Nghiên cứu công nghệ sản xuất men kết tinh cho gốm sứ mỹ nghệ xuất khẩu

Nhiều dòng men quý ñã và ñang ñược nghiên cứu ứng dụng vào sản xuất ñể ña dạng hoá sản phẩm như men rạn, men co, men sần, men chảy, men ngũ sắc, men ngọc, men kết tinh… ðặc biệt dòng men

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NC SÀNH SỨ THUỶ TINH CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN KẾT TINH

CHO GỐM SỨ MỸ NGHỆ XUẤT KHẨU

Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN MẠNH HÀ

7296

15/4/2009

HÀ NỘI - 2009

Nghiên cứu công nghệ sản xuất men kết tinh

cho gốm sứ mỹ nghệ xuất khẩu

Chủ nhiệm đề tài: ks Nguyễn mạnh hà

HÀ NộI, 2008

Bộ công thương Viện nghiên cứu sành sứ thuỷ tinh công nghiệp

-

BáO CáO khoa học khoa học khoa học

ðỀ TÀI CẤP BỘ:

Nghiên cứu công nghệ sản xuất men kết tinh

cho gốm sứ mỹ nghệ xuất khẩu

Chủ nhiệm đề tài: ks Nguyễn mạnh hà

Cán bộ phối hợp: pgs Ts Phạm xuân yên

ks Nguyễn anh tuấn

KS NGUYễN thanh mai

MôC LôC

Trang

I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ

NGOÀI NƯỚC

2

III.2.1 Xác ñịnh phối liệu frit tạo mầm kết tinh 12

III.2.3 Xác ñịnh quy trình nung men kết tinh 18

III.3.2 Tổ chức sản xuất thử men kết tinh 20

Më ®Çu

Sản xuất gốm sứ là một trong những nghề cổ truyền ñược phát triển rất sớm Ở Việt Nam từ thời xa xưa ông cha ta ñã sản xuất ñược ñồ gốm, các di vật lịch sử bằng gốm ñược phát hiện ở nhiều ñịa ñiểm khảo cổ trên cả nước chứng minh rằng tổ tiên ta ñã có nền văn minh khá rực rỡ Nhiều sản phẩm gốm thời

Lý - Trần với các họa tiết trang trí hoa văn nhiều màu sắc mang tính dân tộc rất

ñộc ñáo Các dòng men ngọc, men lý ñẹp và quý ñược nhiều người ưa thích

Nhiều ñịa phương sản xuất gốm sứ lâu ñời nổi tiếng của nước ta như Hương Canh, Bát Tràng, Chu ðậu, Móng Cái, Lái Thiêu, Biên Hoà, Sông Bé…ñều là cơ sở sản xuất gốm sứ dân dụng và mỹ nghệ Hiện nay nhiều Làng nghề và Cơ sở sản xuất vẫn tiếp tục duy trì và phát triển sản xuất gốm sứ mỹ nghệ truyền thống kết hợp với kỹ thuật sản xuất hiện ñại nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu Nhiều dòng men quý

ñã và ñang ñược nghiên cứu ứng dụng vào sản xuất ñể ña dạng hoá sản phẩm

như men rạn, men co, men sần, men chảy, men ngũ sắc, men ngọc, men kết tinh… ðặc biệt dòng men kết tinh tạo cho sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ một nét

ñẹp sâu quý phái ñược nhiều khách hàng trong và ngoài nước ưa chuộng

Hiện nay một số Cơ sở và Hộ gia ñình ở Làng nghề Bát Tràng ñang tiến hành nghiên cứu và ứng dụng loại men kết tinh vào sản xuất nhưng ñang gặp phải khó khăn do không ñiều chỉnh ñược thành phần ổn ñịnh của men và quy trình nung rất khắt khe nên tỷ lệ thu hồi sản phẩm sau khi nung rất thấp, chỉ ñạt bình quân 50-60% Do vậy giá thành sản phẩm của dòng men kết tinh rất cao, gấp hơn hai lần sản phẩm cùng loại dùng dòng men khác Mặt khác cũng do chất lượng không ổn ñịnh nên nhiều Cơ sở không dám sản xuất, bỏ lỡ nhiều cơ hội thực hiện hợp ñồng xuất khẩu với nước ngoài

