( Pb ، Cu )

چکیده

هدف از این پژوهش ساخت و بررسی ریزساختار لعاب متالیک در شرایط اتمسفري کوره رولري پخت پرسلان بوده است. براي ساخت این لعاب که جزء دسته

میباشد، مبناي فرمولاسیون فریت سربی در نظر گرفته شده و از اکسیدهاي مس، آهن، منگنز و قلع در آن استفاده شده ( Self Reduction ) لعاب هاي خود احیا

است. به این منظور ترکیبات مختلفی با درصد هاي متفاوت از اکسید هاي مذکور تهیه شد. پس از مشاهده و بررسی سطوح آنها، بهترین نمونه از لحاظ جلاي فلزي

زبري وناصافی سطح لعاب و ایجاد کریستالیزاسیون سطحی را ( SEM ) جهت مطالعات بعدي انتخاب گردید. بررسی ریزساختار بوسیله میکروسکوپ الکترونی

عنصر اکسیژن نیز نشان دهنده این واقعیت است که فازهاي اکسیدي درمناطقی از سطح که جلاي فلزي دارند به ندرت دیده شده و MAP نشان داده است. تصاویر

1120 نشان می دهد، همچنین °C نیز پایداري فاز مس فلزي را تا دماي XRD عمل احیا اکسیدها توسط عوامل داخلی لعاب بخوبی انجام گرفته است. نتایج آنالیز

1180 این فاز از بین رفته و فاز آهن بصورت فلزي ظاهر می شود. °C تایید می کند که در دماي

.

مقدمه

لعابهاي احیایی، لعاب هایی هستند که بر اثر واکنش احیا در اکسیدهاي رنگ دهنده آن، تعویض ظرفیت انجام شده و تغییر

رنگ ایجاد می شود که معمولا این واکنش ها در محیط پخت اکسیدي صورت نمیگیرد. یکی از روش هاي ایجاد شرایط

احیا شامل به وجود آوردن اتمسفر احیایی در هنگام پخت میباشد که در این روش با ایجاد دود در محیط پخت و کمبود

اکسیژن شرایط احیا فراهم خواهد شد. در این روش کنترل دقیقی بر میزان اتمسفر نخواهیم داشت. روش دیگر ایجاد

است، به این معنی که با افزودن موادي به لعاب که خاصیت اکسید شوندگی (Self – Reduction) شرایط خود احیایی

دارند شرایط را براي احیاي اکسید هاي مورد نظر فراهم آوریم. براي مثال می توان به پودر برخی از فلزات از قبیل سیلسیم

، آلومینیوم و به طور کلی به اکسید هاي عناصر واسطه که داراي چند حالت اکسایشی هستند اشاره نمود. البته افزودن این

مواد به لعاب در پاره اي از موارد خود باعث به وجود آمدن عیوبی در لعاب خواهد شد، که همین عیوب مصرف آنها را در

[1- داخل لعاب محدود خواهد کرد. [ 3

در برخی از نقاط اسپانیا صنعتگران قدیمی لعاب هاي لوستري را که به وسیله اعمال رنگ محتوي مس و نقره که با آب و

اسید مخلوط می شوند روي سرامیک اعمال می شد، را همان لعاب هاي متالیک سنتی تعریف کرده اند. بعد از این اعمال

در یک اتمسفر کاهنده آنیل میشود و در داخل کوره رنگ خام با سطح لعاب واکنش میدهد و پس از پخت و شستشوي

رنگ باقیمانده، تزئینات فلزي زیر آن آشکار میشده است. به هر حال این تکنیک یکی از قدیمی ترین تکنیک هاي

شناخته شده براي رسیدن به نانو کامپوزیت فلز–شیشه تحت شرایط کنترل شده بدون نیاز به خلا بالا یا محیط کاملا تمیز

4] در تکنولوژي لوستر هاي سنتی اصل بر این اساس است که فرایند تعویض یونی در لعاب صورت میگیرد. - است. [ 5

بدین شکل که مس و نقره موجود در رنگ خام با عناصر قلیایی تعویض یونی انجام میدهند. اساس این کار تعویض یون

نفوذ یون هاي قلیایی در لعاب و احیاي یون هاي فلزي به نانو ذرات فلزي است. Ag , Cu به وسیله (Na , K) هاي قلیایی

آنالیز شیمیایی در طول فرایند تشکیل لایه فلزي مشخص کرده است که احتمال تشکیل مس در لایه سطحی روي لعاب،

[4- مرتبط با کاهش قلیایی در سطح لعاب است. [ 7

در تحقیق حاضر سعی شده است تا با ساخت لعاب احیایی در شرایط اتمسفر کوره هاي رولري پخت پرسلان با توجه به

عوامل افزوده به لعاب، شرایط را براي ایجاد لعاب خود احیا فراهم نماییم. براي نیل به این هدف به بررسی اثر اکسیدهاي

مختلف و درصدهاي مختلف وزنی آنها و دست یابی به درصدهاي بهینه هر یک از اکسیدهاي مصرفی همراه با ایجاد

بهترین اثرات درخشش فلزي پرداخته ایم.

مواد و روش تحقیق

هدف از این تحقیق نقش اکسیدهاي بوجود آورنده رنگ متالیک در یک لعاب با پایه سربی بوده است. ابتدا یک لعاب

پایه با فرمولاسیونی که در جدول ( 1) آمده است، در نظر گرفته شده است. سپس با متغیرقرار دادن نوع و مقدار اکسید هاي

فلزي به کار رفته در آن که عامل ایجاد رنگ متالیک هستند تعدادي نمونه آماده و مورد بررسی قرار گرفت

چكيده :

پيشرفت صنعت در سال‌هاي اخير امكان تركيب مواد را حداقل در يك بعد و در ابعاد نانومتري (1تا 100 نانومتر) فراهم ساخته است كه باعث بروز و مشاهده ويژگي‌ها و عملكرد متفاوت مواد جديد نسبت به حالت اصلي آنها در ابعاد ميكرومتري مي‌شود. مواد در ابعاد نانومتري داراي محدوده گسترده‌اي از كاربردها مي‌باشند و به طور ويژه در علوم الكترونيك، مواد، ارتباطات و مخابرات و سامانه‌هاي زيستي داراي مصارف ويژه مي‌باشند. براساس پيش‌بيني آناليزهاي اقتصادي، حجم تجارت تكنولوژي نانو تا سال 2015 داراي سرمايه در گردشي بين 750 ميليون تا 2 ميليارد يورو در سال خواهد بود. هرچند به دليل عدم استفاده از فناوري نانو در بخش سراميك فوايد وكاربردهاي آن براي اين صنعت به طور دقيق مشخص نشده است اما به طور مثال خصوصيات ضد ميكروبي كه ذرات نانو با جنس مشخص در تركيب با سراميك‌ها ميتوانند ايجاد نمايند از جمله ويژگي‌هاي اين فناوري در صنعت سراميك محسوب مي‌شود.

ظهور نسل جديدي از مواد، به محصولات سراميكي اين امكان را مي‌دهد تا قابليت‌هاي ضد باكتريايي و ضد قارچي بدست آورند به نحوي كه قادر خواهند بود تا از رشد ميكروارگانيسم‌هاي بيماري‌زا جلوگيري نموده و يا آن‌ها را نابود نمايند و از اين طريق شرايط بهداشتي محيط را ارتقاء دهند.

صنعت سراميك مي‌تواند با نوآوري در ساخت و افزايش كيفيت، سبب بالا بردن ارزش افزوده در توليد گرديده و قدرت رقابت اين محصولات را در بازار بالا ببرد.

1- مقدمه :

بهداشت عمومي، ‌از موضوعات مورد توجه در جوامع امروزي مي‌باشد. اخبار وجود آلودگي‌هاي گوناگون توسط ميكروارگانيسم‌هاي بيماري‌زا در مناطق بحراني مانند بيمارستان‌ها، كشتارگاه‌ها، رستوران‌ها، فضاهاي صنعتي و غيره به طور هشدار دهنده‌اي در حال افزايش بوده و سبب ايجاد نگراني در سطح جامعه شده و تقاضا براي محصولات و مواد ضدميكروب، به طور روز افزون در حال افزايش مي‌باشد. از جمله اين مواد انواع شيشه، پلاستيك، رنگ‌ها، لعاب‌ها و غيره مي‌باشد كه به تازگي با ويژگي‌هاي ضد باكتريايي وارد بازار شده‌اند. در ميان يون‌هاي فلزي كه داراي خصوصيات ضدميكروبي مي‌باشند عنصر نقره در شكل يون نقره به واسطه اثر آن در از بين بردن طيف وسيعي از ميكروارگانيسم‌ها مشهور مي‌باشد و به همين دليل در بخش سراميك در گذشته تلاش‌هايي جهت توليد محصولات با ويژگي‌هاي ضدميكروبي كه به طور عمده از عنصر يون نقره بهره گرفته‌اند، انجام شده است. تحقيقات جديد نشان مي‌دهد كه اجزاء نقره در ابعاد نانومتري (1 تا 100 نانومتر) خصوصيات ضد باكتريايي را نشان مي‌دهند، بر طبق بررسي‌ها مقدار مساوي از ذرات نقره در ابعاد نانو در قياس با نيترات نقره، داراي فعاليت ضدميكروبي قوي‌تر و فعال‌تري مي‌باشد. نتايج اين تحقيق در كنار توجه به ويژگي ضرر اندك اين ذرات براي سلامتي انسان، نانوذرات نقره را به عنوان عوامل ضد باكتري موثر و سودمند معرفي مي‌نمايد. تحقيق پيش‌رو براي نخستين بار يك آزمايش سيستماتيك و اصولي را از عملكرد ذرات نقره در اندازه نانو در محصولات سراميكي معرفي مي‌نمايد.

2- مواد مورد استفاده و روش آزمايش :

2-1- مواد مورد استفاده: در انجام اين آزمايش مواد زير مورد استفاده قرار گرفتند: كلوئيد نقره با عيار 73 درصد و كائولن حاوي نقره كه داراي 22 درصد نقره مي‌باشد. كلوئيد نقره شامل اجزاء نقره با ابعاد نانو و يك پروتئين به عنوان پايداركننده مي‌باشد كه براي آماده‌سازي سوسپانسيون‌هاي آب‌دار نانو ذرات نقره مورد استفاده قرار گرفتند. اين آزمايش از طريق جابجايي ذرات الكترون (با رعايت وجود نانو ذرات نقره با ابعاد كمتر از 20 نانومتر) انجام شد. در كائولن حاوي نقره كاني كائولن به عنوان شكل فرعي و زير لايه‌اي عمل نموده و اين درحالي‌است كه نانو ذرات نقره از طريق فرآيند جذب سطحي در بخش‌هاي سطحي ماده قرار گرفته و ته‌نشين شده‌اند.

2-2- آماده سازي غشاء ضد باكتري به منظور استفاده در سراميك‌هاي لعابدار پخته شده:

 هنگاميكه فرآيند سايش، بصورت خشك انجام مي شود، معمولا توزيع اندزه ذرات نرمال، حاصل نمي شود و درصد ذرات بسيار ريز افزايش مي يابد. در برخي موارد نيز توزيع اندازه ذرات سايش يافته Bimodal‌ خواهد شد. توزيع اندازه ذرات چنين پودري به شرح ذيل خواهد بود:

250 µm: 0 %

 150 µm: 0.14 %

125 µm: 0.40 %

63 µm: 12.26 %

63 µm: 87.20 % <

شركت Manferedini & Schianchi ادعا مي كند كه به كمك آسياب خشك خود (new Molomax^® pendular mills) و سيستم گرانول يا آگلومره كننده خود (Forgia^® vertical) بر مشكلات فوق غلبه كرده است و هم اكنون ميليون ها متر مربع كاشي با تكنولوژي وي از جمله در شركت RAK در حال توليد است.

ايشان مزاياي سيستم خود را موارد ذيل عنوان كرده اند:

1-     كاهش مصرف مواد اوليه

2-    كاهش مصرف انرژي الكتريكي و حرارتي و همچنين مصرف آب

3-    حذف مواد روانساز

4-    بازيافت كامل ضايعات

5-    كاهش فضاي مورد نياز براي انجام فرآيند سايش

6-    كاهش آلودگي هاي محيط زيست و افزايش سلامت محيط كار (به نظر بنده اين سيستم بصورت بسته طراحي شده است و هيچ گرد و غبار و آبي وارد محيط نخواهد شد).

همانطور كه اشاره شد اين فرآيند از يك سيستم گرانول كننده و توزيع كننده اندازه دانه بهره مي برد كه به كمك مقدار مورد نياز آب، گرانول هاي مناسب را براي پرس توليد مي كند. توزيع اندازه ذرات گرانول به شرح ذيل مي باشد و از ذرات ريزتري نسبت به گرانول هاي ديگر تشكيل شده است. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) از اين گرانول ها در ادامه آورده شده است.

اندك 800 µm:

 800-250 µm: 25-40 %

250-125 µm: 20-25 %

125-63 µm: 20-25 %

63 µm: 20-15 % >

در اختيار داشتن چنين گرانول هايي كه از ذرات بسيار ريز مواد اوليه تشكيل شده اند باعث افزايش كيفيت سطحي محصول، كاهش دماي پخت و يا كاهش زمان پخت مي شود.

سرامیک هوشمند در ایران تولید میشود

پژوهشگران کشور مان موفق به طراحي و ساخت سراميک هاي هوشمندي شدند که همزمان با طلوع خورشيد طرح حک شده بر روي آنها به تدريج نمايان مي شود.

بهروز شهرخي در گفتگو با مهر با اشاره به جزئيات اين سراميک افزود: افزود: معمولا نماي ساختمان ها در سطح شهرها سنگي و يا کامپوزيتي است و طرح ثابتي دارند از اين رو اقدام به طراحي سراميک هاي هوشمند براي کاربرد در نماي ساختمان شديم.

وي افزود: در اين پروژه سراميکي طراحي شد که مي توانند به جاي نماهاي ساده ساختماني مورد استفاده قرار گيرد.

شهرخي اضافه کرد: در اين نوع سراميک ها مي توان طرح مورد علاقه خود را با روش هاي حرارتي بر روي سراميک پياده کرد. اين طرح ها با طلوع خورشيد به تدريج نمايان مي شود و هر روز جلوه زيبايي به ساختمان ها مي دهد.

توسعه لعاب‌های سرامیكی با ویژگی‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی

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

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

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

1- مقدمه :

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

2- مواد مورد استفاده و روش آزمایش :

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

 

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

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

مقدمه

همزمان با پيشرفت هاي گوناگون و سريع تمام صنايع چه در داخل کشور و چه در خارج کشور ، رقابت بين شرکت ها براي فروش محصول ، سود بيشتر و بقا رو به افزايش است .

با ورود تکنولوژي هاي نو به عرصه صنايع شاهد تغيير در کيفيت ، کميت و هزينه هاي مربوط به توليد محصولات گوناگون هستيم ، بطوريکه شرکت ها عموماً براي بقا در بازار رقابت جهاني يا منطقه اي حاضر به پرداخت هزينه هاي گزاف آن هستند .

در اين رابطه صنعت لعاب سراميکي نيز مستثني نبوده و همگام با ديگر صنايع در حال رشد و پيشرفت است .

بازار صنعت داخلي توليد لعاب همزمان با گسترش کارخانجات کاشي توسعه يافته و پس از پشت سر گذاشتن فراز و نشيب هاي فراوان توانسته به يک بازار رقابتي در عرصه داخلي تبديل گردد .

    لعاب و لعاب سازي در سراميک

لعاب ها بخشي از مواد شيشه گونه اي هستند که با عنوان شيشه ها ، از آنها در علوم ياد مي شود . از نظر حالت فيزيکي بايد گفت اينگونه مواد مايعاتي هستند که تأخير در انجماد پيدا نموده اند و در حرارت معمولي داراي ويسکوزيته بسيار زيادي هستند . تعدادي از اکسيدهاي فلزي داراي خواص تشکيل شيشه هستند که شايد بتوان گفت بهترين آنها اکسيد بُر و اکسيد سيليسيم است .

لعابهاي جديد ، مخلوطي از بورات ها و سيليکاتها ميباشند بطوريکه اينگونه مواد به نسبت مناسب با هم ايجاد يک پوششي را براي بدنه هاي سراميکي مي نمايند که داراي خواص زير هستند :

1.       در آب و اسيدهاي معمولي و قليائي هايي که در هنگام استفاده ، معمولاً با آنها در تماس مي باشند نا محلول هستند .

2.       در مقابل اصطکاک اشياء معمولي خراش بردار نيستند .

3.       غير قابل نفوذ نيستند .

4.       ترک بردار و متورّق شونده نبايد باشند .

5.    بايد مناسب براي انجام اموري نظير تزئينات با مواد رنگ کننده ، چه بصورت زير لعابي و چه بحالت روي لعابي و چه بصورت شبکه هاي کريستالي ، جهت امور تزئيني باشند .

6.       در درجه حرارت معيني ذوب شوند .

تجزيه لعاب ها کاري نسبتاً مشکل است و غالباً انجام نمي شود ، در هر صورت ما نمي توانيم ترکيباتي را که مذاب لعابها بوجود ميآيند دقيقاً مشخص کنيم . از آنجايي که لعابها مايعاتي با تأخير در انجماد و بدون نظم مشخص اتمي يا يوني (مثل انچه که در کريستالها مي باشد) هستند ، آزمايش توسط اشعه X ، هيچگونه اطلاعات مشخصي را در مورد ساختمان اينگونه مواد بدست نمي دهد و براي مدت زمان زيادي هيچ تئوري بخصوصي که بتواند خواص شيشه ها و لعاب ها را توجيه کند وجود نداشت تا آنکه شخصي بنام W.H.Zachariasen در اکتبر 1932 تئوري شبکه اتفاقي و تصادفي را ارائه داد که اصول کلي اين نظريه بدين قرار است :

واحد ساختماني شبکه سيليس و سيليکاتها تتراهدرون است بطوريکه هر واحد از يک اتم سيليکون درست شده است که به چهار اتم اکسيژن اتصال دارد و اکسيژن ها در فضاي اطراف سيليکون در گوشه هاي يک تتراهدرون منظم قرار دارند . چهار وجهي ها به يديگر از طريق اکسيژن ها که در گوشه هاي چهار وجهي قرار دارند متصل هستند بدين طريق يک ساختمان سه بعدي را تشکيل مي دهند .

 در اين صورت خواص شيميايي و فيزيکي ترکيب درست شده مربوط است به :

1. رابطه فضاي نسبي موجود بين اتم ها که تعيين کننده دانسيته جسم و يا تغييراتي در حجم است که در اثر تغيير فاز حاصل مي شود .
2. بارهاي الکتريکي يا قدرت پيوند بين اتم هاي مواد که روي سختي ، مقاومت و خاصيت دير گدازي ، اثر مي گذارد . در کريستالها يک رابطه تقارني بين چهار وجهي ها وجود دارد بطوريکه با فاصله هاي معيني تکرار مي شود . زاخارياسن ، مشخص نمود که در سيليس شيشه اي و شيشه ها ، يک چهار چوبه مداوم   سه بعدي وجود دارد اما استقرار چهار وجهي ها نظم کمتري را از خود نشان مي دهند .

اين تفاوت هاي جزئي در ساختمان اينگونه مواد و کريستال آنها اين موضوع را بيان ميکند که چرا تفاوت آنها در مقاومتشان خيلي اندک است . همچنين اشکال مختلف سيليس بلوري و سيليکاتها ، داراي نقطه ذوب معيني هستند ، اما سيليس شيشه اي يا سيليکاتها ، داراي يک دماي ذوب معيني نيستند زيرا انرژي مختلفي را لازم دارند تا هر يک از نقاط شبکه نامنظم آنها ، از هم گسسته شده و ايجاد مذاب نمايد .

پائين بودن ضريب انبساط حرارتي سيليس مذاب يا شيشه حاصل از آن احتمالاً مربوط است به ساختمان اتفاقي آنها که اين موضوع اجازه ميدهد تا انبساط شبکه ها فاصله هاي بين شبکه اي ديگر را که نسبتاً بيشتر است پر   کند ، بدون اينکه تغيير حجمي در ظاهر شيشه مشاهده گردد .

بطور خلاصه ميتوان گفت :

1. ساختمان شيشه اي داراي يک شبکه اتّفاقي سه بعدي است اما هيچ واحد شبکه اي با فاصله يکسان از واحدهاي ديگر نمي باشند . واحد اصلي ساختمان شيشه ها ، بصورت چهار وجهي يا مثلثي است که از طريق اتم اکسيژن پيوند کووالانسي پيدا نموده اند .
2. فاصله بين اين شبکه ها را عناصر دوام دهنده ساختمان شيشه اي پر مي کنند (اِستابيلايزرها) ، بطوريکه خواص فيزيکي شيشه ها را مشخص مي نمايند .
3. بدليل داشتن ساختمان اتفاقي ، در شيشه ها و لعابها نمي توان يک فرمول شيميائي دقيقي را ارائه داد .

طبقه بندي لعاب ها

از آنجايي که نمي توانيم يک ساختمان شيميايي مشخصي را براي لعابها تصوّر کنيم ، يک طبقه بندي حساب     شده اي را نيز نمي توانيم براي آنها پيشنهاد نمائيم . اما بطور کلي ميتوان گفت ، لعابهاي سراميکي به دو دسته عمده تقسيم مي شوند :

الف) لعابهايي که داراي سرب هستند .

ب) لعابهايي که فاقد سرب ميباشند .

از ديدگاه يک متخصص سراميک ، لعابهاي سربي آنهايي هستند که داراي حلاليت کمي در محلولهاي رقيق اسيدهاي معمولي هستند و تا درجه حرارت ^oc 1150 کاربرد دارند ، زيرا بالاتر از اين درجه حرارت ، ترکيبات سرب تبخير مي شود . همچنين کابرد لعابهاي سربي در درجات حرارتي پايين تر از ^oc 1000معمولاً انجام      نمي شود ، زيرا مقاومت آنها در برابر ترک خوردن ، روي بدنه هاي سراميکي معمولي در درجات حرارتي  پايين تر ، بسيار کم خواهد بود .

از زمانهاي قديم يک طبقه بندي ديگري نيز بر اساس نوع بدنه اي که روي آنها لعاب داده ميشد ، بوجود آمده است که بصورت زير آنرا بيان ميکنيم :

الف) لعابهاي ماژوليکا (کلمه ماژوليکا يک بار براي بدنه هاي قرمزي که با لعابهاي قلع دار و رنگي لعابي ميشدند بکار رفت . اما امروزه براي لعابهايي بکار ميرود که داراي نقطه ذوب پايين هستند مانند لعابهاي کاشي ديواري) .

ب) لعابهاي ارتن ور.

ج) لعابهاي لوازم بهداشتي .

اما يک طبقه بندي ديگري هم وجود دارد و آن بر اساس اثري است که روي قطعه تمام شده از نظر ديد بيننده  مي گذارد و آن عبارت است از :

الف- لعابهاي مات (Mat glaze)

ب- لعابهاي نيمه مات (Semi mat glaze)

ج- لعابهاي پشت پيدا و درخشان )ترانسپارنت (Tansparent

د- لعابهاي پشت ناپيدا و درخشان (Opaque-glaze)

همچنين بعضي انواع لعابهاي مخصوص مانند لعابهاي کريستالين و يا لعابهاي رنگين نيز وجود دارند که ميتوان  در دسته بندي فوق جاي داد .

طبقه بندي ديگر که بيشتر ميتواند جهت استفاده هنر جويان مناسب باشد ، بر اساس درجه حرارت پخت لعاب پايه ريزي شده و آن بدينقرار ميباشد :

1)      لعابهاي ماژوليکا که دماي پخت آنها بين 900 تا ^oc 1050 است

2)      لعابهاي ارتن ور که در حرارتهاي بين 1000 تا ^oc 1150 پخته مي شوند

3)      لعابهاي لوازم بهداشتي که در حرارتهاي بين 1150 تا ^oc 1250 پخته مي شوند

4)      لعابهاي پرسلين که در حرارتهاي بالاتر از ^oc 1250 پخته مي شوند .

لعابهاي دسته 1 و 2 ميتواند سرب دار و يا بدون سرب باشند . و لعابهاي رديف 3 و 4 ، بايد بدون سرب باشد زيرا درجات پخت بالايي که دارد مواد سرب دار بخار خواهد شد . اما ميتوان در اينگونه لعابها از مقادير کمي B₂O₃ استفاده نمود (در بعضي مواقع هيچگونه نيازي به مصرف B₂O₃ هم نخواهيم داشت).

مواد خام

مواد خام مورد نياز جهت لعابسازي را مي توانيم به دستجات زير تقسيم کنيم :

الف) موادي که تأمين کننده اکسيدهاي بازيک هستند بطوريکه رُل فلاکس را (کمک ذوب) براي اکسيدهاي اسيدي موجود ايفا مي نمايند و ايجاد شيشه اي که شامل سيليکاتها وبُراتها است مي نمايند .

ب) موادي که تأمين کننده Al₂O₃ هستند

ج) موادي که تأمين کننده B₂O₃ و SiO₂ هستند .

همچنين مواد اضافي ديگري مثل اُپاسيفايرها (موادي که باعث پشت نا پيدا شدن لعاب مي شوند) عوامل کريستاله کننده و يا مواد رنگي نيز هستند که به لعابها افزوده مي شوند .

لعاب ها

تعريف لعاب و فريت

پوشش هاي سراميکي از لايه هاي نازک شيشه که سطح کاشي ها را مي پوشانند ، ساخته شده اند . اين پوشش  با پاشيدن محلول سوسپانسيون بدست آمده از خرد کردن فريت ها با آب و ساير ترکيبات مربوط ، بر روي بدنه سراميک که بصورت بيسکويت در آمده يا فقط خشک شده ، به کار برده مي شود .

تعريفي که از لعاب فريت توسط Emiliani در TECNOLOGIA DEI PROCESSI CERAMICI بيان  شده است ، به شرح ذير مي باشد :

-    فريت ها يا لعاب ها : به پوشش هاي ترانسپارنت انواع کاشي يا ظروف سراميکي فاينس (تزئيني) لعاب خورده و نيز ارتن ور آهکي مربوط مي شود . نوع خاصي از لعاب که " فريت ترانسپارنت " ناميده  مي شود ، به صورت لايه هاي نازک با تزيين رو لعابي به کار مي رود تا به کاشي و ظروف سراميکي تزئيني ماجوليکا ، درخشندگي بيشتري بدهد .

