Luận văn Công nghệ sản xuất sứ vệ sinh tại Công ty sứ Thanh Trì

ng những tính chất kỹ thuật quan trọng nhất của sản phẩm sứ. Nó biểu thị khả năng chịu đựng của các sản phẩm trước tất cả các ngoại lực tác dụng. Trong nhóm tính chất cơ học thì cường độ chịu uốn của sản phẩm của sản phẩm là một đại lượng đặc trưng và được tính toán theo công thức. (KG/cm2) Trong đó: sU : cường độ chịu uốn của mẫu, kg/cm2 P: áp lực ép tại thời điểm mẫu bị gãy, KG. l: khoảng cách giữa hai gối đỡ , cm b: chiều rộng của mẫu tại vị trí gãy,cm h: chiều cao của mẫu tại vị trí gãy, cm Thiết bị xác định cường độ uốn là máy ép thuỷ lực 5 tấn của Liên Xô cũ. Mẫu ép là mẫu sau khi nung đã nung ở nhịet độ kết khối được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Mẫu phải phẳng không có các vết nứt, các vết vỡ trên bề mặt và ở góc cạnh. 2.3.5. Khảo sát hệ số giãn nở nhiệt Hệ số giãn nở nhiệt là một tính chất nhiệt lý quan trọng của sản phẩm sứ kỹ thuật nói chung và sứ cao thế nói riêng. Thông qua hệ số giãn nở nhiệt có thể đánh giá được mức độ tạo ứng suất của sản phẩm khi nó phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ thay đổi. Hệ số giãn nở nhiệt của phối liệu khác nhau được xác đinh bằng thiết bị đilatomet thạch anh. Mẫu sau khi nung được cưa cắt và mài phẳng 2 đầu, đảm bảo kích thước mẫu 1 x b x h = 40 x 12 x 10 mm. Lắp đặt mẫu vào thiết bị, kiểm tra mức độ ổn định, yên tĩnh của mẫu và các bộ phận trong thiết bị, sau đó tiến hành đo ở nhiệt độ từ 200C á 10000C (đối với xương sứ); tiến hành đo ở nhiệt độ từ 200C á 6000C ( đối với men), tốc độ nâng nhiệt độ: 50C/phút. ( kết quả kiểm tra tại Trung tâm gốm sứ - Viện vật liệu xây dựng). Hệ số giãn nở nhiệt trung bình của các mẫu trong các khoảng nhiệt độ được tính toán như sau: (1/00C) Trong đó: i = 2,3,4.... : hệ số giãn nở nhiệt trung bình trong khoảng từ nhiệt độ t1 á ti, 1/0C Dl: chênh lệch chiều dài so với mẫu ban đầu tại nhiệt độ t1 á ti, 1/0C l: chiều dài ban đầu của mẫu, l = 40mm : hệ số giãn nở nhịêt trung bình của thạch anh trong khoảng nhiệt độ t1 á ti, 1/0C. 2.3.6. Nghiên cứu cấu trúc các mẫu sứ bằng phương pháp phân tích Rơnghen. Cấu trúc của sứ có liên quan chặt chẽ đến các tính chất cơ, điện, nhiệt của sản phẩm. Vì vậy, phương pháp phân tích Rơnghen có tầm quan trọng to lớn trong việc đánh giá định tính các tính chất kỹ thuật của sản phẩm thông qua sự xác định các loại tinh thể có mặt trong các mẫu thực nghiệm đã nung ở nhiệt độ nung hợp lý. Sự xuất hiện các tinh thể được xác định thông qua các pick đặc trưng trên đồ thị. (Kết quả kiểm tra tại Trung tâm gốm sứ - Viện vật liệu xây dựng). 2.3.7. Phương pháp kiểm tra độ chảy máng nghiêng - Chuẩn bị mẫu, dụng cụ: Chuẩn bị 500g mẫu, 3 miếng mộc kích thước 5 x 100 x 100 mm, 01 mángchảy, 20g mẫu men chuẩn (đã sấy khô), 01 cối chày sứ, 01 bình nước nhỏ. - Sấy khô hoàn toàn 100g mẫu men cần thử. - Cân 6g mẫu khô và cho vào cối sứ. - Dùng chày nghiền nhỏ mẫu trong cối. - Dùng bình nước nhỏ 40-50 giọt (2 - 2,5g) nước vào mẫu. - Dùng tay nhào trộn, vê viên mẫu thử.,vét hết lượng men bám trên tay, cối vào viên mẫu. - Trên một máng nghiêng có thể thử được 6 mẫu men. - Đặt máng nghiêng, 3 miếng mộc đã được tráng men, vòng đo nhiệt độ vào cùng một vị trí trong lò sản xuất. - Kết quả: Độ chảy của men cần thử (mm). 2.3.8. Phương pháp kiểm tra độ bền rạn men - Chuẩn bị mẫu: Mẫu là các miếng sứ tráng men trên bề mặt, các miếng sứ với các bài phối liệu khác nhau của xương và của men, chúng được nung ở các nhiệt độ nung khác nhau. - Đánh dấu ký hiệu các mẫu sứ. - Đặt các mãu trong nồi hấp có áp suất 6 Bar, lưu ở áp suất lớn nhất trong 2 giờ. - Lấy mẫu ra đặt trong bình thuỷ tinh, sau đó dùng xanh etylen phết trên các bề mặt các mẫu. Các mẫu nếu có vết rạn nhỏ sẽ bị xanh etylen làm cho xuất hiện các vết rạn. - Kết quả kiểm tra tại Trung tâm gốm sứ - Viện vật liệu xây dựng. 2.3.9. Phương pháp kiểm tra các tính chất của men Nhiệt độ bắt đầu co rút Mẫu thử đạt được kích thước nhỏ nhất mà vẫn giữ được hình dạng ban đầu Nhiệt độ biến mềm Các cạnh của mẫu thử trở nên tròn. Những sự thay đổi này chỉ ra sự xuất hiện của các pha lỏng (mặc dù với độ nhớt rất cao), làm cho khí không thẩm thấu qua men được. Nhiệt độ cầu ở nhiệt độ này mẫu thử mất đi hoàn toàn hình dạng cũ và có dạng hình cầu, ngay trước vị trí bán cầu. Nhiệt độ bán cầu ở nhiệt độ này mẫu thử có dạng hình bán cầu. Đó là nhiệt độ nóng chảy. 2.3.10. Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử - Để làm sáng tỏ hơn về thành hàm lượng của các pha: Pha thuỷ tinh, pha tinh thể và các lỗ xốp trong xương gốm sứ, kính hiển vi điện tử với độ khuyết đại 1000 lần. - So sánh giữa các mẫu sứ nung tại các nhiệt độ khác nhau và so sánh với các bài phối liệu khác nhau khi cùng nung tại các nhiệt độ. - Các mẫu sau khi nung được đập ra và chụp lại toàn bộ bề mặt của sản phẩm tại đó. - Kết quả chụp kính hiển vi điện tử tại: Viện nhiệt đới - Viện khoa học tự nhiên. Phần III. Phần thực nghiệm 3.1. Kết qủa thực nghiệm bài xương 3.1.1. Chuẩn bị phối liệu nghiên cứu Trong quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm gốm sứ, nguyên liệu là một trong những nhân tố quan trọng hàng đầu, nó ảnh hưởng rất lớn đến tất cả các công đoạn trong quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Các chủng loại sản phẩm gốm sứ khác nhau thì yêu cầu về các nguyên liệu, tính chất của các nguyên liệu là khác nhau. Vì vậy việc lựa chọn nguyên liệu để nghiên cứu sao cho phù hợp với công nghệ sản xuất là rất cần thiết. 