Việc nghiên cứu phối liệu và xác ñịnh quy trình nung men kết tinh ổn

ñịnh trong giai ñoạn hiện nay ở Làng nghề Bát Tràng là rất cần thiết giúp cho

Làng nghề phát triển ổn ñịnh một dòng men mới Khi chất lượng men ổn ñịnh,

tỷ lệ thu hồi sản phẩm cao sẽ có nhiều Cơ sở áp dụng ñể sản xuất với sản lượng lớn và ña dạng hoá sản phẩm phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu ðề tài

“Nghiên cứu công nghệ sản xuất men kết tinh cho gốm sứ mỹ nghệ xuất khẩu”

ñược Bộ Công thương giao cho Viện Nghiên cứu Sánh sứ Thuỷ tinh Công

nghiệp thực hiện trong năm 2008 theo hợp ñồng số: 63-08 RD/Hð- KHCN ngày

25 tháng 01 năm 2008 sẽ giải quyết ñược những vấn ñề trên

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Ở Trung Quốc sản phẩm men kết tinh ựã ựược nghiên cứu và ứng dụng

vào sản xuất các sản phẩm sứ dân dụng và mỹ nghệ trong một vài năm gần ựây

và ngày càng phát triển mạnh mẽ tại các Tỉnh Giang Tây, Hồ Nam, Phúc Kiến, Sơn đông, An Huy, Quảng đông, vvẦ Theo số liệu thống kê của Hiệp hội gốm

sứ xây dựng Việt Nam tại Triển lãm quốc tế năm 2007 ỘChina International Ceramics ExhinbitionỢ chuyên ngành gốm sứ tại Thành phố Quảng Châu, Tỉnh Quảng đông - Trung Quốc Từ tháng 01 - 9/2007 tổng kim ngạch xuất khẩu sản phẩm gốm sứ Trung Quốc là 4,81 tỷ USD, so với 4,455 tỷ USD của năm 2006,

ựã tăng 7,97% Trong ựó xuất khẩu gốm sứ xây dựng là 1,556 tỷ USD chiếm

32,35%, xuất khẩu sứ vệ sinh là 0,539 tỷ USD chiếm 11,21%, xuất khẩu các sản phẩm vật liệu chịu lửa là 0,9 tỷ USD chiếm 18,73%, xuất khẩu gốm sứ gia dụng

là 1,317 tỷ USD chiếm 27,37%, xuất khẩu gốm sứ mỹ nghệ là 0,497 tỷ USD chiếm 10,34 %, trong ựó sản phẩm men kết tinh chiếm tỷ lệ khá lớn

Ở Việt Nam hiện nay theo số liệu thống kê của Hiệp hội gốm sứ Bát

Tràng, hiện tại ở Làng nghề có hơn 1.800 Cơ sở và Hộ gia ựình sản xuất gốm sứ Doanh thu sản xuất năm 2007 ước ựạt hơn 600 tỷ ựồng, trong ựó giá trị sản phẩm xuất khẩu ước ựạt trên 14 triệu USD Số lượng Cơ sở và Hộ gia ựình nghiên cứu sử dụng men kết tinh còn rất nhỏ và hạn chế Hiện chỉ có 3 Cơ sở và

Hộ gia ựình ựang sản xuất sản phẩm men kết tinh với sản lượng ước ựạt hơn 70.000 lọ hoa các loại trong năm 2007 Lượng men kết tinh sử dụng mới ựạt trên

1 tấn/tháng Theo tìm hiểu của chúng tôi nhiều Cơ sở và Hộ gia ựình không muốn sản xuất sản phẩm men kết tinh do chất lượng không ổn ựịnh, tỷ lệ thu hồi sản phẩm rất thấp, giá thành cao, màu sắc còn ựơn ựiệuẦ Hiện tại ở Làng nghề Bát Tràng mới tạo ựược một số màu như xanh cô ban, xanh lam, xanh lục, trắng, vàng, hồng cho men kết tinh

