TÌM HIỂU VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN FRIT

Gạch men là một trong những vật liệu xây dựng giúp ngôi nhà có tính thẩm mỹ cao. Tuy nhiên nó đang bị cạnh trang quyết liệt trên thị trường do có nhiều công ty trong nước cũng như nước ngoài đầu tư kinh doanh sản xuất. Men frit dễ sử dụng hơn các loại men cổ điển khác và an toàn hơn, men frit ứng dụng chủ yếu trong ngành gốm sứ, nhưng dựa vào đặc tính của nó thì có thể ứng dụng trong nhiều ngành khác nữa, góp phần làm tăng tính thẩm mỹ.

NIÊN LUẬN KHÓA 35 (2011 - 2015)

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN FRIT

Cán bộ hướng dẫn:

PGS.TS NGUYỄN NGỌC TUYỀN

Sinh viên thực hiện:

PHẠM THỊ MỸ LIÊN

dụng hơn các loại men cổ điển khác và an toàn hơn, men frit ứng dụng chủ yếu trong ngành gốm sứ, nhưng dựa vào đặc tính của nó thì có thể ứng dụng trong nhiều ngành

khác nữa, góp phần làm tăng tính thẩm mỹ

II NỘI DUNG

1. Tổng quan về Frit, men Frit

1 Tổng quan về Frit, men Frit

1.1 Men

1.1.1 Khái niệm men.

Định nghĩa: Men về bản chất là một lớp thủy tinh mỏng, chiều dày từ 0,1-0,4 mm phủ lên bề mặt xương gốm sứ Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào nhiệt độ nóng chảy của xương, thông thường trong khoảng 900-1400 o C.

L à m

L à m

L à m

L à m

T ă n g

T ă n g

1.1.3 Công thức của men

Seger đã đưa ra cách sắp xếp các ôxít có trong thành phần men thành 3 nhóm chính: ôxít bazơ, ôxít axít và ôxít lưỡng tính Các nhóm này được sắp xếp theo trình tự sau và tập hợp này được gọi là công thức Seger của men:

2O3.y.SiO2.z.B2O3

Trong đó:

- R là các kim loại: Pb, K, Na, Ca, Mg, Ba, Li, Zn

- Ôxít lưỡng tính chủ yếu là Al2O3

- Ôxít axít bao gồm SiO2 là chính, ngoài ra có thể có thêm

B2O3

1 1

5

T h e

o t h

à n

h p

h ầ n

M e

n

T h e

o c

á c

h s

ả

n x

u ất

M e

n s

ố n g

T h e

o

M e

n s

ố n g

T h e

o

M e

n c

h ả y

1.2 Frit.

1.2.1 Khái niệm

Frit là quá trình nấu chảy trước phối liệu ở nhiệt độ cao sau

đó làm lạnh đột ngột trong nước lạnh để tạo những hạt nhỏ giúp quá trình nghiền dễ hơn

1.3 Men frit

Hình ảnh: Men frit

2 Phân loại frit, men frit.

2.1 Phân loại frit.

Frit có t 0

nc trung bình

2.1 Phân loại frit.

2.1 Phân loại frit.

Frit có nhiệt độ nóng chảy trung bình

Hình ảnh:men frit

Là frit mà thành phần của nó chứa hàm lượng SiO2 nằm trong khoảng 35-50% Frit này được sử dụng rất nhiều ở các nhà máy sản xuất gạch ốp lát ceramic

Độ trong suốt và bóng láng của các loại men frit này còn tùy thuộc vào thành phần, hàm lượng va mức độ nghiền mịn của men

Frit trong

Hình ảnh:Frit trong

Loại frit này khi sản xuất cần chú ý đến việc tuyển chọn nguyên liệu, đặc biệt là các oxyt gây màu trong men như Fe2O3, TiO2 nên hạn chế các oxyt này đến mức thấp nhất có thể

Frit này được dùng để sản xuất men trong, tráng lên xương trắng như sứ dân dụng cao cấp và nó còn bảo vệ các sản phẩm trang trí màu dưới men

