علم سرامیک

مقدمه:
 

دراين مقاله ها در مورد انواع مختلف شيشه و برخي از کاربردهاي آنها صحبت مي کنيم.
شيشه ها يکي از انواع مهم موادمهندسي محسوب مي شوند. اين مواد در پنجره ها، ساخت بطري، ليزرها، الياف نوري، عايق ها، لعاب کاري (glazing) ومينا کاري (enamelihg)، چاقوي جراحي، وسايل هنري وتابلوهاي راهنمايي - رانندگي استفاده مي شوند.
شيشه ها معمولا بازيافت مي شوند واز اين رو دوستدار محيط زيست هستند.مصريان آثار شيشه اي متنوعي بر جاي گذاشته اند ولي آنها اولين کساني نبودند که از اين ماده استفاده مي کردند.در دوران های ديرينه سنگي (paleolithic Times) شيشه هاي اوليه و شيشه هاي طبيعي (Obsidian: نوعي شيشه ي مصنوعي بدست آمده از آتش فشان ها ) بسياراهميت داشتند به خاطر اهميت زياد اين ماده مي توان گفت که شيشه نقش مهمي در شکل دهي تمدن ما داشته است.
به هر حال تعريفات مختلفي براي شيشه ها بيان شده است. دراين مقاله سعي مي کنيم بگوييم چرا واژه هاي شيشه اي (glassy)، زجاجي (Vitreous) و آمورف (amor phous) همگي براي توصيف شيشه استفاده مي شوند. همچنين سعي داريم جواب اين سوال را بدهيم که: «شيشه چيست؟»
هنگام مطالعه ي اين مقاله بايد دو ذهنيت را داشته باشيد:
1) ادعاي Sturkey:"شيشه در دماهاي بالا يک محلول شيميايي است."
2) اگر شيشه که مايع فوق سرد شده است، پس جامد نيست وبنابراين يک ماده ي سراميکي نيست (اما شيشه يک ماده ي سراميکي است)

تعريف
 

تعريف کلاسيک شيشه براساس روش تاريخي تشکيل آن انجام شده است. البته اين روش تعريف يک روش بسيار غير معقولي براي تعريف هر ماده است. اين مسئله باعث شده است تا امروز شيشه به چندين روش مختلف تعريف شود:
تعريف کلاسيک: شيشه يک مايع فوق سرد شده است(Supercooled liquid) مشکل بوجود آمده دراين تعريف اين است که در برخي موارد مي توان يک شيشه ي ويژه را به روشي توليد کرد که هيچگاه درحالت مايع قرار نداشته باشد.
ASTM شيشه را به صورت زير تعريف کرده است:
"شيشه يک محصول غير آلي از ترکيبي مذاب است که بدون آنکه کريستالي شود، سرد وصلب مي گردد."
اين تعريف نيز همان چيزي است که در تعريف کلاسيک آمده است. اما دراين تعريف شيشه ي پليمري استثناء شده است. به وضوح مشخص است که استناد کردن به روش توليد براي تعريف يک گروه از مواد ايده آل و مناسب نمي باشد.

تعاريف ديگر :
 

1)" شيشه يک ماده ي جامد است که نظم دوربعد از خود نشان نمي دهد."
نداشتن نظم دوربعد يعني ساختار شيشه درفواصل يک، دو يا سه برابر فاصله ي اجزاي سازنده، داراي نظم نيست. اين تعريف براساس مشاهدات حاصله از تفرق اشعه X، ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM) و... استوار است اما اين تعريف نيز کمي قراردادي است زيرا به اندازه ي اجزاء تشکيل دهنده بستگي دارد.
2)" شيشه يک مايع است که قابليت جاري شدن خود را از دست داده است."
اين تعريف استوار است اما از تعريفي که بوسيله ي ASTM ارائه شده است فراگيرتر است .همچنين اين تعريف از خاصيت مکانيکي براي تعريف شيشه استفاده مي کند. درحقيقت اين تعريف عملاً با ديدگاه فيزيک مدرن درباره ي شيشه مطابقت دارد.
اکثر شيشه هايي که ما در مورد آنها توضيح مي دهيم، شيشه هاي با شبکه ي اکسيدي است . (مخصوصاً سيليکات ها) تعريف ما از چنين شيشه هايي عبارتست از:
تجمعي جامد از تتراگونال هايي است که مي توانند رئوس خود را به اشتراک گذاشته و البته اين مواد نظم دور بعد ندارند.
دراين مقاله ما تنها درمورد شيشه هاي سراميکي بحث مي کنيم اما بايد بدانيم که علاوه بر شيشه هاي سراميکي، شيشه هاي فلزي و پليمري نيز وجود دارد. شيشه هاي فلزي ترکيبات پيچيده اي هستند که در آنها عمل کريستاليزاسيون انجام نشده است. اين مسئله بوسيله ي سريع سرد کردن فلز مذاب بوجود مي آيد.(اين فرآيند اسپلات کوئنچينگ ناميده مي شود). درادامه به بيان ويژگي شيشه ها مي پردازيم:

ساختار
 

شيشه ها در اصل جامد هاي غير کريستالي (يا آمورفي) هستند که در اغلب موارد از فريز شدن يک مايع فوق سرد شده بدست مي آيند. دراين موارد نظم دور برد در آرايش اتمي وجود ندارد. البته نظم کوتاه برد (زير 1nm) وجود دارد. اين مواد داراي آرايش منظمي از سلولهاي واحد نيستند.همانگونه که گفتيم شواهدي وجود دارد که ثابت مي کند در شيشه ها نظم کوتاه برد وجود دارد.اين نظم کوتاه برد به دليل آرايش اتمي درمجاورت هر اتم (البته در فاصله ي کوتاه) بدست مي آيد. تلاش هاي فراواني براي توصيف شيشه ها انجام شده است. که به بيان علت تشکيل شدن يا نشدن شيشه ها بحث مي کند. دراين زمينه ما ازدو ديدگاه به شيشه ها نگاه مي کنيم:
1) توجه به ساختار
2) توجه به مباحث کنيتيکي کريستاليزاسيون
درمورد اول ما به بيان هندسه ي اجزاي تشکيل دهنده ي شيشه ها مي پردازيم. همچنين دراين زمينه به بيان پيوندهاي بين اتمي واستحکام پيوندها مي پردازيم . درمورد دوم ما به بيان چگونگي دگرگوني هاي مايع به جامد در طي فرآيند سرد شدن مي پردازيم.
دماي تبديل شدن شيشه اي ( Tg )
درشکل 1 نموداري نشان داده شده است که در آن حجم ويژه به عنوان تابعي از دما رسم شده است.

اين دياگرام فرمي از دياگرام استعاله ي دما – زمان (T.T.T) براي شيشه است. درهنگام سرد شدن مايع از دماي بالا دو پديد ه ممکن است در نقطه ي انجماد (Tm) اتفاق مي افتد که عبارتند از :
1) اگر مايع کريستاليزه شود تغييرات حجم و سرعت سرد کردن گسسته است.
2) اگر کريستاليزاسيون اتفاق نيفتد، مايع به حالت فوق سرد شده تبديل مي شود و حجم در نزديک دماي ذوب کاهش مي يابد.
دردماي تبديل شدن شيشه اي (Tg)، شيب نمودار کاهش مي يابد و به شيب جامد کريستالي نزديک مي شود. اين شکستگي بوجود آمده در نمودار سرد کردن نشان دهنده ي گذرگاه مايع فوق سرد شده به شيشه است. زير دماي Tgساختار شيشه درحالت آسايش نيست زيرا اين مواد اکنون جامد هستند. دراين ناحيه از Tg ويسکوزيته تقريبا است. ضریب انبساط حالت شیشه ای معمولا نزدیک به ضریب انبساط جامد کریستالی است. اگر از سرعت های سرد کردن پایین تر استفاده شود، میزان آسایش ساختار افزایش می یابد. ومایع فوق سرد شده در دمای پایین تر تشکیل می شود. و شیشه ی حاصله ممکن است دانسیته ی بالاتری بدست آورند. (همانگونه که در شکل 1 دیده می شود)
فیزیک شیشه جنبه ی تردی آن را مورد بررسی قرار می دهد. در واقع این ویژگی یک ویژگی مایعات شیشه ساز در بالای دمای Tgاست واندزه ای از استعکام پیوندهای بین اتمی است. در ادامه ما درمورد شیشه ی نامحلول در آب یا بطری های شیشه ای آب صحبت می کنیم. البته چیزی که آگاهی کمتری از آن است این است که ما می توانیم آب را با سریع سرد کردن در اتاق مایع به حالت شیشه ای در آوریم. ماده ی حاصله یک شیشه ترد است اما این مسئله فهمیده شده است که بیشتر آب موجود در جهان به همین شکل وجود دارد.
تاریخچه
شیشه ماده ای است که پیوندی عمیق با تاریخچه ی انسان دارد. یکی از شواهد این مسئله استفاده از ابسیدیان (obsidian) یک شیشه ی طبیعی توسط بشر است. هیچ کس نمی داند که اولین جسم شیشه ای در چه زمانی ساخته شده است. قدیمی ترین یافته ها به 7000 سال پیش از میلاد برمی گردد. (البته ممکن است یافته هایی پیش از این تاریخ نیز وجود داشته باشد). درکاوش های باستان شناسی در بین النهرین روش های تولید شیشه کشف شده است . این کارها 4500 سال پیش از میلاد مسیح بوده است ومربوط به روش های تولید وسایل شیشه ای بوده است نه لعاب های مورد استفاده در وسایل سفالی. استفاده از شیشه در لعاب کاری سفال حتی به دوران های پیشین می رسد.

تقریبا در 3000 سال پیش از میلاد مسیح شیشه گران مصری شروع به تولید جواهر آلات شیشه ای و ظروف شیشه ای کوچک کردند. شیشه هم به عنوان یک جسم دکوری وهم به عنوان یک وسیله ی مورد استفاده در زندگی روزمره به شمار می آمد. قطعاتی از جواهر آلات شیشه ای در کاوش های اطراف کوه های مصر پیدا شده است. مثالی از این جواهرآلات شیشه ی فیزوزه ای آبی است که در شکل 2 دیده می شود. تقر یبا 1500 سال پیش از میلاد مسیح شیشه گران مصری ( در دوره ی touthmosis سوم ) روشی برای تولید قطعات تو خالی قابل استفاده، توسعه دادند. یک مثال قابل توجه از این نوع ساختار یک شیشه ی توخالی است که شبیه به سرماهی است (شکل 3) این ظرف بین سال های 1352 و 1336 قبل از میلاد ساخته شده است واین نظریه وجود دارد که برای نگه داری روغن خوش بو استفاده می شده است.

الگوی موجی این ظرف بسیار خاص است. در واقع این ظرف بوسیله ی کشیده شدن یک جسم تیز به شیشه ی خمیری شده تولید شده است.
نویسنده ی رومیPliny Fhe Elder (23-79 میلادی) اختراع شیشه را به صورت زیر توصیف می کند:
روزی یک کشتی که متعلق به چند تاجر نیتروم (Nitrum) بود در کنار ساحل لبنان کنونی توقف می کند. هنگام پخت غذا به دلیل نبود سنگ در ساحل، خدمه کشتی از کلوخ های نیترومی که در کشتی وجود داشته است. استفاده می کنند تا بتوانند دیگ غذا را در مکان مناسب استقرار دهند. پس از آنکه آتش روش شد، کلوخه ها با ماسه های ساحلی واکنش داده و تشکیل شیشه ی مذاب می دهد. این اولین منشع پدید آمدن شیشه است.
نیتروم (Nitrum) یک نوع سدیم کربنات (Soda) طبیعی است .این ماده یکی از اجزای مهم در شیشه های قدیمی و مدرن است. خاکستر گیاهان نیز یک منبع فقیر از سدیم برای شیشه گران فراهم می کند. گیاهان علف شوره (Saltwort) و رازیانه ی آبی (glass wort) از جمله گیاهانی هستند که برای مهیا شدن سدیم از آنها استفاده می شده است.
یکی از معمولی ترین روش ها برای شکل دهی شیشه روش دمش هوا است. اگر چه این تکنیک بیش از دوهزار سال پیش توسعه یافت، لوله های تولیدی به روش دمش در طی زمان تغییری نکرده است. توسعه ی عمده که دراین زمینه انجام شده است، روش دمش اتوماتیک است که برای تولید شیشه های بطری و حباب های لامپ استفاده می شود. دراین روش به قطعه ای شیشه در داخل قالب هوا دمیده می شود. و بدین شکل شیشه به شکل قالب در می آید. مهمترین مرحله ی رشد در تاریخ شیشه سازی مخصوصا درطی قرن بیستم مربوط به توسعه های اتفاق افتاده در زمینه ی تکنولوژی های تولید می باشد. این توسعه ها منجر به کاهش هزینه ی تولید محصولات شیشه ای می شود

در ادامه به بیان خواص شیشه ها می پردازیم:

ویسکوزیته ( η )
 

ویسکوزیته یک ویژگی کلیدی شیشه هاست.ما نیاز داریم تا درمورد ویسکوزیته ی شیشه در دماهای مختلف اطلاع داشته باشیم. و بتوانیم دمای مورد نیاز برا ی شکل دهی وآنیلینگ آن را تشخیص دهیم. ویسکوزیته یک ویژگی مکانیکی است. فرمول ویسکوزیتد به صورت زیر است:

دراین فرمول:
η : ویسکوزیته، F: نیروی مورد نیاز برای کشیدن یکی از صفحات موازی که در میان آنها مایع مورد نظر قرار دارد: ،d: فاصله ی صفحات، A: مساحت صفحات، V: سرعت حرکت صفحه. ویسکوزیته در واقع پاسخ یک مایع دربرابر تنش برشی است. مایعات دارای ویسکوزیته ای هستند که با واحد سانتی پوآز (CP) اندازه گیری می شود. واحد اندازه گیری ویسکوزیته ی گازها میکروپوآز(mp) است.

جدول 1 لیستی از اعداد ویسکوزیته ای است که برای فرآیندهای شیشه سازی مهم هستند. اعداد داده شده در جدول 2 نیز برای تعریف ویژگی های برجسته ی شیشه (با تأکید بر روی فرآیند) آورده شده است. بسیاری از اعداد آورده شده درجدول ویسکوزیته ها استاندارد هستند مثلا (2003) ASTMC338-93 یک روش تست استاندارد است که نقطه نرم شدگی شیشه بوسیله ی آن تعیین می شود.
محاسبه ی نقطه ی نرم شدگی شیشه بوسیله ی اندازه گیری دمایی که در آن یک فیبر شیشه ای استوانه ای با قطر طول بوسیله ی وزن خودش تغییر طول می دهد. نرخ تغییر طول یک میلی متر بردقیقه است . در این روش 100 میلی متر از بخش بالایی فیبر بوسیله ی کوره ی خاصی با سرعت گرم شدن گرم می شود.

ویسکوزیته ی برخی ازمایعات عمومی در جدول 2 آورده شده است. توجه کنید که در دمای کارپذیری شیشه ویسکوزیته ای شبیه به عسل در دمای اتاق دارد. به طور نمونه برای یک شیشه ی سیلیکاتی سودالایم این ویسکوزیته در دمای بدست می آید. این جدول همچنین نشان می دهد که یک جامد دارای ویسکوزیته ای بیش از دسی پو آز است. ویسکوزیته ی به طور نمایی با تغییر دما ، تغییر می کند ( همانگونه که در شکل 1 برای انواع شیشه ی سیلیکاتی دیده می شود.) دمای فیکتیو (fictive temperature) دمایی است که در آن ساختار مایع به حالت شیشه ای تبدیل می شود. این دما بوسیله ی تقاطع منحنی های برونیابی شده در حالت دما بالا و دما پایین در نمودار ویسکوزیته – دما بدست می آید. دمای فیکتیو (Tf) مانند Tg به تبدیلات ساختاری شیشه بستگی دارد. البته Tg اندکی کمتر از Tf است.

شکل 2 وابستگی ویسکوزیته به دما را برای اکسیدهای شیشه ساز نشان می دهد. شما باید توجه کنید که بوسیله ی شیب این خطوط می توان انرژی اکتیواسیون جریان ویسکوز (EV) را بدست آوریم.

جدول 3 اعداد ویسکوزیته وسرعت های کریستالیزاسیون (v) برخی شیشه ها را نشان می دهد. سرعت کریستالیزاسیون مربوط می شود به سرعت تبادل مایع/جامد. V بسیار کم بیان کننده ی قابلیت شیشه سازی استثنایی ماده است.البته کریستالیزاسیون مذاب جامد شده ی سیلیس بسیار مشکل است.

روش های متعددی برای اندازه گیری ویسکوزیته وجود دارد. این روش ها با توجه به میزان ویسکوزیته انتخاب می شود.

شماتیک دو روش اول اندازه گیری ویسکوزیته در شکل 3 نشان داده شده است:

شیشه ( خلاصه ای از خواص )
 

شیشه ماده ای خنثی است. این مسئله به محیط بستگی دارد. اگر شیشه یک ماده ی سیلیکاتی باشد، این مسئله درست است . البته همه ی شیشه ها خنثی نیستند. مثلا بیوگلاس (bioglass)
شیشه یک ماده ی هموژن است. این مسئله نیز به نحوه ی شکل دهی و ترکیب شیمیایی شیشه بستگی دارد. ما می توانیم با استفاده از فرآیندهای خاص شیشه را به صورت غیر هموژن در آوریم.
شیشه می تواند تغییر شکل دهد. این مسئله عموماً درست می باشد و دلیلی است برای قابلیت بازیافت شیشه ها. برخی از شیشه ها به نحوه ای ساخته می شوند که بوسیله ی نور، انتشار نور در داخل آن وتابش نور و...تغییر ماهیت می دهد.
شیشه دارای ضریب انبساط کوچک است. البته همه ی شیشه ها مناسب استفاده شدن در کاربردهای حرارتی مانند ظروف پیرکس نیستند.
شیشه ها شفاف اند (trans Parent) این خاصیت برای الیاف نوری ضروری است. البته ما می توانیم با انجام عملیات های خاص شیشه به صورت اپک یا مات در آوریم.
بسیاری از شیشه های اولیه شفافیت کامل نداشتند زیرا در ساختار آنها ناخالصی وحباب هوا وجود داشت.
شیشه ارزان است. البته این مسئله برای شیشه های پنجره صحیح است. اما درمورد فیلم های نازک شیشه ای این مسئله صحیح نمی باشد. برخی از شیشه های قرمز رنگ بوسیله ی دپینگ (doping) طلا در آنها تولید می شود. که قیمت برخی از ظروف تولیدی از آن به پیش از 50 دلار می رسد.
شیشه یک ماده ی بالک است مگر در حالتی که آن را به صورت یک فیلم نازک ، یک فیلم انیتر گرانولار (IGF) یا یک سرامیک کریستالی رشد دهیم.