3.1.2. Lựa chọn các bài phối liệu Các nguyên liệu sau khi được đồng nhất và được đóng bao gói, lưu kho tại phòng kỹ thuật Công ty sứ Thanh Trì. Lấy mẫu và đi kiểm tra thành phần hoá học tại viện vật liệu xây dựng - Bộ xây dựng. Bảng 3.1.Thành phần hóa của một số nguyên liệu sử dụng trong sản xuất xương sứ Nguyên liệu Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 ( Kết quả phân tích thành phần hoá tại viện vật liệu xây dựng ) Bảng 3.2. Thành phần phối liệu của các bài xương thí nghiệm Nguyên liệu Các bài thí nghiệm HB1 HB2 HB3 HB4 Thạch anh 6.00 5.00 4.00 3.00 Fenspat PT 32.00 34.00 35.00 37.00 Caolanh YB 10.00 10.00 10.00 10.00 Caolanh ĐA 10.00 10.00 10.00 10.00 Đất sét TT 40.00 39.00 39.00 38.00 Bột Talc 2.00 2.00 2.00 2.00 Xương sứ 4.00 4.00 4.00 4.00 BaCO3 0.05 0.05 0.05 0.05 TTL 0.45 0.45 0.45 0.45 Tổng 104.00 104.00 104.00 104.00 Bảng 3.3. Bài phối liệu HB1 ( K2O + Na2O = 3.75 ) Nguyên liệu % Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 5.00 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 33.00 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 10.00 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 10.00 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 40.00 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 2.00 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 4.00 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 Tổng 104.00 5.59 65.89 23.75 1.03 1.12 0.85 1.47 2.28 Sau nung 100.00 0.00 68.36 24.64 1.07 1.16 0.88 1.53 2.37 Bảng 3.4. Bài phối liệu HB2 ( K2O + Na2O = 3.94 ) Nguyên liệu % Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 5.00 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 34.00 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 10.00 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 10.00 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 39.00 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 2.00 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 4.00 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 Tổng 104.00 5.52 66.01 23.66 1.03 1.12 0.84 1.47 2.34 Sau nung 100.00 0.00 68.42 24.53 1.06 1.17 0.87 1.52 2.42 Bảng 3.5. Bài phối liệu HB3 ( K2O + Na2O = 4.02 ) Nguyên liệu % Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 4.00 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 35.00 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 10.00 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 10.00 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 39.00 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 2.00 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 4.00 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 Tổng 104.00 5.53 65.73 23.83 1.02 1.14 0.84 1.48 2.40 Sau nung 100.00 0.00 68.15 24.71 1.06 1.18 0.88 1.53 2.49 Bảng 3.6: Bài phối liệu HB4 ( K2O + Na2O = 4.94 ) Nguyên liệu % Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 3.00 0.00 98.61 0.58 0.42 0.00 0.01 0.01 0.00 Fenspat ( Phú Thọ) 37.00 0.58 70.94 17.33 0.32 1.47 0.20 1.14 6.10 Cao lanh (Dức anh) 10.00 11.71 49.96 32.89 1.82 0.74 0.10 0.84 0.11 Cao lanh (Yên Bái) 10.00 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 38.00 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 Bột talc 2.00 10.24 51.72 1.52 0.79 7.00 25.80 0.06 0.11 Xương sứ 4.00 0.12 68.82 22.44 1.27 1.44 0.10 1.88 2.07 Tổng 104.00 Sau nung 100.00 Sau khi tiến hành thí nghiệm xác định các tính chất, tuân thủ chặt chẽ nội dung thí nghiệm và phương pháp tính toán đã nêu trên, kết qủa thực nghiệm được lập thành các bảng số liệu và đồ thị đối với các tính chất khác nhau. 3.1.3. Các thông số hồ đổ rót Bảng 3.7. Thông số hồ đổ rót: Phối liệu D (g/cm3) SS41 ( % ) W ( % ) V ( 0G ) T ( 0G ) T ( 0G ) Tỷ số T1/T5 HB 1 1.740 4.15 29.31 316 18 72 4.00 HB 2 1.738 4.22 29.52 321 17 69 4.05 HB 3 1.741 4.10 29.20 323 18 68 3.80 HB4 1,739 4.05 29.64 322 17 66 3.90 - Thời gian tạo độ dầy 9mm:+ Phối liệu HB1: 135 phút. + Phối liệu HB2: 129 phút. + Phối liệu HB3: 138 phút. + Phối liệu HB4: 130 phút. - Tạo hình bằng phương pháp đổ rót trên khuôn thạch cao đang sản xuất tại công ty sứ Thanh Trì: Tạo hình thành các tấm kích thước 10cm*10cm*1cm và các thanh kiểm tra cường độ kích thước 2cm*1cm*20cm. - Sấy khô mẫu tại tủ sấy sau đó để nguội rồi kiểm tra các tính chất. * Nhận xét kết quả: Các phối liệu HB1, HB2, HB3, HB4 có các tính chất của hồ đổ rót như độ linh động, độ lắng và các tính chất về độ ẩm, độ dẻo, thời gian tạo hình ... rất tốt, tương đương với phối liệu hiện đang sản xuất ổn định tại Công ty Sứ Thanh Trì Hà Nội, cụ thể là đã tạo hình các sản phẩm nắp két VI88 tại sản xuất ( phối liệu HB2&3 ). 3.1.4. Cường độ mộc Bảng 3.8. Cường độ mộc của các bài phối liệu TT Mẫu HB1 HB2 HB3 HB4 1 Mẫu 1(kg/cm2) 28.19 29.28 32.83 30.12 2 Mẫu 2(kg/cm2) 26.29 29.65 28.82 28.56 3 Mẫu 3(kg/cm2) 33.69 33.50 29.88 27.89 4 Mẫu 4(kg/cm2) 34.66 29.30 28.64 29.06 5 Mẫu 5(kg/cm2) 31.65 29.66 30.93 28.22 6 Mẫu 6(kg/cm2) 31.92 34.04 29.23 29.07 7 TB (kg/cm2) 30.26 30.91 30.05 28.82 * Nhận xét kết quả: Cường độ mộc của các mẫu thí nghiệm xương sứ đồng đều, với kết quả các bài hồ gần tương đương nhau và tương đương với hồ đang sản xuất tại Công ty sứ Thanh Trì Hà Nội (xương sản xuất cường độ là: 31 - 33 Kg/cm2) Qua kết quả chúng ta thấy cường độ mộc của 3 bài phối liệu HB1, HB2 & HB3 là cao, còn bài phối liệu HB4 thấp (< 30Kg/cm2). 3.1.5. Độ co của các phối liệu Bảng 3.9. Độ co sấy, co nung, co toàn phần của các phối liệu TT Bài TN Co sấy Co nung Co TP 1 HB 1 3.05 7.20 10.25 2 HB 2 3.12 7.75 10.87 3 HB 3 3.10 7.58 10.68 4 HB4 3.25 7.80 11.05 * Nhận xét kết quả: Độ co sấy, co nung và co toàn phần của 4 bài phối liệu đều không sai khác nhau nhiều và đều tương đương với hồ đang sản xuất tại Công Ty sứ Thanh Trì. 3.1.6. Độ hút nước, độ xốp, khối lượng thể tích Bảng 3.10: Độ xốp, độ hút nước, khối lượng thể tích của phối liệu HB1. Nhiệt độ nung (0C) Độ xốp biểu kiến (%) Độ hút nước (%) Khối lượng thể tích (g/cm3) 1190 0.119 0.515 2.359 1200 0.105 0.312 2.362 1210 0.062 0.250 2.365 1220 0.038 0.072 2.368 1230 0.037 0.069 2.368 1240 0.052 0.104 2.365 Bảng 3.11: Độ xốp, độ hút nước, khối lượng thể tích của phối liệu HB2. Nhiệt độ nung (0C) Độ xốp biểu kiến (%) Độ hút nước (%) Khối lượng thể tích (g/cm3) 1190 0.106 0.420 2.361 1200 0.088 0.113 2.364 1210 0.034 0.024 2.370 1220 0.035 0.025 2.369 1230 0.038 0.061 2.367 1240 0.055 0.107 2.365 Bảng 3.12: Độ xốp, độ hút nước, khối lượng thể tích của phối liệu HB3. Nhiệt độ nung (0C) Độ xốp biểu kiến (%) Độ hút nước (%) Khối