علم سرامیک

سديم سيليکات

و کاربرد آن به عنوان روان ساز در صنعت کاشي و سراميک

بخش نخست: آشنائي و روش توليد « سديم سيليکات »

 

 « سديم سيليکات » نام عمومي ترکيب سديم متا سيليکات يا Na₂SiO₃ است و هم چنين به نامـهاي «آب شيشه» يا «شيشـة مايع» نيز شنـاختـه شده است و مي تـوان فرمول آن را به شکل Na₂O∙SiO₂ نيز نشان داد. به صورت محلول آبي و جامد در دسترس است و در صنايع سيمان، حفاظتِ غير فعال آتش (Passive fire protection)، ديرگدازها، نساجي، فرآوري الوار و اتومبيلها به کار مي رود.

 روش توليد

 سديم سيليکاتهاي محلول (يا آب شيشه) محلولهاي آب و شيشه هاي محلول هستند که از نسبتهاي متغير Na₂CO₃ و SiO₂ ساخته مي شوند. سديم سيليکات از سه جزء سازنده تشکيل شده است:

سيليس          جزء سازندة اصلي؛

قليا               سديم اکسيد و

آب               تعيين کنندة خواص ترکيب هاي آب دار و بي آب.

  گام نخست: توليد ساچمه (خرده شيشه)

 در دماي ˚C1200-1100 سديم کربنات و سيليکون دي اکسيد (از شن) در حالت گداخته واکنش مي دهند تا شيشة جامد بي شکلي (آمورف) به نام «سديم سيليکات» تشکيل شود که ساچمه ناميده مي شود و در واقع مخلوطي از SiO₂ و Na₂O است. کربن دي اکسيد نيز در اين واکنش آزاد مي گردد.

 Na₂CO₃ + SiO₂ → Na₂SiO₃ + CO₂

 

 گام دوم: تبديل به آبِ شيشه

 ساچمه به داخل واکنشگر (reactor) تغذيه و با آب مخلوط و بخار داده مي شود تا محيط پر فشاري را ايجاد نمايد که ساچمه ها را حل کند. اين محلول «آب شيشه» يا water glass ناميده مي شود. بخار و آب فرآيند به طور پيوسته به داخل واکنشگر تغذيه مي شود تا فشار ايجاد کند و ساچمه ها شروع به حل شدن کنند. آبِ شيشة توليد شده در داخل بشکه ها و تانکرها ذخيره سازي و به مقصد مصرف کننده ارسال مي گردد.

 

 گام سوم: تغيـير Ratio

 سديم سيليکات محلول به يک مخزن واسطه انـتـقال داده مي شود تا خـنک شود و سپـس به انبار منـتـقل مي شود. در اين جا مي توان سديم هيـدروکسيـد جامد (NaOH) را به محلول اضافه کرد تا سديم سيليکاتهاي محلول با Ratio هاي کمتر توليد شود. بسته به نسبت SiO₂/Na₂O خواص آب شيشه تغيـير مي کند و پيش از ارسال آن از کارخانه مي توان با افزودن NaOH و هم چنين مقداري سديم سيليکات محلول آن را تغيـير داد.

 

 

 

 

 

 

بلورهاي جامد سديم سيليکات

 

شماي اين فرآيند در شکل زير آورده شده است:

 

 

سديم سيليکات بي آب (anhydrous) شاملِ يک زنجيرة آنيوني پليمري است که چهار وجهي هاي {SiO₄} (و نه يون SiO₃^2- گسسته) در گوشه ها به اشتراک گذاشته شده اند. علاوه بر شکـل بي آب، تعدادي شکل آب دار (هيدراته) با فرمول Na₂SiO₃∙nH₂O (وقتي n برابر است با 5، 6، 7، 8 و 9) نيز وجود دارد که شـامل آنيون گسستة تـقريـباً چهار وجـهي SiO₂(OH)₂^2- با آب هيدراسيون (آب پوشي) مي باشد. براي نمونه، سديم سيليکات پنتا هيدرات (Na₂SiO₃∙5H₂O) که به صورت تـجـاري در دستـرس است، به صـورت Na₂SiO₂(OH)₂∙4H₂O و نوناهيدرات Na₂SiO₃∙9H₂O به صورت Na₂SiO₂(OH)₂∙8H₂O فرمول بندي مي شوند.

 بخش دوم: خواص و ويژگي هاي « سديم سيليکات »

  خواص

 سديم سيليکات پودر سفيد رنگي است که به آساني در آب حل مي شود و محلولي قليائي به وجـود مي آورد. ايـن يکي از ترکيـباتي است که شامل سديم اورتـوسيليکات (Na₄SiO₄)، سديم پيروسيليکات (Na₆Si₂O₇) و ديگر ترکيبات مي شود. همة آنها شيشه اي (glassy)، بي رنگ و قابل حل در آب هستند. سديم سيليکات در محلولهاي خنـثي و قليائي پايدار است. در محلولهاي اسيدي، يون سليکات با يونهاي هيدروژن واکنش مي دهد تا «سيليسيک اسيد» را تشکيل دهد که وقتي گرم شود، «سيليکا ژل» را که ماده اي سخت و شيشه اي است، به وجود مي آورد.

 

يادآوري: محيط اسيدي، خنـثي و بازي (قليائي) را با توجه به عدد pH به صورت زير تقسيم مي کنند:

 

 

 

 

نسبت «سيليس به سودا» يا Ratio

 

يکي از مشخصه هاي مهم در تعيين کاربرد انواع «سديم سيليکات» در صنايع مختلف، نسبت سيليس به سودا (يا Ratio) است. اين نسبت را به صورت زير مي توان نوشت:

 

Ratio = SiO₂ / Na₂O

 

 

با توجه به موارد مصرف مي توان سه محدوده براي آن تعريف کرد:

 

 

 

◄ مرجع: سايت شرکت «پارس زئولايت» www.parszeolite.com

 

 

هر چه نسبت Ratio بالاتر باشد، دانسيته (جرم حجمي) سديم سيليکات نيز بالاتر خواهد بود. براي مثال، دانسيتة يک نمونه سديم سيليکات صنعتي با 1/2-9/1=Ratio برابر است با gr/cc ۴۵/۱-۳۵/۱.

 

 

در منبعي ديگر (از اين نشانه) دو محدوده براي Ratio تعريف شده است:

 

 5/2 – 3/2          Low Ratio

5/3 – 3/3          High Ratio

 

 در همين منبـع خـواص درجه هاي مختـلف صنـعتي «سديـم سيليکات» توليدي يکي از شرکتها (MS Jain Group) (http://www.kiranglobal.com) به صورت جدول زير قيد شده است:

 

 

 

◄ منبع: سايت شرکت MS Jain Group .

