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:
ThS. Võ Thị Thanh Kiều
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thị Hằng
Nguyễn Thanh Hùng
Nguyễn Thị Liễu
Thái Thị Nguyệt
Nguyễn Nhất Thắng
Lớp: 11CDCH01
Niên khóa: 2011 - 2014
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
Huế, tháng 5 năm 2014
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
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
!"#$
%" &"'"$
PHẦN II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ FRIT VÀ MEN FRIT 13
'(')*+,
1.1.1 Men 13
( /0/12
.34506378290
6:;<00-=0>?/@8A@B4506290CD/>3-A6?3-EFG.>39D82/3
1.1.2. Frit [3,7] 14
( /0/12
.34506378CD/>
1.1.3. Men frit 15
1.1.4. Engob [3,11] 15
1.1.5. Màu gốm, men màu 16
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
Oh'_[OP)*+*,
g
1.4.1. SiO2 30
1.4.2. B2O3 31
1.4.3. PbO 32
1.4.4. Kiềm _ K2O, Na2O, Li2O 33
1.4.5. CaO 34
1.4.6. BaO 34
1.4.7. MgO 35
1.4.8. ZnO 35
1.4.9. Al2O3 36
1.4.10. TiO2 36
1.4.11. SnO2 37
1.4.12. ZrO2 37
%'i`P
W
1.5.1. Sự tạo thành lớp men. Sự tạo thành lớp trung gian giữa xương và men. Độ nhớt của men [3,7].
38
%]a>?A>-K0-GjF290W
]U%]UkY
%T0-j>378290Y
%]a-V0->-K0-GjF>D:066/80g
1.5.2. Sức căng bề mặt của men [3,7] 41
1.5.3. Sự giãn nở nhiệt của men [3,7] 43
1.5.4. Độ cứng của men [3,7] 44
%TUl03-E06G?/mn>opj3%
%TUl0Gq0%
y0--K2Gpz063.306:;<0G/1:Sp8mKAS{U|@:063-A3.3Ao/>S}Sp8mKA2K3r0>-/n:L
Chương 3. ĐỊNH HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP 65
~ •
L%
^"'"
L%
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66
(tu
LL
(t~
LL
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
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
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy trung bình 20
Bảng 1.2. Phân loại theo tính chất và nhiệt độ chảy thấp 20
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
11
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
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.
- 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
o
C.
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
13
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
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 ÷ 1120
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 ÷ 80
o
C.
- 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 (ZrO
2
).
- Frit sẽ khử được tính độc hại của các oxyt gây độc có trong men như oxyt chì.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
14
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
- 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 ÷ 1400
o
C. 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.
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%Co
3
O
4
, xanh lá thì 1 ÷ 3%CuO,
nâu thì 5 ÷ 10%MnO
2
, và đỏ nâu thì 3 ÷ 8%Fe
2
O
3
.
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.
2
O + PbO + B
2
O
3
= 20 ÷ 25%.
- Chất ổn định: Al
2
O
3
+ ZnO + BaO + CaO + MgO thường nhiều nhất là 7 ÷ 9%.
Phối liệu chứa hàm lượng SiO
2
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
17
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
1.2.1.2. Frit có nhiệt độ nóng chảy trung bình
Là frit mà thành phần của nó chứa hàm lượng SiO
2
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
- SiO
2
: 40 ÷ 50%
Frit này sẽ làm hạ nhiệt độ nung của men.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
18
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
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 Fe
2
O
3
, TiO
2
, 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 Al
2
O
3
/ SiO
2
= 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
Chủngloại
SiO
2
B
2
O
3
Al
2
O
3
CaO BaO MgO ZnO K
2
O Na
2
O ZrO
2
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
ChủngloạiSiO
2
B
2
- Chất gây màu (pigmen) không tan.
- Tinh thể kết tinh lại: ZrO
2
, TiO
2
- Do pha phân tán khi làm nguội chuyển thành thủy tinh.
- Do bọt khí.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
20
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
Cụ thể như sau:
- Pigment: những pigment không tan trong men khuếch tán đều đặn. Đối
với men đục màu trắng thì dùng SnO
2
, ZrO
2
, ZrSiO
4
, CeO
2
, Sb
2
O
3
, CaF
2
, TiO
2
.
ZnO hay TiO
2
cũng làm mờ bề mặt tốt.
Các loại men tạo mờ bởi ZnO hoặc TiO
2
thường chứa chủ yếu là một phần
thủy tinh dễ chảy không có chì. Khi tác nhân tạo mờ là ZnO thì men không trắng
nhưng có màu xám và vàng khi sử dụng TiO
2
.
Men tạo mờ bởi các oxyt kiềm thổ nói chung là có màu trắng và có độ nhớt
đáng kể.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
21
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
2.2.4. Men màu [3].
Men màu được tạo ra bằng cách nhuộm màu cho men trong.
Các phương pháp nhuộm màu như sau:
- Nhuộm màu ion: màu xanh dương của coban, xanh lá cây của đồng, vàng
của sắt, tím đỏ của mangan. Các chất màu này hòa tan trong men.
