Tiểu luận nghiên cứu chất điện giải dùng trong gốm sứ

Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách LỜI MỞ ĐẦU Trong đời sống người gốm sứ loại đồ dùng phổ biến thời đại ln ln có mặt đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ đời sống lẫn nhu cầu sinh hoạt đời thường, gốm sứ vật liệu quan nghành cơng nghiệp khác Vì vậy, gốm sứ vật liệu quan trọng đời sống người Hiện nay, gốm sứ phong phú đa dạng nhiều mẫu mã đòi hỏi nghành sản xuất gốm sứ phải cạnh tranh số lượng, chất lượng, mẫu mã giá thị trường đòi hỏi nghành sản xuất gốm sứ phải đưa giải pháp tối ưu để giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, tiết kiệm nguyên vật liệu thời gian sản xuất để cạnh tranh thị trường, đề tài tiểu luận nghiên cứu chất điện giải dùng gốm sứ nhằm vào vật liệu sản xuất từ gốm sứ dùng cho đời sống sinh hoạt tiết kiệm thời gian sản xuất nguyên vâật liệu sử dụng trình phối trộn hồ gốm sứ, chất điện giải dùng để cắt giảm thời gian pha trộn bớt lượng nước sử dụng quan trọng khâu gia công phối liệu gốm sứ Chất điện giải sử dụng đề tài nghiên cứu natri silicat (Na 2SiO3) hay gọi thuỷ tinh lỏng natri hidroxit (NaOH) với mục đích để chọn chất tối ưu q trình pha lỗng hồ gốm sứ, bớt lượng nước nhiều thời gian pha loãng tối ưu SVTH: Trầm Oanh Ky Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Chương TỔNG QUAN VỀ GỐM SỨ 1.1 Gốm sứ 1.1.1 Khái niệm Gốm sứ (Ceramic) vật liệu vơ khơng kim loại có cấu trúc dị thể, thành phần khoáng hoá khác nhau, sản xuất sở nguyên liệu dạng bột mịn, tạo hình, sấy đem nung đến kết khối nhiệt độ cao tạo thành vật liệu đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ hay xây dựng Khái niệm gốm sứ cần hiểu theo nghĩa rộng,bao gồm lớp lớn sản phẩm công nghệ ứng dụng lĩnh vực khác Đặc trưng q trình cơng nghệ ceramic trình nhiệt độ cao Nhờ nhiệt độ cao, q trình phản ứng pha rắn kết khối (có thể có pha lỏng với độ nhớt cao) xảy phối liệu, tạo nên sản phẩm độ bền tính chất cần thiết khác Hình 1-1 Một số sản phẩm làm từ gốm sứ SVTH: Trầm Oanh Ky Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách 1.1.2 Lịch sử hình thành phát triển Gốm sứ nghành công nghiệp có từ lâu đời Tính từ 24.000 năm trước công nguyên, đồ vật làm từ đất sét chất liệu khác với hình thù khác nhau, sau chúng nung với nhiệt độ cao để tạo thành vật dụng đời sống Thời xưa, người ta dùng loại giỏ đan để đựng nước, nước sơng có lẫn sét, nước đổ ngồi lại lớp đất sét bám vào giỏ đan, để giỏ ánh nắng lâu ngày, lớp đất sét khơ lại Khi bóc lớp đất sét khơ người ta thấy có dạng giỏ Từ đó, người ta phát cơng dụng sét Các lò nung đồ gốm làm từ gạch cách nhiệt, hỗn hợp rơm đất sét người Ai Cập cổ Sau họ dùng đất sét mịn hàm lượng thạch anh cao để làm cho sản phẩm đẹp tinh tế Để tạo bề mặt ngồi nhẵn bóng họ dùng đá nhãn sát lên bề mặt sản phẩm gốm đồng thời phủ lên sản phẩm gốm màu khác Tiếp đó, để sản phẩm khơng bị rổ bề mặt họ phủ loại chất liệu lên bề mặt gốm men tráng ngày gồm thạch anh, soda loại khoáng chất chưa đồng Sau phủ lớp men lên sản phẩm họ có độ sáng bóng gương Tại Hy Lạp phát triển mạnh sản phẩm gốm mỹ thuật với nghệ thuật trang trí hoa văn tinh xảo đồng thời trang trí hình ảnh mơ tả sống đời thường câu chuyện vị thần, anh hùng họ Khoảng 10.000 năm sau, Ấn Độ Mesopotamia xuất viên gạch thời điểm người biết sử dụng gốm sứ cho việc trữ nước thực thẩm Vào khoảng 8000 năm trước công nguyên người Ai Cập phát thuỷ tinh, người ta nung đồ gốm nhiệt độ cao, tạo nên lớp men màu đồ gốm đến năm 1500 trước công nguyên, thuỷ sản xuất độc lập khỏi gốm Tại Trung Quốc sản xuất gốm sứ sáng màu làm từ loại sét dẻo tinh khiết gọi cao lanh Quá trình nung màu riêng biệt vẽ chúng tạo màu sắc trang trí đồ gốm Các vật dụng làm từ gốm Trung Quốc ưa chuộng Châu Âu SVTH: Trầm Oanh Ky Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Cuối kỉ 16, đồ gốm sứ trở nên phổ biến việc thông thương qua lại nước trở nên dễ dàng với tuyến đường thương mại qua Manila, đưa gốm sứ từ Trung Quốc sang Mexico Châu Âu Nữa đầu kỷ 19, vật liệu gốm sứ cách điện trở nên phổ biến lĩnh vực di động, radio, truyền hình, máy tính vật liệu thuỷ tinh,…Từ gốm sứ trở nên phổ biến tiện dụng với đời sống người 1.1.2 Phân loại Vật liệu gốm có nhiều cách phân loại khác tuỳ theo mục đích sử dụng quan điểm Dưới số cách phân loại chủ yếu: - Theo thành phần hoá học pha: vật liệu hệ Al 2O3 – SiO3, hệ MgO – SiO2, hệ Al2O3 – SiO2 – CaO, thuỷ tinh… - Theo độ xốp vật liệu: vật liệu xốp, sít đặc, kết khối,… - Theo cấu trúc hạt vật liệu: gốm thô, gốm mịn - Theo công dụng vật liệu: gốm xây dựng, gốm mỹ thuật, gốm kỹ thuật,… - Theo truyền thống hình thành: đất nung, sành sứ, bán sứ, fajans… - Theo thành phần khống dản phẩm: gốm mulit, gốm corund,… Để hiểu rõ chất vật liệu biến đổi đó, xem xét vật liệu ceramic theo thành phần hoá học thành phần pha chúng thuận lợi SVTH: Trầm Oanh Ky Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách 1.1.3 Quy trình sản xuất gốm sứ Hình 1-2 Sơ đờ quy trình sản xuất gốm sứ Nguyên liệu Gia công – phối liệu Tạo hình Sấy Trang trí sản phẩm Nung Sản phẩm Nguyên liệu dạng tự nhiên kỹ thuật phối liệu theo tỷ lệ thành phần cỡ hạt cần thiết theo đơn phối liệu, nghiền đủ mịn, tạo hình phương pháp khác đem nung Tùy thuộc vào chủng loại sản phẩm, có công nghệ nung sản phẩm lần hai lần Nếu kể tới nung màu trang trí men, sản phẩm phải qua lửa lần thứ ba Với sản phẩm gốm thô thông thường gốm thô, gốm mỹ nghệ, phổ biến phương pháp nung lần Sản phẩm tạo hình, trang trí nung hoàn thiện lần nung SVTH: Trầm Oanh Ky Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Với phương pháp nung hai lần, sản phẩm tạo hình thành mộc Mộc nung trước lần (khoảng 800 – 900 oC), đem tráng men, sau nung lần thứ hai, gọi nung hoàn thiện (thường từ 1200 oC trở lên) Khái niệm nhiệt độ nung sản phẩm thường nhiệt độ nung lần (trong số trường hợp, nhiệt độ nung lần thứ hai nhiệt độ nung cao nhất) Để tăng hiệu thẩm mỹ, người ta trang trí lên men, nung lần thứ ba nhiệt độ thấp (thường khoảng 720 – 800 oC, thấp hơn), để màu bám chặt vào men 1.1.3.1 Các nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất gốm sứ gồm loại phổ biến nguyên liệu dẻo gồm cao lanh, đất sét; nguyên liệu gầy gồm thạch anh (quartz), tràng thạch (fenspat), hoạt thạch (talc),… Ngoài ra, nguyên liệu khác hợp chất CaO, BaO, MgO,… Các nguyên liệu kỹ thuật: B2O3 , TiO2 , Al2O3 … Nguyên liệu phối liệu theo tỷ lệ thành phần có nguyên liệu dẻo gầy cần thiết theo đơn phối liệu, nghiền mịn, tạo hình, trang trí phương pháp khác đem nung Tùy thuộc vào loại sản phẩm, có cơng nghệ nung sản phẩm lần hai lần Với phương pháp nung lần, sản phẩm tạo hình, trang trí nung hồn tồn lần nung Với phương pháp nung hai lần, sản phẩm tạo thành mộc Mộc nung trước lần (khoảng 800 – 900 oC), đem tráng men, sau nung lần thứ hai (thường từ 1200 oC trở lên) Để tăng hiệu thẩm mỹ, người ta dùng màu để trang trí men nung lần thứ ba với nhiệt độ thấp (khoảng 720 – 800 oC) để màu bám chặt vào lớp men Khi sản xuất chất màu men màu, thường dùng oxit mang màu như: Cr 2O3, CoO, MnO2, PbO, K2O, Na2O, Al2O3 , B2O3 , SnO2, Li2O, CaO, MgO, ZnO 1.1.3.2 Gia công chuẩn bị phối liệu - Nghiền: q trình nghiền có tác dụng trộn, làm tăng diện tích bề mặt hạt vật liệu tránh kết tụ lại, ngồi tăng mức hoạt hóa bề mặt vật liệu làm đồng phối liệu kết hợp trộn nguyên liệu đồng thời máy nghiền SVTH: Trầm Oanh Ky Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Trong tự nhiên đất sét có độ mịn cao loại ngun liệu khác, tràng thạch nói chung có cỡ hạt thơ cát đóng vai trò chất chảy Thường phải tiến hành nghiền theo nhiều giai đoạn: nghiền thô, nghiền nhỏ nghiền mịn Độ mịn cần thiết cho nguyên liệu sau nghiền thường xác định cách cho qua hết sang 1000 lỗ/cm2 - Chuẩn bị phối liệu: để chuẩn bị phối liệu tốt đòi hỏi hai yêu cầu thứ nhất, đạt độ xác cao thành phần hóa học tỉ lệ cỡ hạt, thành phần phối liệu tính chất kỹ thuật để sản phẩm sau nung đảm bảo tính chất mong muốn Thứ hai, đạt độ đồng cao thành phần hóa, thành phần hạt, lượng nước tạo hình thích hợp, chất điện giải, phụ gia… Muốn đạt tới u cầu cần tìm hiểu thật kỹ đặc tính loại nguyên liệu Căn vào tiêu chất lượng loại sản phẩm cần sản xuất để tính phối liệu từ nguyên liệu, lựa chọn dây chuyền công nghệ tối ưu - Kiểm tra kỹ thuật: giai đoạn trình gia cơng chuẩn bị phối liệu phải qua kiểm tra kỹ thuật số tiêu như: độ xác đồng thành phần hóa, thành phần hạt, độ ẩm, độ dẻo, cường độ mộc, độ co sấy, màu sắc đất mộc sau nung, tính chất phối liệu sau nung, hồ đổ rót cần kiểm tra them độ lưu động tỉ trọng hồ… 1.1.3.3 Tạo hình Với sản phẩm dùng nguyên liệu đất sét gốm sứ ta phân loại phương pháp tạo hình sau: - Tạo hình từ huyền phù đổ rót: sản phẩm ceramic thường tạo hình phương pháp đổ rót hỗn hợp phối liệu dạng huyền phù vào khuôn thạch cao, khn chất dẻo Huyền phù đổ rót chứa lượng nước lớn khoảng 40 – 50% có khơng có đất sét - Tạo hình dẻo: phương pháp tạo hình dẻo bao gồm vuốt bệ quay, gắn ráp khuôn thạch cao, xoay máy bàn tua dao bản, ép dẻo loại máy ép… với độ ẩm phối liệu từ 22 – 26% SVTH: Trầm Oanh Ky Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách - Ép: từ hỗn hợp bột khô (≤ 3%) ẩm (4 – 9% nước) cho vào khuôn kim loại, ép nóng với áp suất cao vừa đủ tạo khối sít đặc rắn Sau cắt gọt bán sản phẩm (mài, phay, tiện), ceramic dòn cứng nên phương pháp dùng Chỉ áp dụng với số trình đặc biệt, với vật liệu đòi hỏi mức xác cao kích thước sản phẩm Phương pháp phổ biến với sản phẩm gốm sứ đại 1.1.3.4 Sấy Mục đích q trình loại bỏ nước lý học hay hóa học Bao gồm nước hấp phụ, nước hydrat nước trương nở khống sét ba lớp Q trình sấy đặc trưng yếu tố sau: thay đổi nhiệt độ bán thành phẩm, hàm ẩm nó, thay đổi tốc độ sấy, thời gian sấy, phát sinh tượng co ngót ứng suất co ngót Sự điều chỉnh cường độ bốc nước giai đoạn sấy khác đặc trưng chế độ sấy thích hợp Đó tổng hợp biện pháp nhằm đảm bảo thời gian nhỏ cần thiết để sấy sản phẩm có tính đến tính chất, hình dạng kích thước chúng đặc điểm thiết bị sấy, cách đưa nhiệt đến sản phẩm cách hợp lý với tổn thất nhiệt nhỏ hư hỏng sản phẩm Thơng thường sấy sản phẩm gốm sứ phương pháp sấy đối lưu Động lục sấy hỗn hợp khí gia nhiệt nước bảo hòa 1.1.3.5 Trang trí sản phẩm Để trang trí sản phẩm gốm sứ người ta dùng phương pháp tráng men phun men - Tráng men: xương làm bề mặt nhúng vào huyền phù men Nhờ độ xốp xương cao, huyền phù bị hút bám lớp mỏng bề mặt xương Khi nung lớp nóng chảy thành men Với số sản phẩm, men dội, xối lên bề mặt xương - Phun men: huyền phù men phun thành lớp bụi độ dày vừa phải bám lên bề mặt xương mộc Phun men cho suất chất lượng cao, tiết kiệm nguyên liệu SVTH: Trầm Oanh Ky Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Huyền phù men thường có cấu tử giống cấu tử xương gốm sứ, mịn có chứa nhiều thành phần dễ chảy Sau đưa men lên bề mặt đem nung tới nhiệt độ xác định, men chảy tạo thành lớp thủy tinh mỏng chảy láng bề mặt thành phẩm 1.1.3.6 Nung - Vai trò trình nung: khâu quan trọng kỹ thuật sản xuất gốm sứ ảnh hưởng đến chất lượng giá thành sản phẩm - Cơ sở lý thuyết trình nung: sản phẩm gốm sứ nung đến kết khối, trình nung không thuận nghịch không đạt cân pha Quá trình nung kéo theo biến đổi vật lí phản ứng hóa học - Hiện tượng kết khối: trình làm giảm bề mặt phân tử vật chất xuất mối liên kết hạt, biến lỗ xốp vật liệu để hình thành khối vật thể tích bé Các dấu hiệu đánh giá kết khối co rút, giảm thể tích, thay đổi độ hút nước, tăng trọng lượng riêng tăng độ bền cơ… vật liệu sau gia nhiệt Dưới tác dụng nhiệt độ tăng dần, phối liệu dạng bột xảy loạt q trình hóa lý phức tạp như: tách ẩm, biến đổi thù hình, phản ứng hóa học pha rắn, pha lỏng xuất tham gia q trình biến đổi hóa học lý học… Các trình xảy phức tạp khó tách biệt Động lực q trình kết khối giảm lượng tự bề mặt hạt tiếp xúc với Giai đoạn đầu kết khối gắn liền với sai sót dạng lỗ trống cấu trúc tinh thể Nếu kết khối có mặt pha lỏng chảy tràn vào lấp kín lỗ xốp bao quanh hạt rắn, làm tăng q trình khuếch tán vị trí tiếp xúc Điển hình cho q trình kết khối có mặt pha lỏng biến đổi hóa lý phức tạp vật liệu ceramic trình kết khối sản phẩm gốm sứ Còn điển hình cho q trình