lượng thể tích (g/cm3) 1190 0.114 0.401 2.360 1200 0.085 0.122 2.363 1210 0.036 0.027 2.369 1220 0.035 0.027 2.369 1230 0.041 0.071 2.368 1240 0.059 0.112 2.364 Bảng 3.13: Độ xốp, độ hút nước, khối lượng thể tích của phối liệu HB4. Nhiệt độ nung (0C) Độ xốp biểu kiến (%) Độ hút nước (%) Khối lượng thể tích (g/cm3) 1190 0.074 0.396 2.358 1200 0.061 0.100 2.366 1210 0.036 0.092 2.365 1220 0.038 0.045 2.364 1230 0.042 0.045 2.362 1240 0.053 0.049 2.360 *Nhận xét kết quả: - Đối với mẫu phối liệu HB1, độ xốp và độ hút nước giảm dần từ nhiệt độ 1190 á 12200C, từ 1220 - 12300C thì độ xốp và độ hút nước không thay đổi, vượt quá nhiệt độ 12300C thì độ xốp và độ hút nước lại có xu hướng tăng lên. Khối lượng thể tích của mẫu tăng dần từ 1190 á 12200C và bị giảm đi khi vượt quá 12200C. Như vậy có thể thấy rằng nhiệt độ nung 12300C là nhiệt độ kết khối phù hợp nhất của mẫu phối liệu HB1. - Đối với mẫu phối liệu HB2 , độ xốp và độ hút nước tăng dần từ nhiệt độ 1190 - 12100C, thấp nhất ở nhiệt độ 1210 - 12200C, còn khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn 12100C thì độ xốp và độ hút nước lại có xu hướng tăng lên. Khối lượng thể tích của mẫu tăng dần từ 1190 á 12100C và bị giảm đi khi vượt quá 12200C.. Như vậy, có thể thấy rằng nhiệt độ nung 12100C - 12200C là nhiệt độ kết khối phù hợp nhất của mẫu phối liệu HB2, Khoảng kết khối tương đối lớn. - Đối với mẫu phối liệu HB3 , độ xốp và độ hút nước tăng dần từ nhiệt độ 1190 - 12100C, thấp nhất ở nhiệt độ 1210 - 12000C, còn khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn 12100C - 12200C thì độ xốp và độ hút nước lại có xu hướng tăng lên. Khối lượng thể tích của mẫu tăng dần từ 1190 á 12100C và bị giảm đi khi vượt quá 12200C.. Như vậy, có thể thấy rằng nhiệt độ nung 12100C - 12200C là nhiệt độ kết khối phù hợp nhất của mẫu phối liệu HB3 tuy nhiên khoảng kết khối nhỏ hơn phối liệu HB2. - Đối với mẫu phối liệu HB4, độ xốp và độ hút nước tăng dần từ nhiệt độ 1190 - 12000C, thấp nhất ở nhiệt độ 12000C - 12100C, còn khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn 12100C thì độ xốp và độ hút nước lại có xu hướng tăng lên cao. Khối lượng thể tích của mẫu tăng dần từ 1190 á 12100C và bị giảm đi khi vượt quá 12100C. Như vậy, có thể thấy rằng nhiệt độ nung 12100C là nhiệt độ kết khối phù hợp nhất của mẫu phối liệu HB4. 3.1.6. Độ biến dạng thanh cong Bảng 3.14. Độ biến dạng thanh cong của các phối liệu theo nhiệt độ TT Nhiệt độ nung (0C) Độ biến dạng thanh cong mm HB1 HB2 HB3 HB4 HSX 1 1200 43.0 45.0 45.5 49.5 ----- 2 1210 43.5 46.0 46.0 52.0 ----- 3 1220 44.5 46.5 46.5 52.5 ----- 4 1230 45.0 47.0 47.0 53.5 ----- 5 1240 46.5 48.0 48.0 55.0 ----- 6 1270 ----- ----- ----- ----- 46.0 - 47.0 * Nhận xét kết quả: - Các phối liệu thực nghiệm đều có độ biến dạng thanh cong tăng dần theo nhiệt độ. - ở khoảng nhiệt độ 1200 - 12200C, phối liệu HB1 có độ biến dạng thanh cong từ 43.5 - 44.5 mm, nhỏ hơn phối liệu HSX ( Nhỏ hơn 3 mm ). - ở khoảng nhiệt độ 1200 - 12200C hai phối liệu HB2 và HB3 có độ biến dạng thanh cong dao động từ 45 - 46.5 mm, tương đương với sứ của bài phối liệu sản xuất ( HSX ). - ở khoảng nhiệt độ 1200 - 12200C, phối liệu HB4 có độ biến dạng thanh cong từ 49.5 - 52.5 mm, lớn hơn nhiều so với độ biến dạng thanh cong của phối liệu HB2, HB3 & HSX ( Lớn hơn 3.5 - 5 mm ). 3.1.7. Độ bền cơ học của các mẫu phối liệu Độ bền cơ học của các phối liệu được xác định là cường độ chịu uốn của các mẫu đã nung ở nhiệt độ nung hợp lý. Kết quả xác định được trình bày trong bảng 3.15; 3.16; 3.17. Bảng 3.15. Cường độ chịu uốn của mẫu phối liệu HB1 Tên phối liệu, Nhiệt độ nung Mẫu Cườngđộ uốn sU(Kg/cm2) Tên phối liệu, Nhiệt độ nung Mẫu Cường độ uốn sU(Kg/cm2) PL HB1 12000C 1 266.2 PL HB1 12100C 1 297.2 2 269.3 2 278.7 3 274.1 3 294.6 4 289.5 4 278.4 5 258.8 5 296.1 TB 271.6 TB 289.0 PL HB1 12200C 1 289.6 PL HB1 12300C 1 319.6 2 296.5 2 296.5 3 315.9 3 315.9 4 294.4 4 334.4 5 304.2 5 324.2 TB 300.1 TB 318.1 Bảng 3.16. Cường độ chịu uốn của mẫu phối liệu HB2 Tên phối liệu, Nhiệt độ nung Mẫu Cườngđộ uốn sU(Kg/cm2) Tên phối liệu, Nhiệt độ nung Mẫu Cường độ uốn sU(Kg/cm2) PL HB2 12000C 1 307.5 PL HB2 12100C 1 346.5 2 315.6 2 367.2 3 334.1 3 398.1 4 326.1 4 339.5 5 299.5 5 372.7 TB 316.6 TB 364.8 PL HB2 12200C 1 342.2 PL HB2 12300C 1 298.7 2 361.5 2 313.3 3 332.2 3 302.1 4 313.1 4 321.3 5 311.8 5 290.8 TB 332.2 TB 305.2 Bảng 3.17. Cường độ chịu uốn của mẫu phối liệu HB3 Tên phối liệu, Nhiệt độ nung Mẫu Cườngđộ uốn sU(Kg/cm2) Tên phối liệu, Nhiệt độ nung Mẫu Cường độ uốn sU(Kg/cm2) PL HB3 12000C 1 256.7 PL HB3 12100C 1 329.7 2 298.2 2 346.3 3 277.3 3 345.2 4 289.2 4 321.7 5 279.7 5 301.0 TB 280.2 TB 328.8 PL HB3 12200C 1 332.3 PL HB3 12300C 1 298.7 2 321.9 2 276.2 3 351.8 3 289.0 4 304.2 4 299.1 5 326.4 5 284.9 TB 327.3 TB 289.6 Bảng 3.18. Cường độ chịu uốn của mẫu phối liệu HB4 Tên phối liệu, Nhiệt độ nung Mẫu Cườngđộ uốn sU(Kg/cm2) Tên phối liệu, Nhiệt độ nung Mẫu Cường độ uốn sU(Kg/cm2) PL HB4 12000C 1 256.4 PL HB4 12100C 1 256.7 2 241.2 2 298.2 3 238.7 3 277.3 4 256.0 4 299.4 5 235.7 5 274.9 TB 245.6 TB 281.3 PL HB4 12200C 1 258.3 PL HB4 12300C 1 219.7 2 264.8 2 227.6 3 258.9 3 231.2 4 239.2 4 265.0 5 267.3 5 240.1 TB 257.7 TB 236.7 * Nhận xét kết quả: Cường độ chịu uốn của các mẫu phối liệu khác nhau có sự khác nhau khá lớn. Phối liệu HB2 có cường độ uốn trung bình cao nhất, đạt 364.8 Kg/cm2, trong khi phối liệu HB4 chỉ đạt được giá trị cao nhất là 281.3 Kg/cm2, còn cường độ chịu uốn của phối liệu HB1 đạt được giá tri cao nhất là 318.2 Kg/cm2. Cường độ cơ học của xương sứ đang sản xuất tại Công ty sứ Thanh Trì với nhiệt độ nung 12700C là 320 - 350 Kg/cm2, so sánh với cường độ cơ học của các mẫu phối liệu thực nghiệm thì 2 mẫu phối liệu HB2 và HB3 đạt giá trị tương đương. Đối với mẫu phối liệu HB4, cường độ chịu uốn là quá nhỏ so với các mẫu phối liệu HB2, HB3 và HSX ( Nhỏ hơn từ 60 - 80 kg/cm2 ). Phối liệu HB4 có độ bền uốn < 300Kg/cm2, không đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật về độ bền uốn. 3.1.8. Kết