانيا بردند. انتقال دانش به ايتاليا نيز توسط مالوركا در سال 1400م‌. به شهر فاينس انجام ‌‌گرفت كه موجب‌ شد لعاب‌هاي ‌سرب‌قلع‌دار به لعاب‌هاي فاينس معروف گردند. بعد از سال 1450م‌. نخستين ‌بار لعاب قليايي در ‌بين‌النهرين روي بدنه ‌خاك‌رسي ايجاد شد.

از قرن 12 به بعد در اروپا در ساخت ظروف منحصراً از لعاب ‌سربي استفاده مي‌شد كه به صورت بي‌رنگ تا زرد، بر روي انگوب ‌رنگي اعمال ‌مي‌گشت و براي ذوب آن‌ دماي 1000 كافي بود.

 در قرن 14 در منطقه راين آلمان، لعاب نمكي بر بدنه‌هاي استون‌ور، اعمال شد كه در قرن 16 در آلمان باعث ساخت ظروف دكور گرديد. در اواسط قرن 19 در انگلستان، لعاب بدون ‌سرب ساخته ‌شد، تا خطر سمي ‌بودن ‌سرب را كاهش‌ دهد. اين ‌امر بصورت لعاب‌ شفاف در بالاي ‌دماي 1100 نتايج رضايت‌بخشي داد. لعاب­هاي ‌بور‌دار نيز، براي اولين‌ بار در اواخر قرن 19 ساخته ‌شدند.

آزمايش مربوط به دكور و لعاب و شكل‌هاي مختلف‌ آن در حدود سال 1860م. شروع ‌شد و تا سال 1920م. ادامه داشت. در قرن بيستم، فنآوري سراميك­هاي ‌هنري تا حد زيادي گسترش‌ پيدا ‌كرد و وارد دوره ‌نويني گرديد.

روش‌هاي نمايش اجزاء لعاب

اجزاء لعاب به گونه‌اي انتخاب مي‌شوند تا خواص‌ معين خوبي نظير چسبندگي‌ به ‌بدنه، انبساط‌ حرارتي ‌مناسب، شفافي يا اپك ‌بودن، ساختار سطحي مطلوب و مقاومت در برابر خوردگي ‌شيميايي را تأمين نمايند.

راه­هاي گوناگوني براي نمايش و معرفي اجزاء موجود در لعاب يا فريت وجود دارد كه به شرح‌ زير است

1- مقدار وزني مواد اوليه (فرمول بچ)

ترکيب يك لعاب ممكن است توسط ارائه وزن اجزاء سازنده آن مشخص شود. چنين فرمولي را براحتي مي‌توان تغيير داد. تغيير فرمول ‌بچ گاهي ضروري است زيرا برخي منابع تأمين­كننده مواد اوليه رو به اتمام مي‌روند و يا غيراقتصادي مي‌گردند. تحت چنين شرايطي يك لعاب با همان فرمول يا تركيب نهايي را مي‌توان توسط مواد اوليه ‌مختلفي تهيه ‌كرد. براي مثال آلومين و سيليكا مي‌توانند به ‌صورت تك‌اكسيدي يعني Al₂O₃ و SiO₂ و يا از طريق كائولن (2H₂O،2SiO₂،Al₂O₃) وارد لعاب شوند.

2- فرمول يوني

ترکيب يك لعاب مي‌تواند به شكل يوني نشان داده شود كه در آن شيشه‌سازها و يا مجموع‌ آنيون­ها برابر با يك در نظر گرفته ‌مي‌شوند. نمايش لعاب از اين طريق، نزد سراميست‌ها و متخصصين امور لعاب مرسوم نمي‌باشد.

3- تركيب درصدي اكسيدي (فرمول وزني)

در اين روش كيفيت اجزاء سازنده مواد اوليه از طريق آناليز شيميايي‌ پيوسته آن‌ها بسادگي قابل ‌كنترل است. يكي از مزاياي استفاده از اين‌ روش، سهولت در محاسبات مربوط به تهيه يك لعاب‌ خاص با استفاده از مواد اوليه‌اي است كه در اختيار بوده و آناليز شيميايي مشخصي دارند.

4- تركيب مولي اكسيدي (فرمول زگر)

به ‌منظور بررسي فرايندهاي صورت‌ گرفته در ساخت لعاب و كنترل نسبت‌هاي مولكولي گروه­هاي اكسيدي كه نقش مهمي را در خواص يك لعاب ايفا مي‌كنند، بكارگيري محاسبات مربوط به تركيب و فرمول‌ زگر از اهميت بيشتري برخوردار خواهد شد كه امروزه بهترين روش شناخته شده بين‌المللي است. سادگي اين روش، كوچك‌ بودن اعداد مربوط به هر اكسيد و نيز طبقه‌بندي هوشيارانه اكسيدهاي سازنده لعاب به سه دسته دگرگونساز، واسطه و شبكه‌ساز مي‌باشد كه امكان مقايسه لعاب­ها از نظر خواص‌ فيزيكي چون ضريب انبساط حرارتي، دماي ذوب، ويسكوزيته و نظاير آن با يكديگر و بررسي تغييرات خواص‌ فيزيكي و شيميايي ‌لعاب را با توجه به تغيير مقدار مولي ‌يك يا چند اكسيد آسان­تر مي‌كند. در اين روش هر يك از اكسيدها به درصد مول داده مي‌شود. اگر برای اتم­های فلزی دلخواه حرف R بکار برده شود، فرمول زگر را می­توان به طور عمومی به صورت زیر نشان داد:

RO+R₂O,R₂O₃,RO₂

با اين حال ساده‌ترين فرمول لعاب RO.SiO₂ است كه در آن R به عنوان يكي از عناصر Na، K، Ca، Mg و Pb مطرح است و مقدار مجموع اكسيدهاي RO يك‌ مول مي‌باشد.

در اين نوع فرمول كه نمونه‌اي از آن در ادامه آورده شده است، اكسيدهاي قليايي در طرف چپ و اكسيدهاي اسيدي بويژه SiO₂ در طرف ديگر قرار مي‌گيرند و در صورتيكه لعاب شامل اكسيدهاي دو و سه ‌ظرفيتي باشد، بايد مابين اكسيدهاي اسيدي و قليايي قرار گيرند:    

                             SiO₂0/1          Al₂O₃1/0        MgO0/1

مقدار مواد اوليه در فرمول‌ زگر از حاصلضرب مقدار مول در وزن ‌مولكولي آن ماده تعيين مي‌شود.‌

                                                                                                     40 = 40×1 = MgO1                                                                                                                        2/10 = 102×1/0 = Al₂O₃1/0

60 = 60×1 = SiO₂0/1

آنچه مسلم است در صورتيكه اكسيد آلومينيوم به صورت كائولن به مواد اوليه لعاب افزوده شود با خود دو مول كوارتز به ‌همراه مي‌آورد كه بايستي اين مقدار كوارتز از مجموع كوارتز كه براي تأمين SiO₂ بكار گرفته شده است در فرمول زگر كم شود.

mol8/0 = 2/0-0/1

و لذا خواهيم داشت:                                                                                                                                         

                                                                    وزنMgO                                                                                                                                               وزن كائولن     8/25 = 258 × 1/0                                                                                                          وزن كوارتز       48 = 60 × 8/0

مجموع وزني 8/113

 

 

محاسبه فرمول زگر از تركيب

ابتدا وزن تركيب هر يك از مواد اوليه (بر حسب gr) تقسيم‌ بر وزن‌ مولكولي آن (بر حسب ) مي‌شود. عدد مولي بدست آمده كه به آن فاكتور ‌محاسبه گفته‌ مي‌شود، در مقدار آن در اكسيد موجود ضرب‌ مي‌گردد كه اين مقدار، مول اكسيد را در فرمول ‌لعاب نمايش‌ مي‌دهد. در نهايت مقدار مول هر يك از اكسيدهاي قليايي را بر مجموع ‌مقدار مو‌ل‌هاي ‌قليايي تقسيم‌ كرده تا طرف‌ قليايي ‌فرمول ‌زگر بدست‌ آمده، مساوي يك شود.