-    لعاب ها : اين اصطلاح به کليه پوشش هاي بسيار اوپک ، کدر (opaque) شيشه اي اطلاق مي شود . نوع خاص آن لعابي است که " ماجوليکا " نام دارد و به صورت لايه هاي نسبتاً ضخيم بر روي بيسکويت Faenza به کار مي رود تا به محصول نهايي ، ظاهري سفيد و درخشان بدهد . کدري لعاب با وارد کردن يک اوپک کننده مانند سيليکات زيرکونيم ، اکسيد قلع ، اکسيد تيتانيم به درون ترکيب ، پختن و سرد کردن با ريختن داخل آب حاصل مي شود .

مکانيسم تشکيل شيشه و فرمولاسيون

-         عوامل شيشه ساز

-         اوپک کننده (opacifiers)

-         عوامل تبديل کننده شيشه به کريستال (Devitrificants)

-         مواد کمک ذوب يا گدازآور (fluxes)

-         پايدارسازها و تثبيت کننده ها (Stabilizers)

انواع اصلي فريت

در صنعت ، اصطلاح " فريت "  بيانگر يک مخلوط مذاب شيشه اي است که بطور ناگهاني بوسيله آب سرد         مي شود . فريت ها بعنوان ماده اصلي ترکيب لعاب هاي با دماي پخت پايين ، به منظور پايدار نمودن و ثبات ترکيبات به کار مي روند .

فريت هاي زيادي با ويژگي ها و خصوصيات متفاوتي از لحاظ قابليت ذوب ، شفافيت ، کدري و ماتي  در بازار در دسترسند . فريت ها بر اساس مهم ترين خصوصياتشان به صورت زير دسته بندي مي شوند :

1.        فريت هاي شفاف يا ترانسپارت براق و ويسکوز (معمولاً " فريت ترانسپارت " ناميده مي شوند )

فريت هايي با نقطه ذوب پايين هستند که از مقدار قابل توجهي SiO₂ (50-60%) و مقادير کمي Flux يا مواد کمک ذوب (20-25%) شامل Na₂O ، K₂O ، pbo ، B₂O₃ ، تشکيل شده اند .

باقي مانده شامل پايدار سازها يا Stabilizer ها ( Mgo ، BaO ، CaO ، ZnO ، Al₂O₃ ) مي باشد که در مقادير بسيار کم ( ماکزيم 7 تا 9% ) موجود است .

اين فريت ها عمدتاً براي آماده سازي لعاب هاي ترانسپارنت به کار مي روند ، همچنين گاهي در مقادير کم وارد ترکيب لعاب هاي با دماي پخت پايين مي گردند . هنگامي که لعاب هاي با دماي پخت بالا تهيه مي شوند ، استفاده از اين فريت ها نسبت به فريت هاي ديگر افزايش مي يابد .

اين فريت ها تقريباً براي آماده سازي تمام لعاب هايي که در دماي بيش از c1100 پخته مي شوند ، مورد استفاده  قرار مي گيرند تا فرايند شيشه اي کردن (Vitrification) را کامل تر نموده و فراورده را بيشتر و بهتر ذوب کنند .

2.       فريت هاي اوپک ، براق ، ويسکوز (معمولاً لعاب هاي سفيد زير کون يا ماژوليکا ناميده مي شوند )

اين فريت ها فقط از لحاظ اوپک کردن با گروه قبلي تفاوت دارند . سيليکات زيرکونيم باعث اوپک کردن فريت مي گردد که مقدار آن در ترکيب 8 تا 14 % است .

اين فريت ها عمدتاً براي تهيه لعاب هاي براق سفيد که هم در دماي بالا و هم در دماي پايين پخته مي شوند ، بکار مي روند . معمولاً مقدار فريت در ترکيب لعاب با دماي پخت بالا کاهش يافته و مواد کمکي افزايش مي يابند . اين فريت ها به ندرت براي لعاب هايي که غير از نوع سفيد براق هستند ، به کار مي روند .

3.      فريت هاي ترانسپارنت براق با قابليت ذوب متوسط

اين فريت در مقايسه با گروهي که در بالا شرح داده شد ، قابليت ذوب بيشتري دارند . در واقع ، در حالي که مقدار سيليس به 35-%50 کاهش پيدا مي کند ، درصد مواد کمک ذوب ( Li₂O ، B₂O₃ ، pbo ، K₂O ، Na₂O )       به 30-%40 افزايش مي يابد .

اين فريت ها در ترکيب کليه لعاب هايي که در دماي پايين پخته مي شوند ، به فراواني مورد استفاده قرار مي گيرند . گاهي اين فريت ها (در مقادير کم) براي تهيه برخي لعاب هاي ويژه با دماي پخت بالا مانند لعاب هاي چرمي "Leather" و سفيد مرمري "Marble White" به کار برده مي شوند .

استفاده گسترده از اين فريت ها به علت ماهيت قابل ذوب بودن آنهاست که به ورود مقادير زياد مواد خام درون آسيا و فرايند کريستال شدن عوامل مات کننده ، کمک مي کند . بنابراين با به کار بردن تنها يک فريت و تغيير دادن مواد کمکي اضافه شده به ترکيب درون آسيا ، امکان بدست آوردن انواع متفاوت لعاب ها هم از نظر تکنيکي و هم از نظر هنري وجود دارد .

4.       فريت هاي مات Matt Frits (CaO-ZnO-TiO₂)

اين فريت ها با کريستاليزاسيون يا تبلور (Devitification) يک عنصر که به ميزان زيادي در يک سيستم شيشه اي مناسب وجود دارد ، توصيف مي شوند . کلسيم ، باريم ، روي و تيتانيم باعث بلور (Devitification)  مي گردند.

کريستال شدن کلسيو باريم ، در مواد شيشه اي قليايي حاوي بور صورت مي گيرد در حالي که روي و تيتانيم   در مواد عاري از سرب به کريستال تبديل مي شوند .

فريت هاي مات کلسيم و باريم معمولاً عاري از سرب ، ويسکوز و اوپک هستند . در عوض ، فريت هاي مات روي ، قابليت ذوب کمي دارند ، داراي سرب مي باشند (pbo=25-%30) و نيمه اوپک هستند .فريت هاي مات تيتانيم نيز قابليت ذوب کمي دارند ، داراي سرب هستند ، اوپک مي باشند و رنگ آنها متمايل به زرد است . اين فريت ها معمولاً در لعابهاي مات ، يا بعنوان عامل اصلاح کننده در ترکيب لعاب هايي که زياد مات نيستند به کار مي روند .

در بسياري مواقع znO-caO-BaO-TiO₂ ترجيحاً بجاي مواد خام معادل وارد ترکيب فريت مي شوند . اين امر به علت اجتناب از استفاده از مواد خامي مانند کربنات ها (Caco₃-Mgco₃)که داراي مواد فرار مانند Co₂   هستند مي باشد .

5.      فريت هاي داراي ترکيب رنگي

تنها تفاوت اين فريت ها با گروه هاي قبلي در رنگي بودن آنهاست ، بطوريکه ممکن است در گروه هاي 3 و 4 نيز قرار گيرند . عوامل ايجاد کننده رنگ که معمولاً مورد استفاده قرار مي گيرند ، عبارتند از : آهن ، کبالت ، منگنز ، مس ، کادميم و سلنيم .

فريت هاي حاوي کادميم و سلنيم بدون هيچگونه افزودني به کار مي روند تا لعاب هاي خاصي بدست آيد که به شکل ديگري قابل حصول نيستند . بقيه فريت ها فقط براي توليد فريت هاي ترانسپارنت رنگي بکار مي روند يا به شکل پايدار وارد مي شوند ، ترکيب رنگي آنها زماني استفاده مي شود که اثرات تابشي خاصي انتظار داشته باشيم . در جدول 1-1 و 2-1 ، قابليت ذوب و مشخصات ترکيبات نوعي برخي از فريت ها را مشاهده مي کنيد.

فرايند توليد فريت ، بطور شماتيک در زير خلاصه مي شود :

-         مواد خام گوناگون تشکيل دهنده فريت ، پس از کنترل کيفيت ، در سيلوها انبار مي شوند .

-         ترکيب آميز (Batching) معمولاً به صورت اتوماتيک انجام مي شود .

ترکيبات مختلف به روش خشک مخلوط مي شوند .

-         مخلوط حاصل درون کوره ريخته مي شود تا کاملاً ذوب شود .

-     سپس ماده گداخته مذاب درون يک محفظه پر از آب ريخته مي شود تا سريع با آب سرد شود . اين سرد شدن سريع باعث تردي و شکنندگي شيشه مي شود تا در مراحل بعدي به راحتي آسياب شود .

دو نوع کوره فريت وجود دارد :

-         کوره هاي چرخشي متناوب

-         کوره هاي پيوسته يا Continous

شکل 1-1 اين دو نوع کوره و طرز کار آنها را نشان ميدهد.

جدول1-1

جدول 2-1

شکل 1-1

ترکيب لعاب بر اساس کاربرد فريت ها يا مواد خام

1)      لعاب هاي سفيد براق (Majolicas)

اين لعاب ها با ميزان اوپک (opacity) فوق العاده که آنها را از فريت هاي ترانسپارنت متمايز مي سازد ، مشخص  مي شوند . لعاب هاي فوق الذکر در بدنه هاي رنگي کاتوفورت (Cottoforte) به کار مي روند .

اوپک شدن لعاب ياوارد کردن يک عامل اوپک کننده ( سيليکات زيرکونيم ميکرونيزه ) به درون ترکيب فريت شده يا لعاب ، حاصل مي شود . در اين مورد ، درصد فريت در لعاب هاي با دماي پخت پايين بيشتر است ، در حالي که با افزايش دماي پخت لعاب ميزان مواد خام افزايش مي يابد .

2)      لعاب هاي مات

اين لعاب ها با اشباع کردن شيشه توسط عناصر کريستال ساز و افزاينده سختي بدست مي آيند . اکسيدهاي روي ، تيتانيم ، کلسيم ، باريم و منيزيم ، توسط کريستاليزاسيون باعث مات شدن لعاب مي شوند در حالي که اکسيد آلومينيوم و گاهي سيليکات زيرکونيم بوسيله سخت کردن ، لعاب را مات مي کنند .

لعاب هايي که با استفاده از اکسيدهاي روي يا تيتانيم مات مي شوند . عمدتاً پايه شيشه اي قابل ذوب و بدون سرب دارند . زماني که عامل مات کننده اکسيد روي باشد ، لعاب سفيد نيست و زماني که اکسيدهاي تيتانيم به کار برده مي شود ، لعاب مايل به خاکستري و زرد رنگ است . لعاب هايي که بوسيله اکسيدهاي قليايي خاکي مات مي شوند ، عموماً سفيد رنگ و به ميزان قابل توجهي ويسکوز هستند .

لعاب هايي که بوسيله سخت کردن مات مي شوند ، داراي پايه و ترکيب شيشه اي قابل ذوب هستند ( فريت هاي گروه 3 را ببينيد)  که توسط آلومينا ، کورندوم و سيليکات زيرکونيم کاملاً سخت مي شوند .

بسته به نوع عامل مات کننده ، لعاب هاي satiny ( نوعي لعاب نيمه مات به رنگهاي مختلف و اطلس نما )              ( اکسي آلومينيوم يا کورندوم ) يا لعاب هاي نوع سنگي ( سيليکات زيرکونيم ) ممکن است توليد شوند .          لعاب هاي مات (znO-caO) که در دماي پايين پخته مي شوند ، از فريت هاي گروه 6 تهيه مي شوند ، در حالي که براي دماي پخت بالاتر ، ترکيب لعاب عمدتاً شامل مواد خام حرارت نديده مي باشد .

3)     لعابهاي مرمرين (Marble Glazes)

اين لعاب ها مي توانند در حکم لعاب هاي مات دسته بندي شوند ، اما به علت فرمولاسيون منحصر به فرد خصوصيات ويژه ، در بسته جداگانه اي قرار مي گيرند . براي بدست آوردن اين نوع لعاب ، ماده شيشه اي قابل ذوب (فريتهاي گروه 4A/B براي دماهاي پخت پايين) ، توسط سيليکات زيرکونيم ميکرونيزه اوپک شده با مخلوطي از اکسيدهاي SnO₂-TiO₂-ZnO به نسبت 5 به 6 ، 2 به 3 ، و 1 به 2 مات مي شود .

4)      لعاب هاي موم مانند و براق (Waxy Glazes)

اين مطلب به لعاب هايي مربوط مي شود که خصوصيات حد واسط بين لعاب مرمرين و فريت ترانسپارنت را نشان مي دهند ( قابل ذوب ، نيمه اوپک ، نيمه براق) . در نتيجه ، ترکيب آنها تقريباً به صورت زير مي باشد:

-         ماده شيشه اي با قابليت ذوب متوسط ( فريت هاي گروه 3 يا مخلوط فريت هاي گروه هاي 1 و 4 )

-         کمي اوپک شده با استفاده از سيليکات زيرکو نيم (4-%8)

-         کمي مات شده با استفاده از (1/2-4/5-0/1) TiO₂-ZnO-SnO₂  

5)     لعاب هاي کريستالين

فرايند کريستاله شدن ، با پختن ترکيب شيشه اي قابل ذوب غني از اکسيد روي يا اکسيد تيتانيم در دماي پخت بالا صورت مي گيرد .

6)   لعاب نگه دار Spekled or Torn Glazes ( لعاب فلزي با لکه هاي رنگي متفاوت از رنگ لعاب که بطور يکنواخت در تمام سطح جسم پخش شده است)

اين لعاب ها با اشباع کردن ترکيبات شيشه اي داراي قابليت ذوب زياد و واکنشگر ، توسط مقادير زياد   سيليکات زيرکونيم ، بدست مي آيند . لعاب هاي فوق الذکر در دماي پخت پايين ، حاصل مي شوند . براي تهيه اين لعاب ها از فريت هاي گروه 6 استفاده مي شود . به منظور بهتر نمودن اثر "torn" توصيه شده که يک لايه نازک از لعاب قابل ذوب آماده ، در زير لعاب ، استفاده شود .

7)     لعاب هاي زمخت (Rustic Glazes)

اين گروه شامل کليه لعاب هايي است که از مواد کمابيش قابل ذوب تشکيل شده اند و با استفاده از مواد درشت (شن و کوراندوم) به شدت سخت مي شوند . اين مواد معمولاً در پايان عمل خرد کردن و سايش وارد ترکيب     مي شوند و بنابراين به ميزان کمي با ساير مواد مخلوط مي گردند .

8)     آوانتورين (Aventurines)

لعاب هايي هستند که با کريستال ريز در سوسپانسيون مشخص مي شوند ( Fe – Cr – Cu ) و با ترکيب اکسيد سرب و يا ترکيبات قليايي – بوريک قابليت ذوب زيادي دارند . کريستاليزاسيون ، نتيجه اشباع شدن فريت در حالت گرم با يک اکسيد و سپس جدا شدن آن طي مرحله سرد شدن است .

9)      زير لعابي ها (Underglazes)

به لعاب هايي کمابيش قابل ذوب که هرگز به تنهايي استفاده نمي شوند و فقط زير انواع ديگر لعاب ها به کار برده مي شوند ، اطلاق مي گردد . ( لعاب هاي موارد 8-7-6-5-4 را ببينيد ) .

10)     انگوب ها

ترکيبات رسمي شيشه اي شده هستند که به بدنه زده مي شوند تا تخلخلي بر روي بدنه باقي نماند . انگوب ها معمولاً براي جلوگيري از خروج مواد فرار ( مانند CO₂ و SO₂ ) از بيسکويت يا جلوگيري از آلودگي هاي حاصل از فرسايش سطح لعاب ( نوع پيريت ) بر روي بدنه ، بکار مي روند . انواع لعاب هاي شرح داده شده بطور گسترده اي مورد استفاده قرار مي گيرند .

اگر چه بسياري از انواع ديگر لعاب ها در بازار در دسترسند ، اما هر يک از آنها ممکن است در يکي از گروههايي که قبلاً توضيح داده شد ، وجود داشته باشند . با دانستن اصول و ترکيبات پايه ميتوان اثرات ، جلوه ها و تغييرات مطلوب و مورد نظر را بدست آورد .

خصوصيات و موارد استفاده لعاب ها

a)      لعاب ها يا فريتهاي ترانسپارنت :

-        دکوراسيون و تزئينات زير فريت ترانسپارنت

-        سه بعدي

-        فريت هاي ترانسپارنت رنگي

-        Glossy Fume

b)     لعاب هاي سفيد براق :

-        دکوراسيون و تزئينات رو لعابي

-        آبران ( Water Repellent )

-        Glossy Fume

-        روان بودن ( Flowing )

-        تک رنگ براق

c)      لعاب هاي مات و نيمه مات :

-        دکوراسيون سفيد مات

-        دکوراسيون سفيد نيمه مات

-        سايه ( shade ) هاي مات و نيمه مات

-        لعاب هاي مات و نيمه مات جلا شده در لبه ها

-        تک رنگ مات

d)     لعاب هاي مرمرين ( Marble Glazes ) :

-        جلوه هاي نيمه خشن واکنشگر ( Semirustic Reactive Effects )

-        دکوراسيون واکنشگر ( Reactive )

-        جلوه روزنه دار ( Eyelet Effects )

-        جلوه چرمي ( Leather Effects )

-         

e)      لعاب هاي مومي Waxy Glazes :

-        تزئين شده با ظاهر نيمه Reactive در تمام سطح کاشي

-        Waxy Scorza Toscana

-        ظاهر ابرمانند با رنگ آميزي زير لعاب

f)       لعاب هاي کريستالين :

-        جلوه هاي بلورين

g)      لعاب هاي نگه دار Speckled or Torn Glazes :

-        Speckled Effects

-        Parchment (Torn)

h)     لعاب هاي خشن Rustic Glazes :

-        جلوه هاي خشن سايه ( shade ) رنگي

-        جلوه هاي آتشفشاني ( Volcani Effects )

-        جلوه هاي سنگي

-        جلوه هاي ويژه حاصل از کابرد رولرهاي اسفنجي و قابل ارتجاع

-        کاربردهاي خشک

-        جلوه هاي قطره مانند ( Dripping Effects )

جلوه هاي ديگر ممکن است با کاربرد لعاب هايي با خصوصيات کاملاً متفاوت از يکديگر بدست آيند . مثلاً :

جلوه مرمرين ( Marble effect ) :

-        لعاب سفيد براق

-        فريت ترانسپارنت

-        لعاب هاي مات يا نيمه مات

جلوه گرانيت ( Granite effect ) :

-        لعاب سفيد براق

-        لعاب نيمه مات

-        لعاب هاي خشن ( Rustic )

معرفي روش هاي متداول توليد لعاب سراميکي :

فارغ از انواع لعاب که براي کاربردهاي گوناگون در صنعت کاشي و سراميک مورد مصرف قرار مي گيرد ، روشهاي توليد اين محصول بر اساس ماشين آلات به دو گروه تقسيم مي شود :

الف) توليد بوسيله کوره هاي دوارbatch))

ب) توليد لعاب بوسيله کوره هاي کانتينيوس (Continous)

الف) توليد لعاب بوسيله کوره هاي دوار :

در اين روش براي ذوب و مخلوط کردن مواد اوليه (پخت لعاب) از کوره هاي دوار که در حجم هاي مختلف موجود است استفاده مي شود .

اجزاي اصلي تشکيل دهنده اين کوره ها عبارتند از :

1. بدنه کوره که شامل يک استوانه فلزي و دو مخروط در دو طرف آن است که بصورت افقي قرار   

مي گيرد .

2. مشعل که سوخت را شعله ور و به داخل فضاي کوره هدايت مي کند .
3. فن که هوا را براي اشتعال سوخت تأمين مي کند .
4. غلطک ها که کوره روي آنها حرکت دوراني دارد .
5. موتور الکتريکي که نيروي لازم جهت چرخش کوره را فراهم مي کند .
6. دريچه مخصوص شارژ و تخليه کوره که روي بدنه اصلي قرار دارد .
7. پايه هاي کوره
8. اگزوز 

وغيره ...

در اين روش مواد اوليه بر اساس فرمول فريت پس از توزين در داخل ميکسر با هم مخلوط شده بوسيله باکت به سمت کوره حمل مي شوند و بعد از اينکه داخل کوره شارژ شوند بر اساس زمانبندي پخت داخل کوره ذوب و مخلوط مي شوند . اين قسمت که شامل تنظيم دماي داخل کوره از طريق تنظيم نسبت با شش سوخت و هوا ، برنامه ريزي چرخش کوره و ... است . بوسيله سيستم هاي اتوماسيون يا بصورت دستي کنترل مي شود .

ب) توليد لعاب بوسيله کوره هاي کانتينيوس (Continous)

در اين روش براي ذوب از کوره هاي ثابت استفاده مي شود ، مواد اوّليه که کاملاً بايد ريزدانه  (قطر حداکثر 50-40 ميکرون) باشد پس از فرموله شدن و ميکس کردن با فشار توسط اسکرو و به داخل کوره شارژ مي شود ، در داخل کوره که به شکل مکعب مستطيل است را هگاهي سراميکي با مقاومت حرارتي بالا وجود دارد که مواد در داخل آن وارد و توسط تعدادي  مشعل که در دو طرف وجود دارد کم کم ذوب و از طرف ديگر کوره که شيب ملايمي (10 درصد) دارد خارج مي شود سيکل پخت اين مواد حدود 3 تا 4 ساعت مي باشد و ميزان شارژ مواد توسط دستگاه سطح سنج کنترل مي گردد . مذاب هنگام خروج از کوره وارد آب سرد شده و توسط نوار ويبره  از حوضچه آب خارج و داخل کيسه هاي يک تني ريخته شود .

معرفي اجمالي صنعت لعاب حال حاضر استان يزد

همانطور که مي دانيد استان يزد طي ساليان اخير به يکي از قطب هاي توليد محصولات سراميکي کشور تبديل شده است . وجود کارخانه هاي متعدد توليد کاشي و سراميک و همچنين لعاب در شهرک هاي صنعتي استان مؤيد اين مطلب است .

طبق آمار سازمان صنايع و معادن  ، اين استان با توليد ساليانه بيش از يکصد ميليون متر مربع انواع کاشي حدوداً 40 درصد از توليد کلي کشور را به خود اختصاص داده است .

در زمينه لعاب نيز با توان توليدي برابر با 90 هزار تن سهم 45 درصدي توليد کل کشور را داراست .

معرفي برخي از واحدهاي توليد لعاب در استان يزد :

پراکندگي کارخانجات لعاب در سطح استان يزد

کارخانجات لعاب يزد همچون کاشي عموماً در شهرستان ميبد واقع شده اند که آمار و درصد پراکندگي آنها بشرح زير است :

توضيح اجمالي توليد لعاب به روش batch

در اين روش بر اساس فرمول موجود براي فريت مورد نظر ابتدا مواد اوليه لازم براي توليد توزين شده و سپس به طرف ميکسر براي مخلوط شدن حمل مي شود . پس از انجام عمل ميکسينگ مواد اوليه داخل باکتهاي شارژ  مي شوند و محل توزين و ميکس به سمت محل توليد حمل مي شوند .

پس از اين مرحله مواد اوليه ميکس شده داخل کوره ها شارژ مي شوند ، البته کوره ها قبل از اين پيش گرم شده اند.

اين مرحله که گلوگاه توليد فريت نيز است مرحله پخت لعاب نام دارد که مواد بر اساس فرمول به مدت 3 الي 4 ساعت در کوره ها ذوب شده و با توجه به نوع تکنولوژي موجود و بر اساس برنامه اي خاص کوره ها بصورت دستي يا بوسيله سيستم اتوماسيون شروع به چرخش مي کنند . در طول اين مرحله معمولاً فرآيند از نظر دمايي و چرخش و .. مورد بازرسي و کنترل قرار مي گيرد ، مخصوصاً کنترل دما که نقش مهمي در کيفيت نهايي محصول دارد بصورت مداوم انجام مي شود .

پس از اتمام مرحله ذوب و پخت مواد اوليه مرحله تخليه و سرد کردن سريع مذاب قرار دارد که در اين مرحله مذاب خروجي از کوره پس از وارد شدن به سبد مشبکي که زير محل تخليه قرار دارد بوسيله آب سرد ورودي  ظرف ، بسرعت خنک شده تا به بلورهاي ريز تبديل شوند .

در گام بعد فريت توليدي از نخاله هاي احتمالي موجود تميز مي شوند و سپس مورد بازرسي قرار مي گيرند .

پس از اين مرحله بسته به نوع شرکت و سياست هاي آن محصولات از نظر کنترل و کيفي بررسي شده و سپس توزين و بسته بندي مي شوند .

در شکل 2-1 يک نمونه از نمودار oc مربوط به توليد فريت موجود است .

چکيده:

هدف از اين تحقيق بررسي تاثير جوانه زاي داراي اندازه نانو در مقايسه با جوانه زا هاي داراي اندازه ميكروني در ايجاد لعاب كريستالين روي بدنه‌هاي دکوري و تزئيني و يا در موارد خاص بر روي بدنه‌هاي کاشي  مي باشد.

از مواد اوليه فريت ترانس، سيليس، عوامل جوانه زا (اکسيد روي ودي اکسيد تيتانيم) و اکسيد رنگي مس در اندازه نانومتر و ميکرومتر استفاده شد. جهت بررسي رفتار حرارتي حين ذوب،  چگونگي هموژنيته، حلاليت مواد ديرگداز و کريستاليزاسيون لعاب‌ها از ميکروسکوپ حرارتي. بدنه‌هاي لعاب خورده پس از خشک شدن در کوره الکتريکي تحت اتمسفر اکسيدي پخت ‌شدند. مقاومت شيمايي تحت استاندراد اروپا  انجام شد. مطالعات زيرساختاري زمينه وكريستالهاي ايجاد شده در سطح لعاب و تهيه تصاوير از ميکروسکوپ الکتروني روبشي استفاده شده است.

نتايج حاصل نشان مي دهند كه استفاده از عوامل جوانه زاها در اندازه نانومتري تأثير بسزايي روي سيکل پخت، رنگ کريستالها، نوع کريستالها و اندازه آنها دارد. همچنین نتايج حاصل نشان داد استفاده از عوامل جوانه زا در اندازه نانو باعث افزايش محدوده کريستاليزاسيون و رشد كريستال ها در اندازه ماكروسكوپي همراه جذب خوب رنگدانه ها و کوتاه شدن زمان توقف در كوره و در نتيجه كم شدن مدت سيکل پخت درکوره مي گردد.