quả nghiên cứu cấu trúc các mẫu sứ qua phân tích Rơnghen Tiến hành phân tích Rơnghen đối với các mẫu sứ trong bài phối liệu HB2 và HB3, đây là các bài phối liệu điển hình có khoảng nhiệt độ kết khối theo yêu cầu nghiên cứu ban đầu và đáp ứng đầy đủ các tính chất của hồ, quá trình tạo hình cũng như các tính chất của sản phẩm sau nung. Tiến hành phân tích Rơnghen đối với các mẫu nung ở khoảng nhiệt độ kết khối tốt nhất 1210 - 12200C. Kết hợp phân tích mẫu xương sứ ( HSX ) đang sản ổn định tại Công ty sứ Thanh trì nung tại lò nung Tuynell có nhiệt độ nung cao nhất là 12700C để tiện so sánh và đánh giá. Kết quả phân tích Rơnghen tại viện vật liệu xây dựng - Bộ xây dựng và được thể hiện trên đồ thị hình 3.1; 3.2 và 3.3: Kết quả phân tích Rơnghen thành phần khoáng của các phối lệu HB2, HB3 và so sánh với HSX. Được thể hiện trên các bảng 3.18, 3.19 & 3.20: Bảng 3.19. Kết quả thành phần khoáng phối liệu HB2 Stt (No) Tên chỉ tiêu (Norms) Kết quả (Result) Ghi chú (Note) 1 Mullite: 3Al2O3. 2SiO2 Trung bình 2 Quartz: SiO2 ~ 15% Bảng 3.20. Kết quả thành phần khoáng phối liệu HB3 Stt (No) Tên chỉ tiêu (Norms) Kết quả (Result) Ghi chú (Note) 1 Mullite: 3Al2O3. 2SiO2 Trung bình 2 Quartz: SiO2 ~ 17% Bảng 3.21. Kết quả thành phần khoáng xương sản xuất của sứ Thanh Trì Stt Tên chỉ tiêu Kết quả Ghi chú 1 Mullite: 3Al2O3. 2SiO2 Trung bình 2 Quartz: SiO2 ~ 14% * Nhận xét kết quả: Qua kết quả phân tích Rơnghen thấy rằng với phối liệu HB3 có hàm lượng Mulit (3Al2O3. 2SiO2 ) nhỏ hơn và hàm lượng quartz (SiO2 ) lớn hơn so với so với hàm lượng mulit của mẫu phối liệu HB2 và mẫu HSX. Mẫu phối liệu HB2 và mẫu HSX có hàm lượng Mulit (3Al2O3. 2SiO2 ) và hàm lượng quartz (SiO2 ) tương đương nhau. 3.1.9. Kết quả nghiên cứu cấu trúc bằng chụp kính hiển vi điện tử Việc tiến hành chụp kính hiển vi điện tử đối với các mẫu sứ trong bài phối liệu HB2, đây là các bài phối liệu điển hình có khoảng nhiệt độ kết khối theo yêu cầu nghiên cứu ban đầu 1200 - 12200C và đáp ứng đầy đủ các tính chất của hồ, quá trình tạo hình cũng như các tính chất của sản phẩm sau nung. Chụp kính hiển vi điện tử đối với các mẫu nung ở các nhiệt độ khác nhau từ 1200 - 12300C để so sánh và đánh giá kết quả. Song song chụp kính hiển vi điện tử đối với xương sứ ( HSX ) đang sản ổn định tại Công ty sứ Thanh trì nung tại lò nung Tuynell có nhiệt độ nung cao nhất là 12700C để tiện so sánh và đánh giá. Kết quả chụp kính hiển vi điện tử với độ phóng đại 1.000 lần tại viện nhiệt đới - Viện khoa học Việt Nam và được thể hiện trên đồ thị hình 3.4; 3.5; 3.6; 3.7 và 3.8: * Nhận xét kết quả: Quan sát các mẫu HB2 nung ở nhiệt độ 1200 - 12200C ta thấy rõ các tinh thể mulit hình kim với hàm lượng tương đối nhiều và phân bố theo các hướng rất đa dạng. Các lỗ xốp có kích thước nhỏ hơn so với mẫu phối liệu HB2 nung ở nhiệt độ 12300C. Đặc biệt là mẫu phối liệu HB2 nung ở nhiệt độ 12100C, So sánh với mẫu phối liệu HSX nung ở nhiệt độ 12700C: Hai mẫu có hình chụp kính hiển vi điện tử với độ phóng đại 1000 là là tương đương. Quan sát mẫu phối liệu HB2 nung ở nhiệt độ 12300C thấy có các tinh thể mulít hình kim nhỏ, hàm lượng ít hơn so với mẫu nung ở 12100C, đó là do sự hoà tan các tinh thể mulít vào pha thuỷ tinh nóng chẩy. Các lỗ xốp với kích thước lớn hơn, có thể do sự phồng rộp ở mức độ nhỏ của mẫu sứ khi quá nhiệt độ kết khối. 3.1.10. Hệ số giãn nở nhiệt của các mẫu phối liệu. Hệ số giãn nở nhiệt được xác định trong khoảng nhiệt độ từ 20 á 1000 đối với các mẫu sứ đã nung ở nhiệt độ nung hợp lý. Số liệu tính toán được trình bày trong bảng 3.18. Kết quả kiểm tra hệ số dãn nở nhiệt tại Trung tâm gốm sứ - Viện vật liệu xây dựng. Bảng 3.22. Hệ số giãn nở nhiệt của các phân phối liệu. Hệ số giãn nở nhiệt a.10-6/0C) HB2 HB3 a20á100 7.57 7.46 a20á200 7.61 7.50 a20á300 7.72 7.61 a20á400 7.57 7.48 a20á500 7.78 7.69 a20á600 8.02 7.92 a20á700 7.40 7.42 a20á800 6.97 6.98 a20á900 6.90 6.89 a20á1000 6.45 6.46 *Nhận xét kết quả: Hệ số giãn nở nhiệt của phối liệu khác nhau chên lệch nhau không nhiều. Hệ số dãn nở nhiệt của các phối liệu từ 200C - 10000C nằm trong khoảng từ 6.5 - 7.9*10-6/0C. 3.1.11. Thảo luận kết quả nghiên cứu xương sứ Thông qua những kết quả nghiên cứu đã trình bày trong phần trên có thể đưa ra một số nhận xét và giải thích về những kết quả đã nghiên cứu. * Về các thông số hồ đổ rót và cường độ mộc: Các phối liệu đều đạt các thông số, tính chất của hồ đổ rót như độ linh động, độ lắng, tỷ trọng các thông số về sót sàng, thời gian đổ rót, độ dẻo mộc bóc khuôn, thời gian ra khuôn… và đặc biệt là cường độ mộc, độ co sấy: Đều tương đương với hồ đổ rót đang sản xuất ổn định tại Công ty sứ Thanh Trì. Riêng đối với phối liệu HB4 có cường độ mộc nhỏ hơn cường độ mộc của các phối liệu khác ( nhỏ hơn 2 kg/cm2 ) và có cường độ mộc nhỏ hơn cường độ mộc của hồ sản xuất ( nhỏ hơn 3 kg/cm2 ). * Về các tính chất sau nung: -Độ co nung của 2 phối liệu HB2 và HB3 tương đương với bài phối liệu sản xuất; Phối liệu HB1 có độ co nung nhỏ hơn so với hồ sản xuất; còn phối liệu HB4 có độ co nung lớn hơn hồ đang sản xuất. Về độ xốp biểu kiến, độ hút nước, khối lượng thể tích: Bảng 3.23. quan hệ giữa độ hút nước của các phối liệu và nhiệt độ nung t0 nung Độ hút nước (%) HB1 HB2 HB3 HB4 1190 1200 1210 1220 1230 1240 0.515 0.312 0.250 0.072 0.069 0.104 0.420 0.113 0.024 0.025 0.061 0.107 0.401 0.122 0.027 0.027 0.071 0.112 0.396 0.100 0.092 0.045 0.045 0.049 Hình 3.1. quan hệ giữa độ hút nước của các phối liệu và nhiệt độ nung. Bảng 3.24. quan hệ giữa độ xốp biểu kiến của các phối liệu và nhiệt độ nung. t0 nung Độ xốp biểu kiến (%) HB1 HB2 HB3 HB4 1190 1200 1210 1220 1230 1240 0,119 0,105 0,062 0,038 0,037 0,052 0,106 0,088 0,034 0,035 0,038 0,055 0,114 0,085 0,036 0,035 0,041 0,059 0,074 0,061 0,036 0,038 0,042 0,053 Hình 3.2. quan hệ giữa độ xốp biểu kiến của các phối liệu và nhiệt độ nung. Bảng 3.25. quan hệ giữa khối lượng thể tích của các phối liệu và nhiệt độ nung. t0 nung Khối lượng thể tích (g/cm3) HB1 HB2 HB3 HB4 1190 1200 1210 1220 1230 1240 2.359 2.362 2.365 