kết khối khơng có mặt pha lỏng sản phẩm từ oxit tinh khiết như: Al2O3 kết khối, ZrO2 kết khối… 1.3 Vai trò chất điện giải SVTH: Trầm Oanh Ky Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Chất điện giải có vai trò quan trọng ảnh hưởng lớn đến việc hình thành trạng thái dẻo phối liệu Trong thực tế tìm thấy tinh thể lý thuyết sét, mà thường “tinh thể thực tế” với khuyết tật tinh thể khác Dạng thông thường khoảng sét số cation hoá trị lớn (Al 3+, Si+, ) mạng tinh thể thay cation kiềm thổ hoá trị nhỏ Kết trình cân điện tích bị phá vỡ, khống sét biểu bên ngồi điện tích âm Trong mơi trường có điện tích, cation bị kéo vào bề mặt hạt sét Người ta lợi dụng đặc tính trình tuyển lọc hạt sét phương pháp điện phân: cho huyền phù sét vào điện trường mạnh, hạt sét mang điện tích âm bị hút dương cực lấy khỏi thiết bị trạng thái có hàm lượng nước nhỏ tương tự ép lọc khung Như trình bày trên, việc hình thành màng nước xung quanh hạt sét có vai trò thiết yếu độ dẻo, nước chất lưỡng cực Các hạt khống sét nước tích điện âm giữ lại gốc OH – Ion H+ bao xung quanh tạo lớp điện tích kép Trong điện trường keo sét chuyển dịch anod (+) Chiều dày lớp điện tích kép chất ion trung tâm cation hay anion hấp thụ định, tức cấu trúc khoáng sét loại cation dùng làm chất điện giải định Hình 1-3 Mơ hình cấu trúc mixen hạt sét SVTH: Trầm Oanh Ky 10 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Hồ gốm sứ không pha chất điện giải muốn đổ rót thường cần lượng nước lớn (40 – 50%) Để hồ đổ rót cho mộc sản phẩm tốt cần giảm lượng nước đến mức thấp nhất, mà đổ rót tốt Muốn phải pha thêm chất điện giải Q trình pha lỗng hồ dựa sở làm thay đổi điện mixen keo, tức điện lớp điện tích kép Các ion chất điện giải làm thay đổi lực hút đẩy mixen tích điện âm (lực đẩy tăng): Đất sét – Ca2+ + Na2SiO3 → Đất sét – Na+ + CaSiO3↓ Na + Các hạt keo chuyển động tự nhiều nên độ nhớt giảm Các cation hóa trị làm chất điện giải tốt cation hóa trị Sự cải thiện độ dẻo sét qua xử lý tóm tắt sau: Dẻo so với chưa xư lý; Cần nước gia cơng đạt độ dẻo mong muốn; Cần lực nhỏ để ép vào khn (vì dẻo hơn); Cấu trúc vật lý cải thiện, với sét dễ phân lớp khuynh hướng phân lớp giảm đi; Sản phẩm dễ tạo hình hơn, nứt bể góc hơn; Sản phẩm sấy khơ nhạy cảm với nước ngâm nước khoảng 10 phút mà không bị tan rã; Nhiêt độ nung giảm vật liệu chặt hơn; Sản phẩm nung có độ bền nén uốn cao hơn; Độ hút nước giảm đi, chủ yếu phân lớp giảm đi; Màu phối liệu thường sáng SVTH: Trầm Oanh Ky 11 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Chương PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương tiện 2.1.1 Nguyên liệu Cát, cao lanh, đất sét, tràng thạch, natri hidroxit (NaOH) 40% (d = 1,43 g/cm 3), natri silicat (Na2SiO3) 40% (d = 1,445 g/cm3) 2.1.2 Thiết bị dụng cụ - Máy nghiền bi siêu tốc: dùng để nghiền phối liệu hỗn hợp gồm cát, cao lanh, đất sét, tràng thạch để tiến hành đo độ nhớt hồ gốm sứ - Cốc đo độ nhớt vicozimet: dùng để xác định độ lưu động hồ đổ rót - Cân: dùng để cân phối liệu nguyên liệu - Các dụng cụ khác: thau