 

 

مواد اوليه ‌رنگي

از مواد عمده و مهم در ساخت ‌لعاب، رنگ مي‌باشد. در گذشته براي ساخت‌ لعاب­هاي ‌رنگي از اكسيدهاي ‌رنگ‌كننده و يا نمك­هاي ‌آن‌ها استفاده ‌مي‌شد. اين ترکيبات به مواد اوليه‌ لعاب اضافه ‌شده و در حين عمل‌ ذوب، به‌ هنگام تشكيل سيليكات، در مذاب حل‌ مي‌شوند و بدين ‌صورت رنگ آن‌ها ظاهر مي‌گردد. با وجود اينکه امروزه نيز از اين اکسيدها تا حدي استفاده ‌مي‌شود، ولي ثابت ‌شده ‌است که استفاده‌ از رنگدانه‌ها بخاطر پايداري رنگ‌ و تحت‌ تأثير قرار نگرفتن‌ آن‌ها در مجاورت با اتمسفر كوره، نتايج ‌بهتري را ارائه ‌مي‌دهد. رنگدانه كه اصطلاحاً به آن Stain اطلاق مي‌شود، مخلوطي از اکسيدها است که پس‌ از كلسينه‌ كردن، در دماهاي نسبتاً بالا، تشکيل اسپينل مي‌دهد و به‌ صورت يك فاز ثانوي در فاز زمينه پراكنده‌ گرديده و در آن نامحلول مي‌باشد و تحت تأثير واكنش‌هاي‌ شيميايي و فيزيكي ‌آن قرار نمي‌گيرد.

رنگدانه‌هاي‌ سراميكي را بر اساس نوع‌ كاربرد به 4 دسته تقسيم ‌مي‌كنند كه بسته ‌به شرايط‌ موجود بكار مي‌روند::

1- رنگ‌ دادن به بدنه

2- رنگ‌ دادن به لعاب

3- به‌ عنوان رنگ ‌تزئيني زيرلعابي

4- به ‌عنوان رنگ‌ تزئيني رولعابي

براي ايجاد يک رنگ از يک رنگدانه، مي‌توان از اکسيدهاي عناصر اشاره شده در جدول 1استفاده ‌كرد.

 

جدول 1: برخی عناصر مصرفی در ایجاد رنگ

انواع لعاب و تقسيم‌بندي آن

همانطور كه در شكل 1ديده مي‌شود، لعاب­ها بر اساس تركيب ‌شيميايي به دو گروه لعاب‌هاي ‌سربي و بدون ‌سرب، از نظر نوع ‌تهيه به سه دسته لعاب‌هاي‌ خام، تبخيري و فريتي و بر مبناي كاربرد به سه شاخه لعاب‌هاي روي فلز، سراميك و شيشه تقسيم‌بندي مي‌شوند.

شکل 1: تقسیم­بندی لعاب­ها

 

همچنين لعاب‌ها از روي شكل‌ ظاهري به انواع اوپك، ترانسپرنت، كريستالي و مات تقسيم‌بندي شده‌اند. با اين حال امروزه تقسيم‌بندي ديگري بر اساس دماي ‌پخت يا بلوغ ‌لعاب، تعريف ‌شده كه به صورت زير مي‌باشد:

1.       لعاب‌هاي ‌ماجوليكا كه در دماي 1050-900 پخت ‌مي‌شوند[1]؛

2.       لعاب­هاي‌ سراميكي‌ سفيد كه در دماي 1150-1000 پخت‌ مي‌شوند؛

3.       لعاب­هاي ‌ظروف‌ بهداشتي كه در دماي 1250-1200پخت‌ مي‌شوند؛

4.       لعاب­هاي ظروف چيني كه در دماي 1300 و بالاتر از آن پخت مي‌شوند.

تقسیم‌بندي بر حسب تركيب شيميايي

لعاب­هاي سربي (سرب­دار)

لعاب‌هاي‌ بدون ‌سرب در مواردي مورد استفاده ‌قرار مي‌گيرند كه ظرف‌ لعاب‌ خورده با مواد غذايي در تماس باشد. اما در موارديكه با مواد غذايي در تماس نمي‌باشند، مي‌توان از لعاب‌‌هاي ‌‌حاوي‌ سرب استفاده ‌كرد و از خواص‌ سرب به ‌عنوان گدازآور استفاده ‌مطلوب نمود. اين لعاب داراي خواصي از قبيل نرم ‌بودن، شفافيت ‌زياد، شيشه‌اي و براق‌ بودن است. مهمترين ماده ‌اوليه لعاب‌هاي ‌سربي، اكسيد سرب است. اكسيد سرب به‌ دليل سمي ‌‌بودن گاهي با كوارتز و گاهي با مواد ديگر مخلوط، ذوب و سريعاً سرد مي‌شود تا فريت حاصل شود.

لعاب­هاي‌ قليايي

اين لعاب­ها بدون‌ سرب و بور بوده و در آن­ها براي پايين ‌آوردن دماي‌ ذوب از اكسيدهاي‌ قليايي مانند Na₂O، K₂O و… استفاده ‌مي‌‌گردد. اكسيدهاي‌ قليايي باعث افزايش ضريب‌ انبساط ‌حرارتي، حلاليت ‌اكسيدهاي ‌رنگي، درخشندگي، ضعف در مقابل اسيدها و بازها و پايين ‌آمدن دامنه ‌پخت و مقاومت به شوك‌ حرارتي مي‌شود.

اكسيدهاي ‌قليايي هنگاميكه مقدار SiO₂ و Al₂O₃ كم باشد، دماي‌ ذوب و ويسكوزيته ‌مذاب را كاهش ‌مي‌دهند ولي در برابر تأثير شرايط‌ آب‌وهوايي و مواد ‌شيميايي پايدار نيستند. اين لعاب‌ها هنگامي ‌كه مقدار زيادي CaO ،B₂O₃ و Al₂O₃ در لعاب موجود باشد در برابر مواد شيميايي پايدارتر مي‌شوند. در ضمن به خاطر قابليت‌ حلاليتشان براي رنگ ‌كردن محلول­ها مناسب هستند ولي براي تهيه رنگ و رنگدانه مناسب نمي‌باشند.

لعاب‌هاي ‌بوراتي

اين لعاب‌ها در دماي‌ پايين با حضور اكسيد بور ساخته ‌مي‌شوند و در عين حال كه بدون‌ سرب مي‌باشند اما براحتي ذوب شده و بواسطه ويسكوزيته و كشش‌ سطحي‌ كم، اكثراً بصورت سطح‌ صاف و براق منجمد مي‌شوند.

اين لعاب‌ها داراي خواص ‌بارزي از قبيل رواني ‌بالا، تشكيل ‌راحت‌تر لايه‌ بافر، ضريب‌ انبساط‌ حرارتي ‌پايين، استحكام ‌مكانيكي و مقاومت ‌به‌ خراش ‌بالا، احتمال ايجاد كدري در درصدهاي‌ بالاي‌ اكسيد ‌بور، بالا بردن حلاليت ‌اكسيدهاي ‌رنگي و توليد رنگ‌هاي جالب مي‌باشند.

تقسیم‌بندي بر حسب روش‌ توليد

لعاب‌هاي‌ خام

لعاب‌هاي‌ خام به‌ دليل قيمت ‌كمترشان و مقاومت ‌شيميايي و مكانيكي ‌بالايي كه دارند مورد استفاده ‌قرار مي‌گيرند و به دو دسته تقسيم‌ مي‌شوند:

1- لعاب‌هاي ‌خامي كه رنگ‌ بعد از پخت آن­ها مهم ‌نيست و بر روي سفال، لوله‌هاي ‌استون‌ور و گاهي بدل‌ چيني ‌فلدسپاتي اعمال‌ مي‌شوند.

2- لعاب‌هاي‌ خامي كه رنگ ‌بعد از پخت آن­ها بايستي سفيد باشد.

مشكل لعاب‌هاي ‌خام اين است كه بدنه ‌خام بوسيله جذب آب ‌دوغاب ابتدا انبساط پيدا كرده و سپس با تبخير آب يا نفوذ آن به داخل ‌بدنه مجدداً منقبض‌ مي‌گردد، كه اين ‌امر منجر به تغيير حجم غيريكنواخت و ايجاد تنش و ترك در بدنه مي‌شود. مواد ‌اوليه اين لعاب‌ها را رسي­ها، فلدسپات، بالكلي، تالك، ولاستونيت و…تشكيل مي‌دهند.

لعاب‌هاي‌ تبخيري (فرار)

لعاب‌هاي ‌تبخيري در حين پخت‌ نهايي بر روي بدنه‌هايي اعمال ‌مي‌شوند كه خود به‌ اندازه ‌كافي فاز شيشه‌اي دارند. سيليس و آلوميناي لازم براي تشکيل فاز شيشه‌اي از بدنه و دگرگونساز شبکه از نمک قليايي تأمين مي‌شود.