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI

- Nghiên cứu nguyên liệu, phối liệu sản xuất men kết tinh

- Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất, quy trình nung sản phẩm men kết tinh cho gốm sứ mỹ nghệ xuất khẩu

- Sản xuất thử một số sản phẩm gốm sứ dân dụng và mỹ nghệ sử dụng men kết tinh tại Làng nghề Bát Tràng- Gia Lâm- Hà Nội

III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

III.1 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT

III.1.1 MEN CHO SẢN XUẤT GỐM SỨ

Men là một lớp thuỷ tinh mỏng phủ trên bề mặt của xương sứ, có chiều dày từ 0,15 - 0,4 mm nhằm làm tăng vẻ ñẹp của sản phẩm, làm cho bề mặt sứ bóng láng, bảo vệ cho sản phẩm không bị ăn mòn hoá học, tăng ñộ bền cơ học, không bị thấm nước và bảo vệ sản phẩm không bị bụi bẩn

Phối liệu men thường ñược pha chế bằng các loại nguyên liệu gầy và nguyên liệu dẻo như trường thạch, thạch anh, ñôlômit, hoạt thạch, cao lanh hoặc

ñất sét và một số hoá chất khác Nếu muốn có men màu thì ñưa thêm vào men

các loại màu hoặc các oxyt tạo màu cho men Phối liệu men thường ñược tính toán phụ thuộc vào thành phần xương sứ và nhiệt ñộ nung chín sản phẩm

III.1.1.1 CÔNG THỨC MEN

Seger ñã nghiên cứu sắp xếp các oxyt có trong thành phần men thành

3 nhóm gồm oxyt bazơ, oxyt lưỡng tính và oxyt axit tạo thành công thức men (gọi là công thức Seger) như sau:

Các mol phần của oxyt lưỡng tính và oxyt axit tính quy ñổi theo tổng oxyt

bazơ làm chuẩn

Theo kết quả thực nghiệm các nhà nghiên cứu thấy rằng cứ tăng thêm 0,1

làm nguội Các tinh thể tách ra thường là tridimit hoặc cristobalit Càng kéo dài thời gian nung ở nhiệt ñộ cao thì quá trình kết tinh càng mạnh ðể chống lại sự

ðối với men gốm sứ có nhiệt ñộ nung từ 1200- 1300oC có thể chọn công thức Seger sau ñể làm men gốc:

III.1.1.2 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA MEN

Về mặt kỹ thuật men là một phương pháp trang trí sản phẩm nên có rất nhiều loại men như men trắng, men trong, men màu các loại, men rạn, men khô, men kết tinh, men ngũ sắc, vv…

Do vậy về mặt cơ bản men phải có những yêu cầu kỹ thuật sau:

- Men phải có ñộ trắng, ñộ trong cao

- Men có ñộ mịn phù hợp, lượng sót sàng 250 mesh (0,063 mm) là 0,02- 0,08%

- Men có ñộ ñồng nhất cao, không bị lắng

- Men có ñộ bám và khô nhanh, láng ñều trên bề mặt sản phẩm

- Men có hệ số giãn nở nhiệt phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của xương

- Men phải tinh khiết không lẫn tạp chất

III.1.1.3 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CỦA MEN

- ðộ mịn của men:

Tuỳ thuộc vào phương pháp tráng men, kích thước sản phẩm ñể quy ñịnh chỉ tiêu ñộ mịn của men Với sản phẩm sứ cao cấp ñộ mịn của men thường ñược xác ñịnh bằng lượng sót sàng 250 mesh (0,063 mm) là 0,02-0,05%

- Tính huyền phù:

Tính huyền phù là tính chất quan trọng của men, nó ñảm bảo cho các hạt nguyên liệu trong men không bị lắng, tạo cho chúng ở trạng thái lơ lửng ñể cho men ñược ñồng nhất ðể khắc phục hiện tượng lắng của men người ta thường