برخی از خواص مکانیکی شیشه
 

استحکام تئوریک شیشه ی سیلیکاتی درحدود 10GPa است. البته با حضور عیوب سطحی (ترک ها وجوانه ها ) این استحکام کاهش می یابد. شیشه ها موادی الاستیک هستند اما تحت کشش می شکنند. می توان استحکام این مواد را بوسیله ی ایجاد لایه های سطحی فشرده و یا بوسیله ی از بین بردن ترک های سطحی (با اسید شوئی یا پدید آوردن پوشش محافظ) افزایش داد. مثالی از این روش ها پدید آوردن ترک های اضافی در ساختار قطعات شیشه ای تزئینی به منظور بهبود خواص مکانیکی آنهاست. در این روش از سرد کردن شیشه ی مذاب در آب جهت ایجاد تنش های اضافه بهره برده می شود . در این حالت سطح قطعه ی شیشه ای مذاب زودتر از مرکز آن سرد می شود و بنابراین تنش های اضافی پدید می آید. قطعات جامد شده به این شیوه را می توان با چکش و بدون اینکه بشکنند چکش کاری کرد.

برخی از ویژگی های الکتریکی شیشه
 

شیشه معمولا دارای مقاومت الکتریکی بالایی است. که علت آن تفاوت زیاد میان باندهای انرژی (گپ بزرگ) در این ماده است. در مواردی که شیشه رساناست . بار بوسیله ی یون ها منتقل می شود.(در این مورد یون های قلیایی مانند دارای سرعت انتقال بار بالایی هستند). در واقع به همین دلیل است که با افزایش دما رسانایی به شدت افزایش می یابد. رسانایی درشیشه های مختلف، متفاوت است.علت آن متفاوت بودن نوع شبکه ی این شیشه هاست. در شیشه هایی که دارای بیش از یک یون قلیایی هستند. پدیده ی جالبی رخ می دهد. رسانایی تولیدی در این نوع شیشه ها به طور مشخصی از شیشه های دارای یک یون کمتر است. این نوع شیشه ها در کاربردهای مختلف مانند لامپ های با توان بالا استفاده می شوند. ثابت دی الکتریک شیشه واقعاً بالاست اما نه به حدی که بتوان از آن در کاربردهای حافظه ای پیشرفته مانند حافظه ی با دستیابی دینامیک و رندوم (DRAMS) استفاده کرد. ظرفیت الکتریکی یک ماده میزان بار ذخیره شده در داخل ماده است. این خاصیت به ضخامت دی الکتریک بستگی دارد. همانطور که ضخامت دی الکتریک کمتر می شود، ظرفیت الکتریکی افزایش می یابد. اما کم کردن ضخامت نیز مشکلاتی به همراه دارد. مثلا با کاهش ضخامت احتمال شکست دی الکتریک بیشتر می شود. شیشه ی سیلیسی دارای مقاومت دی الکتریک بالاتری نسبت به سایر شیشه هاست. اما مقاومت این دی الکتریک نیز در حد دی الکتریک های پلیمری مانند رزین فنولیک نیست.

برخی از خواص اپتیکی شیشه
 

شفافیت دربرابر نور فرا بنفش ، مرئی و فرو سرخ به چندین فاکتور بستگی دارد. یکی از این فاکتورها طول موج تفرق است که بوسیله ی ناخالصی ها تغییر می کند. لبه ی فرو سرخ (IRedge) و لبه ی فرا بنفش ((uv edge اعدادی هستند که نشان دهنده ی فرکانس قطع شدن عبور این موج ها هستند. یک مانع لبه UV edge blocker)UV) از عبور UV جلوگیری می کند و این در حالی است که یک عبور دهنده ی لبه یUV (UV edge tran Smitter) اجازه ی عبور نور UV را می دهد.

عیوب در شیشه ها
 

اگر چه شیشه یک ماده ی آمورف است ولی مانند مواد کریستالی دارای عیوب و رسوبات است. و همچنین دچار جدایش فاز می شود. شیشه را می توان برای حبس کردن عناصر رادیو اکتیو استفاده کرد .در این عناصر مانند عیوب نقطه ای یا فاز ثانویه تشکیل می شوند. همچنین سرعت نفوذ این عناصر از میان شیشه بر روی میزان آن ها در شیشه تأثیر دارند. این مسئله استفاده می شود تا بتوان مواد رادیو اکتیو یا سایر مواد را کنترل کرد.

شیشه ی غیر هموژن
 

به دلیل آنکه شیشه یک مایع فوق سرد شده است. نمی توان گفت که این ماده حتما باید هموژن باشد. شیشه های خاص می توانند بدون نیاز به فرآیند کریستالیزاسیون به دو فاز تبدیل شوند. هنگامی که این دو فاز شیشه ای باشند این مسأله باعث می شود که سدی در برابر جدایش فازی پدید نیاید. در مورد فرآیند جدایش فازی مایع – مایع ممکن است مرحله ای برای جوانه زنی وجود داشته باشد. البته در این نوع تبدیلات ممکن است استعاله ی اسپینودال (Spinodal) نیز رخ می دهد. که هر دوی این استعاله ها به نفوذ وابسته اند.
قوانین امتزاج ناپذیری در شیشه ها بسیار مهم است. این مسئله مخصوصاً در شیشه های تولید شده با تکنولوژی روز نمود دارد. برای مثال امتزاج ناپذیری در شکل دهی شیشه – سرامیک ها ، تولید شیشه ی وایکور (Vycor) و شیشه های اپتیکی و تشکیل رسوب در شیشه ها مهم می باشد. بسیاری از اکسیدهای دوتایی و سه تایی در کنار سیلیس از خود مشکلات امتزاج پذیری نشان می دهند.
در دیاگرام فازی ناحیه ای وجود دارد که یک مایع به دو مایع با ترکیب شیمیایی متفاوت تبدیل می شود. این ناحیه گپ امتزاج پذیری (imisciblity gap) نامیده می شود. در زیر برخی از سیستم هایی که مشکل امتزاج پذیری دارند را نام برده ایم:

شکل 4 دیاگرام فازی را نشان می دهد. در دمای پایین و در گوشه ی غنی از سیلیس دیاگرام ، فاز مایع به دو بخش مایع با ترکیب شیمیایی متفاوت تبدیل می شود. این دو مایع به صورت دو شکل گنبد مانند در شکل نشان داده شده اند. خط تیره نشان دهنده ی خط تقریبی ناحیه ی امتزاج ناپذیری است. مشکلی که در اندازه گیری این خط وجود دارد. این است که این پدیده در دمای پایین رخ می دهد و از این رو سرعت آن پایین است . و از این رو اندازه گیری آن مشکل است. دراین وضعیت میل جدایش فازی بیشتر از میل به کریستالیزاسیون است . البته کریستالیزاسیون مساعد تر از جدایش فازی است اما به دلیل آنکه جدایش فازی نیازی به باز آرایی اتم ها ندارد، این پدیده رخ می دهد. به عنوان یک قانون کلی برای سیلیس باید گفت که امتزاج ناپذیری با افزودن افزایش می یابد اما با افزودن کم می شود. در شیشه های وایکور از قوانین جدایش فازی استفاده می شود. در فرآیند تولید شیشه وایکور، شیشه ای پدید می آید که دارای و 4 درصد تخلخل است.این نوع شیشه به عنوان فیلتر وبیومواد مخصوصا در جاهایی که تخلخل مهم می باشد، استفاده می شود. در فرآیند تولید وایکور، شیشه ای تولید می شود که پس از فرآیند شکل دهی دنس می گردد و شیشه ای با سیلیس خالص پدید می آید که در دمای پایین تر نسبت به کوارتز خالص شکل دهی گشته است

شیشه ی آلومینیوم – ایتریمی
 

شیشه های آلومینیوم –ایتریایی (YA) دارای درصد آلومینایی در گسترده ی تقریبی 75.6- 59.8 هستند. با این درصد آلومینایک شیشه ی دو فازی تشکیل می شود که در آن یک فاز قطره مانند در فاز دیگر تشکیل شده است. این شیشه به طور خود بخودی به صورت شیشه ی آلومینیوم – ایتریمی یا مخلوطی از تبدیل می شود. درشیشه های YA پدیده ای به نام پلی مورفیزم (Polymorphism) رخ می دهد

شیشه ی رنگی
 

اگر چه در بیشتر کاربردهای شیشه نیاز است تا این ماده بی رنگ باشد اما در برخی از کاربردها نیاز است شیشه رنگی باشد. هنگامی که پنجره های یک کلیسا رنگی باشد، تأثیر پذیری ازمحیط بیشتر می شود . درشیشه ها معمولا بوسیله ی افزودن اکسیدهای انتقالی و یا اکسیدهای عناصر خاک های کمیاب (rave –eavth) به بچ ماده ی اولیه ی آنها، رنگی می شوند. جدول 1 لیستی از رنگ های تولیدی بوسیله ی مواد رنگی کننده ی شیشه هاست . زرد کم رنگ، نارنجی و رنگ های قرمز بوسیله ی فلزات گران بها درحالت کلوئیدی تولید می شود. طلا (Au) رنگ قرمز، یا قوتی تولید می کند. (البته این شیشه ها گران قیمت هستند). سولفید کادمیم (cds) محصولاتی با رنگ زرد تولید می کند. اما هنگامی که علاوه بر se ، cds نیز استفاده شود. محصولاتی با رنگ قرمز یا قوتی با شدت رنگ بالا تولید می شود.

شیشه بوسیله ی افزودن دوپانت ها (dopants) رنگرزی می شوند. در واقع با افزودن این دو پانت ها در شیشه عیوب نقطه ای پدید می آوریم. رنگ شیشه به نوع دو پانت و حالت اکسیداسیون آن بستگی دارد.
دو پانت ها می توانند اثر بی رنگ کننده (decdorizo) ، پوشش دهنده (mask) یا اصلاح کننده (modify) داشته باشند. ما می توانیم اثرات رنگی آهن را بوسیله ی افزایش cr خنثی کنیم؛ البته اگر درصد زیاد باشد اضافی به صورت خارج می شود. اگر این شیشه به روش دمیدن شکل دهی شود، این پلیت لت های منظم گشته و شیشه ای اپک به نام آونتورین کرومی (chromium aventurine) تولید می کنند. مس (cu) برای تولید شیشه ی آبی مصری (Egyptian Blue glass) استفاده می شود.
CO (کبالت ) دربرخی از شیشه های پالایش یافته ی تولید در قرن دوازدهم استفاده می شده است. البته Co در تولید لعاب های پرسلانی مورد استفاده در چین ( در دوره ی سلسله ی منیگ وتانگ) استفاده می شده است. کبالت مورد استفاده در این لعاب ها رنگ آبی کبالتی تولید می کند.
با افزودن Se به شیشه های دپ شده با Cds باعث پدید آمدن رنگ یاقوتی سلینومی (Selenium Ruby) می شود. جزئیات پدید آمده ازهر کدام از این رنگ ها به ترکیب شیمیایی و شرایط پخت شیشه بستگی دارد.
شرکت کورینگ (Cornig) میکرو بارکدهایی با شیشه دپ شده با خاکهای کم یاب تولید کرده است. خاکهای کم یاب دارای باندهای نشر کم پهنا هستند و از میان 13 عنصر خاکهای قلیایی که مورد آزمایش قرار گرفته ، تنها 4 عنصر (Tm,Ce,Tb و Dy) می توانند در برابر تابش UV برانگیخته شوند. و لذا می توان از آنها در شناسایی بوسیله ی UV استفاده کرد. این نوع بارکدها همچنین مشکلات تداخل با سایر بارکدها را نیز ندارد. از این بارکدها در کاربردهای بیولوژیکی استفاده می شود زیرا سمی نیستند.(البته بر چسب زنی با کوانتوم دات ها خطرات کمتری دارد) و می توان از آنها در کاربردهای ژنتیکی استفاده کرد. با استفاده از چند عنصر خاکی کمیاب می توان ترکیب رنگی بیشتر پدید آورد.
شیشه های رنگی خاص شامل موارد زیر می شود :

شیشه ی یاقوتی یا کرانبری ( Cranberry )
 

شیشه ی یاقوتی با افزودن Au به شیشه سربی با حضور Sn پدید می آید. شیشه ی کرانبری که اولین بار در سال 1685 گزارش شده است، یک نوع شیشه ی بی رنگ (معمولاً صورتی کم رنگ ) است. علت پدید آمدن این رنگ در صد کم طلای موجود در آن است . راز تولید شیشه قرمز رنگ برای قرن ها ی زیادی گم شده بود و در قرن هفدهم دوباره کشف شد.

شیشه ی اورانیومی یا وازلینی
 

محصولات اورانیومی هنگامی که در شیشه ی با سرب بالا استفاده شود، رنگ قرمز تیره تولید می کند. البته شیشه های اورانیومی دیگری نیز وجود دارد که با صطلاح به آنها شیشه های وازلینی (Vaseline glass) می گویند. این نوع شیشه ها دارای رنگ سبز هستند. مسأله ای که این نوع شیشه ها را خاص کرده است این است که این نوع شیشه ها هنگام تابش اشعه ی UV به آنها ، خاصیت فلئورسانس پیدا می کنند. از سال 1940 تنها اورانیوم تهی شده (uranium depleted) به عنوان دو پانت استفاده می شود. علت استفاده از این نوع دو پانت، فراوانی آن است. اما از 100 سال گذشته به بعد اورانیوم طبیعی (natural uranium) استفاده می شود.

شکل 1 مثالی از یک شیشه ی وازلینی است.

لیزر شیشه ای
 

عناصر خاکهای کم یاب (rave – earth elements) مانند Nd در تولید شیشه های لیزر و سایر وسایل اپتیکی کاربرد دارند. (شکل 2) . لیزر شیشه ای دپ شده با Nd (Nd-doped glass laser) مانند یک لیزر یاقوتی (ruby laser) کار می کند . اگر چه نوع شیشه ای دارای تفاوت هایی است . میله ی لیزر قطری بین اینچ دارد و معمولا بوسیله ی یک لامپ حلزونی تخلیه می شود. علت استفاده از لامپ های حلزونی این است که طول غیر بار دار این نوع لامپ ها از لامپ های خطی طولانی تر است. لیزر شیشه ای دپ شده با Nd دارای بازدهی بیش از 2% است. این بازده 4 برابر بازده یک لیزر یاقوتی است. به دلیل آنکه رسانایی گرمایی شیشه پایین است بنابراین نیاز به زمان بیشتری برای خنک سازی است.

رسوبات در شیشه
 

وجود رسوبات در شیشه عموما اجتناب ناپذیر است. سوال این است که چه زمانی طول می کشد تا رسوبات تشکیل شود. (مخصوصا اگر جوانه زنی هموژن باشد). ما ممکن است عوامل هسته زا برای تسریع جوانه زنی به شیشه اضافه کنیم. جوانه زنی کریستال ها در شیشه از تئوری کلاسیک پیروی می کند. رسوبات تشکیل شده در شیشه می تواند موجب رنگی شدن شیشه شود.

شیشه به عنوان لعاب
 

لعاب ها مانند شیشه ها در همه جا دیده می شوند. لعاب کاری (glazing) استفاده از ویژگی های ویسکوز شیشه و تشکیل یک لایه ی یک پارچه و صاف بر روی یک زیر لایه ی سرامیکی است.
مینا کاری (enameling) تشکیل همان لایه بر روی یک زیر لایه ی فلزی است. چیزی که باید به آن توجه کرد این است که عموما لعاب ها قدمت زیادتری دارند. در ادامه به بیان برخی از اصطلاحات لعاب می پردازیم:

زیر لعاب ( underglaze )
 

هنگامی که یک بیسکوییت سرامیکی را می خواهیم مورد عملیات دکور قرار دهیم باید قبل از آن یک لعاب کاری بر روی آن انجام دهیم که این نوع لعاب را زیر لعاب گویند. این لایه به علت تشکیل بهتر دکور بر روی بدنه اعمال می شود. پس از آن که فرآیند دکوراسیون جسم سرامیکی انجام شود برروی آن یک لعاب دیگر اعمال می شود. البته این لعاب پیش از پخت دکور اعمال می شود.
عیب کراولینگ لعاب ( glaze craweling )
این عیب که در لعاب اتفاق می افتد بدین صورت است که لعاب از لایه ی سرامیکی زیرین جدا می گردد. این پدیده به دلیل عدم ترشوندگی بیسکوییت سرامیکی بالعاب در طی فرآیند پخت اتفاق می افتد.
لعاب ترک خورده ( crackle glaze )
اگر انبساط گرمایی لعاب از سرامیک بستر بزرگ تر باشد، لعاب ممکن است در طی فرآیند سرد کردن (در طی پخت) بشکند. هنگامی که غلظت یون سدیم و پتاسیم در لعاب بیشتر باشد، ترک ها بیشتر پدید می آیند. هنگامی که سرعت سرد کردن بالا رود ترک های حاصل ریزتر می شوند.
لعابهای سلادون (celadon )، تنموکو (tenmoku)، راکو (raku) و کوپر ( copper) لعاب های ویژه ای هستند که در دنیای هنر سرامیک یافت می شوند.
لعاب های سلادون
این لعاب ها اولین بار در حدود 3500 سال پیش تولید شده اند. این لعاب ها دارای گستره ی رنگی از آبی کم رنگ تا سبز مایل به زرد هستند و می توانند رنگی کاملا تیره پدید آورند. رنگ تولیدی در این لعاب ها بوسیله ی آهن تولید می شود(3.o - o.5 در صد به لعاب افزوده می شود). ظروف لعاب خورده توسط این نوع لعاب سپس در دمای تقریباً پخت می گردند. ظروف تولید شده با این لعاب ها زیبایی خاصی داشته و در کاربردهای تزئینی استفاده می شوند. مثلا کوزه ی لعاب خورده با این لعاب که درکشور کره تولید شده است، درسال 1946 از سوی کشور کره به هاری ترومن رئیس جمهور آمریکا هدیه شد. امروزه این ظرف که 23cm ارتفاع دارد قیمتی برابر با 3 میلیون دلار دارد.
لعاب تنموکو
این نوع لعاب در زمان سلسله ی سونگ (sung Dynasty) بوجود آمده است. و دارای رنگ قهوه ای تیره یا حتی سیاه است. برای ایجاد این رنگ میزان 8-5 درصد وزنی به لعاب افزوده می شود. تشکیل مناسب این نوع لعاب به شرایط اکسایش – کاهش اتمسفر پخت بستگی دارد. و در شرایط مختلف اکسایش و کاهش رنگ های متنوعی پدید می آید. در لعاب های کوپرنیز از کربنات مس به عنوان منبع Cuاستفاده می شود. البته در طی فرآیند پخت تجزیه گشته و Cuoباقی می ماند. Cuo تولید نیز با مونواکسیدکربن (CO) موجود در کوره واکنش داده تا ذرات مس در لعاب تشکیل شوند. این ذرات رنگ قرمز به لعاب می دهند.
لعاب های راکو
لعاب های راکو اغلباً لعاب هایی فلزی به نظر می رسند. (اگر بوسیله ی یک لایه از فلز Ti پوشش داده شده باشند)
یک روش پیشرفته در تولید لعاب های راکو بدین صورت است که ظروف سرامیکی به شیوه ی معمولی پخت می شوند سپس آنها را در داخل یک محیط کاهنده مانند خاک اره وارد می کنند و سپس آنها را قبل از آنکه بتوانند اکسید شوند، به سرعت سرد می کنند. این نوع لعاب ها اغلبا حالت استثنا داشته و می توانند با زمان تغییر کنند. این مسئله ساده است. زیرا آنها در طی فرآیندهای بعدی تولید اکسید می شوند. این نوع لعاب بر خلاف سایر لعاب ها خنثی نبوده و تنها برای دکوراسیون استفاده می شوند.
لعاب های کریستالی ( crystalline glaze )
این نوع لعاب ها ، لعاب هایی دکوراسیونی هستند اما به طور مستقیم با تکنولوژی تشکیل شیشه – سرامیک در ارتباطند. کریستال ها بوسیله ی سرد کردن آهسته لعاب ایجاد می شوند. این سرد کردن آهسته به کریستال های لعاب اجازه ی رشد کردن می دهند. رشد این کریستال ها مد نظر است؛ زیرا لعاب ضخامت کمی داشته و از این رو کریستال ها باید به صورت پلیت لت (platelets) در آیند. برای آنکه عمل رشد کریستال ها بهتر انجام شود از جوانه زاهای تیتانیایی استفاده می شود. این نوع جوانه زاها در لعاب های باویسکوزیته ی پایین استفاده می شوند و در آنها تشکیل می شود. ترکیب شیمیایی این نوع لعاب ها بسیار مهم است. در آن و به میزان کم و Pbo به میزان 10-8 درصد وزنی استفاده می شود. رشد کریستال با اضافه شدن fe به لعاب افزایش می یابد. اما این اضافه شدن می تواند همچنین موجب پدید آمدن اثراتی بر سایر دو پانت های اضافه شده به لعاب شود.
سفالگران امروزی از به عنوان اصلاح کننده و تولید کننده ی کریستال های ویلمایت (Crystals Willemite) استفاده می کنند. (ویلمایت یک مینرال کمیاب از روی است). این تکنیک نیازمند مهارت ویژه است. زیرا افزودن مقادیر زیاد به لعاب باعث می شود ویسکوزیته ی آن حتی در دماهای پایین نیز کم باشد، بنابراین این مسئله باعث می شود که لعاب از روی سطح سفالی جریان پیدا کند. رشد اسفرولیتی (Spherulite growth) از جوانه زا در لعاب در شکل 3 نشان داده شده است. هر اسفرولیت در واقع توده ای از کریستال های شعاعی است که با توجه به مرکز اسفرولیت دورهم گرد آمده اند.

