در ادامه این مطالب را می بینید :
مراحل تولید چینی و سرامیک و فرمول ترکیب مواد برای ساخت دوغاب و لعاب
تولید چینی و سرامیک به روش ریخته گری دوغابی یکی از فرآیندهای مهم در صنایع ساختمانی، تزئینی و بهداشتی است. این فرآیند شامل مراحل مختلفی مانند قالب‌سازی، ریخته‌گری، خشک‌کردن، پخت اولیه، لعاب‌دهی ، پخت نهایی و روش تهیه مواد لعاب و مواد دوغاب می‌باشد. در ادامه به‌صورت کامل و تخصصی به این مراحل خواهیم پرداخت. این مقاله با هدف آشنایی شما با تولید چینی و سرامیک تهیه شده است.
خرید انواع مواد مورد نیاز برای تولید چینی و سرامیک :
سیلیس، کائولن، آلومینا، دوغاب آماده، کربنات کلسیم، سیلیکات سدیم، اکسید آهن، خاک اخرا، رنگدانه، اکسید منیزیم
مراحل تولید چینی و سرامیک
قالب‌سازی:
- ساخت مدل مادر: مدل اولیه یا همان مدل مادر معمولاً از چوب، پلاستیک، فلز یا رزین ساخته می‌شود و شکل نهایی محصول را مشخص می‌کند.
- ساخت قالب مادر: قالب مادر معمولاً از پودر قالب سازی ساخته شده و برای تولید قالب‌های تکثیر استفاده می‌شود. قالب مادر تنها چند بار مورد استفاده قرار می‌گیرد. لینک خرید پودر مخصوص ساخت قالب مادر
- ساخت قالب تکثیر: قالب‌های تکثیر، از روی قالب مادر ساخته شده و گچی هستند. این قالب‌ها مستقیماً برای رریخته گری دوغابی چینی یا سرامیک به کار می‌روند. گچ قالب باید دارای جذب رطوبت بالا، دانه‌بندی ریز و زمان گیرش کنترل‌شده باشد. لینک خرید گچ قالب تکثیر
ریخته‌گری دوغابی:
- ریختن دوغاب : در این مرحله، دوغاب آماده‌شده درون قالب‌های گچی ریخته می‌شود. گچ رطوبت دوغاب را جذب می‌کند و لایه‌ای از بدنه قطعه به دیواره قالب می‌چسبد. پس از گذشت مدت زمان مشخص، باقیمانده دوغاب تخلیه می‌شود و یک پوسته توخالی شکل می‌گیرد. از مزایای ریخته گری دوغابی دقت بالا در شکل‌دهی و امکان ساخت قطعات پیچیده، مناسب برای تولید انبوه است. در ادامه این مطلب روش و مواد تولید دوغاب چینی و سرامیک را بخوانید.
- خارج کردن از قالب: پس از شکل‌گیری لایه بدنه و خشک شدن نسبی، قالب باز می‌شود و قطعه خام (سبز) خارج می‌گردد. این قطعه هنوز شکننده است و نیاز به مراقبت دارد.
- پرداخت قطعه خام: لبه‌ها، درزها و ناهمواری‌های قطعه به‌دقت تمیز و صاف می‌شوند. این مرحله باعث افزایش کیفیت نهایی محصول می‌شود.
- خشک‌کردن: قطعه خام باید کاملاً خشک شود تا از ترک‌خوردگی و آسیب در حین پخت جلوگیری شود. این مرحله در دمای کنترل‌شده و با تهویه مناسب انجام می‌گیرد.
پخت و لعاب:
- پخت اولیه (Biscuit Firing): در این مرحله، قطعه در کوره با دمای حدود 800 تا 1000 درجه سانتی‌گراد پخته می‌شود. پخت اولیه باعث استحکام اولیه و کاهش تخلخل بدنه می‌شود. بعد از این مرحله، قطعه برای لعاب‌زنی آماده است.
- لعاب‌زنی: لعاب ترکیبی از مواد معدنی است که پس از ذوب‌شدن، سطحی براق، شفاف و مقاوم ایجاد می‌کند. در ادامه این مطلب روش و مواد تولید لعاب چینی و سرامیک را می خوانید. لعاب با روش‌های مختلفی روی قطعه خام اعمال می‌شود: غوطه‌وری ، پاشش، قلم‌مو زدن
- پخت نهایی (Glaze Firing): در این مرحله، قطعه لعاب‌خورده در کوره‌هایی با دمای 1200 تا 1350 درجه سانتی‌گراد قرار می‌گیرد. لعاب در این دما ذوب شده و به سطح بدنه می‌چسبد و سطحی شیشه‌ای و مقاوم ایجاد می‌کند. پس از سرد شدن، محصولات از نظر کیفیت ظاهری، ابعاد، رنگ و دوام بررسی می‌شوند. سپس محصولات با بسته‌بندی مناسب آماده عرضه به بازار می‌گردند.