 

 

 

جدول زير که برگرفته از ويکيـپدياي انگليسي است، خواص فيزيکي و ترموشيميائي سديم سيليکات را خلاصه کرده است:

 

 

 

 

◄ منبع: ويکيپدياي انگليسي (از اين نشانه)  www.en.wikipedia.org/wiki/Sodium_silicate

 

 

منابع براي مطالعة بيشتر:

 

الف) منابع فارسي:

http://sodium-silicate.blogfa.com/

 

براي مطالعة روشهاي خشک و تر براي توليد سديم سيليکات (مقاله با فرمت PDF) بر اين «نشانه» کليک کنيد.

 

ب) منابع انگليسي:

 

ساخت «سديم سيليکات» با فرمت PDF از اين نشانه.

 

ويدئوي ساخت «سديم سيليکات» از اين نشانه.

 

ويدئو با عنوان «باغي از بلور، نمکهاي سيليکاتي» از اين نشانه.

سديم سيليکات

و کاربرد آن به عنوان روان ساز در صنعت کاشي و سراميک

 بخش دوم: خواص و ويژگي هاي « سديم سيليکات »

  خواص

 سديم سيليکات پودر سفيد رنگي است که به آساني در آب حل مي شود و محلولي قليائي به وجـود مي آورد. ايـن يکي از ترکيـباتي است که شامل سديم اورتـوسيليکات (Na₄SiO₄)، سديم پيروسيليکات (Na₆Si₂O₇) و ديگر ترکيبات مي شود. همة آنها شيشه اي (glassy)، بي رنگ و قابل حل در آب هستند. سديم سيليکات در محلولهاي خنـثي و قليائي پايدار است. در محلولهاي اسيدي، يون سليکات با يونهاي هيدروژن واکنش مي دهد تا «سيليسيک اسيد» را تشکيل دهد که وقتي گرم شود، «سيليکا ژل» را که ماده اي سخت و شيشه اي است، به وجود مي آورد.

 

يادآوري: محيط اسيدي، خنـثي و بازي (قليائي) را با توجه به عدد pH به صورت زير تقسيم مي کنند:

 

 

 

 

نسبت «سيليس به سودا» يا Ratio

 

يکي از مشخصه هاي مهم در تعيين کاربرد انواع «سديم سيليکات» در صنايع مختلف، نسبت سيليس به سودا (يا Ratio) است. اين نسبت را به صورت زير مي توان نوشت:

 

Ratio = SiO₂ / Na₂O

 

 

با توجه به موارد مصرف مي توان سه محدوده براي آن تعريف کرد:

 

 

 

◄ مرجع: سايت شرکت «پارس زئولايت» www.parszeolite.com

 

 

هر چه نسبت Ratio بالاتر باشد، دانسيته (جرم حجمي) سديم سيليکات نيز بالاتر خواهد بود. براي مثال، دانسيتة يک نمونه سديم سيليکات صنعتي با 1/2-9/1=Ratio برابر است با gr/cc ۴۵/۱-۳۵/۱.

 

 

در منبعي ديگر (از اين نشانه) دو محدوده براي Ratio تعريف شده است:

 

 

5/2 – 3/2          Low Ratio

5/3 – 3/3          High Ratio

 

 

در همين منبـع خـواص درجه هاي مختـلف صنـعتي «سديـم سيليکات» توليدي يکي از شرکتها (MS Jain Group) (http://www.kiranglobal.com) به صورت جدول زير قيد شده است:

 

 

 

◄ منبع: سايت شرکت MS Jain Group .

 

 

 

جدول زير که برگرفته از ويکيـپدياي انگليسي است، خواص فيزيکي و ترموشيميائي سديم سيليکات را خلاصه کرده است:

 

 

 

 

◄ منبع: ويکيپدياي انگليسي (از اين نشانه)  www.en.wikipedia.org/wiki/Sodium_silicate

 

 

منابع براي مطالعة بيشتر:

 

الف) منابع فارسي:

http://sodium-silicate.blogfa.com/

 

براي مطالعة روشهاي خشک و تر براي توليد سديم سيليکات (مقاله با فرمت PDF) بر اين «نشانه» کليک کنيد.

 

ب) منابع انگليسي:

 

ساخت «سديم سيليکات» با فرمت PDF از اين نشانه.

 

ويدئوي ساخت «سديم سيليکات» از اين نشانه.

 

ويدئو با عنوان «باغي از بلور، نمکهاي سيليکاتي» از اين نشانه.

 

استـفاده از متاسیلیکات سدیم برای روان سازی دوغاب
 

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

استـفاده از متاسیلیکات سدیم برای روان سازی دوغاب
 

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

فلوکولاسیون در مقابل روانسازی
 

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

 

پرسش:

مي خواستم بدونم تعيين درصد رطوبت بر مبناي تر و خشک چه فرقي با هم دارن و در کجا استفاده ميشن؟

 

 پاسخ:

اگر جرم تر را به w و جرم خشک را به d نمايش دهيم (واحدها بر حسب گرم، کيلوگرم و غيره)، درصد رطوبت بر مبناي تر و خشک با استفاده از روابط زير به دست مي آيند:

 

(الف) درصد رطوبت بر مبناي تر

 

% Humidity (wet) = 100 × (w – d) / w

 

(ب) درصد رطوبت بر مبناي خشک

 

% Humidity (dried) = 100 × (w – d) / d

 

 

همان طور که مشاهده مي شود، چون w هميشه از d بزرگتر است، «درصد رطوبت بر مبناي خشک» هميشه بيشتر از «درصد رطوبت بر مبناي تر» خواهد بود. تفاوت اصلي اين دو رابطه در اين است که رابطة (الف) ميزان رطوبتِ موجود را بر حسب «درصد» بيان مي کند حال آن که رابطة (ب) ميزان رطوبتِ موجود در دوغاب يا بدنة سراميکي را بر حسب «بر صد».

 

به بيان ديگر، ميزان رطوبت موجود در صد قسمت «جرمي» از بدنة سراميکي يا دوغاب از رابطة (الف) و ميزان رطوبت حذف شده از (يا اضافه شده به) صد قسمت «جامد» (و نه دوغاب يا بدنة تر) از رابطة (ب) محاسبه مي شود. براي روشن تر شدن موضوع به مثال زير توجه فرمائيد:

 

 

مسأله: صد گرم از يک دوغاب سراميکي در آون به طور کامل خشک شده است. جرم دوغاب خشک شده ۶۳ گرم است. درصد رطوبت موجود در اين دوغاب را بر مبناي تر و خشک محاسبه نمائيد.

 

حل: در اين مسأله، w برابر صد گرم و d برابر ۶۳ گرم است. پس با توجه به روابط (الف) و (ب) خواهيم داشت:

 

(الف) درصد رطوبت بر مبناي تر = ۳۷

(ب) درصد رطوبت بر مبناي خشک = ۷۳/۵۸ .