لعاب های اپک ( opaque glazes )
اگر به لعاب مذاب کریستال هایی افزوده شود، لعاب می تواند اپک شود. برای این کار می توان ازO_2 S_n یا زیر کن استفاده کرد. که زیر کن ارزان تر است . برای تولید رنگ سفید در لعاب های زیرکنی (Zircon glaze) استفاده می شود. برای اپک کردن کمتر از استفاده می شود زیرا کریستال های روتایل طلایی رنگ هستند. و بنابراین لعاب را به رنگ زرد در می آورند. ما همچنین می توانیم با تشکیل کریستال لعاب را اپک کنیم (مثلا ولاستونیت:. این کار بوسیله ی عملیات حرارتی مناسب، حبس کردن گاز (هوا یا ) ) و یا بوسیله ی جدایش فازی مایع – مایع انجام می شود. لعاب های مات (Matt glazes) بوسیله ی تشکیل کریستال های بسیار کوچک در لعاب بوجود می آیند (مثلا کریستال های ولاستونیت برای لعاب های مات – آهکی و وبلیمایت (:Willemite ) برای لعاب های مات – زینک). کریستال های ریز ولاستونیت بوسیله ی افزودن کلسیت به لعاب پایه سیلیس تشکیل می شود. یک روش دیگر برای این کار افزودن مقادیر زیادی از ماده ی کریستالی به لعاب است تا در طی فرآیند پخت درصدی از آن به صورت کریستالی باقی بماند

رنگ در لعاب و لعاب موضوعاتی هستند که امروزه تحقیقات فراوانی بر روی آنها به عمل آورده شده است. امروزه رنگ های جدیدی بوسیله ی افزودن نانو ذرات در لعاب پدید می آید. عموما نانو ذرات نقره و طلا رنگ طلایی بوجود می آورند. و نانو ذرات مس رنگ قرمز بوجود می آورند. توضیح در مورد نحوه ی پدید آمدن رنگ در لعاب واقعاً پیچیده تر از نحوه ی پدید آمدن رنگ در شیشه هاست. زیرا لعاب بر روی یک لایه اعمال می شود و از این سو نباید ترانسپارنت باشد. همچنین لعاب یک لایه ی نازک است و در اتمسفر مختلف (کاهنده – اکسید کننده) بوجود می آید از این دو بررسی عوامل موثر بر تشکیل یک لعاب مشکل است.

لعاب های رنگی ( Colored glazes )
 

در لعاب های رنگی باید از پیگمنت های سرامیکی با پایداری مناسب بهره برد. از اکسیدهای رنگ زای ارزان قیمت می توان برای ایجاد رنگ در محصولات متنوع سفالی بهره برد. البته بسیاری از مواد رنگ زا برای لعاب همانهایی هستند که ما برای رنگرزی شیشه از آنها استفاده می کنیم
اکسید کبالت یک اکسید سیاه رنگ است اما کمتر از یک درصد وزنی از آن در لعاب ایجاد رنگ آبی تیره می کند (اگر چه در بیشتر موارد از کربنات کبالت استفاده می شود).
به دلیل آنکه در این گونه لعاب ها بوجود می آید، ویسکوزیته ی لعاب تغییر می کند.
اکسید کروم که تا 3-2% وزنی نیز می تواند به لعاب افزوده شود به جای رنگ سبز، رنگهای زرد، صورتی یا قهوه ای بوجود می آورد (رنگ قرمز در حضور سرب در ترکیب لعاب اولیه پدید می آید. اگر Zn در لعاب اولیه وجود داشته باشد، رنگ لعاب قهوه ای می شود مگر آنکه سرب ها هم وجود داشته باشد. که در صورت وجود سرب و روی در لعاب اولیه رنگ زرد پدید می آید).
که به صورت کربنات به لعاب افزوده می شود، رنگ لعاب را به صورت قهوه ای در آورده البته این ماده می تواند رنگ قرمز، بنفش و حتی سیاه نیز تولید کند. که این تغییر رنگ به درصد سدیم موجود در لعاب اولیه بستگی دارد. افزودن Cuo به اندازه ی %2-1 وزنی به یک لعاب با سدیم بسیار کم سبب پدید آمدن رنگ فیروزه ای می شود. این درحالی است که افزودن بیش از 3% از این رنگ زا باعث پدید آمدن رنگ سبز یا آبی می شود. اگر درصد Cuo در لعاب افزایش یابد، لعاب ظاهری فلزی مانند مفرغ به خود می گیرد. اگر لعاب دارای 0.3– 2 درصد وزنی Cuo در اتمسفر کاهنده پخت شود، رنگ قرمز مسی پدید می آید. این رنگ به دلیل حضور ذرات کلوئیدی CU درلعاب بوجود می آید.
اگر یک لعاب رنگ زرد داشته باشد، این رنگ ممکن است بوسیله ی افزودن Cds یا Cdse بوجود آمده باشد. البته این نوع افزودنی های رنگ زا ممکن است رنگ های قرمز یا نارنجی را نیز پدید آورند. درصورت حضور سرب در این نوع لعاب ها ، Pds تشکیل می شود که باعث سیاه شدن لعاب می شود. زیرکن در صنعت برای کمک کردن به پایدار شدن این نوع رنگ ها (برپایه ی cd) استفاده می شود. درحقیقت (زیر کن وانادیومی آبی رنگ) و (pr,zr) (زیر کن پراسئودیومی زرد رنگ) مهم ترین تثبیت کننده های مورد استفاده در این رنگ هاست. هنگامی که اورانیوم به لعاب اضافه شود، به جای پدید آوردن رنگ زرد کم رنگ، رنگ قهوه ای تیره پدید می آید. (اورانیوم در شیشه های وازلینی تولید رنگ زرد کم رنگ می کند). البته بسته به ترکیب لعاب ، اورانیوم می تواند رنگ های قرمز یا نارنجی روشن نیز بدهد.

لعاب نمکی ( saltglaze )
 

دراین نوع فرآیند لعاب کاری سفال در کوره های با دمای بالا با نمک واکنش می دهد. در واقع سفالگر نمک را بر روی سفال اعمال می کند. این فرآیند هنگامی اتفاق می افتد که سفال در داخل کوره است. این فن بوسیله ی سفالگران ایرانی وانگلیسی در دهه ی 1700 ابداع گشته است. همچنین شما می توانید مثال های فراوانی از فرآیند رنگ آمیزی بوسیله ی اکسیدهای فلزی را در آلمان ببنید. در این نوع لعاب ها نمک با رس واکنش داده و تشکیل لایه ای شیشه ای بر روی سطح می دهد. این تکنیک دقیقاً فرآیند خوردگی خاک نسوز در دمای بالاست (بوسیله ی سود سوز آور).
واژه ی مینا (enamel) معمولا در هنگامی استفاده می شود که یک لایه ی لعابی بر روی فلز اعمال می شود. البته این واژه در هنگامی که یک لایه لعابی بر روی لعاب اولیه اعمال می شود نیز استفاده می شود. بازار مصرف مینا بسیار بزرگ است. این بازار از لوازم بهداشتی تا جواهر آلات گسترده است.

خوردگی شیشه و لعاب
 

این تصور وجود دارد که شیشه خنثی است اما باید بدانید که اسید سیتریک و اسید استیک موجود در غذاها و میوه ها می توانند بایون های موجود در شیشه واکنش دهند و ترکیبات کمپلکس پدید آورند. با خروج یون های قلیایی از داخل شیشه یون های هیدروژن مثبت جایگزین آنها می شود. هنگامی که بخواهیم استحکام سطح شیشه را افزایش دهیم باید یون های پتاسیم و سدیم مثبت را با لیتیم مثبت ( ) جایگزین کنیم. در شیشه ی آلایش یافته (Stain glass) می توان یون نقره ی مثبت و مس را جایگزین کرد.
همانند مواد کریستالی ، شیشه ها نیز دارای عیوب کریستالی اند. یکی از چالش هایی که ما با آنها روبرو هستیم محاسبه ی خواص بوجود آمده ازعیوب (مانند نفوذ) در شیشه هاست. زیرا در شیشه ها شبکه ی مرجع وجود ندارد.

انواع شیشه های سرامیکی
 

همه ی شیشه ها براساس تتراهدرال های سیلیسی ایجاد نمی شوند؛ واحدهای ساختاری این شیشه ها در جدول 1 آورده شده است. برخی از ترکیبات این شیشه ها نیز در جدول 2 آورده شده است.

شیشه ی سیلیکاتی ( سودالایم )
 

این شیشه ها بر پایه ی هستند. (معمولا این نوع شیشه ها علاوه بر این مواد دارای نیز هستند.) این نوع شیشه نستبا ارزان هستند و دارای دوام خوبی نیز هستند همچنین از این نوع شیشه به طور فراوان در صنعت بسته بندی و ساختمان استفاده می شود. ضریب انبساط حرارتی این نوع شیشه ها ناچیز نیست. همچنین این نوع از شیشه ها عایق های خوبی نیستند. استفاده های عمده از این نوع شیشه در صفحات شیشه ای ،بطری ها ، وسایل غذا خوری و صنعت الکترونیک (حباب لامپ) است. شیشه های آلومینو سیلیکاتی قلیایی (= عنصر قلیایی) دارای ضریب انبساط حرارتی پایینی است. این نوع شیشه دارای دوام و خواص عایق کاری بهتری است. وهمچنین نسبت به سایر شیشه های هم گروه استحکام بالاتری دارد. استفاده های این نوع شیشه عبارتست از تیوپ های اختراق، حباب های لامپ هالوژن و به عنوان بسترهای صنعت الکترونیک کاربرد دارد.

شیشه ی سربی
 

ترکیب عمومی این شیشه ها سیلیکات های قلیایی سربی است. در این نوع شیشه ها Pbo به جای CaO در شیشه ی سودالایمی قرار گرفته است. این نوع شیشه دارای مقاومت بالایی است. همچنین ضریب انبساط حرارتی آن بالاست. و دمای نرم شوندگی پایینی دارد. دلیل آنکه از این نوع شیشه ها در تولید ظروف کریستال استفاده می شود این است که ضریب شکست این نوع شیشه بالاست و علاوه بر این که از این شیشه ها در ظروف تزئینی استفاده می شود، از آنها در ساخت تیوپ های لامپ، لامپ تصویر تلویزیون و تیوپ های ترمومترها استفاده می شود. در ظروف کریستال انگلیسی که به صورت سنتی تولید می شوند، میزان Pbo حداقل 30% است. برطبق رهنمود اتحادیه ی اروپا میزان Pbo باید بیش از 24 درصد باشد. همچنین بر طبق استاندارد اروپا شیشه های کریستال سربی باز یافت نمی شوند. شیشه های سربی که برای ساخت حفاظ های تابشی استفاده می شوند ممکن است دارای بیش از 65% Pbo باشند. کاربرد این گونه شیشه ها در لامپ تصویر تلویزیون است اگر چه شیشه های باریمی برای ساخت صفحه و تابلوهای تلویزیون استفاده می شود. (تفنگ الکترونی تلویزیون اشعه ی x ساتع می کند که این نوع شیشه باید این تابش ها را جذب کند.)شیشه های سرب – بوراتی می توانند به عنوان لحیم های شیشه ای استفاده شوند. این نوع شیشه ها دارای در صد کمی است و کاملا خنثی است.
شیشه های فیلنیتی (flint glass) دارای تفرق بالایی است. در واقع این نوع شیشه ها از نوع شیشه های سیلیکاتی قلیایی ـ سربی است که از ذوب سنگ های فیلنیتی ساخته شده اند(فیلنیت فرم خالص سیلیس است) .لازم به توضیح است که این نوع سنگ کلسینه شده و به طور فراوان در ساخت بدنه های سرامیکی استفاده می شود.

شیشه ی بورانی ( شیشه ی بورو سیلیکاتی )
 

شیشه های بوروسیلیکاتی قلیایی به خاطر ضریب انبساط حرارتی کوچکشان ویژه هستند. این نوع شیشه دوام بالایی داشته و خواص الکتریکی مفیدی دارند. پیرکس (Pyrex) که یک نوع ماده در تولید وسایل پخت و پز است . از جنس بروسیلیکات است .شیشه ی بروسیلیکاتی به طور وسیع در فرآیندهای شیمیایی استفاده می شود. برخی از شیشه های براتی دارای دمای ذوب پایینی هستند از این رو آنها را می توان به همراه سایر شیشه ها استفاده کرد. شیشه ی بروسیلیکاتی – زنیکی به شیشه های منفعل شهرت دارند. این شیشه ها مواد قلیایی ندارند و از این رو از آنها می توان در ساخت اجزای الکترونیکی سیلیسیمی استفاده کرد.

سیلیس فیوزد
 

این نوع شیشه از نوع سیلیس خالص است. این شیشه ها ، شیشه های سیلیکاتی برای کاربردهای دما بالا هستند. ضریب انبساط حرارتی این نوع شیشه ها نزدیک به صفر است. این نوع شیشه ها برای تولید آینه های تلسکوپ و زیر لایه ها (Substrates) استفاده می شود. به خاطر داشتن ضریب انبساط حرارتی نزدیک به صفر به این شیشه ها ، شیشه های با انبساط حرارتی بسیار پایین (VLE Silica) می گویند .
شیشه های VLE دارای 7 درصد وزنی برای تولید لفافه های لیتوگرافی نوری (masks photolithography) استفاده می شود. البته به خاطر دمای بالای فرآیند شکل دهی این شیشه ها ؛ می توان به جای آنها از شیشه های وایکور استفاده کرد.

شیشه ی فسفاتی ( phosphate – glass )
 

شیشه های فسفاتی شیشه های مهمی هستند زیرا این نوع شیشه ها خاصیت نیمه رسانایی دارند. یکی از کاربرد این مواد در ساخت تقویت کننده های الکترون (electron multipliers) است . در این نوع وسایل با استفاده از دپ کردن Er (افزودن ) ، این تقویت کننده ها ساخته می شود. کایتون های موجود در این نوع شیشه ها معمولا V و P هستند اما لابراتوار ملی او آ ک ریچ (Oak Ridge National labroatory) یک نوع شیشه ی فسفاتی اندیوم – سربی تولید کرده است که دارای ضریب شکست بالایی است. از ویژگی های دیگر این شیشه می توان به دمای ذوب پایین و خاصیت ترانسپارنتی در برابر گسترده ی وسیعی از طول موج ها را نام برد. به دلیل آنکه این نوع شیشه می تواند درصد بالایی از عناصر خاکهای کم یاب را در خود حل کنند، از آنها در تولید وسایل نوری اکتیو مانند آمپلی فایرهای فیبر اپتیک و لیزرها استفاده می شود. شیشه های فسفاتی دپ شده با Nd در لیزرهای حالت جامد استفاده می شوند. ترکیب شیمیایی نمونه وار از این نوع شیشه عبارتست از است. که در صد Nd بین O.2-2.O درصد مولی است.

شیشه ی چالکوژیندی ( Chalcogenide glass )
 

این نوع شیشه براساس Se,As و Te بوجود می آید. این شیشه ها نور فرو سرخ را از خود عبور می دهند و نیمه رسانا های غیر اکسیدی هستند. از این نوع شیشه در وسایل و لنزهای الکترونیکی ویژه استفاده می شود. در این وسایل هنگامی که ولتاژ اعمالی به آنها از میزان بحرانی فراتر رود، به طور ناگهانی تغییر رسانایی رخ می دهد. کاربرد این نوع شیشه ها بسیار خاص است زیرا این شیشه ها دوام پایینی داشته و دمای نرم شوندگی شان پایین است.

شیشه ی فلورایدی ( fluoride glass )
 

عموماً شیشه های هالیدی بر پایه ی را شیشه های فلورایدی می گویند. کاربرد این نوع شیشه ها در وسایل همسو کننده نوری (optical waveguides) است. و درجاهایی که قیمت توجیه پذیر باشد استفاده می شوند.