واژه هاي كليدي: لعاب، جوانه زا ، كريستال، كريستالين, ميکروسکوپ حرارتي

1- مقدمه:

در لعابهاي معمولي هنگامي که سرمايش آغاز مي‌شود مولکولها يک زنجيره بي نظم آمرف را ايجاد مي‌کنند. براي ايجاد کريستالها، جوانه ها بايد هنگام سرد شدن مولکولها خود را در جهت‌هاي منظمي شکل دهند تا ايجاد باندهايي که شبکه را تشکيل مي‌دهند گردد و کريستالها بتوانند در يک فاز شيشه‌اي تشكيل شده ورشد نمايند. كريستالهايي كه در اين شرايط شکل مي‌گيرند  شيشه سراميک ناميده مي‌شوند.

لعابهاي کريستالين لعابهايي هستند که ذرات(جوانه ها) افزوده شده به آنها در هنگام ذوب لعاب مولكول هاي اطراف خود را جذب مي نمايند. اگر در اين شرايط لعاب به آرامي سرد ‌شود  كريستال ها مي‌توانند تا cm15 رشد کنند بطوريكه درسطح زمينه شيشه‌اي لعاب، کريستالهايي درشت  قابل رؤيت مي شوند. معمولا اکسيد تيتان و اکسيد روي در اندازهاي ميكروني به عنوان عوامل جوانه زا جهت شكل گيري کريستالها و ايجاد درخشندگي بيشتر رنگ‌ها بکار مي‌روند.

برخي از لعابها جلوه‌هاي زيباي بي نظيري را ايجاد مي‌کنند، که گاهي در کاربردهاي خاصي مفيد هستند. برخي از اين جلوه‌هاي خاص در اثر ايجاد کريستال هاي پخش شده در لعاب بوجود مي‌آيد. در برخي از اين لعابها ميکروکريستال ها تشکيل مي‌شوند که با چشم غيرمسلح قابل رؤيت نمي‌باشند با کاهش سرعت جوانه‌زني، کريستال ها مي‌توانند به اندازه‌اي رشد کنند که با چشم غيرمسلح قابل رؤيت شوند. فرآيند تشکيل لعابهاي کريستالين بوسيله شکل گيري شيشه سراميک‌ها توجيه مي‌شود بدين ترتيب که در زمينه با ساختار شيشه‌اي لعاب، کريستال ها با نظم و قاعده خاص خود شکل مي‌گيرند. کريستاليزاسيون در اين لعابها بوسيله عاملهای جوانه زا صورت مي‌گيرد.

لعاب‌هاي کريستالين، داراي کريستال هاي منفرد و قابل تشخيص در يک فاز شيشه‌اي مي‌باشد. اين کريستال ها داراي انواع، اندازه‌ها و اشکال متفاوت بوده و حتي ممکن است از نظر رنگ با زمينه متفاوت باشند.

کريستال‌ها حين فرايند جوانه زني و رشد در لعابي که از ترکيبات مستعد براي کريستاليزاسيون اشباع شده اند، توليد مي‌گردند. براي ايجاد کريستال ها، در اکثر مواقع لازم است که عوامل جوانه زاي مناسب در لعاب موجود باشند و عمليات حرارتي مناسبي بر روي آنها اعمال گردد.

ويسکوزيته[1] اين لعاب‌ها بسيار پایین بوده و امکان شره کردن حين کريستاليزاسيون وجود دارد ]2 [. لعاب‌هاي کريستالين از نظر خواص مکانيکي به قدرت لعاب‌هاي همگن شيشه‌اي يا مات نيستند. سطح لعاب همواره به صورت کاملاً صاف نيست و گاهاً در محل انفصال کريستال‌ها از فاز شيشه، برآمدگيها و ناهمواريهايي وجود دارند.

در لعاب كريستالي تئوري  جوانه زني غير همگن مطرح است. جوانه زني غيرهمگن معمولاً خيلي سريع‌تر از جوانه زني همگن است. در اين فرآيند، انرژي سطحي لازم براي انجام تحول، توسط عوامل خارجي تأمين مي‌گردد و براي انجام اين تحول، سطح عامل خارجي بايد ضرورتاً با سطح جوانه در تماس باشد. اين عوامل خارجي همان جوانه زاها هستند. ]4 [روابط و نحوه تشكيل و اثر جوانه زايي در مراجع ]3 [  كاملا" تشريح شده است. چون تيتانيا[2] به راحتي در لعاب حل مي شود و در حين سرمايش، تبلور مجدد مي‌يابد. لذا بعنوان يکی از قوي‌ترين جوانه زاها در لعاب‌هاي کريستالين مورد استفاده قرار مي‌گيرد .[5 و 6 ] لعاب‌هاي حاوي اكسيد روي  بدون حضور تيتانيا نيز مي‌تواند به صورت جوانه‌زني همگن فازهاي کريستالي خود را تشکيل دهند. ]5 [.ايجاد و رشد لعاب‌هاي کريستالين به عوامل زير بستگي دارد ]7 [:

1-خواص شيميايي و فيزيکي لعاب حلال يا ماگما[3]، 2-اکسيد پايه مورد استفاده براي تشکيل سيليکاتي که ماگما را اشباع مي‌کند و در نهايت در حين سرد شدن بصورت فاز کريستالي رسوب مي‌کند. 3-دما و زمان پخت،  4- منحني سرد کردن.

مشخص است که رنگ کريستال‌ها به رنگ لعاب پايه بستگي دارد ]8 [.حين رشد، کريستالهاي ريز، رنگدانه ‌ها و يا ترکيبات فلزي که توسط اکسيدهاي عناصر واسطه مانند اکسيد نيکل، مس و آهن تأمين مي‌شوند را از اطراف لعاب جذب کرده، تشکيل کمپلکس مي‌دهند و کريستالهاي رنگي بزرگ را به وجود مي‌آورند.  لذا در لعاب چند اکسيدي، سرعت رشد متأثر از حضور ناخالصيهاي ناچيز است که به عنوان کاتاليست عمل مي‌کنند. ]9 [

ترکيب لعاب بر روي نوع و ميزان کريستالها تأثير مستقيم دارد. مثلاً در لعاب‌هاي حاوي روي احتمال ايجاد کريستال هاي ويلميت و گانيت[4]، بسته به ميزان اكسيد سيليسم و يا اكسيد آلومينيوم است ]12 -10 [. اين لعاب‌ها بايد از سياليت‌ بالايي در محدوده کريستاليزاسيون برخوردار باشند تا امکان تشکيل کريستال ها فراهم شود. و وسياليت زياد لعاب مانع از رشد آنها نگردد. ميزان اکسيدهايي از قبيل: اكسيد سيليسيم ، اكسيدآلومينوم، اكسيد كلسيم و اكسيد منيزيم در ترکيب لعاب، بايد در حد مشخصي نگه داشته شود. چون اين اکسيدها سياليت  لعاب را كم مي كنند و از تشکيل کريستال جلوگيري مي‌نمايند. بعبارت ديگر اکسيدهايي چون اكسيد پتاسيم، اكسيد سديم، و اكسيد باريم ، بدليل زياد كردن سياليت لعاب و تسهيل کريستاليزاسيون استفاده مي‌شوند ]11 [.

هدف از اين تحقيق بررسي تاثير جوانه زاي داراي اندازه نانو در مقايسه با جوانه زا هاي داراي اندازه ميكروني در ايجاد لعاب كريستالين به كمك رنگدانه هاي اكسيدي، در راستاي ايجاد نانوکريستال‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است.

2-فعالیتهای تجربي و بحث و بررسی نتایج

در اين بررسي از مواد اوليه فريت ترانس، سيليس، عوامل جوانه زا (اکسيد روي ودي اکسيد تيتانيم) و اکسيد رنگي مس در اندازه نانومتر و ميکرومتر استفاده شد.  آميز لعاب طراحي شده در لعابهاي کريستالين اين تحقيق از 4 قسمت اصلي تشکيل شده است:    1- فريت پايه، 2- سيليس، 3- عامل جوانه زا، 4- اکسيدهاي رنگي.

آنالیز فريت پايه که همان فريت ترانس شرکت لعابيران است((LI-1032, LI-1161 در جدول(1) ارائه شده است.  در اين تحقيق از سيليس شركت معدني توماي اصفهان با خلوص 21/99 درصد  استفاده شد.

جدول 1- آناليز فريت ترانس لعابيران استفاده شده در ايجاد لعاب كريستالين

عامل جوانه زا اکسيدروي و اكسيد تيتانم بودند. اگر اکسيدروي کلسينه باشد، کريستال هاي سيليکات روي بصورت وسيعي شکل مي‌گيرند و بهتر رشد مي‌کنند. . طي اين تحقيق از اکسيدروي ميكرونيزه شركت پارس نكو داراي خلوص 99/99 درصد استفاده شده. واز اکسيد روي نانو با خلوص 99.5 % و اندازه ذرات 20nm شركت نانواومور[5]  استفاده شد.

يكي از عوامل جوانه‌زاي ديگر در اين پروژه دي اكسيد تيتانم است. تيتانيا سرعت جوانه‌زني را تشديد مي‌کند. از اين ماده در اندازه ميكرون تحت کد 100808 متعلق به شرکت مرک آلمان (Merck) و در اندازه نانو باخلوص 5/99 درصد متعلق به شرکت نانودومور با کد 548-HT  استفاده شد. همچنین از اکسيدهاي فلزي نيکل ، مس و آهن به ميزان بهينه از هر کدام استفاده شد. آميز نمونه لعاب استفاده  شده در اين تحقيق در جدول(2) ارائه  شده است که با استفاده از اکسيدرنگي، ، اکسيدمس، همچنين دو عامل جوانه‌زاي اکسيدروي و اکسيدتيتان در اندازه هاي ميکرومتري  و  نانومتري  حاصل شده اند.

براي ساختن بدنه ها  از 50% کائولن زنوز (ZWMK₁)  و49 % فلدسپات  ستبران (SF₁₁)و مقاديري كمي بنتونيت، کربنات سديم و سيليکات سديم استفاده ‌شد.

جهت جلوگيري از جمع شدگي لعاب در سطح بدنه به آن  کمي CMC محلول و جهت پيش گيري از حالت تيكسوتروپي مقدار كمي تري پلي فسفات به آن افزوده گشت‌. مقداري از دوغاب لعاب فوق خشك گشت و مورد مطالعه رفتار حرارتي قرار گرفت.  جهت بررسي رفتار حرارتي حين ذوب،  چگونگي هموژنيته، حلاليت مواد ديرگداز و کريستاليزاسيون لعاب‌ها از ميکروسکوپ حرارتي[6](HSM)) شرکت Expert System استفاده شد. پس از مطالعه رفتار حرارتي هر آميز (شکل های 1و 2) لعاب به طور جداگانه منحني پخت آن طراحي گشت. براي اعمال لعاب بدنه‌هاي داري سطح صاف و پخت سفيد از کائولن فراوري شده زنوز و فلدسپات ستبران[7] به شكل بوته‌ و بدنه‌هاي تخت با ايعاد cm10× cm5 ساخته شد. قبل از اعمال لعاب بر سطح بدنه ها دستمال نم دار كشيده گشت. سپس دوغاب با يک اسلش (محفظه مستطيل شکل به ابعاد cm3× cm3 داراي فيلر mm7/0) روي بدنه اعمال ‌گرديد. بدنه‌هاي لعاب خورده پس از خشک شدن در کوره الکتريکي نابر ترم[8] ، مدل 14/N₂O₂  تحت اتمسفر اکسيدي پخت ‌شدند. مقاومت شيمايي تحت استاندراد اروپا  انجام شد. در اين آزمايش نمونه  با محلول  اسيدکلريدريک و هيدروکسيد پتاسيم  مدت 7 روز در تماس قرار داده شد. پس از اتمام زمان اثر مواد فوق بر سطح لعاب مورد آزمايش با چشم غيرمسلح  مورد بررسي قرار مي‌دهندمطالعات زيرساختاري زمينه وكريستالهاي ايجاد شده در سطح لعاب و تهيه تصاوير از ميکروسکوپ الکتروني روبشي[9]  Leo، مدل 4401، استفاده شده است. با توجه به رفتار حرارتي دو نمونه لعاب محتوي جوانه زا اكسيد مس در اندازه هاي  ميكرومتري(T28)  و نانو متري (T42) سيکل حرارتي در نظر گرفته شده براي دو نمونه فوق  طبق منحني ( شکل 3) طراحي گشته است. دماي ^oC820 دماي جوانه‌زني در نظر گرفته ‌شد، بر اين اساس دما طي يک گرمايش نسبتاً آرام تا دماي جوانه‌زني افزايش داده ‌شد. پس از طي اين مرحله جهت كامل شدن جوانه زني، نمونه 60 دقيقه در حرارت فوق نگاه داشته شد ( طي اين مرحله به علت اثر فوق ذوب و افزايش انرژي جوانه‌هاي بحراني تشکيل مي شوند) براي عبور از سد انرژي نمونه طي 60 دقيقه تا دماي ^oC1000 سرد گشت. پس از آن  نمونه جهت رشد كريستال ها به آرامي سرد شد. (طي اين مرحله هر چه سيکل سرمايش کنترل شده‌تر باشد کريستالهاي بزرگتري ايجاد مي‌شوند.

جدول2- مقدار درصد و اندازه دانه مواد استفاده شده در لعاب هاي محتوي اكسيدهاي روي، تيتانيم و مس.

در نمونه T₂₈، اين نمونه حاوي اکسيدمس به عنوان عامل رنگي و عوامل جوانه‌زاي ميکروني مي‌باشد، کريستاليزاسيون از دماي ^oC965 آغاز و در دماي ^oC975 خاتمه مي‌يابد. همانطور که ملاحظه مي‌گردد محدوده جوانه زني در اين نمونه بسيار محدود مي‌باشد و به همين دليل از حساسيت‌هاي بيشتري برخوردار مي‌باشد. شکل (1) رفتار حرارتي نمونه T₄₂ که حاوي عوامل جوانه‌زاي نانو مي‌باشد را نشان مي‌دهد. با بررسي اين منحني مي‌توان متوجه شد محدوده جوانه زني در T₄₂ از دماي ^oC885 آغاز و در دماي ^oC945 خاتمه مي‌يابد که اين محدوده بسيار نسبت به T₂₈ افزايش يافته است به همين دليل جوانه‌زني در اين نمونه از شرايط پايداري بهتري برخوردار است. علاوه بر اين شروع و پايان کريستاليزاسيون به دماي کمتر انتقال يافته است که اين باز يکي از نتايج مثبت مي‌باشد. زيرا مذاب با سهولت بسيار در اطراف هسته‌هاي جامد، کريستاله شده رشد مي‌کنند. سرعت تشکيل هسته ابتدا با افزايش درجه حرارت زياد مي‌شود و هسته‌هاي کوچک قابليت رشد مي‌يابند ولي بعد از گذشت زمان بدليل افزايش تصادفات استاتيکي و تقليل اتم‌هاي لازم براي توليد هسته‌ها کاهش مي‌يابد. در نمونه‌هاي نانوسايز به علت بيشتر بودن تعداد اتمها نسبت به نمونه ميکروني مسير توليد هسته‌ها افزايش مي‌يابد.

شكل1- منحني رفتار حرارتي نمونه حاوي  جوانه زاي اکسيد مس داراي اندازه نانومتر.(T42)

شكل2- منحني رفتار حرارتي نمونه حاوي  جوانه زاي اکسيد مس داراي اندازه ميكرومتر.(T28)

شكل 3-  شماتيك منحني حرارتي طراحي شده  براي پخت نمونه لعاب هاي محتوي اکسيد مس.

بررسي الكترو ميكروسكوپي نشان دادند كه در سطح لعاب حاوي اكسيد مس داراي اندازه نانومتري(T42)، (شكل 4) علاوه بر کريستالهاي سوزني، ذرات کروي در زمينه شيشه سيليسي لعاب ايجاد شده اند. در صورتي که در سطح زمينه شيشه سيليسي لعاب نمونه هاي حاوي اكسيد مس ميکروني فقط كريستالهاي سورني سيليكات روي تشكيل شده است.

بر اساس آناليزهاي نقطه‌اي (EDX) لعاب حاوي اكسيد مس کريستالهاي ميله‌اي در هر دو نمونه (شكل 5) مربوط به فاز سيليکات روي مي‌باشند. شکل (6) آناليز XRD مربوط به نمونه‌هاي حاوي اکسيدمس به عنوان عامل رنگي کننده مي‌باشد، a نمونه T₂₁ مي‌باشد که فاز ويلميت در آن مشخص شده است، b نمونه T₄₅ مي‌باشد در اين نمونه نيز فاز ويلميت تشکيل شده است البته شدت فاز ويلميت در T₄₅ بسيار بيشتر از T₂₁ مي‌باشد که اين نشانگر انرژي اکتيواسيون بسيار بالاي ذرات نانو مي‌باشد که در آن اکسيدروي نانو در امر جوانه‌زني بسيار فعالتر از نمونه‌هاي ميکروني عمل کرده‌اند و فاز ويلميت بيشتري در سطح لعاب تشکيل شده است.

3-مشاهدات ماکروسکوپي

     لعابهاي کريستالين از دسته لعابهاي تزئيني هستند که داراي کريستالهاي منفرد قابل تشخيص در يک فاز شيشه‌اي مي‌باشند. اين کريستالها داراي انواع، اندازه‌ها و شکل‌هاي متفاوت بوده و حتي طبق مشاهدات در بعضي مواقع از نظر رنگ با زمينه متفاوت مي‌باشند. کريستالهاي ايجاد شده در نمونه‌ها حين فرآيند جوانه زني و رشد لعابها، چون از ترکيبات مستعد براي کريستاليزاسيون اشباع شده‌اند، توليد شده‌اند، در اين نمونه‌ها انواع مختلفي از کريستالها امکان ايجاد دارند که کريستالهاي ميله‌اي شکل ويلميت (سيليکات روي) از عمده‌ترين آنها مي‌باشند. اکسيدروي يکي از مواد اوليه اصلي لعابهايي با کريستالهاي ويلميت مي‌باشند، به علت وجود مقادير زياد اکسيدروي در ترکيب نمونه‌هاي کار شده، کريستالهاي ويلميت با آرام سرد کردن ايجاد شده‌اند

            در نمونه‌هايي که اکسيدمس عامل رنگزا مي‌باشد، نمونه T₄₂ کريستالها کامل شکل گرفته‌اند و اختلاف شدت رنگ بين زمينه و کريستالها کاملاً‌ مشهود مي‌باشد کريستالها درخشندگي بسيار بيشتري نسبت به نمونه ميکروني T₂₈ دارد. در نمونه T₂₈ کريستالها به صورت ميله‌اي رشد کرده‌اند. هر دو نمونه T₂₈ و T₄₂ داراي ترکيب يکسان و تحت يک سيکل حرارتي پخت شده‌اند و تنها عامل متفاوت اندازه سايز عوامل جوانه‌زاي اکسيدروي و اکسيدتيتان مي‌باشد که در نمونه‌هاي مس بيشترين تأثير خود را روي رشد و درخشندگي کريستالها باقي گذاشته‌اند. شکل (7) و (8) کريستالهاي تشکيل شده در نمونه‌هاي حاوي اکسيدمس به عنوان عامل رنگي را نشان مي‌دهد.

4- نتیجه گیری

- رفتار و خواص فيزيکي جديد مشاهده شده در نانوذرات و مواد نانوساختار لزوماً از رفتارهاي مشاهده شده براي ذرات و ريز ساختارهاي ميکرومتري قابل پيش‌بيني نيستند. به علت قابليت نفوذ بيشتر که بوسيله نانو ذرات‌ها ايجاد مي‌شود، جوانه زني و جدايش فازي بهتر و در دماهاي پائين‌تر صورت مي‌گيرد.

- با استفاده از نانو جوانه زاها منطقه کريستاتيزاتسيون يا جوانه زني در لعاب شديداً افزايش يافته در نتيجه با افزايش محدوده جوانه زني در لعاب راحت‌تر صورت مي‌گيرد و در لعاب از لحاظ جوانه‌زني شرايط پايدارتري ايجاد مي‌گردد.

- وقتي محدوده جوانه زني در لعاب افزايش مي‌يابد به راحتي مي‌توان زمان اقامت در دماي جوانه زني را کاهش داد به علت اين کاهش زمان در کل سيکل حرارتي زمان کاهش مي‌يابد. سپس مدت زمان پخت اين لعابها کم مي‌شود که از لحاظ صنعتي بسيار مقرون به صرفه مي‌باشد.

- تأثير روي اندازه و تعداد کريستالها، دو نمونه که ترکيب و سيکل دمايي پخت در هر مورد يکسان بوده و فقط عوامل جوانه‌زاي آنها يکي بصورت ميکروني و يکي بصورت نانوسايز انتخاب شده است. در نمونه حاوي ذرات نانو کريستالهاي بزرگتري شکل گرفته است T₄₂ (حاوي اکسيدمس) قابل رؤيت مي‌باشد.

شكل4- تصوير الكتروميكروسكوپي (SEM نمونه لعاب محتوي اكسيد مس

 a - در اندازه نانومتري_(T42) و b- در اندازه ميكرومتري_(T28)

شكل5-  آناليز (EDX) كريستال سوزني در سطح لعاب حاوي جوانه زاي اكسيد مس

a- در اندازه نانو متري(T42) و b - در اندازه ميكرو متري(T28)

شکل 6: آناليز XRD نمونه‌هاي حاوي اکسيدمس

a) نمونه T₂₁ حاوي عوامل جوانه‌زاي ميکروني     b) نمونه T₄₂ حاوي عوامل جوانه‌زاي نانو

شکل 7: نمونه T₄₂ حاوي عوامل جوانه‌زاي نانوسايز

شکل 8: نمونه T₂₈ حاوي عوامل جوانه‌زاي ميکرونی

4- منابع

1-Carol green studio., "A History of Crystalline Glaze." Crystalline glazed porcelains. Htm.

2-Fa.Shimbo., "Crystal Glazes Understanding the process and Material." Second Edition. 2001. pp. 36-57.

3-صدرنژاد، «فرآيندهاي سينتيک در مهندسي مواد و متالوژي» انتشارات اميرکبير. تهران (1372)، ص 273-259.

4-Taylor, O.R. and Bull. A.C. "Ceramic Glaze Technology." Institute of ceramics, 1980 .pp. 1-3, 117-119.

5-Karasu. B., Turan, S., "Effect of Cobalt. Copper, Manganese and Titanium oxid additions on the Micro structures of zice containing soft porcelain glazes." Journal of the European Ceramic Society, 2000, 20 (12) 2225-2231.

6-H.Hahn and R.S Aver back (1991 "Low Temperature creep of nano crystalline Titanium (IV) oxide." J.Am. Ceram. Soc. 74. 2918-21.

7-Casolari, C., Metco, "Application of Soluble Salts on to Glaze for Monoporosa tiles." Ceramic word, 2001, 110-133.

8-Norton. F.H., "Fine Ceramic." MC Grow=Hill, 1970. pp. 191-196.

9-Karasu. B., caki, M. turan., S., "The development and characterization of zinc crystal glazes used for Amakusa-Like soft Porcelain." Journal of the European Ceramic Society, 2001, 21(8), 1131-1138.

10-Karasu. B., cake, M., and sesilbas, Y.G, "The effect of albite wastes on glazes properties and Micro structure of soft porcelain zinc crystal glazes." Journal of the European Ceramic Society, 2001, 21 (8), 1131-1138.

11-Scoth, J., "Crystalline Glazes are Studio Potter's Forte."

Advanced material and processe, 1998, 7, 8.

12.Crystalline glaze "Sondahl's Crystalline Glaze Color Tests" Sondhal Crystalline glaze color test.

  VI- توليدات خاص
يكي از اهداف لعاب مشهد تحقق و توسعه برای دستیابی به مواد جدید با کاربردهای نوین مي باشد.
به همين منظور تيم هاي مختلفي از متخصصين مركز تحقيقات اين شركت در حال تحقيق براي رسيدن به اين اهداف مي باشند .
بعضي از دست آورده هاي جديد آنها كه هم اكنون در خط توليد لعاب مشهد قرار گرفته است بشرح زير است :
1- لعابهاي چاپ لوستري
2- گرانول هاي شيشه اي رنگي و بي رنگ مورد استفاده در صنايع تزئين شيشه
3- لعابهاي مخصوص طرحهاي نقوش برجسته RELIFE در رنگهاي مختلف بصورت ترانس و اپك ( پخت سوم )
4- لعابهاي شكري VITROSA در رنگها و دانه بندي مختلف جهت برجسته كاري و دكوراسيون روي شيشه و سراميك

ترکیب لعاب بر اساس کاربرد فریت ها یا مواد خام

1.       1)لعاب های سفید براق (Majolicas)

این لعاب ها با میزان اوپک (opacity) فوق العاده که آنها را از فریت های ترانسپارنت متمایز می سازد ، مشخص می شوند . لعاب های فوق الذکر در بدنه های رنگی کاتوفورت (Cottoforte) به کار می روند .

اوپک شدن لعاب یاوارد کردن یک عامل اوپک کننده ( سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه ) به درون ترکیب فریت شده یا لعاب ، حاصل می شود . در این مورد ، درصد فریت در لعاب های با دمای پخت پایین بیشتر است ، در حالی که با افزایش دمای پخت لعاب میزان مواد خام افزایش می یابد .

1.       2)لعاب های مات

این لعاب ها با اشباع کردن شیشه توسط عناصر کریستال ساز و افزاینده سختی بدست می آیند . اکسیدهای روی ، تیتانیم ، کلسیم ، باریم و منیزیم ، توسط کریستالیزاسیون باعث مات شدن لعاب می شوند در حالی که اکسید آلومینیوم و گاهی سیلیکات زیرکونیم بوسیله سخت کردن ، لعاب را مات می کنند .

لعاب هایی که با استفاده از اکسیدهای روی یا تیتانیم مات می شوند . عمدتاً پایه شیشه ای قابل ذوب و بدون سرب دارند . زمانی که عامل مات کننده اکسید روی باشد ، لعاب سفید نیست و زمانی که اکسیدهای تیتانیم به کار برده می شود ، لعاب مایل به خاکستری و زرد رنگ است . لعاب هایی که بوسیله اکسیدهای قلیایی خاکی مات می شوند ، عموماً سفید رنگ و به میزان قابل توجهی ویسکوز هستند .

