Nghiên cứu vật liệu compoisite chế tạo khuôn ép có độ bền cơ học cao tạo hình sản phẩm gốm, sứ dân dụng

1 BỘ CÔNG THƢƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC CÔNG NGHỆ  TÀI CP B: Tên đề tài: “Nghiên cứu vật liệu composite chế tạo khuôn ép có độ bền cơ học cao tạo hình sản phẩm gốm, sứ dân dụng” Chủ nhiệm đề tài: K.S Phan Thị Thúy Nga Hà Ni - 2011 2 B  VIỆN NC SÀNH SỨ THỦY TINH CN CNG HÒA XÃ HI CH T NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ Đề tài: “Nghiên cứu vật liệu composite chế tạo khuôn ép có độ bền cơ học cao tạo hình sản phẩm gốm, sứ dân dụng”” Chủ nhiệm đề tài: K.S Phan Th Thúy Nga Cán bộ phối hợp: Th.S Hoàng Bá Thnh K.S ào Hà Quang Cộng tác viên: K.S Cao Nht Quang Cơ quan chủ trì đề tài: Vin Nghiên cu Sành s Thy tinh Công nghip Đơn vị phối hợp: - Vin Vt liu xây dng -  sn xut khuôn -  sn xut gm s Khánh Ngát -  sn xut gm s  Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài 3 MỤC LỤC TIÊU ĐỀ Trang PHẦN I - TỔNG QUAN VẬT LIỆU COMPOSITE 4 PHẦN II- CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 PHẦN III- NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 19 1. Nghiên cu la chn nguyên liu cho nghiên cu th nghim 19 2. Nghiên cu trong phòng thí nghim 23 PHẦN IV – PHẦN THỰC NGHIỆM 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 Tài liu tham kho 40 Phn ph lc 41 4 PHẦN I- TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE Vt liu composite ( Hay còn gi là compozit) là loi vt liu kt hp t hai hay nhiu vt liu khác nhau to lên vt liu mi vi nhn nhng vt liu khi các vt liu này làm vic riêng r. u chn c nhng tính tri ca tng vt liu riêng r ri kt hp li vi nhau thành vt liu t hp s có nhiu tính tri. Vì vy, vt liu composite có th hiu là loi vt liu kt hp các tính tri ca vt liu riêng r. Nh có nhc tính tri có th to ra trong composite nên phm vi ng dng rt rng trong các ngành công nghm thành phn cu trúc trong composite có nhiu cht và tn ti   yu gi là pha nn, các pha còn li gi chung là pha ct. Pha nn là pha liên t liên kt các pha còn li to thành vt liu kt hp, còn pha ct phân b không liên tc trong vt liu và b pha nn bao b hình thành khi trong vt ling kt hp nhm to các pha có bn cht khác nhau theo yêu cu ca cu trúc vt lic. Vì vy vt lic to thành t mt hoc mt s pha khác nhau v bn cht hoá hc, hn nhau, ni ghép vi nhau bng b mt phân u khác nhau do s can thip ci theo yêu cu  thit k c cho tng vt liu c th  khai thác các tính tri ca tng pha trong vt liu composite. [I-9] Đặc điểm của vật liệu composite: Vt liu composite là vt liu nhiu pha khác nhau v bn cht, các pha phân các nhau bng b ma ch hay pha nn chim t l t vi các pha còn li. Nu vt liu có hai pha thì pha liên tc trong khi vt liu là pha nn, còn pha không liên tc phân b c pha nn bao bc gi là pha ct. m th hai, trong composite thì t l các pha, hình dc tc phân b theo quy luc ci thit k to vt liu. 5 m th ba, tính cht các pha thành phn s tc tính cht chung tra vt liu so vi các pha thành phn. Tuy vy tính cht ca composite không phi bao gm tt c các tính cht ca các pha thành phn to thành vt liu, mà ch la chn nhng tính cht tt và phát trin thêm do nhng quy lut kt hp ca các pha thành phn. Thành phần của vật liệu composite:  Pha nn trong vt liu composite: Trong vt liu