Nghiên cứu chế tạo men có độ cứng và độ chịu mài mòn cao ứng dụng cho công nghiệp gốm sứ xây dựng

Cỏc loại men này cú thành phần chủ yếu là pha thủy tinh thể vụ định hỡnh, lượng tinh thể trong men rất nhỏ nờn cú độ cứng và độ chịu mài mũn khụng cao, thường độ cứng ≤ 5 mohs.. Để tạo r

BỘ KHOA HOC CƠ QUAN CHỦ QUẢN

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC02

MÃ SỐ KC02-13/06-10

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MEN

CÓ ĐỘ CỨNG VÀ ĐỘ CHỊU MÀI MÒN CAO ỨNG DỤNG CHO CÔNG NGHIỆP GỐM SỨ XÂY DỰNG

Cơ quan chủ trì đề tài: Viện vật liệu xây dựng

Chủ nhiệm đề tài : Trần Văn Cần

8151

HÀ NỘI 2010

BỘ KHOA HOC CƠ QUAN CHỦ QUẢN

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC02

MÃ SỐ KC02-13/06-10

BÁO CÁO

TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MEN

CÓ ĐỘ CỨNG VÀ ĐỘ CHỊU MÀI MÒN CAO ỨNG DỤNG

CHO CÔNG NGHIỆP GỐM SỨ XÂY DỰNG

VIỆN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -

Hà Nội, ngày 10 tháng 04 năm 2010.

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo men có độ cứng và độ chịu mài cao

ứng dụng cho công nghiệp gốm sứ xây dựng

Chức vụ: Giám đốc Trung tâm Gốm sứ - Thủy tinh

Điện thoại: Tổ chức: 043 8582215 Nhà riêng: 043.8262547

Mobile: 0913318265.Fax: 043.8581112

E-mail: khaccantran@yahoo.com

Tên tổ chức đang công tác: Viện Vật liệu xây dựng

3 Tổ chức chủ trì đề tài:

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Vật liệu xây dựng

E-mail: vienvlxd@hn.vnn.vn

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Lương Đức Long

Số tài khoản: 30101016 Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước – Thanh Xuân – Hà Nội Tên cơ quan chủ quản đề tài: Viện Vật liệu xây dựng – Bộ Xây dựng

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện đề tài:

- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 03/ năm 2008 đến tháng 03/năm2010

- Thực tế thực hiện: từ tháng 07/năm 2008 đến tháng 05/năm 2010

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Ghi chú

(Số đề nghị quyết toán)

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

- Lý do thay đổi (nếu có):

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Quyết định phê duyệt đề tài, dự

án bắt đầu thực hiện năm 2008 thuộc chương trình KH&CN trọng điểm cấp Nhà nước giai đọng 2006 - 2010

nbị phục vụ đề tài

Về việc thuê lò nấu frit và sản xuất thử nghiệm tại Công ty CP gạch ốp lát Thái Bình và Công ty Cổ phần thuỷ tinh Thái Bình

4/3/2009

Công văn gửi Ban chủ nhiệm

CT KC.02/06-10 và Văn phòng các chương trình

Về việc đi công tác nước ngoài

Về việc sản xuất, ứng dụng thử nghiệm tại Công ty CP gạch ốp lát Thái Bình

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 Công ty Cổ phần

gạch ốp lát Thái Bình

Công ty Cổ phần gạch ốp lát Thái Bình

Ứng dụng kết quả thí nghiệm vào thực tế sản xuất tại Công ty

từ mẫu trong phòng

TN đến mẫu lón trong sản xuất công nghiệp

2 Liên hiệp Khoa học

sản xuất thủy tinh –

Viện Khoa học công

nghệ Việt nam

Công ty Cổ phần thủy tinh Thái Bình

Nấu frit thử nghiệm nhiều đợt

- Lý do thay đổi (nếu có):

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 Trần Văn Cần Trần Văn Cần Chủ nhiệm

đề tài chuyên đề, nghiên cứu,ứng dụng, tập

hợp, báo cáo

2 Nguyễn Văn Minh Nguyễn Văn Minh Cộng tác

viên nghiên cứu

Chuyên đề, tính toán phối liệu, n/c mẫu nhỏ

3 Nguyễn Minh Quỳnh Nguyễn Minh

Quỳnh

Thư ký đề tài

Ghi chép, giải ngân, báo cáo, chuyên đề

4 Nguyễn Hữu Tài Nguyễn Hữu Tài Cộng tác

viên nghiên cứu

Chuyên đề, tính , n/c mẫu nhỏ, mẫu lớn, Sx thử nghiệm

5 Đào Anh Tuấn Đào Anh Tuấn Cộng tác

viên nghiên cứu

Chuyên đề, tính , n/c mẫu nhỏ, mẫu lớn.Sx thử nghiệm

6 Nguyễn Anh Tuấn Không

7 Nguyễn Thu Huyền Nguyễn Thu Huyền Cộng tác

viên nghiên cứu

Chuyên đề, tính , n/c mẫu nhỏ, mẫu lớn.Sx thử nghiệm

8 Đặng Thị Huyền Đặng Thị Huyền Cộng tác

viên Chuyên đề, nghiên cứu thí nghiệm

- Lý do thay đổi ( nếu có): Bận công việc khác

6 Tình hình hợp tác quốc tế:

Số

TT

Theo kế hoạch

(Nội dung, thời gian, kinh phí, địa

điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn,

số lượng người tham gia )

Thời gian: tháng 5/2009 Kinh phí: 131,52 triệu đồng

Địa điểm: Bắc Kinh, Quảng

Châu – Trung Quốc

Số lượng người: 6 người, 9 ngày

Địa điểm: Quảng Châu, Thẩm Quyến, Phật Sơn – Trung Quốc

Số lượng người: 5 người, 8 ngày

- Lý do thay đổi (nếu có): không

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

(Nội dung, thời gian, kinh

chương trình hội thảo KHCN các

đề tài cấp nhà nước 2006- 2010

Chương trình KHCN/

06-10 tại hội trường C2, đại học BKHN

- Lý do thay đổi (nếu có):

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài)