nhựa, cối nghiền, cốc thuỷ tinh, giá đỡ, đồng hoog bấm giây… 2.2 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp đo độ nhớt huyền phù nhớt kế ống chảy, sỡ phương pháp định luật Poiseulle, chất lỏng chảy tầng ổn định qua ống có chiều dài l, bán kính r, áp suất p, thời gian t lượng chất lỏng chảy qua SVTH: Trầm Oanh Ky 12 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách V= π r pt 8η l Tuy nhiên chất lỏng chảy vào khỏi ống mao dẫn không tuân theo xác quy luật trên, Hagen sửa lại sau: π r pt 1,1ρ η= − 8Vl 8π lt Đối với nhớt kế dòng chảy p = h ρ g h – chênh lệch trung bình hai bề mặt chất lỏng nhớt kế, ρ - mật độ g – gia tốc trọng trường Nếu chênh lệch bề mặt chất lỏng khơng đổi rút gọn phương trình η = Aρ t − Bρ [Pa.s] đó: η độ nhớt [Pa.s], ρ mật độ [kg.m-3], t thời gian [s] t Các số thiết bị: A1 – 4,49.10-6 [m2.s-2], B1 – 4,49.10-4 [m2] A2 – 5,63.10-6 [m2 s-2], B2 – 6,22.10-4 [m2] Các số A1,2; B1,2 xác định theo nhớt kế dòng chảy cụ thể cách đo thời gian chảy hai chất lỏng có độ nhớt biết (trong trường hợp glycerin nước) Trong kỹ thuật người ta dùng khái niệm “đo độ lưu động hồ”, đại lượng tỉ lệ nghịch với độ nhớt hồ biễu diễn công thức ϕ = , η đó: ϕ độ lưu động, η độ nhớt hồ SVTH: Trầm Oanh Ky 13 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Độ lưu động hồ đánh giá theo thời gian chảy khối lượng không định (100 cm3) qua nhớt kế ống chảy Hồ tiêu chuẩn hồ có thời gian 100 cm3 hồ 10 giây Hình 2-1 Cốc đo độ nhớt vicozimet Chương THỰC NGHIỆM 3.1 Thiết lập đơn phối liệu Cân theo đơn phối liệu bảng 3-1 tiến hành khảo sát độ lưu động hồ theo nước chất điện giải Bảng 3-1 Đơn phối liệu gốm sứ Công Đất sét Cao lanh Tràng thạch Cát thức (%) (%) (%) (%) 25 25 43 46 20 17 SVTH: Trầm Oanh Ky 12 13 14 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách 3.2 Gia công chuẩn bị phối liệu Từ nguyên liệu ban đầu đơn phối liệu bảng 3-1 ta đem nghiền nhỏ với thiết bị máy nghiền bi siêu tốc thu phối liệu dạng bột mịn, kích thước đồng Kích thước hạt vật liệu sau nghiền qua hết sàng loại 4900 lỗ/cm Hình 3-1 Máy nghiền bi siêu tốc Làm nhằm đảm bảo gia công chuẩn bị trộn nguyên liệu lại với ta thu hỗn hợp đồng kích cỡ hạt Độ mịn cao bề mặt riêng phối liệu lớn, tiến hành pha loãng với nước chất điện giải phân tán đồng đều, dễ đổ rót kết xác 4.2 Tiến hành thí nghiệm 4.2.1 Xác định độ lưu động hồ nước 4.2.1.1 Cách tiến hành Tiến hành cân khoảng 100 – 200 g phối liệu cho vào cốc sứ thau nhựa (hay thuỷ tinh) riêng Cho tiếp lượng nước cất để phối liệu có độ ẩm tương đối 50% tiến hành xác định độ lưu động pha loãng chất điện giải, pha loãng nước SVTH: Trầm Oanh Ky 15 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Bắt đầu khuấy phối liệu hồ nước đồng Tiến hành khuấy phút sau dần cho nước vào cốc (cho nước vào lần khoảng 5cm sau lại Sau khuấy thấy hồ trạng thái chảy lỏng, đem hồ đổ vào vicozimet (chú ý lúc đổ hồ cần bịt lổ lại để tránh hồ chảy ngồi) Sau mở lỗ cho hồ chảy xuống cốc Bấm đồng hồ xác định thời gian hồ chảy hồ chảy hết vicozimet Tiếp tục thí