 

اگر جرم جامدِ موجود در دوغاب را که ۶۳ گرم است برابر با صد بگيريم، آن گاه متوجه مي شويم که براي تهية اين دوغاب بايد ۷۳/۵۸ سي سي آب به صد گرم مادة اولية خشک اضافه کرد. توجه داشته باشيد که:

 

◄ ضريب تبديل از ۶۳ به صد = ۵۸۷/۱ و ۷۳/۵۸ = ۵۸۷/۱ × ۳۷

 

◄ اگر ۷۳/۵۸ سي سي آب به صد گرم جامد اضافه شود، جرم دوغاب (مخلوط آب و جامد) برابر خواهد بود با ۷۳/۱۵۸ گرم. مي توانيد امتحان کنيد که اين مقدار آب چند درصد از جرم کل دوغاب را تشکيل مي دهد. نتيجة به دست آمده براي بسياري از خوانندگان گرامي ممکن است شگفت آور باشد!

آن چه بايد دربارة

ضريب انبساط گرمائي بدانيم

 

 منبع: www.ami.ac.uk

 

ترجمه اي که در زير ميخوانيد، به درخواست يکي از خوانندگان محترم وبلاگ ارائه شده است. شما نيز ميتوانيد پرسشهاي خود را به صورت نظر مطرح کنيد تا به ترتيب اولويت به آن پرداخته شود.

---

 مواد با افزايش درجه حرارت منبسط ميشوند که به دليل افزايش ارتعاش گرمائي اتمها در يک ماده است و بنابراين به افزايش فاصلة جدائي ميانگين اتمهاي متقابل منجر ميشود.

ضريب انبساط گرمائي خطي (با حرف يوناني آلفا) با فرمول زير به دست مي آيد و بيان ميکند که براي هر درجه افزايش دما، ماده چه اندازه انبساط خواهد يافت:

 

وقتي

dl  : تغيـير در درازاي ماده (طول) در جهتي که اندازه گيري ميشود؛

l  :  طول کلي ماده در جهتي که اندازه گيري ميشود و

dT  : تغيـير در دما که dl اندازه گيري شد.

اگر چه آلفا يک نسبت بدون بعد است اما انبساط، واحدِ « بر درجه » دارد و به طور عادي بر حسب چند بر «ميليون بر درجه سلسيوس افزايش در دما» بيان ميگردد. ضريب انبساط گرمائي حجمي نيز وجود دارد اما حرفهاي اختصاري CTE به طور نوعي تنها به انبساط خطي اشاره دارد.

 

تغيـير CTE با مواد

 

بزرگي CTE به ساختار ماده بستگي دارد. همان طور که ميتوان از شکل زير ديد، تنها در صفر مطلق (273 درجة سلسيوس زير صفر) است که اتمها در فاصله اي ثابت باقي ميمانند. بالاتر از صفر مطلق وقتي انرژي گرمائي بيشتر ميشود، جنبشي در حدود ميانگين به وجود مي آورد و اين ميانگين خودش به دليل اين که منحني انرژي پيوند شکل نامتقارن دارد، به آرامي افزايش مي يابد.

 

   http://www.ami.ac.uk/courses/topics/0197_cte/images/ch_cte_imga.gif

 

طرحي از انرژي پيوند در برابر فاصلة بين اتمي (از شکلفورد Shackelford 1999).

 

همين شکل به ما کمک ميکند تا ببينيم که چرا عايقهاي با استحکام پيوندي قوي مانند سراميکها CTE نسبتاً کمتري در مقايسه با فلزها دارند و چرا ساختارهاي با استحکام پيوندي ضعيف (شل) نظير بسپار (پليمر)ها CTE بالا دارند به ويژه آنهائي که گرمانرم (ترموپلاستيک) يا کشيار (الاستومر) هستند.

جدول زير چند مثال از ضريب انبساط گرمائي خطي براي چند ماده را نشان ميدهد.

 

 

بايد توجه داشت که:

CTE اغلب در تمام محورها يکسان نيست و ناهمسانگرد است (به عبارت ديگر، ايزوتروپ نيست).

CTE به ندرت خطي است و بايد در يک دماي معين و يا به صورت ميانگيني در يک گسترة دمائي مشخص ذکر شود.

تغيـير در CTE با دما تنها وقتي يک تابع نسبتاً هموار است که ماده دچار دگرگوني فازي نشود. براي نمونه، گرماسخت (ترموست)ها در بالاي دماي انـتقال به شيشه (Tg) افزايش قابل ملاحظه اي در CTE دارند.

 

            

                            

                   شمائي از يک منحني انبساط گرمائي خطي

 

 

اندازه گيري CTE

با CTE هاي نوعي در گسترة 50 - 5 ppm/K تغيير در ابعاد بسيار کوچک است. به صورت سر انگشتي، با يک CTE برابر با ppm/K  ۱۱ ماده تنها به اندازة 65/1 ميکرومتر به ازاي هر درجه افزايش دما منبسط ميشود. اين معادل کسري از طول موج نور است.  از آن جا که اندازه گيري تغييرات کوچک در طول بسيار دشوار است، ميانگين CTE بين دو نقطه در دماهاي مشخص (مثلاً 25 و 300 درجة سلسيوس) اندازه گيري ميگردد.

اگر چه دقيق سازي اندازه گيريها هنوز فراسوي افق هدف ميانگين آزمايشگاهي است، اما امروزه CTE ها با استفاده از روش تداخل سنجي (اينترفرومتري -interferometry) اندازه گيري ميشوند که تغييرات در الگوي تداخلي نور تک رنگي (منوکروم) را که معمولاً ليزر است، در نظر ميگيرد.

با اين روش، رسم نمودار کرنش (تغيير شکل يا طول) در برابر دما در سرتاسر چرخة گرمايش و سرمايش ميسر است. شيب منحني کرنش – دما در يک دماي معين، ضريب نقطه اي انبساط گرمائي است. البته براي مقايسه، شيب ميانگين  روي گستره اي از دما نيز ميتواند از داده ها به دست آيد.

رده بندي PEI چيست؟

(دوام کاشي چطور سنجيده مي شود)؟

 

در ميان توليدکنندگان کاشي سراميکي استانداردهاي مشخصي وجود دارد که جهاني هستند. «استانداردهاي ايزو» را سازمان بين المللي استانداردها (International Standards Organization) براي يکي کردن استانداردهاي فرآورده ها و روشهاي آزمون کاشيهاي سراميکي در سرتاسر دنيا تعيين ميکند. يکي از مهمترين اين استانداردها رده بندي PEI است. رده بندي P.E.I. (مؤسسه لعاب پرسلان، Porcelain Enamel Institute) بيانگر آن است که چگونه يک کاشي سراميکي سايش خواهد خورد.

 

               

دستگاه اندازه گیری مقاومت در برابر سایش کاشیهای لعابدار (تصویر از شرکت ایتالیائی Gabbrielli.

برای اطلاعات بیشتر درباره این دستگاه اینجا را کلیک کنید).