Người,

cơ quan thực hiện

1 Nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết 3 – 8/2008 4 – 8/2008 Đề tài

2 Lựa chọn nguyên liệu 4 /2008 4 -/2008 Đề tài

3 Tính toán phối liệu 4-5/2008 4-5/2008 Đề tài

4 Nghiên cứu thí nghiệm chế tạo

frit và men ở quy mô phòng thí

nghiệm

8 – 12/2008 8-12/2008 Đề tài

5 Nghiên cứu thử nghiệm mẫu lớn

ở quy mô pilot 1-3/2009 1-4/2009 Đề tài +Cty CP Thủy tinh & gạch

ốp lát

6 Chế tạo men ứng dụng sản xuất

thử nghiệm ở quy mô sản xuất

- Lý do thay đổi (nếu có):

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

Số lượng, nơi công bố

(Tạp chí, nhà xuất bản)

- Lý do thay đổi (nếu có):

d) Kết quả đào tạo:

Số lượng

Số

TT

Cấp đào tạo, Chuyên

ngành đào tạo Theo kế

hoạch

Thực tế đạt được

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

- Lý do thay đổi (nếu có): Đề án thạc sỹ thay đổi đề tài

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống cây trồng:

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

Đang làm thủ tục đăng ký

Hết tháng 6/2010

cho công nghiệp SX gốm

sứ xây dựng

5/2010

- Lý do thay đổi (nếu có):

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

lát Thái Bình

Độ cứng bề mặt men 7mohs, độ chịu mài mòn cấp II

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công nghệ

so với khu vực và thế giới…)

Xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo men có độ cứng và độ chịu mài mòn cao ứng dụng cho công nghiệp gốm sứ xây dựng Tạo ra men gốm sứ

có chất lượng cao trong điều kiện nung nhanh, nung một lần Nâng cao vị thế

và hiểu biết trong việc chế tạo men và làm chủ công nghệ sản xuất mới, hiện đại Tạo ra sản phẩm men có chất lượng cao thay thế men nhập ngoại nhằm góp phần giảm thiểu nhập khẩu

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

Nghiên cứu chế tạo men có độ cứng và mài mòn cao ứng dụng cho công nghiệp gốm sứ xây dựng tạo ra hiệu quả kinh tế xã hội sau:- Nâng cao năng lực trong sản xuất men ứng dụng vào công nghệ hiện đại là nung nhanh, nung 1 lần

- Góp phần chủ động trong sản xuất và tạo ra sản phẩm men thay thế men nhập khẩu và giá thành men so với men nhập khẩu thấp hơn là 20%

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài:

Lần 1 Ngày

25/11/2008

Báo cáo về nghiên cứu, tổng hợp lý thuyết và nghiên cứu mẫu nhỏ trong phòng thí nghiệm: chất lượng, số lượng, tiến độ

Tình hình sử dụng kinh phí và những vấn đề tồn tại

mẫu nhỏ và ứng dụng thử nghiệm vào sản xuất thực tế

thí nghiệm, thử nghiệm áp dụng và đánh giá kết quả nghiên cứu

định kỳ

11/12/2008

Đề tài đã thực hiện đầy đủ các nội dung trong

kỳ báo cáo theo đúng tiến độ đề ra

Nội dung các chuyên đề cần tiếp tục bổ sung, chỉnh sửa lại báo cáo định kỳ

GS.TSKT.Thân Đức Hiền

trong hợp đồng, chất lượng sản phẩm đảm bảo, cần nghiên cứu thêm một số tính chất vi cấu trúc, cần làm các thủ tục để triển khai sản xuất thử tại Thái Bình

ảnh của sản phẩm; Kiểm tra lại về mặt tài chính;

Bổ sung đầy đủ văn bản nơi áp dụng kết quả nghiên cứu

Hoàn thiện báo cáo để nghiệm thu cấp cơ sở

phần lớn là loại gạch phủ men Tớnh từ năm 2000 đến 2008 bình quân mức tăng trưởng gạch gốm ốp lỏt ở nước ta khoảng 20%/năm Sản lượng gạch ốp lỏt năm

triệu m2/năm, năm 2006 là 170 triệu m2/năm và năm 2007 là 200 triệu m2/năm, năm 2008 là 270 triệu m2/năm và năm 2009 khoảng 300 triệu m2/năm trong đú khoảng 46 triệu m2 là gạch gốm granit và 264 triệu m2 gạch ceramic phủ men

khoảng hơn 250.000 tấn men/năm Đa phần cỏc loại gạch gốm ốp lỏt ở nước ta được phủ men màu bằng cỏc loại men mềm và búng Cỏc loại men này cú thành phần chủ yếu là pha thủy tinh (thể vụ định hỡnh), lượng tinh thể trong men rất nhỏ nờn cú độ cứng và độ chịu mài mũn khụng cao, thường độ cứng ≤ 5 mohs Khi lát ở cỏc công trình đi lại nhiều bằng giầy, gạch dễ bị mòn xước

Để tạo ra men gốm cú độ cứng và độ chịu mài mũn cao ứng dụng trong cụng nghiệp sản xuất gốm sứ xõy dựng cần tạo ra loại men chứa nhiều tinh thể cú độ cứng cao ( 6 - 7 mohs)

Những năm qua tuy đã có một số công trình nghiên cứu chế tạo men đưa vào ứng dụng sản xuất nhằm thay thế một phần men nhập khẩu và một số doanh nghiệp nhập công nghệ sản xuất frit để làm men gốm sứ như frit Huế, frit Bình Dương, song chủ yếu sản xuất cỏc loại frit trong, đục và cỏc loại men engobe, men nền loại bóng thường có độ cứng, độ chịu mài mòn khụng cao

Nghiên cứu chế tạo men cú độ cứng và độ chịu mài mũn cao nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm gạch gốm ốp lát cao cấp là việc làm cần thiết hiện nay Vỡ gạch gốm ốp lát ở nước ta cú sản lượng khỏ cao, hiện đứng trong tốp 10 nước trờn thế giới cú sản lượng gạch cao, nhưng chất lượng sản phẩm đa phần chưa cao, nên giá trị xuất khẩu hàng năm còn rất hạn chế, chưa vượt quá 10% sản lượng (110triệu USD/năm) và chỉ bằng 1/40 giá trị xuất khẩu của Italia Giỏ trị sản phẩm của ta cũng thấp so với sản phẩm Trung Quốc, Tõy Ban Nha và Italia