شیشه ی طبیعی
 

این مسئله که شیشه در طبیعت بوجود می آید حتی این پدیده یک امر نسبتاً معمولی است، باعث شگفتی بسیاری از مردم می شود. تکتیت ها (tektites) درهنگام برخورد شهاب سنگ ها به زمین و در دهانه ی حاصله از برخورد شهاب سنگ پدید می آیند. مولد اویت (Moldavite) نیز یک شیشه ی سبز رنگ است که در مولداوی (Moldavia) یافت می شود . فولگلاریت (fulgarite) نیز تیوپ های شکننده از شیشه هستند که در هنگام برخورد برق آسمان به خاکهای ماسه ای پدید می آید. ابسیدیان (obsidian) نیز یک نوع شیشه است که در جریان های آتش فشانی تشکیل می شود. رنگ سیاه رنگ این نوع شیشه به خاطر ناخالصی پدید می آید. در طی دوره ی پارینه سنگی از ابسیدیان در ساخت وسایل استفاده می شده است. سنگ پا (Pamice) یکی دیگر از شیشه هایی است که از فوران های آتش فشانی تشکیل می شود. این ماده می تواند تخلخل های فراوانی داشته باشد. (درصورتی که ماده ی اولیه ی تشکیل دهنده ی آن دارای مواد گازی فراوانی باشد). سنگ پا شکل متخلخل ابسیدیان است

موسسه کاشی سرامیکی ( Ceramic Tile Institute ) کاشی را به سه دستة زیر تقسیم بندی کرده است:
مقاوم در برابر لغزش
(نیازمندی های ADA و OSHA را تأمین می کند یا از آن بیشتر است)
ضریب اصطکاک: ۶/۰ یا بزرگتر (تر)
بسته به شرایط، مقاوم در برابر لغزش
(نیازمندی های ADA و OSHA را تأمین می کند یا از آن بیشتر است)
ضریب اصطکاک: ۵/۰ تا ۵۹/۰ (تر)
مورد تردید
ضریب اصطکاک: کمتر از ۵/۰

استانداردهای آزمایشگاه عملیاتی (UL) و جامعة آمریکائی آزمون و مواد (ASTM)

استـاندارد های صنعتی ضریب اصطـکـاک ایستـائی تعیـین شده تـوسط آزمایـشگاه عـملیـاتی (Underwriters Laboratory, UL) و جامعة آمریکائی آزمون و مواد (ASTM) به صورت زیر است:

بسیار ایمن
۶۰/۰ یا بالاتر

نسبتاً ایمن
۵۰/۰ تا ۵۹/۰

خطرناک
۴۰/۰ تا ۴۹/۰

بسیار خطرناک
۳۹/۰ تا ۳۵/۰

به طور غیر منـتظره خطرناک
۰۰/۰ تا ۳۴/۰

آمارهای کلی
خطرناک ترین مکان لغزنده، وان حمام است.
تعداد لغزش و سقوط بیش از ۹ میلیون حادثه در سال است که تقریباً ۱۷۳۰۰۰ لغزیدن و افتادن در هفته می باشد.
در آمریکای شمالی در هر سال بیش از ۳۰۰،۰۰۰ آسیبِ ناتوان کننده ناشی از لغزیدن و افتادن رخ می دهد.
هزینه های بیمه و دادخواهی به طور پـیوسته برای جبران خسارت و مسئولیت کارکنان در حوادث مرتبط رو به افزایش می رود.
بر اساس شورای ملی ایمنی، ۷۰ درصد از کل تعداد لغزش و افتادن هائی که در هتلها، رستورانها و ساختمانهای عمومی اتـفاق می افتـند، در سطوح تراز و مسطح روی می دهند !
در ایالات متحدة آمریکا روزانه بیش از ۲۵،۰۰۰ نفر از مردم در حوادث لغزش و افتادن مصدوم می شوند که مطابق است با ۹۵ میلیون روز کاری از دست رفته در سال.
لغزیدن و سقوط ۳۵ درصد از آسیـب های مرتبط با کار را تشکیل می دهند و ۶۵ درصد زمان تلف شده از کار را به خود اختصاص می دهند.
لغزش و افتادن، بارِ اجتماعی زیادی را تحمیل می کند که شامل دعاوی جبران خسارت کارکنان می باشد؛ یعنی ۴۰ درصد از کل دعاوی حوادث پرداخت شده

آشنائي با ويژگيها و استانداردهاي

کاشي ضد اسيد

© استفاده از اين مطلب تنها پس از کسب اجازه از نويسنده و با ذکر منبع و نام «وبلاگ» مجاز است.

White acid proof tile

تعريف

كاشي ضد اسيد محصولي است بدون لعاب با جذب آب متوسط كمتر يا مساوي 5/1 درصد كه معمولاً به صورت بدنه سفيد يا  با استفاده از مواد افزودني رنگي توليد ميشود. اين محصولات به خاطر استحكام  بالا و مقاومت در برابر اسيدها (به جز هيدروفلوئوريک اسيد HF يا فلوئوريدريك اسيد) مورد توجه هستند. شايان ذكر است كه مقاومت شيميايي اين نوع محصول در برابر مواد قليايي الزامي نيست.

ويژگيهاي فيزيكي و مكانيكي

اين ويژگيها شامل جذب آب، مقاومت خمشي، سختي سطح، مقاومت در برابر سايش، مقاومت در برابر شوكهاي حرارتي و مقاومت در برابر يخ زدگي ميـباشند.

ويژگيهاي شيميايي

كاشيهاي ضد اسيد درتماس با مواد شيميايي اسيدي مقاوم هستند و همان گونه كه قبلاً ذكر شد، مقاومت شيميايي اين نوع محصول در برابر مواد قليايي الزامي نيست. به منظور آزمون مقاومت شيميائي اين كاشيها از روش آزمون تعيين مقاومت شيميايي اسيدي به شرح زير استفاده مينمائيم.

ويژگيهاي فيزيکي و مکانيکي کاشي ضد اسيد.

منبع: براي دانلود استاندارد و «ويژگيهاي کاشي ضد اسيد» بر اين نشانه کليک کنيد.

آستر کاشی مقاوم در برابر اسيد

 روش آزمون ميزان مقاومت اسيدي

وسايل لازم:

1- خشك كن

2- ترازوي دقيق با دقت يكصد گرم

3- خردكن فكي

4- الكهاي 6300 ميكرون (mm ۶/۳۰) و 4750 ميكرون (mm ۴/۷۵)

5- اجاق برقي

6- لرزاننده مكانيكي

7- دسيكاتور

مواد لازم:

اسيد سولفوريك (706/1 SP_GR=)

تهيه آزمونه:

كاشيهاي موردآزمون بايستي توسط خردكن فكي خرد گردد. دانه بندي مواد خرد شده به نحوي باشد كه شامل مواد باقيمانده روي الك 6300 ميكرون (درشت ترين دانه ها) و عبور كرده ازالك 4750 ميكرون (كوچكترين دانه ها) گردد.

پس از تهيه حدود 1000 گرم نمونه با دانه بندي مشابه شرايط فوق لازم است نمونه به كمك الكهاي لرزان  شمارة 3 (6300 ميكرون) و شمارة 4 (4750 ميكرون) به مدت 15 دقيقه الك گردد.

سپس مواد باقيمانده روي الك شمارة 4 (كه از الك شمارة 3 عبور كرده) كاملاً مخلوط شده و 2 نمونة 50 گرمي از اين مواد مخلوط شده مذكور برداشته شود. اين نمونه ها بايد به مدت نيم ساعت داخل خشك كن و در دماي 120 درجه سلسيوس خشك شود.

روش كار

هر يك از نمونه هاي 50 گرمي بادقت 01/0 گرم وزن شده و به همراه 250 ميلي ليتر اسيد سولفوريك داخل بشر ريخته شود. آنگاه محتويات بشر به مدت 48 ساعت روي اجاق برقي قرار گرفته تا به آرامي عمل جوشش صورت گيرد. سپس محتويات بشر خنك شده و از صافي عبور داده شود.

آنگاه 250 ميلي ليتر آب به محتويات بشر اضافه شود و پس از اين كه بمدت 10 دقيقه جوشانده شد از همان صافي قبلي عبور داده شود. اين عمل شستشو 2 مرتبه تكرار گردد و در مرحله بعد كليه محتويات بشر از داخل صافي عبور داده شود. صافي به همراه محتويات آن داخل يك خشك كن در درجه حرارت ۱۲۰ ˚C خشك شده و سپس در دسيكاتور قرار گرفته تا خنك گردد. مواد بجا مانده در صافي به كمك برس به طور كامل تخليه گرديده و با دقت 01/0 گرم وزن شود.

درصد كاهش وزن از فرمول زير بدست مي آيد:

L = ( M₁ – M₂ ) × 100 / M₁

که در آن L درصد کاهش وزن، M₁ جرم اوليه بر حسب گرم و M₂ جرم ثانويه بر حسب گرم است.

حداکثر کاهش وزن مجاز 5/1 درصد است.

يادآوري:

در صورتي كه كاشي ضد اسيد مورد نظر به رنگ غير از سفيد باشد لازم است آزمون مقاومت شيميايي كه در استاندارد ملي شماره 4001 شرح داده شده، علاوه بر اين آزمون به كار رود.

لينکهاي مفيد و مرجع براي اين نوشتار:

براي دانلود استاندارد و «ويژگيهاي کاشي ضد اسيد» بر اين نشانه کليک کنيد.

براي دانلود استاندارد «تعيين مقاومت شيميائي کاشيهاي بدون لعاب» بر اين نشانه کليک کنيد.

آشنائي با آزمون « پاندول »

 براي ارزيابي ميزان لغزندگي سطوح کف

 ● منبع: http://www.sure-footed.com/services.html

 هم اکنون آزمون ضريب اصطکاک پاندولي (که با نامهاي «آزمايندة لغزش قابل حمل»، «پاندول بريتانيائي» و «پاندول TRRL» نيز از آن ياد ميشود) با استاندارد BS7976.2 مورد بررسي قرار ميگيرد. شکل زير آزمون ضريب اصطکاک «پاندولي» HSE/HSL را نشان ميدهد که روش آزمون ترجيح داده شده براي ارزيابي ضريب اصطکاک سطح کف است.

اين وسيله اگر چه در حالت عادي اش براي ارزيابي مقاومت در برابر لغزش جاده ها مورد استفاده قرار ميگيرد، اما در اصل براي شبيه سازي عمل پاي لغزنده (slipping foot) طراحي شده است. اين روش بر مبناي تاب خوردن پاشنة پاي مصنوعي (با استفاده از نمونه لاستيک تخت کفش استاندارد) است که با روشي کنترل شده، روي يک سطح پوششي را جاروب ميکند.

لغزندگي سطح پوششي اثري مستقيم و قابل اندازه گيري روي عدد پاندول به دست آمده دارد (که با نامهاي «عدد مقاومت در برابر لغزش»، «عدد آزمون پاندول» يا «عدد پاندول بريتانيائي» نيز شناخته ميشود).

بررسي HSL تصديق کرده است که آزمون پاندول يک آزمايش قابل اعتماد و دقيق است و منجر به قبول آن به عنوان روش آزمون HSE استاندارد براي ارزيابي لعزندگي سطح در شرايط «خشک» و «آلوده» شده است. اين دستگاه نياز به فرد واجد شرايط براي کاربرد و تفسير نتايج دا رد. در حال حاضر HSE اعتقاد دارد که اين تنها وسيلة قابل حملي است که با دقت، عملِ پاي لغزنده روي يک کف خيس را شبيه سازي ميکند. به هر حال، HSL برنامه اي براي ارزيابي روشهاي جديد آزمون دارد

آزمون روان سازي

 براي يک بدنة سراميکي

 نوشته: ابوالفضل گروئی

هدف از اين آزمون، رسم نمودار روان سازي دوغاب يک بدنة سراميکي است. براي اين منظور بايد در بچهاي حداقل 200 گرمي (و با خاکهاي خشک) و با درصد ثابت و مشخص آب و حتي الامکان در يک فست ميل (يا وسايل ديگر توليد دوغاب) که خشک باشند، به مدت کافي عمل سايش براي رسيدن به دانه بندي مناسب دوغاب (زبره) صورت پذيرد.

 ◄ فوت و فن 1- به اندازة باري که مي خواهيد آسيا کنيد، گلولة سايا در فست ميل بريزيد. بهتر است نسبتِ بين گلوله هاي بزرگ و کوچک را ثابت نگه داريد؛ مثلاً 60 درصد وزني گلولة بزرگ و 40 درصد وزني گلولة کوچک. براي نمونه، دويست گرم خاک يا فرمول بدنه نياز به دستکم دويست گرم گلولة آلومينائي (آلوبايتي يا سيليسي و غيره) دارد که 120 گرم آن سايز بزرگ و 80 گرم آن سايز کوچک باشد (پيشنهاد).

 ◄ فوت و فن 2- فست ميل را به همراه گلوله هاي آن به طور کامل خشک کنيد. خشک کردن با فشار باد (هواي فشرده) سريع و آسان است و باعث داغ شدن فست ميل نخواهد شد.

نمونه ای از جارميل و جارميل گردان برای تهيه دوغاب سراميکي.

نخستين بارگيري را با بدنة شاهد (مرجع) انجام دهيد. سعي کنيد درصد آب دوغاب در کمترين مقدار خود باشد؛ به طوري که شرايط دوغاب به ويژه براي اندازه گيري ويسکوزيته مناسب باشد. بنابراين، تا زمان سايش و درصد مناسب آب را به صورت تجربي به دست آوريد، ممکن است لازم باشد تا دوغاب به دست آمده از چند بارگيري نخست را به دور بريزيد.

مشخصه هاي نوعي براي شروع کار روان سازي «بدنة ديوار» با يک فست ميل يک ليتري اينها هستند: درصد آب برابر با 41 (حدود 130 سي سي آب) و زمان سايش 12 تا 16 دقيقه (که بستگي به زبرة مناسب و سرعت فست ميل گردان دارد).

توجه کنيد که بايد دقيقاً مشابه خط توليد رفتار کنيد: همان درصد (از روان ساز و آب) و همان نوع روان ساز که در توليد استفاده مي شود به عنوان مرجع (شاهد) شما تلقي مي شود و فرمولي را که براي روان سازي همين دوغاب به دست مي آوريد، بايد بتواند ويسکوزيته اي برابر يا پائين تر از ويسکوزيتة دوغاب مرجع به دست دهد. براي بدنه هاي کاشي کف يا پرسلاني ممکن است درصد آب لازم کمتر باشد (مثلاً 38 درصد و 120 سي سي آب براي بچ 200 گرمي).

  اندازه گيري ويسکوزيته يا از طريق دستگاههاي ويسکوزيمتر (با حرکت چرخشي) انجام مي پذيرد و يا از فورد-کاپ با قطر نازل 4 يا 8 ميلي متري استفاده مي شود. معمولاً دستگاههاي الکترونيکي ويسکوزيته را به صورت مطلق نشان مي دهند (بر اساس واحدهاي پويز يا سانتي پويز) و دستگاههاي دستي بر اساس زمان ريزش حجم مشخصي از دوغاب (معمولاً صد سي سي). براي اين که بتوان مقايسه اي بين زمان ريزش دوغاب و ويسکوزيتة مناسب داشت، ويسکوزيتة ريزشي را به صورت انگلر (Engler, Ế) بيان مي کنند. انگلر حاصل تقسيم زمان ريزش حجم صد سي سي از دوغاب به زمان ريزش همين حجم از سيال ديگر (مانند آب) است.

وقتي درصد آب و زمان سايشِ مناسب تعيين شد، منحني روان سازي را رسم مي کنيم.

متاسيليکات سديم غليظ (به شکل محلول آبي) را خيلي از شرکتهاي سازنده به صورت آماده به شرکتهاي مصرف کننده ارسال مي کنند. بايد در همان ظرفي که آب را توزين مي کنيد، با استفاده از يک وسيلة مناسب که بتوانيد سيليکات سديم را به صورت قطره اي به ظرف آب اضافه کنيد (مثلاً يک ميخ بزرگ)، مقدار مشخصي از آن را بيفزائيد. يک منحني نوعي مي تواند با گامهاي 15/0 درصدي که از 65/0 درصد آغاز شود، ترسيم گردد (مثلاً 65/0، 80/0، 95/0 درصد؛ بالاتر يا کمتر). اين درصد بر مبناي خاک خشک است. مثلاً 95/0 درصد سيليکات سديم در يک بچ 200 گرمي 90/1 گرم خواهد بود. اندکي خطاي توزين به دلي ماهيت قطره اي ريخته شدن روان ساز به داخل ظرفِ آب وجود خواهد داشت که بايد سعي شود به حداقل برسد.

برگرفته از سايت http://www.ceramicindustry.com

اگر در درصد مصرفِ بالاتر روان ساز، ويسکوزيتة دوغاب افزايش نشان داد، بايد درصد را کم کنيد. به هر حال، به گونه اي بايد درصدها را تنظيم کرد که يک منحني با مينيمم نسبي (که نقطة اُپتيمم يا بهينة درصد روان ساز را نشان مي دهد) رسم گردد (مانند شکل بالا).

در این پژوهش مختصر سعی شد تا اثر اندازه ذرات دوغاب بر خواص پخت بدنه های کف مورد بررسی قرار گیرد. زبره (residue) عبارت است از درصد جامد مانده روی الک نسبت به وزن خشک. هر چه مقدار زبره کمتر باشد، نشان دهنده ریزتر بودن اندازه ذرات دوغاب است.

فرمولاسیونی از بدنه کف با چهار نوع ماده اولیه (فلداسپار، رس، بنتونیت و کائولن) مطابق جدول 1 طراحی شد.

دو بچ (batch) از فرمولاسیون بالا به مدت 13 و 23 دقیقه در فست میل (آسیای سریع آزمایشگاهی) با حدود 39 درصد آب سایش داده شدند. زبره ها به ترتیب 95/7 و 04/1 درصد بودند. سپس دوغاب بدنه در خشک کن خشک گردید و در هاون با 6 درصد رطوبت به صورت گرانول درآمد. شکل دهی بدنه ها با استفاده از پرس آزمایشگاهی در فشارهای اولیه و نهائی 50 و 300 bar انجام شد. بدنه ها با ابعاد 5 در 100 در 50 میلیمتر به صورت تک محوری شکل دهی و در خشک کن آزمایشگاهی به طور کامل خشک شدند. بدنه ها پس از اندازه گیریهای خواص حالت خام و خشک در کوره رولری پخت سریع در دمای 1148 و سیکل 68 دقیقه پخت داده شدند و خواص پخت آنها بررسی گردید. خواص بدنه های بررسی شده در جدول 2 نشان داده شده است.

همان طور که از جدول 2 دیده می شود، بیشترین تاثیر کاهش زبره بر انقباض پخت، جذب آب و استحکام پخت بدنه هاست.

* نتیجه گیری و بحث

با ریزتر شدن اندازه ذرات، سطح ویژه پودر افزایش می یابد و در نتیجه نیروی محرکه بیشتری جهت پیشرفت فرآیند زینترینگ بدنه ها فراهم می گردد. پودرهای با سطح ویژه بالا تمایل زیادی دارند تا انرژی سطحی خود را با تشکیل نقاط تماس ذره به ذره (و دانه به دانه) و در نتیجه کاهش مرزدانه ها و کاهش سطح ویژه کم کنند. بدنه های با ذرات ریزتر در دمای پائین تری فاز خمیری تشکیل می دهند و میزان فاز مذاب آنها در دمای نهائی پخت بیشتر از بدنه های با زبره بالاست. مذاب تشکیل شده، ذرات را به یکدیگر اتصال می دهد و پیوستگی ذره به ذره را بهبود می بخشد. با پیشرفت فرآیند زینترینگ، تخلخلها به تدریج پر می شوند. وقتی مذاب بیشتری در سیستم حضور داشته باشد، حذف تخلخلها و دستیابی به تراکم نهائی در طول مدت پخت با سهولت بیشتری انجام می شود.

              تصویر بالا از سایت ESRF گرفته شده و مربوط به زینترینگ پودرهای فلزی است.

با توجه به موارد ذکر شده، پس از پخت بدنه ها اتصال ذره به ذره در بدنه های با توزیع اندازه ذره ریزتر بهتر از بدنه های درشت دانه است و باعث افزایش استحکام پخت می شود. از سوی دیگر، به دلیل بالاتر بودن میزان فاز مذاب حاضر در بدنه های ریزدانه پر شدن تخلخلها توسط فاز مذاب در دمای نهائی با سهولت بیشتری انجام می پذیرد و جذب آب کاهش بیشتری می یابد. افزایش میزان انقباض پخت بدنه ها نیز به دلیل وجود نیروی محرکه بیشتر (سطح ویژه بالاتر) و تمایل بیشتر برای کاهش انرژی سطحی در پودرهای ریزدانه تر است.

مراجع برای مطالعه بیشتر:

۱- ویکیپدیا

۲- رشد دانه در سرامیکهای باریم - استرانسیم - تیتانات

3- ESRF 

* توضیح:

1- با خواندن این متن می توانید با دانستن این که جذب آب بدنه های کاشی پرسلانی، کف و دیوار به ترتیب در گستره کمتر از 5/0، کمتر از 6 و بالاتر از 15 درصد هستند، دلیل پائین بودن زبره بدنه های کاشی پرسلانی (کمتر از یک درصد) را نسبت به بدنه های کاشی کف و دیوار (بیشتر از 4 درصد) بیان کنید.

2- متنی را که خواندید، تحقیق اولیه یکی از همکاران جهت آشنائی با مشخصه های اثرگذار بر فرآیند پخت بدنه ها در دومین ماه شروع به کار ایشان بود.

پاسخ به پرسشهاي خوانندگان گرامي

خوانندة عزيزي با نام «الياس» در بخش نظرات پرسيدند:

سلام مي خواستم بدانم متاسيليکات سديم (خيس) با چه نسبتي براي دوغاب در کاشي سازي ترکيب مي کنند؟

(الف) نسبت تمام موادي را که بايد ترکيب شود، بگوييد؟ چون ]بعضي شرکتها[ از تري پلي فسفات استفاده مي کنند، نمي دانند از متاسيليکات سديم براي روان سازي دوغاب به چه نسبتي و با چه مواد ديگري استفاده مي شود براي روان سازي؟ وقتي مي پرسم: چرا از متاسيليکات سديم استفاده نمي کنيد، مي گويند: اطلاع ندارند که متاسيليکات سديم براي روان سازي دوغاب در کاشي به چه نسبتي و با چه موادي بايد استفاده کنند؟

(ب) چه کار بايد کرد که متاسيليکات سديم از نوع 5 آبه قليايي بيشتر شود؟

(پ) متاسيليکات سديم را با چه نسبتي براي روان سازي و با چه مواد ديگري و با چه نسبتي ترکيب کنيم که خوب روان شود؟

پاسخ:

(الف) اين نسبت بستگي به فرمول بدنه اي دارد که بايد روان سازي شود. براي نمونه، بعضي از شرکتها براي تهية بدنة ديوار از 85/0 درصد و برخي هم از 2/1 درصد سيليکات سديم استفاده مي کنند. اين مقدار سيليکات سديم بر اساس وزنِ خشک (يا درست تر بگوئيم: جرم خشکِ) خاکها  اندازه گيري مي شود. مثلاً:

براي 85/0 درصد روان ساز 110 کيلوگرم سيليکات سديم براي بالميل 13 تني خاک (خشک) و

براي 2/1 درصد روان ساز 260 کيلوگرم سيليکات سديم براي بالميل 22 تني خاک (خشک). مقدار آب لازم هم بر اساس حداکثر ويسکوزيتة قابل قبول و قابل اجراء در خط توليد تعيين مي شود.

(ب) بايد سيليکاتهاي سديم با Ratio هاي مختلف را تست کرد و بهترين نوع آن را جهت استفاده در خط توليد انتخاب نمود. معمولاً در صنعت کاشي و سراميک از سيليکاتهاي سديم با Ratio هاي 4/2 تا نزديک به 0/3 استفاده مي شود. Ratio در واقع همان نسبت وزني سيليسيم اکسيد (SiO2) به سديم اکسيد (Na2O) در سيليکات سديم است. اگر بخواهيد خاصيت قليائي بيشتر شود بايد از سيليکاتهاي سديم با Ratio هاي پائين استفاده کنيد (که در کارخانة سازنده و در مراحل انتهائي توليد به آن سود يا NaOH اضافه شده است).

(پ) با توجه به ترکيب بدنه ممکن است استفاده از دو نوع روان ساز (مثلاً سيليکات سديم و کربنات سديم) نتيجة بهتري را به دست دهد که با آزمايش به دست مي آيد. سيليکات سديم و کربنات سديم با نسبت مشخص و از پيش معلوم همراه با آب به داخل بالميلهاي توليد ريخته مي شوند. اين نسبت مي تواند 70/0-60/0 يا 2/1-50/0 يا 85/0-20/0 درصد (يا نسبتهاي ديگر) به ترتيب از «سيليکات سديم-کربنات سديم» باشد.

چگونگي انجام آزمايشگاهي يک آزمون روان سازي براي يک بدنة سراميکي را در آيندة نزديک در يک پست مستقل خواهم آورد.

+ نوشته شده در  چهارشنبه نوزدهم اسفند 1388ساعت 15

واکنشهاي گرمائي کائولينيت و

محاسبة پرت حرارتي آن

دگرگونيهاي ساختاري کائولينيت

رس هاي از نوع کائولن مجموعه اي از دگرگوني هاي فازي را در هنگام عمليات حرارتي در هوا و در فشار اتمسفريک از خود نشان مي دهند.

دِهيدروکسيلاسيون گرماگير (Endothermic dehydroxylation) يا به بيان ديگر آب زدائي (dehydration) در گسترة دمائي ۶۰۰-۵۵۰ درجه سلسيوس آغاز مي شود تا متاکائولن نامنظم (Al₂Si₂O₇) را به وجود آورد. مشاهده شده است که از دست رفتنِ هيدروکسيل (-OH) تا دماي ۹۰۰˚C ادامه مي يابد و به اُگزولاسيون (oxolation) تدريجي متاکائولن نسبت داده مي شود (منبع شمارة 1 را ببينيد). به دليل عدم توافق تاريخي که در مورد طبيعتِ فاز متاکائولن وجود دارد، بررسي وسيع منجر به اين توافق عمومي شده است که متاکائولن آميختة ساده اي از سيليس بي ريخت (SiO₂ آمورف) و آلومينا (Al₂O₃) نيست؛ بلکه يک ساختار بي شکل پيچيده است که در نتيجة انباشتن لايه هاي شش گوش (هگزاگونال) خود، يک نظم با دامنة کمي بلندتر را برقرار مي دارد (منبع شمارة 1 را ببينيد).

2 Al₂Si₂O₅(OH)₄ → 2 Al₂Si₂O₇ + 4 H₂O

گرم کردن بـيـشتر تا ˚C ۹۵۰-۹۲۵متـاکـائولن را به يک اسپـينل آلـومينيوم-سيليسيوم ناقص (Si₃Al₄O₁₂) تبديل مي کند که گاهي اوقات نيز به عنوان يک ساختار نوع آلوميناي گاما به آن اشاره مي شود.

2 Al₂Si₂O₇ → Si₃Al₄O₁₂ + SiO₂

بر اثر تکليس (کلسيناسيون) تا حدود ˚C ۱۰۵۰ فاز اسپينل (Si₃Al₄O₁₂) جوانه مي زند و مطابق واکنش زير به مولايت (mullite, 3Al₂O₃·2SiO₂) و کريستوباليت بسيار بلوري (SiO₂) استحاله مي يابد:

3 Si₃Al₄O₁₂ → 2 Si₂Al₆O₁₃ + 5 SiO₂

پرت حرارتي کائولينيت خالص چه قدر است؟

ساختار کائولينيت را مي توان به صورت Al₂Si₂O₅(OH)₄ يا Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O با جرم مولي ۱۴/۲۱۰ gr/mol نشان داد. بر اثر گرما دادن تا ˚C ۶۰۰ آب شيميائي (پيوندي و نه آب فيزيکي يا آزاد که به آساني بر اثر تبخير خارج مي شود و در فرمول شيميائي در نظر گرفته نمي شود) به صورت دو مولکول آب (با جرمي حدود gr ۳۶) خارج مي شود و متاکائولن نامنظم تشکيل مي گردد. چون کائولينيت ترکيب ديگري در ساختار خود ندارد تا با از دست دادنِ آن کاهش وزن پيدا کند، پس پرت حرارتي (Loss of ignition, L.O.I.) کائولينيت خالص برابر خواهد بود با:

13/17 = 100 × (14/210 / (14/174 – 14/210) = L.O.I. _{Pure Kaolinite}

بنابراين، هر چه پرت حرارتيِ يک مادة معدني رسي بالاتر باشد و تا دماي حدود ˚C ۱۲۵۰پديدة انبساط (به جاي انقباض در اثر پخت) رخ دهد، محتواي کائولينيت آن مادة اوليه بالاتر است؛ به شرطي که کربناتها و سولفاتها در آن حضور نداشته باشند.

منابع:

1) Kaolinite

۲) Mullite

۳) Clay structures

فلوکولاسيون (کوآگولاسيون) چيست؟

فلوکولاسيون (لخته سازي) به «جدايشِ يک محلول» اشاره ميکند. در بيشتر موارد، از واژة فلوکولاسيون براي توصيفِ خروج رسوب از سيال استفاده ميشود. علاوه بر اين که به طور طبيعي وجود دارد، با هم زدن يا افزودنِ عاملهاي لخته ساز (فلوکوله کننده) نيز ميتواند به طور اجباري انجام پذيرد. صنايع توليدي مختلفي از فلوکولاسيون به عنوان بخشي از روشهاي فرآوري شان استفاده ميکنند و به صورت گسترده در تصفية آب به کار برده ميشود. از اين روش در جامعة پزشکي براي آناليز سيالات مختلف نيز بهره گرفته ميشود.

فلوکولاسيون فرآيندي است که يک حل شونده به صورت جرمِ لخته شده يا ورقه هاي کوچک (فليک flake) از محلول خارج ميشود. اين عمل با رسوب (که در آن حل شونده در غلظتي که معمولاً زير حد حلاليتش در مايع است، از محلول خارج ميشود) متفاوت است. از اين عبارت نيز در شيمي کلوئيدي براي اشاره کردن به فرآيندي که باعث ميشود ذرات بسيار ريز به يکديگر بچسبند و يک توده را تشکيل دهند، استفاده ميگردد. اين توده ممکن است در بالاي مايع شناور شود يا در زير مايع جمع شود و يا ميتواند به آساني از مايع جدا (فيلتر) شود.

براي مثال در تصفية آب ذرات جامد معلق در آب (مانند ذرات رسي) وجود دارند. اين مايع کدر ميتواند با اضافه کردن يک کوآگولانت (منعقد کننده) پراکنده (ديسپرز) شود. اين ماده به گونه اي انتخاب شده است که بارِ مخالف با ذراتِ داخلِ سوسپانسيون دارد. اکنون هيچ باري وجود ندارد و ذرات بيشتر شبيه به کلوئيد هستند و به يکديگر مي چسبند. در اين حال، يک فلوکولانت وارد ميشود تا اين فرآيند را سرعت ببخشد و يک ژل نامحلول در اطراف ذرات تشکيل دهد. وقتي که ذرات به اندازة کافي بزرگ هستند، آنها بر اثر جاذبه به انتهاي تانک ته نشيني فرو ميروند؛ به طوري که ميتوان آنها را خارج کرد.

منابع:

1 ) www.wisegeek.com

2 ) www.oilgae.com

3 ) www.wiki.answers.com

لعاب نمکی

اسم: یک لعاب سرامیکی روی استون ور که با واکنش شیمیائی رخ داده در هنگام ریختن نمک به درون کوره در خلال پخت به وجود می آید.

منشاء: ۱۸55-1850

* منبع: www.dictionary.reference.com

لعابزنی نمکی و قلیائی

* منبع: www.ceramicstoday.com

لعابزنی نمکی

لعابزنی نمکی یک تکنیک تک پخت است که به موجب آن در دمای پخت رس، نمک معمولی به داخل محفظه کوره وارد میشود. سدیم با سیلیسی که روی سطح فرآورده موجود است، ترکیب می شود و لعابی را به وجـود می آورد. بسته به رس استـفاده شده، یک اثر کم و بـیش قوی پوست پرتـفالی (orange peel) ایحاد می گردد. این تکنیک در قرن پانزده تا شانزدهم در آلمان توسعه یافت و استون ور Rhineland یا  Rhenishبا این روش ساخته شد. این لغت به سوختی که برای روشن کردن کوره استفاده می شود، اشاره نمی کند بلکه به وارد کردن نمک در انتهای پخت که اثری با نام « پوسته نمکی» (salt peel) را به دست می دهد، اشاره دارد.

معمولا در کوره های بزرگ گازسوز یا چوب سوز انجام و نمک به صورت گرد در انتهای پخت به داخل اتاقک کوره وارد می شود. در نتیجه گرمای زیاد، نمک فرار می شود، سدیم با اکسید آلومینیوم و اکسید سیلیسیم در رس ترکیب می گردد و لعابی را روی هر سطح در معرض کار پدید می آورد. در اغلب موارد یک اثر « پوست پرتقالی» نوعی پدیدار می شود. از آنجا که نمک لعاب ایجاد می کند، پیش- اعمال (pre-application) لعاب ها ضرورت ندارد، اگرچه ممکن است تزئین زیر لعابی برای رسیدن به یک اثر قابل توجه انجام گیرد. باید فضای کافی بین اجزای منفرد در نظر گرفته شود به طوری که بخار نمک بتواند آزادانه گردش کند و تا آنجا که میسر است به قطعه کاری برسد.

کوره نمکی باید از آجرهای آلومینا بالای چگال که  در برابر تخریب حاصل از نمک در طولانی مدت مقاومند، ساخته شود. پس از مدت زیادی کارکرد، لایه ضخیمی از لعاب نمکی روی سطح تشکیل خواهد شد که به طور واقعی در داخل کوره گداخته می شود. روالی که ذکر شد، دوره طبیعی کوره نمکی است.

پخت نمکی نوعی ممکن است در بعد از ظهر یا اوایل شب آغاز شود. اگر محیط امن باشد، کوره در طول شب به محدوده دمای میانی می رسد، سپس روز بعد تا دمای استون ور پخت می شود. وقتی کوره به دمای پخت (تکمیل) رس می رسد (معمولا در محدوده استون ور)، نمک در مقادیر نیم پوندی (یک چهارم کیلوگرم) و از طریق درگاه های در دسترس به داخـل کوره وارد می شود و فرآیند پـخت هم چنان ادامه می یابد. به طور نوعی، یک کوره نمکی تعداد دو یا بیشتر درگاه نمک خواهد داشت، جائی که نمک در بسته های کوچک کاغذی بسته بندی شده است و می تواند به داخل انداخته شود. به طور متناوب، قلاب آهنی بلندی به عمق درگاه نمک فرو برده می شود. توجه: نمک ممکن است به بیرون از درگاه پاشیده شود، دستکشهای ضخیم چرمی، عینک ایمنی و در صورت امکان یک ماسک گازی مناسب باید استفاده شود. اگر کوره درگاه های مخصوص نمک پاشی نداشته باشد،

درگاه مشعلها را می توان به کار برد. دود سفید رنگی از دودکش بیرون خواهد آمد. این دود ممکن است مقادیری اسید داشته باشد. مقدار نمک ریخته شده به داخل کوره بستگی به اندازه کوره خواهد داشت اما حدود دو تا چهرده پوند نمک ریزدانه برای کوره ای با اندازه متوسط باید کافی باشد. اگر کوره نمکی قدیمی باشد، نمک کمتری لازم است چرا که نمک باقیمانده در کوره برای رسیدن به اثر مورد نظر کمک خواهد بود. رطوبت اضافه شده به نمک نیز به تبدیل کمک خواهد نمود اما میزان دود را نیز افزایش خواهد داد.

لعابزنی قلیائی

در دهه 1970 به عنوان جایگزین بدون کلراید لعابزنی نمکی توسع یافت. لعابزنی قلیائی شامل وارد کردن کربنات یا بیکربنات سدیم به داخل کوره در دمای بالاست تا بخار قلیائی ایجاد کند. روشهای مختلف وارد کردن قـلیا به کار گرفته شده است، شامل پاشیدن آب و محلول قلیائی، چکاندن مقادیر اندک کربنات سدیم به داخل کوره یا وارد کردن آمیزه جامد و گچی شکل ساخته شده از کربنات و بیکربنات سدیم، پودر گچ (whiting) و آب. مشابه لعابزنی نمکی، قلیا (Na₂O) با سطح آلومینا-سیلیکات رس واکنش می دهد و لعاب تشکیل می دهد. علی رغم مشابهت ها با لعابزنی نمکی، اثرات سطحی لعابزنی قلیائی می توانند کاملا متفاوت باشند.

در زیر تصاویری از صنایع دستی را که با استفاده ار لعاب نمکی تزئین شده اند، مشاهده می کنید. برای مشاهده سایت (اینجا) را کلیک کنید.

Edward Walley، پارچ لعاب نمکی استافوردشایر که با تصاویری از اسطوره های یونانی از شخصیتها گرفته تا سرخس ها و برگ ها بر روی زمینه ای نقطه دار تزئین شده است. در حالت ایستاده 10 اینچ بلندی و حدود 25/5 اینچ قطر دارد.

***

پارچ لعاب نمکی. گاوها در هر طرف در لعاب نمکی آبی رنگ اندود شده اند. ابعاد تقریبی 8 اینچ ارتفاع × 5 اینچ عرض.

***

شکر دان (جا شکری) لعاب نمکی Ridgway and Son.

در یک مقاله تحقیقاتی به جای پاشش نمک بر روی قطعه سرامیکی از روش اعمال دوغاب نمکی با غلظت های مختلف از نمک معمولی و کربنات سدیم استـفاده شد. ترجمه چکیده این مقاله را که به ویـژه برای پایان نامه های دانشجوئی دانشجویان رشته های شیمی و سرامیک مفید به نظر می رسد، در زیر می خوانید:

(الف) اجازه بدهید تا این بحث به ظاهر ساده را با یک مساله آغاز کنیم:

مساله) مقدار 150 گرم از یک ماده اولیه در دسترس است. اگر بخواهیم با آن دوغابی شامل 42 درصد آب تهیه کنیم، چه مقدار آب باید به این مقدار ماده اولیه اضافه کنیم؟

اگر جواب شما 63 = (100/42) × 150 میلی لیتر آب است، راه را اشتباه رفته اید. اما اشتباه کجاست؟

در واقع، 63 گرم برابر است با 42 درصد 150 گرم، نه 42 درصد «مخلوط» آب و ماده اولیه که به آن دوغاب می گوئیم. برای رسیدن به جواب صحیح می توان از تناسب ساده و منطقی زیر استفاده کرد:

150 گرم ماده اولیه معادل است با 58 درصد جامد در مخلوط آب و ماده اولیه (دوغاب)

X گرم آب معادل است با 42 درصد آب در مخلوط آب و ماده اولیه (دوغاب)

در مساله بالا، 150 گرم ماده اولیه 58 (=42-100) درصد دوغاب را تشکیل خواهد داد. با حل این تناسب خواهیم داشت:

6/108 = 58 / (42 × 150)

در حالت کلی، معادله W = RM × P / (100 - P) برقرار است که در آن

W مقدار آب لازم (به میلی لیتر) برای تهیه دوغاب با P درصد آب و

RM مقدار ماده اولیه (به گرم) است.

(ب) درصد آب یک دوغاب را چگونه محاسبه کنیم؟

جـرم m1 گرم از دوغاب مـورد نظر را به طور کامل خشک کرده، جرم خشک آن یـعـنی (m2) را اندازه می گیریم. درصد آب این دوغاب از معادله

% Water content = ( m1 – m2 ) × 100 / m1

به دست می آید.

مثال) 66/4 گرم از یک دوغاب بدنه کاشی را خشک کردیم. جرم خشک آن 84/2 گرم اندازه گیری شد. درصد آب این دوغاب 06/39 = 66/4 / 100× (84/2-66/4) خواهد بود.