لعاب هایی که بوسیله سخت کردن مات می شوند ، دارای پایه و ترکیب شیشه ای قابل ذوب هستند ( فریت های گروه 3 را ببینید) که توسط آلومینا ، کورندوم و سیلیکات زیرکونیم کاملاً سخت می شوند .

بسته به نوع عامل مات کننده ، لعاب های satiny ( نوعی لعاب نیمه مات به رنگهای مختلف و اطلس نما )             ( اکسی آلومینیوم یا کورندوم ) یا لعاب های نوع سنگی ( سیلیکات زیرکونیم ) ممکن است تولید شوند .         لعاب های مات (znO-caO) که در دمای پایین پخته می شوند ، از فریت های گروه 6 تهیه می شوند ، در حالی که برای دمای پخت بالاتر ، ترکیب لعاب عمدتاً شامل مواد خام حرارت ندیده می باشد .

1.       3)لعابهای مرمرین (Marble Glazes)

این لعاب ها می توانند در حکم لعاب های مات دسته بندی شوند ، اما به علت فرمولاسیون منحصر به فرد خصوصیات ویژه ، در بسته جداگانه ای قرار می گیرند . برای بدست آوردن این نوع لعاب ، ماده شیشه ای قابل ذوب (فریتهای گروه 4A/B برای دماهای پخت پایین) ، توسط سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه اوپک شده با مخلوطی از اکسیدهای SnO₂-TiO₂-ZnO به نسبت 5 به 6 ، 2 به 3 ، و 1 به 2 مات می شود .

1.       4)لعاب های موم مانند و براق (Waxy Glazes)

این مطلب به لعاب هایی مربوط می شود که خصوصیات حد واسط بین لعاب مرمرین و فریت ترانسپارنت را نشان می دهند ( قابل ذوب ، نیمه اوپک ، نیمه براق) . در نتیجه ، ترکیب آنها تقریباً به صورت زیر می باشد:

-  ماده شیشه ای با قابلیت ذوب متوسط ( فریت های گروه 3 یا مخلوط فریت های گروه های 1 و 4 )

-         کمی اوپک شده با استفاده از سیلیکات زیرکو نیم (4-%8)

-         کمی مات شده با استفاده از (1/2-4/5-0/1) TiO₂-ZnO-SnO₂

1.       5)لعاب های کریستالین

فرایند کریستاله شدن ، با پختن ترکیب شیشه ای قابل ذوب غنی از اکسید روی یا اکسید تیتانیم در دمای پخت بالا صورت می گیرد .

6) لعاب نگه دار Spekled or Torn Glazes ( لعاب فلزی با لکه های رنگی متفاوت از رنگ لعاب که بطور یکنواخت در تمام سطح جسم پخش شده است)

این لعاب ها با اشباع کردن ترکیبات شیشه ای دارای قابلیت ذوب زیاد و واکنشگر ، توسط مقادیر زیاد   سیلیکات زیرکونیم ، بدست می آیند . لعاب های فوق الذکر در دمای پخت پایین ، حاصل می شوند . برای تهیه این لعاب ها از فریت های گروه 6 استفاده می شود . به منظور بهتر نمودن اثر "torn" توصیه شده که یک لایه نازک از لعاب قابل ذوب آماده ، در زیر لعاب ، استفاده شود .

1.       7)لعاب های زمخت (Rustic Glazes)

این گروه شامل کلیه لعاب هایی است که از مواد کمابیش قابل ذوب تشکیل شده اند و با استفاده از مواد درشت (شن و کوراندوم) به شدت سخت می شوند . این مواد معمولاً در پایان عمل خرد کردن و سایش وارد ترکیب     می شوند و بنابراین به میزان کمی با سایر مواد مخلوط می گردند .

1.       8)آوانتورین (Aventurines)

لعاب هایی هستند که با کریستال ریز در سوسپانسیون مشخص می شوند ( Fe – Cr – Cu ) و با ترکیب اکسید سرب و یا ترکیبات قلیایی – بوریک قابلیت ذوب زیادی دارند . کریستالیزاسیون ، نتیجه اشباع شدن فریت در حالت گرم با یک اکسید و سپس جدا شدن آن طی مرحله سرد شدن است .

1.       9)زیر لعابی ها (Underglazes)

به لعاب هایی کمابیش قابل ذوب که هرگز به تنهایی استفاده نمی شوند و فقط زیر انواع دیگر لعاب ها به کار برده می شوند ، اطلاق می گردد . ( لعاب های موارد 8-7-6-5-4 را ببینید ) .

1.       10) انگوب ها

ترکیبات رسمی شیشه ای شده هستند که به بدنه زده می شوند تا تخلخلی بر روی بدنه باقی نماند . انگوب ها معمولاً برای جلوگیری از خروج مواد فرار ( مانند CO₂ و SO₂ ) از بیسکویت یا جلوگیری از آلودگی های حاصل از فرسایش سطح لعاب ( نوع پیریت ) بر روی بدنه ، بکار می روند . انواع لعاب های شرح داده شده بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند .

اگر چه بسیاری از انواع دیگر لعاب ها در بازار در دسترسند ، اما هر یک از آنها ممکن است در یکی از گروههایی که قبلاً توضیح داده شد ، وجود داشته باشند . با دانستن اصول و ترکیبات پایه میتوان اثرات ، جلوه ها و تغییرات مطلوب و مورد نظر را بدست آورد

انواع اصلی فریت

در صنعت ، اصطلاح " فریت " بیانگر یک مخلوط مذاب شیشه ای است که بطور ناگهانی بوسیله آب سرد         می شود . فریت ها بعنوان ماده اصلی ترکیب لعاب های با دمای پخت پایین ، به منظور پایدار نمودن و ثبات ترکیبات به کار می روند .

فریت های زیادی با ویژگی ها و خصوصیات متفاوتی از لحاظ قابلیت ذوب ، شفافیت ، کدری و ماتی در بازار در دسترسند . فریت ها بر اساس مهم ترین خصوصیاتشان به صورت زیر دسته بندی می شوند :

1. فریت های شفاف یا ترانسپارت براق و ویسکوز (معمولاً " فریت ترانسپارت " نامیده می شوند )

فریت هایی با نقطه ذوب پایین هستند که از مقدار قابل توجهی SiO₂ (50-60%) و مقادیر کمی Flux یا مواد کمک ذوب (20-25%) شامل Na₂O ، K₂O ، pbo ، B₂O₃ ، تشکیل شده اند .

باقی مانده شامل پایدار سازها یا Stabilizer ها ( Mgo ، BaO ، CaO ، ZnO ، Al₂O₃ ) می باشد که در مقادیر بسیار کم ( ماکزیم 7 تا 9% ) موجود است .

این فریت ها عمدتاً برای آماده سازی لعاب های ترانسپارنت به کار می روند ، همچنین گاهی در مقادیر کم وارد ترکیب لعاب های با دمای پخت پایین می گردند . هنگامی که لعاب های با دمای پخت بالا تهیه می شوند ، استفاده از این فریت ها نسبت به فریت های دیگر افزایش می یابد .

این فریت ها تقریباً برای آماده سازی تمام لعاب هایی که در دمای بیش از c1100 پخته می شوند ، مورد استفاده قرار می گیرند تا فرایند شیشه ای کردن (Vitrification) را کامل تر نموده و فراورده را بیشتر و بهتر ذوب کنند .

2. فریت های اوپک ، براق ، ویسکوز (معمولاً لعاب های سفید زیر کون یا ماژولیکا نامیده می شوند )

این فریت ها فقط از لحاظ اوپک کردن با گروه قبلی تفاوت دارند . سیلیکات زیرکونیم باعث اوپک کردن فریت می گردد که مقدار آن در ترکیب 8 تا 14 % است .

این فریت ها عمدتاً برای تهیه لعاب های براق سفید که هم در دمای بالا و هم در دمای پایین پخته می شوند ، بکار می روند . معمولاً مقدار فریت در ترکیب لعاب با دمای پخت بالا کاهش یافته و مواد کمکی افزایش می یابند . این فریت ها به ندرت برای لعاب هایی که غیر از نوع سفید براق هستند ، به کار می روند .

1.       3.فریت های ترانسپارنت براق با قابلیت ذوب متوسط

این فریت در مقایسه با گروهی که در بالا شرح داده شد ، قابلیت ذوب بیشتری دارند . در واقع ، در حالی که مقدار سیلیس به 35-%50 کاهش پیدا می کند ، درصد مواد کمک ذوب ( Li₂O ، B₂O₃ ، pbo ، K₂O ، Na₂O )       به 30-%40 افزایش می یابد .

این فریت ها در ترکیب کلیه لعاب هایی که در دمای پایین پخته می شوند ، به فراوانی مورد استفاده قرار می گیرند . گاهی این فریت ها (در مقادیر کم) برای تهیه برخی لعاب های ویژه با دمای پخت بالا مانند لعاب های چرمی "Leather" و سفید مرمری "Marble White" به کار برده می شوند .

استفاده گسترده از این فریت ها به علت ماهیت قابل ذوب بودن آنهاست که به ورود مقادیر زیاد مواد خام درون آسیا و فرایند کریستال شدن عوامل مات کننده ، کمک می کند . بنابراین با به کار بردن تنها یک فریت و تغییر دادن مواد کمکی اضافه شده به ترکیب درون آسیا ، امکان بدست آوردن انواع متفاوت لعاب ها هم از نظر تکنیکی و هم از نظر هنری وجود دارد .

1.       4.فریت های مات Matt Frits (CaO-ZnO-TiO₂)

این فریت ها با کریستالیزاسیون یا تبلور (Devitification) یک عنصر که به میزان زیادی در یک سیستم شیشه ای مناسب وجود دارد ، توصیف می شوند . کلسیم ، باریم ، روی و تیتانیم باعث بلور (Devitification) می گردند.

کریستال شدن کلسیو باریم ، در مواد شیشه ای قلیایی حاوی بور صورت می گیرد در حالی که روی و تیتانیم   در مواد عاری از سرب به کریستال تبدیل می شوند .

فریت های مات کلسیم و باریم معمولاً عاری از سرب ، ویسکوز و اوپک هستند . در عوض ، فریت های مات روی ، قابلیت ذوب کمی دارند ، دارای سرب می باشند (pbo=25-%30) و نیمه اوپک هستند .فریت های مات تیتانیم نیز قابلیت ذوب کمی دارند ، دارای سرب هستند ، اوپک می باشند و رنگ آنها متمایل به زرد است . این فریت ها معمولاً در لعابهای مات ، یا بعنوان عامل اصلاح کننده در ترکیب لعاب هایی که زیاد مات نیستند به کار می روند .

در بسیاری مواقع znO-caO-BaO-TiO₂ ترجیحاً بجای مواد خام معادل وارد ترکیب فریت می شوند . این امر به علت اجتناب از استفاده از مواد خامی مانند کربنات ها (Caco₃-Mgco₃)که دارای مواد فرار مانند Co₂   هستند می باشد .

1.       5.فریت های دارای ترکیب رنگی

تنها تفاوت این فریت ها با گروه های قبلی در رنگی بودن آنهاست ، بطوریکه ممکن است در گروه های 3 و 4 نیز قرار گیرند . عوامل ایجاد کننده رنگ که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند ، عبارتند از : آهن ، کبالت ، منگنز ، مس ، کادمیم و سلنیم .

فریت های حاوی کادمیم و سلنیم بدون هیچگونه افزودنی به کار می روند تا لعاب های خاصی بدست آید که به شکل دیگری قابل حصول نیستند . بقیه فریت ها فقط برای تولید فریت های ترانسپارنت رنگی بکار می روند یا به شکل پایدار وارد می شوند ، ترکیب رنگی آنها زمانی استفاده می شود که اثرات تابشی خاصی انتظار داشته باشیم . در جدول 1-1 و 2-1 ، قابلیت ذوب و مشخصات ترکیبات نوعی برخی از فریت ها را مشاهده می کنید.

فرایند تولید فریت ، بطور شماتیک در زیر خلاصه می شود :

-         مواد خام گوناگون تشکیل دهنده فریت ، پس از کنترل کیفیت ، در سیلوها انبار می شوند .

-         ترکیب آمیز (Batching) معمولاً به صورت اتوماتیک انجام می شود .

ترکیبات مختلف به روش خشک مخلوط می شوند .

-         مخلوط حاصل درون کوره ریخته می شود تا کاملاً ذوب شود .

-  سپس ماده گداخته مذاب درون یک محفظه پر از آب ریخته می شود تا سریع با آب سرد شود . این سرد شدن سریع باعث تردی و شکنندگی شیشه می شود تا در مراحل بعدی به راحتی آسیاب شود .

دو نوع کوره فریت وجود دارد :

-         کوره های چرخشی متناوب

-         کوره های پیوسته یا Continous

    لعاب و لعاب سازي در سراميک

مقدمه

همزمان با پيشرفت هاي گوناگون و سريع تمام صنايع چه در داخل کشور و چه در خارج کشور ، رقابت بين شرکت ها براي فروش محصول ، سود بيشتر و بقا رو به افزايش است .

با ورود تکنولوژي هاي نو به عرصه صنايع شاهد تغيير در کيفيت ، کميت و هزينه هاي مربوط به توليد محصولات گوناگون هستيم ، بطوريکه شرکت ها عموماً براي بقا در بازار رقابت جهاني يا منطقه اي حاضر به پرداخت هزينه هاي گزاف آن هستند .

در اين رابطه صنعت لعاب سراميکي نيز مستثني نبوده و همگام با ديگر صنايع در حال رشد و پيشرفت است .

بازار صنعت داخلي توليد لعاب همزمان با گسترش کارخانجات کاشي توسعه يافته و پس از پشت سر گذاشتن فراز و نشيب هاي فراوان توانسته به يک بازار رقابتي در عرصه داخلي تبديل گردد .

    لعاب و لعاب سازي در سراميک

لعاب ها بخشي از مواد شيشه گونه اي هستند که با عنوان شيشه ها ، از آنها در علوم ياد مي شود . از نظر حالت فيزيکي بايد گفت اينگونه مواد مايعاتي هستند که تأخير در انجماد پيدا نموده اند و در حرارت معمولي داراي ويسکوزيته بسيار زيادي هستند . تعدادي از اکسيدهاي فلزي داراي خواص تشکيل شيشه هستند که شايد بتوان گفت بهترين آنها اکسيد بُر و اکسيد سيليسيم است .

لعابهاي جديد ، مخلوطي از بورات ها و سيليکاتها ميباشند بطوريکه اينگونه مواد به نسبت مناسب با هم ايجاد يک پوششي را براي بدنه هاي سراميکي مي نمايند که داراي خواص زير هستند :

1.       در آب و اسيدهاي معمولي و قليائي هايي که در هنگام استفاده ، معمولاً با آنها در تماس مي باشند نا محلول هستند .

2.       در مقابل اصطکاک اشياء معمولي خراش بردار نيستند .

3.       غير قابل نفوذ نيستند .

4.       ترک بردار و متورّق شونده نبايد باشند .

5.    بايد مناسب براي انجام اموري نظير تزئينات با مواد رنگ کننده ، چه بصورت زير لعابي و چه بحالت روي لعابي و چه بصورت شبکه هاي کريستالي ، جهت امور تزئيني باشند .

6.       در درجه حرارت معيني ذوب شوند .

تجزيه لعاب ها کاري نسبتاً مشکل است و غالباً انجام نمي شود ، در هر صورت ما نمي توانيم ترکيباتي را که مذاب لعابها بوجود ميآيند دقيقاً مشخص کنيم . از آنجايي که لعابها مايعاتي با تأخير در انجماد و بدون نظم مشخص اتمي يا يوني (مثل انچه که در کريستالها مي باشد) هستند ، آزمايش توسط اشعه X ، هيچگونه اطلاعات مشخصي را در مورد ساختمان اينگونه مواد بدست نمي دهد و براي مدت زمان زيادي هيچ تئوري بخصوصي که بتواند خواص شيشه ها و لعاب ها را توجيه کند وجود نداشت تا آنکه شخصي بنام W.H.Zachariasen در اکتبر 1932 تئوري شبکه اتفاقي و تصادفي را ارائه داد که اصول کلي اين نظريه بدين قرار است :

واحد ساختماني شبکه سيليس و سيليکاتها تتراهدرون است بطوريکه هر واحد از يک اتم سيليکون درست شده است که به چهار اتم اکسيژن اتصال دارد و اکسيژن ها در فضاي اطراف سيليکون در گوشه هاي يک تتراهدرون منظم قرار دارند . چهار وجهي ها به يديگر از طريق اکسيژن ها که در گوشه هاي چهار وجهي قرار دارند متصل هستند بدين طريق يک ساختمان سه بعدي را تشکيل مي دهند .

 در اين صورت خواص شيميايي و فيزيکي ترکيب درست شده مربوط است به :

1. رابطه فضاي نسبي موجود بين اتم ها که تعيين کننده دانسيته جسم و يا تغييراتي در حجم است که در اثر تغيير فاز حاصل مي شود .
2. بارهاي الکتريکي يا قدرت پيوند بين اتم هاي مواد که روي سختي ، مقاومت و خاصيت دير گدازي ، اثر مي گذارد . در کريستالها يک رابطه تقارني بين چهار وجهي ها وجود دارد بطوريکه با فاصله هاي معيني تکرار مي شود . زاخارياسن ، مشخص نمود که در سيليس شيشه اي و شيشه ها ، يک چهار چوبه مداوم   سه بعدي وجود دارد اما استقرار چهار وجهي ها نظم کمتري را از خود نشان مي دهند .

اين تفاوت هاي جزئي در ساختمان اينگونه مواد و کريستال آنها اين موضوع را بيان ميکند که چرا تفاوت آنها در مقاومتشان خيلي اندک است . همچنين اشکال مختلف سيليس بلوري و سيليکاتها ، داراي نقطه ذوب معيني هستند ، اما سيليس شيشه اي يا سيليکاتها ، داراي يک دماي ذوب معيني نيستند زيرا انرژي مختلفي را لازم دارند تا هر يک از نقاط شبکه نامنظم آنها ، از هم گسسته شده و ايجاد مذاب نمايد .

پائين بودن ضريب انبساط حرارتي سيليس مذاب يا شيشه حاصل از آن احتمالاً مربوط است به ساختمان اتفاقي آنها که اين موضوع اجازه ميدهد تا انبساط شبکه ها فاصله هاي بين شبکه اي ديگر را که نسبتاً بيشتر است پر   کند ، بدون اينکه تغيير حجمي در ظاهر شيشه مشاهده گردد .

بطور خلاصه ميتوان گفت :

1. ساختمان شيشه اي داراي يک شبکه اتّفاقي سه بعدي است اما هيچ واحد شبکه اي با فاصله يکسان از واحدهاي ديگر نمي باشند . واحد اصلي ساختمان شيشه ها ، بصورت چهار وجهي يا مثلثي است که از طريق اتم اکسيژن پيوند کووالانسي پيدا نموده اند .
2. فاصله بين اين شبکه ها را عناصر دوام دهنده ساختمان شيشه اي پر مي کنند (اِستابيلايزرها) ، بطوريکه خواص فيزيکي شيشه ها را مشخص مي نمايند .
3. بدليل داشتن ساختمان اتفاقي ، در شيشه ها و لعابها نمي توان يک فرمول شيميائي دقيقي را ارائه داد .

طبقه بندي لعاب ها

از آنجايي که نمي توانيم يک ساختمان شيميايي مشخصي را براي لعابها تصوّر کنيم ، يک طبقه بندي حساب     شده اي را نيز نمي توانيم براي آنها پيشنهاد نمائيم . اما بطور کلي ميتوان گفت ، لعابهاي سراميکي به دو دسته عمده تقسيم مي شوند :

الف) لعابهايي که داراي سرب هستند .

ب) لعابهايي که فاقد سرب ميباشند .

از ديدگاه يک متخصص سراميک ، لعابهاي سربي آنهايي هستند که داراي حلاليت کمي در محلولهاي رقيق اسيدهاي معمولي هستند و تا درجه حرارت ^oc 1150 کاربرد دارند ، زيرا بالاتر از اين درجه حرارت ، ترکيبات سرب تبخير مي شود . همچنين کابرد لعابهاي سربي در درجات حرارتي پايين تر از ^oc 1000معمولاً انجام      نمي شود ، زيرا مقاومت آنها در برابر ترک خوردن ، روي بدنه هاي سراميکي معمولي در درجات حرارتي  پايين تر ، بسيار کم خواهد بود .

از زمانهاي قديم يک طبقه بندي ديگري نيز بر اساس نوع بدنه اي که روي آنها لعاب داده ميشد ، بوجود آمده است که بصورت زير آنرا بيان ميکنيم :

الف) لعابهاي ماژوليکا (کلمه ماژوليکا يک بار براي بدنه هاي قرمزي که با لعابهاي قلع دار و رنگي لعابي ميشدند بکار رفت . اما امروزه براي لعابهايي بکار ميرود که داراي نقطه ذوب پايين هستند مانند لعابهاي کاشي ديواري) .

ب) لعابهاي ارتن ور.

ج) لعابهاي لوازم بهداشتي .

اما يک طبقه بندي ديگري هم وجود دارد و آن بر اساس اثري است که روي قطعه تمام شده از نظر ديد بيننده  مي گذارد و آن عبارت است از :

الف- لعابهاي مات (Mat glaze)

ب- لعابهاي نيمه مات (Semi mat glaze)

ج- لعابهاي پشت پيدا و درخشان )ترانسپارنت (Tansparent

د- لعابهاي پشت ناپيدا و درخشان (Opaque-glaze)

همچنين بعضي انواع لعابهاي مخصوص مانند لعابهاي کريستالين و يا لعابهاي رنگين نيز وجود دارند که ميتوان  در دسته بندي فوق جاي داد .

طبقه بندي ديگر که بيشتر ميتواند جهت استفاده هنر جويان مناسب باشد ، بر اساس درجه حرارت پخت لعاب پايه ريزي شده و آن بدينقرار ميباشد :

1)      لعابهاي ماژوليکا که دماي پخت آنها بين 900 تا ^oc 1050 است

2)      لعابهاي ارتن ور که در حرارتهاي بين 1000 تا ^oc 1150 پخته مي شوند

3)      لعابهاي لوازم بهداشتي که در حرارتهاي بين 1150 تا ^oc 1250 پخته مي شوند

4)      لعابهاي پرسلين که در حرارتهاي بالاتر از ^oc 1250 پخته مي شوند .

لعابهاي دسته 1 و 2 ميتواند سرب دار و يا بدون سرب باشند . و لعابهاي رديف 3 و 4 ، بايد بدون سرب باشد زيرا درجات پخت بالايي که دارد مواد سرب دار بخار خواهد شد . اما ميتوان در اينگونه لعابها از مقادير کمي B₂O₃ استفاده نمود (در بعضي مواقع هيچگونه نيازي به مصرف B₂O₃ هم نخواهيم داشت).

مواد خام

مواد خام مورد نياز جهت لعابسازي را مي توانيم به دستجات زير تقسيم کنيم :

الف) موادي که تأمين کننده اکسيدهاي بازيک هستند بطوريکه رُل فلاکس را (کمک ذوب) براي اکسيدهاي اسيدي موجود ايفا مي نمايند و ايجاد شيشه اي که شامل سيليکاتها وبُراتها است مي نمايند .

ب) موادي که تأمين کننده Al₂O₃ هستند

ج) موادي که تأمين کننده B₂O₃ و SiO₂ هستند .

همچنين مواد اضافي ديگري مثل اُپاسيفايرها (موادي که باعث پشت نا پيدا شدن لعاب مي شوند) عوامل کريستاله کننده و يا مواد رنگي نيز هستند که به لعابها افزوده مي شوند .

لعاب ها

تعريف لعاب و فريت

پوشش هاي سراميکي از لايه هاي نازک شيشه که سطح کاشي ها را مي پوشانند ، ساخته شده اند . اين پوشش  با پاشيدن محلول سوسپانسيون بدست آمده از خرد کردن فريت ها با آب و ساير ترکيبات مربوط ، بر روي بدنه سراميک که بصورت بيسکويت در آمده يا فقط خشک شده ، به کار برده مي شود .

تعريفي که از لعاب فريت توسط Emiliani در TECNOLOGIA DEI PROCESSI CERAMICI بيان  شده است ، به شرح ذير مي باشد :

-    فريت ها يا لعاب ها : به پوشش هاي ترانسپارنت انواع کاشي يا ظروف سراميکي فاينس (تزئيني) لعاب خورده و نيز ارتن ور آهکي مربوط مي شود . نوع خاصي از لعاب که " فريت ترانسپارنت " ناميده  مي شود ، به صورت لايه هاي نازک با تزيين رو لعابي به کار مي رود تا به کاشي و ظروف سراميکي تزئيني ماجوليکا ، درخشندگي بيشتري بدهد .

-    لعاب ها : اين اصطلاح به کليه پوشش هاي بسيار اوپک ، کدر (opaque) شيشه اي اطلاق مي شود . نوع خاص آن لعابي است که " ماجوليکا " نام دارد و به صورت لايه هاي نسبتاً ضخيم بر روي بيسکويت Faenza به کار مي رود تا به محصول نهايي ، ظاهري سفيد و درخشان بدهد . کدري لعاب با وارد کردن يک اوپک کننده مانند سيليکات زيرکونيم ، اکسيد قلع ، اکسيد تيتانيم به درون ترکيب ، پختن و سرد کردن با ريختن داخل آب حاصل مي شود .

مکانيسم تشکيل شيشه و فرمولاسيون

-         عوامل شيشه ساز

-         اوپک کننده (opacifiers)

-         عوامل تبديل کننده شيشه به کريستال (Devitrificants)

-         مواد کمک ذوب يا گدازآور (fluxes)

-         پايدارسازها و تثبيت کننده ها (Stabilizers)

انواع اصلي فريت

در صنعت ، اصطلاح " فريت "  بيانگر يک مخلوط مذاب شيشه اي است که بطور ناگهاني بوسيله آب سرد         مي شود . فريت ها بعنوان ماده اصلي ترکيب لعاب هاي با دماي پخت پايين ، به منظور پايدار نمودن و ثبات ترکيبات به کار مي روند .