Hình ảnh:Frit đục

+ Frit đục khác với frit trong nhờ tính chất đục

+ Frit đục được đặc trưng bởi sự kết tinh của một số oxyt trong pha thủy tinh với hàm lượng lớn có chiết suất khác với chiết suất của pha thủy tinh

+ Các oxyt tạo đục có thể là: TiO2, ZrO2, ZrSiO4 (khoảng 14%)

8-Frit đục

Frit matt

Hình ảnh:Frit matt

Tất cả các loại frit được đặc trưng bởi sự kết tinh của một số nguyên tố đưa vào trong pha thủy tinh với số lượng quá nhiều được xếp vào loại frit mờ CaO, BaO, ZnO, TiO2 là những chất tạo kết tinh, là những chất gây mờ cho frit

• Frit mờ CaO, BaO thì thường không có oxyt chì

• Frit mờ oxyt kẽm thì khả năng chảy thấp, có oxyt chì 30%) tạo đục một nữa và chảy một nữa

(25-• Frit mờ oxyt titan cũng có khả năng chảy thấp, có oxyt chì, tạo đục và luôn có màu vàng

Frit màu

Một số hình ảnh về Frit màu

Là loại frit thuộc nhóm frit dễ chảy có màu sẵn, được sản xuất dưới dạng sản phẩm đã ổn định, chỉ dùng đối với một số màu đặc biệt: Fe, Co, Mn, Cu, Cd, Se

2.2 Phân loại men frit

2.2.1 Men trong

Một số hình ảnh về men trong

Là lớp men mỏng, không có bọt khí và các tinh thể không hòa tan hay là các hợp chất kết tinh ra để đảm bảo cho độ trong của nó

2.2.2 Men đục

Trong men này có các phần tử làm đục men Đó có thể là những tinh thể nhỏ, bọt khí hay các giọt lỏng Men đục không cho ánh sáng xuyên qua

 Việc thủy tinh đục là do các nguyên nhân:

- Chất gây màu (pigmen) không tan

- Tinh thể kết tinh lại: ZrO2, TiO2

- Do pha phân tán khi làm nguội chuyển thành thủy tinh

Hình ảnh: Men đục

2.2.3 Men mờ

Men mờ có được nhờ sự phát triển của các tinh thể nhỏ trên bề mặt men Bằng cách nung ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chảy hay tăng cao hàm lượng SiO2 có trong men

• Các loại men tạo mờ bởi ZnO hoặc TiO2 thường chứa chủ yếu

là một phần thủy tinh dễ chảy không có chì Khi tác nhân tạo

mờ là ZnO thì men không trắng nhưng có màu xám và vàng khi sử dụng TiO2

• Men tạo mờ bởi các oxyt kiềm thổ nói chung là có màu trắng

và có độ nhớt đáng kể

Hình ảnh: Men mờ

2.2.4 Men màu

Men màu được tạo ra bằng cách nhuộm màu cho men trong Các phương pháp nhuộm màu như sau:

- Nhuộm màu ion

- Pigment (chất gây màu)

- Nhuộm màu keo

Hình ảnh: Men màu

3 Nguyên liệu để sản xuất Frit, men Frit

3.1 Nguyên liệu để sản xuất Frit

Ng uyê n

Trà

ng

Đôl ôm it

Ng uồ n

Ng uyê n

Pb O

Zr O

Ba O

Zn O

Ox

yt kiề

m

H

Al

Đá vôi (nguyên liệu cung cấp CaO )

Đá vôi là nguyên liệu chủ yếu cung cấp CaO cho công nghệ silicat Trong công nghệ gốm sứ, CaO là thành phần rất quan trọng của một số xương gốm và men

Tạp chất lẫn trong đá vôi thường là Al2O3, SiO2, FeO, Fe2O3 cho

đá có màu Đá phấn cũng là đá vôi, trong thành phần có nhiều hạt CaCO3 vô định hình và do ít tạp chất nên có màu trắng

Hình ảnh: Đá vôi Hình ảnh: Bột Đá vôi Dolomit

Đôlômit ( nguyên liệu cung cấp MgO, CaO )

Tràng thạch (Felspat) (nguyên liệu cung cấp Al 2 O 3 , SiO 2 ,

K 2 O, Na 2 O)

Hình ảnh: Fenspat Hình ảnh: Tràng thạch

Tràng thạch là hợp chất của silicat_alumin không chứa nước.

