Chương 1- TỔNG QUAN 1. KHÁI NIỆM VÀ TIÊU CHUẨN CỦA GẠCH LÁT CERAMIC 1. Khái niện Gạch lát ceramic là một dòng sản phẩm lát nền có xương kết khối, độ xốp nhỏ, cấu trúc mịn và trên bề mặt được tráng men[4]. Các sản phẩm gạch lát Ceramic rất đa dạng về cả kích thước, chủng loại và mẫu mã.
Phân loại theo kích thước sản phẩm: Như 300x300; 400x400; 500x500; 600x600 … Phân loại theo mẫu mã: Sản phẩm hoa văn hình học, vân đá, vân mây … 1. Tiêu chuẩn cơ lý, hóa của sản phẩm gạch lát Ceramic Bảng 1.1: Bảng TCVN của sản phẩm gạch lát Ceramic [5] Chỉ tiêu kỹ thuật ĐV Tiêu chuẩn Phương pháp thử Cường độ uốn N/mm 2 ≥ 22 TCVN 6415: 2005 Độ hút nước % 3-6 TCVN 6415: 2005 Độ cứng bề mặt Mohs ≥5 TCVN 6415: 2005 Độ chịu mài mòn bề mặt TCVN 6415: 2005 + Đối với men bóng, men đục Cấp độ II + Đối với men matte III Hệ số dãn nở nhiệt dài m.k -1 ≤ 8x10-6 TCVN 6415: 2005 Độ bền nhiệt, theo chu kỳ chịu ≥ 10 TCVN 6415: 2005 được thay đổi nhiệt độ từ nhiệt độ Chu kỳ phòng thí nghiệm đến 105oC Độ bền rạn men, tính theo sự xuất Không rạn TCVN 6415: 2005 hiện vết rạn sau quá trình thử Độ bền hóa Bền với các hóa TCVN 6415: 2005 chất dùng trong gia đình. Học viên: Nguyễn Đăng Long – Lớp 12VLPK VIGLA Page 6 Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật VLPK 1. GIỚI THIỆU DÂY CHUYỀN & NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GẠCH LÁT CERAMIC 1.
Giới thiệu dây chuyền sản xuất a. Sơ đồ công nghệ Nguyên liệu cho xương Nguyên liệu men, màu gạch Nghiền phối liệu Gia công men màu Tạo hạt (bột ép) Ép sản phẩm Sấy sản phẩm mộc Tráng men Trang trí Nung sản phẩm Phân loại Đóng gói, xuất xưởng H1.1- Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất gạch lát ceramic Học viên: Nguyễn Đăng Long – Lớp 12VLPK VIGLA Page 7 Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật VLPK b. Tóm tắt công nghệ sản xuất Phối liệu xương gạch lát ceramic được tạo thành từ những nguyên liệu gồm đất sét, cao lanh, trường thạch, thạch anh, talc, dolomite. hầu hết chúng đã được gia công sơ bộ.
Nguyên liệu từ kho được đưa lên cân định lượng theo các bài phối liệu cho trước, sau đó các nguyên liệu này và phụ gia trợ nghiền được nạp vào máy nghiền bi cùng với một lượng nước từ 32 ÷ 34 % để nghiền mịn và đồng nhất, tạo thành hồ phối liệu. Hồ phối liệu xương sau khi nghiền đạt độ mịn tương ứng với độ sót sàng trong khoảng 5 – 7% trên sàng lỗ 10.000 lỗ/cm2 (sàng 63µm), thì được xả xuống bể chứa có máy khuấy chậm, sau đó được lọc qua sàng rung mesh 100 (1600 lỗ/cm2) và được lưu trữ trong bể chứa trung gian có máy khuấy chậm. Hồ phối liệu xương từ bể chứa trung gian được bơm lên tháp sấy phun với lưu lượng thích hợp, dưới dạng xương mù và sấy ở nhiệt độ 500 ÷ 600oC. Bột sấy phun được tạo thành có thành phần cỡ hạt chủ yếu từ 125 ÷ 600µm, độ ẩm 5.
