Khóa luận tốt nghiệp cao đẳng tìm hiểu về các loại frit, men frit và phương pháp tính bài phối liệu frit tráng lên tấm ốp lát gạch ceramic
- 68 trang
- file .pdf
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ
KHOA HÓA - MÔI TRƯỜNG
--------------------
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG
Đề tài:
TÌM HIỂU VỀ CÁC LOẠI FRIT, MEN FRIT
VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH BÀI PHỐI LIỆU FRIT
TRÁNG LÊN TẤM ỐP LÁT GẠCH CERAMIC
Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:
ThS. Võ Thị Thanh Kiều Nguyễn Thị Hằng
Nguyễn Thanh Hùng
Nguyễn Thị Liễu
Thái Thị Nguyệt
Nguyễn Nhất Thắng
Lớp: 11CDCH01
Niên khóa: 2011 - 2014
Huế, tháng 5 năm 2014
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
Lời Cảm Ơn
Trong thời gian thực hiện đề
tài khóa luận tốt nghiệp, dưới
sự chỉ dẫn tận tình của giáo
viên hướng dẫn và được phía nhà
trường tạo điều kiện thuận lợi
cho chúng em tìm hiểu, học tập
và nghiêm túc để hoàn thành đề
tài này. Kết quả thu được không
chỉ do sự nổ lực của mỗi cá nhân
chúng em mà còn có sự giúp đỡ
của quý thầy (cô), gia đình, bạn
bè. Cho nên chúng tôi xin gửi
lời cảm ơn phía lãnh đạo nhà
trường, đến quý thầy (cô), gia
đình và các bạn đã đã tận tình
giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt
bài báo cáo.
Đặc biệt chúng em xin cảm ơn
tới cô giáo Võ Thị Thanh Kiều đã
tận tình hướng dẫn, dẫn dắt
chúng em trong việc tìm hiểu sâu
hơn về thực tế sau những kiến
thức từ cơ sở lý thuyết chúng em
đã được học về đề tài nghiên
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
cứu. Chúc cô sức khỏe và công
tác tốt.
Nhóm sinh viên thực hiện
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT ..........................................................................................1
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................2
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................3
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................4
1. Lý do chọn đề tài.............................................................................................4
2. Mục tiêu đề tài.................................................................................................5
3. Ý nghĩa của việc thực hiện đề tài. ...................................................................5
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài.........................................................5
5. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................5
PHẦN II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................6
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ FRIT VÀ MEN FRIT ............................................6
1.1. Các khái niệm [3,7]. .........................................................................................6
1.1.1 Men ............................................................................................................6
1.1.1.1. Khái niệm ..........................................................................................6
1.1.1.2. Tác dụng của men ..............................................................................6
1.1.1.3. Nguyên nhân tại sao sử dụng men frit cho gạch ốp lát ceramic.............7
1.1.2. Frit [3,7]. ..................................................................................................7
1.1.2.1. Khái niệm ..........................................................................................7
1.1.2.2. Tác dụng của frit ................................................................................7
1.1.3. Men frit.....................................................................................................8
1.1.4. Engob [3,11].............................................................................................8
1.1.5. Màu gốm, men màu ..................................................................................9
1.1.5.1. Bản chất của chất màu gốm [3]..........................................................9
1.1.5.2. Men màu...........................................................................................10
1.2. Phân loại frit và men frit ................................................................................10
1.2.1. Phân loại frit [11,12]. .............................................................................10
1.2.1.1. Frit khó chảy ....................................................................................10
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.2.1.2. Frit có nhiệt độ nóng chảy trung bình ..............................................11
1.2.1.3. Frit dễ chảy.......................................................................................11
1.2.1.4. Frit trong...........................................................................................12
1.2.1.5. Frit đục .............................................................................................12
1.2.1.6. Frit matt ............................................................................................12
1.2.1.7. Frit màu ............................................................................................12
1.2.2. Phân loại men frit ...................................................................................13
2.2.1. Men trong [3]. .........................................................................................13
2. 2.2. Men đục [3]. ...........................................................................................13
2.2.3. Men mờ [3,11].........................................................................................14
2.2.4. Men màu [3]............................................................................................15
1.3. Nguyên liệu để sản xuất Frit và men Frit.......................................................15
1.3.1. Nguyên liệu để sản xuất frit ....................................................................15
1.3.1.1. Nhóm nguyên liệu tự nhiên..............................................................15
1.3.1.2. Nhóm nguyên liệu nhân tạo ( kỹ thuật ) [8].....................................18
1.3.2. Nguyên liệu để sản xuất men frit ............................................................21
1.3.2.1. Frit ....................................................................................................21
1.3.2.2. Cao lanh [3,8]...................................................................................21
1.3.2.3. Đất sét [8].........................................................................................22
1.3.2.4. Chất điện giải [11]............................................................................23
1.4. Vai trò của các oxyt trong men [3,7,11]. .......................................................23
1.4.1. SiO2 ........................................................................................................23
1.4.2. B2O3 .........................................................................................................24
1.4.3. PbO..........................................................................................................25
1.4.4. Kiềm _ K2O, Na2O, Li2O ........................................................................26
1.4.5. CaO .........................................................................................................27
1.4.6. BaO .........................................................................................................27
1.4.7. MgO ........................................................................................................28
1.4.8. ZnO .........................................................................................................28
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.4.9. Al2O3 .......................................................................................................29