فريت هاي زيادي با ويژگي ها و خصوصيات متفاوتي از لحاظ قابليت ذوب ، شفافيت ، کدري و ماتي  در بازار در دسترسند . فريت ها بر اساس مهم ترين خصوصياتشان به صورت زير دسته بندي مي شوند :

1.        فريت هاي شفاف يا ترانسپارت براق و ويسکوز (معمولاً " فريت ترانسپارت " ناميده مي شوند )

فريت هايي با نقطه ذوب پايين هستند که از مقدار قابل توجهي SiO₂ (50-60%) و مقادير کمي Flux يا مواد کمک ذوب (20-25%) شامل Na₂O ، K₂O ، pbo ، B₂O₃ ، تشکيل شده اند .

باقي مانده شامل پايدار سازها يا Stabilizer ها ( Mgo ، BaO ، CaO ، ZnO ، Al₂O₃ ) مي باشد که در مقادير بسيار کم ( ماکزيم 7 تا 9% ) موجود است .

اين فريت ها عمدتاً براي آماده سازي لعاب هاي ترانسپارنت به کار مي روند ، همچنين گاهي در مقادير کم وارد ترکيب لعاب هاي با دماي پخت پايين مي گردند . هنگامي که لعاب هاي با دماي پخت بالا تهيه مي شوند ، استفاده از اين فريت ها نسبت به فريت هاي ديگر افزايش مي يابد .

اين فريت ها تقريباً براي آماده سازي تمام لعاب هايي که در دماي بيش از c1100 پخته مي شوند ، مورد استفاده  قرار مي گيرند تا فرايند شيشه اي کردن (Vitrification) را کامل تر نموده و فراورده را بيشتر و بهتر ذوب کنند .

2.       فريت هاي اوپک ، براق ، ويسکوز (معمولاً لعاب هاي سفيد زير کون يا ماژوليکا ناميده مي شوند )

اين فريت ها فقط از لحاظ اوپک کردن با گروه قبلي تفاوت دارند . سيليکات زيرکونيم باعث اوپک کردن فريت مي گردد که مقدار آن در ترکيب 8 تا 14 % است .

اين فريت ها عمدتاً براي تهيه لعاب هاي براق سفيد که هم در دماي بالا و هم در دماي پايين پخته مي شوند ، بکار مي روند . معمولاً مقدار فريت در ترکيب لعاب با دماي پخت بالا کاهش يافته و مواد کمکي افزايش مي يابند . اين فريت ها به ندرت براي لعاب هايي که غير از نوع سفيد براق هستند ، به کار مي روند .

3.      فريت هاي ترانسپارنت براق با قابليت ذوب متوسط

اين فريت در مقايسه با گروهي که در بالا شرح داده شد ، قابليت ذوب بيشتري دارند . در واقع ، در حالي که مقدار سيليس به 35-%50 کاهش پيدا مي کند ، درصد مواد کمک ذوب ( Li₂O ، B₂O₃ ، pbo ، K₂O ، Na₂O )       به 30-%40 افزايش مي يابد .

اين فريت ها در ترکيب کليه لعاب هايي که در دماي پايين پخته مي شوند ، به فراواني مورد استفاده قرار مي گيرند . گاهي اين فريت ها (در مقادير کم) براي تهيه برخي لعاب هاي ويژه با دماي پخت بالا مانند لعاب هاي چرمي "Leather" و سفيد مرمري "Marble White" به کار برده مي شوند .

استفاده گسترده از اين فريت ها به علت ماهيت قابل ذوب بودن آنهاست که به ورود مقادير زياد مواد خام درون آسيا و فرايند کريستال شدن عوامل مات کننده ، کمک مي کند . بنابراين با به کار بردن تنها يک فريت و تغيير دادن مواد کمکي اضافه شده به ترکيب درون آسيا ، امکان بدست آوردن انواع متفاوت لعاب ها هم از نظر تکنيکي و هم از نظر هنري وجود دارد .

4.       فريت هاي مات Matt Frits (CaO-ZnO-TiO₂)

اين فريت ها با کريستاليزاسيون يا تبلور (Devitification) يک عنصر که به ميزان زيادي در يک سيستم شيشه اي مناسب وجود دارد ، توصيف مي شوند . کلسيم ، باريم ، روي و تيتانيم باعث بلور (Devitification)  مي گردند.

کريستال شدن کلسيو باريم ، در مواد شيشه اي قليايي حاوي بور صورت مي گيرد در حالي که روي و تيتانيم   در مواد عاري از سرب به کريستال تبديل مي شوند .

فريت هاي مات کلسيم و باريم معمولاً عاري از سرب ، ويسکوز و اوپک هستند . در عوض ، فريت هاي مات روي ، قابليت ذوب کمي دارند ، داراي سرب مي باشند (pbo=25-%30) و نيمه اوپک هستند .فريت هاي مات تيتانيم نيز قابليت ذوب کمي دارند ، داراي سرب هستند ، اوپک مي باشند و رنگ آنها متمايل به زرد است . اين فريت ها معمولاً در لعابهاي مات ، يا بعنوان عامل اصلاح کننده در ترکيب لعاب هايي که زياد مات نيستند به کار مي روند .

در بسياري مواقع znO-caO-BaO-TiO₂ ترجيحاً بجاي مواد خام معادل وارد ترکيب فريت مي شوند . اين امر به علت اجتناب از استفاده از مواد خامي مانند کربنات ها (Caco₃-Mgco₃)که داراي مواد فرار مانند Co₂   هستند مي باشد .

5.      فريت هاي داراي ترکيب رنگي

تنها تفاوت اين فريت ها با گروه هاي قبلي در رنگي بودن آنهاست ، بطوريکه ممکن است در گروه هاي 3 و 4 نيز قرار گيرند . عوامل ايجاد کننده رنگ که معمولاً مورد استفاده قرار مي گيرند ، عبارتند از : آهن ، کبالت ، منگنز ، مس ، کادميم و سلنيم .

فريت هاي حاوي کادميم و سلنيم بدون هيچگونه افزودني به کار مي روند تا لعاب هاي خاصي بدست آيد که به شکل ديگري قابل حصول نيستند . بقيه فريت ها فقط براي توليد فريت هاي ترانسپارنت رنگي بکار مي روند يا به شکل پايدار وارد مي شوند ، ترکيب رنگي آنها زماني استفاده مي شود که اثرات تابشي خاصي انتظار داشته باشيم . در جدول 1-1 و 2-1 ، قابليت ذوب و مشخصات ترکيبات نوعي برخي از فريت ها را مشاهده مي کنيد.

فرايند توليد فريت ، بطور شماتيک در زير خلاصه مي شود :

-         مواد خام گوناگون تشکيل دهنده فريت ، پس از کنترل کيفيت ، در سيلوها انبار مي شوند .

-         ترکيب آميز (Batching) معمولاً به صورت اتوماتيک انجام مي شود .

ترکيبات مختلف به روش خشک مخلوط مي شوند .

-         مخلوط حاصل درون کوره ريخته مي شود تا کاملاً ذوب شود .

-     سپس ماده گداخته مذاب درون يک محفظه پر از آب ريخته مي شود تا سريع با آب سرد شود . اين سرد شدن سريع باعث تردي و شکنندگي شيشه مي شود تا در مراحل بعدي به راحتي آسياب شود .

دو نوع کوره فريت وجود دارد :

-         کوره هاي چرخشي متناوب

-         کوره هاي پيوسته يا Continous

شکل 1-1 اين دو نوع کوره و طرز کار آنها را نشان ميدهد.

جدول1-1

جدول 2-1

شکل 1-1

ترکيب لعاب بر اساس کاربرد فريت ها يا مواد خام

1)      لعاب هاي سفيد براق (Majolicas)

اين لعاب ها با ميزان اوپک (opacity) فوق العاده که آنها را از فريت هاي ترانسپارنت متمايز مي سازد ، مشخص  مي شوند . لعاب هاي فوق الذکر در بدنه هاي رنگي کاتوفورت (Cottoforte) به کار مي روند .

اوپک شدن لعاب ياوارد کردن يک عامل اوپک کننده ( سيليکات زيرکونيم ميکرونيزه ) به درون ترکيب فريت شده يا لعاب ، حاصل مي شود . در اين مورد ، درصد فريت در لعاب هاي با دماي پخت پايين بيشتر است ، در حالي که با افزايش دماي پخت لعاب ميزان مواد خام افزايش مي يابد .

2)      لعاب هاي مات

اين لعاب ها با اشباع کردن شيشه توسط عناصر کريستال ساز و افزاينده سختي بدست مي آيند . اکسيدهاي روي ، تيتانيم ، کلسيم ، باريم و منيزيم ، توسط کريستاليزاسيون باعث مات شدن لعاب مي شوند در حالي که اکسيد آلومينيوم و گاهي سيليکات زيرکونيم بوسيله سخت کردن ، لعاب را مات مي کنند .

لعاب هايي که با استفاده از اکسيدهاي روي يا تيتانيم مات مي شوند . عمدتاً پايه شيشه اي قابل ذوب و بدون سرب دارند . زماني که عامل مات کننده اکسيد روي باشد ، لعاب سفيد نيست و زماني که اکسيدهاي تيتانيم به کار برده مي شود ، لعاب مايل به خاکستري و زرد رنگ است . لعاب هايي که بوسيله اکسيدهاي قليايي خاکي مات مي شوند ، عموماً سفيد رنگ و به ميزان قابل توجهي ويسکوز هستند .

لعاب هايي که بوسيله سخت کردن مات مي شوند ، داراي پايه و ترکيب شيشه اي قابل ذوب هستند ( فريت هاي گروه 3 را ببينيد)  که توسط آلومينا ، کورندوم و سيليکات زيرکونيم کاملاً سخت مي شوند .

بسته به نوع عامل مات کننده ، لعاب هاي satiny ( نوعي لعاب نيمه مات به رنگهاي مختلف و اطلس نما )              ( اکسي آلومينيوم يا کورندوم ) يا لعاب هاي نوع سنگي ( سيليکات زيرکونيم ) ممکن است توليد شوند .          لعاب هاي مات (znO-caO) که در دماي پايين پخته مي شوند ، از فريت هاي گروه 6 تهيه مي شوند ، در حالي که براي دماي پخت بالاتر ، ترکيب لعاب عمدتاً شامل مواد خام حرارت نديده مي باشد .

3)     لعابهاي مرمرين (Marble Glazes)

اين لعاب ها مي توانند در حکم لعاب هاي مات دسته بندي شوند ، اما به علت فرمولاسيون منحصر به فرد خصوصيات ويژه ، در بسته جداگانه اي قرار مي گيرند . براي بدست آوردن اين نوع لعاب ، ماده شيشه اي قابل ذوب (فريتهاي گروه 4A/B براي دماهاي پخت پايين) ، توسط سيليکات زيرکونيم ميکرونيزه اوپک شده با مخلوطي از اکسيدهاي SnO₂-TiO₂-ZnO به نسبت 5 به 6 ، 2 به 3 ، و 1 به 2 مات مي شود .

4)      لعاب هاي موم مانند و براق (Waxy Glazes)

اين مطلب به لعاب هايي مربوط مي شود که خصوصيات حد واسط بين لعاب مرمرين و فريت ترانسپارنت را نشان مي دهند ( قابل ذوب ، نيمه اوپک ، نيمه براق) . در نتيجه ، ترکيب آنها تقريباً به صورت زير مي باشد:

-         ماده شيشه اي با قابليت ذوب متوسط ( فريت هاي گروه 3 يا مخلوط فريت هاي گروه هاي 1 و 4 )

-         کمي اوپک شده با استفاده از سيليکات زيرکو نيم (4-%8)

-         کمي مات شده با استفاده از (1/2-4/5-0/1) TiO₂-ZnO-SnO₂  

5)     لعاب هاي کريستالين

فرايند کريستاله شدن ، با پختن ترکيب شيشه اي قابل ذوب غني از اکسيد روي يا اکسيد تيتانيم در دماي پخت بالا صورت مي گيرد .

6)   لعاب نگه دار Spekled or Torn Glazes ( لعاب فلزي با لکه هاي رنگي متفاوت از رنگ لعاب که بطور يکنواخت در تمام سطح جسم پخش شده است)

اين لعاب ها با اشباع کردن ترکيبات شيشه اي داراي قابليت ذوب زياد و واکنشگر ، توسط مقادير زياد   سيليکات زيرکونيم ، بدست مي آيند . لعاب هاي فوق الذکر در دماي پخت پايين ، حاصل مي شوند . براي تهيه اين لعاب ها از فريت هاي گروه 6 استفاده مي شود . به منظور بهتر نمودن اثر "torn" توصيه شده که يک لايه نازک از لعاب قابل ذوب آماده ، در زير لعاب ، استفاده شود .

7)     لعاب هاي زمخت (Rustic Glazes)

اين گروه شامل کليه لعاب هايي است که از مواد کمابيش قابل ذوب تشکيل شده اند و با استفاده از مواد درشت (شن و کوراندوم) به شدت سخت مي شوند . اين مواد معمولاً در پايان عمل خرد کردن و سايش وارد ترکيب     مي شوند و بنابراين به ميزان کمي با ساير مواد مخلوط مي گردند .

8)     آوانتورين (Aventurines)

لعاب هايي هستند که با کريستال ريز در سوسپانسيون مشخص مي شوند ( Fe – Cr – Cu ) و با ترکيب اکسيد سرب و يا ترکيبات قليايي – بوريک قابليت ذوب زيادي دارند . کريستاليزاسيون ، نتيجه اشباع شدن فريت در حالت گرم با يک اکسيد و سپس جدا شدن آن طي مرحله سرد شدن است .

9)      زير لعابي ها (Underglazes)

به لعاب هايي کمابيش قابل ذوب که هرگز به تنهايي استفاده نمي شوند و فقط زير انواع ديگر لعاب ها به کار برده مي شوند ، اطلاق مي گردد . ( لعاب هاي موارد 8-7-6-5-4 را ببينيد ) .

10)     انگوب ها

ترکيبات رسمي شيشه اي شده هستند که به بدنه زده مي شوند تا تخلخلي بر روي بدنه باقي نماند . انگوب ها معمولاً براي جلوگيري از خروج مواد فرار ( مانند CO₂ و SO₂ ) از بيسکويت يا جلوگيري از آلودگي هاي حاصل از فرسايش سطح لعاب ( نوع پيريت ) بر روي بدنه ، بکار مي روند . انواع لعاب هاي شرح داده شده بطور گسترده اي مورد استفاده قرار مي گيرند .

اگر چه بسياري از انواع ديگر لعاب ها در بازار در دسترسند ، اما هر يک از آنها ممکن است در يکي از گروههايي که قبلاً توضيح داده شد ، وجود داشته باشند . با دانستن اصول و ترکيبات پايه ميتوان اثرات ، جلوه ها و تغييرات مطلوب و مورد نظر را بدست آورد .

خصوصيات و موارد استفاده لعاب ها

a)      لعاب ها يا فريتهاي ترانسپارنت :

-        دکوراسيون و تزئينات زير فريت ترانسپارنت

-        سه بعدي

-        فريت هاي ترانسپارنت رنگي

-        Glossy Fume

b)     لعاب هاي سفيد براق :

-        دکوراسيون و تزئينات رو لعابي

-        آبران ( Water Repellent )

-        Glossy Fume

-        روان بودن ( Flowing )

-        تک رنگ براق

c)      لعاب هاي مات و نيمه مات :

-        دکوراسيون سفيد مات

-        دکوراسيون سفيد نيمه مات

-        سايه ( shade ) هاي مات و نيمه مات

-        لعاب هاي مات و نيمه مات جلا شده در لبه ها

-        تک رنگ مات

d)     لعاب هاي مرمرين ( Marble Glazes ) :

-        جلوه هاي نيمه خشن واکنشگر ( Semirustic Reactive Effects )

-        دکوراسيون واکنشگر ( Reactive )

-        جلوه روزنه دار ( Eyelet Effects )

-        جلوه چرمي ( Leather Effects )

-         

e)      لعاب هاي مومي Waxy Glazes :

-        تزئين شده با ظاهر نيمه Reactive در تمام سطح کاشي

-        Waxy Scorza Toscana

-        ظاهر ابرمانند با رنگ آميزي زير لعاب

f)       لعاب هاي کريستالين :

-        جلوه هاي بلورين

g)      لعاب هاي نگه دار Speckled or Torn Glazes :

-        Speckled Effects

-        Parchment (Torn)

h)     لعاب هاي خشن Rustic Glazes :

-        جلوه هاي خشن سايه ( shade ) رنگي

-        جلوه هاي آتشفشاني ( Volcani Effects )

-        جلوه هاي سنگي

-        جلوه هاي ويژه حاصل از کابرد رولرهاي اسفنجي و قابل ارتجاع

-        کاربردهاي خشک

-        جلوه هاي قطره مانند ( Dripping Effects )

جلوه هاي ديگر ممکن است با کاربرد لعاب هايي با خصوصيات کاملاً متفاوت از يکديگر بدست آيند . مثلاً :

جلوه مرمرين ( Marble effect ) :

-        لعاب سفيد براق

-        فريت ترانسپارنت

-        لعاب هاي مات يا نيمه مات

جلوه گرانيت ( Granite effect ) :

-        لعاب سفيد براق

-        لعاب نيمه مات

-        لعاب هاي خشن ( Rustic )

معرفي روش هاي متداول توليد لعاب سراميکي :

فارغ از انواع لعاب که براي کاربردهاي گوناگون در صنعت کاشي و سراميک مورد مصرف قرار مي گيرد ، روشهاي توليد اين محصول بر اساس ماشين آلات به دو گروه تقسيم مي شود :

الف) توليد بوسيله کوره هاي دوارbatch))

ب) توليد لعاب بوسيله کوره هاي کانتينيوس (Continous)

الف) توليد لعاب بوسيله کوره هاي دوار :

در اين روش براي ذوب و مخلوط کردن مواد اوليه (پخت لعاب) از کوره هاي دوار که در حجم هاي مختلف موجود است استفاده مي شود .

اجزاي اصلي تشکيل دهنده اين کوره ها عبارتند از :

1. بدنه کوره که شامل يک استوانه فلزي و دو مخروط در دو طرف آن است که بصورت افقي قرار   

مي گيرد .

2. مشعل که سوخت را شعله ور و به داخل فضاي کوره هدايت مي کند .
3. فن که هوا را براي اشتعال سوخت تأمين مي کند .
4. غلطک ها که کوره روي آنها حرکت دوراني دارد .
5. موتور الکتريکي که نيروي لازم جهت چرخش کوره را فراهم مي کند .
6. دريچه مخصوص شارژ و تخليه کوره که روي بدنه اصلي قرار دارد .
7. پايه هاي کوره
8. اگزوز 

وغيره ...

در اين روش مواد اوليه بر اساس فرمول فريت پس از توزين در داخل ميکسر با هم مخلوط شده بوسيله باکت به سمت کوره حمل مي شوند و بعد از اينکه داخل کوره شارژ شوند بر اساس زمانبندي پخت داخل کوره ذوب و مخلوط مي شوند . اين قسمت که شامل تنظيم دماي داخل کوره از طريق تنظيم نسبت با شش سوخت و هوا ، برنامه ريزي چرخش کوره و ... است . بوسيله سيستم هاي اتوماسيون يا بصورت دستي کنترل مي شود .

ب) توليد لعاب بوسيله کوره هاي کانتينيوس (Continous)

در اين روش براي ذوب از کوره هاي ثابت استفاده مي شود ، مواد اوّليه که کاملاً بايد ريزدانه  (قطر حداکثر 50-40 ميکرون) باشد پس از فرموله شدن و ميکس کردن با فشار توسط اسکرو و به داخل کوره شارژ مي شود ، در داخل کوره که به شکل مکعب مستطيل است را هگاهي سراميکي با مقاومت حرارتي بالا وجود دارد که مواد در داخل آن وارد و توسط تعدادي  مشعل که در دو طرف وجود دارد کم کم ذوب و از طرف ديگر کوره که شيب ملايمي (10 درصد) دارد خارج مي شود سيکل پخت اين مواد حدود 3 تا 4 ساعت مي باشد و ميزان شارژ مواد توسط دستگاه سطح سنج کنترل مي گردد . مذاب هنگام خروج از کوره وارد آب سرد شده و توسط نوار ويبره  از حوضچه آب خارج و داخل کيسه هاي يک تني ريخته شود .

معرفي اجمالي صنعت لعاب حال حاضر استان يزد

همانطور که مي دانيد استان يزد طي ساليان اخير به يکي از قطب هاي توليد محصولات سراميکي کشور تبديل شده است . وجود کارخانه هاي متعدد توليد کاشي و سراميک و همچنين لعاب در شهرک هاي صنعتي استان مؤيد اين مطلب است .

طبق آمار سازمان صنايع و معادن  ، اين استان با توليد ساليانه بيش از يکصد ميليون متر مربع انواع کاشي حدوداً 40 درصد از توليد کلي کشور را به خود اختصاص داده است .

در زمينه لعاب نيز با توان توليدي برابر با 90 هزار تن سهم 45 درصدي توليد کل کشور را داراست .

معرفي برخي از واحدهاي توليد لعاب در استان يزد :

پراکندگي کارخانجات لعاب در سطح استان يزد

کارخانجات لعاب يزد همچون کاشي عموماً در شهرستان ميبد واقع شده اند که آمار و درصد پراکندگي آنها بشرح زير است :

توضيح اجمالي توليد لعاب به روش batch

در اين روش بر اساس فرمول موجود براي فريت مورد نظر ابتدا مواد اوليه لازم براي توليد توزين شده و سپس به طرف ميکسر براي مخلوط شدن حمل مي شود . پس از انجام عمل ميکسينگ مواد اوليه داخل باکتهاي شارژ  مي شوند و محل توزين و ميکس به سمت محل توليد حمل مي شوند .

پس از اين مرحله مواد اوليه ميکس شده داخل کوره ها شارژ مي شوند ، البته کوره ها قبل از اين پيش گرم شده اند.

اين مرحله که گلوگاه توليد فريت نيز است مرحله پخت لعاب نام دارد که مواد بر اساس فرمول به مدت 3 الي 4 ساعت در کوره ها ذوب شده و با توجه به نوع تکنولوژي موجود و بر اساس برنامه اي خاص کوره ها بصورت دستي يا بوسيله سيستم اتوماسيون شروع به چرخش مي کنند . در طول اين مرحله معمولاً فرآيند از نظر دمايي و چرخش و .. مورد بازرسي و کنترل قرار مي گيرد ، مخصوصاً کنترل دما که نقش مهمي در کيفيت نهايي محصول دارد بصورت مداوم انجام مي شود .

پس از اتمام مرحله ذوب و پخت مواد اوليه مرحله تخليه و سرد کردن سريع مذاب قرار دارد که در اين مرحله مذاب خروجي از کوره پس از وارد شدن به سبد مشبکي که زير محل تخليه قرار دارد بوسيله آب سرد ورودي  ظرف ، بسرعت خنک شده تا به بلورهاي ريز تبديل شوند .

در گام بعد فريت توليدي از نخاله هاي احتمالي موجود تميز مي شوند و سپس مورد بازرسي قرار مي گيرند .

پس از اين مرحله بسته به نوع شرکت و سياست هاي آن محصولات از نظر کنترل و کيفي بررسي شده و سپس توزين و بسته بندي مي شوند .

در شکل 2-1 يک نمونه از نمودار oc مربوط به توليد فريت موجود است .

ترکیب لعاب بر اساس کاربرد فریت ها یا مواد خام

1. 1)لعاب های سفید براق (Majolicas)

این لعاب ها با میزان اوپک (opacity) فوق العاده که آنها را از فریت های ترانسپارنت متمایز می سازد ، مشخص می شوند . لعاب های فوق الذکر در بدنه های رنگی کاتوفورت (Cottoforte) به کار می روند .

اوپک شدن لعاب یاوارد کردن یک عامل اوپک کننده ( سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه ) به درون ترکیب فریت شده یا لعاب ، حاصل می شود . در این مورد ، درصد فریت در لعاب های با دمای پخت پایین بیشتر است ، در حالی که با افزایش دمای پخت لعاب میزان مواد خام افزایش می یابد .

1. 2)لعاب های مات

این لعاب ها با اشباع کردن شیشه توسط عناصر کریستال ساز و افزاینده سختی بدست می آیند . اکسیدهای روی ، تیتانیم ، کلسیم ، باریم و منیزیم ، توسط کریستالیزاسیون باعث مات شدن لعاب می شوند در حالی که اکسید آلومینیوم و گاهی سیلیکات زیرکونیم بوسیله سخت کردن ، لعاب را مات می کنند .

لعاب هایی که با استفاده از اکسیدهای روی یا تیتانیم مات می شوند . عمدتاً پایه شیشه ای قابل ذوب و بدون سرب دارند . زمانی که عامل مات کننده اکسید روی باشد ، لعاب سفید نیست و زمانی که اکسیدهای تیتانیم به کار برده می شود ، لعاب مایل به خاکستری و زرد رنگ است . لعاب هایی که بوسیله اکسیدهای قلیایی خاکی مات می شوند ، عموماً سفید رنگ و به میزان قابل توجهی ویسکوز هستند .

لعاب هایی که بوسیله سخت کردن مات می شوند ، دارای پایه و ترکیب شیشه ای قابل ذوب هستند ( فریت های گروه 3 را ببینید) که توسط آلومینا ، کورندوم و سیلیکات زیرکونیم کاملاً سخت می شوند .

بسته به نوع عامل مات کننده ، لعاب های satiny ( نوعی لعاب نیمه مات به رنگهای مختلف و اطلس نما )             ( اکسی آلومینیوم یا کورندوم ) یا لعاب های نوع سنگی ( سیلیکات زیرکونیم ) ممکن است تولید شوند .         لعاب های مات (znO-caO) که در دمای پایین پخته می شوند ، از فریت های گروه 6 تهیه می شوند ، در حالی که برای دمای پخت بالاتر ، ترکیب لعاب عمدتاً شامل مواد خام حرارت ندیده می باشد .

1. 3)لعابهای مرمرین (Marble Glazes)

این لعاب ها می توانند در حکم لعاب های مات دسته بندی شوند ، اما به علت فرمولاسیون منحصر به فرد خصوصیات ویژه ، در بسته جداگانه ای قرار می گیرند . برای بدست آوردن این نوع لعاب ، ماده شیشه ای قابل ذوب (فریتهای گروه 4A/B برای دماهای پخت پایین) ، توسط سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه اوپک شده با مخلوطی از اکسیدهای SnO₂-TiO₂-ZnO به نسبت 5 به 6 ، 2 به 3 ، و 1 به 2 مات می شود .