 

تمام کاشي هاي کف لعابدار به جهت مناسب بودن براي يک محل، تحت يک درجه بندي PEI طبقه بندي ميشوند. بازه طبقه بندي از 1 تا 5 است. توجه داشته باشيد که رده بندي هاي PEI پرسلان تمام بدنه (through body) در دسترس نيستند.

 

                            

 

به طور کلي، توليدکنندگان کاشي سراميکي محصولهاي خود را به پنج دسته رده بندي کرده اند:

PEI I معمولا به کاشيهائي اشاره مي کند که تنها براي نصب روي ديوار مناسبند.

پوششهاي کف در مکانهائي که افراد با پاپوشهاي داراي تخت کفش نرم يا با پاي برهنه و بدون آلودگي خراشان (خراش انداز) روي آنها راه ميروند (براي نمونه، حمامها و اتاقهاي خواب مسکوني بدون دسترسي مستقيم از محيط بيرون).

PEI II مناسب براي کاربردهاي کف، جائي که رفت و آمد سبکي وجود دارد.

پوششهاي کف در مکانهائي که در بيشتر مواقع با تخت کفش نرم يا با پاپوشهاي «عادي» و گاه و بيگاه با مقادير کم آلودگيهاي خراشان (براي نمونه، اتاقهاي نشيمن خانه ها اما به جز آشپزخانه ها، وروديها و ديگر اتاقهائي که ممکن است رفت و آمد زيادي داشته باشند). اين رده براي پاپوشهاي غيرعادي (مانند پوتينهاي با قطعه هاي فلزي) قابل استفاده نيست.

 

                        

 

PEI III مناسب براي بيشتر کاربردهاي مسکوني به جز آشپزخانه ها.

پوششهاي کف در نواحي اي که با پاپوشهاي معمولي و اغلب با مقادير اندک آلودگيهاي خراشان روي آن قدم زده ميشود (مانند آشپزخانه هاي مسکوني، هال ها، راهروهاي سرپوشيده (کريدور) و بالکنها). اين رده براي پاپوشهاي غيرعادي قابل استفاده نيست.

PEI IV مناسب براي همه کاربردهاي مسکوني و بعضي از کاربردهاي تجاري سبک.

پوششهاي کف در نواحي اي که بر روي آن با رفت و آمد متعارف و با مقداري آلودگي خراشان قدم زده ميشود؛ به طوري که شرايط استفاده سخت تر از رده III هستند (مانند وروديها، آشپزخانه هاي تجاري و هتلها)

PEI V مناسب براي همه کاربردها به جز پياده روها، فرودگاهها و پايانه هاي باربري.

علاوه بر اين، طبقه بندي U هم وجود دارد که براي فرآورده هاي اختصاصاً طراحي شده جهت کاربردهاي صنعتي در نظر گرفته شده است.

پوششهاي کفي که در معرض رفت و آمد شديد پياده ها در دوره هاي زماني استفاده از آنها و با مقداري آلودگي خراشان هستند. شرايط کاري براي کاشيهاي کف لعابداري که ممکن است براي اين کاربرد مناسب باشند، سخت تر و شديدتر از رده هاي ديگر است (مکانهاي عمومي مانند مراکز خريد و راهروهاي هتلها).

 

منابـع:

1. http://www.ytc-tiles.com

2. http://www.americanimporttiles.com

سختي خراش (Mohs) چيست؟

 

 

 

اين آزمون که در سال 1822 توسط زمين شناس-کاني شناس معروف آلماني کارل فريدريخ کريستين موهس (Friedrich Mohs) (زادة 29 ژانويه 1773 در گِرنرود Gernrode آلمان – درگذشتة 29 سپتامبر 1839 در آگوردو Agordo ايتاليا) توسعه داده شد، مقاومت خراشي نسبي ده کاني متداول را مقايسه ميکند. اگر کاشي توسط يکي از کانيهاي اين ليست خراشيده شود، از آن کاني نرمتر است. کاشيها با آزمايش کردن آنها در مقابل کانيهائي که به طور فزاينده از يک (تالک) تا ده (الماس) سختـتر ميشوند، مورد ارزيابي قرار ميگيرند. جدول سختي خراش موهس همراه با کانيهاي متناظر با عدد سختي در شکل زير آورده شده است.

 

 

 

شيشه و چاقوي فولادي سختي 5/5 در مقياس موهس دارند که همراه با عدد سختي ناخن در جدول زير درج شده اند.

 

 

 

از آن جا که شن کوارتزي مقدار موهس برابر با هفت دارد، معمولاً کاشيهاي با درجة سختي هفت يا بالاتر براي کاربردهائي که مقاومت در برابر خاکهاي شني مورد نياز است، انتخاب ميشوند.

 

توجه داشته باشيد که مقاومت خراشي موهس با مقاومت سايشي ارتباط ندارد و گسترة يک تا ده خطي نيست. در واقع، بعضي کانيها بسته به جهتي که خراشيده ميشوند مقادير اندازه گيري شدة بسيار متفاوتي به دست ميدهند. بنابراين آزمون موهس يک نشانگر مفيد است اما ابزار تحليلي دقيقي نيست.

 

منابع:

 

1- http://www.tilemagonline.com

 

2- http://en.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Mohs

اندازه گيري پرت حرارتي دولوميت و خاکهاي کربناتي - 1

روشي غير مستقيم براي اندازه گيري پرت حرارتي دولوميت و خاکهاي کربناتي

 

بخش نخست – آشنائي با مسأله، تعريف ها و روش تهية نمونه

 دولوميت يک کربنات مضاعـف کلسيم و منيزيـم است و فرمول آن را مي توان به شکل (Ca , Mg)(CO₃)₂ يـا CaCO₃∙MgCO₃ نشان داد. ماده اي غير پـلاستيک است و نمي توان با روشهاي متداول آن را پـرس کرد.

علاوه بر آناليز شيميائي، روش هائي چون اندازه گيري ميزان کربنات با استفاده از اثر اسيد کلريدريک  (HCl)، استفاده از دستگاه کربنات سنج پيزارلي (کلسيمتر يا Pizzarelli) و نيز اندازه گيري ميزان پرت حرارتي (L.O.I) براي تعيين ميزان خلوص اين مادة اوليه استفاده مي شوند. 

 

            

 

         بوتة ديرگداز در پوش دار براي اندازه گيري ميزان پرت حرارتي (L.O.I)

در کارخانه هاي کاشي ديوار معمولاً از دستگاه پيزارلي يا روش پرت حرارتي استفاده مي شود. در روش پرت حرارتي، به بوتة ديرگداز و کوره اي تا دماي دست کم ˚C ۱۰۰۰-۱۱۰۰ نياز است. اگر قرار باشد پرت حرارتي دولوميت از طريق کوره هاي صنعتي اندازه گيري شود، بايد اين مادة اوليه غير شکل پذير را به صورت يک بدنة سراميکي و معمولاً از طريق پرس شکل دهي کرد. استـفاده از چسب هاي آلي مانند CMC و PVA چندان راهگشا نيست؛ چرا که اين ماده از پلاستيسيتة بسيار پائيني برخوردار است و تقريباً فاقد پلاستيسيته مي باشد.