هنرمندان و فن آورانی که با شیشه کار می کردند، به زودی دریافتند که مخلوطهای ساده گدازآورها و سیلیس شیشه می سازند. اگر این مخلوطها روی یک سطح شیئی رسی اعمال و به عنوان لعاب استفاده شوند، خوب کار نخواهند کرد. این مخلوطها بسیار ناگهانی ذوب خواهند شد و بسیار روان خواهند بود؛ به طوری که بیشتر مخلوط مذاب به شکل توده ای از شیشه روی بخش زیرین کوره و زیر ظرف جمع خواهد شد. در سرد کردن کوره، این تکه شیشه ای به شکل یک سطح ناهموار و خشک شروع به متبلور شدن یا «شیشه زدائی» (devitrifying) خواهد کرد.

هنرمندان و فن آورانی که با شیشه کار می کردند، به زودی دریافتند که مخلوطهای ساده گدازآورها و سیلیس شیشه می سازند. اگر این مخلوطها روی یک سطح شیئی رسی اعمال و به عنوان لعاب استفاده شوند، خوب کار نخواهند کرد. این مخلوطها بسیار ناگهانی ذوب خواهند شد و بسیار روان خواهند بود؛ به طوری که بیشتر مخلوط مذاب به شکل توده ای از شیشه روی بخش زیرین کوره و زیر ظرف جمع خواهد شد. در سرد کردن کوره، این تکه شیشه ای به شکل یک سطح ناهموار و خشک شروع به متبلور شدن یا «شیشه زدائی» (devitrifying) خواهد کرد.

 * نرمی یا سختی سطح: آلومینا به لعابها کمک می کند تا سخت و بادوام شوند. از آنجا که وقتی میزان آلومینا در بیشتر لعابها افزایش می یابد، دمای پخت نیز بالا می رود، می توانیم توجه کنیم همچنان که دماهای پخت لعابها افزایش می یابند، آلومینا در جهت بهبود سختی یا مقاومت لعابها عمل خواهد کرد.

* تطابق لعاب-رس: آلومینا با انقباض و انبساط بسیار پائین خود همراه با سیلیس و بور (Boron) به عنوان یکی از بـهترین اجـزاء برای بهبـود تـطابق لعاب با بدنه دسته بندی می شود. فرمول نظری برای رس (Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O) پیشنهاد می کند که اگر آلومینا نیز در لعاب به کار رود، شانس بهبود تطابق بین لعاب و رس نیز بیشتر خواهد شد.

* پاسخ دهی به رنگ: به طور کلی، بیشتر اکسیدهای فلزی که رنگ را در لعابها ایجاد می کنند، تحت تاثیر اضافه شدن آلومینا به لعاب قرار نمی گیرند. یک استثناء برای فرض کلی پاسخهای رنگ ما برای آلومینا، لعابهای بازی (قلیائی) هستند که برای ایجاد لعاب قرمز از مس در اتمسفر احیائی در نظر گرفته شده اند. برای تشکیل مس فلزی در لعاب احیاء شده، مقدار آلومینا در این مخلوطهای قلیائی باید پائین نگه داشته شود. همچنین دانسته شده که آلومینا در مخلوط های قلیائی مشخص، رنگهای سبز کرومی را تیره و خفه می کند. با اضافه شدن کروم به یک لعاب آلومینا بالا، می توان انتظار داشت که رنگ به سمت قهوه ای گرایش یابد.

تصویری از کانی آمبلی گونیت.

تصویری از کانی کریولیت از گرینلند.

* مشکلات و احتیاطها برای مصرف: معمولا میزان آلومینا در لعاب خیلی کمتر از میزان گدازآور و سیلیس است. وقتی که میزان آلومینا خیلی بالا باشد، (سطح) لعاب خشک و ناخوشایند برای لمس خواهد شد. در بیشتر موارد لعاب به سادگی ذوب نخواهد شد. معمولا فلداسپارها و کائولنها مواد اولیه انتخابی برای وارد کردن آلومینا به لعاب هستند. در بعضی مواقع لازم است رس یا کائولن پیش از استفاده کلسینه شوند تا از ترک خوردن و انقباض پوشش لعاب خام در هنگام خشک شدن ممانعت شود (در پست های بعدی به تعریف کلسیناسیون خواهیم پرداخت). منابع دیگر برای آلومینا ویژگیهائی دارند که باید در نظر گرفته شوند. «آلومینا هیدرات» تمایل به ته نشین شدن در ظرف نگهداری لعاب خام دارد و نسبت به منابع دیگر گرانتر است. آمبلی گونیت (Amblygonite) و کریولیت (Na₃AlF₆, cryolite) آخالها (نواحی) فرار فلوئور و فسفر دارند که می توانند جوشش و حبابها را افزایش دهند که منجر به ایجاد پین هولها (سوراخ سوزنی، pinhole)، حفره دار شدن (pitting) و خزش (crawling) در بعضی از مخلوطها گردد.

اکسید سیلیسیم (سیلیس)، SiO₂ ، وزن مولکولی 1/60

* محدوده ذوب: شکلهای کوارتز و کریستوبالیت از اکسید سیلیسیم در ˚۱۷۱۳C و تریدیمیت که شکلی دیگر از سیلیس است در ˚۱۶۷۰C ذوب می شود. در لعابها، اکسیدهای بازی (قلیائی) یا گدازآور برای کاستن گستره ذوب دیرگدازهائی مانند آلومینا و سیلیس به کار می روند. هنروران رسی و سرامیک کاران باید در ذهن داشته باشند که با کنـترل کردن میزان آلومینا و سیلیس در لعاب نسبت به مقدار و نوع اکسیدهای قلیائی یا گدازآور می توان دمای پخت لعاب را کنترل نمود. با اضافه کردن سیلیس به لعاب در یک دمای پخت مشخص، دیرگدازی مخلوط افزایش خواهد یافت.

* ویسکوزیته: سیلیس وقتی با مقدار صحیحی از گدازآور مخلوط شود، مذاب سیالی را ایجاد خواهد کرد. به دلیل طبیعت دیرگداز سیلیس، مقادیر بالای آن در لعاب تمایل به کم کردن روانی مذاب خواهند داشت.

* مشخصه های ذوب و اختلاط: اکسید سیلیسیم یک جزء شیشه ساز اصلی در (تقریبا) هر لعابی است و برای تشکیل یک لعاب مفید ضروری است. این اکسید معمولا بین 45 و 70 درصد اکسیدهای لعاب را تشکیل می دهد. این اکسید شیشه ساز به آسانی با قلیائی ها یا گدازآورها و همچنین اکسیدهای خنـثی یا آمفوترها نظیر آلومینا مخلوط می شود.

* نرمی یا سختی سطح: سیلیس سختی (صلب بودن)، دوام و همچنین استحکام کششی شیشه ها و لعابها را افزایش می دهد.

* تطابق رس-لعاب: این اکسید اسیدی شیشه ساز ضریب انقباض و انبساط بسیار پائینی دارد. سیلیس امکان ترک خوردن لعاب را کاهش می دهد و تطابق لعاب با رس را بهبود می بخشد.

* مشکلات و احتیاطها برای استفاده: مقادیر بسیار کم اکسید سیلیسیم اثری بر تشکیل شیشه ندارند و معمولا بدون نشان دادن تغیـیر شیمیائی بر اثر حرارت، خشک می مانند (اصطلاحی در میان لعاب سازها). از سوی دیگر، مقادیر بسیار زیاد ذوب نمی شوند تا شیشه بسازند و سطحی خشک و ذوب نشده به دست می دهند.

تـنفس زیاد سیلیس می تواند بیماری «سیلیکوز» (silicosis) ایجاد نماید. قسمتهائی از ریه شروع به سخت شدن می کنند و تنفس دشوار می شود. هنروران و سرامیک کاران باید از کار کردن در محیطهائی که آکنده از غبار سیلیس هستند، خودداری کنند. استفاده از یک ماسک حفاظت در برابر غبار به جلوگیری از تجمع غبار سیلیس در ریه ها کمک خواهد کرد. 

وتروزا چيست؟

 Vetrosa

 ترجمه و تأليف: ابوالفضل گِروِئي

  منبع: سايت رسمي شرکت Ferro

 وتروزا پودري است که در پخت سوم (third firing) و معمولاً به صورت ترانسپارنت (شفاف، transparent) و خشک بر روي کاشيهاي پخته شده (محصول نهائي) اعمال ميشود؛ هر چند انواع کِدِر (اُپک، opaque) و مات (matt) نيز مرسومند و انواع ديگر براي کاربردهاي خاص، مهم و اثرگذار هستند؛ مانند برجسته (رليف، relief) يا پرداخت (polishing). واژة vetro در زبان ايتاليائي به معناي شيشه است.

اِعمالِ وتروزا

معمولاً وتروزا به صورت خشک و بدون عامل چسباننده (bonding agent) روي سطوح شيشه اي شده (براي مثال، لعابدار) اعمال ميشود. بهترين مکان براي انجام اين نوع اعمال، نزديکترين محل ممکن به ورودي کوره است. اگر اين کار ممکن نباشد، لايه اي از چسب را ميتوان زير وتروزا چاپ کرد تا وتروزا را «در جا» ثابت نگه دارد. وتروزا ميتواند روي تمام سطح يا تنها روي روي بخشهاي خاص و مشخصي از سطح اعمال شود.

دماي پخت وتروزاها معمولاً پائين است (800 تا 950 درجة سلسيوس)، ولي وتروزاهاي با کاربردهاي ويژه و دماهاي بالاتر نيز طراحي شده اند که دماي پخت برخي از آنها تا 1120 درجة سلسيوس نيز ميرسد. براي مشاهدة جداول شامل نوع وتروزا، دماي پخت و شمارة مش شابلون بر اين نشانه کليک کنيد (سايت شرکت Ferro).

وتروزا به طور عادي از طريق ماشين اعمال خشک (dry application machine) ويژه اي اعمال ميگردد که با شابلونهائي از 8 تا 21 نخ بر سانتيمتر مربع (threads/cm²) کار ميکند. براي آزمونهاي آزمايشگاهي، وتروزا با استفاده از يک شابلون پلي استر يا نايلوني از 10 تا 32 نخ بر سانتيمتر مربع اعمال ميشود.

وتروزا چيست؟

 Vetrosa

 ترجمه و تأليف: ابوالفضل گِروِئي

  منبع: سايت رسمي شرکت Ferro

 وتروزا پودري است که در پخت سوم (third firing) و معمولاً به صورت ترانسپارنت (شفاف، transparent) و خشک بر روي کاشيهاي پخته شده (محصول نهائي) اعمال ميشود؛ هر چند انواع کِدِر (اُپک، opaque) و مات (matt) نيز مرسومند و انواع ديگر براي کاربردهاي خاص، مهم و اثرگذار هستند؛ مانند برجسته (رليف، relief) يا پرداخت (polishing). واژة vetro در زبان ايتاليائي به معناي شيشه است.

اِعمالِ وتروزا

معمولاً وتروزا به صورت خشک و بدون عامل چسباننده (bonding agent) روي سطوح شيشه اي شده (براي مثال، لعابدار) اعمال ميشود. بهترين مکان براي انجام اين نوع اعمال، نزديکترين محل ممکن به ورودي کوره است. اگر اين کار ممکن نباشد، لايه اي از چسب را ميتوان زير وتروزا چاپ کرد تا وتروزا را «در جا» ثابت نگه دارد. وتروزا ميتواند روي تمام سطح يا تنها روي روي بخشهاي خاص و مشخصي از سطح اعمال شود.

دماي پخت وتروزاها معمولاً پائين است (800 تا 950 درجة سلسيوس)، ولي وتروزاهاي با کاربردهاي ويژه و دماهاي بالاتر نيز طراحي شده اند که دماي پخت برخي از آنها تا 1120 درجة سلسيوس نيز ميرسد. براي مشاهدة جداول شامل نوع وتروزا، دماي پخت و شمارة مش شابلون بر اين نشانه کليک کنيد (سايت شرکت Ferro).

وتروزا به طور عادي از طريق ماشين اعمال خشک (dry application machine) ويژه اي اعمال ميگردد که با شابلونهائي از 8 تا 21 نخ بر سانتيمتر مربع (threads/cm²) کار ميکند. براي آزمونهاي آزمايشگاهي، وتروزا با استفاده از يک شابلون پلي استر يا نايلوني از 10 تا 32 نخ بر سانتيمتر مربع اعمال ميشود.

When materials are heated, their size and volume increase in small increments, in a phenomenon known as thermal expansion. Expansion values vary depending on the material being heated. The coefficient ratio of thermal expansion indicates how much a material expands per 1^oC (2.2^oF) rise in temperature. Fine Ceramics (also known as “advanced ceramics”) have low coefficients of thermal expansion — less than half those of stainless steels.

Coefficient of Thermal Expansion

The ratio that a material expands in accordance with changes in temperature is called the coefficient of thermal expansion. Because Fine Ceramics possess low coefficients of thermal expansion, their distortion values, with respect to changes in temperature, are low. The coefficients of thermal expansion depend on the bond strength between the atoms that make up the materials. Covalent materials such as diamond, silicon carbide and silicon nitride have strong bonds between atoms, resulting in low coeficients of thermal expansion. In contrast, materials such as stainless steel possess weaker bonds between atoms, resulting in much higher coefficients of thermal expansion in comparison with Fine Ceramics.

لعاب سازی:

در این قسمت مواد مورد نیاز برای قسمت خط لعاب

 شامل لعاب؛ رنگ چاپ و انگوب زیر تولید می شود.

 فریت

فریت بخش بزرگی از هر سری مخلوط لعاب را

 تشکیل می دهد. فریت معولاً یک ترکیب سرامیکی

 است که پس از ذوب سرد شده و به تکه های شیشه ای تبدیل می گردد. عمل فریت کردن باعث کاهش انقباض لعاب در هنگام خشک شدن می شود. فریتها مواد غیر محلول در آب هستند.

فریت حدود 95-90% لعاب را تشکیل میدهد.و به دو صورت است: فریت ترانس و فریت اپک.

فریت اپک دارای زیرکون است.

فریت شامل: فلدسپات، بوراکس، سیلیس، کربناتها، کربنات کلسیم و پتاسیم، کائولن، اکسید روی و اکسید سرب.

دلایل فریت کردن :

ü       خروج مواد فرار و گازهای سمی

ü       غیر محلول نمودن مواد در آب مثل اسید بوریک، کربنات سدیم، بوراکس و نیترات پتاسیم.

ü       اختلاط و همگن کردن مواد اولیه در اثر ذوب و ترکیب آنها با یکدیگر که باعث ذوب سریع تر و بهتر لعاب می گردد.

ü       جلوگیری از اثرات مخرب برخی مواد اولیه مثل کائولن و اکسید روی کلسینه نشده که به صورت خام باعث ایجاد لعاب نگرفتگی میشوند.

ü       از بین بردن بوی بد بعضی از مواد

ü       تبدیل مواد سمی به غیر سمی مثل: ترکیبات سرب، روی، باریم به استثنای سولفات باریم، آنتی موان، فلوئور، آرسنیک، کادمیم و سدیم.

ü       کاهش دمای ذوب

ü       درصد کائولن برای فریت کردن بایستی حدود یا بالای 10% باشد.

ü                        خارج کردن گازهای نا مطلوبی که برخی از مواد اولیه در هنگام پخت از خود آزاد می کنند مثل: کربن، گوگرد و فلوئور

تقسیم بندی لعابها

لعابها را به روشهای مختلفی تقسیم بندی می کنند یکی از این روشها به طیقه زیر است:

R تقسیم بندی براساس ترکیب شیمایی

R تقسیم بندی  براساس نوع تولید

R تقسیم بندی بر اساس دمای پخت

R لعاب های ویژه

   براساس ترکیب شیمایی:

1-لعاب سربی

الف : بدون بور؛ شامل سربی ساده و سربی مخلوط

ب: محتوی بور

2-    لعاب بدون سرب

الف: بور دار

ب: بدون بور؛ شامل با قلیایی زیاد(قلیایی) و با قلیایی کم(پرسلان) که ویسکوزیته بالایی دارد.

 براساس نوع تولید:

1-    خام:استفاده برای فراورده های دماهای بالا مثل فراورده های بهداشتی.

2-     فریتی: برای غیر سمی کردن و غیر محلول کردن .

3-     تبخیری(نمکی)

براساس دمای پخت:

1-    لعاب با پخت بسیار پایین(راکو)

که محدوده پخت آنهابین 90-750 درجه است ماهیتاً دارای مقدار زیادی سرب ویا بور بوده آلومین در ترکیب این لعابهابسیار کم ویا اصلا وجود ندارد .

2-     لعاب با پخت پایین:

گدازاورهای  مورد استفاده اکسید بور سرب اکسید سرب و مقداری اکسیدهای قلیایی خاکی این لعابهامربوط به  لعابهای  ماجولیکا هستند .

3-     لعاب با پخت متوسط(اورتن ور)

محدوده پخت بین 1020-1160درجه .دراین لعابها مخصوصاً در دمای 1160اکسید بور به عنوان گدازآور میتواند به طور کامل حذف گردد. گدازآورهای مورد استفاده بیشتر اکسیدهای قلیایی خاکی می باشد. اکسیدهای قلیایی و اکسید بور دراین نوع لعابها کاربرد دارند.

4-     لعاب با پخت بالا(فراورده های بهداشتی)

معروف به فراورده های بهداشتی که محدوده پخت 1160-1260درجه است .مهمترین گدازآور دراین محدوده پخت اکسیدهای قلیایی خاکی به خصوص اکسید کلسیم است.از اکسید بور به ندرت استفاده میشود. از اکسید باریم واکسید روی به عنوان کمکی استفاده می شود.

5-    لعاب با پخت بسیار بالا(پرسلان)

محدوده پخت 1400-1260درجه. مقدار سیلیس وآلومین در این لعابها زیاد است. گدازآور اصلی در اینجا اکسید کلسیم است.

   لعاب های ویژه:

 الف: ویژگی این لعابها بستگی به تشکیل فازهای بلوری در هنگام دارد:

1-    لعاب کدر یا اپک

این نوع لعابها شفاف هستند یعنی انعکاس نور دارند ولی نور را از خود عبور نمی دهند.جهت اپک کردن این نوع لعابها از اپاسی فایرها(Opacifire) استفاده می شود که معروفترین آنها اکسید زیرکنیم است زیرا که ترکیبات زیرکنیم در فاز شیشه ای حل نمی شود.

2-     لعاب مات

این لعابها متضاد لعابهای براق می باشند و می توان با اضافه کردن مواد نا محلول در فاز مایع مانند ذرات تالک ؛ آلومین و بیسکوئیتهای خرد شده و یا پخت لعاب در دمای پائین تر ازدمای واقعی پخت به وجود می آورند که در این صورت سطحی زبر و خشن دارد.

لعاب های مات واقعی که دارای سطوحی با کیفیت خوب باشند معمولاً در نتیجه افزودن آلومین؛ اکسیدهای کلسیم، منیزیم، باریم، روی و گاهی استرانسیم به ترکیب لعاب به دست می آورند.

3-    لعاب نیمه مات یا اطلسی

دارای سطوحی صافتر و همگن تر از لعاب مات بوده و بنابراین دیرتر کثیف شده و راحت تر تمیز می شود. در ترکیب این لعاب ها همواره اکسید روی و تیتانیم موجود است.