بخار آب نيز در اين واکنش به عنوان کاتاليزور عمل مي‌کند. براي تهيه اين نوع لعاب­ها روش‌هاي زير وجود دارد:

1- با انباشته ‌شدن خاكستر فرار و ايجاد شرايط ذوب‌ يوتكتيك بر روي سطح ‌بدنه، در حين پخت با مواد ‌سوختني

2- به وسيله بخار شدن تركيبات‌ قليايي از مواد ‌سوختني و واكنش با بدنه

3- با بخار شدن اجزاي‌ تركيب ‌لعاب قبل ‌از لعاب ‌كردن ‌قطعه

4- از طريق واكنش ‌بدنه با نمك‌ قليايي پاشيده يا دميده ‌شده كه در دماي ‌پخت‌ بالاي 1100 فوراً بخار مي‌شود.

لعاب­هاي فريتي

با توجه‌ به اينكه لعاب‌ مورد استفاده براي اين پروژه از نوع لعاب­هاي‌ فريتي است و در بخش 1-13-4 به طور كامل بدان پرداخته ‌شده، در اين قسمت تنها به ارائه توضيحي‌ اجمالي در مورد اين لعاب­ها اكتفا شده است.

بطور كلي مواد اوليه‌ لعاب را زماني فريت مي‌كنند كه قصد داشته ‌باشند مواد محلول‌ در آب را به سيليكات­هاي ‌غيرمحلول، يا مواد سمي را به مواد غيرسمي تبديل‌ نمايند. براي تهيه‌ لعاب ‌غيرمحلول در آب با نقطه ذوب پايين، بايد مواد اوليه‌ معدني و گدازآورها تحت يك فرآيند حرارت‌دهي قرار گيرد و پس‌ از طي مراحل ‌مختلف‌ خروج ‌گازي، اكسيدهاي ‌مختلف تحت‌ اثر انرژي ‌موجود با يكديگر اتصال ‌يوني برقرار نموده و فريت تهيه ‌شود. فريت بخش‌ بزرگي از سري‌هاي تركيب ‌لعاب را تشكيل داده و معمولاً خود يك تركيب‌ سراميكي مي‌باشد كه پس ‌از ذوب، سرد شده و به تكه‌هاي شيشه‌اي تبديل ‌‌مي‌گردد. انواع فریت­ها را می­توان به صورت زیر در نظر گرفت:

×      فريت­هاي‌ محتوي‌ سرب

PbO يك اكسيد بازي است كه همراه با سيليكات­ها به‌ عنوان يك فلاكس ‌خوب عمل‌ مي‌كند و لعاب­هاي ساخته‌ ‌شده با آن، در حل‌كردن اكسيدهاي‌ ديگر توانا هستند، لذا مقداري ‌از بدنه را در خود حل ‌مي‌كنند. از معضلات‌ سرب، سمي‌بودن و جذب آن توسط بدن‌ است كه با انجام پروسه‌ فريت سازي تا حدي مرتفع ‌مي‌شود.

×      فريت­هاي محتوي بور

B₂O₃ اكسيدي است كه مي‌تواند جايگزين SiO₂ شود. از ويژگي­هاي B₂O₃ پايين ‌آوردن نقطه ‌ذوب است. مصرف ميزان‌ زيادي از B₂O₃ در فريت بويژه هنگاميكه در فريت ZnO و CaO وجود داشته باشد باعث كدري لعاب مي‌شود. افزايش بور در فريت ابتدا باعث كم ‌شدن و پس از 12% باعث افزايش ضريب‌ انبساط‌ حرارتي مي‌شود، كه اين امر ناشي‌ از عملكرد B₂O₃ ابتدا به‌ عنوان شبكه‌ساز و در ادامه به ‌عنوان دگرگونساز شبكه است.

 

 

تقسيم‌بندي بر حسب کاربرد

لعاب‌ فلز

لعاب ‌فلز عموماً در دماي 900-800 ذوب مي‌شود. اين نوع لعاب بايد چسبندگي‌ خوبي با سطح‌ فلز داشته‌ و

ضرايب ‌انبساط ‌حرارتي ‌آن­ها متناسب با يكديگر باشند. لعاب‌هاي ‌فلز، سطوح ‌خارجي‌ فلزات را در مقابل مواد شيميايي محافظت مي‌كنند و رنگ‌ دلخواه را براي فلز ايجاد مي‌نمايند. اغلب، سختي‌ لعاب‌ فلز بيش‌ از خود فلز مي‌باشد، در صورتيكه لعاب ‌سراميك معمولاً از سختي‌ كمتري نسبت‌ به بدنه ‌سراميكي برخوردار است.

لعاب‌ روي‌ فلز از دو لايه تشكيل‌ شده‌ است. ابتدا يك لايه ‌واسط به ضخامت حدود 1/0 ميليمتر بر روي فلز اعمال و پخته مي‌شود، كه اين لايه براي نزديك‌ كردن ضريب‌ انبساط‌ حرارتي فلز و لايه‌ رويي ‌لعاب بكار مي‌رود. سپس لايه ‌دوم كه ويژگي­هاي‌ ظاهري مورد نظر را دارد، بر روي لايه ‌واسط پوشش ‌داده ‌مي‌شود.

لعاب‌ سراميك

لعاب‌هاي‌ سراميكي گستره ‌وسيعي از لعاب‌ها را شامل ‌مي‌شوند كه بستگي به شرايط ‌پخت و بويژه دماي ‌پخت دارد. بدنه‌ها مي‌توانند تك‌پخت يا دوپخت باشند. در حالت تك‌پخت، ابتدا لعاب بر روي بدنه ‌خام اعمال ‌شده و سپس بدنه و لعاب به‌ همراه‌ هم حرارت‌ داده ‌مي‌شوند. در بدنه‌هاي‌ دوپخت، لعاب بر روي بدنه ‌از پيش‌ پخته ‌شده اعمال مي‌گردد. در اين ‌حالت دماي ‌پخت ‌بدنه مي‌تواند بالاتر يا پايين‌تر از دماي ‌پخت‌ لعاب باشد.

لعاب ‌شيشه‌

در توسعه و بهبود لعاب­هاي شيشه، چهار خصوصيت اوليه‎اي كه وجود دارند عبارت است از: دماي ذوب، پايداري تركيب، پايداري شيميايي، ضريب انبساط حرارتي.

×      دماي ذوب

از آنجاييكه تمامي لعاب­ها بر روي بدنه‌هاي شيشه‌اي شكل داده شده بكار مي‌رود، ضرورت دارد كه دماي ذوب از دماي نرم شدن شيشه كمتر باشد تا پخت مطلوب لعاب، بدون اعوجاج بدنه شيشه‌اي حاصل شود. لذا اين لعاب‌‌ها معمولاً بايد در زير 700 پخته ‌شوند و به همين دليل معمولاً بصورت لعاب‌ فريتي استفاده ‌مي‌گردند.

×      پايداري تركيب

تركيبات فلاكس موجود در لعاب بايستي تحت شرايط پخت عاديشان كريستاليزه نشوند و واكنش­پذيري شيميايي‎‌شان، بايد از تشكيل تركيباتي كه رنگ شيشه را بطور معكوس تحت تأثير قرار مي‎دهند جلوگيري كند.

×      پايداري شيميايي

امروزه تقاضاي افزوني در زمينه لعاب­هاي بسيار مقاوم در برابر اسيد و باز وجود دارد. لعاب­هايي كه در تماس با غذا هستند بايد علاوه بر مقاومت در مقابل اسيد‎ها و سولفيد‎هاي مختلف، همزمان در برابر عوامل شوينده‌ قوي قليايي در حين ظرفشويي نيز از خود مقاومت نشان دهند.

 

×      ضريب انبساط حرارتي

لعابي كه ضريب انبساطش با شيشه پايه متناسب نباشد ترك مي‌خورد و در صورت بالا بودن اين اختلاف، تنش ناشي از عدم انطباق ضرايب انبساط حرارتي، سبب شكست شيشه مي‌شود.

براي اينكه لعاب با شيشه‌اي كه لعاب روي آن اعمال مي‌شود از لحاظ ضريب انبساط حرارتي انطباق داشته باشد، بايستي ضريب انبساط حرارتي خطي لعاب حدوداً ^7-10×3 واحد كمتر از ضريب انبساط شيشه باشد. به عنوان مثال اگر يك شيشه ضريب ^7-10×81 دارد پس لعاب بايد ضريبی در حدود ^7-10×78 را داشته باشد.