فرمول ترکیب مواد دوغاب:
برای تولید دوغاب ریخته‌گری چینی و سرامیک، ترکیبی از چند ماده معدنی با ویژگی‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد تا دوغابی با ویسکوزیته مناسب، زمان ته‌نشینی کنترل‌شده و خواص شکل‌پذیری بالا تولید شود.
فرمول پایه دوغاب ریخته گری در تولید 100 کیلو گرم ( مواد خشک ) دوغاب ریخته گری چینی و سرامیک:
کائولن ۳۰ کیلوگرم + بال‌کلی ۲۰ کیلوگرم + فلدسپات ۲۵ کیلوگرم + سیلیس ۲۵ کیلوگرم + آب ۴۵ تا ۵۰ لیتر + سدیم سیلیکات ۰٫۳ کیلوگرم + ضدکف ۰٫۱ کیلوگرم + بایندر (مثل PVA) حدود ۰٫۵ تا ۱ کیلوگرم (در صورت نیاز).
این فرمول پیشنهادی است و بر اساس نوع محصول (چینی خانگی، بهداشتی، یا صنعتی) و شرایط قالب‌گیری متغیر است.
مواد دوغاب ریخته گری:
کائولن (Kaolin): خاک رس سفید با خلوص بالا و دمای ذوب بالا (حدود ۱۷۵۰ درجه سانتی‌گراد) است. دارای مقدار کمی ناخالصی‌های آهن و تیتانیوم است و شکل کریستالی ساختار لایه‌ای (Al₂Si₂O₅(OH)₄) دارد.
- تشکیل بدنه اصلی چینی یا سرامیک به‌عنوان ماده پایه
- مقاومت در برابر حرارت بالا و حفظ نهایی ساختار خود
- ایجاد رنگ سفید و درخشندگی و سفیدی محصول نهایی به‌ویژه در چینی خانگی و بهداشتی
- پایداری ابعادی و جلوگیری از تغییر شکل قطعه هنگام پخت
- لینک خرید کائولن
بال‌کلی (Ball Clay): در صورتی که تنها از کائولن استفاده شود، بدنه خشک بسیار شکننده خواهد بود؛ بال‌کلی این مشکل را برطرف می‌کند. پلاستیسیته بسیار بالا ، رنگ خام خاکستری یا قهوه‌ای (به دلیل ناخالصی‌ها)، اما در پخت سفید می‌شود، ذرات بسیار ریزتر از کائولن دارد.
- افزایش خاصیت شکل‌پذیری و چسبندگی به دیواره قالب گچی و ایجاد پوسته‌ای همگن
- کاهش ترک‌خوردگی در مرحله خشک شدن و جلوگیری از ترک و شکستگی
- کمک به افزایش استحکام بدنه خام پیش از پخت
فلدسپات (Feldspar): خانواده‌ای از مواد معدنی آلومینوسیلیکات پتاسیم، سدیم یا کلسیم است. دمای ذوب پایین‌تر از سایر ترکیبات (حدود ۱۱۰۰ تا ۱۱۵۰ درجه سانتی‌گراد) دارد. در حقیقت عامل روان‌ساز (flux) در بدنه و لعاب است.
- تسریع پخت و کاهش دمای کوره در دمای پایین‌تر ذوب
- افزایش تراکم و استحکام محصول نهایی با بدنه فشرده، مستحکم و کم‌تخلخل
- ایجاد سطح صاف و یکنواخت پس از پخت به خصوص در محصولات با لعاب شفاف
سیلیس (Silica): ترکیب شیمیایی SiO₂ ، مقاومت مکانیکی بسیار بالا، سختی بالا، بی‌رنگ و دیرگداز (دمای ذوب حدود ۱۷۰۰ درجه)
- کنترل انقباض حرارتی و مکانیکی و جلوگیری از جمع‌شدگی بیش از حد قطعه در هنگام خشک شدن و پخت
- افزایش مقاومت مکانیکی و افزایش استحکام قطعه در پخت نهایی
- پایداری در برابر مواد شیمیایی و حرارت
- پخش بهتر و ته‌نشینی کمتر به دلیل اندازه ذرات درشت‌تر نسبت به رس‌هاک
- لینک خرید سیلیس
آب (Water): حلال جهانی، بی‌رنگ، بی‌بو که باید فاقد املاح معدنی و آلاینده‌های آلی باشد (برای جلوگیری از تغییر pH و فساد دوغاب)
- همه ترکیبات معدنی به صورت پودر در آب معلق شده و دوغاب ساخته می‌شود.