1.4.10. TiO2 .......................................................................................................29
1.4.11. SnO2 ......................................................................................................30
1.4.12. ZrO2 .......................................................................................................30
1.5. Các tính chất của men ....................................................................................31
1.5.1. Sự tạo thành lớp men. Sự tạo thành lớp trung gian giữa xương và men.
Độ nhớt của men [3,7].......................................................................................31
1.5.1.1. Sự tạo thành lớp men .......................................................................31
1.5.1.2. Độ nhớt của men ..............................................................................32
1.5.1.3. Sự hình thành lớp trung gian............................................................33
1.5.2. Sức căng bề mặt của men [3,7]. ..............................................................34
1.5.3. Sự giãn nở nhiệt của men [3,7]. ..............................................................36
1.5.4. Độ cứng của men [3,7]............................................................................37
1.5.4.1. Độ bền chống lại vết xước ...............................................................38
1.5.4.2. Độ bền lún ........................................................................................38
1.5.4.3. Độ bền chống mài mòn ....................................................................39
1.5.5. Tính chất điện [3,7]. ................................................................................39
1.5.6. Độ bền hóa của men [3,7]. ......................................................................40
1.5.7. Sự tạo màu [7]. ........................................................................................41
1.5.8. Độ trong suốt của men [2].......................................................................42
1.5.9. Độ bóng của men [2]...............................................................................42
1.6. Một số khuyết tật của men .............................................................................43
1.6.1. Khuyết tật bề mặt men ............................................................................43
1.6.1.1. Nứt men, bong men..........................................................................43
1.6.1.2. Lỗ chân kim......................................................................................44
1.6.2. Men bị tách..............................................................................................44
1.6.3. Men nhỏ giọt, vón cục.............................................................................45
1.6.4. Men bị sần ...............................................................................................45
1.6.5. Màu loang lỗ trên bề mặt men [7]...........................................................46
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.6.6. Men chảy không đều ...............................................................................46
1.6.7. Khuyết tật khi tráng chuông....................................................................46
1.6.8. Khuyết tật do men ...................................................................................47
1.6.9. Khuyết tật do quá trình sản xuất .............................................................47
Chương 2. TÍNH BÀI PHỐI LIỆU FRIT.............................................................49
2.1. Phương pháp nghiên cứu................................................................................49
2.2. Công thức seger và tính toán bài phối liệu.....................................................49
2.2.1. Công thức Seger ......................................................................................49
2.2.2.1.Tính hàm lượng các nguyên liệu đưa vào phối liệu nhiều oxyt........53
2.2.2.2.Tính hàm lượng các nguyên liệu đưa vào phối liệu một oxyt ..........55
2.2.2.3.Tính hàm lượng các nguyên liệu đưa vào để bổ sung cho các oxit đã
đưa vào mà còn thiếu ....................................................................................55
Chương 3. ĐỊNH HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP ........................................................58
3.1. Định hướng.....................................................................................................58
3.2. Giải pháp ........................................................................................................58
PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................59
1. KẾT LUẬN ...................................................................................................59
2. KIẾN NGHỊ ..................................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................61
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
DANH MỤC VIẾT TẮT
- CMC: Cacbon metyl cellulos
- MKN: Mất khi nung
- PTL: Phần trăm trọng lượng
- STPP: Sodium tripoly photphat hay Natri triphosphate
- TL: Trọng lượng
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 1
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy trung bình ...............................13
Bảng 1.2. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy thấp .........................................13
Bảng 2.1. Thành phần hóa của nguyên liệu ..............................................................52
Bảng 2.2. Thành phần hóa theo phần trăm trọng lượng của frit M2.........................52
Bảng 2.3. Tính toán các oxyt của frit M2 .................................................................56
Bảng 2.4. Phần trăm trọng lượng của nguyên liệu trong phối liệu frit M2...............57
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 2
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
LỜI MỞ ĐẦU
Nhu cầu của con người ngày càng phát triển, không chỉ ăn đủ no mặc đủ
ấm mà là ăn ngon mặc đẹp. Vì vậy nhu cầu về nhà cửa đẹp càng là vấn đề quan
trọng trong cuộc sống của mỗi gia đình. Và gạch men là một trong những vật
liệu giúp ngôi nhà có tính thẩm mĩ và tính độc đáo cao. Men frit chính là lớp áo
ngoài của gạch men, chính nó làm tăng tính thẩm mĩ, tính đa dạng về màu sắc,
mẫu mã cho gạch và nó sẽ đáp ứng được thị hiếu của mỗi người.
Như vậy men frit và nguyên liệu để sản xuất men frit là frit chính là yếu tố
quan trọng cần phải quan tâm. Để đáp ứng vấn đề này chúng tôi mạnh dạn làm
đề tài “Tìm hiểu về các loại frit, men frit và phương pháp tính bài phối liệu
frit tráng lên tấm ốp lát gạch ceramic”
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 3
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài.
Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta đã có những chuyển biến
tích cực từ bao cấp chuyển sang kinh tế thị trường. Cùng với sự phát triển chung
của nền kinh tế đất nước, các doanh nghiệp Việt Nam cũng từng bước trưởng
thành và phát triển không ngừng lớn mạnh cả về thế và lực. Nhanh hòa nhập vào
nền kinh tế khu vực và thế giới.
Một trong những ngành công nghiệp Việt Nam đã có được những tăng
trưởng theo những chiến lược mục tiêu chiến lược phát triển kinh tế, xã hội. Hơn
thế nữa, để thu hút đầu tư nước ngoài nước ta đã không ngừng xây dựng các cơ
sở hạ tầng. Các khu công nghiệp mọc lên và các nhà máy cũng không ngừng
được xây dựng. Trong đó các nhà máy gạch men cũng được xây dựng lên với sự
chuyển giao công nghệ của Italia, của Tây Ban Nha…
Cùng với quá trình đổi mới phát triển nền kinh tế đất nước và các ngành
công nghiệp khác, ngành công nghiệp gạch ốp lát không ngừng phát triển hoàn
thiện tổ chức sản xuất kinh doanh, với những sản phẩm đạt chất lượng cao đã đáp
ứng được nhu cầu trong nước. Đồng thời giải quyết được vấn đề việc làm cho
hàng trăm lao động, giảm sự mất cân đối trong cán cân thương mại của đất nước.
Mặc dù với nguyên liệu phong phú và có sẵn ở trong nước, nhưng hiện nay
ở nước ta có rất ít nhà máy sản xuất frit để đáp ứng nhu cầu sản xuất cho các
nhà máy gạch men ở Việt Nam. Mà đa số chúng ta đều phải nhập frit ở nước
ngoài với giá thành cao.
Trong lúc đó cuộc sống của con người ngày càng đầy đủ thì nhu cầu đòi hỏi
về thẩm mĩ của con người ngày càng cao. Để đáp ứng nhu cầu đó đòi hỏi gạch
men ngày càng đa dạng về mẫu mã, kích thước, màu sắc. Và men là một trong
nhiều yếu tố quyết định. Men không chỉ giúp gạch làm tăng tính thẩm mĩ mà còn
làm tăng độ bền cơ, độ bền hóa, độ hút nước, độ mài mòn. Tuy nhiên xét về số
lượng, chất lượng, mẫu mã thì men của Việt Nam sản xuất ra không bằng men
của các nước trên thế giới. Hơn nữa với việc nhập khẩu frit với giá thành cao đã
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 4
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
làm cho các doanh nghiệp gặp nhiều khó khăn trong việc giảm giá thành. Vì vậy
gạch men của chúng ta chỉ có thể kinh doanh trong nước mà chưa thể xuất khẩu
ra thị trường thế giới với số lượng lớn.
Với tất cả các lý do trên việc chúng tôi chọn đề tài “Tìm hiểu về các loại
frit, men frit và phương pháp tính bài phối liệu frit tráng lên tấm ốp lát
Ceramic” là một đề tài đáng được quan tâm hiện nay.
2. Mục tiêu đề tài.
- Tìm hiểu về các loại frit, men frit tráng lên tấm ốp lát Ceramic.
- Tính bài phối liệu Frit.
3. Ý nghĩa của việc thực hiện đề tài.
Việc tìm hiểu các loại frit, men frit và phương pháp tính bài phối liệu frit sẽ
làm tiền đề cho việc sản xuất gạch Ceramic để đáp ứng được nhu cầu của người
tiêu dùng và các ngành công nghiệp. Vấn đề này đang được rất nhiều nhà khoa
học quan tâm vì hầu hết các loại frit và men frit đang được sử dụng trong sản
xuất gạch Ceramic ở nước ta hiện nay chủ yếu được nhập ngoại từ các nước
ngoài như Trung Quốc.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài.
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Frit
+ Men Frit
- Phạm vi nghiên cứu đề tài: Tìm hiểu trên cơ sở lý thuyết và phương pháp
tính bài phối liệu frit.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu mà chúng tôi áp dụng ở đây chủ yếu là thu thập thông
tin từ báo chí, internet, báo cáo khoa học, sách học từ trường đại học, cao đẳng….
