علم سرامیک

ترکیب لعاب براساس کاربرد فریت ها یا مواد خام

لعاب های سفید براق (Majolica)

این لعاب ها با میزان اوپک (opacity) فوق العاده که آنها را از فریت های ترانسپارنت متمایزمی سازد، مشخص می شوند. لعاب ها ی فوق الذکر در بدنه های رنگی کاتوفورت(Cottoforte) به کار می روند. اوپک شدن لعاب یا وارد کردن یک عامل اوپک کننده (سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه) به درون ترکیب فریت شده یا لعاب، حاصل می شود. در این مورد، درصد فریت در لعاب های با دمای پخت پایین بیشتر است، در حالی که با افزایش دمای پخت لعاب میزان مواد خام افزایش می یابد.

لعاب های مات

این لعاب ها با اشباع کردن شیشه توسط عناصر کریستال ساز و افزاینده سختی بدست می آیند. اکسیدهای روی، تیتانیوم، کلسیم، باریم و منیزیم، توسط کریستالیزاسیون باعث مات شدن لعاب می شوند در حالی که اکسید آلومینیوم و گاهی سیلیکات زیرکونیم بوسیله سخت کردن، لعاب را مات می کنند. لعاب هایی که با استفاده از اکسیدهای روی یا تیتانیم مات می شوند. عمدتاً پایه شیشه ای قابل ذوب و بدون سرب دارند. زمانی که عامل مات کننده اکسید روی باشد، لعاب سفید نیست و زمانی که اکسیدهای تیتانیم به کار برده می شود، لعاب مایل به خاکستری و زرد رنگ است. لعاب هایی که بوسیله اکسیدهای قلیایی خاکی مات می شوند، عموماً سفید رنگ و به میزانقابل توجهی ویسکوز هستند.

لعابهایی که بوسیله سخت کردن مات می شوند، دارای پایه و ترکیب شیشه ای قابل ذوب هستند (فریت های گروه 3 را ببینید) که توسط آلومینا، کوزندوم و سیلیکات زیرکونیم کاملاً سخت می شوند. بسته به نوع عامل مات کننده، لعاب های satiny (نوعی لعاب نیمه مات به رنگهای مختلف و اطلس نما (اکسی آلومینیوم یا کورندوم) یا لعاب های نوع سنگی (سیلیکات زیرکونیم) ممکن است تولید شوند. لعاب های مات (ZnO-CaO) که در دمای پایین پخته می شوند، از فریتهای گروه 6   تهیه می شوند، در حالی که برای دمای پخت بالاتر، ترکیب لعاب عمدتاً شامل مواد خام حرارت   ندیده می باشد.

لعاب های مرمرین (Marble Glazes)

این لعاب ها می توانند در حکم لعاب های مات دسته بندی شوند، اما به علت فرمولاسیون منحصر به فرد خصوصیات ویژه، در بسته جداگانه ای قرار می گیرند. برای بدست آوردن این نوع لعاب، ماده شیشه ای قابل ذوب (فریتهای گروه 4 A/B برای دماهای پخت پایین)، توسط سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه اوپک شده با مخلوطی از اکسیدهایSnO2-2Tio-Zno به نسبت5 به 6، 2 به 3، و 1 به 2 مات می شود.

لعاب های موم مانند و براق (Waxy Glazes)

این مطلب به لعاب هایی مربوط می شود که خصوصیات حد واسط بین لعاب مرمرین و فریت ترانسپارنت را نشان می دهند (قابل ذوب، نیمه اوپک، نیمه براق)

در نتیجه، ترکیب آنها تقریباً به صورت زیر می باشد:

• ماده شیشه ای با قابلیت ذوب متوسط ( فریت های گروه 3 با مخلوط فریت های گروه های  4 و 1)
• کمی اوپک شده با استفاده از سیلیکات زیرکونیم ( %8-4)
• کمی مات شده با استفاده از (1/2-4/5-0/1) 2 Tio-ZnO2-Sno

لعاب های کریستالین

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

لعاب نگه دار

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

این لعاب ها با اشباع کردن ترکیبات  شیشه ای دارای قابلیت ذوب زیاد و واکنشگر، توسط مقادیر زیاد سیلیکات زیرکونیم، بدست می آیند. لعاب های

فوق الذکر در دمای پخت پایین، حاصلمی شوند.

برای تهیه این لعاب ها از فریت های گروه 6 استفاده می شود. به منظور بهتر نمودن اثر”torn” توصیه شده که یک لایه نازک از لعاب قابل ذوب آماده،

در زیر لعاب، استفاده شود.