در ادامه اين بحث براي تسلط بيشتر بر موضوع، به برخي از انواع لعاب‌هاي‌ شيشه اشاره ‌شده است.

ـ رنگ­هايي كه قابليت شيشه‎اي شدن دارند

واژه رنگ شيشه براي زينت‌كاران واژه‌اي آشنا است و امروزه براي هر روكش قابل ذوب جهت شيشه، بكار مي‌رود. رنگ­هاي تزئيني شيشه اساساً شيشه بوروسيليكات زود ذوبي هستند كه به ميزان زياد رنگدانه‎هايي از اكسيدهاي غيرآلي دارند. اين رنگ­ها نقطه ذوب معين و دقيقي ندارند. مشخصه آن­ها در يك محدوده معين با شاخص موسوم به نقطه كمال كه تابعي از زمان و دماست بيان مي‌شود. در مقياس وسيع كلمه، رنگ­هاي اعمالي بر روي شيشه را مي‌توان به صورت زير دسته‌بندي كرد:

الف- رنگ­هاي نامقاوم بسيار نرم ( 538-482)[2]

به عنوان گروهي از رنگ­ها با درصد سرب بالا (80 ـ75 درصد)، با كدري كم و دامنه رنگي محدود، محسوب مي‌شوند بطوريكه امروزه عمدتاً تشكيل‌دهنده لعاب­هاي شفاف هستند.

ب- رنگ­هاي نامقاوم نرم ( 582-552)

در گذشته از اين رنگ­ها عمدتاً‌ براي تزئين ليوان‌هاي آب و زيرسيگاري­ها استفاده مي‌كردند ولي اكنون بدليل مقاومت كم آن‌ها در برابر اسيدها و شوينده‌ها، تقاضاي زيادي براي اين نوع رنگ‌ها وجود ندارد.

ج- رنگ­هاي نرم مقاوم در برابر اسيدها و سولفيدها

 اين رنگ­ها كه عموماً براي تزئين ليوان­هاي آب و ظروف آرايش بكار مي‌روند، مقاومت خوبي را در برابر اسيدهاي ضعيف، فرسايش حاصل‌ از دست ‌به ‌دست‌ شدن و همچنين ايجاد لكه‌ ناشي از شوينده‌ها نشان مي‌دهند.

د- رنگ­های مقاوم در برابر قليايي­ها ( 616-593)

اين رنگ­ها شامل رنگ­هاي مورد استفاده در بطري­هاي نوشابه است كه در آن‌ها مقاومت در برابر شستشوي مكرر در محلول­هاي داغ قليايي اهميت زيادي دارد.

 

ه‌- لعاب­هاي معماري ( 649-621)

مجموعه‌اي از لعاب­ها هستند كه در برابر هوازدگي مقاومت خوبي دارند و لذا به عنوان پوشش بر روي سطوح بيروني آجرهاي ساختماني شيشه‌اي بكار مي‌روند.

و- رنگ­هاي با دماي آتشخواري بالا (رنگ­هاي مخصوص سطوح محدب)( 760-649)

اين رنگ­ها را بر روي شيشه خميده، سطوح چاپ و لامپ­هاي روشنايي بكار مي‎برند. ابتدا با روش چاپ سيلك، آرم روي شيشه تخت چاپ شده و سپس همزمان با خم كردن شيشه، رنگ آتشكاري مي‎شود. زمان آتشكاري معمولاً كوتاه (10 تا 20 دقيقه) بوده و حرارت تشعشعي از بالا روي شيشه اعمال مي‌گردد.

ـ لعاب­هاي قابل تبلور

اين­ها گروه دیگری از لعاب­ها هستند كه جهت تزئين شيشه‌هاي قابل تبلور بكار مي‎روند. لعاب روي شيشه مبنا زده ‌شده و مثل خود شيشه متبلور مي‌گردد و در جريان تبلور شيشه ضريب انبساط بسيار كمي بدست مي‌آورد.

ـ لعاب­هاي خميري

اين لعاب بصورت سيستم­هاي دوجزئي (كاتاليزور را درست قبل از كاربرد آن مي‎زنند) و سيستم­هاي تك‌جزئي (كاتاليزور و لعاب بصورت يك مجموعه كامل ارائه مي‌گردد) با عنوان ترموست­ها در بازار عرضه مي‌شوند. عمر لعاب اول كوتاه يعني 4 تا 8 ساعت است ولي دومي را مي‎توان حدود 3 ماه در انبار نگهداري كرد.

ـ لعاب­هاي دوگانه

در اواسط دهه 1960م. دو نوع لعاب دوگانه مخصوص ظروف يكبارمصرف نوشابه‌هاي غيرالكلي ابداع شد كه يكي از طريق سطح چاپ گرم و ديگري از طريق سطح چاپ سرد اعمال مي‎شد. بطوريكه هر دو سيستم نيازمند بطري­هاي كاملاً گرد بوده و در هر دو مي‎بايست بطري­ها را قبل از تزئين گرم ‎كرد ( 130- 105).

مزيت اصلي فرايند دوگانه، بدليل سرعت نسبتاً بالاي ماشين و نازكي لايه رنگ، كمي هزينه تزئين مي‌‌باشد. اما با اين حال استفاده از اين لعاب­ها مشكلاتي را نيز داراست كه ريشه در دو چيز دارد، يكي چسبندگي لعاب‌ها به بطري­ها در انبار و ديگري مشكلات اعمال موفق اين رنگ­ها بر روي بطري­هايي است كه كاملاً گرد نشده‎اند.

ذوب‌ لعاب و ويژگي‌هاي حالت‌ مذاب

يك لعاب در درجه حرارت ‌پخت‌ خود بايد قادر به تشكيل مقدار ‌مناسبي فاز مايع باشد. سيليس به ‌عنوان عمده‌ترين اكسيد شيشه‌ساز در لعاب‌هاي سراميك‌ها، داراي نقطه‌ ذوب ‌بالايي برابر 1710 است. بنابراين در عمل اكسيدهاي‌ مناسبي بايد به سيليس اضافه شوند تا نهايتاً دماي‌ پخت‌ لعاب‌ حاصل به‌ اندازه مورد نظر كاهش‌ يابد. اقداماتي ‌كه براي كاستن‌ درجه ‌حرارت ‌پخت‌ لعاب صورت‌ مي‌گيرد عبارتند از:

1- افزايش نسبت اكسيژن به سيليسيم در شبكه ‌لعاب باعث گسستن‌ پيوندهاي  Si-O-Siو در نتيجه تضعيف‌ شبكه گرديده و نقطه‌ ذوب لعاب را كاهش‌ مي‌دهد. بدين ‌منظور عموماً از اكسيدهاي ‌قليايي و قليايي‌خاكي استفاده ‌مي‌شود. مهمترين گدازآورهاي ‌قليايي عبارت از Li₂O,PbO,Na₂O,K₂O,BaO,CaO,SrO,MgO,ZnO مي‌باشد.

اين اكسيدها از چپ به راست بر حسب گدازآوري‌ مرتب ‌گرديده‌اند. در كنار اين اكسيدها بايد از اكسيد اسيدي B₂O₃ نیز به ‌عنوان يكي ديگر از گدازآورهاي‌ قوي نام ‌برد.

2- استفاده از كاتيون­هاي‌ اصلاح‌كننده ‌كوچكتر براي‌ مثال استفاده از كاتيون‌ سديم بجاي كاتيون ‌پتاسيم

3- در شبكه ‌لعاب چنانچه واحدهاي‌ سه‌بعدي و چهاربعدي‌ سيليس بوسيله واحدهاي دوبعدي و مثلثي  BO₃ جايگزين‌ گردند، شبكه تضعيف‌ شده و نقطه ‌ذوب كاهش ‌مي‌يابد.

4- استفاده از مواد اوليه شبکه‌واسط‌ باعث تضعيف‌ شبكه و كاهش نقطه‌ ذوب مي‌شود ولي در اين ‌مورد استثنائات ‌زيادي وجود دارد. براي نمونه افزايش مقدار Al₂O₃ در بسياري‌ موارد، نقطه‌ ذوب را بالا‌ مي‌برد.