- Tỷ trọng của men:

Tỷ trọng men thường do yêu cầu của sản phẩm, phương pháp tráng men

và năng suất tráng men quyết ñịnh Tỷ trọng men ảnh hưởng tới tốc ñộ tráng men và ñộ dày lớp men Tỷ trọng men lớn tức là hồ men ñặc, khi tráng men sẽ làm cho lớp men bám trên bề mặt sản phẩm dày mỏng không ñều, dễ gây ra hiện tượng nứt men, rạn men Tỷ trọng men nhỏ tức là hồ men loãng, khi tráng men

sẽ làm cho lớp men bám trên bề mặt sản phẩm ít, dễ gây ra hiện tượng mỏng men làm men không bóng Do vậy với mỗi phương pháp tráng men phải xác

ñịnh ñược tỷ trọng men hợp lý Với phương pháp nhúng men tỷ trọng men

- ðộ nhớt:

Men không có ñiểm nóng chảy xác ñịnh mà có sự thay ñổi dần từ trạng thái dẻo quánh sang trạng thái chảy lỏng Do vậy ñộ nhớt cũng sẽ thay ñổi dần theo nhiệt ñộ, nhiệt ñộ tăng ñộ nhớt giảm và ngược lại ðộ nhớt của men phụ thuộc vào thành phần hoá của men Qua nghiên cứu và thực nghiệm xác ñịnh

ñược các loại oxyt làm tăng ñộ nhớt như SiO2, Al2O3, ZrO2, Cr2O3, SnO2, MgO,

CaO (riêng MgO và CaO chỉ làm tăng ñộ nhớt khi hàm lượng ñưa vào lớn),

khi ñưa vào men với hàm lượng nhỏ thì hầu như không ảnh hưởng ñến ñộ nhớt, hàm lượng tăng lên thì ñộ nhớt mới tăng SrO với hàm lượng nhỏ có tác dụng làm giảm ñộ nhớt, với hàm lượng trên 20% thì sẽ làm tăng ñộ nhớt

ðối với sản xuất men cho gốm sứ thì ñiều quan trọng cần chú ý là phải

tính toán ñược men có khoảng chảy mềm rộng ñể cho men có thể nóng chảy hoàn toàn và bám chắc vào xương mà không có hiện tượng chảy dồn (men có ñộ chảy dàn ñều tốt), có nghĩa là men có thành phần phù hợp ñể ñộ nhớt ít thay ñổi hoặc thay ñổi chậm trong một khoảng nhiệt ñộ nhất ñịnh phù hợp với khoảng nhiệt ñộ kết khối của xương

- Sức căng bề mặt:

Sức căng bề mặt hay còn gọi là năng lượng bề mặt tác dụng lên ranh giới của pha lỏng theo chiều hướng thu nhỏ mặt pha lỏng ðối với các pha silicat nóng chảy sức căng bề mặt nằm trong khoảng 300 dyn/cm

Sức căng bề mặt luôn có khuynh hướng thu nhỏ ranh giới tiếp xúc của pha lỏng Tại ranh giới giữa pha lỏng, rắn và khí sẽ hình thành sức căng bề mặt, ñiều này ñóng vai trò rất quan trọng trong quá trình thấm ướt Một chất lỏng có sức căng bề mặt lớn luôn có khuynh hướng tự co lại thành hình cầu ðiều này có ý nghĩa lớn nếu tráng hai men cách nhau hoặc chồng lên nhau thì phải tính sức căng bề mặt sao cho hai men ñó phù hợp nhau Trường hợp cần trang trí men co

có thể dựa vào sức căng bề mặt ñể ñiều chỉnh men cho thích hợp Sức căng bề mặt của men lớn, khả năng thấm ướt của men với xương kém, thường xảy ra khuyết tật như phồng rộp, cuốn men, nứt men, vv

