مقدمه:

بسياري از موادي كه در شيشه هاي سودالايم مورد استفاده قرار مي گيرند (شيشه مورد استفاده در زندگي روزمره)، همان موادي هستند كه در فرمولاسيون لعاب ها، ولي البته با خصوصيات متفاوت اندكي، استفاده مي شوند. در اين مقاله به امكان سنجي استفاده از شيشه هاي بازيافتي در فرمولاسيون لعاب هاي مورد استفاده در صنايع سراميك پرداخته شده است. در ابتدا دانستن اطلاعاتي مقدماتي در مورد شيمي لعاب، مي تواند مفيد واقع گردد:

 

لعاب و يا شيشه از چه موادي تهيه مي شود؟

مواد موجود در شيشه هاي سودالايم متغير است و هميشه مقاديري رنگدانه و مواد ديگر، در آن بسته به نوع [محصول توليدي] كارخانه و [شدت رنگ مورد نياز]، وجود دارد اما ميانگين اكسيدهاي اصلي موجود در شيشه ظروف را مي توانيد در جدول 1 مشاهده نماييد.

وزن مولكولي

درصد بر اساس وزن

نوع اكسيد

60

3/73

SiO2

62

1/14

Na2O

1/56

4/9

CaO

3/40

9/1

MgO

9/101

3/1

Al2O3

 

جدول 1- اكسيدهاي اصلي تشكيل دهنده شيشه ظروف

 

امروزه در صنعت سراميك، روشي براي سنجش و آناليز شيميايي مواد به وجود آمده است كه امكان يا عدم امكان استفاده از مواد مختلف را به عنوان ماده اوليه لعاب بررسي مي نمايد. در اين روش كه به اصطلاح "فرمولاسيون واحد"[1] ناميده مي شود از وزن مولكولي اكسيدها و درصد وزني آنها در تركيب شيميايي استفاده مي كند تا برآن اساس به اعداد نسبي مولي هر اكسيد كه در ماده اوليه وجود دارد برسد. اكسيدها به صورت RnOm نشان داده مي شوند كه R بيانگير عنصر مورد نظر، n تعداد اتم هاي عنصر R و m تعداد اتم هاي اكسيژن است.

"فرمولاسيون واحد" در حقيقت روش تجزيه اي محسوب مي شود، زيرا [در اين روش، نوشتن فرمول] شيميايي اكسيدها را به صورت مولكولي RO ( و هم چنين R2O) و يا ستون مواد گدازآور مي نويسند. در خصوصيات فيزيكي شيشه ها مشاهده مي شود عناصري كه اكسيد آنها در ازاي يك مولكول، داراي يك مولكول اكسيژن است به عنوان مواد گدازآور شناخته مي شوند كه در حقيقت نقش آنها كاهش دماي ذوب شيشه است (ستون سمت چپ در جدول 2 كه شامل عناصر قليايي و قليايي خاكي است). موادي كه در ستون وسط قرار دارند به صورت R2O3 نوشته مي شوند كه معمولاً  Al2O3 اصلي ترين ماده اين گروه محسوب مي شود. اين گروه شيشه سازي را كاهش داده، لعاب را سخت تر كرده و مقاومت شيميايي لعاب را افزايش مي دهد. اصلي ترين ماده اي كه عمدتاً در ستون سمت راست نوشته مي شوند SiO2 است كه به عنوان ماده شيشه ساز و ماده پايه لعاب شناخته مي شود.

RO2

R2O3

RO

SiO2       2.762

Al2O3       0.029

Na2O    0.516

 

 

CaO      0.379

 

 

MgO       0.105

جدول 2 – فرمولاسيون اكسيدي نسبي

لعاب هاي مورد استفاده در صنعت سراميك مي بايست در دماهاي بالاي كوره به صورت شيشه اي درآيند. سپس بسته به شكل ظاهري و خصوصيات مربوطه، لعاب ممكن است به صورت شيشه اي پس از فرآيند سرد كردن باقي بماند [و در حقيقت كريستاليزه نشود] و يا اينكه در برخي موارد به صورت اختياري به صورت لعاب هاي كريستالي درآيد. در جدول شماره 2 فرمولاسيون اكسيدي نسبي در ميانگين شيشه هاي سودالايم آورده شده است.

با توجه به اين روش، وزن مولكولي شيشه هاي سودالايم 226 درنظر گرفته مي شود. نسبت هاي موجود در مواد، تعيين كننده خصوصيات دماي پخت لعاب است. به عنوان مثال براي لعابي كه در 900 درجه سانتيگراد پخت مي شود، انتظار مي رود كه نسبت سيليكاي آن 1 تا 5/1 در فرمول واحد باشد و اگر دماي پخت بالاتر در نظرگرفته شود، نسبت سيليكا بالاتر مي رود. هم چنين انتظار مي رود در لعاب هاي با ميزان دماي پخت بالاتر، نسبت آلوميناي بالاتري نيز مشاهده شود. بنابراين بايد درنظر گرفت كه ميزان فلاكس و يا گدازآور و ساير موارد در لعاب متغير بوده و وابسته به دماي پخت است و براي حصول به لعابي مناسب مواد ديگري نيز به لعاب اضافه گردد.

به علاوه ضريب انبساط حرارتي بدنه و لعاب نيز مي بايست هماهنگ باشد تا بتوان از لعاب به عنوان پوشش بدنه استفاده نمود. در صورت استفاده از شيشه در صنعت لعاب، شيشه ها مي بايست آنقدر ريز دانه و ساييده شوند تا در مخلوط لعاب، بتوانند به علت واكنش پذيري بالا، به خوبي ذوب شده و مورد استفاده قرار بگيرد.

نكته ديگري كه استفاده از شيشه هاي بازيافتي براي ما به ارمغان مي آورد اين است كه استفاده از شيشه هاي بازيافتي علاوه بر اينكه به پالايش محيط زيست و از بين بردن آلودگي كمك مي نمايد، نه تنها قيمت تمام شده لعاب را بالا نمي برد، بلكه آن را كاهش نيز مي دهد. در نتيجه استفاده از اين نوع شيشه ها در صنعت لعاب به عنوان يك ماده كمكي [و نه اصلي] مي تواند مفيد باشد.