1. 4)لعاب های موم مانند و براق (Waxy Glazes)

این مطلب به لعاب هایی مربوط می شود که خصوصیات حد واسط بین لعاب مرمرین و فریت ترانسپارنت را نشان می دهند ( قابل ذوب ، نیمه اوپک ، نیمه براق) . در نتیجه ، ترکیب آنها تقریباً به صورت زیر می باشد:

-  ماده شیشه ای با قابلیت ذوب متوسط ( فریت های گروه 3 یا مخلوط فریت های گروه های 1 و 4 )

-         کمی اوپک شده با استفاده از سیلیکات زیرکو نیم (4-%8)

-         کمی مات شده با استفاده از (1/2-4/5-0/1) TiO₂-ZnO-SnO₂

1. 5)لعاب های کریستالین

فرایند کریستاله شدن ، با پختن ترکیب شیشه ای قابل ذوب غنی از اکسید روی یا اکسید تیتانیم در دمای پخت بالا صورت می گیرد .

6) لعاب نگه دار Spekled or Torn Glazes ( لعاب فلزی با لکه های رنگی متفاوت از رنگ لعاب که بطور یکنواخت در تمام سطح جسم پخش شده است)

این لعاب ها با اشباع کردن ترکیبات شیشه ای دارای قابلیت ذوب زیاد و واکنشگر ، توسط مقادیر زیاد   سیلیکات زیرکونیم ، بدست می آیند . لعاب های فوق الذکر در دمای پخت پایین ، حاصل می شوند . برای تهیه این لعاب ها از فریت های گروه 6 استفاده می شود . به منظور بهتر نمودن اثر "torn" توصیه شده که یک لایه نازک از لعاب قابل ذوب آماده ، در زیر لعاب ، استفاده شود .

1. 7)لعاب های زمخت (Rustic Glazes)

این گروه شامل کلیه لعاب هایی است که از مواد کمابیش قابل ذوب تشکیل شده اند و با استفاده از مواد درشت (شن و کوراندوم) به شدت سخت می شوند . این مواد معمولاً در پایان عمل خرد کردن و سایش وارد ترکیب     می شوند و بنابراین به میزان کمی با سایر مواد مخلوط می گردند .

1. 8)آوانتورین (Aventurines)

لعاب هایی هستند که با کریستال ریز در سوسپانسیون مشخص می شوند ( Fe – Cr – Cu ) و با ترکیب اکسید سرب و یا ترکیبات قلیایی – بوریک قابلیت ذوب زیادی دارند . کریستالیزاسیون ، نتیجه اشباع شدن فریت در حالت گرم با یک اکسید و سپس جدا شدن آن طی مرحله سرد شدن است .

1. 9)زیر لعابی ها (Underglazes)

به لعاب هایی کمابیش قابل ذوب که هرگز به تنهایی استفاده نمی شوند و فقط زیر انواع دیگر لعاب ها به کار برده می شوند ، اطلاق می گردد . ( لعاب های موارد 8-7-6-5-4 را ببینید ) .

1. 10) انگوب ها

ترکیبات رسمی شیشه ای شده هستند که به بدنه زده می شوند تا تخلخلی بر روی بدنه باقی نماند . انگوب ها معمولاً برای جلوگیری از خروج مواد فرار ( مانند CO₂ و SO₂ ) از بیسکویت یا جلوگیری از آلودگی های حاصل از فرسایش سطح لعاب ( نوع پیریت ) بر روی بدنه ، بکار می روند . انواع لعاب های شرح داده شده بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند .

اگر چه بسیاری از انواع دیگر لعاب ها در بازار در دسترسند ، اما هر یک از آنها ممکن است در یکی از گروههایی که قبلاً توضیح داده شد ، وجود داشته باشند . با دانستن اصول و ترکیبات پایه میتوان اثرات ، جلوه ها و تغییرات مطلوب و مورد نظر را بدست آورد .

معرفی دستگاهتله مغناطیسی :

تله مغناطیسی جهت جداسازی ذرات آهنی در خطوط بسته انتقال مایعات به صورت   IN LINEبه منظور افزایش کیفیت محصولات و جلوگیری از ورود آهن به تجهیزات نظیر پمپ مورد استفاده قرار می گیرد . این دستگاه شامل تعدادی میله مغناطیسی با شدت میدان مغناطیسی بسیار قوی می باشد و به راحتی ذرات آهنی میکرونیزه معلق در مسیر عبور مایعات را جداسازی می نماید . کلیه قسمت های تله مغناطیسی از جنس Stainless Steel  می باشد و در ظرفیت های مختلف طبق سفارش مشتری قابل تولید می باشد .

مزایا تله مغناطیسی :

نصب و راه اندازی آسان / افزایش کیفیت محصولات با حذف ذرات آهنی /عمر دائم و عدم کاهش قدرت جذب / قابلیت استفاده در سیستم های تحت فشار به صورت ساخته شده از فولاد ضد زنگ / کاهش هزینه تعمیرات با جلوگیری از ورود آهن به تجهیزاتی نظیر پمپ / بدون برق و باطری / شدت میدان مغناطیسی بسیار قوی (11000 گوس ) / قیمت ارزان / قابل طراحی در ظرفیت های مختلف

کاربرد تله مغناطیسی:

صنایع کاشی و سرامیک ( در مخازن دوغاب و لعاب ) / صنایع چینی بهداشتی و مظروف / صنایع کاغذ / صنایع شیمیایی / صنایع رنگ و پتروشیمی / صنایع غذایی / مخازن روغن و سیستم های هیدرولیک در صنایع مختلف

ايجاد يك سيستم اعمال لعاب غير حساس به تغييرات ويسكوزيته لعاب

/* /*]]-->*/ تهیه شده توسط: بهاره سالاری

در صنعت کاشی سرامیک با تغییر در تکنولوژی پخت و تغییر سیستم دو پخت سنتی به سیستم تک پخت سریع، فرمولاسیون‌ها و ترکیبات جدیدی در زمینه لعاب امکان استفاده پیدا کردند. تا قبل از ظهور تکنولوژی پخت سریع لعاب‌های شیشه- سرامیک هرگز به کار گرفته نشدند، چون این لعاب‌ها به تسهیلاتی نظیر فرایند جوانه‌زنی و کریستالیزاسیون میکروکریستالین فشرده نیاز داشتند، که این شرایط در تکنولوژی پخت سنتی فراهم نبود.

از جمله خواص لعاب‌های شیشه- سرامیک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

–         مقاومت بالا در برابر سایش

–         سختی بالای لعاب

–         میزان کم تخلخل

–         مقاومت شیمیایی بالا

–         هماهنگی ضریب انبساط حرارتی این لعاب‌ها با ضریب انبساط حرارتی بدنه با توجه به مطالب فوق

می‌توان دریافت که لعاب‌های شیشه- سرامیک و به طور کلی شیشه- سرامیک‌ها محدوده گسترده‌ای از خواص را ارائه می‌دهند و علاوه‌براین، فرآیند تولید این محصولات هم به دلیل به کارگیری مواد سیلیکاتی معمول چندان پیچیده نیست.برای دریافت این مقاله با دفتر نشریه تماس بگیرید

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.

و در شایع ترین حالت خود را به صورت جزایری جداگانه پس می کشد. لبه های کناری پوشش لعاب پس زده شده ‏که سطوح بی لعاب را احاطه نموده است غالباً فخیم بوده ‏و به نحو یکنواختی مدور گردیده است. شدت این عارضه از سطوح کوچک مجزا تا یک توزیع گسترده ‏و یا حتی حالتی تسبیح مانند که در آن لعاب به صورت دانه های تسبیح و تقریباً مشابه قطرات آب بر روی یک سطح چرب می باشد،

تغییر می نماید. تشکیل حفره های پهن و مدور نیز از دیگر اشکال احتمالی بروز آن است. عارضه در لعاب های غیر سربی شدید تر از لعاب های سربی است. تنش حاصله بین لعاب و بدنه موجب ایجاد ترک هایی کوچک در لعاب می گردد که به خطوط خزش موسومند. اگر کشش سطحی و ویسکوزیته مذاب لعاب بالا باشد، لعاب خود را در طول خطوط خزش پس می کشد. لایه تابیده ‏لعاب در اولین مرا حل سرمایش خود را جمع نموده و در شایع ترین حالت به صورت جزایری جداگانه و یا حفره هایی پهن و مدور در می آید.
‏اگر مذاب لعاب پیش از سخت شدن و گذر از Solidiuos Point ‏ خود، برای مدتی طولانی در حالت پلاستیک باقی بماند، قادر به همراهی انقباض بدنه نیست (ویا بالعکس برای بدنه). به مجرد این که لعاب، پلاستیسیته خود را در خلال سرمایش از دست می دهد، بدنه به واسطه باندهای تشکیل شده در سطح تماس لعاب، در برابر انقباض، از خود مقاومت نشان می دهد و در این حالت با دو عارضه همزمان مواجهیم: خزش (Crawling) و ورقه شدن (Spalling‏). با این تفاوت که عارضه Spalling‏ تنها پس از پخت و طی مرحله سرمایش آشکار می گردد.

‏علل:

۱ ‏- عدم انطابق اتفباض:

۱- ۱‏) نوع و کمیت اجزاء پلاستیک مصرفی

‏سیکل های تک پخت:
‏در صورتی که انقباض لعاب کمتر از بدنه باشد، لعاب تحت تنش ناشی از کشش چسبندگی لعاب و بدنه و کشش رطوبتی قرار می گیرد.

‏سیکل های دو پخت:
در صورتی که انقباض لعاب بیش از بدنه باشد، لعاب تحت کشش پلاستیک بین ذرات خود قرار می گیرد.

۲-۱) کشش سطحی فاز مذابه بدنه های استون ویر
هر چه کشش سطحی فاز مذاب بدنه های استون ویر بیشتر باشد تمایل بیشتر یبه انقباض های غیر متعارف خواهند داشت.

۳ – ۱) رنج دانه بندی و کسر دانه ریز اجزاء پلاستیک مصرفی
‏درصد بالای مصرف رس های پلاستیکی با دانه بندی در محدوده ذرات کلوئیدی رس (با سایز زیر ۱ میکرون)

۴ – ۱) نوع و کمیت Fixative و Binder ‏مصرفی
‏افزودنی هایی از قبیل Cellofas، صمغ، نشاسته و ترکیبات CMS به واسطه انقباض خام به خشک بالا، در صورت مصرف با دزصدهای بالا عارضه خزش را به شدت تشدید می نمایند.

۵-۱ ‏) مواد اولیه دانه ریزی با توان ابقا، آب هیدراته
‏مصرف موادی از این دست از قبیل اکسید روی کلسینه نشده . تالک، کربنات منیزیم، آلومینیوم هیدرات و . . . بواسطه توان بالای ابقاء آب هیدراته، به هنگام خشک شدن موجب خزش می گردند.

۶-۱) کهنه کردن و هوازدگی نامکفی
علت عارضه اثر متقابل فیمابین شیرنک شدن قطعه و تبخیر رطوبت است

‏که گسیختگی سطحی لعاب و خزش را به همراه دارد. هوادهی و اکسیداسیون گیاه خاک ها از شدت عارضه می کاهد.

۷–۱) زمان سایش
‏توزیع دانه بندی ریزتر به دلایلی که در ادامه خواهد آمد خزش را به شدت تشدید می نماید.

۲- Overgrinding

2-1) هیدراتاسیون فریت
‏سایش بالا موجب هیدراتاسیون بخشی از فریت گشته و آزاد شدن آب از این نمکهای هیدراته در خلال پخت موجب گسیختگی سطحی لعاب و در نهایت خزش می گردد.

۲-۲) ‏شکستن باندها
‏آزاد شدن بار عنفی نمک های حاصل از شکست باندها و اعمال آن بر صفحات رسی خواص سوسپانسیونی دوغاب و پلاستیسیته لایه نشست کرده لعاب را تغییر می دهد.

۲-۳‏) تشکیل مواد کلوئیدی بیشتر
‏سایش بالا، کسر مواد دانه ریز، با سایز کلوئیدی را افزاش می دهد.

۲-۴) ‏افزایشی اکتیویته شیمیائی
‏واکنش بین مواد از طریق سطح صورت گرفته و این سطح در دسترس تابع توزیع دانه بندی است، توزیع دانه بندی ریزتر با افزایش عرصه مخصوص سطحی ذرات، اکتیویته شیمیائی آنها را افزایش می دهد. این اکتیویته شیمیائی بالا به واسطه فعل و انفعالات لایه بافر موجب افزایش کشش سطحی و تشدید خطر خزش می گردد.

۲-۵) Pulvirization ذرات
‏این رخداد به تولید لعاب های Dusty Glaze با توان چسبندگی کمتر می انجامد.

۲-۶) فشردگی پوشش نشست کرده لعاب
‏لعاب های ریز آسیاب شده حاوی رس های پلاستیک به واسطه فشردگی لایه نشست کرده لعاب مانع خروج سهل رطوبت گشته و فشار حادث شده موجب پی زدن لعاب و خزش آن می گردد.

۲-۷) خواص Cement گونه اجزاء ریز آسیاب شده
خواص سیمان گونه اجزاء ریز آسیاب شده کشش سطحی و در نتیجه خط خزش را افزایش می دهد.

۳- ‏شوره زنی و رسوب نمکهای محلول

۳-۱) اثر پیرولیز و تجزیه نمک های محلول
‏هر سه مرحله پیرولیز نمک های محلول با آزاد شدن کمیت متنا بهی بخار آب و گاز همراه است که پس زدن لعاب را به همراه دارد.

۳-۲‏) اثر فرآیند خشک کردن بر روی پروسه شوره ‏زنی
Drying scum ‏یا کف مرحله خشک کردن باندهای اتصال لعاب و بدنه را در لایه بافر تضعیف می نماید.

۳-۳) حضور محصولات گازی ناشی از احتراق
‏رخنه این محصولات گازی به درون تخلخل های باز لعاب و بدنه در خلال مرحله پیش گرمکن و واکنش آنها با کربنات های موجود هم موجب بروز عارضه شوره زنی و هم موجب آزاد شد. کمیت متنابهی گاز کربن دی اکساید می گردد که هر دو باندهای لعاب و بدن را در لایه بافر تضعیف می نمایند.

۳-۴) Aging طولانی دوغاب لعاب
‏کهنه کردن طولانی دوغاب لعاب موجب بروز خواص غیر معمول (به لحاظ ویسکوزیته و پلاستیسیته دوغاب) گشته و ترک هایی که بدین واسطه در مرحله خشک کردن ایجاد می گردند یکی از منابع تشکیل خطوط خزش به شمار می آیند.

۴- سایر علل

‏۴-۱) جوشش آب، Bloating و Blistering
خشک شدن ناصحیح موجب bloating ناشی از جوشش آب و ایجاد تاول ها و در نهایت پس زدن لعاب می گردد.

۴-۲) تشکیل بخار ناشی از گرمایش بسیار سریع
‏تشکیل بخار ناشی از گرمایش بدنه ای که به واسطه لعابکاری هنوز مرطوب است، موجب تضعیف باندها و تنش کششی ناشی از چسبندگی لعاب و بدنه می گردد. ۶۰۰ درجه اول تک پخت ها و ۱۰۰ ‏ درجه اول دوپخت ها بدین منظور می بایست کند طی شود.

۴-۳) Vitrious بودن بدونه
‏زجاجی شدن بیش از حد بدنه های دوپخت از توان چسبندگی و الصاق لعاب و بدنه می کاهد.

۴-۴‏) نقش رنگهای زیر لعابی
‏رنگ های زیر لعابی سبز و صورتی کروم، آبی کبالت و قهوه ای منگنز همچون سطح چرب عمل نموده و موجب پس کشیدن لعاب رویه می گردند.

۴-۵) حضور لخته های خمیری
‏حضور چنین لخته هایی در گرانول تحت پرس به واسطه رطوبت بالاتر آن ها رفتار انقباضی متفاوتی به آنها می بخشد که به ایجاد خطوط خزش در گرداگرد لخته شیرینک شده منتهی می گردد.

۴-۶) فاصله نقطه نرمی و بلوغ لعاب
اگر لعاب زود ‏شروع به آبنباتی شدن نماید حباب ها، لعاب را شکافته و آن را پس می زنند.

۴-۷) تطابق دیلاتومتریک و باند بافر
‏حضور یک لایه میانه رشد یافته عاری از تنش های کششی جهت ممانعت از بروز خزش ضروری است.

۴-۸) ضخامت بالا و استعمال طبقاتی لایه های لعاب
‏نقصان در تطابق انقباض، خصوصاً به هنگام استعمال طبقاتی لایه های متعدد لعاب خزش را تشدید می نماید.

۴-۹) مصرف کلمانیت،روی،تالک،کربنات منیزیم و …
‏انقباض خام به خشک بالای این مواد جمع شدگی و خزش را به همراه دارد

چنین دوغابی، علاوه بر محیط حاصل (آب) (carrier media) ممکن است شامل: فقط یک جز، دیگر (یک فریت آسیاب شده) و یا مخلوطی از مواد گوناگون مانند: فریت ها، مینرال های سرامیکی، مواد شیمیایی غیر حلال و همچنین مقادیر بسیار اندکی از موادی چون فلوکولنت ها (flocculants)، دی فلوکولنت ها (deflocculants) ،
‏سخت کننده ها (hardener‏) و رنگینه های آلی (organic dyes‏) باشد. ممکن است از محیط های حاصل دیگر مانند الکل، در کاربردهای خاص استفاده شود.
‏اکثر روش هایی که به طور گسترده در تولید لعاب استفاده می شوند شامل مرا حل زیر هستند:
۱- ‏مخلوط کردن مواد اولیه
۲- ‏کاهش اندازه ذرات
۳- ‏پراکنده کردن (dispersion) در آب
۴- ‏حذف مواد ناخواسته
‏۵- اضافه کردن مقادیر جزئی از مواد شیمیایی، به منظور اصلاح کردن برخی از خواص فیزیکی دوغاب.

‏در حین آسیاب کردن تر، سه فرآیند ابتدایی به طور همزمان انجام می شوند.
‏اگر لعاب هایی که از طریق آسیاب تو تهیه می شوند در معرض خشک کردن بعدی قرار گیرند و توسط تامین کننده های تجاری، لعاب به صورت پودری به مشتری فروخته شود، لازم است که فرآیند پراکنده کردن بیشتری توسط مصرف کننده انجام شود تا دوغاب لعاب آماده مصرف گردد و یا در حالتی دیگر، تولید کننده مواد لعاب می تواند بچ وزن شده از مواد اولیه را در حالت خشک، که بدون آسیاب کردن پیش مخلوط شده اند را برای فروش ارائه کرده و آسیاب کردن، برای کاهش اندازه ذرات و معلق کردن در آب به عنوان مثال در بالمیل، نوسط مصرف کننده انجام شود. آسیاب خشک و یا پراکنده کردن مواد خام ریزی که از قبل آسیاب شده اند، روش دیگری است که می توان قبل از اضافه کردن مواد به آب، در روش های مرسوم تهیه دوغاب بکار گرفت.

‏منظور از آسیاب کردن در مبحث آماده سازی لعاب، تهیه پودر نرمی از مواد اولیه از طریق اعمال ضربه و سایش می باشد. طبقه بندی های متعددی از آسیاب کردن با توجه به اندازه ذرات محصول نهایی وجود دارد. لعاب ها در گروه پودرهای بسیار ریز آسیاب شده طبقه بندی می شوند زیرا بیشتر ذرات موجود در آنها با اندازه کمتر از ۷۵ میکرومتر ‏(یا کمتر از مش ۲۰۰ ‏) هستند. اجزای مینرالی یک لعاب، که اندازه آنها کمتر از ۰٫۵ میکرومتر ‏(یا کمتر از مش ۲۸ ‏) می باشد. محصولات آسیاب شده با اندازه متوسط هستند.

دستگاهی که اکثراً در تولید لعاب استفاده می شود آسیاب «tumbling» نامیده ‏می شود و شامل یک محفظه استوانه ای چرخنده ‏می باشد که بخشی از محفظه با گلوله، میله و یا قطعات متحرک آزاد و مقاوم در برابر ضربه و سایش پر شده است. آسیابی با چنین تجهیزاتی را آسیاب گلوله ای (ball or pebble mills) می نامند. زمانیکه محفظه می چرخد ذراتی که آسیاب می شوند به شدت با یکدیگر و گلوله ها برخورد کرده و یا به مطرح سخت همدیگر و محفظه سائیده می شوند.
در روشی دیگر، از عمل لرزش بجای چرخش برای تامین انرژی آسیاب استفاده می شود و با استفاده از این اصل، واحدهای متعددی برای کاهش اندازه ‏ذرات، در صنعت سرامیک با نام آسیاب های انرژی- لرزشی (vibro-energy mill) توسعه یافته است.

‏بالمیل یا آسیاب کردن گلوله ای
‏بالمیل رایج ترین روش صنعتی در تولید لعاب هاست. بالمیل ها محفظه های استوانه ای بسته ای (علاوه بر درب قفل شونده بارگیری ‏و تخلیه) هستند که حول محور مرکزی و افقی خود می چرخند. ساخت آنها مشکل و سخت است و البته کار با آنها مشکل نیست. اندازه های مناسبی از آنها برای آزمون های آزمایشگاهی و آسیاب کردن به منظور تولید بدنه، در دسترس می باشد. جنس آسیاب ها از فلز بوده و جدار داخلی آنها با یک ماده مقاوم به سایش استرکشی شده است که جنس آستر آن به نوع ماده آسیاب شونده بستگی دارد.

به منظور کاهش اندازه اجزاء تشکیل دهنده لعاب، محیط محفظه بالمیل ها شامل ساینده هایی به شکل کره و گاهی میله های استوانه ای شکل و یا شکل های مشابه است. حضور ساینده های کروی در داخل محفظه بالمیل و در کنار آستر بدنه باید طوری انتخاب و طراحی شود که تاثیر و برخورد آنها با یکدیگر، باعث آلودگی مواد در آسیاب نشود.

کاهش اندازه ذرات در حین چرخش آسیاب ناشی از سقوط آبشار مانند ساینده ها بر روی دانه ها یا کلوخه های بج می باشد. بالمیل حتی در شرایط بهینه کاری، راندمان انرژی مناسبی ندارد. بنابراین لازم است که از کنترل شدن عوامل متعدد که بر روی راندمان آسیاب تاثیر می گذارند اطمینان حاصل شود. عواملی که بر روی راندمان، آلودگی مواد و سرعت آسیاب کردن تاثیر می گذارند عبارتند از:

۱- نوع آستری آسیاب
۲- ‏نوع و اندازه ساینده ها
۳- ‏وزن و نسبت هر یک از اجزای لعاب، ساینده ها و آب موجود در آسیاب
۴- ‏سرعت آسیاب
۵- ‏اندازه ذرات مواد اولیه
۶- ‏پایداری و سختی مواد ورودی به آسیاب

آستر آسیاب
‏محتویات آسیاب، باعث ساییده شدن آستر و در نتیجه آلودگی بج خواهد شد. بنابراین ضروری است که ماده ای به عنوان آستر انتخاب شود که مقاومت خوبی در مقابل سایش ناشی از محیط آسیاب و مواد لعاب د‏اشته و در مقابل فربه های وارده از طرف ساینده ها مقاومت کند، وارد شدن مقداری آلودگی غیر قابل اجتناب است و مدت طولانی است که از سیلکس (Silex: یک سنگ طبیعی با مقادیر بالای سیلیکا)، چینی و یا آلومینا به عنوان آستر استفاده می شود. آلوده شدن محتویات آسیاب به دلیل شکستن و جدا شدن چنین موادی جدی نیست زیرا آنها خود ترکیبات اکسیدی هستند

که در ترکیب اکثر لعاب ها حضور دارند. آستری های لاستیکی به طور فزآینده ای در سال های اخیر استفاده می شوند زیرا در حضور ساینده های با چگالی بالا، باعث کاهش قابل توجهی در زمان آسیاب کردن به منظور حصول اندازه دانه ریز در یک لعاب می شوند. این آسترها مقاومت خوبی در مقابل سایش و کاهش میزان سر و صداها در هنگام کار کرد آسیاب دارند. آلودگی لعاب به دلیل جدا شدن ذرات لاستیکی مشکلی ایجاد نخواهد کرد زیرا این مواد آلی، در دمای بیشینه پخت لعاب های شفاف، می سوزند و از لعاب خارج می شوند. متاسفانه، وقتی چنین ذرات لاستیکی در لعاب های رنگی وارد شوند. نقاطی با شرایط احیایی ناشی از سوختن لاستیک در لعاب ایجاد می شود که می تواند بر قدرت رنگ زایی رنگینه های لعاب تاثیر بگذارد. در لعاب های قرمز کرم- قلع چنین شرایطی باعث ایجان نقاط سفید در لعاب می شود.

نوع و اندازه مواد ساینده در آسیاب
‏عواملی که در انتخاب مواد ساینده در بالمیل ها تاثیر گذار هستند عبارتند از: چقرمگی، مقاومت به ضربه، مقامت سایشی، چگالی، شکل، همگنی و عدم وجود حفره در آن ها.
‏در آسیاب تر، چگالی ساینده نسبت به چگالی دوغاب عامل مهمی است که بر روی سرعت کاهش اندازه ذرات تاثیر گذار است. به عنوان مثال: چگالی زیان مواد ساینده در مقایسه با چگالی دوغاب باعث افزایش سرعت آسیاب کردن در دوغاب های با گرانروی مشابه خواهد شد.

معمولاً دوغاب لعاب های با گرانروی بهینه شده در آسیاب تر، دارای چگالی های ۱٫۶ تا ۲٫۵ g بر ml ‏هستند که به وزن های مخصوص اجزای تشکیل دهنده مواد خام بستگی دارد. به عنوان نمونه، یک لعاب فاقد سرب، در چگالی ۱٫۶ g بر ml ‏براحتی آسیاب خواهد شد اما برای لعاب های حاوی مقادیر بالای سرب (۶۵ درصد PbO) چگالی در حدود ۲٫۵ g بر ml‏ لازم است تا از انجام آسیاب بهینه اطمینان حاصل شود. اگرچه، گرانروی این دوغاب با دوغاب لعاب فاقد سرب برابر است. وزن های مخصوص مواد ساینده که معمولاً برای آسیاب کردن لعاب ها استفاده می شوند در زیر آورده شده است.