2.368 2.368 2.365 2.361 2.364 2.370 2.369 2.367 2.365 2.360 2.363 2.369 2.369 2.368 2.364 2.358 2.366 2.365 2.364 2.362 2.360 Hình 3.3. quan hệ giữa khối lượng thể tích của các phối liệu và nhiệt độ nung. - Đối với mẫu phối liệu HB1, độ xốp và độ hút nước giảm dần từ nhiệt độ 1190 á 12200C, từ 1220 - 12300C thì độ xốp và độ hút nước không thay đổi, vượt quá nhiệt độ 12300C thì độ xốp và độ hút nước lại có xu hướng tăng lên. Khối lượng thể tích của mẫu tăng dần từ 1190 á 12200C và bị giảm đi khi vượt quá 12200C. Quan sát trên bề mặt các mẫu nung của phối liệu HB4 ở nhiệt độ 12000C - 12200C thấy trên bề mặt có mầu vàng nhạt, mẫu vẫn còn chưa kết khối, Độ hút nước và độ xốp còn rất cao, trong khi khối lượng thể tích lại nhỏ, điều này cho thấy rằng ở nhiệt độ dưới 12200C thì phối liệu chưa được kết khối hoàn toàn, ở nhiệt độ trên 12400C thì phối liệu đã quá chín nên xảy ra hiện tượng phồng rộp nhỏ làm khối lượng thể tích giảm chút ít, độ xốp, độ hút nước tăng lên ít. Thực tế quan sát trên bề mặt các mẫu nung của phối liệu HB1 ở nhiệt độ 12600C và 12700C thấy có sự xuất hiện của một số điểm phồng rộp trên bề mặt mẫu, nhưng với số lượng rất ít. Như vậy có thể thấy rằng nhiệt độ nung 12300C là nhiệt độ kết khối phù hợp nhất của mẫu phối liệu HB1. - Đối với mẫu phối liệu HB2 , độ xốp và độ hút nước tăng dần từ nhiệt độ 1190 - 12100C, thấp nhất ở nhiệt độ 1210 - 12200C, còn khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn 12100C thì độ xốp và độ hút nước lại có xu hướng tăng lên. Khối lượng thể tích của mẫu tăng dần từ 1190 á 12100C và bị giảm đi khi vượt quá 12200C. Quan sát trên bề mặt các mẫu nung của phối liệu HB2 ở nhiệt độ từ 12600C thấy có các vết phồng rộp trên bề mặt mẫu. Qua đó thấy rằng ở nhiệt độ dưới 12100C thì phối liệu chưa kết khối; ở nhiệt độ từ 1220 - 12400C phối liệu tuy có độ hút nước cao hơn nhưng vẫn trong khoảng cho phép ( < 0.5% ), khối lượng thể tích và độ xốp tăng lên chút ít; còn ở nhiệt độ trên 12600C thì phối liệu đã quá chín nên bị phồng rộp. Như vậy, có thể thấy rằng nhiệt độ nung 12100C - 12200C là nhiệt độ kết khối phù hợp nhất của mẫu phối liệu HB2, Khoảng kết khối tương đối lớn. - Đối với mẫu phối liệu HB3, độ xốp và độ hút nước tăng dần từ nhiệt độ 1190 - 12100C, thấp nhất ở nhiệt độ 1210 - 12000C, còn khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn 12100C - 12200C thì độ xốp và độ hút nước lại có xu hướng tăng lên. Khối lượng thể tích của mẫu tăng dần từ 1190 á 12100C và bị giảm đi khi vượt quá 12200C. Quan sát trên bề mặt các mẫu nung của phối liệu HB2 ở nhiệt độ 12500C thấy có các vết phồng rộp trên bề mặt mẫu. Qua đó thấy rằng ở nhiệt độ dưới 12100C thì phối liệu chưa kết khối, còn ở nhiệt độ từ 1210 - 12300C phối liệu tuy có độ hút nước cao hơn nhưng vẫn trong khoảng cho phép ( < 0.5% ), khối lượng thể tích và độ xốp tăng lên chút ít nhưng ở mức cao hơn phối liệu HB2; còn ở nhiệt độ trên 12500C thì phối liệu đã quá chín nên bị phồng rộp. Như vậy, có thể thấy rằng nhiệt độ nung 12100C - 12200C là nhiệt độ kết khối phù hợp nhất của mẫu phối liệu HB3 tuy nhiên khoảng kết khối nhỏ hơn phối liệu HB2. - Đối với mẫu phối liệu HB4, độ xốp và độ hút nước tăng dần từ nhiệt độ 1190 - 12000C, thấp nhất ở nhiệt độ 12000C - 12100C, còn khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn 12100C thì độ xốp và độ hút nước lại có xu hướng tăng lên cao. Khối lượng thể tích của mẫu tăng dần từ 1190 á 12100C và bị giảm đi khi vượt quá 12100C. Quan sát mẫu phối liệu khi nung ở 12300C đẫ có hiện tượng phồng rộp. Như vậy, có thể thấy rằng nhiệt độ nung 12100C là nhiệt độ kết khối phù hợp nhất của mẫu phối liệu HB4. Như vậy qua kết quả kiểm tra độ hút nước, khối lượng thể tích và độ xốp có thể thấy rằng để đạt được nhiệt độ nung gốm sứ cao nhất ở khoảng nhiệt độ 1200 - 12200C thì có thể dùng các bài phối liệu HB2, HB3 &HB4, tuy nhiên bài phối liệu HB4 có khoảng kết khối nhỏ, đã có hiện tượng phồng rộp khi nung tới nhiệt độ 12300C và có khối lượng thể tích nhỏ nhất trong các bài phối liệu thử nghiệm. Nên dùng bài phối liệu HB2 vì khoảng kết khối của phối liệu HB2 rộng hơn HB3, ít ảnh hưởng tới sản xuất quy mô tại các lò công nghiệp. Độ biến dạng thanh cong - Đối với phối liệu HB1, độ biến dạng thanh cong là nhỏ nhất , ở khoảng nhiệt độ kết khối ( 1230 - 12400C ) đạt giá trị tương đương với độ biến dạng thanh cong của hồ sản xuất tại nhiệt độ sản xuất bình thường ( 12700C ). - Đối với phối liệu HB2 & HB3 có độ biến dạng thanh cong nhỏ và không bị tăng quá khi nhiệt độ tăng từ 1200 - 12400C, độ biến dạng thanh cong ở khoảng nhiệt độ kết khối của nó ( 1210 - 12200C ) có giá trị nhỏ hơn chút ít so với độ biến dạng thanh cong của hồ sản xuất tại nhiệt độ sản xuất bình thường ( 12700C ). - Đối với phối liệu HB4 độ biến dạng thanh cong quá lớn, nó sẽ gây ra việc biến dạng sản phẩm sau nung không đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật cũng như mỹ thuật của sản phẩm. Kết luận: Đối với độ biến dạng thanh cong của 2 phối liệu HB2 và HB3 có độ biến dạng nhỏ tại khoảng nhiệt độ kết khối 1200 - 12200C nhỏ hơn chút ít so với độ biến dạng thanh cong sứ sản xuất. Về cường độ cơ học: Bảng 3.26.Tổng hợp cường độ chịu uốn của các mẫu thí nghiệm: Nhiệt độ nung (0C) Cườngđộ uốn sU(Kg/cm2) HB1 HB2 HB3 HB4 HSX 1200 271.6 316.6 280.2 245.6 ----- 1210 289.0 364.8 328.8 281.3 ----- 1220 300.1 332.2 327.3 257.7 ----- 1230 318.1 305.2 289.6 236.7 ----- 1270 ----- ----- ----- ----- 300-350 Từ bảng số liệu trên ta vẽ đồ thị biểu hiện mối quan hệ giữa cườngđộ uốn sU(Kg/cm2) và nhiệt độ nung xương sứ. Hình 3.4. quan hệ giữa cường độ uốn và nhiệt độ nung. - Đối với mẫu phối liệu HB4 ( tổng hàm lượng kiềm: có độ bền uốn là < 300 Kg/cm2 nhỏ hơn tiêu chẩn độ bền uốn của sứ vệ sinh ( tiêu chuẩn cơ sở ). - Đối với mẫu phối liệu HB1 có độ bền uốn cao nhất là 318 kg/cm2 ở nhiệt độ nung 12300C, còn ở nhiệt độ nung 1200 - 12200C cường độ chịu nến cũng nằm trên dưới 300kg/cm2. - Đối với phối liệu HB2 & HB3 với khoảng nhiệt độ nung 1200 - 12200C, có cường