Để nõng cao khả năng cạnh tranh và xuất khẩu cần nâng cao chất lượng và

đa dạng húa sản phẩm Loại gạch lát nền phủ men bóng, men mềm đã trở nên lạc hậu với thị trường trong và ngoài nước Mặt khỏc xu thế sử dụng gạch granit gia tăng nờn cần thiết phải tạo ra loại men mới, men có độ cứng và độ chịu mài mòn cao hơn cho gạch gốm ốp lát nhằm thay thế men bóng, men mềm chất lượng thấp

Viện vật liệu xây dựng là cơ sở nghiên cứu khoa học được đầu tư trang thiết bị nghiên cứu và phân tích, kiểm nghiệm, đánh giỏ chất lượng nguyên liệu, sản phẩm gốm sứ khá đầy đủ là điều kiện thuận lợi để triển khai nghiờn cứu đề tài men cú độ cứng và độ chịu mài mũn cao

Nhúm đề tài đó kết hợp với cỏc doanh nghiệp sản xuất thuỷ tinh để nấu thử nghiệm frit và với Cụng ty cổ phần gạch ốp lát Thái Bình để đưa kết quả nghiên cứu vào ứng dụng thử nghiệm Kết quả nghiờn cứu và sản xuất thử nghiệm trờn dõy chuyền sản xuất công nghiệp thành cụng khụng chỉ tạo ra một loại men mới

cú chất lượng cao mà cũn gúp phần vào quỏ trỡnh tự chủ trong sản xuất, hạn chế dần nhập khẩu men gốm sứ xõy dựng

Nhờ sự hợp tỏc giỳp đỡ của cỏc doanh nghiệp và sự hỗ trợ cú hiệu quả của chương trỡnh KC02 và Văn phũng cỏc chương trỡnh đề tài nghiờn cứu men cú độ cứng và độ chịu mài mũn cao đó thực hiện thành cụng

Sau đõy là kết quả nghiờn cứu đề tài do nhúm nghiờn cứu thuộc Trung Tõm gốm sứ thủy tinh, Viện vật liệu xõy dựng thực hiện:

II.MỤC TIấU NGHIấN CỨU

nền phục vụ cụng nghiệp sản xuất gốm sứ xây dựng cao cấp

+ Men thử nghiệm phủ lên xương sau nung đạt được độ cứng và độ chịu mài mòn cao (độ cứng: 6 - 7 mohs, độ chịu mài mòn ≥ cấp II)

+ Men có nhiệt độ nung phù hợp với xương gạch đang sản xuất tại nhà máy (11700C- 12000C)

- Đưa kết quả nghiờn cứu vào ứng dụng sản xuất gạch gốm ốp lỏt nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, giá thành rẻ hơn gạch nhập khẩu để tạo ra khả năng cạnh tranh và chủ động trong sản xuất

III.CƠ SỞ KHOA HỌC

1.Cơ sở khoa học hỡnh thành quỏ trỡnh kết tinh trong men gốm sứ :

1.1.Nhiệt động học của quỏ trỡnh kết tinh: :[1]

[1] Động lực chớnh của quỏ trỡnh kết tinh là độ chờnh lệch về thế húa của pha tinh thể và pha thủy tinh ∆à:

m m T

T T

∆

=

∆ à .Trong đú: ∆Sm là entropy của thủy tinh núng chảy

Tm : Nhiệt độ núng chảy của thủy tinh

T : Nhiệt độ đang xỏc định

∆T = Tm – T : Nhiệt độ quỏ lạnh Điều kiện tạo mầm tinh thể là: ∆à > 0 Thực tế quỏ trỡnh tạo mầm và kết tinh khụng tự xảy ra trong men do cú những cản trở sau: Chất lỏng thủy tinh (men chảy lỏng) cú độ nhớt cao cản trở sự vận chuyển vật chất và sức căng bề mặt pha thủy tinh lớn Vỡ thế, để cú điều kiện tạo mầm tốt cần cấp năng lượng để thắng hai trở lực trờn

1.2 Cơ chế tạo mầm kết tinh:

Cơ chế tạo mầm tinh thể bao gồm hai cơ chế là : tạo mầm đồng thể và tạo mầm

dị thể

+Tạo mầm đồng thể :

Tạo mầm đồng thể phụ thuộc nhiều vào độ chờnh lệch thế húa của pha tinh thể

và pha thủy tinh Năng lượng tạo mầm tinh thể ∆Gk được biểu thị bằng công thức sau:

µ

δ π

Trong đó:

∆µ : Chênh lệch thế hóa pha tinh thể và pha thủy tinh

δ : Năng lượng danh giới bề mặt giữa pha thủy tinh và pha tinh thể

Vm : Thể tích mol của tinh thể

+ Kích thước tới hạn của mầm là kích thước tối thiểu để mầm có khả năng phát triển thành tinh thể và được biểu thị bằng công thức sau:

V

+ Số lượng phân tử tối thiểu đẻ tạo ra một mầm giới hạn là:

T T

γo: Là hệ số phụ thuộc vào bản chất thủy tinh (men gốm nóng chảy)

+ Tạo mầm dị thể:

Năng lượng tạo mầm dị thể ∆Gk = &∆Gk ;

k

k V

V*

=

∅Trong đó : V*k là thể tích của mầm dị thể

Vk là thể tích của mầm đồng thể

ω là góc tiếp xúc giữa mầm và tinh thể lạ

1.3.Động học của quá trình tạo mầm kết tinh::[2]

Tính đặc biệt của quá trình kết tinh trong môi trường men kết tinh là có độ nhớt cao, do đó tốc độ phát triển mầm (hay tốc độ kết tinh) phụ thuộc vào điều kiệt động học nhiều hơn là nhiệt động

+Tốc độ phát triển mầm được biểu thị bằng công thức sau:

)) ( exp 1 (

k là hằng số Bonzman

ac là khoảng cách của nguyên tử xa nhất đến tâm tạo mầm

∆G : là entanpy của mỗi nguyên tử tham gia vào quá trình tạo mầm kết tinh

Để giúp đỡ quá trình tạo mầm tinh thể trong men kết tinh cần sử dụng xúc tác kết tinh, các tác nhân tạo mầm có thể được phân loại một cách tương đối thành các nhóm cụ thể sau:

- Các kim loại và hợp chất gây ra sự tách pha

- Các ôxyt có cấu trúc khuyết tật ở nhiệt độ cao

- Các ôxyt tồn tại ở hai trạng thái hóa trị trong thủy tinh nóng chảy

- Các ôxyt có phối trí cao của các cation với anion

- Các chất xúc tác có thể là các kim loại quý, kim loại màu như vàng, bạc, platin

1.4 Quá trình tạo nhân kết tinh::[3]

Theo một số công trình nghiên cứu cho rằng việc kết tinh phụ thuộc vào 3 yếu tố:

- Tốc độ tạo thành trung tâm kết tinh

- Vận tốc lớn của các tinh thể

- Độ nhớt của thủy tinh.(frit hay men nóng chảy)

Dưới nhiệt độ chảy lỏng có 1 vùng giải bền, nơi mà các trung tâm kết tinh không thể tạo ra được và vùng giải bền có thể lớn lên được Nếu hạ nhiệt độ xuống dưới vùng giải bền thì quá trình kết tinh xẩy ra và quá trình đó phụ thuộc vào tốc

độ tạo mầm và tốc độ lớn của tinh thể

- Để có sự tự tạo nên các trung tâm kết tinh cần phải có tập hợp mầm cùng nhau

và có hướng như nhau

- Trong thủy tinh có 2 loại phân tử đẳng hướng và không đẳng hướng

Những phân tử đẳng hướng không có khả năng tạo tinh thể, còn phân tử không đẳng hướng có khả năng tạo tinh thể

Cơ chế tạo hạt nhân kết tinh như sau: Trong hệ đơn pha và đa pha tỷ trọng và năng lượng của từng phần tử thể tích nhỏ nhanh chóng thay đổi theo thời gian trong một bộ phân giới hạn nào đó ở trạng thái quá bão hòa và trở thành mầm

Các mầm đó chỉ bền khi phát triển đến một kích thước nhất định và trở thành trung tâm kết tinh

Độ nhớt có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình kết tinh Độ nhớt càng nhỏ khả năng kết tinh càng lớn Độ nhớt của men gốm phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ

và cấu trúc tinh thể Al +3 và các ôxyt kiềm và kiềm thổ RO, R2O Thường men

có độ nhớt trong khoảng 1011 - 1013 pois

Độ nhớt của men tăng theo dãy sau: Li ( 0,68) < Na+ (0,98 ) < K+ (1,33)

2.Các hệ men kết tinh::[4]

Hệ men kết tinh bao gồm các hệ 3 cấu tử, 4 cấu tử và đa cấu tử cụ thể sau:

Để tạo ra sự phù hợp giữa xương và men cần quan tâm nhiều đến hệ 3 cấu tử như Li2O – Al2O3 – SiO2, hệ 4 cấu tử như Na2O – B2O3- SiO2 – TiO2, các hệ này

có khuynh hướng kết tinh cao Ví dụ:

Li O 2

Li O.Al O 2 2 3

Al O2 3SiO2

2Li O.SiO 2 2

IV

P RS

1026

1255 1024

1028 1033

(2MgO.2Al2O3.5SiO2),mullite(3Al2O3.2SiO2) và diopsite (CaO.MgO.2SiO2)

Sự có mặt những tinh thể này làm tăng độ cứng bề mặt men

Mullit(2Al2O3.3SiO2) có tính chất quang học, nhiệt và cơ học tốt Nếu men kết tinh dựa trên hệ gốm thủy tinh mullite có thể cải thiện được nhiều những tính chất vật lý Trong giảm đồ pha hệ CMS với 10% Al2O3 các tinh thể hình thành trong quá trình nung cụ thể sau:

2600 2400

MgO

2200 2000 1800

2200

1 1 1

Pyrox

Crist 1

Ký hiệu các khoáng trong hệ::[6]

Ano - Anorthite (CaO.Al2O3.2SiO2)

Cord - Cordierite (2MgO.2Al2O3.5SiO2)

Crist - Cristobalite (dạng SiO2 tại nhiệt độ cao)

Mel - Dung dịch rắn Akermanite (2CaO.2MgO.2Al2O3.5SiO2) và

Gehlenite (2CaO.2Al2O3.2SiO2)

βCaSiO3 - Wollastonite (CaO.SiO2)

αCaSiO3 -Dạng không bền của Wollastonite

Ca3Si2O7 - Rankinite (3CaO.2SiO2)

Mul - Mullite (3Al2O3.2SiO2)

Per - Periclase (MgO)

tinh thể khi thành phần của frit nằm trong vùng tạo pha mullite của hệ CMAS bằng sự thay thế một số khối lượng Al2O3 bằng B2O3

Các công trình nghiên cứu cũng cho thấy vai trò của TiO2 trong việc điều khiển sự kết tinh thuỷ tinh trong vùng kết tinh cơ bản của hệ bốn cấu tử CMAS

là rất quan trọng Hệ ZnASZ có khả năng kết tinh thành tạo gahnite (ZnO.Al2O3)

và dung dịch rắn β-quartz Thành phần men được thiết lập trên cơ sở thay thế CaO

và MgO bằng ZnO và ZrO2 của hệ bốn cấu tử CaO – MgO - Al2O3 – SiO2, cho thấy

sự thay thế này sẽ tạo ra khoáng gahnite Các xúc tác kết tinh thường được sử dụng là các oxyt hoặc các muối kim loại, các chất xúc tác này có thể phân chia men nóng chảy thành 2 pha có thành phần khác nhau tạo thành sự phân lớp tế vi