ترکیبات اپک کننده مانند اکسید قلع و یا اکسید زیرکنیم در ترکیب این لعابها  موجود است. علت مات شدن در این لعابها تشکیل بلورهاتیتانات روی و سیلیکات روی می باشد.

4-    لعاب درشت بلور یا ماکرو کریستالین

ابعاد بلورها بزرگ بوده و با چشم غیر مسلح می توان دید. ترکیبات این لعابها : سیلیکات و تیتانات روی، کلسیم، منیزیم و سیلیکات منگنز و … .

5-    لعاب دلربا

نام این لعاب از کوارتز دلربا گرفته شده است.

کوارتز دلربا نوعی کوارتز است که دارای بلورهای میکا و هماتیت به عنوان ناخالصی است که باعث انعکاس شعاعهای نور و تلالو خاص میشوند. لعاب های شفاف و براقی است که دارای بلورهای پهن و پولکی مانند بوده و به طور معمول به استفاده از مقادیر زیادی اکسید آهن در ترکیب لعاب به وجود می آیند.

با استفاده از اکسیدهای کرم و مس می توان لعاب های دلربا را ایجاد کرد. لعابهای دلربای خوب دارای اکسید سرب هستند. کیفیت این لعابها به مقدار اکسید آهن و سرد کردن این نوع لعاب ها بستگی دارد.

6-    لعاب رنگین کمانی

این نوع لعابها چنانچه حاوی اکسید های رنگی نباشند دارای رنگ سفید یا شیری متمایل به آبی بوده و سطح رنگین کمانی دارد مشابه منظره ای که در اثر وجود یک لایه نفت بر روی سطح آب پدید می آید.

رنگ رنگین کمانی که سفید یا متمایل به آبی هست در این لعابها ناشی از پراکندگی شعاعهای نور به وسیله بلورهای بسیار ریز هست که دارای ابعاد کلوئیدی می باشند ایجاد می گردد و این بلورها می توانند از ترکیبات پنتا اکسید فسفر P2O5؛ اکسید آهن دوظرفیتی؛ تیتان (اکسید تیتانیم؛ تیتان؛ سیلیس و بورات کلسیم) باشند.

 ب:-ویژگی این لعابها بستگی به تشکیل فاز بلوری ندارد:

۱-    لعاب ترکدار

این نوع لعابها به دو روش ایجاد می گردد. در یک روش با افزودن گدازآورهایی مثل اکسید پتاسیم و اکسید سدیم ضریب انبساط لعاب را به مقدار زیادی افزایش داده که خود به علت ایجاد تنش کششی در لعاب باعث ترک خوردن لعاب می شود.

در روش دیگر که در بساری از موارد کاربرد دارد؛ درجه حرارت و چگونگی پخت لعاب و بدنه تغییر داده میشود. به عنوان مثال برای ایجاد لعاب های ترکدار در سطح فراورده های ارتن ور درجه حرارت پخت بیسکوئیت را کاهش داده و و بدنه ابتدا در حدود 950 درجه پخته میشود سپس پخت لعاب در حرارت 950 تا حداکثر 1000 درجه صورت می گیرد. بدین وسیله بدون انجام هیچ گونه تغییری در ترکیب لعاب و بدنه ترکهای زیادی در سطح لعاب بوجود می آید.

درجه حرارت پخت بدنه های ارتن ور در حالت معمولی بالاتر از 950درجه است؛ حدود 1100 درجه.

2-    لعاب پوست ماری

این لعابها در اثر کشش سطحی زیاد ایجاد می گردد. مقدار کشش سطحی لعاب کاملاً وابسته به ترکیب لعاب است. بنابراین با افزودن مقادیر اکسید هایی که باعث افزایش کشش سطحی لعابها می گردد می توان لعاب پوست ماری ایجاد کرد.افزایش مقدار اکسید کلسیم و منیزیم در لعاب بیشترین تاثیر را در لعاب های پوست ماری دارد. استفاده زیاد از مقادیر زیادی کائولن و یا دیگر خاکهای پلاستیک و نیز استفاده از مواد آلی مثل صمغ عربی و غیره در لعاب؛ لعابهای پوست ماری زیادی ایجاد می کند، خرد کردن بیش از حد مواد اولیه لعاب(دانه بندی ریز) و با ایجاد قشر ضخیمی از لعاب در سطح بدنه و با استفاده از اکسید روی کلسینه نشده می تواند لعاب پوست ماری ایجاد کند.

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.

عضو  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.

عضو  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.

عضو  كاشي‌هاي فتوكاتاليست: محدوديت‌ها و كاربردها
قطعاً شما تمايل داريد كه سطح كاشي‌هاي مورد استفاده در منازل و يا محيط كار و حتي بيمارستان‌ها تميز باشد. اما مي‌دانيد كه فرآيند تميز كردن سطح كاشي‌ها، علاوه بر سخت بودن، بسيار زمان‌بر و پرهزينه بوده و بايد با استفاده از محلول‌هاي شيميايي ضدعفوني و پاك‌كننده اين كار صورت گيرد. حتماً تجربه استفاده از وايتكس، انواع جرم‌گير و محصولات مشابه براي زدودن ذرات آلوده سطح كاشي‌ها را داشته‌ايد و ديده‌ايد كه استفاده از اين مواد براي سيستم تنفسي بدن نيز خطرناك است. خدا نكند كه اشتباهاً دو ماده واكنش دهنده از محصولات جرم‌گير را با هم مخلوط كرده باشيد و گاز متصاعد شده از آن را تنفس كرده باشيد. آيا راه‌حل ديگري در اين ميان وجود دارد؟ يكي از راه‌حل‌هاي موجود كه امروزه محققين و صنعتگران براي رفع اين مشكل به آن روي آورده‌اند اتسفاده از كاشي‌هاي فتوكاتاليست است. كاشي‌هاي فتوكاتاليست در حقيقت كاشي‌هاي ضدميكروب، خودتميزكننده و تجزيه‌كننده آلودگي سطح كاشي با استفاده اندكي از نور خورشيد، اكسيژن و مقداري رطوبت محيط هستند. نتيجه كار محيط تميزتر، سطح بدون آلودگي و هزينه كم‌تر نظافت است.

كاشي‌هاي فتوكاتليست چيستند؟
در ابتدا بد نيست كه كمي به دانشي كه پشت اين قضيه وجود دارد نيم نگاهي نموده باشيم. تعريف پديده "فتوكاتاليست" بدين ترتيب است كه فلز نيمه‌هادي راديكال‌هاي آزاد را با كمك آب موجود در محيط، اكسيژن هوا و نور ماورا بنفش خورشيد توليد باردار نموده بدون اينكه خود فلز آسيب ببيند. اين راديكال‌هاي آزاد باردار به عنوان يك عامل محرك بيولوژيكي و شيميايي عمل مي‌نمايند. مواد زيادي هستند كه خاصيت فتوكاتاليستي دارند. دي‌اكسيد تيتانيوم به عنوان يكي از اصلي‌ترين مواد مناسب براي استفاده در فرآيند فتوكاتاليست شناخته شده است. دي‌اكسيد تيتانيوم يا TiO2 در سه شكل كريستالي در طبيعت وجود دارد و از اين ميان ساختار "آناتاز" به عنوان يكي از موثرترين مواد فتوكاتاليست زير نوز ماورا بنفش عمل مي‌نمايد. بعد از اينكه در دهه 1970 اين خاصيت شناخته شد TiO2 به عنوان عامل واكنش فتوكاتاليست مورد تحقيق و بررسي قرار گرفت. كاشي‌هاي سراميكي با لايه‌اي نازك از دي‌اكسيد تيتانيوم در سطح‌‌شان امروزه در بازار با خاصيت بي‌نظير و يكتاي خودتميزشوندگي شناخته شده‌اند.

عضو  خصوصيات كاشي‌هاي فتوكاتاليست
يكي از خصوصيات مهم TiO2 به عنوان ماده فتوكاتاليست اين است كه اين ماده براي انسان سمي نمي‌باشد و قدرت اكسيدكنندگي بالاي اين ماده در هنگامي كه در مواجهه با نور ماورا بنفش كه با طول موج كم‌تر از 385 نانومتر است قرار مي‌گيرد بسيار حايز اهميت است. با راديكال‌هاي هيدروكسيل و يون‌هاي سوپراكسيد، فتوكاتاليست‌هاي TiO2 مي‌توانند مواد ارگانيك را با استفاده از واكنش‌هاي اكسيداسيون متوالي به دي‌اكسيدكربن تبديل نمايند. TiO2 هم‌چنين خاصيت تركنندگي سطح را به وسيله افزايش زاويه بين آب و پوشش TiO2 بهبود مي‌بخشد. اين خاصيت دي‌اكسيد تيتانيوم و ساير مواد فتوكاتاليست مي‌تواند سه مزيت براي اين مواد ايجاد نمايد:

نقش ضد ميكروبي:
بسياري از ميكروارگانيسم‌ها شامل باكتري‌ها، ويروس‌ها، قارچ‌ها و ... مي‌تواند توسط اين پوشش از بين بروند. پوشش ديواره سلولي اين موجودات، به وسيله فتوكاتاليست‌ها تجزيه شده و در نتيجه ميكروارگانسيم مذكور كشته مي‌شود‌ و سپس خاصيت تركنندگي سطح باعث مي‌شود كه تركيبات باقي مانده در سطح نيز شسته شوند.

رفع بوي بد:
راديكال‌هاي آزاد اين قابليت را دارند كه تركيبات بخار شدني ارگانيك روي سطح را كه منجر به ايجاد بوي بد مي‌شوند را با شكستن پيوندهاي مولكولي بين‌‌شان از بين ببرد. برخي از تركيبات بدبو نظير فرمالدييد، بنزين و تعداد زيادي از هيدروكربن‌هاي ديگر شامل اين موضوع مي‌شود. هم‌چنين فتوكاتاليست‌ها، عناصر آلوده‌كننده ارگانيك را نيز از بين مي‌برند.

تصفيه هوا
مواد فتوكاتاليست هم‌چنين باعث ايجاد خلوص در هوا، با از بين بردن مواد سمي موجود در هوا از قبيل تركيبات اكسيد نيتروژن (NOx) مي‌شود. NOx منجر به ايجاد بيماري‌هاي فراوان تنفسي در انسان مي‌‌شود و هم‌چنين به همراه اكسيد سولفور كه سمي است با باران‌هاي اسيدي مي‌توانند به محيط زيست نيز آسيب برسانند.

كاربرد كاشي‌هاي فتوكاتاليست در كجاست؟
خاصيت خودتميزكنندگي كاشي‌هاي فتوكاتاليست منجر به استفاده از اين كاشي‌ها در محيط‌هاي مختلفي هم‌چون آشپزخانه، بيمارستان‌ها، ساختمان‌هاي شهري و ... مي‌گردد. علاوه بر مزيت‌هاي سه‌گانه گفته شده استفاده از كاشي‌هاي فتوكاتاليست منجر به كاهش استفاده از مواد شيميايي و بهداشتي شده كه باعث كاهش آلودگي محيط زيست و در نتيجه ايجاد نشدن مواد آلي و غيرآلي آلوده كننده براي توليد اين مواد خواهد شد. اين كاشي‌ها براي مناطق آلوده شهري بسيار مناسب هستند. با نصب اين كاشي‌ها در محيط بيروني ساختمان علاوه بر جلوه زيباي سطحي، محيط زيست از نظر گازهاي سمي تصفيه شده و هم‌چنين نماي بيرون ساختمان همواره تميز باقي مي‌ماند.

محدويت‌هاي TiO2 چيست؟
عملكرد صحيح اكسيد تيتانيوم وابسته به همساني لايه TiO2 در سطح كاشي دارد و اگر بين لايه‌هاي TiO2 فاصله نباشد عملكرد اين لايه بسيار بهتر خواهد شد. اين لايه در تمامي محدوده‌هاي دمايي كاربرد دارد اما در دماهاي زير 10 درجه سانتيگراد فعاليت آن كم‌تر ملموس است. هم‌چنين در محيط‌هاي بسيار خشك نيز اين فاكتور كه نياز به رطوبت محيط دارد فعاليت‌ كم‌تري خواهد داشت. بنابراين در روزهاي خشك و سرد فعاليت فتوكاتاليستي محدود خواهد شد. باران مي‌تواند به فعاليت بهتر سيستم كمك كند و فقدان باران در محيط از تميزشدن سطح مي‌كاهد. با توجه به اينكه خاصيت فتوكاتاليستي به‌طور خود بخود از بين نمي‌رود، بنابراين شاهد از بين رفتن خودبخودي اين خاصيت در سطح كاشي نيستيم اما فعاليت آن مجدداً با شستشوي عناصري كه منجر به محدوديت كاركرد اين خاصيت مي‌شود برقرار مي‌گردد.
امروزه آزمايشات زيادي براي افزايش خاصيت فتوكاتاليستي با استفاده از فعاليت مواد نيمه هادي براي افزايش خاصيت آنتي باكتريالي كاشي‌ها در تمامي دنيا در حال انجام است و در آينده قطعاً شاهد نوآوري‌هاي بيشتري در اين خصوص خواهيم بود.
منبع نشريه tilemagonline

کائولن چیست؟
كائولن يك اصطلاح اقتصادي است كه براي كان‌سارهاي رسي تقريباً سفيد به كار مي‌رود. اين كانسارها اغلب شامل كاني كائولينيت و يا فرآورده‌هاي به‌دست آمده از آن مي‌باشند. در گذشته اصطلاح خاك‌چيني به عنوان مترادف كائولن استفاده مي‌شد. نام كائولن از كلمه كائولينگ چيني به معناي تپه سفيد مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج مي‌شده است.

كائولن از مجموعه كاني‌هاي رسي بوده و فرمول شيميايي آن H4Al2Si2O9 است. كاني‌هاي كائولن شامل كائولينيت، ديكيت، ناكريت و هالوزيت مي‌باشند. فراوان‌ترين كاني اين گروه كائولينيت است. همه اين كاني‌ها جزء كاني‌هاي آلومينو -‌ سيليكات هستند كه در سيستم مونوكلينيك و يا تري‌‌كلينيك متبلور مي‌شوند. از مهم‌ترين خصوصيات كاني شناسي رس‌هاي كائولن نرمي و عدم سايندگي آنها مي‌باشد. سختي كائولن در مقياس موس در حدود 2-5/2 است. اين نرمي در كاربردهاي صنعتي آن يك مزيت محسوب مي‌شود.
رس‌هاي كائولن اكثراً از آلتراسيون كاني‌هاي آلومينيوم سيليكات در نواحي گرم و مرطوب به‌وجود مي‌آيند. فلدسپات‌ها از جمله كاني‌هاي عمومي منشاء پيدايش آنها مي‌باشند.
كائولن يا خاك چيني به رنگ سفيد بيشترين كاربرد را در توليد چيني و سراميك دارد. آمريكا، انگلیس، روسيه، جمهوري چك و برزيل بزرگ‌ترين توليد‌كنندگان كائولن هستند.
رسوبات کائولینی Cornish که به‌وسیله IMERYS در ناحیه Cornwall و Devon استخراج می‌شوند در سال 1746 کشف شدند. اینها رسوبات اولیه هستند یعنی در همان مکانی که فرایند طبیعی دگرگونی هیدروترمال آنها را شکل داده است، یافت شده‌اند. این کائولن‌ها به‌خاطر کیفیت بسیار خوب، ثبات و میزان ذخایر بسیار زیادشان شهرت جهانی دارند.
به‌طور خلاصه خصوصيات مهم كائولن، كه مصارف متعدد آن را سبب شده است مي‌توان به‌صورت زير نام برد:
-1 از نظر شيميايي در گستره وسيعي از تغييرات PH بدون تغيير مي‌ماند.
2 - داشتن رنگ سفيد كه آن را به صورت ماده رنگي قابل استفاده مي‌سازد.
3 - دارا بودن خاصيت پوششي بسيار خوب
-4 نرمي و غير‌سايشي بودن آن
-5 قابليت اندك هدايت جريان الكتريسيته و گرما
-6 قيمت ارزان

مصارف کائولن:
بيشترين مصارف كائولن در كاغذسازي، سراميك، رنگسازي، ديرگداز، پلاستيك، لاستيك، دارويي، حشره‌كش، جذب‌كننده، مواد پاك‌كننده، مواد غذايي، تهيه داروها و تهيه كودهاي شيميايي است.
حدود 50 درصد از كائولن در كاغذسازي به عنوان پركننده و روكش، 20 درصد در صنايع سراميك و ديرگداز، 10 درصد در لاستيك‌سازي به عنوان پركننده و 20 درصد در رنگ‌سازي پلاستيك استفاده مي‌شود.
قيمت مناسب كائولن طي سال‌هاي اخير سبب شده است تا صنايع مصرف‌كننده اين محصول علاقه‌مند به استفاده از كائولن شوند.
كائولن يا خاك‌چيني به رنگ سفيد بيشترين كاربرد را در توليد چيني و سراميك دارد. سنگ کائولين برحسب نوع پيوندهايش به دو گروه پيوند نرم و سخت طبقه‌بندي مي‌شود. مصارف سنگ کائولين با پيوند نرم عمدتاً در صنايع کاشي، چيني و سراميک‌سازي لستفاده مي‌شود و مصارف سنگ کائولين با پيوند سخت در صنايع لاستيک‌سازي و کاغذ‌سازي استفاده مي‌شود.

فرآوری کائولن
حتي بهترين کائولن‌هاي دنيا هم در حدود 20 % ناخالصي دارند. بنابراين بايستي آنها را تغليظ کرد و مواد قليايي آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفي بايد داراي مشخصات ذيل باشد :
درصد Al2O3 بايد از 30 % بيشتر باشد.
1 - ميزان اکسيدهاي آهن Fe2O3 نبايد از 1 درصد بيشتر شود.
2 - ميزان اکسيد تيتانيوم TiO2 بايد به 2/0 درصد کاهش يابد.
3 - اکسيدهاي قليايي نبايد از 2 درصد بيشتر شود.
4 - حداکثر ميزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
5 - افزايش ميزان کائولينيت نسبت به ساير کاني‌هاي موجود باعث مرغوبيت کائولن مي‌شود.
6 - ديرگدازي کائولن بايد در حدود 1700 درجه سانتيگراد باشد.
مدول گسيختگي آن بايد بيش از 10 کيلوگرم بر سانتي‌متر مربع باشد.
استخراج کائولن فرایندی پیچیده است که شامل سه عملیات مجزا است: باطله برداری، پالایش، خشک کردن
در مرحله روباز کردن معدن و باطله برداری، باطله به وسیله خاکبردارهای مکانیکی خارج می‌شود سپس آبپاش‌ها که به Monitors معروف هستند با فشار زیاد روشن شده و به سطح معدن روباز شده پاشیده می‌شود.کائولن به‌همراه ماسه و میکا از سطح سینه کار شسته شده و به پایین‌ترین قسمت‌های آن که به Sink معروف است به صورت دوغاب حرکت می‌کند. پمپ‌های سانتریفیوژ دوغاب را به کلاسیفایرهای ماسه حمل می‌کند تا ذرات درشت‌تر ماسه جداشوند.
کائولن به شکل دوغاب به‌وسیله خطوط لوله به مرحله دوم فرآیند یعنی پالایش (Refining ) حمل می‌شود. مرحله پالایش شامل یک‌سری تکنیک‌ها است که برجسته‌ترین آنها رسوب‌دهی است، برای خارج کردن ذرات ریزتر مواد ناخالصی (عمدتاً کوارتز، میکا و فلدسپار‌) از کائولن، طراحی شده‌اند. تکنیک‌های توسعه یافته و منحصر به فرد توسط IMERYS برای افزایش خلوص کائولن استفاده می‌شوند. مشخصات محصول نهایی حاصله به‌وسیله کامپیوتر و کنترل شده به‌صورت ‌تر مخلوط می‌شو د و برای اطمینان تحت آنالیز شیمیایی و آزمایش‌های کنترل کیفیت قرار می‌گیرد. مرحله آخر خشک کردن است، در این مرحله رطوبت دوغاب کائولن پالایش شده، کاهش می‌یابد، ابتدا آب به‌وسیله فیلتر پرس از دوغاب خارج می‌شود، سپس از خشک‌کن‌های حرارتی عبور داده شده تا محصول نهایی به‌دست آید.