độ chịu nén là từ 300 - 360 kg/cm2, tương đương với cường độ chịu nén của phối liệu HSX ở nhiệt độ nung 12700C là: 300 - 350 kg/cm2. - Đối với mẫu phối liệu HB2 có cường độ chịu nén cao hơn cường độ chịu nén của mẫu phối liệu HB3 khi nung ở cùng một nhiệt độ. Trong khoảng nhiệt độ từ 1200 - 12200C thì mẫu phối liệu HB2 cao hơn hẳn phối liệu HB3. Các phối liệu có cường độ cơ học cao là phối liệu có độ sít đặc của cấu trúc vật liệu sau nung cao. Điều này được khẳng định thông qua những thí nghiệm về độ hút nước, khối lượng thể tích, độ xốp biểu kiến của các mẫu phối liệu nung ở nhiệt độ nung hợp lý, khối lượng thể tích của các phối liệu tăng lên còn độ xốp biểu kiến, độ xốp kín thì giảm xuống: Phối liệu HB2: gr = 2,370 (g/cm3); XBK = 0,034 (%). Phối liệu HB1: gr = 2,368 (g/cm3); XBK = 0,037 (%). Nguyên nhân của vấn đề này là do khi tổng hàm lượng kiềm ( K2O + Na2O ) trong phối liệu tăng thì nhiệt độ nung của các phối liệu giảm xuống. Nó làm cho sự chuyển pha của các cấu tử diễn ra tốt nêu cấu trúc sít đặc hơn, dẫn đến khối lượng riêng, khối lượng thể tích tăng còn độ xốp thì giảm xuống. Mặt khác ở cùng nhiệt độ nung hợp lý tổng hàm lượng kiềm ( K2O + Na2O )càng tăng thì độ nhớt của pha thuỷ tinh giảm xuống nên khả năng thấm ướt của pha thuỷ tinh vào các ngóc ngách, điền vào các lỗ xốp trở nên dễ dàng hơn làm lượng pha khí được giảm xuống. Sự giảm lượng pha khí làm tăng độ sít đặc của cấu trúc, từ đó dẫn đến cường độ cơ học của mẫu phối liệu được tăng lên. Đối với 2 phối liệu HB2 và phối liệu HB3: Phối liệu HB2: gr = 2,370 (g/cm3); XBK = 0,034 (%). Phối liệu HB3: gr = 2,369 (g/cm3); XBK = 0,035 (%). Hai phối liệu này có tổng hàm lượng kiềm ( K2O + Na2O ) gần tương đương nhau - Phối liệu HB3 có tổng hàm lượng ( K2O + Na2O )> phối liệu HB2 là: 0.08% - Điều đó được giải thích là ở khoảng nhiệt độ nung hợp lý 1200 - 12200C, phối liệu HB2 kết khối tốt hơn và ở nhiệt độ đó pha thuỷ tinh hoàn toàn có thể hoà tan phần lớn các hạt thạch anh, các hạt thạch anh tàn dư sẽ có kích thước rất bé và phân bố đều trong nền thuỷ tinh; hàm lượng của pha thuỷ tinh hợp lý tyăng độ bền cơ, độ nhớt của pha thuỷ tinh cũng đủ nhỏ để chui vào các ngóc ngách của các lỗ xốp. Qua nghiên cứu về cấu trúc của các mẫu sứ bằng phương pháp phân tích Rơnghen cũng nhận thấy được mối quan hệ giữa cường độ cơ học và hàm lượng các tinh thể trong cấu trúc. Mẫu có cường độ cơ học và hàm lượng các tinh thể được xác định định tính cũng cao hơn so với mẫu có cường độ cơ học thấp, đặc biệt là hàm lượng các tinh thể mulit. Chứng tỏ mẫu phối liệu HB2 đã tạo ra pha thuỷ tinh hợp lý, thuận lợi hơn cho sự kết tinh các tinh thể mulit, đặc biệt trong điều kiện pha thuỷ tinh có hoà tan một phần thạch anh đưa vào, do các phối liệu được nghiền tới độ mịn cao (lượng sót sàng 16000 lỗ/ cm2 là 0,4 %) nên các hạt thạch anh được nghiền mịn và phân bố đều, tạo nên một ứng xuất nén trên bề mặt pha thuỷ tinh tiếp xúc trực tiếp với các hạt trong quá trình làm nguội, góp phần làm tăng cường đọ cơ học cho vật liệu. (Hàm lượng của các tinh thể được so sánh tương đối thông qua độ cao của các pick đặc trung trên đồ thị). So sánh hàm lượng của các tinh thể thông qua đồ thị cũng thấy rằng lượng thạch anh tàn dư trong phối liệu HB3 cao hơn trong phối liệu HB2. Kết luận chung: Qua kết quả vừa phân tích trên đây thấy rằng: + Phối liệu HB1 không đáp ứng được yêu cầu đặt ra khi nung sứ ở khoảng nhiệt độ 1200 - 12200C nhưng vẫn phải đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật. + Hai phối liệu HB2 và HB3 đáp ứng được đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật. + Để tối ưu đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn sản xuất sứ vệ sinh, đảm bảo tương đương với xương đang sản xuất tại công ty sứ Thanh Trì ở nhiệt độ nung 12700C; Mặt khác cò nâng cao được chất lượng sản phẩm ở một số chỉ tiêu kỹ thuật như đã phân tích trên đây. 3.2. Kết qủa thực nghiệm các bài men 3.2.1. Lựa chọn các bài phối liệu Các nguyên liệu sau khi được đồng nhất và được đóng bao gói, lưu kho tại phòng kỹ thuật Công ty sứ Thanh Trì. Lấy mẫu và đi kiểm tra thành phần hoá học tại viện vật liệu xây dựng - Bộ xây dựng. Bảng 3.27.Thành phần hóa của một số nguyên liệu sử dụng trong sản xuất men sứ Nguyên liệu Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Thạch Anh (Phú Thọ) 0.00 98.61 0.09 0.17 0.10 0.10 0.10 0.17 Fenspat (Vĩnh Phú) 0.79 73.64 15.04 0.48 1.19 0.36 2.49 4.21 CaC O3 42.96 1.74 0.00 0.00 54.62 0.39 0.00 0.00 Cao lanh (Yên Bái) 11.33 48.86 33.90 1.78 0.53 0.45 1.78 0.11 Đất sét (trúc thôn) 7.21 59.66 25.99 1.20 0.77 0.51 1.90 0.40 ZnO 0.50 1.04 0.00 0.00 0.00 ZnO 98.26 0.00 0.00 ZrSi O3 0.63 32.44 1.67 0.00 0.00 ZrO2 66.15 0.00 0.00 Wolastonit 1.50 50.00 0.00 0.10 0.30 45.00 0.00 0.00 BaCO3 0.43 0.00 0.00 0.00 0.26 BaO 75.36 0.00 0.00 Bột talc 6.91 58.13 0.56 1.68 2.62 30.28 0.19 0.37 ( Kết quả phân tích thành phần hoá tại viện vật liệu xây dựng ) Bảng 3.28. Thành phần phối liệu của các bài men thí nghiệm Nguyên liệu Các bài thí nghiệm MB1 MB2 MB4 MB5 Caolanh YB 7.00 7.00 7.00 7.00 Fenspat VP 34.00 33.00 38.00 35.00 Quartz 18.00 18.00 15.00 16.00 CaCO3 8.00 8.00 8.00 8.00 ZnO 4.00 4.00 4.00 4.00 ZrSi O4 12.00 12.00 12.00 12.00 Wolastonit 15.00 16.00 14.00 14.00 Talc 0.00 0.00 0.00 2.00 BaCO3 2.00 2.00 2.00 2.00 Tổng 100.00 100.00 100.00 100.00 Bảng 3.29. Thành phần hoá của các bài men thí nghiệm Tên mẫu Thành phần hoá học (%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 Ti O2 CaO MgO K2O Na2O ZnO ZrO BaO MKN MB1 57.78 7.71 0.33 0.08 11.66 0.20 1.04 1.51 3.93 7.94 1.51 5.33 MB2 57.54 7.56 0.33 0.09 12.10 0.20 1.01 1.46 3.93 7.94 1.51 5.34 MB4 57.27 8.31 0.35 0.08 11.24 0.21 1.13 1.67 3.93 7.94 1.51 5.34 MB5 57.53 7.89 0.30 0.12 11.12 0.69 1.30 1.72 3.93 7.94 1.51 5.28 Bảng 3.30. Công thức serger của các bài men thí nghiệm Tên mẫu Số mol SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O ZnO ZrO BaO MB1 61.67 8.23 0.36 0.09 12.45 0.22 1.11 1.61 4.20 8.47 1.61 MB2 61.43 8.07 0.35 0.09 12.92 0.21 1.08 1.56 