nghiệm sau: thời gian chảy 10 giây, cho thêm bột, khuấy, đo lại Nếu thời gian chảy 10s, cho thêm nước, khuấy, đo lại Làm điểm với độ ẩm khác với thời gian chảy dao động quanh 10 giây 4.2.1.2 Kết thí nghiệm Độ ẩm tương đối hồ pha loãng nước phối liệu: Phối liệu đạt đổ ẩm tương đối đạt khoảng 175% hồ bắt đầu chảy lỗng đạt đổ chảy hồ chuẩn 100 cm3/10s Phối liệu độ ẩm tương đối khoảng 209% hồ bắt đầu chảy lỗng đạt độ chảy hồ chuẩn 100 cm3/10s 4.2.2 Xác định độ lưu động hờ pha lỗng chất điện giải 4.2.2.1 Cách tiến hành Tiến hành pha loãng hồ dung dịch thuỷ tinh lỏng Na 2SiO3 45% NaOH 20% cho phối liệu, lần thêm 0,2 – 0,1 mL về sau lại Thứ tự tiến hành xác định độ lưu động pha loãng nước nước thay chất điện giải Na 2SiO3 NaOH, tiến hành phối lệu đạt độ ẩm tương đối 50% Tiến hành pha loãng hồ chất điện giải có độ lưu động tiêu chuẩn nghĩa 100cm3 hồ chảy 10 giây 4.2.2.2 Kết thí nghiệm a) Kết đo phối liệu Độ lưu động hồ pha loãng chất điện giải phối liệu 1: Bảng 3-2 Kết xác định chất điện giải Na2SiO3 phối liệu SVTH: Trầm Oanh Ky 16 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ Lượng chất điện giải GVHD: Nguyễn Việt Bách Thời gian chảy (s) thêm vào (mL) 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 SVTH: Trầm Oanh Ky Lượng chất điện giải khô (g) 21,76 19,52 17,44 15,96 11,02 10,32 10,22 10,23 10,56 10,33 10,02 13,87 16,67 19,78 23,54 0,867 0,9826 1,0982 1,2138 1,3294 1,445 1,5028 1,5606 1,6184 1,6762 1,734 1,8496 1,9652 2,0808 2,1964 17 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Bảng 3-3 Kết xác định chất điện giải NaOH phối liệu Lượng chất điện giải Thời gian chảy (s) thêm vào (mL) 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 Lượng chất điện giải khô (g) 27,87 24,09 22,45 20,12 17,78 15,55 13,77 10,54 14,45 17,56 18,98 21,12 24,76 26,87 28,01 1,8304 1,9448 2,0592 2,1736 2,288 2,4024 2,5168 2,6312 2,7456 2,8600 2,9744 3,0888 3,2032 3,3176 3,4320 Đồ thị biểu diễn thời gian chảy hàm lượng chất điện giải khô Na 2SiO3 NaOH phối liệu SVTH: Trầm Oanh Ky 18 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Hình 3-2 Ảnh hưởng chất điện giải tới thời gian chảy huyền phù phối liệu Kết cho thấy chất điện giải Na2SiO3 cho khoảng rộng độ chảy chuẩn 10 cm3/10s nhiều so với NaOH thời gian pha trộn chất điện giải đạt hồ chuẩn nhanh so với NaOH Đồng thời lượng dùng Na 2SiO3 NaOH cho thấy lượng dùng tiết kiệm SVTH: Trầm Oanh Ky 19 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách b) Kết đo phối liệu Độ lưu động hồ pha loãng chất điện giải phối liệu 2: Bảng 3-4 Kết xác định chất điện giải Na2SiO3 phối liệu Lượng chất điện giải Thời gian chảy (s) thêm vào (ml) 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 SVTH: Trầm Oanh Ky Lượng chất điện giải khô (g) 27,77 23,45 20,65 18,09 16,11 13,56 11,87 10,78 10,52 10,65 10,43 10,50 10,34 10,10 14,01 18,22 23,44 26,75 0,867 0,9826 1,0982 1,2138 1,3294 1,445 1,5606 1,6762 1,7918 1,8496 1,9074 1,9652 2,023 2,0808 2,1964 2,312 2,4276 2,5432 20 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Bảng 