۲٫۶-۲٫۵       خرده های فلینتی (Filnt pebbles)
2.3-2.6       چینی ها
۲٫۸-۲٫۶      استتایت (Steatite)
3.3-3.6      آلومینای با چگالی بالا

‏لعاب ها معمولاً شامل یک یا چند نوع فریت می باشند که در هنگام پخت و پس از عبور از دمای نرم شوندگی خود (Softening Temperature Point) ویسکوزیته آنها کاهش می یابد. عبور از دمای نرم شوندگی (۶۰۰-۷۰۰ درجه سانتیگراد) موجب افزایش سیالیت فریت ها خواهد شد.

حال می بایست تصور شود که یک فریت در دمای نرم شوندگی خود، مانند لایه ای نازک عسل مانندی بر روی بدنه کاشی خام قرار می گیرد. با افزایش تدریجی دما، کاشی به دمای کلسیناسیون مواد خام موجود در بدنه می رسد. آب خلل و فرج، آب پیوندی و گازهای متنوعی شرع به خارج شدن از سطح کاشی خواهند نمود. با افزایش هرچه بیشتر دما، سیالیت لعاب افزایش می یابد و حجم گازهای متصاعد شونده از سطح کاشی نیز بیشتر می شود.

در این هنگام، لعاب که بر روی بدنه کاشی قرار دارد اگر لعاب خامی نباشد و به صورت فاز شیشه ای روان در آمده باشد چگونه می تواند چنین حجم زیادی گاز را از خود عبور دهد بدون آن که عیبی در آن ایجاد شود؟ این مساله بزرگ ترین سد در راه تولید لعاب برای کاشی های تک پخت بوده است. به منظور غلبه بر این مشکل، فریت هایی براق و یا مات با نام فریت های دمای بالا در سال ۱۹۸۲ توسط Dr.Nilo Tozzi و همکارانش طراحی شد و توسعه یافت. این فریت ها شامل مقادیر بالای روی و کلسیم می باشند.

کلسیم و روی در فریت ها باعث افزایش تمایل به تبلور شده و بلورهای سیلیکات کلسیم (مانند ولاستو نیت) و سیلیکات روی (مانند ویلمیت) تشکیل می دهند. از این خاصیت استفاده شد تا فریت های تک پخت طراحی گردد. بدین صورت که مقادیر کلسیم و یا روی دم ترکیب فریت طوری تنظیم می شود که فریت در مرحله پیش گرم و قبل از رسیدن به دمای کلسیناسیون مواد موجود در بدنه (حدود ۸۵۰-۱۰۵۰ درجه سانتیگراد‏) متبلور شود. در محدوده چنین دمایی که گازها و آب های پیوندی با شدت بیشتری در حال خروج از سطح کاشی می باشند، فریت متبلور شده است و به صورت یک لایه متخلخل و صلب در آمده است. در این هنگام، لعاب دیگر سیال نمی باشد و گازها به راحتی و بدون ایجاد عیبی می تواند از سطح لعاب خارج شوند. اما به تدریج و با افزایش دما چه اتفاقی خواهد افتاد؟
‏هنگامی که دما افزایش می یابد و به محدوده ۱۰۵۰-۱۱۰۰ درجه سانتیگراد ‏می رسد، تمامی بلورهای تشکیل شده در مرحله قبل، در زمینه شیشه ای فریت حل خواهند شد و مجدداً یک لایه ای از لعاب با سیالیت بالا بر روی سطح کاشی تشکیل می شود. باید توجه نمود که هم اکنون در بیشینه دمای پخت کاهش می باشیم. پس از سپری شدن زمان پخت در بیشینه دما، کاشی و لعاب سریعاً سرد می شوند. این عمل باعث می شود که لعاب دیگر مجدداً متبلور نشود و به صورت یک فاز شیشه ای و شفاف بر روی سطح کاشی تشکیل شود. البته در این مرحله، اگر هیچ بلوری تشکیل نشود لعاب حاصل براق خواهد بود در غیر این صورت تشکیل مجدد بلورها در مرحله سرمایش باعث ایجاد یک لعاب مات می گردد.
‏رفتار چنین فریت هایی را می توان به طور خلاصه بر روی منحنی پخت در شکل بالا نمایش داد.
‏حال که رفتار چنین فریت هایی بیان گردید، بهتر است در مورد ترکیب یک فریت براق دمای بالا بحث شود. در جدول بالا ترکیب یک نوع فریت براق دمای بالا آورده شده است.

همان طور که مشاهده می شود در ترکیب این فریت، مقدار SiO2 ‏زیاد و مقدار B2O2 اندک انتخاب شده است. این امر موجب می شود که نقطه ذوب فریت افزایش یافته و به دماهای بالاتر از ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد ‏منتقل شود.

مقادیر Al2O3‏در ترکیب این فریت ها زیاد انتخاب می شود تا در دماهای بالا، فریت سیالیت کمی داشته باشد و از جوشیدن آن جلو گیری شود. همچنین آلومینا باعث پایداری بیشتر فریت نسبت به تغییرات دمایی در دماهای پخت می شود. نقش دیگر آلومینا به خصوص در فریت های براق، کاهش سیالیت و جلوگیری از تبلور لعاب در محدوده پخت و سرمایش می باشد. نقش آلومینا در این فریت ها حیاتی است زیرا آلومینا باعث می شود این فریت ها در دمای بالا، در بازه دمایی بسیار محدودی تغییرات ویسکوزیته داشته باشند. همان طور که می دانیم، فریت های سنتی شامل مقادیر بالای سرب و بر می باشند که باعث کاهش شدید دمای ذوب و افزایش حساسیت آنها نسبت به تغییرات دمایی می شود. اما در فریت های دمای بالا، بر این مشکل غلبه شده است.

‏در این نوع فریت، اکسید بارپم قریب انبساط حرارتی و شفافیت را افزایش می دهد. اکسید سدیم و پتاسیم به عنوان کمک ذوب عمل خواهند نمود.

‏همان طور که ذکر گردید، اکسیدهای روی، کلسیم و منیزیم باعث تبلور فریت در مرحله پیش گرم می شوند. در این حالت خاص، مقادیر اکسید روی به دلیل کاهش قیمت، حداقل می باشد. لذا در هنگام پیش گرم، سیلیکات کلسیم متبلور شده و با ایجاد یک لایه متخلخل و صلب بر روی سطح کاشی، باعث سهولت در خروج گازها و عبور آنها از سطح لعاب خواهد شد. بدین ترتیب است که فریت های تک پخت، براق و دما بالا تشکیل می شوند

چکیده : تحقیق حاضر به بررسی جایگزینی اکسیدروی نانو در ترکیب لعاب مونوپروزا پرداخته است. اکسیدروی مورد استفاده، قبلا به روش مکانوشیمیایی تهیه شده بود. مقایسه صورت گرفته بین لعاب حاوی اکسیدروی معمولی و لعاب حاوی اکسیدروی نانو، نشان از یک بهبود کلی در بعضی از پارامترهای مطلوب لعاب دارد. افزایش نسبی سفیدی ضمن حفظ ضریب انبساط حرارتی و مقاومت شیمیایی از پارامترهای مطرح می باشند.

تصاویر SEM ضمن تائید چسبندگی مناسب لعاب به انگوب، افزایش میزان ذرات ریز نامحلول لعاب را نیز تائید می کند. درصد بالاتر اکسیدروی فاز زمینه گزارش شده در آنالیز نقطه ای (EDAX) نیز مبین انحلال و پراکندگی مناسب اکسیدروی نانو در زمینه لعاب می باشد.

محقق: داود قهرمانی(۱) ، مجتبی عزیزی(۲)، محمدحسن امین(۳)

۱- مقدمه

سرامیک های کف و کاشی های دیوار سیستم های چندلایه ای هستند که هر لایه از طریق واکنش های حالت جامد و تبدیل های فازی در مخلوطی از پودرها بدست آمده است. لایه سطحی که مخلوطی آمرف از اکسیدها و افزودنی های غیرآلی       می باشد لعاب نامیده می شود.[۱]

لعاب، زیبایی ظاهری کاشی را تامین کرده و چون سطح واسط میان محیط و بدنه سرامیکی است، بخش عمده فشارهای وارد شده از محیط را تحمل می کند. بنابراین خصوصیات لعاب بر روی نحوه و زمان کارکرد کاشی تاثیر بسیار زیادی دارد.[۲]

اکثر لعابهای سفیدی که برای پوشش کاشی کف و دیوار به کار می روند حاوی زیرکونیوم می باشند. در این لعابها کدری در نتیجه تبلور چندین فاز بلوری از جمله سیلیکات زیرکونیوم در طول مرحله پخت محصول سرامیکی حاصل می شود.[۳]

همزمان بودن پخت بدنه و لعاب کاشی مونوپروزا باعث می شود برای رسیدن به کیفیت بهتر کاشی به نکاتی توجه شود:

مرحله اول(A) افزایش دما در منطقه پیش گرم کن با سرعت کمتر و پس از عبور از منطقه تغییرات فازی کوارتز با سرعت بیشتری صورت می گیرد. این مرحله نیاز به حدود ۱۲ دقیقه زمان دارد. چون سوختن مواد آلی بین ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد است پس در حضور آنها باید این مرحله به آرامی صورت گیرد (شکل ۱).

سپس در دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد برای خروج مواد فرار از بدنه و نیز ایجاد تخلخل مورد نیاز در بدنه از سرعت گرم کردن کاسته می شود. معمولا خروج CO2 از دمای ۷۰۰ درجه سانتیگراد اغاز شده و تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد ادامه می یابد که بیشترین سرعت آن حوالی ۸۲۰ درجه است. در محدوده دمایی ۸۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد بایستی کلیه مواد فرار و گازهای ناشی از تجزیه کربناتها که بطور معمول  CO2می باشد در فاصله زمانی ۱۰ دقیقه خارج گردند.[۳]

شکل۱- منحنی پخت کاشیهای مونوپروزا [۵]

ویژگی لعاب کاشی مونوپروزا این است که نباید قبل از خروج مواد فرار سیستم نرم شود یعنی نباید ذوب شدن لعاب مانع خروج مواد فرار گردد. پس لعاب کاشی مونوپروزا باید دارای نقطه نرم شوندگی بالا باشد اما پس از شروع به ذوب باید سریعا ویسکوزیته اش کاهش یابد، یعنی باید تاخیر در ذوب را با کاهش شدید ویسکوزیته جبران نماید.

تفاوت کلی بین لعاب مونوپروزا و لعاب دو پخت سنتی به اکسیدهای CaO ,B2O3 ,ZnO ,K2O Na2O مربوط می گردد:

چون CaO در دمای پایین ویسکوزیته را افزایش داده و در دمای بالا آنرا کاهش می دهد، اکسید مناسبی جهت لعاب کاشی مونوپروزا می باشد. ZnO رفتاری شبیه CaO دارد و برای کاربرد در لعاب مونوپروزا مناسب است چون از حلالیت ZrO2 جلوگیری کرده و اپک شدن را افزایش می دهد و از طرف دیگر جلای لعاب را بهبود می بخشد. [۴ و ۵]

B2O3 از اکسیدهایی است که از آن باید کم استفاده شود، چون نقطه نرم شوندگی لعاب را شدیدا کاهش می دهد. با توجه به فراریت اکسید بور در دمای بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد همواره کاهش مقدار این اکسید در هنگام ساخت فریت وجود دارد. چون پخت کاشی های مونوپروزا معمولا در دمای ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد صورت می گیرد، امکان تبخیر اکسید بور در این دما، هر چند پخت سریع است، وجود دارد که باعث بروز عوارضی از قبیل ناهموار شدن سطح لعاب می گردد.

استفاده از  K2Oدر لعاب مونوپروزا مفید است، چون این اکسید کشش سطحی کمی داشته و پینهول را کاهش می دهد.

استفاده از Na2O در لعاب مونوپروزا توصیه نمی شود چون نقطه نرم شوندگی لعاب را به شدت کاهش می دهد. باید به این نکته توجه داشت که Na2O و K2O در کنار هم با تشکیل یوتکتیک نقطه نرم شوندگی لعاب را شدیدا کاهش می دهند، به همین دلیل حضور همزمان این دو اکسید در لعاب مونوپروزا توصیه نمی شود.[۴ و ۵]

با توجه به نقش مهم اکسیدروی، پروژه حاضر به بررسی استفاده از اکسیدروی میکرون در مقایسه با اکسیدروی نانو پرداخته است.

۲- فعالیتهای تجربی

اکسیدروی میکرون دارای اندازه ذرات ۴۰ تا ۵۰ میکرون و سایز ذرات نانو اکسیدروی ۲۴ تا۳۰ نانومتر در طی انجام تست BET  برآورد شده است.

از جمله روشهای مختلف تولید نانو اکسیدروی می توان به روش رسوب بخار شیمیایی، روش سل ژل پیرولیز پاششی که از روشهای سنتز فاز گازی می باشد و همچنین روش مکانوشیمیایی نیز اشاره کرد. نانو اکسیدروی مصرفی در این پروژه، به روش مکانوشیمیایی توسط شرکت فناوران کاتالیست ساخته شده است.

مواد اولیه مصرفی برای تهیه فریت مونوپروزا شامل موارد موجود در جدول(۱) می باشد. طبق فرمول زگر جدول(۲)، دو فرمول یکسان، یکی با اکسیدروی میکرون شکوهیه (R) و دیگری با اکسیدروی نانو (S) تهیه و داخل بوته های آلومینایی ریخته شدند و بعد از پخت در دمای ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد با سرعت حرارت دهی ۱۰درجه سانتیگراد بر دقیقه و نگهداری ۳۰ دقیقه در ماکزیمم دما، از داخل کوره خارج و در آب سرد ریخته شدند (پخت دو فرمول همزمان و تبرید نیز همزمان صورت گرفت) و بدین ترتیب فریت ها تهیه و سپس داخل خشک کن خشک شدند.

سپس هر دو فریت پس از توزین به همراه ۳/۰ درصد تری پلی فسفات سدیم (TPP) (به عنوان روانساز)، ۱۰درصد کائولن زدلیتز (جهت تعلیق پذیری دوغاب لعاب)، ۰۵/۰ درصد چسب کربوکسی متیل سلولز (CMC) و نیز ۴۰ درصد آب، توسط فست میل تحت سایش تر قرار گرفت تا مانده روی الک ۴۵ میکرون هر فرمول به حدود پنج درصد رسید و نیز دانسیته جهت اعمال بر روی بدنه انگوب (لعاب آستری) خورده، gr/cm3 85/1 تنظیم شد. توسط ابزار اسلش دو محفظه ای (Orifice یا اصطلاحاً لعاب زن خطی) این دوغابها تحت شرایط یکسان بر روی بدنه های خام انگوب خورده اعمال گردید و سپس جهت خشک شدن در خشک کن قرار گرفت.

پس از خشک شدن، نمونه ها داخل کوره رولری شرکت کاشی نارین میبد تحت دمای ۱۱۱۰درجه سانتیگراد و سیکل ۴۸ دقیقه (کوره ۹۵ متری شرکت سیتی ایتالیا) پخت شدند.

کاشی های پخت شده به منظور بررسیهای تست های شیمیایی، طیف سنجی، اندازه گیری ضریب انبساط حرارتی، تست شوک حرارتی، تست اتوکلاو و نیز بررسیهای فازی تهیه شدند.

همچنین از کاشیهای پخت شده به منظور بررسیهای ریزساختاری مقطع عرضی تهیه و مانت گردید. به منظور اندازه گیری ضریب انبساط حرارتی لعاب، دستگاه دیلاتومتری (NETZSCH, DIL 402) استفاده شد و ابعاد نمونه های مورد آزمایش mm4450 بود. از دستگاه طیف سنج (GRETAG MACBETH-CFX) جهت بررسی شدت سفیدی هر نمونه استفاده گردید. شناسایی فازها توسط دستگاه پراشگر پرتو ایکس (Simens, model D-500) صورت پذیرفت. بررسیهای میکروسکوپی بر روی نمونه ها نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی ساخت شرکت فیلیپس (Philips) از کشور هلند و مدل XL30 بود.

مقدمه
 

برای افزایش بیشتر میزان دانسیته می توان از اشکال توخالی فیبر مانند استفاده نمود با استفاده از این اشکال می توان میزان دانسیته را به 900m^(2〖.m〗^(-3) ) رساند که این عدد در مقایسه با دانسیته ی 30-500m^(2〖.m〗^(-3) ) که در صفحات و قطعات لوله ای دیده می شود، بسیار زیاد است. بزرگترین چالشی که در تهیه ی اجزای فیبری توخالی تولید شده از مواد سرامیکی روبروی ماست، تردی این مواد است. این مسأله مخصولاً در کاربردهای صنعتی دمابالا نمود می یابد. اجزای فیبری توخالی در فرم های متخلخل و متراکم تهیه می شوند که فرم آنها بستگی به کاربردشان دارد. این نوع غشاءهای سرامیکی را می توان در زمینه هایی همچون مجزاکننده های گازی، رآکتورهای غشائی (membrane reactor)، بازیافت حلال و... استفاده کرد

فرآيندهاي غشائي
 

فرآيندهاي غشائي به عنوان يک واحد عملياتي براي گستره ي وسيعي از فرآيندهاي جداسازي صنعتي استفاده مي شود. اين فرآيندها بوسيله ي اختلاف فشار، غلظت و يا اعمال ميدان الکتريکي ميان غشاءها انجام مي شود. و از اين رو براساس نوع نيروي محرکه، اندازه ي مولکولي و يا نوع عمليات متفاوت هستند. برخي از فرآيندهاي غشائي معمولي در ادامه معرفي شده است:

جداسازي گازي
 

مخلوط هاي گازي را مي توان بوسيله ي غشاءهاي مولکولي متخلخل و متراکم جداسازي نمود. غشاءهاي سراميکي متراکم از مواد سراميکي کريستالي مانند پروسکايت (perovskites: مينرال معدني توليدي از اکسيد کلسيم و تيتانيم که به رنگ هاي زرد، قهوه اي يا خاکستري وجود دارد. برخي اوقات علاوه بر اين اکسيدها، اکسيد عناصر گروه خاک هاي کميابت مانند ايتريا و اسکانديم نيز در آن يافت مي شود) و فلئوريت (Fluorites) توليد مي شوند که اين نوع غشاءها تنها اجازه مي دهند اکسيژن يا هيدروژن از ميان شبکه ي کريستاليشان عبور کند. بنابراين اين غشاءها در برابر ساير گازها نفوذناپذيرند.
نفوذ اکسيژن از ميان غشاء سراميکي متراکم به خاطر وجود تعداد زيادي جاي خالي اکسيژن اتفاق مي افتد. اين جاهاي خالي اکسيژن بوسيله ي دپينگ (doping) و توليد حفره هاي الکتروني در دماي بالا پديد مي آيند. هنگامي که در دو طرف غشاء اختلاف فشار اکسيژن باشد، اکسيژن از قسمت با فشار بالاتر به سمت با فشار کمتر حرکت مي کند.

حرکت اکسيژن از ميان حفره ها در شکل 1 نشان داده شده است. علاوه بر نفوذ بالک، نفوذ اکسيژن از ميان غشائي با رسانايي الکتروني و يوني نيز اتفاق مي افتد که در اين فرآيند واکنش هاي تبادل سطحي در دو سمت فقير و غني از اکسيژن رخ مي دهد. اين فرآيند داراي مراحلي همچون جذب سطحي اکسيژن، جدايش، جفت شدن و تبادل بار است. بنابراين فرآيند نفوذ از سمت با فشارجزئي اکسيژن بالاتر به سمت با فشار جزئي اکسيژن کمتر شامل مراحل زير است:
1) انتقال اکسيژن گازي از جريان گاز به سطح غشاء (در سمت با فشار بالاتر)
2) واکنش ميان اکسيژن ملکولي و جاهاي خالي اکسيژن در سطح غشاء (در سمت با فشار بالاتر)
3) نفوذ بالک اکسيژن از مقطع غشاء از جاهاي خالي
4) واکنش بين اکسيژن شبکه و حفره هاي الکتروني در سطح غشاء ( سمت با فشار پايين تر)
5) انتقال اکسيژن از سطح غشاء به داخل جريان گازي (در سمت با فشار پايين تر)
به هر حال مقاومت هاي موجود ميان فاز گازي و غشاء (در مراحل 5 گانه ي بالا) معمولاً اندک و بي اهميت است. به عنوان يک نتيجه بايد گفت که در نفوذ اکسيژن تنها نفوذ بالک غشاء و واکنش سطحي بايد مد نظر قرار گيرد. به طور مشابه هنگامي که يک غشاء با رسانايي پروتني در معرض هيدروژن قرار گيرد و ميان دو سمت غشاء اختلاف فشار وجود داشته باشد، عمل انتقال اتفاق مي افتد. در اين فرآيند نيز نفوذ بالک غشاء و واکنش هاي سطحي مسائل مهمي هستند که بايد به آنها توجه خاصي کرد.
در غشاءهاي سراميکي ميکروپورس، رفتار نفوذي گاز ممکن است بواسطه ي نفوذ کندسن (Kundsen diffusion)، نفوذ سطحي، نفوذ چند لايه اي (diffusion multilayer)، نفوذ از ميان کانال هاي موئي و يا غربال هاي ملکولي اتفاق افتد. از اين رودر اين مواد نفوذ اتفاق افتاده به اندازه ي تخلخل ها و توزيع اندازه ي تخلخل هاي غشاء، دماي کاربرد، فشار، طبيعت غشاء و نوع ملکول نفوذ کننده بستگي دارد. تسلسل رفتار نفوذي گاز که از نفوذ کندسن شروع و به غربا هاي ملکولي ختم مي شود با رويه ي افزايش نفوذگزيني ماده همراه است. براي تخلخل هايي که نسبت به اندازه ي ملکولي بزرگتر هستند. نفوذ بوسيله ي نفوذ کندسن کنترل مي گردد. در اين مورد گاز با توجه به سرعت ملکولي نفوذ مي کند و همچنين نفوذ با عکس ريشه ي دوم وزن ملکولي رابطه دارد. اگر جذب گازدرتخلخل هاي غشاء بالا باشد، نفوذ سطحي نسبت به نفوذ کندسن بيشتر مي شود. هنگامي که تخلخل ها داراي اندازه اي در حد قطر ملکولي باشند؛ در اين حالت غربال ملکولي بوجود مي آيد. مکانيزم غربال ملکولي وابستگي بيشتري به دما داشته و در هنگامي که اندازه ي ملکول گاز افزايش يابد، ميزان نفوذ بوسيله ي آن کاهش مي يابد.
پروپوراسيون ( Porevaporation )
پروپوراسيون يک فرآيند جداسازي است که در آن مخلوط مايع در تماس با يک سمت غشاء قرار دارد و سمت ديگر غشاء يک جريان بخار وجود دارد. (شکل 2).

به دليل وجود غشاء موازنه ي بين فاز بخار- مايع به صورت آسانتري مي باشد. (همانگونه که در شکل 3 نشان داده شده است). کاربرد اين روش در جداسازي مخلوط هاي مايع با دماي جوش يکسان و مخلوط هاي حساس به حرارت بيشتر ترجيح داده مي شود که در فرآيند پروپوراسيون از غشاءهاي سراميکي استفاده مي شود. زيرا اين نوع از غشاءها مزيت هايي مانند پايداري حرارتي و شيميايي بالاتر نسبت به نوع پليمري دارند. از اين رو غشاءهاي سراميکي را مي توان در دماهاي بالاتر و در حضور حلال استفاده نمود. اين شرايط کاري ممکن است موجب شکسته شدن غشاءهاي پليمري گردد. غشاءهاي سراميکي پايداري مکانيکي بالاتري داشته و در مواجهه با حلال هاي مختلف متورم نمي شوند. از اين رو مي توان غلظت هاي متفاوتي از محلول ها را بواسطه ي اين غشاها جداسازي نمود. قابليت کاربرد غشاءهاي سراميکي در دماي بالا باعث مي شود ميزان سطح غشاء مورد نياز نسبت به غشاء پليمري کاهش يابد. عشاءهاي سراميکي تقويت شده محکم تر از غشاءهاي پليمري هستند. مزيت ديگر غشاءهاي سراميکي خنثي بودن آنهاست. از اين رو مي توان از آنها براي جداسازي ترکيبات بسيارواکنش پذير در شرايط اسيدي و بازي استفاده کرد.

با انجام کارهاي متنوعي که محققين انجام داده اند مزيت هاي غشاءهاي سراميکي نسبت به غشاءهاي پليمري مشخص گشته است. مزيت هاي غشاءهاي سراميکي نسبت به نوع پليمري عبارتند از:
1) دوام بالا در محيط کاري (اين دوام مي تواند تا چندين هفته باشد)
2) غشاءهاي سراميکي را مي توان در دماي بالاتر نسبت به نوع پليمري استفاده نمود.(بيش از 300 درجه سانتيگراد)
3) سيا بيشتر محلول بر روي غشاءهاي سراميکي در حالي که خاصيت بهگزيني حفظ مي شود.

اسمز معکوس و نانو فيلتراسيون
 

فرآيندهاي اسمز معکوس (RO)، و نانوفيلتراسيون (NF) فرآيندهايي هستند که در طي آنها اجازه داده مي شود گونه اي از مواد (مانند حلال) به آساني عبور کند ولي اجازه ي عبور سايرگونه ها داده نمي شود. اين فرآيندها مي توانند به گونه اي باشند که عبور انتخابي به صورت کامل يا ناقص انجام شود. جداسازي و نفوذ حلال از ميان غشاء يک خاصيت منحصر به فرد اين غشاءهاست و به ساختار غشاء برمي گردد. تفاوت عمده ي ميان غشاءهاي اسمز معکوس و غشاءهاي نانوفيلتراسيون در اين است که رد فرآيند اسمز معکوس هر نوع ماده ي حل شده در حلال پس زده مي شود (يعني اجازه ي عبور هيچ گونه ماده ي حل شده داده نمي شود. حتي يون هاي تک ظرفيتي) در حالي که در غشاءهاي نانوفيلتراسيوني تنها امکان پس زدن يون هاي چندظرفيتي وجود دارد. (يون هاي تک ظرفيتي اجازه ي عبور از غشاء نانوفيلتراسيوني را دارند).