Nghiên cứu tài liệu giúp thu thập được các thông tin cần thiết như các khái
niệm liên quan đến frit, men frit, các lọai, nguyên liệu, vai trò, tính chất, cũng
như các khuyết tật của frit và men frit.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 5
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
PHẦN II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ FRIT VÀ MEN FRIT
1.1. Các khái niệm [3,7].
1.1.1 Men
1.1.1.1. Khái niệm
Lớp phủ gồm hai loại:
- Lớp phủ silicat (men).
- Lớp phủ oxyt.
Lớp phủ silicat gồm:
- Lớp phủ tráng lên sản phẩm gốm sứ hay còn được gọi là men sứ.
- Lớp phủ tráng lên kim loại.
Vậy men sứ được định nghĩa như sau: Men về bản chất là một lớp thủy tinh
mỏng, chiều dày từ 0,1 0,4mm 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 oC.
Tuy nhiên so với thủy tinh thông thường thì nó cũng có những tính chất
khác. Nó không đồng nhất, lớp trên khi nung thì phản ứng với môi trường lò
nung, lớp dưới thì phản ứng với xương. Ngoài ra trong men còn có những chất
không tan hay kết tinh.
1.1.1.2. Tác dụng của men
Men có tác dụng làm cho bề mặt sản phẩm trở nên sít đặc lại. Điều này
nâng cao được tính chất kỹ thuật và sử dụng cũng như chất lượng trang trí của
sản phẩm. Lớp men phủ thành một màng thủy tinh mỏng làm tăng độ bền cơ
học, bền hóa học, bền điện của sản phẩm đồng thời bảo vệ cho sản phẩm khỏi bị
xâm nhập của chất lỏng và chất khí, làm cho bề mặt nhẵn bóng và có độ ánh đẹp,
nâng cao chất lượng, tính thẩm mỹ của sản phẩm. Men còn bảo vệ các chi tiết
trang trí khác nằm dưới men.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 6
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.1.1.3. Nguyên nhân tại sao sử dụng men frit cho gạch ốp lát ceramic.
Theo phạm vi nhiệt độ người ta chia men thành các loại:
- Men dễ chảy có nhiệt độ nung từ 710 1120oC.
- Men chảy trung bình có nhiệt độ nung từ 1060 1200oC.
- Men khó chảy có nhiệt độ nung từ 1200 1280oC.
- Men rất khó chảy có nhiệt độ nung lớn hơn 1280oC.
Do nhiệt độ nung của men cho gạch ốp ceramic khoảng từ 1080 1100oC
và cho gạch lát ceramic khoảng 1140 1190oC.
Ứng với nhiệt độ như vậy nên phải sử dụng men dễ chảy hoặc men chảy
trung bình. Và để được các loại men như vậy thì ta phải sử dụng các chất chảy:
PbO, B2O3, alkali, trường thạch theo tỷ lệ thích hợp.
Tuy nhiên những chất chảy này đa số đều hòa tan trong nước và rất độc nên
phải frit hóa. Sau đó lấy frit cộng với cao lanh, và các nguyên liệu khác như đất
sét, tràng thạch, Al2O3 tạo thành men frit phù hợp để sản xuất sản phẩm gạch
men ốp lát ceramic.
1.1.2. Frit [3,7].
1.1.2.1. 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. Frit
được biểu thị như một hỗn hợp thủy tinh nóng chảy hay còn gọi là quá trình thủy
tinh hóa. Frit còn được coi như một men chảy trước.
1.1.2.2. Tác dụng của frit
- Frit sẽ làm cho nhiệt độ nóng chảy của men giảm xuống khoảng 60 80oC.
- Frit sẽ làm tăng độ bóng của men.
- Frit sẽ chuyển hóa những nguyên liệu dễ hòa tan trong nước thành các
nguyên liệu khó tan, và khuyếch tán những chất không hòa tan (ZrO2).
- Frit sẽ khử được tính độc hại của các oxyt gây độc có trong men như oxyt chì.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 7
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
- Frit giúp cho quá trình đồng nhất và phân tán các oxyt gây màu trong men
tốt hơn.
Frit thường tiến hành ở nhiệt độ = 1250 1400oC. Frit nấu đúng phải trong
suốt, không còn những phần không nóng chảy. Để nhận biết thì người ta dùng
kẹp kéo thành sợi mỏng, nếu sợi không thấy những chỗ chưa chảy là được,
ngược lại phải nấu tiếp. Nếu frit chưa đạt, khi nghiền sẽ xảy ra sự thủy phân dẫn
đến khuyết tật men.
1.1.3. Men frit
Men frit là loại men dễ chảy. Các loại men frit nói chung có nhiệt độ nóng
chảy thấp hơn men sống từ 60 80 oC. Men frit được tạo ra từ 80 90% và 10
20% cao lanh, đất sét chưa nung.
Vì frit có nhược điểm là rất dễ lắng nên ta phải cho thêm cao lanh, đất sét
vào để chống lắng, triệt tiêu kiềm tự do và để men gắn chặt vào xương. Ngoài ra
người ta còn đưa vào men frit một lượng nhỏ STPP và chất hữu cơ CMC để điều
chỉnh độ nhớt của men, để tăng hiệu quả quá trình nghiền, và để chống lắng.
1.1.4. Engob [3,11].
Khi nung thì giữa men và xương hình thành một lớp trung gian nhưng
nhiều khi không đủ nên phải tráng một lớp engob để hổ trợ cho lớp trung gian và
để che những khuyết điểm hay bề mặt lồi lõm của xương và làm cho chất màu
nổi lên men đẹp hơn.
Engob là lớp phủ lên xương gốm, dùng để:
- Tạo một lớp trung gian giữa xương gốm và một lớp men.
- Che phủ xương gốm không có màu thích hợp (chẳng hạn ở sành xốp hay
dạng đá).
- Che phủ các khuyết tật trên xương.
- Điều chỉnh hệ số α giữa men và xương.
- Tạo hiệu quả trang trí của lớp màu tráng lên.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 8
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
- Trong trường hợp engob dùng để thay men, nó phải được cho thêm chất
trợ dung thích hợp (nếu không phải nghiền thật mịn).
Engob có tính chất như men đất. (Men đất chính là lấy những hạt đất sét
làm xương mịn nhất) Trong thành phần của nó người ta dùng đất sét dễ chảy có
màu thích hợp cùng trường thạch, thạch anh, cao lanh hay chính bản thân men.
Engob làm men đất có thể được dùng để trang trí (nếu không tráng men).
Vì engob là trung gian giữa xương và men, tức không thô như xương nhưng
không chảy như men.
Engob nếu tráng lên xương đã nung phải có độ co khi sấy nhỏ.
Muốn engob màu thì phải dùng đất sét trắng, phụ gia và các oxyt gây màu.
Ví dụ: engob màu xanh dương thêm 1 3%Co3O4, xanh lá thì 1 3%CuO,
nâu thì 5 10%MnO2, và đỏ nâu thì 3 8%Fe2O3.