Dựa vào thành phần hoá của men có thể dùng phương pháp cộng ñể tính

ñược sức căng bề mặt men

Dựa vào thực nghiệm xác ñịnh ñược sức căng bề mặt của men tăng theo

Men giàu CaO và BaO có tỷ lệ Al2O3 và MgO cao cho sức căng bề mặt lớn Có thể ñiều chỉnh sức căng bề mặt mà không cần thay ñổi thành phần hoá bằng cách thay ñổi nhiệt ñộ nung

ñịnh trước những ứng lực sinh ra nên giữ ñược cho men không bị nứt, bị bong

Tuy nhiên nếu ứng lực sinh ra lớn hơn ñộ bền thì sẽ có hiện tượng nứt men hoặc bong men Do vậy phải tính toán hệ số giãn nở nhiệt của men phù hợp với xương Nếu men có hệ số giãn nở lớn hơn xương khi nung giãn nở mạnh, khi làm nguội sẽ co lại nhiều hơn xương tạo nên ứng suất kéo làm nứt men Trường hợp ngược lại men có hệ số giãn nở nhỏ, khi nung sẽ nở ít, khi làm nguội co lại

ít hơn xương sẽ làm bong men

Hệ số giãn nở của men ñược xác ñịnh bằng thiết bị ño dilatomet hoặc theo tính toán

Theo thực nghiệm thì hệ số giãn nở của men tăng theo dãy sau:

Hệ số giãn nở tăng hạn chế khả năng nứt men

Hệ số giãn nở giảm hạn chế hiện tượng bong men

Theo Purdy và Potts thì ñộ sít ñặc của phối liệu tăng sẽ làm giảm hệ số giãn

nở R.Riecke ñã chứng minh rằng hệ số giãn nở phụ thuộc nhiều vào dạng thù

hệ số giãn nở Sự giãn nở ñột ngột là do biến ñổi thù hình của quarzit gây ra

III.1.2 MEN KẾT TINH

Các loại men thông thường do có ñộ nhớt lớn nên khi làm nguội thường rắn chắc lại và tồn tại ở dạng vô ñịnh hình Với men kết tinh trong thành phần men có thêm các cấu tử gây mầm kết tinh, khi làm nguội nếu ñộ nhớt của men

ñủ nhỏ ñể các mầm kết tinh tự lớn lên ta sẽ nhận ñược men kết tinh

kết tinh trong giai ñoạn làm nguội Các tinh thể tách ra thường là tridimit hoặc cristobalit Càng kéo dài thời gian nung ở nhiệt ñộ cao thì quá trình kết tinh càng mạnh

Lý thuyết kết tinh của thuỷ tinh cũng chỉ ra rằng quá trình kết tinh sản phẩm diễn ra theo 2 giai ñoạn:

- Giai ñoạn thứ nhất là giai ñoạn tạo mầm (Tính toán xác ñịnh ứng với khoảng nhiệt ñộ nhất ñịnh sẽ tạo ra số mầm kết tinh nhiều nhất)

- Giai ñoạn thứ hai là ñể mầm tinh thể lớn lên (Tính toán xác ñịnh khoảng nhiệt ñộ làm mầm tinh thể phát triển ñạt kích thước lớn nhất gọi là nhiệt ñộ kết tinh cực ñại)

Khả năng kết tinh ñể tinh thể ñạt ñược kích thước cực ñại của các nguyên

tố rất khác nhau Do vậy với men kết tinh phải tính toán ñược ñơn phối liệu với thành phần phù hợp khi các mầm tinh thể ñầu tiên xuất hiện thì ñồng thời ở nhiệt

ñộ ñó tốc ñộ lớn lên của các tinh thể cũng là cực ñại Nhiệt ñộ tạo mầm và nhiệt

ñộ kết tinh rất gần nhau Ở ñây vai trò ñộ nhớt của men ở trạng thái lỏng (nóng

chảy) là quyết ñịnh Các mầm tinh thể chỉ lớn lên ñược khi ñộ nhớt của men ñủ nhỏ, nó giúp cho các mầm tinh thể có thể dịch chuyển ñược ñể tái kết tinh, ñồng thời cho hình dạng và kích thước tinh thể ñạt ñược lớn nhất

