علم سرامیک

انواع اصلی فریت

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1. 5.فریت های دارای ترکیب رنگی

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

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

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

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

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

ترکیبات مختلف به روش خشک مخلوط می شوند .

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

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

دو نوع کوره فریت وجود دارد :

-         کوره های چرخشی متناوب