composite thì pha nn làm nhim v liên kt các phn t ca pha không liên tc (pha c to khi vt liu thng nht có s phân b nh c. Pha nn giúp cho vt liu có kh o hình các chi tit theo thit k do kh t gia pha nn và pha ct và che ph bao bc pha ct to v ng khác nhau. Pha nc hình thành t các vt liu hay các ch kim loi, các cht hp chi dng nguyên t hay các hp cht oxit và nn hn hp gia các ch Tính cht ca pha nn ng trc tin tính công ngh và tính s dng ca composite u kin v ng la chn. Ngoài ra gia nn và ct có s phi hp s t và truyn lc tác dng vào vt liu composite, kh o v trong các môi trung d t liu truyn thng.  Pha ct trong vt liu composite: Pha ct là pha không liên tc, phân b  trong pha nn. V bn cht pha ct trong vt li t liu da vào tính a vt liu làm ct rng tu thuc yêu cu v tính cht ca compositei vi composite kt cu thì ct cn phi có tính b 6 i ln. Ct có th  dng ht hay si làm bng vt liu kim loi, phi kim, các hp chp cht h ng, ng ca vt liu và s phân b nó trong pha nn có ng rt ln tính cht ca composite. Ct có th phân b theo mt phng và trong không gian ca khi vt liu composite nhng nhng tính ch ca vt liu. Nhng vt li r c công ngt trn nh c khi làm g tránh b n hình ca composite chính là hp ch p xác ci Ai Cp. o ra clà thân cây g, có cu trúc composite, gm nhiu sc kt ni vi nhau bng licnin. Kt qu ca s liên kt hài hòa y là thân cây va bn, va do  mt cu ng. i Hy Lp c t ly mt ong trn vt, i làm vt liu xây dng. Và  Vin li cách làm nhà bng bùn trn   trát vách nhà, khi khô to ra lp vt liu cng, mát v mùa hè và  Mc dù composite là vt li hc v vt liu composite ch mi hình thành gn vi s xut hin công ngh ch to tên la  M t nh n nay, khoa hc công ngh vt liu composite n trên toàn th gii và có khi thut ng t liu mi t li [I -15] ng phân loi vt liu composite theo ba dng: 7 Phân loi theo vt lit liu composite polymer, vt liu composite cacbon, vt liu composite gm, vt liu composite kim lo Phân loi theo bn cht vt liu nn và ct: Composite nn h : composite nn giy (Các tông), composite nn nha, nn nhng, nn cao su ( tm ht, tm si, vi bt, vt liu chng thm, lp  Composite nn khoáng cht: Bê tông, bê tông ct thép, composite nn gm. Composite nn kim loi: nn hp kim titan, nn hng kt hp vi ct liu dng si kim loi, si khoáng. Theo hình dng ct liu: Vt liu composite ct si: Si là loi vt liu có mt chic ( gi là chiu dài) lt nhiu so vi hai chic không gian còn li. Theo hai chiu kia chúng phân b n trong vt liu composite, còn theo chiu dài thì chúng có th  dng liên tng thy các loi vt liu ct si này gn lin vi t composite trong tên gi. Các sn phm composite dân d ng là ch to t vt liu composite ct si, trên nn nha là ch yu. Vt liu composite ct ht: Ht là loi vt lin, khác si là không i vt liu composite ct ht ph bin nht chính là bê tôc gi ngn gn ch là bê tong. Vt liu composite ct ht và si. Trong khuôn kh  tài nghiên cu v vt liu composite ch to khuôn ép  bc cao to hình sn phm gm, s dân dng. t liu composite nn khoáng cht là thch cao.  tài Nghiên cứu vật liệu composite chế tạo khuôn ép có độ bền cơ học cao tạo hình sản phẩm gốm, sứ dân dụng 8 c thc hin theo Hng S 01.11.RD/HĐ-KHCN ký ngày 18 tháng 02 a B n Nghiên cu Sành s Thy tinh Công nghip. Mục tiêu của đề tài là: -      -  dng, phi trn vt liu. -   . -  . -         dng vt liu composite làm