- با کنترل مقدار آب، می‌توان جریان‌پذیری و چسبندگی دوغاب را تنظیم کرد.
- وجود آب ضروری است تا قالب رطوبت را جذب کرده و لایه بدنه شکل بگیرد.
- میزان آب باید دقیق تنظیم شود؛ آب بیش‌ازحد باعث دیرگیر شدن یا ته‌نشینی می‌شود.
الکترولیت‌ها و روان‌سازها: مواد قلیایی (مانند سدیم سیلیکات یا کربنات سدیم) که pH دوغاب را بالا می‌برند و بار سطحی ذرات را کنترل می‌کنند. مقدار مصرف کم (معمولاً کمتر از ۱٪ وزنی کل ترکیب)
- کاهش ویسکوزیته و روان‌تر شدن دوغاب بدون آب اضافی
- جلوگیری از ته‌نشینی ذرات و دوغاب را پایدار
- افزایش زمان استفاده در مدت طولانی
- بهبود جذب قالب گچی و تنظیم سرعت نفوذ آب به داخل قالب
سایر مواد دوغاب :
در کنار مواد اصلی مانند کائولن، بال‌کلی، فلدسپات، کوارتز، آب و الکترولیت‌ها، در فرمول دوغاب ریخته گری دوغابی تولید چینی و سرامیک معمولاً از مواد افزودنی خاصی نیز استفاده می‌شود تا کیفیت فرآیند و محصول نهایی بهبود یابد. استفاده هوشمندانه از این افزودنی‌ها بسته به نوع محصول، قالب‌گیری و شرایط پخت، نقش مهمی در کیفیت، یکنواختی و دوام قطعات چینی و سرامیکی ایفا می‌کند.
- بایندرها مانند پلی‌وینیل‌الکل (PVA) یا دکسترین برای افزایش استحکام بدنه خام و جلوگیری از ترک‌خوردگی در حین خشک شدن
- ضدکف‌ها مانند روغن‌های سیلیکونی یا الکل‌ها برای حذف حباب‌های هوا از دوغاب و سطح صاف و بدون حفره
- عوامل نگهدارنده رطوبت نظیر گلیسرین برای کمک به حفظ رطوبت و یکنواختی خشک شدن
- تنظیم‌کننده‌های pH کنترل وضعیت یونی دوغاب و جلوگیری از لخته شدن ذرات
- فلوکولانت‌ها و دفلوکولانت‌ها برای تنظیم ته‌نشینی و ویسکوزیته
- رنگدانه‌های معدنی مانند اکسید آهن، کبالت یا کروم در بدنه‌های رنگی یا تزئینی
- مقدار کمی بنتونیت برای افزایش خاصیت پلاستیسیته در برخی فرایندهای شکل‌دهی خاص، از به عنوان ماده کمک‌فرم‌دهی
فرمول ترکیب مواد لعاب چینی و سرامیک:
این فرمول برای مواد لعاب شفاف پایه است؛ در صورت نیاز به لعاب مات، براق یا رنگی، نوع و درصد برخی مواد تغییر می‌کند. این فرمول پایه پیشنهادی برای ساخت 100 کیلوگرم مواد خشک لعاب شفاف برای تولید چینی و سرامیک است :
سیلیس ۴۵ کیلوگرم + فلدسپات ۳۰ کیلوگرم + آلومینا ۱۰ کیلوگرم + کربنات کلسیم ۱۰ کیلوگرم + کائولن ۵ کیلوگرم + آب به مقدار لازم + اکسید قلع یا رنگدانه‌ها (در صورت نیاز ۱ تا ۳ کیلوگرم)
مواد لعاب چینی و سرامیک:
لعاب شامل ترکیباتی هستند که پس از پخت، سطحی صاف، شفاف یا مات، مقاوم و زیبا روی قطعه ایجاد می‌کنند. این مواد پایه هستند و بسته به نوع لعاب (شفاف، مات، رنگی یا مخصوص فنی) ترکیب و درصد آنها تغییر می‌کند:
سیلیس (SiO₂):
- تشکیل‌دهنده اصلی شیشه لعاب
- باعث ایجاد سختی و شفافیت لعاب می‌شود
- لینک خرید
فلدسپات (Feldspar):
- عامل روان‌ساز (فلکس) لعاب
- باعث کاهش دمای ذوب لعاب و اتصال بهتر آن به بدنه می‌شود
آلومینا (Al₂O₃):
- افزایش‌دهنده استحکام و پایداری لعاب
- جلوگیری از ترک‌خوردگی لعاب در زمان سرد شدن
- لینک خرید
اکسیدهای فلزی (رنگدانه):
- برای ایجاد رنگ و جلوه‌های ظاهری متفاوت