Tràng thạch là nguyên liệu cung cấp đồng thời SiO2, Al2O3 và một lượng

3.1.2 Nhóm nguyên liệu nhân tạo

a Oxyt nhôm (Al 2 O 3 )

Sản phẩm công nghiệp thường là dạng Al 2 O 3

b Axit boric (H 3 BO 3 )

Axit boric có 56,45% B2O3, có dạng bột, tinh thể màu trắng luôn chứa một lượng nước

c Nguyên liệu cung cấp oxyt chì (PbO)

Các nguyên liệu cung cấp có thể là oxyt chì PbO (trắng), minium Pb3O4 (chì đỏ ), bazơ chì cacbonat (2PbCO3.Pb(OH)2), chì sunfua PbS Trong công nghiệp thường dùng hai loại chính:

 Sunfat natri (Na2SO4): nóng chảy ở nhiệt độ 884oC, phân hủy

thành Na 2 O ở nhiệt độ 1200-1220oC

 Cacbonat natri (sôđa Na2CO3): có nhiệt độ nóng chảy là

852oC, phân hủy thành Na2O ở nhiệt độ 1750oC

 Nguyên liệu cung cấp oxyt liti (Li 2 O)

Nguyên liệu cung cấp Li2O là Li2CO3 và LiF.

+ Li2CO3: có màu trắng, tan kém trong nước

+ LiF: bột màu trắng, không tan trong nước, bay hơi ở nhiệt độ 1000 o C.

e Oxyt zircon (ZrO 2 )

Nguyên liệu cung cấp là oxyt zircon hoặc zircon silicat.

• ZrO2: là chất nặng, có màu trắng đến vàng, không tan trong nước

• ZrSiO4 tồn tại trong tự nhiên ở dạng khoáng zircon (ZrO2.SiO2), hợp chất không tan trong nước.

f Nguyên liệu cung cấp oxyt bari (BaO)

+ BaCO3

+ BaSO4

+ BaCl2.2H2O

+ Ba(NO3)2

g Nguyên liệu cung cấp oxyt kẽm (ZnO)

ZnO được cung cấp ở dạng oxyt công nghiệp Trong tự nhiên, có thể tồn tại

ở dạng kẽm orthosilicat 2ZnO.SiO 2 hoặc hợp chất ZnO.B2O3 hoặc 3ZnO.P2O5

3.2 Nguyên liệu để sản xuất men frit

3.2.1 Frit.

Là thành phần chính trong bài men frit, chiếm từ 65-83%

3.2.2 Cao lanh.

Hình ảnh: Một mẫu Cao lanh

Cao lanh có thành phần khoáng chính là caolinit nên cao lanh kém dẻo hơn đất sét.Do cao lanh có tính dẻo nên người ta đưa cao lanh vào men frit để chống lắng và tăng độ dẻo của men

3.2.3 Đất sét

Đất sét là nguyên liệu cung cấp đồng thời Al2O3 và SiO2, ngoài ra trong thành phần của nó luôn có lẫn cát, đá vôi, tràng thạch và các tạp chất khác Nhờ có tính dẻo và độ phân tán cao nên đất sét có vai trò đặc biệt quan trọng trong men frit, nó tăng tính dẻo của men và chống lại sự sa lắng của frit do frit không có tính dẻo

 

Hình ảnh: Đất sét

 Ngoài ra còn có thêm một số chất điện giải.