Để đáp ứng được yêu cầu của bột ép, thì bột sấy phun phải được lưu trữ trong silo chứa một khoảng thời gian từ 24 ÷ 48 giờ với mục đích chính là ủ để đồng nhất về độ ẩm. Bột ép từ silo được hệ thống băng tải chuyển đến máy ép để tạo hình bằng máy ép thủy lực. Mộc ép sau khi kiểm tra độ dày, độ bền uốn, độ xít đặc nếu đạt yêu cầu kỹ thuật sẽ được đưa vào lò sấy với chu kỳ và đường cong sấy thích hợp đã được xác lập. Ở đây gạch sau khi sấy cũng được kiểm tra các thông số độ bền uốn, độ ẩm của mộc sau sấy.
Hồ men đã được gia công sẵn và dự trữ trong thùng cao vị có cánh khuấy được cấp ra ngoài dây chuyền để bơm lên hệ thống tráng men. Gạch sau sấy thường có nhiệt độ 90 ÷ 110oC chúng được qua hệ thống quét bụi làm sạch bề mặt, sau đó Học viên: Nguyễn Đăng Long – Lớp 12VLPK VIGLA Page 8 Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật VLPK qua hệ thống phun ẩm nhằm làm dịu bề mặt trước khi qua công đoạn tráng men và in lưới để không bị lỗ chân kim sau quá trình nung. Sau khi được tráng men in lưới, mộc được đưa thẳng vào lò nung hoặc đưa vào các xe tích sau đó mới được đưa vào lò nung. Tại đây sản phẩm mộc được nung ở nhiệt độ biến thiên từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ nung cao nhất có thể lên tới 1180oC.
Sau đó được làm lạnh đột ngột xuống nhiệt độ khoảng 750 ÷ 800oC và sau đó tiếp tục làm nguội chậm xuống nhiệt độ dưới 573oC, cuối cùng được làm nguội dần đến nhiệt độ 50 ÷ 60oC. Toàn bộ công đoạn nung này được tiến hành với thời gian là 45 ÷ 55 phút. Cuối cùng sản phẩm gạch sẽ được đem đi phân loại, đóng gói và nhập kho 1. Nguyên liệu sản xuất Trong công nghiệp gốm sứ cũng như công nghệ sản xuất gạch lát ceramic thì các nguyên liệu để sản xuất bao gồm: Cao lanh, đất sét, thạch anh, feldspar trong đó cao lanh và đất sét được gọi là nguyên liệu dẻo; còn thạch anh và feldspar được gọi là nguyên liệu gầy.
Ngoài ra trong công nghiệp sản xuất gạch lát ceramic còn có các nguyên liệu khác như: dolomite, talc, CMC, STPP, thủy tinh lỏng … Mỗi loại nguyên liệu đều có tính chất đặc trưng riêng về nguồn gốc, tính chất, ứng dụng của nó đối với toàn bộ quá trình chế tạo sản phẩm. Để sử dụng được các loại nguyên liệu trên một cách hiệu quả, cần khảo sát vai trò của từng loại nguyên liệu. Vai trò của nguyên liệu dẻo Ở nhiệt độ bình thường thì cao lanh và đất sét là nguyên liệu dẻo[4] có vai trò quan trọng trong việc tạo hình và tạo ra cường độ ban đầu cho sản phẩm mộc. Nhưng ở nhiệt độ cao thì đất sét lại có vai trò trong việc tạo ra các tinh thể mulite để tạo ta cường độ cho sản phẩm.
Vì mulite là một loại tinh thể rất phổ biến trong gốm sứ và nó có tác dụng tốt đối với cấu trúc của sứ, loại khoáng này mong muốn tạo ra càng nhiều càng tốt. Học viên: Nguyễn Đăng Long – Lớp 12VLPK VIGLA Page 9 Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật VLPK 1. Vai trò của trường thạch Trường thạch là nguyên liệu gầy rất có tác dụng đối với xương sứ, vì cho phép hạ thấp nhiệt độ nung, đặc biệt là trường thạch kali (K2O.6SiO2) có khoảng nung rộng nên xương ít bị biến hình. Còn trường thạch natri (Na2O.6SiO2) lại thích hợp cho men sứ, vì độ nhớt của men nhỏ, dễ chảy, men bóng láng hơn.
Trong thực tế trường thạch tồn tại ở dạng dung dịch rắn. Đối với xương sứ khi hỗn hợp đó chiến tỷ lệ 60% trường thạch kali và 40 % trường thạch natri vẫn dùng rất tốt. Đối với men sứ thì tỷ lệ K2O/Na2O ≈1/1 thì tính chất men vẫn tương tự như trường thạch natri nguyên chất[4]. Ở nhiệt độ thấp (T< Tnc của feldspar), nó có vai trò là nguyên liệu gầy có tác dụng làm giảm độ co sấy của sản phẩm để tránh hiện tượng cong vênh và nứt, mặt khác tạo điều kiện thoát ẩm tốt hơn và sấy nhanh hơn.