- شامل اکسید آهن، کبالت، کروم، مس و غیره
- لینک خرید
کلسیم اکسید یا کربنات کلسیم:
- برای تنظیم خصوصیات فیزیکی لعاب مثل انبساط حرارتی
- لینک خرید
سودا (Na₂O) یا پتاس (K₂O):
- به عنوان فلکس‌های قلیایی برای کمک به ذوب لعاب
بوراکس یا بوریک اسید (B₂O₃):
- برای کاهش دمای ذوب و افزایش شفافیت لعاب
- بهبود چسبندگی لعاب به بدنه
- لینک خرید
اکسید روی (ZnO):
- افزایش درخشندگی لعاب
- ایجاد جلوه شیشه‌ای و کمک به بهبود مقاومت شیمیایی
اکسید باریم (BaO):
- جایگزین جزئی برای CaO برای بهبود کیفیت لعاب
- جلوگیری از ترک‌خوردگی ناشی از اختلاف انبساط
اکسید لیتیم (Li₂O) یا اسپودومن:
- کاهش دمای ذوب لعاب و کمک به تسهیل پخت
- بهبود مقاومت در برابر شوک حرارتی
اکسید منیزیم (MgO):
- افزایش دوام و سختی لعاب
- تأثیر بر بافت سطحی (بافت ابریشمی یا مات)
- لینک خرید
اکسیدهای رنگ‌زا (Fe₂O₃, CoO, CuO, MnO₂ و غیره):
- برای ایجاد رنگ‌های مختلف در لعاب
- هر اکسید با توجه به دما و ترکیب لعاب، رنگ خاصی ایجاد می‌کند
- لینک خرید
زیرکونیا یا سیلیکات زیرکونیوم (ZrSiO₄):
- برای ایجاد لعاب‌های مات و سفید
- افزایش مقاومت سایشی و استحکام سطح
اکسید قلع (SnO₂):
- برای ایجاد رنگ سفید مات یا بهبود شفافیت
- گاهی به عنوان فلوکس ثانویه
نکات مهم در هر مرحله از تولید چینی و سرامیک
مواد اولیه و آماده‌سازی:
- استفاده از مواد اولیه خالص و هم‌دانه برای جلوگیری از عیوب بدنه.
- رعایت دقیق نسبت ترکیب کائولن، فلدسپات، سیلیس و بال‌کلی.
- افزودن الکترولیت (مثل سدیم سیلیکات) برای بهبود ویسکوزیته دوغاب.
- آسیاب و یکنواخت‌سازی کامل دوغاب برای حذف ذرات درشت.
- هواگیری کامل دوغاب برای جلوگیری از ایجاد حباب در بدنه.
قالب‌گیری (ریخته گری دوغابی):
- استفاده از قالب گچی خشک و تخلخل‌دار برای جذب رطوبت دوغاب.
- تنظیم زمان ماند دوغاب در قالب برای رسیدن به ضخامت مناسب.
- تخلیه صحیح اضافات دوغاب برای جلوگیری از ناصافی جداره‌ها.
- جلوگیری از باز کردن زودهنگام قالب برای پیشگیری از ترک خوردن.
خشک‌کردن قطعه خام:
- خشک‌کردن آهسته و یکنواخت در محیط کنترل‌شده برای جلوگیری از ترک.
- حفظ رطوبت نسبی محیط خشک‌سازی برای جلوگیری از دفرمه شدن.
- پرهیز از جریان مستقیم هوا یا آفتاب روی قطعات خام.
لعاب‌زنی:
- استفاده از لعاب هم‌دانه و هم‌زن‌شده برای سطحی یکنواخت.
- تطابق ضریب انبساط لعاب با بدنه برای جلوگیری از ترک لعاب.
- تنظیم ضخامت مناسب لعاب برای جلوگیری از شره کردن یا نپوشیدن سطح.
پخت در کوره:
- اجرای برنامه حرارتی تدریجی برای جلوگیری از شوک حرارتی.
- کنترل دقیق دمای پخت (۱۲۵۰–۱۳۵۰ درجه برای چینی).
- خنک‌کردن آهسته قطعات بعد از پخت برای جلوگیری از شکست.
کنترل کیفیت:
- بررسی سطح لعاب از نظر ترک، حباب و یکنواختی.
- تست ضربه‌پذیری و سختی برای اطمینان از مقاومت مکانیکی.
- جداسازی قطعات معیوب برای حفظ کیفیت محصول نهایی.
خرید انواع مواد مورد نیاز برای تولید چینی و سرامیک :
سیلیس، کائولن، آلومینا، دوغاب آماده، کربنات کلسیم، سیلیکات سدیم، اکسید آهن، خاک اخرا، رنگدانه، اکسید منیزیم
نوشته شده در : دانشنامه پارس اور