4.20 8.47 1.61 MB4 61.16 8.88 0.37 0.09 12.00 0.23 1.21 1.78 4.20 8.48 1.61 MB5 61.17 8.39 0.32 0.12 11.83 0.74 1.38 1.83 4.18 8.44 1.60 Sau khi tiến hành thí nghiệm xác định các tính chất, tuân thủ chặt chẽ nội dung thí nghiệm và phương pháp tính toán đã nêu trên, kết qủa thực nghiệm được lập thành các bảng số liệu và đồ thị đối với các tính chất khác nhau. 3.1.2. Các thông số men ra máy và men phun Bảng 3.31. Thông số của men Phối liệu D (g/cm3) SS41 ( % ) W ( % ) 10 mm MB 1 1.639 0.78 34.10 76 MB 2 1.642 0.83 34.10 75 MB4 1.640 0.76 34.10 78 MB5 1.638 0.81 34.10 75 3.2.3. Kết quả kiểm tra các tính chất của các men thí nghiệm Nhận xét: Qua thành phần hoá học và công thức phân tử, công thức serger cho thấy, các loại men trên có thành phần cơ bản là giống nhau và tương đồng về các oxyt tham gia. Tác giả chỉ thay đổi một số ít rất nhỏ hàm lượng các oxyt tham gia để không gây ảnh hưởng lớn đến tính chất của men. Mục đích chính nhằm hạ nhiệt độ chảy của men xuống tới nhiệt độ yêu cầu trong khi hàm lượng của các oxyt chính trong thành phần thay đổi không đáng kể. 3.2.4. Kết quả nghiên cứu độ chẩy của men Bảng 3.32. Các thông số kỹ thuật của các bài men thí nghiệm Tên mẫu Nhiệt độ bắt đầu biến mềm (0C) Nhiệt độ biến mềm (0C Nhiệt độ chảy cầu (0C) Nhiệt độ chảy bán cầu (0C) Nhiệt độ chảy tràn (0C) MB 1 1100 1130 1150 1180 1200 MB 2 1100 1130 1150 1180 1200 MB 4 1080 1120 1130 1170 1180 MB5 1080 1130 1140 1170 1190 MSX 1120 1150 1160 1190 1220 Nhận xét kết quả: - Qua kết quả của bảng số liệu trên và quan sát các mẫu trong quá trình nung trong lò điện ta thấy: Cả 5 mẫu phối liệu men trên có nhiệt độ chảy dao động từ 1130 – 11900C, khoảng chảy dao động trong khoảng 30 – 400C và đều phù hợp với nhiệt độ nung men. Khoảng chảy chính là sự chênh lệch giữa nhiệt độ cầu tròn và nhiệt độ bán cầu. Giá trị của các đại lượng này phụ thuộc trước tiên vào thành phần hoá học của phối liệu men. Mẫu men MSX có nhiệt độ chảy cao nhất và mẫu men MB4 có nhiệt độ chảy thấp nhất; Hai mẫu men MB1 và MB2 có các nhiệt độ biến dạng, nhiệt độ bắt đầu chảy và chảy tràn không khác biệt nhau nhiều. - Quan sát các mẫu sau khi nung được lấy ra ở các nhiệt độ ta thấy: bề mặt men của các mẫu có độ bóng như sau: + Mẫu MB4: Độ bóng nhẵn bề mặt tốt ở các nhiệt độ. Mẫu rất ít bọt khí trên bề mặt của mẫu. + Mẫu MB5: Độ bóng nhẵn bề mặt kém hơn so với mẫu MB4 ở nhiệt độ chẩy bán cầu và chẩy cầu. Mẫu còn có ít các bọt khí trên bề mặt mẫu nhất là mẫu ở nhiệt độ chẩy tràn. + Mẫu MB1&2: Độ bóng nhẵn bề mặt kém hơn nhiều so với mẫu MB4 ở nhiệt độ chẩy bán cầu và chẩy cầu. Mẫu còn nhiều các bọt khí trên bề mặt mẫu nhất là mẫu ở nhiệt độ chẩy tràn. + Mẫu MSX: Độ bóng nhẵn bề mặt tốt ở các nhiệt độ. ở nhiệt độ chẩy tràn hoàn toàn còn một vài các bọt khí nhỏ trên bề mặt mẫu. 3.2.5. Kết quả kiểm tra độ chảy máng nghiêng Bảng 3.33.Độ chảy máng nghiên của các phối liệu theo nhiệt độ nung. TT Nhiệt độ nung (0C) Độ chảy máng nghiêng mm MB1 MB2 MB4 MB5 MSX 1 1200 47.0 46.0 55.5 58.5 ----- 2 1210 49.5 50.0 58.0 62.0 ----- 3 1220 52.5 53.5 60.5 65.5 ----- 4 1230 58.0 57.5 65.0 66.0 ----- 5 1240 60.5 61.0 68.0 72.0 ----- 6 1270 ----- ----- ----- ----- 55.0 - 60.0 * Nhận xét kết quả: ở khoảng nhiệt độ nung từ 1200 - 12200C, hai phối liệu MB1 và MB2 có độ chảy máng nghiêng nhỏ từ 46 - 53 mm: Không đảm bảo theo tiêu chuẩn cơ sở. ở khoảng nhiệt độ nung từ 1200 - 12200C, hai phối liệu MB4 và MB5 có độ chảy máng nghiêng là từ 58 - 66 mm, hai phối liệu này đảm bảo cho men có độ chảy tốt, hai phối liệu trên có độ chảy máng nghiêng tương đương với độ chảy máng nghiêng của men sản xuất nung ở nhiệt độ 12700C. Để nhận biết men có đạt chỉ tiêu kỹ thuật hay không, phải kiểm tra nhiệt độ bắt đầu chảy, nhiệt độ chảy cầu, bán cầu, chảy tràn và độ chảy máng nghiêng.... Kết quả kiểm tra độ chảy máng nghiêng có thể cho biết về độ nhớt của men. Nếu men có độ chảy máng nghiêng lớn cũng đồng nghĩa với độ nhớt nhỏ. Về quan hệ giữa thành phần hoá học và chảy máng nghiêng thể hiện rõ nét giữa các mẫu men MB4 và MB5 có hàm lượng ( SiO2 + Al2O3 ) thấp (68%) nhưng hàm lượng kiềm ( Na2O + K2O ) lớn ( 2.8 - 3%), trong khi đó MB1, MB2 có hàm lượng ( SiO2 + Al2O3 ) cao hơn (70%) nhưng hàm lượng kiềm ( Na2O + K2O ) nhỏ hơn ( 2.46 - 2,65%). Vì vậy, sự chênh lệch độ chảy máng nghiêng ở khoảng nhiệt độ 1200 - 12200C giữa các mẫu MB4, MB5 và MB1, MB2 là lớn từ 10 - 15 mm. 3.2.6. Hệ số giãn nở nhiệt của các mẫu phối liệu men. Hệ số giãn nở nhiệt được xác định trong khoảng nhiệt độ từ 20 á 600 đối với các mẫu men đã nung ở nhiệt độ nung 12400C. Số liệu tính toán được trình bày trong bảng 3.25. Kết quả kiểm tra hệ số dãn nở nhiệt tại Trung tâm gốm sứ - Viện vật liệu xây dựng. Bảng 3.34. Hệ số giãn nở nhiệt của các phối liệu men. Hệ số giãn nở nhiệt a.10-6/0C) MB1 MB2 MB4 MB5 a20á100 5.52 5.12 5.45 5.40 a20á200 5.76 5.52 5.70 5.72 a20á300 6.02 5.95 5.97 6.05 a20á400 6.25 6.25 6.25 6.27 a20á500 6.35 6.41 6.35 6.39 a20á600 6.47 6.54 6.47 6.52 *Nhận xét kết quả: Hệ số giãn nở nhiệt của các phối liệu từ nhiệt độ 20 - 6000C chên lệch nhau không nhiều. Hệ số dãn nở nhiệt của các phối liệu từ 200C - 10000C nằm trong khoảng từ 5.2 - 6.5.10-6/0C. Yêu cầu của men đặt ra là hệ số giãn nở nhiệt phù hợp với xương, độ nhớt nhỏ, ít thay đổi theo nhiệt độ. Chính vì vậy, mẫu phối liệu MB1 và MB2 có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ hơn hệ số dãn nở nhiệt của phối liệu MB4 và MB5. Nhưng các mẫu MB1 và MB2 lại có mức chảy máng nghiêng thấp, nhiệt độ biến mềm cao, không phù hợp với nhiệt độ nung của men. 3.2.7. Sự phù hợp xương - men Qua đánh giá kết quả nghiên cứu xương ở trên: Chọn phối liệu xương tối ưu để tráng men là 2 phối liệu HB2 và HB3. Các mẫu phối liệu xương được sửa baviar, làm sạch bề mặt mẫu và được sấy khô: Theo tiêu chuẩn mộc cho phun men. Bốn phối liệu men MB1, MB2, MB4, MB5 được chuẩn bị có các thông số về hồ men theo tiêu chuẩn đã nêu và các tiêu chuẩn của hồ men tương đương như tiêu chuẩn của men đang sản xuất ổn định tại Công ty sứ Thanh