بخشی از مقاله
عنوان مقاله : بررسی فرمولاسیون بدنه های کاشی پرسلانی
چکیده
با توجه به این که ایران دارای منابع غنی مواد اولیه قابل استفاده در صنعت کاشی می باشد. لذا در این پژوهش سعی شده است با استفاده از منابع داخلی، بدنه نوع خاصی از کاشی های مدرن با نام تخصصی کاشی های پرسلانی را فرموله نموده و ویژگیهای آن را مورد بررسی قرار دهیم. به همین منظور چندنوع مواد اولیه که آنالیز شیمیایی و مینرالی آنها مناسب ساخت کاشی های پرسلانی تشخیص داده شده انتخاب گردید و سپس خصوصیات هر نمونه از مواد اولیه از نظر استحکام خشک - استحکام پخت . جذب آب - انقباض پخت مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت مواد اولیه مورد نظر انتخابیه شده که پس از فرموله نمودن و انجام آزمایشهای استاندارد بر روی آنها به ارزیابی نتایج پرداخته و بهترین نمونه انتخاب گردیده نمونه مورد نظر از جهت ساختاری با نمونه خارجی مقایسه گردید که نتایج نشان می دهد نمونه مورد نظر دارای پارامترهای قابل قبول می باشد.
مقدمه
کاشی های پرسلانی به دلیل ویژگیهای خاصی خود مورد توجه قرار گرفته و تولید آنها در جهان رو به افزایش است. این ویژگیها عبارتند از بالا بودن مقاومت در برابر سایش بالا بودن استحکام - مقاوم در برابر یخ زدگی و مواد شیمیای و پایین بودن میزان جذب آب که این خصوصیات باعث شده اند این محصول در محلهای پر ترافیک مورد استفاده قرار گیرد. [۱] جدول (۱) استاندارد کاشی های پرسلانی را نشان می دهد. [۲] کاشی های پرسلانی با پرسلانها از نظر مواد اوليه و تکنولوژی ساخت تفاوت دارند. جدول (۲) این تفاوتها را نشان می دهد. فازهای بوجود آمده در محصول نهایی نیز در پرسلانها و کاشی های پرسلانی با یکدیگر تفاوت دارند که علت آن تفاوت دمای پخت و زمان پخت این در محصول می باشند شکل (۱) دمای تشکیل فازهای نهایی در دماهای مختلف را نشان می دهد. [۳] روش تحقیق : بنابر آنالیز شیمیایی کاشی پرسلانی خارجی که براساس مهندسی معکوس حاصل شده بود و با توجه به این که عناصر تشكيل دهنده این نوع بدنه سرامیکی را می توان با استفاده از مینرالهای خاصی ایجاد کرد. جهت فرمولاسیون مواد اولیه نمونه مورد نظر در آزمایشگاه به چند نوع مواد اولیه ایرانی که آنالیز شیمیایی و مینرالی آنها مناسب ساخت نمونه کاشی پر سلاتی تشخیص داده شد انتخاب گردیده و در مرحله اول خاکهای انتخاب شده پس از تعیین مقدار رطوبت مورد بررسی قرار گرفتند و مشخصات فیزیکی آنها از جمله : استحکام خام، خشک و پخت ، میزان جذب آسیا - درصد انقباض تر به خشک و شرینکیج بررسی شد که در نهایت مواد اولیه ای که از نظر خواصی کاربردی مناسب تر تشخیص داده شده انتخاب شدند. روش بررسی مشخصات تک خاکها و فرمولها بدين صورت است که ابتدا دو فاسد مواد که بوسیله جار میل آزمایشگاهی تهیه شده بود پس از کنترل زبره (مانده ۱۰۰cc دوغاب بر روی الک ۲۰۰ يش) که باید 8gr باشد خشک گردید و سپس کلوخه های حاصل دانه بند شد و توسط الکلهای ۹۰ ، ۳۵ ، ۸۰ مش دانه بندی گردید. به پودر حاصل به مقدار ۹٪ رطوبت زده شده و پس از ۲۴ ساعت که پودر در ظرف سر بسته نگهداری شده توسط پرس با نیروی ۲۸۰ شکل دهی شد. مرحله خشک کردن نمونه ها در خشک کن با دمای ۱۱۰ صورت گرفت و پخت نمونه ها در کوره آزمایشگاه و تا دمای ۱۲۰۰ انجام شد. آنالیز شیمیایی این مواد در جدل (۳) و مشخصات فیزیکی این مواد در جدول (۴) نشان داده شده است با توجه به این که فلدسپات درصد بالایی از ترکیب کاشی های پرسلانی را به خود اختصاص داده است لذا رفتار دو فلدسپات F3 و F4 را در دماهای مختلف بررسی نموده نتایج در شکلهای ( ۲ و ۳) نشان داده شده است. پس از انتخاب مواد اولیه و با در نظر گرفتن عناصر و مینرالهای مورنیاز برای ایجاد یک بدنه کاشی پرسلانی مفاد پر مناسبي از این مواد انتخاب شده که پس از مرحله آماده سازی مواد و شکل دهی خواص و رفتار آنها در شرایط خشک و پخت مورد بررسی قرار گرفت. جدول (۵) فرمولهای آزمایش شده جهت بدنه های کاشی پرسلانی را نشان می دهد. مشخصات و خواص کیفی کاربردی این فرمولها در جدول ۹ جهت مقایسه و بررسی و انتخاب بهترین نمونه ارائه شده است. شکلهای ۴ تا ۹) تغییرات شرینکیج و جذب آب فرمولهای ارائه شده در دماهای مختلف را نشان می دهد. از آنجا که در کاشی های پرسلانی هدف دستیابی به یک بدنه کاملا متراکم می باشد و این امر با ایجاد فاز مذاب در ساختار و حذف تخلخلها امکان پذیر است، لذا سعی شده است در طول پروسه تولید این محصول کلیه پارامترهای مؤثر در این فرایند مد نظر گرفته شود. اولین مرحله در ایجاد فاز مذاب انتخاب مواد اولیه مناسب می باشد که به همین منظور سعی شده است از گداز آورهای مناسب استفاده شود. اگرچه فلدسپات سدیک دارای فاز مذاب سیالتری نسبت به فلدسپات پتاسیک است ولی این امر می تواند در تغيير شكل قطعه نیز مؤثر باشد و قطعه را دفرمه کند. بنابراین فلدسپات پتاسیکی ترجیح داده شده است. دومین مرحله آماده سازی مواد می باشد که چنانچه ابعاد ذرات مواد اولیه ریزتر باشند چون سطح افزایش می یابد انرژی سطحی افزایش یافته و بدین ترتیب عمل زیتر شدن بهتر صورت می گیرد. که این امر در حذف تخلخلها مؤثر است. در مرحله شکل دهی نیز افزایش نیروی اعمالی برای شکل دهی قطعه می تواند در ایجاد قطعه ای متراکم و حذف فضای خالی در سیستم مفید باشد. بدیهی است حد نهایی نیروی اعمالی باید مشخص و تحت کنترل باشد. دمای پخت از دیگر پارامترهای مؤثر در ایجاد قطعه ای با تراکم بالا می باشد که با ایجاد فاز مذاب در ساختار به این امر کمک می کند. زمان پخت نیز اهمیت بسزایی در ایجاد خصوصیات مورد نظر در قطعه دارد. بطوری که می تواند باعث تشكيل فاز مولایت بیشتری در قطعه نهایی گرند. در واقع در محدوده دمایی ۱۱۰۰ ذوب فلدسپات شروع می شود ولی به دلیل بالا بودن ويسكوزينة مذاب قادر به پر کردن خلل و فرج نیست لذا افزایش دما می تواند باعث کاهش ويسكوزيته مذاب شود از طرفی چون تشکیل فاز مولايت مولايت اولیه) از تخریب شبکه کائولینیت حاصل می شود و رشد این بلورهای فلسی شکل نیاز به زمان دارد لذا زمان نگهداری قطعه در دمای پخت نیز در تشکیل این امر کمک می کند. بنابراین دیده می شود که می توان با در نظر گرفتن موارد فوق شرایط و خواص مورد نظر در محصول را ایجاد نماییم