Engob ở gạch ốp và lát thì khác nhau, ở gạch ốp chảy hơn bên gạch lát.
Lớp engob chống dính: có thành phần chính là những nguyên liệu thô, để
tránh các giọt men nhỏ bám ở mặt dưới gạch dính vào con lăn lò, làm bẩn con
lăn và làm thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng tới xương.
1.1.5. Màu gốm, men màu
1.1.5.1. Bản chất của chất màu gốm [3].
Chất màu gốm = chất tạo màu + chất mang màu + chất tạo thủy tinh + chất
trợ màu.
Trong đó:
- Chất tạo màu: chính là những sắc tố (pigment).
- Chất mang màu: là bán thành phẩm để sản xuất chất màu. Chúng thường
là các hợp chất tạo khoáng có mạng tinh thể nhất định. Nó quyết định là màu
đem dùng có bền trong quá trình sử dụng và sản xuất không.
- Chất tạo thủy tinh: hay còn gọi là chất trợ dung, nó giúp hạ thấp nhiệt độ
nung, có tác dụng làm tăng cường tác dụng của chất màu gốm .
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 9
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
Yêu cầu của chất màu gốm là phải ổn định trong quá trình sản xuất cũng như
quá trình sử dụng. Nó phụ thuộc vào việc sử dụng chất mang màu. Sự ổn định của
chất mang màu lại phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể của nó. Một số kiểu mạng lưới
tinh thể của chất mang màu như: spinen 1, spinen 2, zircon, corun … Ngoài ra còn
có chất mang màu dạng khác là các oxyt không màu có cấu trúc tinh thể như
corun. Các oxyt tạo màu hòa tan vào trong nó tạo thành dung dịch rắn.
1.1.5.2. Men màu
Men màu cũng giống như men trong, men đục, tuy nhiên trong bài men của
nó có thêm một ít % hàm lượng các chất màu để tạo ra màu thích hợp.
1.2. Phân loại frit và men frit
1.2.1. Phân loại frit [11,12].
Trong công nghiệp, frit biểu thị cho một hỗn hợp thủy tinh nóng chảy được
làm lạnh đột ngột trong nước. Frit được sử dụng như là một chất cơ bản trong
thành phần của men, có nhiệt độ nóng chảy thấp để tạo hợp chất không tan.
Nhiều loại frit với những đặc tính khác nhau về khả năng nóng chảy, độ sáng, độ
đục và độ mờ ngày nay có sẵn trên thị trường. Tùy theo đặc tính của chúng mà
được phân loại như sau.
1.2.1.1. Frit khó chảy
Thành phần của loại frit nay nằm trong khoảng sau:
- SiO2: 50 60%.
- Chất chảy: Na2O + K2O + PbO + B2O3 = 20 25%.
- Chất ổn định: Al2O3 + ZnO + BaO + CaO + MgO thường nhiều nhất là 7 9%.
Phối liệu chứa hàm lượng SiO2 cao nó sẽ làm tăng nhiệt độ nóng chảy của
frit và độ nhớt cao. Loại này có độ trong suốt và bóng láng đẹp. Frit này chủ yếu
dùng để làm men cho những sản phẩm có nhiệt độ nóng chảy cao. Ngoài ra nó
còn đưa vào một lượng nhỏ cho các bài men khác.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 10
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.2.1.2. Frit có nhiệt độ nóng chảy trung bình
Là frit mà thành phần của nó chứa hàm lượng SiO2 nằm trong khoảng 35
50% và các oxyt giúp cho quá trình nóng chảy chiếm khoảng 30 40%.
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.
Đôi khi chúng được sử dụng với hàm lượng ít để chuẩn bị cho các loại men
đặc biệt có nhiệt độ cao như men giả da, men đá hoa cương trắng.
Do bản chất dễ chảy men này được phép đưa vào một lượng lớn nguyên
liệu không frit hóa và giúp cho quá trình kết tinh đối với men matt.
1.2.1.3. Frit dễ chảy
Là frit mà trong thành phần của nó chứa các oxyt chịu lửa thấp.
Do khả năng chảy cao frit này được gọi là chất chảy. Tùy tác nhân dễ chảy
đã chứa trong đó chúng ta có thể phân ra các loại chứa chì (silicat chì) và các
loại không chứa chì (các chất chảy là B2O3 và alkali).
Loại có chì:
- PbO: 65% - SiO2: 35%
- PbO: 75% - SiO2: 25%
- PbO: 85% - SiO2: 15%
Loại không có chì:
- Kiềm: 5 15%
- Kiềm thổ: 5 10%
- B2O3: 20 30%
- SiO2: 40 50%
Frit này sẽ làm hạ nhiệt độ nung của men.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 11
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.2.1.4. 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. Để có được frit trong suốt thì ta phải khống chế sao
cho tỷ số Al2O3/ SiO2 = 1/10.
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. Khi nung
xong do men có độ trong suốt cao nên màu dưới men vẫn thấy rõ rệt và rất đẹp.
1.2.1.5. 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 8 14%).
1.2.1.6. 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 (25 30%) tạo đục
một nữa và chảy một nữa.
Frit mờ oxyt titan cũng có khả năng chảy thấp, có oxyt chì, tạo đục và luôn
có màu vàng.
1.2.1.7. Frit màu
Loại frit này chỉ khác với loại frit trên trong việc tạo 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.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 12
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
Đặc biệt: Theo nhiệt độ nóng chảy và mau sắc của frit ta có bảng phân
loại frit theo thành phần oxyt như sau: [10].
Bảng 1.1. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy trung bình
Chủngloại SiO2 B2O3 Al2O3 CaO BaO MgO ZnO K2O Na2O ZrO2
Frit trong 50 70 0 5 3 105 20 0 4 0 5 2 15 2 101 5 0
Frit đục 50 65 2 7 3 7 5 10 0 2 1 5 0 15 2 7 1 5 5 15
Frit matt 51 65 2 10 3 105 15 0 0 3 0 10 1 5 1 7 5 10
Bảng 1.2. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy thấp
ChủngloạiSiO2 B2O3 Al2O3 CaO BaO MgO ZnO K2O Na2O ZrO2
Frit trong 40 60 0 30 0 200 20 0 5 0 5 0 20 0 100 10 0 5
Frit đục 41 60 0 30 0 100 20 0 5 0 5 0 20 0 5 0 5 0 20
Frit matt 30 50 0 20 0 200 30 0 400 100 30 0 3 0 3 0 10
1.2.2. Phân loại men frit
Từ các loại frit mà ta có các loại men frit tương ứng, đó là men trong, men
đục, men matt (mờ), men màu.
2.2.1. Men trong [3].
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.
Mơen trong cho ánh sáng xuyên qua, đi qua.
2. 2.2. Men đục [3].
Trong men này có các phần tử làm đục men, hệ số làm đục đạt tối đa nếu
các hạt khuyếch tán có kích thước 2 200m. Đó có thể là những tinh thể nhỏ,
bọt khí hay các giọt lỏng.
Men đục không cho ánh sáng xuyên qua, đi qua tức ánh sáng bị chặn lại do
chiết suất của chất làm đục > chiết suất của thủy tinh (nền, hoa văn).