Trì. Tráng hồ men của các phối liệu men lên các mẫu xương với độ dày men đạt 8 - 9 mm: Theo tiêu chuẩn độ dầymen phun. Nung mẫu đẫ tráng men trong lò điện 12300C, tại phòng kỹ thuật công ty sứ Thanh Trì và Song song nung mẫu đã tráng men trong lò nung lại lần 2 (nung sứ thu hồi) ở những điểm đã khảo sát trước nhiệt độ tại Công ty sứ Thanh Trì. Kết hợp nung mẫu cùng với các vòng đo nhiệt độ của ITALY để kiểm tra thật chuẩn nhiệt độ nung mẫu. Ký hiệu mẫu: HM24; HM25; HM34; HM35… Ví dụ: HM24 - có nghĩa là: Xương HB2 và được tráng men MB4. Mâũ chuẩn: Là mẫu chuẩn của xương men sứ Thanh Trì đang sản xuất. Bảng 2.18. Các thông số nung Ký hiệu mẫu Nhiệt độ nung (0C) Nhận xét sơ bộ HM21, HM22, HM31, HM32 HM24, HM25, HM34, HM35 1190 Các mẫu men HM21, HM22, HM31, HM32 đều chưa chảy, bề mặt sần. Các mẫu men HM24, HM25, HM34, HM35 chảy tốt hơn, nhưng bề mặt chưa có ánh bóng. HM21, HM22, HM31, HM32 HM24, HM25, HM34, HM35 1200 Các mẫu men HM21, HM22, HM31, HM32 đã chảy, nhưng bề mặt vẫn còn sần. Các mẫu men HM24, HM25, HM34, HM35 chảy tốt hơn, bề mặt chưa bóng đẹp. HM21, HM22, HM31, HM32 HM24, HM25, HM34, HM35 1210 Các mẫu men HM21, HM22, HM31, HM32 đã chảy, nhưng bề mặt chưa có ánh bóng. Các mẫu men HM24, HM25, HM34, HM35 chảy tốt, bề mặt men bóng đẹp - tương đương mẫu chuẩn. HM21, HM22, HM31, HM32 HM24, HM25, HM34, HM35 1220 Các mẫu men HM21, HM22, HM31, HM32 đã chảy khá tốt, bề mặt có ánh bóng nhưng chưa đẹp. Các mẫu men HM24, HM25, HM34, HM35 chảy tốt, bề mặt men bóng đẹp - tương đương mẫu chuẩn. HM21, HM22, HM31, HM32 HM24, HM25, HM34, HM35 1230 Các mẫu men HM21, HM22, HM31, HM32 đã chảy tốt, bề mặt có ánh bóng. Các mẫu men HM24, HM25, HM34, HM35 chảy tốt, bề mặt men bóng đẹp - tương đương mẫu chuẩn. HM21, HM22, HM31, HM32 HM24, HM25, HM34, HM35 1240 Các mẫu men HM21, HM22, HM31, HM32 đã chảy tốt, bề mặt bóng đẹp. Các mẫu men HM24, HM25, HM34, HM35 chảy tốt, bề mặt men bóng đẹp. Nhận xét kết quả: Qua kết quả nung tại lò điện và lò nung gián đoạn công nghiệp tại Công ty sứ Thanh Trì, nung ở các nhiệt độ khác nhau nhận thấy: + Tất cả các men đều bám dính rất tốt vào xương, không có men nào có hiện tượng bong men và co men. + Trong dải nhiệt độ nung 1190 - 12400C các men đều chảy rất tốt, tuy nhiên các phối liệu men khác nhau có bề mặt men với độ bóng đẹp là khác nhau. + Trong khoảng nhiệt độ nung đã chọn 1200 - 12200C: Men MB4 có độ bóng, khả năng chảy là tốt nhất, qua sát bề mặt mẫu sau khi nung tất cả các mẫu HM24 và HM34 đều cho kết quả tốt có bề mặt men bóng đẹp hơn các mẫu khác và bóng tương đương ( có phần hơn ) so với mẫu chuẩn. + Đặc biệt sau khi quan sát các mẫu HM24 bằng kính hiển vi: Bề mặt mẫu ánh bóng, không có gợn sóng và mức bọt men lấm tấm là rất ít so với các mẫu sứ chuẩn cũng như các sản phẩm đang sản xuất. Điều đó còn được thể hiện rõ nét khi phun men MB4 lên sản phẩm 2 sản phẩm nắp két được tạo hình bởi hồ xương HB2 kết quả so sánh cho thấy 2 sản phẩm đạt yêu cầu tương đương các sản phẩm làm mẫu chuẩn tại Công ty sứ Thanh Trì Hà Nội. Trên đây chỉ nêu một bài men đạt chất lượng tốt trong toàn bộ quá trình thử nghiệm. Kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm khi tráng men thí nghiệm và hồ xương thí nghiệm so với sản phẩm đang được sử dụng đạt kết quả tương đương và đạt yêu cầu quy định cho sản xuất sứ vệ sinh. 3.2.8. Kết quả kiểm tra sự phù hợp xương men Các mẫu HM24 sau khi nung ở các nhiệt độ khác nhau từ 1200 - 12400C, được kiểm tra độ bền xương - men tại: Trung tâm gốm sứ - Viện vật liệu xây dựng. Bảng 3.2.9. Kết quả kiểm tra độ bền rạn men Chỉ tiêu Nhiệt độ nung (oC) kí hiệu mẫu Kết quả Độ bền rạn men + áp suất: 6 Kbar +Thời gian lưu: 2 giờ 1200 HM24 Đạt yêu cầu 1210 HM24 Đạt yêu cầu 1220 HM24 Đạt yêu cầu 1230 HM24 Đạt yêu cầu Phần IV. Thảo luận kết quả nghiên cứu Khi nung các sản phẩm tráng men, luôn luôn phải quan tâm tới nhiệt độ nung cuối cùng của sản phẩm. Việc chọn nhiệt độ nung cuối cùng có một ý nghĩa hết sức quan trọng không chỉ đối với xương mà còn đối với men, nhằm đảm bảo chất lượng của sản phẩm. Nhiệt độ nung cuối cùng phải là nhiệt độ nung tối ưu nhất. Tại nhiệt độ đó lớp men chảy hoàn toàn, bề mặt bóng láng nhất chất lượng bề mặt là cao nhất. Các bài xương men đều được nung tại một nhiệt độ đã ấn định trước 1200 - 12200C. Sự thay đổi thành phần phối liệu nhằm mục đích hạ thấp nhiệt độ nung sứ tại Công ty sứ Thanh Trì xuống 500C, sử dụng các nguyên liệu sãn có đang sản xuất tại Công ty Sứ Thanh Trì Hà Nội, và vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật, nâng cao chất lượng bề mặt men. Trong phối liệu xương HB2 và HB3, hàm lượng SiO2, Al2O3 thay đổi không đáng kể, mà chỉ có sự thay đổi chủ yếu hàm lượng oxyt kiềm (Na2O + K2O) và chủ yếu là tăng hàm lượng kiềm thổ MgO được đươa vào từ nguyên liệu bột talc ( Tăng lên 0.8% so với phối liệu sản xuất ); như vậy tổng hàm lượng kiềm và kiềm thổ (R2O+RO) tăng lên từ 1,5 - 1,8. Khi tổng hàm lượng này càng lớn làm giảm đáng kể nhiệt độ chảy của phối liệu đồng thời vẫn duy trì được hàm lượng các oxyt SiO2, Al2O3 và duy trì được % các nguyên liệu dẻo cũng như nguyên liệu gầy do vậy các tính chất của hồ đổ rót,của bán sản phẩm mộc và của sản phẩm sau nung vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật. Khi sử dụng các phối liệu để chế tạo men nung ở nhiệt độ thấp hơn cần tính lại các bài phối liệu men được thực hiện theo hướng tăng độ chảy cho men bằng cách tăng hàm lượng các chất trợ chảy trong men gồm các oxyt kiềm và kiềm thổ. Đặc biệt đưa vào men nguyên liệu wolastonit đó là một loại khoáng tự nhiên cung cấp chính oxyt CaO và SiO2 cho men. Việc sử dụng wolastonit có vai trò hết sức quan trọng không những giảm nhiệt độ chảy cho men (cung cấp CaO) mà còn làm giảm thiểu lượng khí CO2 thoát ra trong men khi sử dung bọt nhẹ CaCO3 và do vậy giảm được khuyết tật bọt khí nâng cao được chất lượng bề mặt men. Các phối liệu nghiên cứu đều chảy tốt, kết hợp và bám dính tốt trên các xương cũng như có bề mặt men bóng nâng cao được chất lượng bề mặt sản phẩm. Mục lục Trang