نتایج و بحث
بدنه تولید شده با فرمول (1) دارای جذب آب قابل قبول و انقباض حدود 7.9 % می باشد و میزان انقباض در بالای C۱۲۰۰ ثابت شده است. ضمن آن که جذب آب نیز به حالت ثبات رسیده است. در فرمول ۲ و ۳ ما شاهد تشکیل فاز شیشه در دمای کمتری نسبت به فرمول (1) هستیم .اگر چه میزان انقباض آنسها از فرمول (۱) کمتر می باشد ولی محدوده ای که ما را به نتایج نهایی می رساند از نظر تولید بهتر می باشد . در مورد فرمول (۴) تنها مورد تمایل این بدنه به انبساط در دمای بالاتر ۱۲۰۰ نمی باشد. بررسی بر روی بدنه با فرمول (۵) نشان می دهد که این بدنه در دمای حدود ۱۱۹۰ درجه سانتیگراد به حداکثر انقباض می رسد و از آن دما به بعد افزایش محسوسی را نشان نمی دهد بدنه با فرمول (۹) از نظر انقباض بیش از فرمول (۵) می باشد و میزان جذب آب آن نسبت به فرمول (۵) کمتر است استحکام پخت بدنه های آزمایشی نیز از دیگر پارامترهای مهم در انتخاب بهترین فرمول بوده است همانطور که در جدول مربوط به مشخصات بدنه ها آورده شده است. فرمول ۴ دارای کمترین میزان استحکام پخت است. در نهایت با توجه به آزمایشهای انجام شده بر روی بدنه ها ، مشخص شده که فرمول 1 مقاومت به شکست بالاتری از خود نشان می دهد. ضمن آن که دیگر پارامترها نیز در مورد این فرمول در حد قابل قبول می باشد. لذا این فرمول بعنوان بهترین فرمول کاشی پرسلانی که از مواد اولیه ایرانی ساخته شده است. معرفی می گردد. جهت مقایسه فرمول مورد نظر با نمونه خارجی این دو نمونه مورد آنالیز کمی قرار گرفته که نتایج در جدول ۷ ارائه شده است. همچنین منحنی های XRD این دو نمونه در شکلهای (۱۰و۱۱) نشان داده شده است. عکسهای حاصل از SEM جهت بررسی ساختار دو نمونه خارجی و آزمایشگاهی در شکلهای ۱۲ و ۱۳ نشان داده شده است نتیجه گیری: با توجه به بررسی های انجام شده بر روی نمونه کاشی پرسلانی ساخته شده و مقایسه مشخصات و پارامترهای این نمونه با نمونه خارجی مشخص شد که با استفاده از منابع داخلی می توان کاشی پرسلانی با استانداردهای قابل قبول مطابق با استانداردهای جهانی را تولید نمود. پیشنهاد: با توجه به کم بودن میزان جذب آب کاشی های پرسلانی و بالا بودن استحکام پخت این محصولات می توان پیشنهاد کرد که این محصولات می توانند در محیطهای پر ترافیک و محلهایی که در معرض یخ زدگی قرار دارند استفاده کرد. ضمن آن تحمل نیروی بیشتری را نیز دارند لذا این محصولات در حال حاضر جایگزین مناسبی برای کاشی های استون در می باشند.
مراجع
1. Piengiorgio Burzacchini, Ceramic world Revieew No 37/2000 P: 96-102
2. Alessandrn Bugini, Ceramic world Review , No 28/98
3. C.Viola , B. Tahakovic, STTI , 98 SITI , CO.