3-5 Kết xác định chất điện giải NaOH phối liệu Lượng chất điện giải Thời gian chảy (s) thêm vào(ml) 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 SVTH: Trầm Oanh Ky Lượng chất điện giải khô (g) 26.76 24,77 23,78 21,76 18,23 16,45 14,76 12,87 11,70 10,06 13,76 15,87 19,70 20,97 22,45 25,98 27,8 29,87 1,8304 1,9448 2,0592 2,1736 2,288 2,4024 2,5168 2,6312 2,7456 2,8600 2,9744 3,0888 3,2032 3,3176 3,4320 3,5464 3,6608 3,7752 21 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Đồ thị biểu diễn thời gian chảy hàm lượng chất điện giải khô Na 2SiO3 NaOH phối liệu Hình 3-3 Ảnh hưởng chất điện giải tới thời gian chảy huyền phù phối liệu Cũng phối liệu kết cho thấy chất điện giải Na 2SiO3 cho khoảng rộng độ chảy chuẩn 10 cm3/10s nhiều so với NaOH thời gian pha trộn chất điện giải đạt hồ chuẩn nhanh so với chất điện giải NaOH Tuy nhiên, lượng chất điện giải sử dụng q trình pha lỗng phối liệu tốn (sử dụng nhiều hơn) so với phối liệu 4.3 Nhận xét kết luận SVTH: Trầm Oanh Ky 22 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Từ kết hai phối liệu cho thấy khoảng lưu động hồ đạt chuẩn 100 cm3/10s chất điện giải Na2SiO3 rộng nhất, tức khoảng lưu động ta thêm lượng chất điện giải có dư khoảng khơng ảnh hưởng nhiều đến độ chảy chuẩn hồ Vì vậy, sử dụng chất điện giải Na 2SiO3 (thuỷ tinh lỏng) gốm sứ tốt tiết kiệm lượng nước lẫn số lượng chất điện giải thêm vào sử dụng chất điện giải NaOH Đồng thời kết cho thấy phối liệu lượng chất điện giải thêm vào so với phối liệu 2, kể lượng nước sử dụng xác định thí nghiệm pha lỗng nước Điều cho thấy đơn phối liệu cho số lượng sử dụng nước chất điện giải tốt hơn, tiết kiệm so với dùng đơn phối liệu Kết luận tiến hành pha loãng hồ gốm sứ ta sử dụng đơn phối liệu sử dụng chất điện giải Na2SiO3 (thuỷ tinh lỏng) tiết kiệm mặt kinh tế, thời gian đạt suất cao đơn phối liệu SVTH: Trầm Oanh Ky 23 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu sách Đỗ Quang Minh, 2008 Giáo trình Hướng dẫn thí nghiệm chuyên ngành vật liệu Silicat Nhà xuất Đại học Bách Khoa TPHCM TS Nguyễn Văn Dũng, 2009 Công nghệ sản xuất gốm sứ Nhà xuất Khoa học kỹ Thuật Hà Nội Phạm Xuân Yên cộng sự, 1995 Kỹ thuật sản xuất gốm sứ Nhà xuất Khoa học kỹ Thuật Vũ Minh Đức, 1999 Công nghệ gốm sứ xây dựng Nhà xuất Xây dựng Tài liệu trang website Gốm sứ Nhật Minh Lịch sử gốm sứ giới http://gomsudanlan.com.vn/2_lichsu-gom-su-the-gioi.aspx, ngày truy cập 27/11/2014 SVTH: Trầm Oanh Ky 24 ... cation dùng làm chất điện giải định Hình 1-3 Mơ hình cấu trúc mixen hạt sét SVTH: Trầm Oanh Ky 10 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Hồ gốm sứ không pha chất điện giải muốn... động hồ pha loãng chất điện giải phối liệu 1: Bảng 3-2 Kết xác định chất điện giải Na2SiO3 phối liệu SVTH: Trầm Oanh Ky 16 Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ Lượng chất điện giải GVHD: Nguyễn.. .Nghiên cứu chất điện giải gốm sứ GVHD: Nguyễn Việt Bách Chương TỔNG QUAN VỀ GỐM SỨ 1.1 Gốm sứ 1.1.1 Khái niệm Gốm sứ (Ceramic) vật liệu vơ khơng kim loại