لعاب هاب زمخت (Rustic Glazes)

این گروه شامل کلیه لعاب هایی است که از مواد کمابیش قابل ذوب تشکیل شده اند و با استفاده از مواد درشت (شن و کوراندوم) به شدت سخت می شوند.

این مواد معمولاً در پایان عمل خرد کردن و سایش وارد ترکیب می شوند و بنابراین به میزان کمی با سایر مواد مخلوط می گردند.

آوانتورین (Aventurines)

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

انگوب ها

ترکیبات رسمی شیشه ای شده هستند که به  بدنه زده می شوند تا تخلخلی بر روی بدنه باقی نماند. انگوب ها معمولاً برای جلوگیری از خروج مواد فرار ( مانند Co2 و2 (SO از بیسکویت یا جلوگیری از آلودگی های حاصل از فرسایش سطح لعاب) نوع پیریت) بر روی بدنه، بکار می روند. انواع لعاب های شرح داده شده بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. اگرچه بسیاری از انواع دیگر لعاب ها در بازار در دسترسند، اما هر یک از آنها ممکن است در یکی از گروههایی که قبلاً توضیح داده شد، وجود داشته باشند. با دانستن اصول و ترکیبات پایه میتوان اثرات، جلوه ها و تغییرات مطلوب و مورد نظر را بدست آورد.

انواع اصلی فریت

در صنعت، اصطلاح “فریت” بیانگر یک مخلوط مذاب شیشه ای است که بطور ناگهانی بوسیله آب سرد می شود. فریت ها بعنوان ماده اصلی ترکیب لعاب های با دمای پخت پایین، به منظور پایدار نمودن و ثبات ترکیبات به کار می روند. فریت های زیادی با ویژگی ها و خصوصیات متفاوتی از لحاظ قابلیت ذوب، شفافیت، کدری و ماتی در بازار در دسترسند. فریت ها براساس مهمترین خصوصیاتشان به صورت زیر دسته بندی می شوند:

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 2 (( 50-60%Sio و مقادیر کمی Flux با مواد کمک ذوب (25%-20) شامل 2 3O2 B, Pbo, O K2, O Na تشکیل شده اند.      باقی مانده شامل پایدار سازها یا (MgoStabilizerها). ZnO, CaO, BaO.3O2 AL می باشد که در مقادیر بسیار کم (ماکزیم 9 تا 7%) موجود است.

این فریتها عمدتاً برای آماده سازی لعاب های ترانسپارنت به کار می روند. همچنین گاهی درمقادیر 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(Verification)  را کامل تر نموده و فراورده را بیشتر و بهتر ذوب کنند.

فریت های اوپک، براق، ویسکوز ( معمولاً لعاب های سفید زیرکون یا مازولیکا 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 14% تا 8 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، بکار می روند.

فریت های ترانسپارنت براق یا 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 50%-35 کاهش پیدا می کند، درصد مواد کمک ذوب

2O Na (O2 K, Pbo, 3O2 B .) O 2Li به 40%-30 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 بکار 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.

فریت های مات Matt Frits (2CaO-ZnO-Tio)

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%) ونیمه 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 لعابیهای 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 خاصی مانند کربنات ها (CaCO3-MgCO3) که دارای مواد فرار مانند CO2 هستند می باشد.

فریت های دارای ترکیب رنگی

تنها تفاوت این فریت ها با گروه های قبلی در رنگی بودن آنهاست، بطوریکه ممکن است درگروه های 4 و 3 نیز قرار گیرند. عوامل ایجاد کننده رنگ که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند، عبارتند از : آهن ، کیالت ، 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 بصورت اتوماتیک انجام می شود.
• ترکیبات مختلف به روش خشک مخلوط می شوند.
• مخلوط حاصل درون کوره ریخته می شود تا کاملاً ذوب شود.
• سپس ماده گداخته مذاب درون یک محفظه پر از آب ریخته می شود تا سریع با آب سرد شود. این سرد شدن سریع باعث تردی و شکنندگی شیشه می شود تا در مراحل بعدی به راحتی آسیاب شود.

دو  نوع کوره فریت وجود دارد:

• کوره های چرخشی متناوب
• کوره های پیوسته یا Continuous

مکانیسم تشکیل شیشه و فرمولاسیون

• عوامل شیشه ساز
• اوپک کننده (Opacitiers)
• عوامل تبدیل کننده شیشه به کریستال (Devitrificants)
• مواد کمک ذوب یا گدازآور (Fluxes)
• پایدار سازها و تثبیت کننده ها (Stabilizers)