روشي که در زير ارائه مي شود، مي تواند نياز هر کارخانة مواد اوليه يا کاشي سازي را براي اندازه گيري ميزان پرت حرارتي دولوميت برآورده سازد. اساس اين روش، مبتـني بر وجود رابطة خطي در «پرت حرارتي» براي ترکيب مواد اوليه است. اين رابطة خطي را به صورت زير مي توان نشان داد: 

                           

           

 

که در آن X_i کسر جرمي جزء i ام در ترکيب و  (% L.O.I.)_i پرت حرارتي جزء i ام است.

ابتدا مادة پلاستيک مناسبي (بنتونيت يا رس) را در نسبت هاي 10-90، 15-85 يا 20-80 به دولوميت بـيفزائيد. هم مادة پلاستيک و هم دولوميت بايد کاملاً خشک شده باشند. هر چه نسبت بنتونيت در اين ترکيب بالاتر باشد، دقت و حساسيت آزمايش بالاتر خواهد بود. معمولاً نسبت 15 رس + 85 دولوميت جوابگو خواهد بود.

بسته به سختي و درشت دانه بودن مواد اوليه، زمان سايش مناسب و ميزان آب لازم براي تهية دوغابي با ويسکوزيتة مناسب را در آسياي آزمايشگاهي (فست ميل) انتخاب کنيد. دوغاب به دست آمده را پس از خشک کردن با 5 تا 6 درصد رطوبت و با استفاده از الک آزمايشگاهي (براي نمونه، 18 مش) در هاون چيني گرانول کنيد.

مقدار بچ مواد اوليه بايد به اندازه اي باشد که دست کم دو نمونه براي شکلدهي (پرس) به دست آيد. يک نمونه از بنتونيت يا رس را نيز به صورت تک خاک (100 درصد) شکلدهي کنيد

مقاومت در برابر سایش کاشیهای سرامیکی- بخش دوم: شرح آزمون مقاومت در برابر سایش

روش آزمون EN 154 براي مقاومت در برابر سايش سطح کاشي هاي لعابدار به دستگاهي نياز دارد که قطعه هاي کاشي را با بارِ سايندة استاندارد و در يک تعداد دور فزاينده (بر حسب دور از 150 تا 1500) در معرض سايش قرار مي دهد.

                              

                     اثر سايش در اين قطعه کاشي به وضوح قابل مشاهده است.

 

اين روش بر مبناي بررسي درجة تخريب (سطح) کف و نه کاهش در ضخامت آن بنا نهاده شده است و نيز تفاوت قابل رؤيت در ظاهر، بينِ سطح سايش يافته و سطح سايش نشده را در فاصلة مشخصي در شرايط استاندارد نور محيط مورد ارزيابي قرار مي دهد. مهم است تأکيد شود که به طور ثابت براي درجة سايش مشابه، ساييدگي روي سطوح تيره قابل رؤيت تر است. به همين دليل، مقدار PEI نشان داده شده روي کالانما (کاتالوگ) تنها براي کالاي مشخصي است و نبايد به مجموعة کاملي از آن کالا تعميم داده شود.

استانداردهاي ايزوي جديد فرآورده (Project ISO TC/189) يک ردة (کلاس) بيشتر از مقاومت را در بر مي گيرند؛ کاشي هائي در ردة PEI V قرار مي گيرند که شرايط زير را در 12000 دور (rpm) برآورده سازند:

- تغييرهاي ايجاد شده نبايد در يک فاصلة مشخص قابل رؤيت باشند،

- سطحي که سايش يافته است بايد يک آزمون پاک شوندگي را بگذراند (با عوامل لکه گذار «کروم سبز در روغن سبک» و «يد در محلول الکل» و «روغن زيتون»).

بنابراين، اين ردة جديد، اثرهاي سايش روي حساسيت به «کثيف شدن» (soiling) را نيز به حساب مي آورد. وارد کردن ردة PEI V در رابطه با کارکرد، اهميتِ مشخصه هاي برتر لعاب هاي سراميکي را براي کاربردهاي فني اي که در سال هاي اخير توسعه يافته اند، آشکارتر ميکند.

                    

گاهي براي انجام آزمون مقاومت سايشي کاشي ها نياز است تا نمونه ها را در ابعاد کوچکتر از کاشيهاي اصلي بريد.

 

◄منابع :

www.infotile.com.au

www.tilemagonline.com

 

      

 

◄ متن اصلي را در زير بخوانيد :

  

Test method EN 154 for surface abrasion resistance, which applies to glazed tiles, envisages the performance of a wear test using an instrument which subjects the piece to the effects of a standard abrasive load, at an increasing number of rpm (from 150 to 1500).

The method was developed on the basis of the claim that the degree of deterioration of a floor is not determined by the reduction in its thickness, but the visible difference in appearance between the worn surface and the unworn surface, assessed at a defined distance under standard conditions of lighting. It is important to stress that, for the same degree of abrasion, wear is invariably more visible on dark surfaces. For this reason, the PEI value is shown in catalogues as the requirement for the individual article, and not for the series as a whole. The new ISO product standards (Project ISO TC/189) envisage the introduction of a further class of resistance, class PEI V, to which tiles meeting the following conditions at 12,000 rpm will be assigned:

·        alterations must not be visible at a standard distance.

·        the surface subjected to abrasion must pass a cleaning test (with the staining agents chromium green in light oil, iodine in alcohol solution, and olive oil.

This new class, therefore, also takes into account the effects of abrasion on susceptibility to soiling. The introduction of class PEI V fulfills the need to highlight more clearly, in relation to performance, the superior characteristics of ceramic glazes for technical applications developed in recent years.

(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.

با افزودن آلومینا به مذاب شیشه ای، لعابها پایدارتر و مفیدتر می شوند. با مقادیر اندک آلومینا، ماده ویسکوزتر می شود به طوری که در حالت مذاب خود آرامتر حرکت می کند. بنابراین، آلومینا شانس باقی ماندن مذاب روی شیئی رسی را بهبود می بخشد.

با افزودن آلومینا فرآیند تغییر از فاز جامد به مایع کند می شود و در گستره وسیع تری از دما انجام می پذیرد. این کار، لعاب را در چند صد درجه فراتر از دمائی ذوب می کند که همان مواد (منهای آلومینا) به طور عادی روی کالای رسی ذوب خواهند شد.

علاوه بر بـهـبـود دادن مذاب با اضافـه کردن ویسکـوزیـته و گستـره کارکـرد برای دماهای پخت آن، آلومینا نیز نقش بسیار مهمی را با مقاومت کردن در برابر شیشه زدائی (devitrification) یا تبلور در مرحله سرمایش لعاب ایفاء می نماید.