Hình dạng các tinh thể của men kết tinh có thể là hình kim, hình sao hoặc dạng ñám mây, vv… Chúng phụ thuộc vào thành phần hoá của men gốc, thành phần và hàm lượng chất tạo mầm, nhiệt ñộ lưu ở giai ñoạn làm nguội

chảy thu ñược frit ñục với các mầm tinh thể 2ZnO.SiO2

Molipden với hàm lượng hợp lý có thể kết tinh với các tinh thể dạng hoa Vonfram và vanadi cũng có thể kết tinh với hình dạng và sắc thái thú vị, với

hình dạng, kích thước, màu sắc theo mong muốn

III.1.3 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

III.1.3.1 TRƯỜNG THẠCH (FENDSPAT)

Trong tổng số khoáng vật kiến tạo thành vỏ quả ñất có tới 30% là các khoáng vật thuộc lớp silicat Trong lớp silicat loại khoáng vật chủ yếu là trường thạch Trong ñá magma trường thạch chiếm tới 60% Về mặt cấu trúc tinh thể

phương không gian liên tục Về thành phần hoá học trường thạch là hợp chất của

thổ Trong thiên nhiên trường thạch có nhiều loại nhưng phổ biến là 3 loại sau:

Trong thực tế ít tồn tại trường thạch nguyên chất mà thường gặp dạng hỗn hợp của các loại khoáng trên

MgO, các tạp chất hữu cơ, vv…

Nhiệt ñộ nóng chảy của trường thạch kali nguyên chất là 1170oC và phân

Khoảng chảy của trường thạch kali rất rộng có nghĩa là khi nhiệt ñộ tăng thì ñộ nhớt của nó giảm rất chậm

ngay lập tức chuyển thành pha lỏng ñồng nhất có ñộ nhớt rất bé

Nhiệt ñộ nóng chảy của các loại trường thạch khác nhau phụ thuộc vào thành phần và lượng tạp chất có trong nguyên liệu Dưới tác dụng của nhiệt ñộ cao trường thạch có khả năng hoà tan các loại nguyên liệu khác như thạch anh,

ñất sét, cao lanh, vv…ñể tạo pha thuỷ tinh

Trường thạch kali có tác dụng tốt cho xương sứ vì cho phép hạ thấp nhiệt

ñộ nung, song lại có khoảng nung rộng nên sứ ít bị biến hình (ñược gọi là trường

thạch xương) Trường thạch natri lại thích hợp cho men sứ do có ñộ nhớt bé, men dễ chảy, bóng láng hơn (ñược gọi là trường thạch men)

* Yêu cầu chất lượng của trường thạch cho sản xuất gốm sứ:

trong hoặc trắng sữa

III.1.3.2 THẠCH ANH (QUARZIT)

Nguyên tố silic chiếm trên 25% khối lượng của vỏ trái ñất nên oxyt của

Trong tự nhiên thạch anh tồn tại hai dạng chính là dạng tinh thể và dạng

vô ñịnh hình Dạng tinh thể bao gồm cát, thạch anh và sa thạch Cát là sản phẩm

hoá học và khí hậu, vv…sản phẩm phong hoá ñược dòng nước hay gió mang ñi, các hạt mịn bị kéo ñi xa, các hạt cát thô ñọng lại ở chỗ trũng thành các mỏ hoặc bãi cát lớn ở các cửa sông hay bãi biển Cát thạch anh thường ñược sử dụng ñể nấu thuỷ tinh Sa thạch là sự liên kết của quarzit với các chất liên kết khác như

sét, vôi, thạch cao hay axit silic thành khối quặng rắn chắc đá thạch anh thường

ựược sử dụng trong sản xuất gốm sứ

Dạng vô ựịnh hình bao gồm ựá cuội ựây chắnh là axit silic sạch, tương ựối xốp Loại này nếu có ựộ cứng cao, bề mặt ngoài nhẵn ựược dùng làm bi nghiền

liệu lọc và vật liệu cách nhiệt, vvẦ

* Tắnh chất chung:

Thạch anh thuộc loại ựá cứng có ựộ cứng 7 theo thang Mohr, tỷ trọng thay

ựổi tuỳ theo dạng kết tinh thường từ 2,21-2,65 g/cm3

tinh và lượng tạp chất có trong nguyên liệu, lượng tạp chất nhiều sẽ hạ thấp ựộ chịu lửa của thạch anh

* Yêu cầu chất lượng của thạch anh cho sản xuất gốm sứ:

ựộ 1250- 1300oC có màu trắng

III.1.3.3 CÁC LOẠI HOÁ CHẤT TẠO MẦM KẾT TINH

Các loại hoá chất sử dụng nấu frite tạo mầm kết tinh như sau:

- Oxyt kẽm ZnO

- Oxyt chì PbO

III.1.3.4 CÁC LOẠI HOÁ CHẤT TẠO MÀU

Các loại hoá chất sử dụng ựể tạo màu cho men kết tinh như sau:

- Màu xanh crôm

- Màu xanh da trời

- Màu hồng

III.2 NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM

Men kết tinh khác với các loại men gốm sứ thông thường là trong thành phần phối liệu của men kết tinh, người ta thường ựưa vào các cấu tử gây mầm kết tinh Ở giai ựoạn nung cuối cùng khi ựạt nhiệt ựộ Tmax, trong thành phần men sẽ xuất hiện các mầm tinh thể Khi làm nguội sản phẩm với một quy trình làm nguội hợp lý (có nhiệt ựộ và thời gian làm nguội thắch hợp) Khi ựó trong men phải có ựộ nhớt ựủ nhỏ ựể các mầm kết tinh này tự lớn lên và phát triển thành các tinh thể lớn

Từ những luận cứ ựó nhóm thực hiện ựề tài ựã lựa chọn những nguyên liệu tốt ựể nghiên cứu như: Trường thạch Ấn độ, Thạch anh Quảng Nam, Cao lanh Yên Bái K80, đá vôi Yên Bái, Oxyt kẽm Trung Quốc và một số hoá chất khác Nguyên liệu sau khi mua về ựược kiểm tra phân tắch thành phần hoá tại phòng thắ nghiệm phân tắch hoá của Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp (NCSSTTCN) trong bảng 1

III.2.1 XÁC đỊNH PHỐI LIỆU FRIT TẠO MẦM KẾT TINH

Theo lý thuyết ựể quá trình kết tinh ựược thuận lợi người ta thường ựưa vào trước một lượng mầm kết tinh nhân tạo, mà thông thường nhất là mầm

lệ gần với cụng thức trờn trờn, ủồng thời thờm vào một lượng chất chảy khoảng

ðề tài ủó nấu thớ nghiệm 02 bài frit tạo mầm tinh thể trong lũ ủiện tại

Viện là FR1 và FR2 ủể ủưa vào trong thành phần men kết tinh trong bảng 3

Quỏ trỡnh thực hiện như sau:

+ Phối liệu đ−ợc cân trộn theo đơn phối liệu ( bảng 3)

+ Nấu bằng cốc chịu lửa trong lò điện để tạo hỗn hợp nóng chảy ở nhiệt

+ Nghiền mịn trong mỏy nghiền bi siờu tốc khoảng 45 phỳt

+ Sấy khụ ủể tiện ủưa vào sử dụng trong bài men kết tinh

Nhận xột : ðơn FR2 cú nhiệt ủộ núng chảy thấp hơn ủơn FR1 nờn dễ nấu

nhưng cú ủộ ăn mũn cốc nấu chịu lửa cao hơn

III.2.2 XÁC ðỊNH PHỐI LIỆU MEN KẾT TINH

Men kết tinh ñược sử dụng trong lĩnh vực sứ dân dụng và sứ mỹ nghệ nên

thuyết công thức men nêu ở trang 4, nhóm thực hiện ñề tài chọn bài men gốc có công thức Seger SK8 làm bài men ñể tính toán cho men kết tinh như sau:

Từ thành phần hoá của bài men gốc và ñặc ñiểm riêng của men kết tinh

ñưa thêm các cấu tử gây mầm kết tinh như Frite tạo mầm tinh thể, TiO2, ZnO ñể xác ñịnh thành phần men kết tinh nêu trong bảng 5

Bảng 6 Thành phần phối liệu men kết tinh MKT1 và MKT2

tính

ðơn MKT1

ðơn MKT2

Qu¸ tr×nh thùc hiÖn nh− sau:

+ Phối liệu ñược cân trộn theo ñơn ( bảng 6)

+ Nghiền mịn trong máy nghiền bi siêu tốc khoảng 45 phút

+ ðộ ẩm của men 55%

+ Tráng lên mẫu chén sứ mộc ñã nung sơ bộ

+ Nung trong lò ñiện thí nghiệm của Viện

* Lần 1:

- Nhiệt ñộ làm nguội lưu ñể các mầm tinh thể tự lớn lên tạo các tinh thể:

Nhận xét kết quả:

- Mẫu MKT1 men chưa chảy Chưa có sự kết tinh

- Mẫu MKT2 men chảy bóng, ñã xuất hiện các tinh thể kết tinh kích thước nhỏ

* Lần 2:

- Nhiệt ñộ làm nguội lưu ñể các mầm tinh thể tự lớn lên tạo các tinh thể:

1.2200C -1.2300C Thời gian lưu: 3,0 giờ

Nhận xét kết quả:

- Mẫu MKT1 men chảy bóng và xuất hiện các tinh thể kết tinh nhỏ

- Mẫu MKT2 men bắt ñầu có hiện tượng sôi, men trong và không thấy xuất hiện sự kết tinh của các tinh thể

Kết luận: Với việc sử dụng 2 ñơn phối liệu Frite tạo mầm kết tinh FR1

và FR2, cho hai bài men MKT1 và MKT2 có nhiệt ñộ nung khác nhau Bài MKT1 có nhiệt ñộ nung cao hơn bài MKT2

ðề tài ñã kiểm nghiệm kết luận trên bằng thực tế sản xuất: tráng thử hai

bài men MKT1 và MKT2 ( 4 mẫu chén uống nước), gửi mẫu nung thử tại các vùng nhiệt ñộ nung khác nhau ở Công ty TNHH Thiên Phước – Văn Giang- Hưng Yên

Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy men MKT2 chảy bóng có nhiều mầm tinh thể Men MKT1 chưa chảy Kết quả này ñược nêu trong bản nhận xét báo cáo sử dụng men kết tinh của Công ty TNHH Thiên Phước ở phần phụ lục

Từ những kết quả thí nghiệm cho thấy hướng lựa chọn thành phần ñơn phối liệu men của ñề tài là ñúng hướng, song lượng sử dụng frit tạo mầm kết tinh khá lớn ðây là ñiều bất lợi trong sản xuất men kết tinh vì chi phí cho nấu Frite tạo mầm tinh thể là rất lớn làm tăng giá thành sản phẩm Vì vậy ñề tài tiếp tục triển khai nghiên cứu theo hướng chỉ sử dụng một lượng nhỏ frit tạo mầm như một chất mồi cho quá trình kết tinh, còn lại các thành phần men sử dụng hoá chất và nguyên liệu tự nhiên thì mới có hiệu quả

Trên cơ sở kết quả ñã ñạt ñược, ñề tài dựa trên thành phần phối liệu của bài men kết tinh MKT2 ñể tính toán lại bài phối liệu men phù hợp với nhiệt ñộ

bài MKT1 có nhiệt ñộ chảy cao không phù hợp) ðề tài nghiên cứu 03 ñơn phối liệu men kết tinh sử dụng frit tạo mầm FR2 là MKT3, MKT4 và MKT5 với thành phần phối liệu trong bảng 7