Sự phân lớp này làm cho bề mặt phân chia pha tăng lên rất nhiều, năng lượng tạo mầm tinh thể giảm đi và các trung tâm kết tinh sẽ phát triển đồng đều trong toàn khối men Các kết quả nghiên cứu cho thấy độ cứng của men kết tinh tạo khoáng gahnite gần như bằng với men kết tinh trên cơ sở diopsite và lớn hơn nhiều

so với những men gạch lát truyền thống

3 Sự hình thành tinh thể trong men ở điều kiện nung nhanh.:[7]

Một số công trình nghiên cứu về sự hình thành tinh thể trong men gốm sứ khi

sử dụng phụ gia kết tinh trong điều kiện nung nhanh đã cho thấy ngoài việc hình thành tinh thể trong quá trình nung ở nhiệt độ cao thì việc tăng cường sử dụng phụ gia TiO2 và ZnO2 sẽ tăng quá trình kết tinh trong hệ men CaO-MgO- SiO2 Ảnh hưởng của các tác nhân tạo mầm phụ thuộc nhiều vào bản chất của chúng ví dụ TiO2 có vai trò làm giảm năng lượng hoạt hoá còn ZnO2, P2O5 cho thấy chúng kích thích các tinh thể phân bố một cách ngẫu nhiên và có sự thay đổi đáng kể về kích thước Với tốc độ kết tinh lớn cho phép ứng dụng cho quá trình nung nhanh trong sản xuất gạch gốm ốp lát

4 Đặc tớnh chế tạo frit và men nung nhanh, nung một lần

Frit là một dạng thủy tinh và là nguyờn liệu chớnh để chế tạo cỏc loại men nung nhanh, nung một lần cho gạch gốm ốp lỏt Cỏc frit để chế tạo men nung nhanh, nung một lần được đặc trưng bởi thành phần húa học riờng và núng chảy

ở nhiệt độ cao

Khi CO2 thoỏt ra từ sự phõn hủy của carbonat trong xương đũi hỏi ở nhiệt

độ mà lớp men chảy che phủ làm cho xương khụng bị thấm nước (nhiệt độ núng chảy), nhiệt độ này phải cao hơn nhiệt độ mà cỏc phản ứng trờn xảy ra hoàn toàn hay núi cỏch khỏc nhiệt độ này phải cao hơn nhiệt độ ở cuối giai đoạn giải phúng khớ của xương Vỡ vậy, việc núng chảy của men phải xảy ra trong khoảng thời gian ngắn, phạm vi nhiệt độ hẹp

Do những đặc tớnh trờn nờn cỏc men nung nhanh một lần cú độ cứng và mài mũn cao cần được xỏc định cụng thức sao cho chỳng cú tớnh núng chảy đột ngột trong khoảng nhiệt độ cao được xỏc định trước và cú khả năng kết tinh và tỏi kết tinh khi hạ nhiệt độ Để đạt được điều này, đường cong nung một lần phải cú

nhiệt độ mà lớp men vẫn cũn xốp, chưa chảy trờn bề mặt

Như vậy, nhiệt độ núng chảy của men ớt nhất phải cao hơn 9500C nhiệt độ

“chớn” và bề mặt trở nờn đồng nhất, khụng bị khuyết tật, chủ yếu là cỏc lỗ chõm kim

5 Cấu trỳc của men gốm

5.1.Cấu trỳc của men gốm::[8]

Cấu trúc của lớp men được hình thành do tác dụng tương hỗ của men với môi trường nung và do phản ứng nóng chảy giữa các cấu tử của lớp men

Men gốm hình thành và được tính từ lớp cấu trúc trung gian Với sản phẩm tráng men, lớp tiếp xúc trung gian này có ý nghĩa rất quan trọng Sự hình thành lớp này là tất yếu, do sự khác biệt đáng kể về thành phần xương và men Sự khác

biệt này càng lớn thì tương tác giữa chúng càng mạnh ở đây đã xảy ra một quá trình phức tạp đó là sự xâm nhập của chất nóng chảy của men vào lỗ xốp của xương và sự hoà trộn của hai pha men nóng chảy với pha lỏng của xương Đồng thời có sự khuyếch tán các cấu tử của men vào trong xương và ngược lại có sự hoà tan của các tinh thể xương vào trong men Men có thành phần hoá học phức tạp, có khi chứa tới 10 - 20 nguyên tố hoá học trong đó Vậy men gốm sứ là một lớp mỏng phủ lên bề mặt vật liệu làm tăng vẻ đẹp và tăng các tính năng kỹ thuật như độ bền cơ học, độ cứng, độ chịu mài mòn của vật liệu

Như vậy, men gốm cú pha chủ yếu là pha thủy và pha tinh thể, ngoài ra cú lượng nhỏ là pha khớ Pha tinh thể trong men có hai dạng: một dạng là những tinh thể mới được thành tạo trong quỏ trỡnh nung, quỏ trỡnh kết tinh và một dạng

độ và thành phần húa học: Nhiệt độ tăng thỡ độ nhớt giảm và ngược lại

Cỏc ụxýt làm tăng độ nhớt, đặc biệt khi ở hàm lượng cao: SiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2

Đối với CaO: ở nhiệt độ thấp thỡ CaO làm tăng độ nhớt của men dự cú hàm lượng lớn hay nhỏ Ở vựng nhiệt độ cao nếu hàm lượng CaO <10% thỡ làm giảm độ nhớt, cũn lớn hơn làm tăng độ nhớt men

Đối với B2O3: với hàm lượng <15% thỡ làm tăng độ nhớt ở vựng nhiệt độ thấp, nếu >15% thỡ làm giảm độ nhớt ở vựng nhiệt độ thấp Ở vựng nhiệt độ cao,

B2O3 làm giảm độ nhớt rất mạnh

6.2 Sức căng bề mặt:[12]

Sức căng bề mặt tỏc dụng lờn ranh giới của pha lỏng theo chiều hướng thu nhỏ bề mặt pha lỏng, cỏc yếu tố ảnh hưởng đến nú là nhiệt độ, thành phần hoỏ học - Ảnh hưởng của nhiệt độ: nhiệt độ tăng thỡ sức căng bề mặt giảm,

ở nhiệt độ cao cứ tăng mỗi lần 1000C thỡ sức căng bề mặt giảm đi 1%

- Ảnh hưởng của thành phần hoỏ học:

Nhúm làm tăng sức căng bề mặt: SiO2, Al2O3, CaO, MgO

Nhúm làm giảm sức căng bề mặt: Na2O, ZnO, BaO, Fe2O3

Nhúm làm giảm mạnh sức căng bề mặt: K2O, PbO, B2O3, P2O5

6.3 Độ gión nở nhiệt của men:

Độ gión nở nhiệt của men được biểu thị bằng hệ số gión nở nhiệt, được tớnh bằng cụng thức:

1 2

1

T T L

L: chiều dài ban đầu của mẫu; ∆L: Độ dón nở mẫu sau khi đạt T2

Hệ số gión nở nhiệt chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi thành phần hoỏ học của men Khi chờnh lệch hệ số gión nở nhiệt của men và của xương dưới 15% thỡ

khụng gõy bong men hay nứt men

6.4 Độ cứng:

Độ cứng là chỉ tiêu chỉ đặc trưng cho độ bền lớp bề mặt của vật liệu Nó xác định khả năng của vật liệu chống lại sự thâm nhập vào trong nó của một vật liệu khác cứng hơn Độ cứng của lớp men thường được xác định theo thang Mohs Người ta lấy các khoáng vật có độ cứng xác định từ 1 đến 10 Mohs vạch

6.5 Độ chịu mài mòn: Độ chịu mài mòn là tính chất của vật liệu chống lại sự

mất mát khối l−ợng bề mặt khi bị chà sát hoặc mài Hệ số mài mòn xương đ−ợc xác định bằng tỷ số giữa khối l−ợng mất đi của mẫu sau khi thử nghiệm với diện tích mài mòn (g/cm3)

G - G1

Mm = (g/cm3)

F

G: Khối l−ợng ban đầu của mẫu (g)

G1: Khối l−ợng mẫu sau mài (g) F: Diện tích chịu mài mòn (cm3) Tính chất mài mòn là một chỉ tiêu rất quan trọng đối với các gạch gốm lát nền Lớp men trên bề mặt lớp gạch lát nền làm tăng khả năng chịu mài mòn của gạch Xỏc định độ mài mũn bề mặt men bằng phương phỏp mài mũn vạch

7 Ảnh hưởng của cỏc ụxyt tới frit và men.:[10]

7.1 ễxyt Silic - SiO 2 :

Silic đưa vao phối liệu frit và men dưới dạng nguyờn liệu như đỏ, cỏt thạch anh

và trường thạch Silic là cấu tử chớnh trong thành phần thủy tinh nú mang thuộc tớnh của thủy tinh núng chảy dưới tỏc động của cỏc chất chảy như Na2O, K2O,

B2O3, Pb2O3 và nhiệt độ cao song trong một phạm vi rất rộng Cỏc loại men giàu silic sẽ cú độ bền húa học và độ cứng cao

7.2 ễxyt Bor - B 2 O 3 :

Được đưa vào frit dưới dạng axit boric và borax Do đặc tớnh dễ núng chảy boric

là thành phần quan trọng thứ hai trong pha thủy tinh sau silic Tuy nhiờn boric khụng thể sử dụng độc lập vỡ nú làm tăng độ hũa tan của thủy tinh ễxyt Bor hoạt động như một chất trợ chảy, núng chảy ở nhiệt độ thấp, hũa tan nhiều chất màu, tăng độ búng, giảm độ nhớt và giảm hệ số dón nở trong men

7.3 Cỏc ụxyt kiềm – K 2 O, Na 2 O, Li 2 O:

Cú trong nguyờn liệu sụ đa, trường thạch, boax, nitrat Cỏc chất kiềm là cỏc chất điều chỉnh mạng lưới liờn kết, sự cú mặt của chỳng ở nhiệt độ cao sẽ làm suy yếu cấu trỳc của thủy tinh bằng cỏch hạ thấp nhiệt độ núng chảy Cỏc ion Na+

và K + chiếm cỏc khoảng trống chia tỏch của tứ diện Thủy tinh cú hàm lượng kiềm Na quỏ cao dễ bị hũa tan Kiềm làm tăng hệ số dón nở trừ Li Chất kiềm

đặc biệt là Li làm tăng độ bóng Tuy nhiên nếu chỉ mình Li thì không thể thay đổi được nhiều mà phải cả hỗn hợp kiềm, chúng cũng làm tăng xu hướng kết tinh cho thủy tinh

7.4 Ôxyt Canxi – CaO:

Được đưa vào phối liệu dưới dạng đá vôi, bột nhẹ, đôlômit Canxi ôxyt là chất kiềm thổ, chất ổn định Khi trộn với các chất silicat sẽ hình thành hỗn hợp nóng chảy với điểm nóng chảy > 14000C Nếu canxi trong thành phần thích hợp sẽ tạo nên sự ổn định và độ bền uốn và sự kết dính xương và men, ngoài ra nó cũng giảm độ nhớt của thủy tinh ở nhiệt độ cao

7.5 Ôxyt nhôm Al 2 O 3 :

Được đưa vào phối liệu frit và men dưới dạng ôxyt , hydroxyt, trường thạch Trong các loại men nhôm ôxyt chiếm tỷ lệ thích hợp sẽ mang lại một số đặc tính sau cho men: tăng độ nhớt, tăng bền uốn, giảm độ giãn nở, cải thiện độ đục và tăng độ bền axit Đối với men mờ men kết tinh thành phần nhôm ôxyt thường cao hơn các loại men bóng

7.6 Ôxyt manhê – MgO:

Được đưa vào phối liệu từ đôlomit, talc vai trò của nó trong thủy tinh, frit hay men cũng giống như CaO Điểm khác duy nhất là làm tăng độ nhớt và nếu dùng

ở tỷ lệ cao sẽ làm tăng nhiệt độ nóng chảy của phối liệu

7.8 Titan ôxyt- TiO 2 :

Ôxyt titan thường được đưa vào men dưới dạng ooxxyt, trong men titan làm tăng độ bền hóa học, tác dụng này rất rõ ràng ngay cả khi chúng được sử dụng ở

tỷ lệ rất nhỏ Ngoài ra có tính chất gây đục, tạo màu và tạo mầm kết tinh nhất là đối với các loại men dễ chảy

7.9 Ôxyt Bari - BaO :

Được đưa vào men dưới dạng BaCO3 Loại ôxyt này làm tăng tỷ trọng men Vai trò ôxyt này cũng giống canxi ôxyt Đây cũng là chất trợ chảy trong quá trình nung, nấu frit và men, tuy nhiên đây là ôxyt độc

7.10 Ôxyt zircon – ZrO 2:

Được đưa dưới dạng zircon silicat Đây là chất gây đục cao và rất được ưa chuộng trong ngành gốm sứ Hàm lượng ôxyt này càng cao trong phối liệu thì nhiệt độ nobgs chảy càng cao Khả năng gây đục tốt nhất của zircon đã nghiền siêu mịn với các loại men có nhiệt độ nung từ 940 – 13000C

Phần lớn zircon tồn tại trong men ở dạng độc lập chỉ một lượng rất nhỏ kết hợp với canxi hay bari ôxyt làm tăng khả năng gây đục

IV.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Sử dụng các thiết bị hiện đại để phân tích, đánh giá trong quá trình nghiên cứu

- Nghiên cứu trình tự từng bước nguyên liệu, phối liệu ở quy mô mẫu nhỏ trong phòng thí nghiệm đến quy mô pilốt và ứng dụng sản xuất thử nghiệm men tại cơ

- Nghiên cứu tạo ra men có độ cứng và mài mòn cao theo các thông số công nghệ và nhiệt độ nung phù hợp với các điều kiện kỹ thuật, công nghệ, nhiệt độ nung đang sản xuất tại các nhà máy gạch gốm ốp lát

V KÊT QUẢ NGHIÊN CỨU

Để nghiên cứu chế tạo men cho gạch gốm lát nền nói chung, men có độ cứng và chịu mài mòn cao nói riêng đều phải thực hiện lựa chọn nguyên liệu và chế tạo frit để chế tạo men Vì các chủng loại men cho gạch gốm ốp lát đều thuộc dòng men “chín” hay còn gọi là men frit hóa Như vậy, thành phần chính của men là frit và nguyên liệu, hóa chất

Frit và men đều có khả năng kết tinh khi chúng có các thành phần tạo kết tinh trong phối liệu Cơ chế tạo mầm và tốc độ kết tinh phụ thuộc nhiều vào quá trình nung và làm lạnh Trong cơ chế tạo mầm thì phương pháp tạo mầm đồng thể rất ít được sử dụng vì khó khăn và kích thước tinh thể không đồng đều

tác tạo mầm thúc đẩy sự kết tinh và men gốm có chứa nhiều thành phần tinh thể

sẽ làm tăng độ cứng và độ chịu mài mòn cho men

-Al2O3 (CMAS) trong đó ZnO và ZrO2 được tham gia để thay thế CaO và MgO

Loại tinh thể và lượng tinh thể hình thành trong frit và men khi làm lạnh

sẽ quyết định tới độ cứng và độ chịu mài mòn cao hay thấp của men gốm

1 Frit hóa::[11]

Frit: là thuật ngữ trong công nghiệp sản xuất gốm sứ, đây là loại hỗn hợp thủy tinh nóng cháy ở nhiệt độ cao và được làm lạnh đột ngột bằng nước lạnh

Frit hóa để chế tạo men gốm nhằm các mục đính chính sau:

- Biến một số thành phần trong phối liệu men trở nên không bị hòa tan như hợp chất bor, hợp chất muối…

- Loại bỏ tạp chất hữu cơ và các thành phần dễ bay hơi

- Phân tán đều các tạp chất vẫn còn lẫn trong frit và men như sắt hay các kim loại khác

- Tạo ra cỏc phản ứng hỗ trợ ở nhiệt độ cao để tạo ra pha thủy tinh mà ở nhiệt độ nung sản phẩm khụng thể thực hiện được, ngoài ra cũng cú thể tạo ra mầm tinh thể để đưa vào men

2 Lựa chọn nguyờn liệu chế tạo frit và men:

2.1 Nguyên liệu thiên nhiên :

Các loại nguyên liệu chính để nghiờn cứu chế tạo frit và men gồm nguyờn liệu dẻo như cao lanh, đất sét và nguyờn liệu gầy như trường thạch, thạch anh, đỏ vụi (bột nhẹ), đụlụmit Ngoài ra là các hoá chất cụng nghiệp như oxyt nhôm, borax, ụxyt kẽm, silicỏt zircon Đối với công nghệ nung nhanh một lần, yêu cầu nguyên liệu với chất lượng cao cả về mặt hoá học lẫn vật lý và đòi hỏi có chất lượng cao hơn nguyên liệu sử dụng sản xuất xương gạch, nhìn chung cỏc nguyên liệu càng ít tạp chất càng tốt Tuy nhiờn việc lựa chọn nguyờn liệu phải

cú khối lượng lớn và phự hợp với điều kiện khai thác, chế biến nên việc tính toán lựa chọn nguyên liệu đưa vào phối liệu frit và men vừa phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật vừa phải phù hợp với điều kiện thực tế chất lượng nguyên liệu hiện

cú

+ Trường thạch: Trường thạch trong phối liệu frit và men luôn là thành phần

chính và đóng một vai trò thiết yếu cung cấp một lượng lớn các ụxyt kiềm và ụxyt silic Trường thạch sạch và có hàm lượng kiềm cao là rất cần thiết cho quá trình chế tạo frit và men Trường thạch của ta rất phong phỳ đa phần có lượng kiềm không thật cao, song đủ điều kiện để chế biến lựa chọn làm nguyên liệu chế tạo frit và men Đề tài sử dụng trường thạch sản xuất frit và men là loại trường thạch natri lẫn kali (R2O.Al2O3.6SiO2) của Phú Thọ Trường thạch này có chất lượng lớn và chất lượng phù hợp với mức quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6598 – 2000

+ Thạch anh: Là loại nguyên liệu có hàm lượng oxyt silic cao và cung cấp thành

phần chủ yếu trong pha thuỷ tinh

Lựa chọn sử dụng thạch anh đưa vào phối liệu frit là loại thạch anh Phú Thọ, Thanh Hoá có nhiều và thành phần sau :

- Hàm lượng SiO2 : 98,5 – 99%

- Hàm lượng MKN < 0,5%

- Độ min cỡ hạt đưa vào phối liệu < 0,1mm

+ Đất sét trắng: Trong phối liệu men, đất sét là nguyên liệu dẻo tạo cho hồ men

có tính linh động, làm tăng khả năng bám dính của men với xương Tuy nhiên,

đất sét chọn làm men phải có màu trắng, ít tạp chất hữu cơ và các oxyt tạo màu như oxyt sắt, măng gan