5- تركيب متنوع‌تري از كاتيون­ها معمولاً باعث كاهش‌ بيشتر دماي‌ پخت‌ لعاب مي‌گردد.

بر اين اساس در بررسي‌ها فاكتوري موسوم به فاكتور فلاكس را تعريف‌ مي‌كنند كه يكي‌ از پارامترهاي‌ مقايسه‌اي

بين لعاب‌هاي‌ مختلف محسوب‌ مي‌شود، بطوريكه هرچه فاكتور فلاكس بيشتر باشد نشاندهنده زود ذوب‌ شدن‌ لعاب است كه باعث کاهش ویسکوزیته و دمای پخت می­شود. اين فاكتور براي شناسايي و بررسي نوع و ميزان ‌فلاكس‌ موجود در لعاب بكار رفته و اثر آن­ها را بدست‌ مي‌آورد. هر اكسيد، ثابت a مخصوص‌ به ‌خود را دارد كه با انجام تحقيقات‌ گسترده بصورت‌ جدول 2 تعريف ‌شده ‌است:

جدول 2: ثوابت ارائه شده براي محاسبه فاکتور فلاکس

 

محاسبه فاكتور فلاكس لعاب با كمك گرفتن از فرمول زگر آن و با استفاده از رابطه  صورت‌ مي‌گيرد كه درآن F فاكتور فلاكس مي‌باشد. در اين رابطه X و Y با محاسبه فرمول­هاي ‌زير بدست ‌مي‌آيند.

X= 0.32(ZrO₂₊Al₂O₃)+0.38(SiO₂+TiO₂)+0.19SnO₂

در ضمن  Lengersdorffبرای محاسبه تقریبی دمای پخت ((F_T لعاب از فاکتور فلاکس، از روابط 1-7 و 1-8 بهره گرفت:

                                                        

                                                 

ضرایب s₁ تا s₁₀ مقدار مولی فلاکس‌ها و مابقی مربوط به Al₂O₃، SiO₂،  ZrO₂است.[3]

نمودار 2 نيز اثر اكسيدهاي مختلف را روي نقطه ذوب لعاب به صورتي شماتيك نمايش مي‌دهد.

به طور تئوریک باید گفت که کاهش اندازه ذرات پودری لعاب و استفاده از لعاب فریتی به جای لعاب خام و کاهش سرعت حرارت­دهی یا افزایش زمان پخت باعث کاهش دمای پخت ‌می‌شوند.

شکل 2: اثر اكسيدهاي مختلف روي نقطه ذوب لعاب

كشش سطحي

يك مولكول كه در داخل‌ حجمي از مايع قرار ‌گرفته‌ است، از تمامي‌ جهات به يك اندازه تحت‌ تأثير نيروهاي ‌جاذبه مولكول­هاي‌ اطراف ‌خود قرار‌ مي‌گيرد، ولي در مورد مولكول­هايي كه در سطح ‌مايع قرار ‌گرفته‌اند، نيروهاي ‌جاذبه ‌مولكول­ها در تمامي جهات برابر نبوده و چنين مولكول­هايي به طرف داخل جذب‌ مي‌گردند. اين نيروهاي‌ جاذبه ‌دروني نهايتاً در سطح‌ مايع باعث ايجاد تنش ‌كششي، معروف به كشش ‌سطحي مي‌شوند كه به ‌موازات ‌سطح و مرز‌ خارجي‌ مايع عمل نموده و مانند پوسته‌اي سطوح‌ خارجي‌ مايع را دربر‌گرفته و تمايل ‌دارند كه سطح‌ مايع را به كمترين حد ممكن كاهش‌ دهند. از اثرات ‌مضر زياد‌ بودن كشش‌ سطحي، توليد ‌شديد ‌حفره، خالي ‌ماندن لعاب از كناره‌ها و لبه‌هاي بدنه، حفره‌هاي ‌ته‌سوزني و غيره ‌است.

 از طرف‌ ديگر لعاب­هايي با كشش‌ سطحي‌ كم، تمايل به شره‌ نمودن از سطح ‌بدنه‌ها را داشته و در مقابل، با جذب ‌بهتر در داخل ‌بدنه، به اصطلاح‌ آن ‌را تر مي‌كنند زیرا مذاب رقیق باعث بهتر چسبیدن لعاب به بدنه می­گردد. در اين ‌حالت لايه‌ مذاب يكنواخت‌تر شده و سطح آن صاف‌تر مي‌شود.

هنگامي ‌كه قرار باشد دو لعاب با كشش ‌سطحي‌ مختلف بر روي يكديگر پوشانده ‌شوند، لعابي كه كشش‌ سطحي‌ كمتري دارد بر روي لعاب ديگر جاري‌ مي‌گردد. از اين حقيقت براي مقاصد تزئيني استفاده‌ مي‌شود.

معمولاً، لعاب­هايي با ويسكوزيته ‌بالا، داراي كشش‌ سطحي‌ قابل‌ملاحظه‌اي هستند. با وجود اینکه اين نكته را نمی‌توان به‌ صورت يك قانون ‌كلي مطرح‌ کرد اما با توجه‌ به ارتباط بين اين دو پارامتر مي‌توان ‌گفت كه تركيب ‌لعاب و اكسيد‌هاي‌ تشكيل‌دهنده‌ آن، همانطور كه بر ويسكوزيته مؤثرند بر كشش‌ سطحي نيز تأثير ‌مي‌گذارند.

براي سنجش كشش‌ سطحي يك مايع (دوغاب يا مذاب ‌لعاب)، يك لوله با قطر‌ معين را به داخل مايع وارد كرده و در آن لوله مي‌دمند، تا حباب­هايي توليد‌ شده، رشد كرده و در نهايت آزاد گردند. قطر‌ لوله، عمقي كه لوله درون مايع فرو رفته و فشاري كه لازم است تا حباب رها شود، درون رابطه ‌مخصوصي قرار داده مي‌شود و از آن طريق كشش‌ سطحي بدست‌ مي‌آيد.

براي هر يك از اكسيدهاي ‌تشكيل‌دهنده ضرايبي به‌ نام "ضرايب ديتزل" وجود دارد كه بر اساس قانوني موسوم به قانون جمع‌‌پذيري[4] با ضرب درصد هر اكسيد در ضريب‌ مربوطه و جمع نتايج، مقدار كشش ‌سطحي‌ لعاب در 900 بر حسب Dyn/cm بدست‌ خواهد آمد. با افزايش درجه‌ حرارت، حركت ‌بيشتر اتم‌هاي ‌تشكيل‌دهنده ‌لعاب باعث كاهش‌ كشش‌ سطحي گرديده و بنابراين چنانچه محاسبه كشش‌ سطحي‌ لعاب در درجه ‌حرارت‌هاي‌ بالا‌تر از 900 مورد نظر باشد، لازم ‌است به‌ ازاي هر 100 افزايش درجه‌ حرارت، 4 واحد از مقدار كشش ‌سطحي كم‌ گردد و بالعكس. به طور کلی کشش سطحی در دمای پخت T از رابطه زیر محاسبه مي‌شود:

                                              )900-F_T )04/0

: کشش سطحی لعاب در دمای T

F_T: دمای پخت لعاب بر حسب درجه سليسيوس

: کشش سطحی لعاب در دمای 900

توانايي ‌لعاب براي تر ‌نمودن‌ بدنه، علاوه ‌بر تركيب‌ لعاب و درجه‌ حرارت پخت به عوامل ‌ديگري چون چسبندگي بين سطوح‌ لعاب و بدنه نيز وابسته ‌است. مهمترين عوامل لعاب‌ نگرفتگي عبارتند از:

1- تركيب‌ نامناسب ‌لعاب

2- آلوده‌ بودن سطح‌ بدنه به‌ وسيله چربي­هاي‌ مختلف و نيز گرد و غبار

3- انقباض بيش‌ از حد لعاب‌ خام ناشي‌ از مصرف مقادير زياد كائولن، رسي‌هاي‌ بسيار پلاستيك و يا مواد آلي

4- آسياب بيش‌ از حد مواد اوليه ‌لعاب و دانه‌بندي ‌بسيار‌ ريز، چراكه اين امر از اتصال ‌صحيح و كامل بدنه و لعاب‌ جلوگيري ‌نموده و خطر‌ لعاب ‌نگرفتگي را افزايش ‌مي‌دهد.

5- تشكيل لايه ‌ضخيمي از لعاب در سطح‌ بدنه بخصوص در لعاب­هايي كه داراي كشش‌ سطحي بالايي هستند.