khuôn -    R u 2,7 MPa  R n 13,5MPa  Nội dung nghiên cứu: - Kho sát nguyên liu và phân tích thành phn hóa, khoáng phc v nghiên cu và sn xut. - Nghiên cu la chn loi nh  pha ch, tng hp vt liu ch to khuôn - Th nghii liu và thông s tng hp vt liu trong phòng thí nghim. - Nghiên cu xây dng quy trình s dng vt liu composite làm khuôn. Sn xut th nghim. - ng, th nghim sn phm. 9 PHẦN II - CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tuy sn phm gm s c bit là các sn phm gm mu phi dùng khuôn thch cao do kh  c. Thch cao ( Gypsum) là khoáng vt trm tích hay phong hóa rt mm, vi thành phn là mui can xi sulfat ngm 2 phân t c (CaSO 4 . 2H 2 O- Dihydrat sulfat canxi vc kt tinh). Ngun gc tên gi (gypsum) có ngun gc t ting Hy Lng t  thi c  bit nung lo làm cht kt dính trong xây dng. Thch cao có khp trên th gii.  c có tr ng ln nht. t s hình nh v m thch cao, các loch cao.  10 Thch c s dng ri sng và s phát trin ca con i b        c trong y hc, dùng làm thc phc bit là trong ngành xây dng, công nghip gm s bc tính cách nhit, gim ting n, ch Thch cao dùng làm khuôn là thch cao cha 0,5 phân t c (CaSO 4 . 0,5H 2 O). Dng thch cao này là sn phm ca quá trình dehydrate hóa thch cao (CaSO 4 . 2H 2 O)  nhi  khong 150-180 0 C       -   - CaSO 4 . 0,5H 2   ng v u ki c khác nhau. Thch cao CaSO 4 . 2H 2 O ng khí quyn  nhi 120-180 0 C s to - CaSO 4 . 0,5H 2 O. Còn khi thng thy nhit sn phm to thành s - CaSO 4 . 0,5H 2 O. Khi hydrat hóa CaSO 4 . 0,5H 2 O s c CaSO 4 . 2H 2  c cao: CaSO 4 . 0,5H 2 O + 1,5 H 2 O = CaSO 4 . 2H 2 O c s dng làm các loi khuôn thch cao, làm vt liu xây d hai d- - CaSO 4 . 0,5H 2 u to thành calcium sulfat dihydrat CaSO 4 . 2H 2 O (gypsum). Thch cao kt tinh t [...]... Tràng (Mẫu đối chứng) Loại khuôn Độ hút nƣớc (%) Khuôn Độ bền uốn Ru Độ bền nén Ru Độ bền sử (MPa) (MPa) dụng (Lần) tạo 22-25 1,7 6,12 200 đổ 26-28 1,8 6,50 55-70 hình dẻo Khuôn rót (- Kết quả thử nghiệm độ hút nước, độ bền uốn, độ bền nén tại Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp- Xem phụ lục) (- Độ bền sử dụng – Số liệu của cơ sở sản xuất gốm sứ) Trên cơ sở tính chất vật lý của polyvinyl axetat... Chỉ tiêu kỹ thuật khuôn composite chế thử Loại khuôn Độ hút nƣớc (%) M1.16 20- 22 Độ bền uốn Ru Độ bền nén Rn Độ bền sử (MPa) (MPa) dụng (Lần) 5,2 14,9 Đã dùng 400 lần M2.16 20-22 8,1 22,15 Đã dùng 400 lần (- Kết quả thử nghiệm độ hút nước, độ bền uốn, độ bền nén tại Viện Vật liệu Xây dựng - Xem phụ lục) (- Độ bền sử dụng – Đang ép thử nghiệm đĩa tại cơ sở sản xuất gốm sứ) Sau khi xong khuôn, nhóm đề... hƣớng nghiên cứu 22 tạo composite nền khoáng chất thạch cao kết hợp với các loại nhựa trên Loại composite này ngoài độ bền uốn, bền nén phải đạt các yêu cầu cơ bản để làm khuôn tạo hình sản gốm sứ nghĩa là độ hút nƣớc, độ thẩm thấu nƣớc bề mặt phải không đƣợc thay đổi nhiều so với khuôn thạch cao và độ bền sử dụng phải gấp nhiều lần khuôn thạch cao Nguyên tắc kết hợp, phối trộn là: tạo mẫu thạch cao. .. sấy khuôn composite tạo hình sản phẩm gốm sứ * Đối với khuôn sử dụng ép lăn tại cơ sở sản xuất gốm sứ làng nghề: - Phơi sấy tự nhiên khuôn mới 4 ngày; - Xếp xung quanh lò nung phơi sấy 2 ngày bắt đầu dùng; - Dùng khuôn trong ngày, cuối ngày xếp phơi khuôn cạnh lò cách tƣờng lò