Việc thủy tinh đục là do các nguyên nhân:
- Chất gây màu (pigmen) không tan.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 13
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ
KHOA HÓA - MÔI TRƯỜNG
--------------------
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG
Đề tài:
TÌM HIỂU VỀ CÁC LOẠI FRIT, MEN FRIT
VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH BÀI PHỐI LIỆU FRIT
TRÁNG LÊN TẤM ỐP LÁT GẠCH CERAMIC
Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:
ThS. Võ Thị Thanh Kiều Nguyễn Thị Hằng
Nguyễn Thanh Hùng
Nguyễn Thị Liễu
Thái Thị Nguyệt
Nguyễn Nhất Thắng
Lớp: 11CDCH01
Niên khóa: 2011 - 2014
Huế, tháng 5 năm 2014
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
Lời Cảm Ơn
Trong thời gian thực hiện đề
tài khóa luận tốt nghiệp, dưới
sự chỉ dẫn tận tình của giáo
viên hướng dẫn và được phía nhà
trường tạo điều kiện thuận lợi
cho chúng em tìm hiểu, học tập
và nghiêm túc để hoàn thành đề
tài này. Kết quả thu được không
chỉ do sự nổ lực của mỗi cá nhân
chúng em mà còn có sự giúp đỡ
của quý thầy (cô), gia đình, bạn
bè. Cho nên chúng tôi xin gửi
lời cảm ơn phía lãnh đạo nhà
trường, đến quý thầy (cô), gia
đình và các bạn đã đã tận tình
giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt
bài báo cáo.
Đặc biệt chúng em xin cảm ơn
tới cô giáo Võ Thị Thanh Kiều đã
tận tình hướng dẫn, dẫn dắt
chúng em trong việc tìm hiểu sâu
hơn về thực tế sau những kiến
thức từ cơ sở lý thuyết chúng em
đã được học về đề tài nghiên
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
cứu. Chúc cô sức khỏe và công
tác tốt.
Nhóm sinh viên thực hiện
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT ..........................................................................................1
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................2
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................3
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................4
1. Lý do chọn đề tài.............................................................................................4
2. Mục tiêu đề tài.................................................................................................5
3. Ý nghĩa của việc thực hiện đề tài. ...................................................................5
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài.........................................................5
5. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................5
PHẦN II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................6
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ FRIT VÀ MEN FRIT ............................................6
1.1. Các khái niệm [3,7]. .........................................................................................6
1.1.1 Men ............................................................................................................6
1.1.1.1. Khái niệm ..........................................................................................6
1.1.1.2. Tác dụng của men ..............................................................................6
1.1.1.3. Nguyên nhân tại sao sử dụng men frit cho gạch ốp lát ceramic.............7
1.1.2. Frit [3,7]. ..................................................................................................7
1.1.2.1. Khái niệm ..........................................................................................7
1.1.2.2. Tác dụng của frit ................................................................................7
1.1.3. Men frit.....................................................................................................8
1.1.4. Engob [3,11].............................................................................................8
1.1.5. Màu gốm, men màu ..................................................................................9
1.1.5.1. Bản chất của chất màu gốm [3]..........................................................9
1.1.5.2. Men màu...........................................................................................10
1.2. Phân loại frit và men frit ................................................................................10
1.2.1. Phân loại frit [11,12]. .............................................................................10
1.2.1.1. Frit khó chảy ....................................................................................10
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.2.1.2. Frit có nhiệt độ nóng chảy trung bình ..............................................11
1.2.1.3. Frit dễ chảy.......................................................................................11
1.2.1.4. Frit trong...........................................................................................12
1.2.1.5. Frit đục .............................................................................................12
1.2.1.6. Frit matt ............................................................................................12
1.2.1.7. Frit màu ............................................................................................12
1.2.2. Phân loại men frit ...................................................................................13
2.2.1. Men trong [3]. .........................................................................................13
2. 2.2. Men đục [3]. ...........................................................................................13
2.2.3. Men mờ [3,11].........................................................................................14
2.2.4. Men màu [3]............................................................................................15
1.3. Nguyên liệu để sản xuất Frit và men Frit.......................................................15
1.3.1. Nguyên liệu để sản xuất frit ....................................................................15
1.3.1.1. Nhóm nguyên liệu tự nhiên..............................................................15
1.3.1.2. Nhóm nguyên liệu nhân tạo ( kỹ thuật ) [8].....................................18
1.3.2. Nguyên liệu để sản xuất men frit ............................................................21
1.3.2.1. Frit ....................................................................................................21
1.3.2.2. Cao lanh [3,8]...................................................................................21
1.3.2.3. Đất sét [8].........................................................................................22
1.3.2.4. Chất điện giải [11]............................................................................23
1.4. Vai trò của các oxyt trong men [3,7,11]. .......................................................23
1.4.1. SiO2 ........................................................................................................23
1.4.2. B2O3 .........................................................................................................24
1.4.3. PbO..........................................................................................................25
1.4.4. Kiềm _ K2O, Na2O, Li2O ........................................................................26
1.4.5. CaO .........................................................................................................27
1.4.6. BaO .........................................................................................................27
1.4.7. MgO ........................................................................................................28
1.4.8. ZnO .........................................................................................................28
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.4.9. Al2O3 .......................................................................................................29