6- استفاده‌ زياد از موادي چون اكسيد روي كه داراي انقباض‌ زيادي در هنگام ‌پخت مي‌باشند. در اين موارد جهت جلوگيري از لعاب‌ نگرفتگي، اين مواد را كلسينه‌ کرده و سپس مورد استفاده ‌قرار ‌مي‌دهند.

 

جدول 3: فاکتورهاي کشش سطحي اكسيدهاي مختلف (ضرايب ديتزل)

 

ويسكوزيته

يكي از مهمترين ويژگي­هاي ‌لعاب­ها، ويسكوزيته آن­ها در درجه ‌حرارت ‌پخت‌ مي‌باشد كه عامل ‌مؤثري در ميزان ‌نشستن لعاب روي بدنه است. اگر ويسكوزيته ‌لعاب كم‌ باشد، در درجه حرارت­هاي‌ بالاي ‌پخت، لعاب بواسطه وزن ‌خود حركت‌ كرده و به اصطلاح شره ‌مي‌نمايد. در صورت قرار‌گيري ‌چنين لعابي بر روي بدنه‌هاي ‌متخلخل، سطح صافي را بعد از پخت نخواهيم‌ داشت. چراكه لعاب به داخل تخلخل‌ها نفوذ‌ كرده و منجر به تغيير در تركيب ‌شيميايي ‌بدنه‌ مي‌گردد. در صورتي كه ويسكوزيته ‌لعاب، زياد باشد؛ مي‌تواند از عوامل‌‌ مهم در جلوگيري از تبلور آن محسوب شود. از طرف‌ ديگر لعاب­هاي با ويسكوزيته‌ بالاي بيش ‌از حد، قادر نيستند سطوح صاف و یکنواخت بوجود آورند و معمولاًً در سطح چنين لعاب­هايي نقص‌ ته‌سوزني، حباب­هاي‌ كوچك و سوراخ­هاي‌ ريز ديده‌ مي‌شود. همچنين در اين دسته از لعاب­ها، در درجه حرارت‌هاي‌ بالاي‌ پخت، حباب­هاي ‌موجود در فاز ‌مايع قادر به خروج نبوده و سطح‌ لعاب حالتي تاول‌زده پيدا مي‌كند. در عمل جهت‌ خروج‌ حباب‌ها، در بالا‌ترين ‌درجه حرارت پخت به لعاب فرصت‌ كافي داده ‌مي‌شود.

رابطه ذیل رابطه‌اي بين سرعت خروج ‌حباب­ها و ويسكوزيته ‌مايع مي‌باشد كه تحت عنوان فرمول _‌‌استوكز بكار گرفته مي‌شود و بر اساس آن با افزايش ‌ويسكوزيته، سرعت‌ خروج حباب كاهش‌ مي‌يابد [33].

(cm) شعاع حباب: r

(cm/sec) سرعت صعود ‌حباب:V

 (P)ويسكوزيته:                                                                                                        

(gr/cm³) دانسيته‌ لعاب:

(981cm/sec²) شتاب ثقل: g

واحد ويسكوزيته در سيستم GGS پوآز مي‌باشد. براي محاسبه ويسكوزيته بر حسب دما، فرمول زگر و فاكتورهاي ويژه اكسيدها لازم است تا با استفاده ار رابطه زیر اين امر صورت گيرد.

                                        

تمامي اكسيدها بر پايه يك مول SiO₂ محاسبه مي‌گردد و اگر با P_i نشان داده شوند، مقادير A، B و T₀ طبق روابط بالا محاسبه مي‌شوند:

                                         

)                                          

                                            

P_i: مول بر حسب يك مول SiO₂

a_i , b_i , t_i: فاكتورهاي ويژه ويسكوزيته براي اكسيدهاي مختلف

جدول: فاكتورهاي ويژه ويسكوزيته براي اكسيدهاي مختلف

 

با ارائه دماهاي T مختلف، نمودار ويسكوزيته برحسب دما را رسم كرده و دماهاي بحراني را بدست مي‌آورند.

از عوامل‌ مهم در ويسكوزيته درجه حرارت، مدت‌ زمان‌ پخت، تركيب ‌لعاب و اكسيد‌هاي تشكيل‌دهنده ‌آن ‌مي‌باشند. اكسيد‌هاي‌ قليايي بيشترين ‌تأثير را در كاهش‌ ويسكوزيته، و اكسيد‌ آلومينيوم بيشترين ‌تأثير را در افزايش آن ايفا‌ ‌مي‌كنند. در ضمن از كوارتز، فلدسپات يا كائولن نیز برای بالا بردن ویسکوزیته لعاب بهره می‌گیرند.

نمونه‌ای از نمودار ویسکوزیته شیشه به همراه نقاط مرجع متداول آن در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3: نمودار ویسکوزیته شیشه به همراه نقاط مرجع متداول آن

 

لعاب­هاي‌ قليايي با افزايش‌ دما به راحتي جاري‌ مي‌شوند، در صورتي كه ويسكوزيته‌ لعاب سربي مخصوصاً لعاب حاوي ‌بور زياد، آهسته تغيير ‌مي‌كند و از اين جهت در محدوده دماهاي‌ بالا‌تر قابل‌ مصرف‌ است.

چنانچه در شکل 4 مشاهده مي‌شود لعاب سرب و بور کدر شده تيتاني، ويسکوزيته پايين­تري نسبت به لعاب سرب و بور شفاف دارد ولی با این حال با افزايش دما، ويسکوزيته هر سه لعاب کاهش مي‌يابد.

شکل 4: نمودار ويسکوزيته بر حسب افزايش درجه حرارت براي سه نوع لعاب

1- لعاب کدر سرب و بور تيتان­دار براي 1000

2- لعاب شفاف سرب و بور براي 1000

3- لعاب شفاف بور براي 1000

فراريت و تبخير ‌اجزاء لعاب

بسياري از اكسيدهاي ‌موجود در لعاب­ها ممكن‌ است در خلال ‌پخت تبخير ‌گرديده و باعث تغيير در تركيب لعاب ‌شده و نيز تأثيرات ‌مخربي در سطح ‌فرآورده‌ها و ديرگدازهاي‌ كوره بوجود ‌آورند. در چنين مواردي مي‌توان از دير‌گداز‌هاي ‌زيركني (سيليكات ‌زيركونيوم ZrO₂.SiO₂) و يا زيركونيا (اكسيد زيركونيوم ZrO₂) و يا از ديرگدازهاي‌ ‌معمولي با پوششي از زيركن استفاده ‌نمود. نتايج ‌تبخير ا‌جزاء لعاب‌ عمدتاً به شرح ‌زير است:

1- اكسيد‌هاي‌ گدازآور مانند K₂O, Na₂O, PbO يا B₂O₃ فرار ‌هستند بطوريكه سهم‌ آن­ها مي‌تواند آنقدر كم ‌شود كه لعاب‌، ديگر بطوركامل ذوب ‌نشود. تبخير مي‌تواند با استفاده‌ زياد از MgO,CaO,Al₂O₃,SiO₂ و يا استفاده ‌از فريت در تركيب‌ لعاب محدودتر ‌گردد.

2- تبخير ‌شدن اكسيد‌هاي‌ رنگي مانند Cr₂O₃ و CuO مي‌تواند در لعاب، نقص ايجاد‌ كند.

‌بطور كلي مهمترين عوامل ‌مؤثر در فراريت‌ لعاب­ها را مي‌توان تركيب‌ شيميايي آن­ها، درجه ‌حرارت، زمان‌ پخت، محيط ‌كوره و بالاخره فشار‌ بخار‌ اجزاي‌ تشكيل‌دهنده ‌لعاب دانست. هرچه دماي ‌پخت افزايش‌ يابد و هرچه سرعت‌ جريان و تلاطم اتمسفر‌ كوره بيشتر ‌باشد، به‌ همان‌ نسبت تبخير اجزاي‌ لعاب بيشتر خواهد شد. با این حال افزودن یکی از اکسیدهای فرار در لعاب لزوماً به مفهوم افزایش فراریت لعاب نمی­باشد و حتی امکان کاهش این فراریت هم وجود دارد چراکه علاوه بر ترکیب، فاکتورهای دیگر نیز نقش بسزایی را در این مورد ایفا می­کنند.