Đất sét đưa vào phối liệu men là loại sét trắng Trúc Thôn, Chí Linh, Hải Dương Sét có chất lượng phù hợp với mức quy định trong tiêu chuẩn TCVN 6030- 1997 Sét sau khai thác được phơi, sấy khô tới độ ẩm < 5% và đập nhỏ, cỡ hạt lớn nhất đưa vào phối liệu men không lớn 10 mm

- Hàm lượng SiO2 : 56 %

- Hàm lượng Fe2O3< 2,0 %

+ Cao lanh: Cao lanh cũng thuộc nguyên liệu dẻo tuy chỉ số dẻo thấp hơn sét

song có hàm lượng nhôm cao, tạp chất và các oxyt màu ít hơn vì cao lanh đưa vào men là loại cao lanh đã được tuyển lọc

Cao lanh trong men có tính chất kỹ thuật tương đồng như sét Cao lanh đã lựa

chọn là cao lanh của Phú Thọ, Yên Bái và có chất lượng phù hợp với TCVN

6031 – 1997 trong đó :

Hàm lượng SiO2 : 46%

Hàm lượng Al2O3: 33,5 - 34%

Hàm lượng Fe203 < 1,0 %

2.2 Kết quả phân tích đánh giá lựa chọn nguyên liệu:

B¶ng 1: Thµnh phÇn hãa cña mét nguyªn liÖu thiên nhiên

Nhìn chung các loại nguyên liệu phân tích đánh giá là các loại nguyên liệu

có trữ lượng lớn có thể khai thác, chế biến, sử dụng nhiều năm cho sản xuất gốm

sứ Qua thµnh phÇn ho¸ häc cña nguyªn liÖu cho thÊy c¸c nguyªn liÖu cã chÊt l−îng phù hợp với mức quy định trong các tiêu chuẩn nguyên liệu sản xuất xương men gốm sứ như: TCVN 6598 – 2000, TCVN 6030- 1997 và TCVN

6031 – 1997 Mỗi loại nguyên liệu đều có vai trò và nhiệm vụ riêng trong thành phần phối liệu, các nguyên liệu này cung cấp những ụxyt chớnh trong thành phần phối liệu men và frit

2.3 Hoá chất công nghiệp:

Các hoá chất công nghiệp đã lựa chọn làm nguyên liệu nghiờn cứu chế tạo thử nghiệm frit và men bao gồm cả hoá chất cụng nghiệp Chất l−ợng các hoá chất cụ thể nh− sau:

Bảng 2: Một số hoá chất nhập ngoại sử dụng trong sản xuất frit và men

3.Thành phần cơ bản của frit và men:

Mỗi loại frit hoặc men đều có thành phần riêng biệt, chúng được hình thành trong quá trình nung, và có các tính chất cơ, lý, hóa khác nhau Song nhìn chung được tạo ra từ những thành phần cơ bản sau :

- Từ các chất thủy tinh hóa

Bảng 3 – Vai trò một số chất trong frit và men

STT Các cấu tử của hợp chất nóng chảy frit và men

2 Chất trợ dung(chất

chảy)

Khi men kết tinh sẽ tạo ra số lượng và loại tinh thể khác nhau chúng phụ thuộc nhiều vào thành phần và chế độ nung Người ta đã xác định được độ cứng một số tinh thể hình thành sau nung cụ thể sau:

Bảng 4: Độ cứng của một số tinh thể điển hình:

thang mohs

4 Tính toán lựa chọn phối liệu frit và men:

Xây dựng công thức phối liệu frit và men thông thường được xác định

bằng thành phần hóa học và tỷ phần của các ôxyt khó chảy và các ôxyt dễ chảy

hay các ôxyt chính tạo ra pha thủy tinh, tạo sự ổn định, tạo sự kết tinh Như

vậy tùy mục đích sử dụng để xác định lựa chọn nguồn nguyên liệu, hóa chất rồi

đưa vào tính toán phối liệu frit và men theo 2 cách truyền thống và bằng phần

mềm chuyên dụng

a) Theo phương pháp truyền thống bằng giải các hệ phương trình

b) Ứng dụng phần mềm chuyên dụng tính toán phối liệu frit và men Glaze Chem

của tác giả Robert J.Wilt

Việc sử dụng phần mềm tính toán sẽ cho ta các thông số chính xác hơn, kết quả

nhanh hơn Cũng nhờ phần mềm chuyên dụng ta có thể nạp số liệu để xác định được nhiều thông số kỹ thuật khác của frit và men như : nhiệt độ nóng chảy, hệ

số dãn nở nhiệt, độ nhớt ở nhiệt độ cao từ đó có thể dự báo được tính phù hợp của men trong các điều kiện cụ thể nung nhanh hay nung chậm Nhìn chung men gốm chứa rất nhiều thành phần ôxyt khác nhau song việc tính toán vẫn chia chúng ra các loại chính : chất chảy, chất ổn định và chất tạo thủy tinh, chất kết tinh Công thức này được gọi là công thức Seger

Hầu hết các tính toán thành phần bài phối liệu frit hay men, kể cả nhiệt độ chảy, độ nhớt, hệ số dãn nở đều được dựa trên công thức đơn vị này: (R2O + RO)m R2O3 nRO2 trong đó tổng phần mol các chất chảy kiềm R2O và kiềm thổ

RO bằng 1, ôxyt trung tính R2O3 với thành phần mol là m và ôxyt axit RO2 với thành phần mol là n

Các tính toán liên quan tới công thức đơn vị bao gồm:

- Từ thành phần hóa học của bài frit hay men chuyển về công thức đơn vị để dự báo các tính chất khác

- Từ công thức đơn vị tính toán bài phối liệu

- Từ bài phối liệu tính toán công thức đơn vị để dự báo tính chất của frit, men

- Từ công thức đơn vị có thể tính toán thay thế nguyên liệu trong bài phối liệu Việc tính toán bài phối liệu theo phương pháp trên phải sử dụng bảng tra rất dễ gây nhầm lẫn

Tính toán phối liệu men bằng phần mềm chuyên dụng Glaze Chem của tác giả Robert J.Wilt

- Để tính lựa chọn phối liệu men cần xác định sơ bộ thành phần cơ bản trên giản

đồ pha

- Tính toán công thức frit theo thành phần hóa học

- Tính chuyển sang bài phối liệu

c) Xác định nhiệt độ nóng chảy