1.4.10. TiO2 .......................................................................................................29
1.4.11. SnO2 ......................................................................................................30
1.4.12. ZrO2 .......................................................................................................30
1.5. Các tính chất của men ....................................................................................31
1.5.1. Sự tạo thành lớp men. Sự tạo thành lớp trung gian giữa xương và men.
Độ nhớt của men [3,7].......................................................................................31
1.5.1.1. Sự tạo thành lớp men .......................................................................31
1.5.1.2. Độ nhớt của men ..............................................................................32
1.5.1.3. Sự hình thành lớp trung gian............................................................33
1.5.2. Sức căng bề mặt của men [3,7]. ..............................................................34
1.5.3. Sự giãn nở nhiệt của men [3,7]. ..............................................................36
1.5.4. Độ cứng của men [3,7]............................................................................37
1.5.4.1. Độ bền chống lại vết xước ...............................................................38
1.5.4.2. Độ bền lún ........................................................................................38
1.5.4.3. Độ bền chống mài mòn ....................................................................39
1.5.5. Tính chất điện [3,7]. ................................................................................39
1.5.6. Độ bền hóa của men [3,7]. ......................................................................40
1.5.7. Sự tạo màu [7]. ........................................................................................41
1.5.8. Độ trong suốt của men [2].......................................................................42
1.5.9. Độ bóng của men [2]...............................................................................42
1.6. Một số khuyết tật của men .............................................................................43
1.6.1. Khuyết tật bề mặt men ............................................................................43
1.6.1.1. Nứt men, bong men..........................................................................43
1.6.1.2. Lỗ chân kim......................................................................................44
1.6.2. Men bị tách..............................................................................................44
1.6.3. Men nhỏ giọt, vón cục.............................................................................45
1.6.4. Men bị sần ...............................................................................................45
1.6.5. Màu loang lỗ trên bề mặt men [7]...........................................................46
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.6.6. Men chảy không đều ...............................................................................46
1.6.7. Khuyết tật khi tráng chuông....................................................................46
1.6.8. Khuyết tật do men ...................................................................................47
1.6.9. Khuyết tật do quá trình sản xuất .............................................................47
Chương 2. TÍNH BÀI PHỐI LIỆU FRIT.............................................................49
2.1. Phương pháp nghiên cứu................................................................................49
2.2. Công thức seger và tính toán bài phối liệu.....................................................49
2.2.1. Công thức Seger ......................................................................................49
2.2.2.1.Tính hàm lượng các nguyên liệu đưa vào phối liệu nhiều oxyt........53
2.2.2.2.Tính hàm lượng các nguyên liệu đưa vào phối liệu một oxyt ..........55
2.2.2.3.Tính hàm lượng các nguyên liệu đưa vào để bổ sung cho các oxit đã
đưa vào mà còn thiếu ....................................................................................55
Chương 3. ĐỊNH HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP ........................................................58
3.1. Định hướng.....................................................................................................58
3.2. Giải pháp ........................................................................................................58
PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................59
1. KẾT LUẬN ...................................................................................................59
2. KIẾN NGHỊ ..................................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................61
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
DANH MỤC VIẾT TẮT
- CMC: Cacbon metyl cellulos
- MKN: Mất khi nung
- PTL: Phần trăm trọng lượng
- STPP: Sodium tripoly photphat hay Natri triphosphate
- TL: Trọng lượng
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 1
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy trung bình ...............................13
Bảng 1.2. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy thấp .........................................13
Bảng 2.1. Thành phần hóa của nguyên liệu ..............................................................52
Bảng 2.2. Thành phần hóa theo phần trăm trọng lượng của frit M2.........................52
Bảng 2.3. Tính toán các oxyt của frit M2 .................................................................56
Bảng 2.4. Phần trăm trọng lượng của nguyên liệu trong phối liệu frit M2...............57
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 2
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
LỜI MỞ ĐẦU
Nhu cầu của con người ngày càng phát triển, không chỉ ăn đủ no mặc đủ
ấm mà là ăn ngon mặc đẹp. Vì vậy nhu cầu về nhà cửa đẹp càng là vấn đề quan
trọng trong cuộc sống của mỗi gia đình. Và gạch men là một trong những vật
liệu giúp ngôi nhà có tính thẩm mĩ và tính độc đáo cao. Men frit chính là lớp áo
ngoài của gạch men, chính nó làm tăng tính thẩm mĩ, tính đa dạng về màu sắc,
mẫu mã cho gạch và nó sẽ đáp ứng được thị hiếu của mỗi người.
Như vậy men frit và nguyên liệu để sản xuất men frit là frit chính là yếu tố
quan trọng cần phải quan tâm. Để đáp ứng vấn đề này chúng tôi mạnh dạn làm
đề tài “Tìm hiểu về các loại frit, men frit và phương pháp tính bài phối liệu
frit tráng lên tấm ốp lát gạch ceramic”
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 3
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài.
Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta đã có những chuyển biến
tích cực từ bao cấp chuyển sang kinh tế thị trường. Cùng với sự phát triển chung
của nền kinh tế đất nước, các doanh nghiệp Việt Nam cũng từng bước trưởng
thành và phát triển không ngừng lớn mạnh cả về thế và lực. Nhanh hòa nhập vào
nền kinh tế khu vực và thế giới.
Một trong những ngành công nghiệp Việt Nam đã có được những tăng
trưởng theo những chiến lược mục tiêu chiến lược phát triển kinh tế, xã hội. Hơn
thế nữa, để thu hút đầu tư nước ngoài nước ta đã không ngừng xây dựng các cơ
sở hạ tầng. Các khu công nghiệp mọc lên và các nhà máy cũng không ngừng
được xây dựng. Trong đó các nhà máy gạch men cũng được xây dựng lên với sự
chuyển giao công nghệ của Italia, của Tây Ban Nha…
Cùng với quá trình đổi mới phát triển nền kinh tế đất nước và các ngành
công nghiệp khác, ngành công nghiệp gạch ốp lát không ngừng phát triển hoàn
thiện tổ chức sản xuất kinh doanh, với những sản phẩm đạt chất lượng cao đã đáp
ứng được nhu cầu trong nước. Đồng thời giải quyết được vấn đề việc làm cho
hàng trăm lao động, giảm sự mất cân đối trong cán cân thương mại của đất nước.
Mặc dù với nguyên liệu phong phú và có sẵn ở trong nước, nhưng hiện nay
ở nước ta có rất ít nhà máy sản xuất frit để đáp ứng nhu cầu sản xuất cho các
nhà máy gạch men ở Việt Nam. Mà đa số chúng ta đều phải nhập frit ở nước
ngoài với giá thành cao.
Trong lúc đó cuộc sống của con người ngày càng đầy đủ thì nhu cầu đòi hỏi
về thẩm mĩ của con người ngày càng cao. Để đáp ứng nhu cầu đó đòi hỏi gạch
men ngày càng đa dạng về mẫu mã, kích thước, màu sắc. Và men là một trong
nhiều yếu tố quyết định. Men không chỉ giúp gạch làm tăng tính thẩm mĩ mà còn
làm tăng độ bền cơ, độ bền hóa, độ hút nước, độ mài mòn. Tuy nhiên xét về số
lượng, chất lượng, mẫu mã thì men của Việt Nam sản xuất ra không bằng men
của các nước trên thế giới. Hơn nữa với việc nhập khẩu frit với giá thành cao đã
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 4
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
làm cho các doanh nghiệp gặp nhiều khó khăn trong việc giảm giá thành. Vì vậy
gạch men của chúng ta chỉ có thể kinh doanh trong nước mà chưa thể xuất khẩu
ra thị trường thế giới với số lượng lớn.
Với tất cả các lý do trên việc chúng tôi chọn đề tài “Tìm hiểu về các loại
frit, men frit và phương pháp tính bài phối liệu frit tráng lên tấm ốp lát
Ceramic” là một đề tài đáng được quan tâm hiện nay.
2. Mục tiêu đề tài.
- Tìm hiểu về các loại frit, men frit tráng lên tấm ốp lát Ceramic.
- Tính bài phối liệu Frit.
3. Ý nghĩa của việc thực hiện đề tài.
Việc tìm hiểu các loại frit, men frit và phương pháp tính bài phối liệu frit sẽ
làm tiền đề cho việc sản xuất gạch Ceramic để đáp ứng được nhu cầu của người
tiêu dùng và các ngành công nghiệp. Vấn đề này đang được rất nhiều nhà khoa
học quan tâm vì hầu hết các loại frit và men frit đang được sử dụng trong sản
xuất gạch Ceramic ở nước ta hiện nay chủ yếu được nhập ngoại từ các nước
ngoài như Trung Quốc.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài.
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Frit
+ Men Frit
- Phạm vi nghiên cứu đề tài: Tìm hiểu trên cơ sở lý thuyết và phương pháp
tính bài phối liệu frit.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu mà chúng tôi áp dụng ở đây chủ yếu là thu thập thông
tin từ báo chí, internet, báo cáo khoa học, sách học từ trường đại học, cao đẳng….