 

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

 

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

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

5-1- بالا رفتن میزان جذب آب؛

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

DBULK, Dried = × 13.54  m2 /  m1

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

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

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

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

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

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

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

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

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

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

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

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

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

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

 

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

فرمولاسیون بدنه کاشی پرسلانی - قسمت دوم

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

 

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

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

5-1- بالا رفتن میزان جذب آب؛

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

D_BULK, Dried = × 13.54  m₂ /  m₁

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

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

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

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

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

 

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

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

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

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

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

 

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

Fe2O3  → 2FeO + 1/2 O2

 

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

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

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

Ceramic tile coated with nanotechnology-refined wax

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

Low Thermal Expansion

 

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.

ويژگيها، روشهاي توليد و فرمولاسيون بدنه

 بخش نخست: تعاريف، ويژگيها و استانداردها

 خلاصه اي از فصل نهم کتاب «فناوري کاربردي سراميک»

 جلد اول، انتشارات شرکت SACMI ايتاليا

 Applied Ceramic Technology

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

 Chapter IX, Wall tiles, pp. 255-266.

 ترجمه: ابوالفضل گِروِئي

 

 

کاشي ديوار: بر مبناي استانداردهاي فعلي ISO 13006، کاشيهاي متخلخل ديواري در گروه BIII با جذب آب بالاي 10 درصد قرار ميگيرند.

 

ويژگيهاي کاشي ديوار:

 

- پايداري ابعادي بالا در هنگام پخت با انقباض نزديک به صفر (کمتر از يک درصد)؛

- تخلخل بين 13 تا 18 درصد (بر اساس درصدِ آبِ جذب شده بيان ميشود)؛

- مدول گسيختگي (MOR) بين 200 و Kg/cm² ۲۵۰ .

 

 

اين خواص تنها نشانگر هستند و براي طبقه بندي محصول از ديدگاه تجاري و دامنة کاربرد آن به ما کمک ميکند. در جدول يک ويژگيهاي فني مهم کاشيهاي ديواري متخلخل طبق استانداردهاي ISO درج شده اند:

 

 

جدول يک - ويژگيهاي فني مهم کاشيهاي ديواري متخلخل طبق استانداردهاي ISO.

 

٭ ٭ ٭ 

مواد اوليه براي بدنه ها

 

جنبه هاي کلي: در سالهاي گذشته ترکيب کاشي ديوار به طور قابل ملاحظه اي مورد بازنگري قرار گرفته است که بيشتر براي تطبيق با سيکلهاي پخت سريع است؛ جائي که بدنه و لعاب با يکديگر پخت ميشوند. در بدنه هاي تک پخت (منوپروزا monoporosa) ممکن است بين گاززدائي مواد اولية مشخص در بيسکوئيت و شيشة مذاب تداخل ايجاد شود و اين امر منجر به بروز نقصهاي سطحي روي لعاب ميشود.

 

عوامل کليدي در ارزيابي ترکيبهاي بدنه -از آنهائي که براي پخت متداول مناسبند تا دو پخت سريع و در نهايت تک پخت متخلخل- عبارتند از:

- کاهش درصد مواد رسي؛

- ورود درصدهاي بالاتر پُر کننده ها (filler) و مواد اولية مکمل (فلداسپارها، شنهاي فلداسپاتي feldspathic sands، کوارتز)؛

- محدود کردن کانيهائي که فازهاي گازي در دماهاي پخت بالا از خود خارج ميکنند (کلسيت و/يا دولوميت)، به ويژه در منوپروزا.

 

در منوپروزا ترجيح داده ميشود تا از مواد اوليه اي با درجة بالاي خلوص و توزيع اندازة ذرة ريز استفاده شود. فرآورده هاي تزئين شدة نهائي ديوار بايد درجة بالاي پايداري ابعادي داشته باشند. تشکيل ترکيبهاي بلوري مانند ولاستونيت، گلنيت Gehlenite، آنورتيت و دايوپسايد نه تنها پايداري ابعادي را تضمين ميکند، بلکه جنبه هاي ديگري چون انبساط مرطوب و ضريب انبساط را نيز تثبيت مينمايند. 

ويژگيها، روشهاي توليد و فرمولاسيون بدنه

 بخش نخست: تعاريف، ويژگيها و استانداردها

 خلاصه اي از فصل نهم کتاب «فناوري کاربردي سراميک»

 جلد اول، انتشارات شرکت SACMI ايتاليا

 Applied Ceramic Technology

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

 Chapter IX, Wall tiles, pp. 255-266.

 ترجمه: ابوالفضل گِروِئي

 

 

کاشي ديوار: بر مبناي استانداردهاي فعلي ISO 13006، کاشيهاي متخلخل ديواري در گروه BIII با جذب آب بالاي 10 درصد قرار ميگيرند.

 

ويژگيهاي کاشي ديوار:

 

- پايداري ابعادي بالا در هنگام پخت با انقباض نزديک به صفر (کمتر از يک درصد)؛

- تخلخل بين 13 تا 18 درصد (بر اساس درصدِ آبِ جذب شده بيان ميشود)؛

- مدول گسيختگي (MOR) بين 200 و Kg/cm² ۲۵۰ .

 

 

اين خواص تنها نشانگر هستند و براي طبقه بندي محصول از ديدگاه تجاري و دامنة کاربرد آن به ما کمک ميکند. در جدول يک ويژگيهاي فني مهم کاشيهاي ديواري متخلخل طبق استانداردهاي ISO درج شده اند:

 

 

جدول يک - ويژگيهاي فني مهم کاشيهاي ديواري متخلخل طبق استانداردهاي ISO.

 

٭ ٭ ٭ 

مواد اوليه براي بدنه ها

 

جنبه هاي کلي: در سالهاي گذشته ترکيب کاشي ديوار به طور قابل ملاحظه اي مورد بازنگري قرار گرفته است که بيشتر براي تطبيق با سيکلهاي پخت سريع است؛ جائي که بدنه و لعاب با يکديگر پخت ميشوند. در بدنه هاي تک پخت (منوپروزا monoporosa) ممکن است بين گاززدائي مواد اولية مشخص در بيسکوئيت و شيشة مذاب تداخل ايجاد شود و اين امر منجر به بروز نقصهاي سطحي روي لعاب ميشود.

 

عوامل کليدي در ارزيابي ترکيبهاي بدنه -از آنهائي که براي پخت متداول مناسبند تا دو پخت سريع و در نهايت تک پخت متخلخل- عبارتند از:

- کاهش درصد مواد رسي؛

- ورود درصدهاي بالاتر پُر کننده ها (filler) و مواد اولية مکمل (فلداسپارها، شنهاي فلداسپاتي feldspathic sands، کوارتز)؛

- محدود کردن کانيهائي که فازهاي گازي در دماهاي پخت بالا از خود خارج ميکنند (کلسيت و/يا دولوميت)، به ويژه در منوپروزا.