khoảng 10cm Sáng hôm sau sử dụng bình thƣờng * Đối với khuôn sử dụng ép lăn tại cơ sở sản xuất gốm sứ có hệ thống sấy sử dụng. .. liệu, khâu tạo hình sản phẩm với phƣơng pháp tiên tiến ( đó là ép lăn, ép dẻo…) Hệ thống lò sấy có sử dụng nhiệt tuần hoàn khí thải, hệ thống lò nung tuynel, lò nung con thoi 10m3( nung sứ trắng, sứ dƣới men), hệ thống lò con lăn (nung các sản phẩm trang trí trên men) Đƣợc biết sản lƣợng khoảng 5000 tấn sứ/ năm tƣơng đƣơng 28 triệu sản phẩm sứ trắng Trong đó sản phẩm đƣợc tạo hình bằng phƣơng pháp ép. .. hệ với hai cơ sở sản xuất gốm sứ ở Bát Tràng là: cơ sở sản xuất gốm sứ Khánh – Ngát (xóm 4 Giang Cao - Bát 33 Tràng) và cơ sở sản xuất gốm sứ Dƣơng – Oanh ( Xóm X54 – Bát Tràng) dùng thử sản phẩm theo phƣơng pháp ép lăn Trƣớc tiên, cơ sở sản xuất gốm sứ này phải đo đáy khuôn để tiện mà ( Bộ phận gá lắp khuôn) cho phù hợp với khuôn đĩa của đề tài Phối liệu ép lăn đĩa là phối liệu đang đƣợc sản xuất bình... Viện Vật liệu Xây dựng - Xem phần phụ lục) (- Kết quả thử nghiệm độ bền uốn Ru , độ bền nén Rn , cỡ hạt, độ hút nước, độ co, thời gian đóng rắn tại Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp Xem phần phụ lục) ( Kết quả tỷ lệ đóng rắn nước/thạch cao- số liệu của nhà cung cấp) 21 Qua khảo sát thực tế, hiện nay độ bền tuổi thọ khuôn tạo hình sản phẩm gốm sứ bằng phƣơng pháp dẻo đƣợc khoảng 200 lần ép. .. Vật liệu Xây dựng 9) Máy bàn tua tiện cốt – Bát Tràng 17 10) Máy ép lăn tạo hình sản phẩm gốm – Bát Tràng 11) Cân kỹ thuật độ chính xác 10-2gam - Viện 12) Cân 5 kg – Viện 18 PHẦN III- NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 1)- Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu cho nghiên cứu thử nghiệm Sau một thời gian khảo sát nguyên liệu làm khuôn đang đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay tại một số cơ sở sản xuất gốm sứ. .. không có hình dạng xác định Tuy nhiên, sản phẩm thủy hóa khi không có phụ gia của hai dạng thù hình này khi hydrat hóa lại không có sự khác nhau về hình thái tinh thể Trên thị trƣờng bột thạch cao dạng α đắt hơn hẳn bột thạch cao dạng β.[ VI-48] Khảo sát thực tế tình hình sản xuất cũng nhƣ sử dụng nguyên liệu thạch cao làm khuôn ở Việt Nam cho thấy, các cơ sở sản xuất thạch cao tại Việt Nam đều sản xuất... Nam đều sản xuất thạch cao dạng β - CaSO4 0,5H2O Các cơ sở sử dụng thạch cao làm khuôn đều dùng thạch cao dạng β kể cả thạch cao ngoại nhập 11 Để tăng cƣờng độ thạch cao β - CaSO4 0,5H2O mà không phải dùng đến thạch cao α có một số phƣơng pháp: nhƣ là trộn hỗn hợp bột thạch cao và một số phụ gia đƣợc loại vật liệu composite nền khoáng chất thạch cao có cƣờng độ cao hơn hẳn thạch cao β - CaSO4 0,5H2O . BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ Đề tài: Nghiên cứu vật liệu composite chế tạo khuôn ép có độ bền cơ học cao tạo hình sản phẩm gốm, sứ dân dụng ” Chủ nhiệm đề. composite nn khoáng cht là thch cao.  tài Nghiên cứu vật liệu composite chế tạo khuôn ép có độ bền cơ học cao tạo hình sản phẩm gốm, sứ dân dụng  8 c thc hin theo Hng S 01.11.RD/HĐ-KHCN. VIỆN NGHIÊN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC CÔNG NGHỆ  TÀI CP B: Tên đề tài: Nghiên cứu vật liệu composite chế tạo khuôn ép có độ bền cơ học cao tạo