Nghiên cứu tài liệu giúp thu thập được các thông tin cần thiết như các khái
niệm liên quan đến frit, men frit, các lọai, nguyên liệu, vai trò, tính chất, cũng
như các khuyết tật của frit và men frit.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 5
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
PHẦN II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ FRIT VÀ MEN FRIT
1.1. Các khái niệm [3,7].
1.1.1 Men
1.1.1.1. Khái niệm
Lớp phủ gồm hai loại:
- Lớp phủ silicat (men).
- Lớp phủ oxyt.
Lớp phủ silicat gồm:
- Lớp phủ tráng lên sản phẩm gốm sứ hay còn được gọi là men sứ.
- Lớp phủ tráng lên kim loại.
Vậy men sứ được định nghĩa như sau: Men về bản chất là một lớp thủy tinh
mỏng, chiều dày từ 0,1 0,4mm 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 oC.
Tuy nhiên so với thủy tinh thông thường thì nó cũng có những tính chất
khác. Nó không đồng nhất, lớp trên khi nung thì phản ứng với môi trường lò
nung, lớp dưới thì phản ứng với xương. Ngoài ra trong men còn có những chất
không tan hay kết tinh.
1.1.1.2. Tác dụng của men
Men có tác dụng làm cho bề mặt sản phẩm trở nên sít đặc lại. Điều này
nâng cao được tính chất kỹ thuật và sử dụng cũng như chất lượng trang trí của
sản phẩm. Lớp men phủ thành một màng thủy tinh mỏng làm tăng độ bền cơ
học, bền hóa học, bền điện của sản phẩm đồng thời bảo vệ cho sản phẩm khỏi bị
xâm nhập của chất lỏng và chất khí, làm cho bề mặt nhẵn bóng và có độ ánh đẹp,
nâng cao chất lượng, tính thẩm mỹ của sản phẩm. Men còn bảo vệ các chi tiết
trang trí khác nằm dưới men.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 6
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.1.1.3. Nguyên nhân tại sao sử dụng men frit cho gạch ốp lát ceramic.
Theo phạm vi nhiệt độ người ta chia men thành các loại:
- Men dễ chảy có nhiệt độ nung từ 710 1120oC.
- Men chảy trung bình có nhiệt độ nung từ 1060 1200oC.
- Men khó chảy có nhiệt độ nung từ 1200 1280oC.
- Men rất khó chảy có nhiệt độ nung lớn hơn 1280oC.
Do nhiệt độ nung của men cho gạch ốp ceramic khoảng từ 1080 1100oC
và cho gạch lát ceramic khoảng 1140 1190oC.
Ứng với nhiệt độ như vậy nên phải sử dụng men dễ chảy hoặc men chảy
trung bình. Và để được các loại men như vậy thì ta phải sử dụng các chất chảy:
PbO, B2O3, alkali, trường thạch theo tỷ lệ thích hợp.
Tuy nhiên những chất chảy này đa số đều hòa tan trong nước và rất độc nên
phải frit hóa. Sau đó lấy frit cộng với cao lanh, và các nguyên liệu khác như đất
sét, tràng thạch, Al2O3 tạo thành men frit phù hợp để sản xuất sản phẩm gạch
men ốp lát ceramic.
1.1.2. Frit [3,7].
1.1.2.1. 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. Frit
được biểu thị như một hỗn hợp thủy tinh nóng chảy hay còn gọi là quá trình thủy
tinh hóa. Frit còn được coi như một men chảy trước.
1.1.2.2. Tác dụng của frit
- Frit sẽ làm cho nhiệt độ nóng chảy của men giảm xuống khoảng 60 80oC.
- Frit sẽ làm tăng độ bóng của men.
- Frit sẽ chuyển hóa những nguyên liệu dễ hòa tan trong nước thành các
nguyên liệu khó tan, và khuyếch tán những chất không hòa tan (ZrO2).
- Frit sẽ khử được tính độc hại của các oxyt gây độc có trong men như oxyt chì.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 7
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
- Frit giúp cho quá trình đồng nhất và phân tán các oxyt gây màu trong men
tốt hơn.
Frit thường tiến hành ở nhiệt độ = 1250 1400oC. Frit nấu đúng phải trong
suốt, không còn những phần không nóng chảy. Để nhận biết thì người ta dùng
kẹp kéo thành sợi mỏng, nếu sợi không thấy những chỗ chưa chảy là được,
ngược lại phải nấu tiếp. Nếu frit chưa đạt, khi nghiền sẽ xảy ra sự thủy phân dẫn
đến khuyết tật men.
1.1.3. Men frit
Men frit là loại men dễ chảy. Các loại men frit nói chung có nhiệt độ nóng
chảy thấp hơn men sống từ 60 80 oC. Men frit được tạo ra từ 80 90% và 10
20% cao lanh, đất sét chưa nung.
Vì frit có nhược điểm là rất dễ lắng nên ta phải cho thêm cao lanh, đất sét
vào để chống lắng, triệt tiêu kiềm tự do và để men gắn chặt vào xương. Ngoài ra
người ta còn đưa vào men frit một lượng nhỏ STPP và chất hữu cơ CMC để điều
chỉnh độ nhớt của men, để tăng hiệu quả quá trình nghiền, và để chống lắng.
1.1.4. Engob [3,11].
Khi nung thì giữa men và xương hình thành một lớp trung gian nhưng
nhiều khi không đủ nên phải tráng một lớp engob để hổ trợ cho lớp trung gian và
để che những khuyết điểm hay bề mặt lồi lõm của xương và làm cho chất màu
nổi lên men đẹp hơn.
Engob là lớp phủ lên xương gốm, dùng để:
- Tạo một lớp trung gian giữa xương gốm và một lớp men.
- Che phủ xương gốm không có màu thích hợp (chẳng hạn ở sành xốp hay
dạng đá).
- Che phủ các khuyết tật trên xương.
- Điều chỉnh hệ số α giữa men và xương.
- Tạo hiệu quả trang trí của lớp màu tráng lên.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 8
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
- Trong trường hợp engob dùng để thay men, nó phải được cho thêm chất
trợ dung thích hợp (nếu không phải nghiền thật mịn).
Engob có tính chất như men đất. (Men đất chính là lấy những hạt đất sét
làm xương mịn nhất) Trong thành phần của nó người ta dùng đất sét dễ chảy có
màu thích hợp cùng trường thạch, thạch anh, cao lanh hay chính bản thân men.
Engob làm men đất có thể được dùng để trang trí (nếu không tráng men).
Vì engob là trung gian giữa xương và men, tức không thô như xương nhưng
không chảy như men.
Engob nếu tráng lên xương đã nung phải có độ co khi sấy nhỏ.
Muốn engob màu thì phải dùng đất sét trắng, phụ gia và các oxyt gây màu.
Ví dụ: engob màu xanh dương thêm 1 3%Co3O4, xanh lá thì 1 3%CuO,
nâu thì 5 10%MnO2, và đỏ nâu thì 3 8%Fe2O3.
Engob ở gạch ốp và lát thì khác nhau, ở gạch ốp chảy hơn bên gạch lát.