همانگونه که در شکل 4 نشان داده شده است، فرآيند اسمزي يک پديده ي طبيعي است که در آن آب از ميان غشاء اسمزي و از مکان با غلظت مواد حل شونده ي کمتر است به جايي که غلظت بيشتر است، عبور مي کند تا جايي که موازنه ي اسمزي اتفاق افتد (شکل B . 4). براي ايجاد فرآيند اسمز معکوس بايد فشار مکانيکي به جريان اعمال گردد (شکل 4.c). اين فشار مکانيکي بايد از فشار اسمزي بيشتر باشد تا فرآيند اسمزي را در جهت عکس پيش ببرد. به عنوان يک نتيجه بايد گفت که با استفاده از روش اسمز معکوس جداسازي آب از محلول امکان پذير است. اين فرآيند را اسمز معکوس مي گويند. کاربرد فرآيند اسمز معکوس عبارتست از: نمک زدائي از آب دريا، تصفيه ي فاضلاب، تصفيه و توليد آب با خلوص بسيار بالا.
اسمز معکوس (RO) يک تکنولوژي بسيار خوب براي تصفيه ي آب در بسياري از کاربردهاست امروزه، تنها غشاءهاي پليمري RO/NF براي اين فرآيند به صورت تجاري در دسترس است.
مشکلات عمده ي استفاده از غشاءهاي پليمري RO/NF عبارتست از:
1) جرم گرفتگي مفرط به دليل جريان آرام مايع موجود بر روي اين غشاءها.
2) مقاومت شيميايي پايين در برابر عوامل کلردار و ساير اکسيدان ها
3) اين فرآيند نياز به تعميرات و نگهداري فراواني دارد. و ضايعات فراواني نيز توليد مي کند.
4) نبود بار سطحي مناسب بر روي غشاء جهت کاهش احتمال جرم گرفتگي.
در اين زمينه استفاده از غشاءهاي سراميکي داراي مزاياي فراواني نسبت به نوع پليمري است. براي مثال غشاءهاي سراميکي مقاومت استثنائي در برابر عوامل کلردار، اکسيدان هاي داشته و در برابر تابش پرتو و حلال هاي مختلف نيز مقاوم اند. همچنين اين غشاءها داراي پايداري گرمايي و شيميايي بالاتري هستند و عمر مفيد آنها نيزبيشتر است. غشاءهاي سراميکي از بدو بوجود آمدن غشاءهاي پليمري وجود داشته اند ولي مسائلي همچون قيمت بالا، تراکم فشرده سازي (packing density) پايين و قابليت بهگزيني پايين انواع تجاري غشاءهاي سراميکي موجب گشته تا از آنها در کاربردهاي اسمز معکوس و نانوفيلتراسيون استفاده نشود و اين نوع غشاءها از لحاظ اقتصادي براي اين کاربرد مناسب نباشند. اخيراً تحقيقات فراواني در زمينه ي ساخت غشاءهاي نانوفيلتراسيوني سراميکي انجام شده است و غشاءهايي از جنس اکسيد تيتانيم، زيرکونيا، سيليسي- زيرکونيا، اکسيد هافنيوم و آلومينايي (نوع گاما) توليد شده است. بيشتراين غشاءها براي جداسازي حلال هاي غير آبي در فرآيندهاي سل ژل استفاده مي شوند. در اين فرآيندها يک تکيه گاه سراميکي مزوپورس با لايه اي از اکسيد فلزي پوشش دهي مي شود تا اندازه ي تخلخل هاي پاياني تعيين گردد. اين مسئله پيشرفت بزرگي در زمينه ي کنترل اندازه ي قطر تخلخل ها است که بواسطه ي انتخاب يک محلول کلوئيدي مناسب امکان پذيراست

الترافيلتراسيون و ميکروفيلتراسيون
 

الترافيلتراسيون فرايندي است که در آن غشاءهاي متخلخل براي جداسازي اجزاي کلوئيدي يا مواد حل شونده ي با وزن ملکولي بالا از حلال استفاده مي سود. در الترافيلتراسيون ، مکانيزمي شبيه به اسمز معکوس و نانوفيلتراسيون براي جدا سازي حلال از ذرات کلوئيدي استفاده مي شود. بنابراين در اين فرايند پس زدن مواد حل شونده از محلول بر اساس اندازه ي تخلخل ها و توزيع اندازه ي تخلخل هاي غشاء و واکنش هاي سطحي ميان غشاء و حلال / حل شونده تعيين مي گردد. انتقال کامل حلال در اغلب موارد بوسيله ي مقاومت هاي مربوط به انتقال جرم مخصوصاً در مرز محلول کنترل مي شود. بنابراين وجود حتي مواد حل شونده در غلظت پايين مي تواند موجب اثرات عميقي بر روي نفوذ حلال داشته باشد.
اگر چه توصيف دقيقي در مورد تفاوت و مرز ميان الترافيلتراسيون و ميکروالترافيلتراسيون وجود ندارد، همانگونه که در شکل 1 ديده مي شود، ميکروالترافيلتراسيون فرآيند الترافيلتراسيون سنتي است و براي جدا سازي ذرات مجزا از محلول استفاده مي شود. همانگونه که در شکل 1 ديده مي شود، خط جداسازي ميان فيلتراسيون درشت و ميکروفيلتراسيون وجود ندارد اما حد بالاي اندازه ي تخلخل قابل قبول در حدود چند ميکرون مي باشد. حد اندازه ي پاييني در 0.1 ميکرون قرار دارد.

فيلتراسيون براي جدا سازي ذرات کوچک و غير قابل حل، باکتري ها و سلول هاي مخمر. از جريان هاي مايع استفاده مي شود. فيلترهاي عميق سنتي که به طور نمونه وار از ماتريکسي فيبري تشکيل شده اند را مي توان براي همين کار استفاده کرد اما مکانيزم جداسازي در اين فيلترها به دام انداختن و جذب سطحي مي باشد. براي فيلترهاي عميق اندازه ي تخلخل تعريف نمي شود. اما سوراخ هاي ميان الياف از اندازه ي کوچکترين ذره بزرگتر است. بنابراين باقي ماندن ذرات بر روي فيلترهاي عميق يک مسئله ي آماري است . به عبارت ديگر، غشاءهاي ميکروفيلتراسيوني داراي اندازه ي تخلخل معيني هستند و عمل جداسازي بر اساس اثر غربال گري انجام مي شود. به دليل آنکه اندازه ي تخلخل هاي موجود در اين غشاءها نسبتاً بزرگ هستند، انتقال حلال در آنها به وسيله ي همرفت انجام مي شود. سرعت انتقال حلال از ميان اين گونه غشاءها را مي توان بوسيله ي فشار ميان غشاء مقايسه کرد و بوسيله ي معادله ي hagen-Poiseuille آن را تعريف نمود. (اين مسئله در حالي صحيح است که تخلخل هاي غشاء را استوانه اي فرض کنيم.)
غشاءهاي الترافيلتراسيوني و ميکروفيلتراسيوني از انواع متنوعي از پليمرها مانند سلولز استات ، سلولز فيترات، پلي اکريلونيتريل، پلي اميد، پلي اترسولفون، پلي ايميد، پلي سولفون، پلي وينيل الکل، پلي وينيليدن فلورايد و...ساخته مي شوند. غشاءهاي سراميکي نيز براي اهداف الترافيلتراسيوني و ميکروالترافيلتراسيوني ساخته شده اند. توسعه ي اين غشاءهاي سراميکي عمدتاً به دليل نياز به داشتن غشاءهايي با تحمل حرارتي و شيميايي بالاتر، انجام شد زيرا غشاءهاي پليمري محدوديت دماي استفاده شدن دارند.(معمولاً از اين غشاءها تنها در دماهاي زير200 درجه سانتي گراد مي توان استفاده نمود). علاوه بر اين اکثر پليمرهايي که در بالا اشاره شد، نمي توانند در برابر حلال هايي مانند بنزن و تولوئن مقاومت کنند. غشاءهاي الترافيلتراسيوني و ميکروفيلتراسيوني سراميکي از موادي مانند اکسيد آلومينيوم، اکسيد تيتانيم و اکسيد زيرکونيوم ساخته مي شوند. از اين رو اين مواد پايداري خوبي در برابر دماهاي بالا و محيط هاي شيميايي خورنده دارند. کاربردهاي ويژه ي فرايندهاي الترافيلتراسيوني و ميکروالترافيلتراسيوني که از غشاءهاي سراميکي استفاده مي کنند را مي توان در صنايعي همچون لبني، غذايي ، دارو سازي ، بيولوژيکي، رنگ، کاغذ و آب مشاهده کرد.
دو نوع عمليات در الترافيلتراسيون و ميکروفيلتراسيون وجود دارند که عبارتند از:
1) فيلتراسيون بن بستي (dead -end filtration)
2) فيلتراسيون کراس- فلو(cross-flow filtration)
همانگونه که در شکل 2 نشان داده شده است فيلتراسيون بن بستي تنها براي مخلوط هاي سوسپاپنسيوني با درصد جامد کم مناسب است. در حالي که فيلتراسيون کراس- فلو را مي توان براي مخلوط هاي با غلظت بسيار بالا استفاده کرد.

دياليز
 

دياليز در اصل يک فرايند نفوذ است که براي جدا سازي مواد موجود در محلول استفاده مي شود. در اين فرايند از عدم يکسان بودن غلظت در دو سمت غشاء متخلخل استفاده مي شود. بنابر اين دياليز بواسطه ي گراديان غلظت در مقط غشاء انجام مي شود. کاربرد خاص از اين فرايند در کليه ي مصنوعي است. که در شکل 3 شماتيک آن نشان داده شده است. واحد دياليز شامل يک قسمت غشائي است که اين بخش غشائي از الياف توخالي تشکيل شده است. خون از ميان فيبر توخالي حرکت مي کند و اين در حالي است که مايع دياليز از ميان پوسته ي بخش غشائي عبور مي کند. مايع دياليز با سرعت کافي در ميان پوسته جريان مي يابد به نحوي که حالت اشباع پيدا نکند. مواد سمي موجود در خون از ميان ديواره ي متخلخل نفوذ مي کند و بوسيله ي مايع دياليز خارج مي شود. قابليت نفوذ غشاء بوسيله ي خاصيت ذاتي غشاء و مواد حل شده در محلول تعيين مي گردد. به هر حال، طول، قطر داخلي و ضخامت غشاء در طراحي اين دستگاه مهم مي باشد. همچنين شرايط کارکرد مانند فشار تر غشائي (pressure teansmembrone) و سرعت جريان مايعات داخل فيبرها بايد بهينه باشد. اکثر موادي که براي ساخت غشاءهاي کليهي مصنوعي استفاده مي شوند، پليمري هستند(عمدتاً از مواد سلولزي هستند). اخيراًً غشاء هاي مصنوعي شامل پلي سولفون ، پلي متيل اکريلات و پلي اکريلو نيتريل نيز براي استفاده در دياليز توسعه يافته اند. اين پليمرها زيست سازگار پذيرتر هستند. اين غشاءهاي جديد همگي مصنوعي هستند و داراي قابليت سيلان بالايي هستند.

تاکنون گزارشي از استفاده از غشاءهاي سراميکي در آناليز داده نشده است. ولي دانشمندان پيشنهاد کردند که از غشاءهاي سراميکي براي زدايش اندوتوکسين (endotoxins) از آب دياليز (مايع دياليز) استفاده شود. علت اين پيشنهاد اين است که غشاءهاي سراميکي مقاومت بيشتري در برابر شرايط کاري سخت دارند.
الکترودياليز
الکترودياليز فرايندي است که در آن يون هاي حل شده بواسطه ي اعمال يک ميدان الکتريکي از ميان يک غشاء با خاصيت تبادل کنندگي يوني عبور مي کنند. اگر چه الکترودياليز در ابتدا با اصلاح فرايند دياليز (با استفاده از اضافه کردن دو الکترود به فرايند دياليز) شروع شد. اما اين فرايند ها به وضوح از هم متفاوت هستند. (جدول 1)

قوانين مربوط به الکترودياليز بواسطه ي آزمايشات strathmann بر روي يک نمونه ي آب شور انجام شد. همانگونه که در شکل 4 مشاهده مي شود، يک فرايند الکترودياليز متشکل از يک سري غشاء کاتيوني و آنيوني است که به صورت متفاوت قرار گرفته اند. و يک پتانسيل الکتريکي به انتهاي آنها متصل گشته است. اين سيستم براي نمک زدائي از آب شور استفاده شده است. هنگامي که آب شور شامل سديم کلرايد باشد و به داخل يک سلول معين وارد شود، کاتيون هاي با بار مثبت مانند يون هاي سديم بوسيله ي کاتد حرکت داده مي شوند. يون هاي سديم مي توانند از ميان غشاء کاتيوني با بار منفي نفوذ کرده اما بوسيله ي غشاء آنيوني با بار مثبت دفع مي گردند. به طور مشابه يون هاي با بار منفي مانند يون هاي کلر نيز به سمت آند حرکت کرده و از ميان غشاء آنودي عبور مي کنند اما بوسيله ي غشاء کاتدي دفع مي گردند. به عنوان يک نتيجه مي توان گفت که هر دو يون سديم و کلر از محفظه ي آبکي رقيق خارج شده و به محفظه ي کناري که داراي آب شور است مي روند. الکترودياليز مي تواند هم براي تغليظ نمک و هم براي توليد آب آشاميدنيي از آب شور استفاده شود.

غشاءهاي تبادل کننده ي يوني همچنين در صنعت سودسوزآور استفاده مي شود. اين غشاءها براي الکتروليز محلول سديم کلريد استفاده مي شود که محصول بدست آمده از اين فرايند سديم هيدورکسيد و کلر است. اين فرايند به صورت شماتيک در شکل 5 نشان داده شده است. همانگونه که ديده مي شود غشاء کاتدي از پليمر پرفلئورو کربن ساخته شده است. اين غشاء در مرکز محفظه ي الکتروليز قرار دارد. هنگامي که محلول سديم کلريد در سمت چپ غشاء کاتيوني اضافه شود، يون سديم به سمت کاتد جذب شده و به سمت راست غشاء منتقل مي شود. در سطح کاتد،آب به هيدورژن با بار مثبت و هيدروکسيد تجزيه مي شود. يون هاي پروتن (+ H) به سرعت به اتم هاي هيدوژن کاهش يافته که اين يون ها الکترون مورد نياز خود را از سطح کاتد دريافت مي کنند. دو هيدروژن اتمي ترکيب شده و يک ملکول هيدوژن پديد مي آيد. اين ملکول ها به صورت حباب تشکيل مي گردند. همچنين محلول هيدروکسيد سديم در قسمت کاتد تشکيل مي گردد. به عبارت ديگر ، يون هاي کلر به سمت آند حرکت کرده و به محض رسيدن به آند الکترون خود را به آند داده و به اتم هاي کلر تبديل مي گردند. دو اتم کلرنيز ترکيب شده و ملکول کلر تشکيل مي شود.

فرآيندهاي الکترودياليز در ابتدا بوسيله ي غشاءهاي با گزينش يوني پليمري انجام مي شد زيرا اين نوع غشاءها داراي ويژگي هاي مطلوبي مانند مقاومت الکتريکي پايين و انعطاف پذيري مکانيکي هستند. اشکال غشاءهاي با گزينش يوني پليمري ، بهگزيني نسبتاً پايين و پايداري گرمايي پايين آنهاست. غشاءهاي سراميکي با قابليت تباد ل سديم را مي توان در دماهاي بالا و بدون اينکه آسيبي به آنها وارد شود، استفاده کرد. به هر حال ، ضخامت غشاءهاي سراميکي باعث شده است تا اين غشاءها مقاومت بالايي داشته باشند و از اين رو مصرف انرژي در آنها افزايش مي يابد. در واقع ما به خاطر اين ضخامت اين غشاءها را بالا مي بريم که به آساني شکسته نشوند. مصرف زياد انرژي در اين نوع غشاءها مصرف آنها را با اشکال مواجه کرده است. البته گروهي از پژوهشگران غشاءهاي کامپوزيتي از جنس سراميک ساخته اند که اين کامپوزيت بر روي غشائي پليمري قرار داده مي شود . همچنين اين مسئله ثابت شده است که حضور اين فيلم کامپوزيتي -سراميکي باعث افزايش بازده گشته و از بوجود آمدن رسوب جلوگيري مي کند . اين گونه غشاءهاي کامپوزيتي هم داراي مزيت هاي مواد پليمري و هم مواد سراميکي هستند.

کنتاکتورهاي غشائي
در طي فرآيندهاي غشائي مرسوم حضور غشاء با خاصيت گزينشي باعث جداسازي مايع مي شود. ولي در کنتاکتورهاي غشائي اين مسئله وجود ندارد. غشاءهاي مورد استفاده در کنتاکتورهاي غشائي خاصيت گزينشي ندارند. بنابراين در اين غشاءها جدايش عمدتاً بر اساس قوانين موجود براي تماس مواد (مثلاً تعادل فازي) انجام مي شود. شکل 1 قوانين حاکم بر اين فرآيند را نشان مي دهد . همانگونه که ديده مي شود غشاءهاي متخلخل دو سيال (گاز يا مايع) را از همديگر جداسازي مي کنند که در اين فرآيند نفوذ بوسيله ي انتقال جرم اتفاق افتاده است. بر اساي نوع ماده ي مورد استفاده در ساخن غشاء، خواص فيزيکي -شيميايي سيال و فشار اعمالي در فرآيند، تخلخل هاي غشاء مي توانند بوسيله ي سيال پر شوند که اين مسئله باعث ايجاد تفاوت زيادي در مقاومت انتقال جرم و غشاء مورد استفاده مي شود.

کنتاکتورهاي غشائي يک تکنولوژي است که در آن غشاءهاي متخلخل به عنوان مواد بسته بندي در انتقال جرم بين فازها استفاده مي شود. بنابراين تمام فرآيندهاي جداسازي مرسوم گازي و فرآيندهاي جذبي ، تقطير ، عصاره گيري مايع- مايع ، امولسيون سازي ،کريستاليزاسيون و کاتاليزورهاي انتقال فاز (PHASE TRANSFER CATALYSIS) بوسيله ي کنتاکتورهاي غشائي انجام مي شود.
عملکرد کنتاکتورهاي غشائي به طور زيادي به خواص غشاء ، خواص فيزيکي -شيميايي سيال و فشار بکار برده شده در عمليات بستگي دارد. عموماً يک غشاء با اندازه ي تخلخل هاي نسبتاً يکسان که سطح آب گزيز دارند و براي اين فرآيند مناسب است. اين غشاء به خاطر اين بايد آبگريز باشد که از تر شدن و امتزاج ميان فازي جلوگيري شود. غشاءها با اندازه ي تخلخل بزرگ، تخلخل هاي زياد و ساختار نامتقارن باعث ايجاد جريان نفوذي بالايي مي شود اما ممکن است باعث تشکيل حباب هاي گازي در فرآيند گاز -مايع شوند. بنابراين فشارهاي عملياتي در فاز مايع بايد کاملاً کنترل شود. به خاطر آنکه از مشکلات بوجود آمده در انتخاب غشاء فرار کنيم و پيچيدگي هاي عملياتي را کاهش دهيم، بايد از کنتاکتورهاي غشائي در واحدهاي جداسازي استفاده کنيم. اين کنتاکتورهاي غشائي داراي مزيت هايي همچون، مسافت سطح بيشتر بر واحد حجم، کنترل مستقل سرعت جريان مايع و گاز بدون غرقه سازي، ايجاد کف و هواگرفتگي هستند . عيوب اين گونه کنتاکتورها عمدتاً مربوط مي شود به وجود مقاومت عبور در برابر ماده و محدوديت هاي فشاري موجود مي باشد. کنتاکتورهاي غشائي امروزي عمدتاً از غشاءهاي پليمري ساخته شده اند زيرا قيمت آنها نسبت به نوع سراميکي پايين تر است و اين مسئله يکي از مزاياي غشاءهاي پليمري است. به هرحال اخيراً غشاءهاي فيبري توخالي که از جنس سراميک ساخته مي شوند بر اي ساخت کنتاکتورهاي غشائي استفاده شده است. اين جايگزيني باعث افزايش طول عمر کنتاکتور غشائي مي شود که يکي از مزاياي غشاءهاي سراميکي است.

گروهي از محققين از کنتاکتورهاي غشائي فيبري توخالي استفاده کرده اند تا سرعت تقطير را بالا ببرند . براساس همين مسئله سيستمي براي تقطير ابداع شده است. که در شکل 2 ديده مي شود. همانگونه که ديده مي شود اين سيستم از يک ستون يک کمک گرم کن (REBOILER) و يک کنوانسور تشکيل شده است. تنها تفاوت اين کنتاکتور اين است که ستون بوسيله ي ماده اي پر نشده است بلکه از الياف توخالي ساخته شده است. اين مسئله کاملاً واضح است که يک ستون فيبري توخالي داراي چندين مزيت نسبت به ستون هاي تقطير سنتي است. اول آنکه اين نوع ستون ها داراي سطح تماس به حجم زيادي هستند. کل اين ناحيه به صورت فعال در انتقال جرم ميان بخار و مايع شرکت مي کند. به دليل اينکه سيال همواره الياف توخالي را پر کرده اند، اين سطح تماس پايدار باقي مي ماند (حتي در جريان بسيار کم) . سوماً به دليل آنکه فاز بخار و مايع در تماس با هم نيستند هيچ گونه غرقه سازي (FLOODING) ناشي از حضور دو فاز بخار و مايع در کنار هم رخ نمي دهد. البته هنوز استفاده از الياف سراميکي توخالي متداول نشده است ولي به خاطر مزاياي سراميک نسبت به پليمر احتمال رواج اين گونه الياف توخالي سراميکي زياد است.
رآکتورهاي غشائي
يک رآکتور غشائي وسيله اي است که از ترکيب يک جداساز غشائي به همراه يک رآکتور شيميايي تشکيل شده است. البته به جاي جدا ساز غشائي مي توان از يک فرآيند توزيع نيز استفاده کرد. به دليل آنکه در رآکتورهاي غشائي واکنش شيميايي و عمليات جداسازي /توزيع در يک بخش انجام مي شود ، قيمت فرآيند توليد بسيار کاهش مي يابد . علاوه بر اين، رآکتورهاي غشائي قابليت ارتقاء فرآيند شيميايي را بوسيله ي راه کارهاي زير دارند.
1) عبور گزينشي حداقل يکي از محصولات از نقطه ي واکنش و از طريق غشاء. اين مسئله باعث مي شود تا تعادل واکنش به سمت مورد نظر حرکت کند. ( اصل لوشاتليه )
2) رساندن تنها يک واکنش دهنده ي خاص به منطقه ي واکنش باعث بهينه سازي نسبت اشباع مي شود. در واقع فرآيند شيميايي بهينه سازي گشته و اين مسئله باعث مي شود مصرف مواد اوليه(مخصوصاً مواد خاص) کاهش يابد.
همچنين در اين نوع رآکتورها کنترل ميزان محصولات فرعي نيز آسانتر است. شکل 3 دو عملکرد عمده ي رآکتورهاي غشائي نشان داده شده است.

استفاده از رآکتورهاي غشائي باعث مي شود که واکنش به صورت مورد نظر حرکت کند. اين فرآيند برگشت پذير عمدتاً براي واکنش هاي هيدروژن زدائي مورد مطالعه قرار گرفته است. براي مثال هنگامي که هيدروژن در يک واکنش هيدروژن زدائي توليد مي شود، به طور مداوم از ميان غشاء نفوذگزين خارج مي گردد. با خروج مداوم هيدروژن تعادل به سمت توليد هيدروژن حرکت مي کند. اين مسئله داراي مزاياي زيادي همچون استفاده از دماي پايين تر در واکنش و افزايش طول عمر کاتاليزورها است.
استفاده از غشاءها در کنترل افزودني هاي واکنش و توزيع مناسب واکنش دهنده ها در زمينه ي واکنش هاي اکسيداسيون جزئي هيدروکربن ها انجام شده است. در اين واکنش ها با کنترل ميزان اکسيژن بوسيله ي غشاء ، از حضور مستقيم فاز گازي (اکسيژن) در واکنش جلوگيري مي شود. همچنين از رآکتورهاي غشائي در کنترل ميزان حرارت واکنش هاي گرماده نيز مي توان استفاده نمود.

در رآکتورهاي غشائي -کاتاليستي، جفت شدگي غشاء با کاتاليزور بوسيله ي سه راه انجام مي شود. همانگونه که در شکل 4 ديده مي شود اين سه راه عبارتند از:
1) همانگونه که در شکل a. 4 ديده مي شود غشاء به همراه کاتاليت مرسوم جفت شده است. غشاء به عنوان ديواره ي خنثي رآکتور استوانه اي است. اين مسئله بايد مورد توجه قرار گيرد که لايه ي بالايي غشاء که باعث تسهيل فرآيند جداسازي مي شود تنها يک بخش کوچک از ضخامت غشاء را تشکيل مي دهد و لايه ي نگهدارنده بخش اعظم لايه را تشکيل مي دهد. اين پيکر بندي عمدتاً در رآکتورهاي هيدروژن زدائي استفاده مي شوند. برخي اوقات ، کاتاليزور به صورت خمير توليد شده و بر روي بخش بالايي غشاء پوشش داده مي شود. البته در صورتي که کاتاليزور کروي نيز مصرف شود عملکرد يکسان است.
2) در اين حالت از قرارگيري، غشاء خودش از لحاظ کاتاليزوري فعال است. (همانگونه که در شکل b.4ديده مي شود) کاتاليزور فعال يک لايه ي غشائي نازک و متراکم است که بر روي تکيه گاه متخلخل رسوب داده مي شود . يک مشکل بالقوه ي اين نوع قرار گيري اين است که همه ي بخش هاي سطحي اين کاتاليزور فعال نيستند.
3) آخرين نحوه ي قرارگيري در شکل 4.c نشان داده شده است. در اين قرارگيري کاتاليزور به صورت اشباع در داخل تخلخل هاي ماده ي ميکروپورس اضافه گشته است. (حالت کاتاليزور لايه ي يا ذره اي) اين روش يکي از روش هاي مرسوم براي اضافه کردن کاتاليزور به غشاء است و براي واکنش هاي هيدروژن زدائي استفاده مي شود

شیشه به عنوان لعاب
 

زیر لعاب ( underglaze )
 

لعاب های رنگی ( Colored glazes )