مقاومت شيميايي

مقاومت‌ شيميايي ‌لعاب­ها در ارتباط ‌با ظروف‌ آزمايشگاهي و نيز ظروف‌ خانگي داراي اهميت ‌زيادي است. اكسيدهاي ‌تشكيل‌دهنده ‌لعاب نقش ‌مؤثري را در اين زمينه دارا هستند. بطور كلي مقاومت‌ شيميايي ‌لعاب­هايي كه داراي درجه ‌حرارت‌ پخت‌ بالاتري مي‌باشند، بيشتر است. اكسيدهاي‌ قليايي تأثير زيادي را بر كاهش مقاومت‌ شيميايي‌ لعاب­ها می‌گذارند. يون­هاي‌ قليايي در حفره‌هاي‌ شبكه ‌سيليسي، با پيوند‌ ضعيفی حضور دارند، به‌ نحوي كه در درجه حرارت ‌معمولي ‌محيط نيز حركت طبيعي اين يون­ها آنقدر مي‌باشد كه پيوندهاي ‌ضعيف‌ خود را گسسته و به سطوح‌ خارجي ‌شبكه راه می‌يابند و نهايتاً با تركيب ‌شيميايي‌ خارجي وارد واكنش‌ می‌گردند.

پيوندهاي‌ كاتيون­هاي ‌سديم در شبكه در مقايسه با يون­هاي ‌ليتيم و پتاسيم ضعيف‌تر بوده و بنابراين كاتيون­هاي ‌سديم مقاومت‌ شيميايي ‌لعاب را بيشتر از كاتيون­هاي ‌پتاسيم و ليتيم كاهش‌ مي‌دهند. با توجه ‌به اين‌ مورد تعويض كاتيون­هاي ‌‌پتاسيم و ليتيم باعث افزايش‌ مقاومت‌ شيميايي ‌لعاب ‌مي‌گردد.

اكسيد روي در شبكه، چهاروجهي‌هاي ZnO₄ را تشكيل‌ مي‌دهد. هر چهاروجهي با دو كاتيون ‌قليايي اتصال‌ قوي برقرار مي‌نمايد و باعث‌ بسته‌ شدن يك شكاف ‌درون‌ شبكه گرديده و لذا مقاومت ‌شيميايي ‌لعاب­ها با حضور اكسيد روي افزایش مي‌یابد. اكسيد سيليسيم و اكسيد آلومينيوم نیز بطور مؤثري مقاومت ‌شيميايي ‌لعاب را افزايش مي‌دهند. چنانچه اكسيد ‌بور جانشين قليايي‌ها گردد، به دو دليل باعث افزايش ‌مقاومت‌ شيميايي مي‌گردد:

1- يون­هاي‌ قليايي‌ كمتري در ترکیب لعاب وجود خواهند ‌داشت.

2- با حضور مقادیر کم بور، چهاروجهي‌هاي BO₄ در شبكه بوجود آمده كه در نهايت باعث تقويت ‌شبكه مي‌گردند. با این حال بایستی در نظر گرفت که چنانچه اكسيد ‌بور لعاب بسيار زياد باشد، خاصیت آنورمالی بور کاهش مقاومت‌ شيميايي را موجب مي‌شود.

سختي

به مقاومت‌ سطح‌ ماده در برابر خراش و يا در برابر نفوذ ‌عمقي، سختي گويند. انواع سختي ‌لعاب را مي‌توان در چهار گروه سختي ‌خراش، سختي ‌عمق، سختي ‌سايش و سختي‌ ضربه نام ‌برد. ابتدايي‌ترين روش اندازه‌گيري ‌سختي بر اساس جداول‌ موهس مي‌باشد. روش‌ ديگر روشD.P.H است كه در آن با استفاده از اثر يك سوزن ‌هرمي‌ شكل ‌الماسه، بر سطح ‌نمونه، ميزان ‌سختي تعيين‌ مي‌شود.

سختي‌ لعاب نيز به‌ مانند ساير خواص به تركيب‌ شيميايي‌ آن وابسته ‌است. لعاب­هاي با درجه حرارت‌ پخت‌ بالاتر داراي ‌سختي ‌بيشتري‌ مي‌باشند. بطور تجربي نشان‌ داده‌ شده‌ است كه سختي ‌خراش لعاب، با اضافه‌ كردن اكسيدهاي‌ زير از راست‌ به ‌چپ افزايش‌ مي‌يابد:

B₂O₃,SiO₂,TiO₂,Al₂O₃,ZnO,SnO₂,CaO,MgO

اكسيد ‌بور تا ميزان 12% در تركيب‌ منجر به افزايش سختي‌ خراش‌ و براي مقادير بيشتر باعث نزول ‌آن مي‌گردد.

مقاومت در مقابل سايش نيز با افزودن اكسيدهاي زير به ‌ترتيب از راست‌ به ‌چپ افزايش ‌مي‌يابد كه در اينجا نيز اكسيد بور خاصيت ‌آنورمالي خود را به ‌صورتي مشابه با سختي‌ خراش نشان‌ مي‌دهد.

SiO₂,B₂O₃,CaO,MgO,SrO,SnO₂,Al₂O₃,PbO

انبساط ‌حرارتي

تطابق و تناسب بين لعاب و بدنه عمدتاً بستگي ‌به انبساط ‌حرارتي ‌لعاب دارد. با این حال عوامل‌ ديگري نيز در اين‌ مورد مؤثرند. مهمترين عوامل‌ مؤثر در ايجاد و يا عدم ‌ايجاد تطابق و تناسب بين لعاب و بدنه عبارتند از:

- اختلاف انبساط ‌حرارتي ‌لعاب و بدنه (كه عمدتاً به تركيب هر دو و نيز تنش‌هاي‌ موجود بستگي‌ دارد.)؛

- تمايل ‌بدنه به انبساط ‌رطوبتي؛

- لايه ‌مياني ‌حاصل از واكنش بين لعاب و بدنه كه به لايه ‌بافر موسوم ‌است.

در حين پخت‌ لعاب، بديهي ‌است كه لعاب به سطح‌ بدنه حمله ‌كرده و با آن وارد‌ واكنش‌ مي‌گردد. ضخامت و ماهيت لايه‌ بافر تشكيل ‌شده تأثير زيادي در تطابق بين لعاب و بدنه دارد. به تجربه ثابت‌ گرديده ‌است كه:

1- زمان ‌پخت بيشتر باعث واكنش بهتر لعاب و بدنه گرديده و در نتيجه لايه ‌بافر مناسب­تري تشكيل‌ مي‌گردد.

2- چنانچه پخت‌ نهايي بدنه و لعاب مشتركاً انجام‌ شود، بدنه و لعاب بهتر با يكديگر وارد واكنش مي‌شوند.

3- مقدار تخلخل بدنه عامل ‌مؤثري در شدت‌ واكنش بين بدنه و لعاب و در نتيجه تشكيل لايه ‌بافر ‌مي‌باشد.

4- لعاب­هايي كه قبلاً فريت ‌شده ‌باشند با بدنه بهتر وارد واكنش‌ مي‌گردند.

ضريب ‌انبساط ‌حرارتي خطي عبارت از افزايش واحد طول بازاي ازدياد يك‌ درجه‌ سانتيگراد مي‌باشدكه براي اندازه‌گيري آن معمولاً از دستگاه ديلاتومتر استفاده ‌مي‌شود. واحد ضریب انبساط حرارتی  است که عموماً به صورت  نشان داده می­شود و به همین دلیل مقدار این ضریب برای مواد مختلف معمولاً کوچک است و به شکل اعدادی که ضرایب ده با توان منفی دارد نمايش داده می­شوند. شیوه دیگری که البته عمومیت کمتری دارد آن است که تغییرات بر حسب قسمت بر میلیون (ppm) نشان داده شود. بطور كلي مقدار اين ضريب در محدوده‌‌ دمايي ‌مختلف، متفاوت ‌بوده و بنابراين هنگام اشاره ‌به ضريب‌ انبساط‌ خطي، همواره قيد‌ مي‌گردد كه اندازه‌گيري در چه‌ محدوه‌اي از درجه حرارت انجام ‌شده ‌است. مهمترين شرط ايجاد تطابق ‌و تناسب بين لعاب‌ و بدنه، مشابه‌ بودن‌ ضريب‌ انبساط آن­ها مي­باشد. هنگامي‌ كه ضريب‌ انبساط ‌لعاب بيشتر از بدنه باشد، لعاب در حين سرد ‌شدن تمايل ‌پيدا مي‌كند، بيشتر از بدنه منقبض‌ گردد، ولي با توجه ‌به اتصال بين لعاب و بدنه و همچنين بدليل انقباض‌ كمتر بدنه، نه ‌تنها از وقوع اين عمل جلوگيري مي‌‌شود بلكه در نتيجه ‌آن لعاب نيز تحت تنش‌ كششي قرار ‌مي‌گيرد. در اينصورت احتمال بروز ترك­هايي‌ در سطح‌ لعاب وجود خواهد داشت. علاوه‌ بر اين اگر بدنه نازك باشد، احتمال ‌دارد كه در نتيجه تمايل بيشتر لعاب به انقباض، بدنه تغيير شكل يافته و سطح‌ لعاب‌دار ‌‌بدنه مقعر ‌گردد.