Lớp engob chống dính: có thành phần chính là những nguyên liệu thô, để
tránh các giọt men nhỏ bám ở mặt dưới gạch dính vào con lăn lò, làm bẩn con
lăn và làm thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng tới xương.
1.1.5. Màu gốm, men màu
1.1.5.1. Bản chất của chất màu gốm [3].
Chất màu gốm = chất tạo màu + chất mang màu + chất tạo thủy tinh + chất
trợ màu.
Trong đó:
- Chất tạo màu: chính là những sắc tố (pigment).
- Chất mang màu: là bán thành phẩm để sản xuất chất màu. Chúng thường
là các hợp chất tạo khoáng có mạng tinh thể nhất định. Nó quyết định là màu
đem dùng có bền trong quá trình sử dụng và sản xuất không.
- Chất tạo thủy tinh: hay còn gọi là chất trợ dung, nó giúp hạ thấp nhiệt độ
nung, có tác dụng làm tăng cường tác dụng của chất màu gốm .
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 9
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
Yêu cầu của chất màu gốm là phải ổn định trong quá trình sản xuất cũng như
quá trình sử dụng. Nó phụ thuộc vào việc sử dụng chất mang màu. Sự ổn định của
chất mang màu lại phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể của nó. Một số kiểu mạng lưới
tinh thể của chất mang màu như: spinen 1, spinen 2, zircon, corun … Ngoài ra còn
có chất mang màu dạng khác là các oxyt không màu có cấu trúc tinh thể như
corun. Các oxyt tạo màu hòa tan vào trong nó tạo thành dung dịch rắn.
1.1.5.2. Men màu
Men màu cũng giống như men trong, men đục, tuy nhiên trong bài men của
nó có thêm một ít % hàm lượng các chất màu để tạo ra màu thích hợp.
1.2. Phân loại frit và men frit
1.2.1. Phân loại frit [11,12].
Trong công nghiệp, frit biểu thị cho một hỗn hợp thủy tinh nóng chảy được
làm lạnh đột ngột trong nước. Frit được sử dụng như là một chất cơ bản trong
thành phần của men, có nhiệt độ nóng chảy thấp để tạo hợp chất không tan.
Nhiều loại frit với những đặc tính khác nhau về khả năng nóng chảy, độ sáng, độ
đục và độ mờ ngày nay có sẵn trên thị trường. Tùy theo đặc tính của chúng mà
được phân loại như sau.
1.2.1.1. Frit khó chảy
Thành phần của loại frit nay nằm trong khoảng sau:
- SiO2: 50 60%.
- Chất chảy: Na2O + K2O + PbO + B2O3 = 20 25%.
- Chất ổn định: Al2O3 + ZnO + BaO + CaO + MgO thường nhiều nhất là 7 9%.
Phối liệu chứa hàm lượng SiO2 cao nó sẽ làm tăng nhiệt độ nóng chảy của
frit và độ nhớt cao. Loại này có độ trong suốt và bóng láng đẹp. Frit này chủ yếu
dùng để làm men cho những sản phẩm có nhiệt độ nóng chảy cao. Ngoài ra nó
còn đưa vào một lượng nhỏ cho các bài men khác.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 10
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.2.1.2. Frit có nhiệt độ nóng chảy trung bình
Là frit mà thành phần của nó chứa hàm lượng SiO2 nằm trong khoảng 35
50% và các oxyt giúp cho quá trình nóng chảy chiếm khoảng 30 40%.
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.
Đôi khi chúng được sử dụng với hàm lượng ít để chuẩn bị cho các loại men
đặc biệt có nhiệt độ cao như men giả da, men đá hoa cương trắng.
Do bản chất dễ chảy men này được phép đưa vào một lượng lớn nguyên
liệu không frit hóa và giúp cho quá trình kết tinh đối với men matt.
1.2.1.3. Frit dễ chảy
Là frit mà trong thành phần của nó chứa các oxyt chịu lửa thấp.
Do khả năng chảy cao frit này được gọi là chất chảy. Tùy tác nhân dễ chảy
đã chứa trong đó chúng ta có thể phân ra các loại chứa chì (silicat chì) và các
loại không chứa chì (các chất chảy là B2O3 và alkali).
Loại có chì:
- PbO: 65% - SiO2: 35%
- PbO: 75% - SiO2: 25%
- PbO: 85% - SiO2: 15%
Loại không có chì:
- Kiềm: 5 15%
- Kiềm thổ: 5 10%
- B2O3: 20 30%
- SiO2: 40 50%
Frit này sẽ làm hạ nhiệt độ nung của men.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 11
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
1.2.1.4. 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. Để có được frit trong suốt thì ta phải khống chế sao
cho tỷ số Al2O3/ SiO2 = 1/10.
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. Khi nung
xong do men có độ trong suốt cao nên màu dưới men vẫn thấy rõ rệt và rất đẹp.
1.2.1.5. 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 8 14%).
1.2.1.6. 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 (25 30%) tạo đục
một nữa và chảy một nữa.
Frit mờ oxyt titan cũng có khả năng chảy thấp, có oxyt chì, tạo đục và luôn
có màu vàng.
1.2.1.7. Frit màu
Loại frit này chỉ khác với loại frit trên trong việc tạo 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.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 12
Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
Đặc biệt: Theo nhiệt độ nóng chảy và mau sắc của frit ta có bảng phân
loại frit theo thành phần oxyt như sau: [10].
Bảng 1.1. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy trung bình
Chủngloại SiO2 B2O3 Al2O3 CaO BaO MgO ZnO K2O Na2O ZrO2
Frit trong 50 70 0 5 3 105 20 0 4 0 5 2 15 2 101 5 0
Frit đục 50 65 2 7 3 7 5 10 0 2 1 5 0 15 2 7 1 5 5 15
Frit matt 51 65 2 10 3 105 15 0 0 3 0 10 1 5 1 7 5 10
Bảng 1.2. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy thấp
ChủngloạiSiO2 B2O3 Al2O3 CaO BaO MgO ZnO K2O Na2O ZrO2
Frit trong 40 60 0 30 0 200 20 0 5 0 5 0 20 0 100 10 0 5
Frit đục 41 60 0 30 0 100 20 0 5 0 5 0 20 0 5 0 5 0 20
Frit matt 30 50 0 20 0 200 30 0 400 100 30 0 3 0 3 0 10
1.2.2. Phân loại men frit
Từ các loại frit mà ta có các loại men frit tương ứng, đó là men trong, men
đục, men matt (mờ), men màu.
2.2.1. Men trong [3].
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.
Mơen trong cho ánh sáng xuyên qua, đi qua.
2. 2.2. Men đục [3].
Trong men này có các phần tử làm đục men, hệ số làm đục đạt tối đa nếu
các hạt khuyếch tán có kích thước 2 200m. Đó có thể là những tinh thể nhỏ,
bọt khí hay các giọt lỏng.
Men đục không cho ánh sáng xuyên qua, đi qua tức ánh sáng bị chặn lại do
chiết suất của chất làm đục > chiết suất của thủy tinh (nền, hoa văn).
Việc thủy tinh đục là do các nguyên nhân:
- Chất gây màu (pigmen) không tan.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp 13