 

در منوپروزا ترجيح داده ميشود تا از مواد اوليه اي با درجة بالاي خلوص و توزيع اندازة ذرة ريز استفاده شود. فرآورده هاي تزئين شدة نهائي ديوار بايد درجة بالاي پايداري ابعادي داشته باشند. تشکيل ترکيبهاي بلوري مانند ولاستونيت، گلنيت Gehlenite، آنورتيت و دايوپسايد نه تنها پايداري ابعادي را تضمين ميکند، بلکه جنبه هاي ديگري چون انبساط مرطوب و ضريب انبساط را نيز تثبيت مينمايند. 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

ويژگيها، روشهاي توليد و فرمولاسيون بدنه

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

 خلاصه اي از فصل نهم کتاب «فناوري کاربردي سراميک»

 جلد اول، انتشارات شرکت SACMI ايتاليا

 Applied Ceramic Technology

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

 Chapter IX, Wall tiles, pp. 255-266.

 ترجمه: ابوالفضل گِروِئي

Low Thermal Expansion

 

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.

تعیین درصد مینرالهای موجود در ماده اولیه با استفاده از آنالیز شیمیایی

اگرچه تنها از روی محاسبات نمی توان به طور مطلق نتایج حاصل از آنالیز شیمیایی مواد اولیه را به آنالیز تبدیل کرد اما تخمین نسبی آنالیز مینرالی از روی شیمیایی یکی از روشهایی است که مدتها در ارزیابی خاکهای مصرفی از آن استفاده می شده است . به یاد داشته باشید که به منظور تعیین کمی و کیفی مینرالهای موجود در یک خاک تنها روشهای دستگاهی و میکروسکوپی از دقت و اعتبار کافی برخوردارند متداولترین این روشها استفاده از پراش اشعه ایکس است .

علی رغم آنچه که گفته شد در این قسمت با روشهای محاسباتی آشنا می شویم که در گذشته با دقت قابل قبولی نیازهای استفاده کنندگان از آنها را در تبدیل آنالیز شیمیایی به مینرالی برطرف کرده است .

همانطور که می دانید معمولا آنالیز شیمیایی مواد را بر حسب درصد  وزنی اکسیدهای تشکیل دهنده آنها بیان می کنند . با توجه به اینکه در یک ماده رسی این اجزای اکسیدی به شکل منفرد وجود ندارند از این رو دانستن ترکیب مینوالوژیکی آن از اهمیت خاصی برخوردار است . مینرالهای اصلی تشکیل دهنده خاکهای رسی معمولا عبارتند از : مواد رسی ، فلدسپات ، میکا و کوارتز . با استفاده از یک سری محاسبات ساده و ...

با توجه به مقادیر آنالیز شیمیایی می توانیم آنالیز مینرالی تقریبی خاک مورد نظر خود را تعیین کنیم . حال به مراحل و چگونگی این روش می پردازیم . با توجه به اینکه در آنالیز شیمیایی این خاک اسید قلیایی وجود ندارد پس می توان تمام AL₂O₃ موجود را به حضور مینرال کائولینیت در خاک نسبت دهیم .

محاسبه آنالیز مینرالی خاک رس بر مبنای میکا : بعد از گذشت مدت طولانی از استفاده از روش محاسباتی بر مبنای فلدسپات ، مطالعات انجام شده با استفاده از روش پراش اشعه ایکس، این ایده را مطرح ساخت که قلیاییهای موجود معمولا ناشی از وجود میکا هستند . این ایده باعث شد که استفاده کنندگان روش محاسباتی تبدیل آنالیز شیمیایی به مینرالهای خاکهای رسی ، مبنای محاسبات خود را بر میکا استوار سازند . تمامی محاسبات انجام شده در این مورد مشابه روش ذکر شده در قسمت قبل است و تنها تفاوت ارتباط  دادن قلیاییها به میکا به جای فلدسپات است .

مثال : با در نظر گرفتن آنالیز شیمیایی موجود در جدول مینرالهای موجود در این خاک را محاسبه کنید .

 

حل : برای شروع محاسبات K₂O موجود در آنالیز شیمیایی را ناشی از میکا پتاسیم و Na₂o را ناشی از میکا سدیم در نظر می گیریم .

                         (میکا پتاسیم)

94                                                     796

35/2                                                   X

حال مقدار  موجود در 9/19 قسمت میکا پتاسیم را محاسبه می کنیم .

                  

  102*3)                               796

X₁                                          9/19

(مقدار  موجود در 9/19 قسمت میکا پتاسیم)  

اکنون مقدار Sio₂ موجود در 9/19 قسمت میکا پتاسیم را محاسبه می کنیم :

                 

(1/60*6)                             796

X₂                                      9/19

(مقدار Sio₂ موجود در 9/19 قسمت میکا پتاسیم )    

حال وقت آن رسیده است تا مقدار میکاسدیم را محاسبه کنیم .

             (میکا سدیم)

4/51                                         754

05/1                                           y

40/15 = y (مقدار میکا سدیم ناشی از 5/10 درصد (

اکنون به ترتیب مقادیر  و  موجود در 40/15 قسمت میکا سدیم را محاسبه می کنیم :

          

(102*3)                             754

Y₁                                     40/15

( مقدار Al₂O₃ موجود در میکا سدیم )

در اینجا مجموع Al₂O₃ موجود در میکا پتاسیم و میکا سدیم را محاسبه می کنیم .

90/13 = 25/6 + 65/7

مقدار Al₂O₃ باقیمانده آنرا می توان به کائولینیت ارتباط داد برابر خواهد بود با : 30/6 = 90/13 (مجموع Al₂O₃  موجود در میکا سدیم و پتاسیم ) – 20/20 (Al₂O₃  کل) بنابراین مقدار کائولینیت موجود در خاک برابر خواهد بود با :

            

102                           258

30/6                           Z

 (مقدار کائولینیت موجود در خاک)

مقدار Sio₂ موجود در 93/15 قسمت کائولینیت برابر خواهد بود با :

            

2/120                     258

Z₁                          93/15

  (مقدار SIO₂ موجود در کائولینیت)

حال مقدار SiO₂ موجود در هر یک از مینرالهای میکا پتاسیم ، میکا سدیم و کائولینیت را با هم جمع می کنیم . با کم کردن عدد حاصله از SiO₂ کل مقدار مینرال کوارتز حاصل خواهد شد :

51/37 (کوارتز) = (42/7+36/7+10/9) – 30/61 (SiO₂ کل )

اکنون افت حرارتی حاصل از خروج آب ملکولی مینرالهای میکا پتاسیم ، میکا سدیم و کائولینیت موجود در خاک را محاسبه می کنیم .

                

(18*2)                        754

Y₃                            40/15

(آب مولکولی موجود در 40/15 قسمت میکا سدیم)

             

(18*2)                     258

Z₂                            93/15

   (آب ملکولی موجود در 93/15 قسمت کائولینیت)

85/3 = 22/2 + 73/0 +90/0 = افت حرارتی ناشی از خروج آب ملکولی سه مینرال

بنابراین افت حرارتی ناشی از وجود مواد آلی ، CO₂ و غیره برابر خواهد بود با :

05/7 = (22/2 + 73/0 + 9/0)- 90/10 (کل مواد فرار در آنالیز شیمیایی )

در نتیجه آنالیز مینرالی محاسبه شده به صورت جدول خواهد بود .