Nhưng ở nhiệt độ cao khi feldspar nóng chảy nó có khả năng hòa tan thạch anh (SiO2) và sản phẩm phân hủy của cao lanh, khi dung dịch đó đạt đến bão hòa sẽ tái kết tinh mulite dạng hình kim, để thúc đẩy nhanh quá trình kết khối, tạo ra nhiều mulite và pha thủy tinh cho sản phẩm gốm và hạ được nhiệt độ nung [4]. Vai trò của tràng thạch trong công nghiệp gốm sứ là rất quan trọng vì chẳng những nó quyết định điều kiện công nghệ (nhiệt độ nung) mà còn ảnh hưởng lớn đến các tính chất kĩ thuật của sứ. Sứ muốn có độ trong cao (khả năng cho áng sáng xuyên qua lớn) ngoài việc hạn chế các oxyt gây màu (Fe2O3 + TiO2) phải đưa vào một lượng tràng thạch đủ lớn (29 - 30 %) [4]. Vai trò của thạch anh Trong gốm sứ nói chung, gạch ceramic nói riêng thạch anh cũng đóng vai trò là một nguyên liệu gầy để giảm độ co cho sản phẩm trong quá trình sấy, nung.
Học viên: Nguyễn Đăng Long – Lớp 12VLPK VIGLA Page 10 Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật VLPK Trong quá trình nung nó cùng với feldspar và các tạp chất tạo nên pha thủy tinh hòa tan các vật chất rắn để kết tinh ra các tinh thể, pha mới. Khi có mặt của SiO2 trong pha thủy tinh thì nó làm cho pha thủy tinh có độ nhớt cao hơn nên chống được sự biến dạng cho sản phẩm khi nung. Tuy nhiên, trong quá trình đốt nóng và làm nguội thì thạch anh có sự biến đổi thù hình rất phức tạp nên trong quá trình nung luyện phải kiểm soát được những khoảng nhiệt độ biến đổi thù hình để tránh gây nứt vỡ sản phẩm[4]. Ngoài ra trong công nghiệp sản xuất gạch lát ceramic còn có các nguyên liệu khác như: calcite CaCO3, dolomite CaCO3.MgCO3, talc 3MgO.2H2O … chúng là những loại nguyên liệu bổ sung đáng kể oxit kim loại kiềm thổ[4].
Khi sử dụng trong các bài phối liệu, chúng đóng vai trò là chất khoáng hóa, đối với công nghiệp gốm sứ chất khoáng hóa có tác dụng thúc đẩy quá trình kết khối và cải thiện tính chất của sản phẩm nung (Tăng độ bền cơ, bền nhiệt, bền điện), đồng thời hạ thấp nhiệt độ nung khi lựa chọn đúng chất khoáng hóa với hàm lượng sử dụng tối ưu. CẤU TRÚC GẠCH LÁT CERAMIC & ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHA ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM Trong vật liệu gốm sứ nói chung, vật liệu gạch lát ceramic nói riêng luôn tồn tại 3 thành phần pha là các pha tinh thể, pha thủy tinh và pha khí. Mỗi pha đều có đặc trưng riêng về modun đàn hồi E [2]. Pha khí: E = 0 [KG/cm2] Pha thuỷ tinh: E = 0.7 *106 [KG/cm2] Pha tinh thể * Thạch anh tàn dư : E = 0.5)*106 [KG/cm2] Học viên: Nguyễn Đăng Long – Lớp 12VLPK VIGLA Page 11 Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật VLPK Sự tồn tại của các pha này có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của sản phẩm.
Toàn bộ các tính chất cơ, lý, nhiệt, điện của sản phẩm đều phụ thuộc chủ yếu vào quan hệ định lượng giữa các pha. Các sản phẩm được sản xuất trong điều kiện khác nhau (Thành phần của phối liệu, số lượng và độ hoạt tính của các chất trợ dung; chế độ nung…), thì thành phần pha cũng khác nhau và do đó các tính chất của sản phẩm cũng khác nhau.