اگر ضريب‌ انبساط‌ حرارتي ‌لعاب و بدنه يكسان باشند، از لحاظ تئوريك هيچ‌ نوع تركي در سطح‌ لعاب ايجاد نخواهد شد. وليكن تجربه خلاف اين مطلب را ثابت ‌مي‌كند، بدين ‌معني‌ كه در چنين مواردي، در سطح ‌لعاب، در عمل و در هنگام‌ مصرف ترك­هايي بوجود خواهد آمد، چراكه تغييرات‌ درجه حرارت‌ محيط بطور يكسان بدنه و لعاب را تحت‌ تأثير قرار نداده، بلكه اين لعاب است كه قبل ‌از بدنه تحت‌ تأثير تغييرات‌ درجه حرارت قرار‌ ‌مي‌گیرد و لذا عليرغم ضرايب ‌انبساط برابر آن­ها، در عمل لعاب باز هم تحت تنش ‌كششي قرار‌ دارد.

اگر ضريب‌ انبساط‌ لعاب كمتر از بدنه باشد، بدنه تمايل ‌دارد كه هنگام سرد‌ شدن، بيشتر از لعاب منقبض‌ گردد و در نتيجه به ‌همراه‌ خود، لعاب را تحت تنش ‌فشاري قرار ‌مي‌دهد. اگر تنش‌ فشاري بيش‌ از حد نباشد، لعاب قادر به تحمل آن بوده و نهايتاً اتصال ‌محكمي بين بدنه و لعاب ايجاد ‌مي‌گردد. ولي چنانچه فشار‌ وارده به لعاب بيش‌ از حد باشد، در لعاب عيب ‌پوسته‌ای شدن حاصل‌ مي‌شود. بدين‌ ترتيب نتيجه می­شود كه براي ايجاد يك تناسب و اتصال ‌صحيح بين لعاب و بدنه لازم ‌است كه ضريب‌ انبساط ‌لعاب تا حدودي كمتر از ضريب ‌انبساط ‌بدنه ‌بوده و به ‌عبارت‌ ديگر انقباض‌ لعاب كمي كمتر از بدنه‌ باشد، تا از این طریق لعاب تحت تنش‌ فشاري قرار‌ گيرد.

سراميست مشهور آلماني "هرمان زگر" از طريق تجربي، قوانيني را براي جلوگيري‌ از وقوع ‌ترك و پوسته ‌شدن ‌لعاب ارائه ‌نموده است که عبارتند از:

1- افزايش مقدار سيليس در لعاب و يا كاهش مقدار گدازآورها (بجز اكسيد بور)؛

2- تعويض و جانشين‌ نمودن مقداري از SiO₂ موجود در لعاب بوسيله اكسيد بور؛

3- استفاده از گدازآورهايي با وزن معادل كمتر به جاي گدازآورهايي با وزن معادل بالاتر.

همانطور كه اشاره‌ شد ضريب‌ انبساط‌ لعاب وابسته ‌به تركيب ‌آن مي‌باشد. هرچه پيوندها در شبكه‌ لعاب ضعيف‌تر باشند، ضريب‌ انبساط بيشتر خواهد شد. بنابراين مي‌توان ‌گفت كه اكسيدهاي ‌سديم و پتاسيم بيشترين تأثير را در افزايش‌ ضريب‌ انبساط داشته و اكسيدهاي ‌قليايي‌خاكي، اكسيدهاي‌ ليتيم، سرب و يا روي با شدت ‌كمتري ضريب‌ انبساط ‌لعاب را افزايش ‌مي‌دهند و بطور ‌معكوس اكسيدهاي ‌شبكه‌ساز (B₂O₃ و SiO₂) باعث كاهش قابل‌ملاحظه‌اي در مقدار ضریب انبساط‌ حرارتي مي‌گردند. دانشمندان زيادي سعي‌ كردند تا رابطه‌اي‌ كمي بين مقادير اكسيد‌هاي ‌مختلف و ضريب‌ انبساط ‌حرارتي‌ لعاب پيدا نمايند و جداول زيادي نيز جهت رسيدن به اين هدف از طرف محققين ارائه ‌شد كه مهمترين آن­ها جداول" اينگلش و ترنر" و نيز "وينكلمن و اسكات" مي‌باشد. در اين جداول بالاترين ضرايب، مربوط‌ به اكسيدهاي‌ سديم، پتاسيم و ليتيم است و كمترين‌ آن‌ها نیز به اكسيدهاي ‌سيليسيم، بور و منيزيم مربوط مي‌شود. براي محاسبه تئوریکی ضريب ‌انبساط ‌حرارتي نيز از قانون جمع‌پذيري بهره مي‌گيرند، بطوریکه مقدار هر اكسيد‌ تشكيل‌دهنده ‌لعاب را در فاکتور ضريب‌ انبساط‌ حرارتي همان ‌اكسيد كه در جدول 4 مشاهده ‌مي‌گردد، ضرب‌ كرده و نتايج‌ حاصل را با يكديگر جمع‌ مي‌‌نمايند.

جدول 4: فاکتورهاي ضريب انبساط حرارتي اكسيدهاي مختلف بر اساس تحقیقات دانشمندان مختلف[5]

سرعت سرد ‌كردن‌ لعاب­ها و بطور كلي ‌تاريخچه ‌حرارتي آن­ها، عامل ‌ديگري است كه مانند تركيب ‌شيميايي‌ لعاب تأثير بسيار زيادي در مقدار انبساط و انقباض آن‌ها در ناحیه انتقال دارد. بطوریکه در این ناحیه گاه به جای انبساط، انقباض نموده و گاه انبساط شدید از خود بروز می­دهند و لذا ضرایب انبساط حرارتی اندازه­گیری شده در این ناحیه ضرایب انبساط حرارتی واقعی نخواهد بود؛ بطوریکه تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی لعاب و زیرپایه نیز در آن چندان محسوس نیست. با این حال با توجه به اینکه معمولاً ضرایب انبساط حرارتی لعاب­ها و شیشه­ها را در محدوده 300-20 اندازه­گیری می­کنند در عمل مشکلی بوجود نمی­آید، چراکه در ناحیه­ای که شیشه صلب است تاریخچه حرارتی تأثیری بر مسیر گرمایش ندارد. بر همین اساس بحث در زمینه استحاله فازی در مواد اولیه را نیز بایستی منتفی دانست. بطور كلي‌ لعاب­هاي ‌داراي‌ تنش، داراي ضريب‌ انبساط‌ حرارتي بيشتري نيز مي‌باشند. لذا تنش‌گيري ‌لعاب­ها و به ‌عبارت‌ بهتر نگهداشتن‌ لعاب در دماي ‌آنيل علاوه بر اينكه باعث از بين‌ رفتن و يا كاهش تنش‌ها گرديده و احتمال وقوع ‌ترك در ‌لعاب را كمتر مي‌نمايد، منجر به كاهش مقدار انبساط ‌حرارتي لعاب­ها نيز مي‌گردد. دماي ‌آنيل ‌لعاب­ها تا حدود ‌زيادي به تركيب ‌شيميايي ‌لعاب وابسته ‌است؛ ولي با توجه ‌به تحقيقات انجام ‌شده، هيچگونه رابطه ‌خطي بين اين دو وجود ندارد. تحقيقات نشان ‌مي‌دهند كه اكسيدهاي ‌سديم و پتاسيم بشدت دماي‌ آنيل را كاهش و اكسيدهای ‌سرب و باريم با شدت‌ كمتري اين عمل را انجام‌ مي‌دهند. از سوي‌ ديگر اكسيدهاي ‌روي، كلسيم، آلومينيوم و بور باعث افزايش‌ دماي ‌آنيل مي‌گردند.