در قسمت های قبل گفتیم که اگر مقدار Na₂o موجود در ماده اولیه نسبت به K₂O کوچک و قابل صرف نظر کردن باشد مجموع مقادیر Na₂O ، K₂O را به عنوان فلدسپات پتاسیم در نظر می گیریم . در صورتی که مقدار و نسبت این دو قلیایی به این صورت نباشد باید Na₂O را جداگانه به فلدسپات سدیم تبدیل کنیم .

 

                      منبع:محاسبات سرامیک

علوم آزمايشگاهي> آزمایشگاه کانی شناسی

کانى ها ترکيبات جامد وهمگون با آرايش منظم از اتم هاى تشکيل دهنده , که بطور طبيعى شکل گرفته اند مى باشند .که طبق قوانين ترموديناميک وشرايط پايدارى ،تا کنون حدود, 3000 کانى شناخته شده است.با اين تعريف این علم مطالعه کيفى  کمى, عناصر تشکيل دهنده وساختار کانى ها ومصنوعات برپايه کانى ها به روش هاى ذيل مى باشد: 1-      مطالعه خواص فيزيکى کانى ها 2-       پراش پرتو ايکس پودري (دستگاه ديفراکتومتر ) 3-      پراش پرتو ايکس تک بلور (دستگاه ديفراکتومتر تک بلور ) 4-      طيف سنجى پرتو ايکس (دستگاه فلورسانس پرتو ايکس ) 5- طيف سنجى مادون قرمز دانش کانى شناسى نيز مشتمل بر مطالعه شرايط تشکيل , خواص , خاستگاه , تغييرات ساختارى کانى شناسى وکاربرد آنها است. ارتباط اين دانش يعنى کانى شناسى با ساير علوم زمين از طريق شکل شماتيک زير ارائه گرديده است. کانى شناسى عمومى  کانى شناسى سيستماتيک کانى شناسى کانى هاى قيمتى مطالعه سنگ هاى آسمانى کانى شناسى کاربردى ژئوشيمى  رسوبات نهشته هاى معدنى خاک شناسى کانى شناسى زيست محيطى سنگ شناسى با شناخت فرايندهاى تشکيل کانى ها, مدلى طبيعي در صنعت معرفى شده است لذا کانى ها ومواد مصنوعى بر پايه ساختار کانى ها کاربرد فراوانى درصنايع مختلف دارد : صنايع سراميک هاى ويژه مثل عايق هاى الکتريکى ،فوق هادى ها ،..دير گدازه ها ،شيشه ،کاشى لعاب،رنگ ،سيمان ،پزشکى ،الکترونيک،متالوژى - فيزيک وستاره شناسى    کانی شناسی مطالعه مواد طبیعی بلورین , یعنی کانیهاست.  هرکس تا حدودی با کانیها آشنایی دارد چرا که کانیها در سنگ کوهها , در ماسه ساحل دریا و در خاک باغچه وجود دارد. شهاب سنگها و مواد سطحی ماه , که آشنایی کمتری با آنها داریم نیز از کانی تشکیل شده اند .  گوهر ها با زیبایی خارق العاده خود , معمولا نمایندگان پردوامی از  دنیای کانیها هستند . آگاهی از این که کانی چیست , چگونه تشکیل شده و  در کجا یافت می شود , در شناخت موادی که فرهنگ فناور امروزی ما به آنها وابسته است , جنبه اساسی دارد تمام اقلام معدنی تجاری اگر خود کانی نباشند در نهایت از خود کانی تشکیل شده اند .   هرچند ارائه تعریفی مختصر و مفید از کانی دشوار است اما تعریف زیر به طور کلی پزیرفته شده است :  کانی ماده ای جامد , همگن و طبیعی , با ترکیب شیمیایی معین ( اما به طور کلی ناثابت ) و آرایش اتمی بسیار منظم است که به طور معمول به وسیله ی فرایندهای معدنی تشکیل می شود .  تجزه و تحلیل مرحله به مرحه این تعریف به درک آن کمک می کند . عبارت وصفی ( طبیعی ) موادی را که از راه فرایندهای طبیعی تشکیل شده اند از مواد ساخته شده در آزمایشگاه متمایز می کند . آزمایشگاههای صنعتی و پژوهشی به طور روزمره در حال تولید معادل مصنوعی بسیاری از مواد طبیعی از جمله گوهرهای ارزشمندی مانند زمرد , یاقوت و الماس هستند . از آغاز قرن بیستم تا کنون مطالعات کانی شناختی به شدت بر نتایج حاصل از سیستم های مصنوعی که در آنها محصولات با نام معادل طبیعی خود خوانده می شوند تکیه داشته است . این روش به طور کلی پذیرفته شده است . هر چند که اندکی با تفسیر دقیق رخداد طبیعی        مغایر است . اکنون این پرسش پیش می آید که آیا می توان به CaCO3 ( کلسیت ) که گاهی در لوله های آب شهر لایه های هم مرکز تشکیل می دهد کانی اطلاق کرد ؟ این ماده به وسیله فرایندهای طبیعی اما در یک سیستم  ساخته دست بشر , از آب ته نشین شده است و از آنجا که انسان در تشکیل آن نقشی عمدی نداشته است بسیاری از دانشمندان به آن کلسیت می گویند .  این تعریف اضافه می کند که کانی ( جامدی همگن ) است به این معنی که از      ماده ی جامد منفردی تشکیل شده که نمی توان آن ار با روش های فیزیکی به ترکیبهای شیمیایی ساده تر تقسیم کرد . تعیین همگنی دشوار است زیرا به مقیاسی بستگی دارد که بر اساس آن تعریف شده است . برای مثال نمونه ای که با چشم غیر مصلح همگن به نظر می آید ممکن است در زیر میکروسکوپی با بزرگنمایی بالا ناهنگن و متشکل از چند ماده باشد . واسطه توصیف (جامد ) گازها و مایعات را از این تعریف مستثنی می کند . بنابراین H2O به صورت یخ در یک یخچال طبیعی یک کانی است در حالی که آب مایع کانی نیست . به همین ترتیب جیوه مایع که در بعضی ذخایر جیوه یافت می شود را بر طبق تفسیر دقیق این تعریف نباید کانی به شمار آورد با این وجود در رده بندی مواد طبیعی این گونه مواد را که از نظر شیمی و رخداد شبیه کانیها هستند کانی وار می نامند و در حوزه مطالعه کانی شناس قرار می گیرند . این عبارت که کانی دارای ترکیب شیمیایی معینی است تاکید می کند که می توان ترکیب آن را به یک فرمول شیمیایی خاصی بیان کرد