- Pigment (chất gây màu): là các chất màu không hòa tan mà chỉ phân tán
đều trong men như xanh crôm, màu nâu sắt.
- Nhuộm màu keo: là trung gian giữa đục và hòa tan tạo thành dạng huyền
phù, dạng keo. Nhuộm màu keo được làm bằng sự khuếch tán các hạt kim loại
vàng, đồng có kích thước 10 ÷ 100nm tạo nên màu đỏ.
1.3. Nguyên liệu để sản xuất Frit và men Frit
1.3.1. Nguyên liệu để sản xuất frit
1.3.1.1. Nhóm nguyên liệu tự nhiên
a. Cát quartz ( nguyên liệu cung cấp oxyt SiO
2
Đá vôi có công thức hóa học CaCO
3
là loại đá rất phổ biến trong tự nhiên.
Đá vôi là nguyên liệu chủ yếu cung cấp CaO cho công nghệ silicat. Trong công
nghệ gốm sứ, CaO là thành phần rất quan trọng của một số xương gốm và men.
Tạp chất lẫn trong đá vôi thường là Al
2
O
3
, SiO
2
, FeO, Fe
2
O
3
làm cho đá có
màu. Đá phấn cũng là đá vôi, trong thành phần có nhiều hạt CaCO
3
vô định hình
và do ít tạp chất nên có màu trắng.
Đá vôi dùng trong công nghệ slicat thường ở dạng nguyên liệu tự nhiên,
không làm giàu. Vỏ sò cũng là nguyên liệu chủ yếu cung cấp CaO có hàm lượng
cao hơn trong đá vôi và chứa ít tạp chất hơn. Tuy nhiên, vỏ sò không thể đưa vào
sản xuất với hàm lượng lớn vì giá thành cao hơn và trữ lượng không lớn như đá
vôi. Vì thế, vỏ sò chỉ làm nguyên liệu cho những công nghệ sản xuất với quy mô
nhỏ như công nghệ frit và men.
c. Đôlômit ( nguyên liệu cung cấp MgO, CaO ) [8].
Đôlômit có công thức hóa học CaMg(CO
3
)
o
C.
MgCO
3
→ MgO + CO
2
MgCO
3
trong đôlômit phân hủy ở nhiệt độ cao hơn một chút, sự phân hủy
của đôlômit nằm giữa khoảng nhiệt độ này (400 ÷ 950)
o
C.
d. Tràng thạch (nguyên liệu cung cấp Al
2
O
3
, SiO
2
, K
2
O, Na
2
O)
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
23
Khoa: CN Hóa – Môi Trường GVHD: Võ Thị Thanh Kiều
Tràng thạch là hợp chất của silicat_alumin không chứa nước.
Tràng thạch là nguyên liệu cung cấp đồng thời SiO
2
, Al
O
3
.6SiO
2
, còn có tên gọi
khác là tràng thạch orthoclaz, có nhiệt độ nóng chảy cao 1170
o
C. Tràng thạch
orthoclaz có tác dụng tốt trong xương sứ, có khoảng nhiệt độ nung rộng, độ nhớt
cao, sứ ít bị biến dạng nên còn gọi là tràng thạch phối liệu. Tràng thạch Kali
nóng chảy phân hủy tạo thành leucite có nhiệt độ nóng chảy cao 1700
o
C. Leucite
tan dần vào pha lỏng nóng chảy làm cho tràng thạch kali có khoảng chảy dài và
độ nhớt cao.
- Tràng thạch Canxi: có công thức phân tử là CaO.Al
2
O
3
.2SiO
2
, còn có tên
gọi là tràng thạch anortit, ít được sử dụng trong công nghệ gốm .
Trong tràng thạch Kali luôn lẫn tràng thạch Natri, và trong tràng thạch
Natri luôn lẫn tràng thạch Canxi.
Khi tràng thạch K / Na = 60 / 40 thì gọi là tràng thạch Kali.
Khi tràng thạch K / Na = 50 / 50 thì gọi là tràng thạch Natri.
Vai trò của tràng thạch trong công nghệ gốm sứ rất quan trọng vì:
- Khi nóng chảy tràng thạch có khả năng hòa tan SiO
2
3
chuyển thành α_ Al
2
O
3
có dạng bột xốp.
b. Axit boric (H
3
BO
3
)
Axit boric có 56,45% B
2
O
3
(theo lý thuyết), có dạng bột, tinh thể màu trắng
luôn chứa một lượng nước, lượng nước này rất khó tách.
c. Nguyên liệu cung cấp oxyt chì (PbO)
Các nguyên liệu cung cấp có thể là oxyt chì PbO (trắng), minium Pb
3
O
4
(chì đỏ ), bazơ chì cacbonat (2PbCO
3
.Pb(OH)
2
), chì sunfua PbS. Trong công
nghiệp thường dùng hai loại chính là oxyt chì và minium.
- Oxyt chì (PbO):
+ Oxyt chì có nhiệt độ nóng chảy là 888
Copyright: Tài liệu đại học ©