نواحی تولید
نواحی Cornwall و Devon واقع در جنوب غرب انگلستان دارای بیشترین ذخایر جهانی رسوبات کائولن با بالاترین کیفیت هستند که اکثراً نزدیک St. Austell و رسوبات Lee Moor نزدیک Plymouth می‌باشند.
IMERYS در منطقه Cornwall و Devon،17 معدن کائولن فعال با خواص سرامیکی بسیار عالی دارد. کائولن‌های استخراج شده از ناحیهLee Moor درDevon خواصی دارد که در صنایع چینی‌مظروف از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
کائولن‌های ناحیه Cornish از تنوع استثنایی برخوردار هستند به‌طوری که تولید رنج وسیعی از کائولن‌های مناسب برای مصرف در صنایع مختلف سرامیک شامل چینی‌بهداشتی، چینی‌مظروف، فیبرهای شیشه‌ای و لعاب امکان پذیر می‌باشد. اگر چه خواص معادن مختلف متفاوت هستند اما با دقت و مراقبتی که در مرحله اختلاط‌تر صورت می‌گیرد محصول نهایی از مشخصات مورد نظر برخوردار است.

چکيده:
هدف از اين تحقيق بررسي تأثير جوانه‌زاي داراي اندازه نانو در مقايسه با جوانه‌زاهاي داراي اندازه ميكروني در ايجاد لعاب كريستالين روي بدنه‌هاي دکوري و تزئيني و يا در موارد خاص بر روي بدنه‌هاي کاشي مي‌باشد.
از مواد اوليه فريت ترانس، سيليس، عوامل جوانه‌زا (اکسيد روي و دي‌اکسيد 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 استاندارد 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 مي‌دهند كه استفاده از عوامل جوانه‌زاها در اندازه نانومتري تأثير به سزايي روي سيکل پخت، رنگ کريستال‌ها، نوع کريستال‌ها و اندازه آنها دارد. هم‌چنین نتايج حاصل نشان داد استفاده از عوامل جوانه‌زا در اندازه نانو باعث افزايش محدوده کريستاليزاسيون و رشد كريستال‌ها در اندازه ماكروسكوپي همراه جذب خوب رنگدانه‌ها و کوتاه شدن زمان توقف در كوره و در نتيجه كم شدن مدت سيکل پخت درکوره مي‌گردد.

واژه‌هاي كليدي: لعاب، جوانه‌زا ، كريستال، كريستالين، ميکروسکوپ حرارتي

1- مقدمه:
در لعاب‌هاي معمولي هنگامي که سرمايش آغاز مي‌شود مولکول‌ها يک زنجيره بي‌نظم آمرف را ايجاد مي‌کنند. براي ايجاد کريستال‌ها، جوانه‌ها بايد هنگام سرد شدن مولکول‌ها خود را در جهت‌هاي منظمي شکل‌دهند تا ايجاد باندهايي که شبکه را تشکيل مي‌دهند گردد و کريستال‌ها بتوانند در يک فاز شيشه‌اي تشكيل شده و رشد 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 مولكول‌هاي اطراف خود را جذب مي‌نمايند. اگر در اين شرايط لعاب به آرامي سرد ‌شود كريستال‌ها مي‌توانند تا cm15 رشد کنند. به‌طوري‌كه در سطح زمينه شيشه‌اي لعاب، کريستال‌هايي درشت قابل رؤيت مي‌شوند. معمولاً اکسيد تيتان و اکسيد روي در اندازهاي ميكروني به عنوان عوامل جوانه‌زا جهت شكل‌گيري کريستال‌ها و ايجاد درخشندگي بيشتر رنگ‌ها به‌کار مي‌روند.
برخي از لعاب‌ها جلوه‌هاي زيباي بي‌نظيري را ايجاد مي‌کنند، که گاهي در کاربردهاي خاصي مفيد هستند. برخي از اين جلوه‌هاي خاص در اثر ايجاد کريستال‌هاي پخش شده در لعاب به‌وجود مي‌آيد. در برخي از اين لعاب‌ها ميکروکريستال‌ها تشکيل مي‌شوند که با چشم غيرمسلح قابل رؤيت نمي‌باشند با کاهش سرعت جوانه‌زني، کريستال‌ها مي‌توانند به اندازه‌اي رشد کنند که با چشم غيرمسلح قابل رؤيت شوند. فرآيند تشکيل لعاب‌هاي کريستالين به‌وسيله شکل‌گيري شيشه سراميک‌ها توجيه مي‌شود بدين ترتيب که در زمينه با ساختار شيشه‌اي لعاب، کريستال‌ها با نظم و قاعده خاص خود شکل مي‌گيرند. کريستاليزاسيون در اين لعاب‌ها به‌وسيله عامل‌های جوانه‌زا صورت مي‌گيرد.
لعاب‌هاي کريستالين، داراي کريستال‌هاي منفرد و قابل تشخيص در يک فاز شيشه‌اي مي‌باشد. اين کريستال‌ها داراي انواع، اندازه‌ها و اشکال متفاوت بوده و حتي ممکن است از نظر رنگ با زمينه متفاوت باشند.
کريستال‌ها حين فرآيند جوانه‌زني و رشد در لعابي که از ترکيبات مستعد براي کريستاليزاسيون اشباع شده‌اند، توليد مي‌گردند. براي ايجاد کريستال‌ها، در اکثر مواقع لازم است که عوامل جوانه‌زاي مناسب در لعاب موجود باشند و عمليات حرارتي مناسبي بر روي آنها اعمال گردد.
ويسکوزيته 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 گاهی در محل انفصال کريستال‌ها از فاز شيشه، برآمدگي‌ها و ناهمواري‌هايي وجود دارند.
در لعاب كريستالي تئوري جوانه‌زني غير همگن مطرح است. جوانه‌زني غيرهمگن معمولاً خيلي سريع‌تر از جوانه‌زني 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 جوانه‌زاها هستند. ]4 [روابط و نحوه تشكيل و اثر جوانه‌زايي در مراجع ]3 [كاملاً تشريح شده است. چون تيتانيا به راحتي در لعاب حل مي‌شود و در حين سرمايش، تبلور مجدد مي‌يابد. لذا به‌عنوان يکی از قوي‌ترين جوانه‌زاها 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 ، 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، رنگدانه‌ها 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 کريستال‌هاي ويلميت و گانيت ، 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 کريستال‌ها فراهم شود. و سياليت زياد لعاب مانع از رشد آنها نگردد. ميزان اکسيدهايي از قبيل: اكسيد‌سيليسيم، اكسيدآلومينوم، اكسيدكلسيم و اكسيد منيزيم در ترکيب لعاب، بايد در حد مشخصي نگه‌داشته شود. چون اين اکسيدها سياليت لعاب را كم مي‌كنند و از تشکيل کريستال جلوگيري مي‌نمايند. به‌عبارت ديگر اکسيدهايي چون اكسيد پتاسيم، اكسيد سديم، و اكسيد باريم، به دليل زياد كردن سياليت لعاب و تسهيل کريستاليزاسيون استفاده مي‌شوند

لعاب استعمال شده بر روي بدنه ها مطابق با مراحل ذيل تبديلات فازي خود را در خلال سيكل پخت طي مينمايد :

- تشكيل سيليكاتها

- تشكيل فاز شيشه اي

- فاز تصفيه



فلدسپارها در تركيب لعاب ، قليائيها را بعنوان تغيير دهنده هاي شبكه ، آلومين را بعنوان واسطه تثبيت سازي ، و SiO2 را بعنوان شيشه ساز و به شكلي نامحلول وارد سيستم مي نمايند . در طي اولين فاز ، يعني تشكيل سيليكاتها ، آنچه بوقوع مي پيوندد واكنشهاي فاز جامد است . اولين واكنش فاز جامد موديفيكاسيون بتا كوارتز به آلفا كوارتز در 573 درجه سانتيگراد است كه بصورت خودبخودي انجام مي پذيرد .

ديگر مؤلفه مهم مصرفي در بچ لعاب CaCO3 است كه تجزيه آن مطابق واكنش زير بوقوع مي پيوندد :

CaCO3 à CaO + CO2



متعاقب واكنشهاي بالا ، فاز تشكيل سيليكاتها با تشكيل كلسيم سيليكات آغاز مي گردد :

2CaO + SiO2 à 2CaO.SiO2

CaO + SiO2 à CaO.SiO2



فاز تشكيل سيليكاتها حول و حوش 900 درجه سانتيگراد و در حالي كه لعاب همچنان حاوي كوارتز باقيمانده در ساختار خود مي باشد ، به اتمام ميرسد . مذابه هاي اويتكتيك اولين فازهاي مذابي هستند كه در خلال افزايش درجه حرارت و در بازه حرارتي 700 تا 900 درجه سانتيگراد تشكيل مي گردند . در فاز دوم ، واكنشهاي تشكيل شيشه بوقوع مي پيوندد . بخش عمده كوارتز آزاد باقيمانده ، در طي اين مرحله از فرآيند پخت وارد فاز مذاب مي گردد .

در پيك حرارتي پخت لعاب ، مؤلفه هاي اكسيدي استاندارد مورد استفاده در لعابها ، يعني CaO ، MgO، k2O، Na2O، ZnO ،Al2O3 و SiO2 همگي در فاز مذاب حضور دارند . لعابها در حالي كه در موقعيت فاز شيشه أي و يا بعضاً مرحله بعدي تصفيه قرار دارند ، با طي مرحله سرمايش سخت مي شوند .

به هر ترتيب فرآيند ذوب كامل شيشه أي در طي سيكلهاي پخت استاندارد محصولات سراميكي همواره صورت قطعيت به خود نمي گيرد . بنابراين شاهد حضور حفره هاي سوزني در سرتاسر ساختار برخي از لعابها هستيم كه حكايت از حضور ذرات حل نشده در مذابه (SiO2) لعاب مي نمايد . يك ناحيه انتقالي بين لعاب و بدنه تشكيل مي شود كه اصطلاحاً بدان لايه مياني يا لايه بافر اطلاق مي شود و در مقايسه با بدنه هاي سراميكي از محتواي فاز شيشه أي بالاتري برخوردار است .

بسته به تركيب خاص شيميائي لايه بافر بعضاً ممكن است با تشكيل فازهاي كريستالين نيز مواجه گرديم . در لعابهاي غني از CaO ، كريستاليزاسيون آنورتيت و حضور كريستوباليت را مي توان به كمك آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشي ثابت نمود . اثر فلدسپارهاي قليائي (ترجيحا فلدسپارهاي غني از آلوبايت ) در طي مراحل تشكيل لعاب عمدتاً در مرحله دوم يعني تشكيل فاز شيشه نمود مي يابد . اين فلدسپارها در 1120 درجه سانتيگراد شروع به ذوب شدن نموده و در پيوند با ساير اكسيدها،ساختار شيشه أي لعاب را گسترش ميدهند .

در ساده ترين شكل اين ساختار شامل شيشه هاي آلومينوسيليكات قليائي ـ قليائي خاكي است . افزودن Al2O3 به كمك فلدسپارها اين مزيت را دارد كه انحلال و ورود آن به فاز مذاب تقريبا بدون مشكل انجام ميپذيرد .

فرضيه هايي كه در تبيين ساختار شيشه هاي سيليكاته مورد استفاده قرار مي گيرند، در توصيف فرآيندهاي واقع شده در طي تشكيل فاز شيشه أي لعاب نيز معتبرند ، و نتايج حاصل از آنها ضرورت حضور قليائيها و قليائيهاي خاكي ، Al2O3 و SiO2 را در نسخه فرمولاسيون بچ لعاب نشان مي دهد .

شيشه هاي آلومينوسيليكاته قليائي ـ قليائي خاكي كه در خلال تشكيل فاز شيشه أي توسعه مي يابند،شامل اتصالات نامنظم تتراهدرونهاي [SiO4]- هستند كه كه اساسا 60 درصد پيوندها را شامل مي شود . Al2O3 اين قابليت را دارد كه در شبكه جايگزين SiO2 شده و بنابر اين در صورت حضور اكسيدهاي قليائي، به فرم كئوردينيت هاي تتراهدرالي چون تتراهدرون [AlO4]- ظاهر گردد .

افزودن فلدسپار به نسخه بچ لعاب ضامن تامين هر سه مؤلفه اكسيدي مورد اشاره است . يونهاي قليائي و قليائي خاكي هر دو بعنوان تغيير دهنده هاي شبكه عمل مي نمايند . اگرچه Al2O3 مي تواند هم به شكل يك تشكيل دهنده و هم به شكل يك تغيير دهنده شبكه عمل نمايد ، معهذا رفتار آن بستگي به ميزان اسيديته يا قليائيت فاز شيشه أي دارد .

با افزايش درجه حرارت ، قليائيها [Na2O,K2O] و قليائيهاي خاكي [CaO,MgO] بيشتري وارد فاز شيشه مي شوند ، كه به نوبه خود موجب افزايش قليائيت فاز شيشه أي گرديده و بنابراين تشكيل تتراهدرونهاي [AlO4]- را امكانپذير مي سازند . تتراهدرونهاي [SiO4]- و [AlO4]- ساختار شيشه أي را تشكيل مي دهند كه بر اساس مدل اشاره شده ، شبكه شيشه أي لعاب محسوب مي گردد .

يونهاي قليائي و قليائي خاكي ـ بعنوان تغيير دهنده هاي شبكه ـ از طريق اكسيژن به تتراهدرونها متصل ميگردند .اين مكانيسم موجب شكست پلها و تخريب ساختار شبكه مي گردد . افزايش محتواي اكسيدهاي قليائي و قليائي خاكي تعداد شكستهاي حادث شده را افزايش مي دهد . تتراهدرونهاي [AlO4]- موجب كاهش اين شكستها مي گردند . اين اثر Al2O3 مادامي كه يونهاي قليائي و قليائي خاكي كافي جهت بالانس كردن ظرفيت يونهاي آلومينيوم سه بار مثبت[Al3+] در تتراهدرونهاي [AlO4]- ، در دسترس باشند ، ادامه مي يابد . با اين توصيف نتيجه ميگيريم كه يك بچ لعاب هنگامي تنظيم مي شود كه حاوي كميت مناسبي از مؤلفه هاي تشكيل دهنده و تغيير دهنده شبكه به منظور تشكيل ساختار شيشه أي باشد .

استفاده از فلدسپارها در نسخه فرمولاسيون بچ لعاب بدين جهت ضروري است كه Al2O3 را به شكل محلول و عاري از ذرات حل نشده به مذابه لعاب وارد ميسازد . در چنين شرايطي آلومين به طور همزمان نقش تثبيت كنندگي و تغيير دهندگي شبكه [Na2O,K2O] و نيز شيشه ساز[SiO2] را ايفا مي نمايد .

در توليد لعابها و فريتهاي ترانسپارنت ، رعايت اين نكته ضروري است كه فلدسپارها مي بايست از حداقل ممكن اكسيدهاي رنگي كننده برخوردار باشند . فلدسپارهاي غني از Na2O با محتواي Fe2O3 كمتر از 08/0 درصد وزني و TiO2 كمتر از 02/0 درصد وزني جهت تامين اين منظور مناسبند . در لعابهاي رنگي ، مصرف فلدسپارهايي با محتواي اكسيدهاي رنگي بالا [Fe2O3>0.15%] و [TiO2>0.05%] مجاز ميباشد .

 

 اين بخش در آزمايشگاه سراميک واقع در محل کارخانه و توسط تکنسين‏ها‏ي با تجربه در اين کار انجام مي‏شود‏. براي اين کار ابتدا از بدنه توليدي موجود در کارخانه نمونه‏ها‏يي به همراه مشخصات و شرايط پخت به لعاب ساز تحويل شده و خواسته‏ها‏ي ويژه براي لعاب ساز تعريف مي‏شود‏. اين خواسته‏ها‏ معمولا مرتبط با کيفيت سطحي لعاب،‏ رنج عملکرد و بازه پخت لعاب،‏ رنگ پذيري لعاب با يک يا چند رنگ خاص،‏ پايداري لعاب در برابر شرايط خاص و يا اصلاح قسمتي از ويژگي‏ها‏ي لعاب در نمونه‏ها‏ي قبلي است. (‏مثل مقاومت در برابر خراش يا سايش و يا مقاومت در برابر عوامل خورنده مثل اسيد و موارد مشابه)‏

 مجموعه اطلاعاتي که به لعاب ساز تحويل مي‏شود‏ تحت عنوان ويژگيهاي مورد درخواست و نهايتا به ساده‏تر‏ين شکل ممکن يعني يک نمونه شاهد دسته بندي و فايل مي‏شود‏. زماني که لعابساز نمونه مورد درخواست را با خواص مشابهي تحويل داد،‏ ويژگيهاي آن با نمونه شاهد يا جدول ويژگيهاي لعاب درخواستي مقايسه شده و نسبت به تاييد يا رد آن نمونه اقدام خواهد شد. پس از تحويل نمونه به آزمايشگاه در مقياس نيم الي يک کيلوگرم و توسط لعاب ساز،‏ مجموعه تست‏ها‏ي زير روي آن نمونه انجام شده و نتايج در جدولي درج خواهد شد.

- تست کيفيت سطحي:‏ در اين آزمون نمونه لعاب در شرايط آزمايشگاهي بارگيري شده و به صورت دستي بر روي بيسکوييت اعمال مي‏شود‏.

 پس از انجام فرايند پخت نمونه‏ها‏ به صورت چشمي و در مقايسه با نمونه شاهد مورد بررسي قرار گرفته و کيفيت سطحي آن از نظر صافي سطح (‏حالت آيينه‏اي و رفلكس،‏ اگشل،‏‏ها‏مر افکت،‏ پوست پرتقالي)‏ ميزان پين‏هول و نرمي و زبري و... با نمونه شاهد مورد مقايسه قرار گرفته و نتايج آن ثبت مي‏شود‏.

- تست ضريب:‏ با توجه به اين که همواره اعلام ضريب انبساط لعاب ارسالي توسط لعاب سازان صورت مي‏گيرد،‏ ولي هميشه هنگام بررسي در کارخانجات کاشي اختلافاتي بين نتايج ارسال شده توسط لعابساز و تست‏ها‏ و اندازه گيري‏ها‏ي انجام شده در کارخانه به چشم ميخورد که براي رفع آن نسبت به مقايسه عملي لعاب جديد با نمونه قبلي توصيه مي‏شود‏.