• CMC: cacboxyl metyl celulos

• STPP: sodium tripoly photphat

 Khi sản xuất men, người ta đưa CMC vì:

- Nó là tác nhân gắn kết cho men giúp men có độ dán khi phun, chậm khô, cải thiện độ dàn đều trên bề mặt men và giảm bụi men

- Tăng độ nhớt của men và chống sa lắng

 Khi sản xuất men, người ta đưa STPP vì:

- Nó làm tăng hiệu quả của quá trình nghiền

- Giảm độ nhớt của men

- Tăng tính linh động của men, để giảm độ ẩm của men

3.3 Vai trò của các oxit trong men frit

3.3.1 SiO2

- SiO2 được đưa vào từ cát quartz, cao lanh, đất sét, tràng thạch

- Silicat là thành phần chính trong hợp chất thủy tinh do khả năng tạo thành pha thủy tinh dưới tác dụng của chất chảy trong một

khoảng nhiệt độ rất rộng.

-Quarzit có tác dụng giảm hệ số giãn nở của men, chống lại hiện

tượng nứt men, đặc biệt khi quarzit được nghiền mịn.

3.3.2 B2O3

- B2O3 được đưa vào men dưới dạng axit boric H3BO3, muối borat Na2O.2B2O3.10H2O, và khoáng colemanic

2CaO.2B2O3.5H2O.

- Tác dụng hạ nhiệt độ nóng chảy của men

- Giúp chảy các oxit màu, tăng độ sáng, làm giảm độ nhớt và hạ

thấp hệ số giãn nở nhiệt của men.

- Tạo lớp trung gian tốt như CaO có tác dụng chống nứt, làm bề mặt men nhẵn và đều.

3.3.3 Kiềm _ K2O, Na2O, Li2O

Kiềm được đưa vào dưới dạng các muối nitơrat, muối clorua, muối cacbonat, tràng thạch và nephelin

 Ưu điểm:

• kiềm vừa không độc, không màu , rẻ tiền

• Kiềm là chất trợ dung mạnh (chất chảy), nó sẽ làm giảm nhiệt

độ nung của sản phẩm Kiềm có tác dụng làm mất màu vàng trong men chì, có khả năng hòa tan mạnh các oxyt màu

• Kiềm làm tăng hệ số giãn nở nhiệt của men

 Nhược điểm:

• khoảng chảy hẹp nên việc nung men rất khó

• kết tinh và dể hòa tan trong nước nên cần phải frit hóa

3.3.4 CaO

CaO được đưa vào dưới dạng CaCO3 tinh khiết, đôlômit, đá vôi, đá phấn

Tác dụng:

• làm tăng độ cứng

• giảm hệ số giãn nở nhiệt của men

• Tạo men mờ hay men đục

3.3.5 BaO

Thường được đưa vào dưới dạng BaCO3

• BaO làm tăng độ bóng của men

• BaO là tác nhân gây chảy, nó có thể thay thế cho PbO nhưng không độc

3.3.7 ZnO

ZnO được cung cấp ở dạng oxyt công nghiệp (ZnO), ở trong thiên nhiên có thể tồn tại ở dạng kẽm ortho silicat 2ZnO.SiO2, hoặc ZnO.B2O3.

Tùy thuộc phần trăm ZnO sẽ có nhiều hiệu quả khác nhau.

- % thấp: nó sẽ làm tăng độ sáng, độ chảy láng của men ngoại trừ màu xanh

lá cây và xanh da trời,tăng độ đục và tăng độ trắng

- % cao: nó sẽ tạo kết tinh

- % cao hơn: nó tạo tinh thể.

- Tăng độ bền hóa, tăng độ bền uốn, hạ thấp hệ số giãn nở nhiệt.

- Tăng khả năng chịu axit, cải thiện độ đục.

4.Quy trình công nghệ sản xuất men Frit

4.1 Phương pháp sản xuất men.

4.2 Sơ đồ và quy trình công nghệ sản xuất men Frit

Phương pháp frit

Bể chứa

III KẾT LUẬN

Sau một thời gian thực hiện đề tài: “Tìm hiểu về nguyên liệu

và quy trình công nghệ sản xuất men Frit”, bằng nhiều

phương pháp nghiên cứu đã tìm hiểu được một số vấn đề cơ bản sau:

Cảm ơn quý thầy cô cùng các bạn đã lắng nghe