Giới thiệu giáo trình ” Giáo Trình Công Nghệ Sản Xuất Gốm Sứ “
3. CHƯƠNG 3: GIA CÔNG VÀ CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU
Giữ vai trò rất quan trọng vì tạo điều kiện cải thiện nhiều tỉnh chất của nguyên phối liệu cũng như chất lượng của sản phẩm nung.
Bao gồm :
– Làm giàu và tuyển chọn nguyên liệu.
– Gia công thô và gia công trung bình các loại nguyên liệu.
– Gia công tỉnh (nghiền mịn) nguyên phối liệu.
– Chuẩn bị phối liệu theo yêu cầu từng loại sản phẩm phù hợp với các phương pháp tạo hình khác nhau.
3.1. NGHIỀN
Tạo độ mịn cho nguyên phối liệu, tạo điều kiện cho phản ứng nhiệt độ cao khi nung vì diện tích tiếp xúc giữa các hạt lớn, mặt khác quá trình nghiền mịn tạo ra số khuyết tật trên bề mặt các tinh thể vật chất nhiều hơn.
Chia làm ba loại: nghiền thô, nghiền trung bình và nghiền mịn.
3.1.1. Nghiền thô và nghiền trung bình
Nhằm đập và nghiền nguyên liệu dạng cục lớn đến yêu cầu cho phép nạp vào máy nghiền mịn.
Thường dùng máy đập búa, đập hàm, nghiền bánh xe… cho thạch anh, tràng thạch.
Thường dùng máy thái đất, máy nghiền trục trơn hay máy nghiền trục loại có răng cho các nguyên liệu mềm hơn như đá phấn, đất sét, cao lanh…
3.1.2. Nghiền mịn
Yêu cầu nghiền mịn là kích thước hạt vật liệu sau khi nghiền phải ≤ 63 µm (tức qua hết sàng 10000 lỗ/cm²) trong đó cỡ hạt từ 1- 20 µm phải chiếm đa số.
Nguyên liệu nạp vào máy nghiền bi thường yêu cầu ≤ 1 mm.
3.2. CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU :
Yêu cầu cơ bản của việc chuẩn bị phối liệu là :
– Đạt được độ chính xác cao nhất về thành phần hoá và tỉ lệ các loại cỡ hạt, thành phần phối liệu và các tính chất kĩ thuật của nó ở các khâu khác nhau trong dây chuyền công nghệ để đảm bảo đúng tính chất cần mong muốn của các loại sản phẩm sau khi nung.
Đạt được độ đồng nhất cao về thành phần hoá, thành phần hạt, lượng nước tạo hình, chất điện giải hay các loại phụ gia v.v… trong phối liệu theo thời gian và vị tríkhác nhau.
3.2.1. Kiểm tra nguyên liệu và tính bài phối liệu
Người ta thường tiến hành nghiêm ngặt việc kiểm tra chất lượng đầu vào của tất cả các loại nguyên liệu dùng cho quá trình sản xuất, nhất là đối với các sản phẩm gốm có yêu cầu chất lượng cao (như gốm mịn, gốm kỹ thuật …). Việc kiểm tra bao gồm: phân tích thành phần hoá, thành phần khoáng, các tính chất công nghệ của nguyên liệu (chẳng hạn như độ dẻo và lượng nước tạo hình thích hợp của đất sét, khả năng đổ rót, độ mịn, độ co khi sấy và nung v.v…) để từ đó tính toán bài phối liệu sản xuất xương (hay men) bao gồm cấp phối của từng nguyên liệu một, được tính theo % trọng lượng hay phần trọng lượng.
Độ sạch cũng như chất lượng đạt yêu cầu của nguyên liệu, sự phân tích chính xác và tính toán đúng bài phối liệu là những tiền đề cơ bản để cho sản phẩm cuối cùng đạt chất lượng cao.
Việc tính toán các bài phối liệu để sản xuất các loại xương gốm sẽ được nêu trong phần sau, các bài phối liệu để sản xuất men gốm sẽ được nêu trong chương Men phủ và chất màu trang trí sản phẩm gốm.
Khi tính toán và thiết lập bài phối liệu nguời ta thường dùng nhiều nguyên liệu của cùng một loại (chẳng hạn đất sét có thể dùng từ hai đến ba loại). Mục đích là để ổn định thành phần phối liệu khi một nguyên liệu nào đó có thành phần dao động không mong muốn.
3.2.2. Chuẩn bị phối liệu:
Mục đích của việc chuẩn bị phối liệu là:
Tạo ra phối liệu đúng theo bài cấp phối.
– Tiếp tục nghiền mịn các loại nguyên liệu đến cỡ hạt yêu cầu.
– Tạo được sự hoà trộn đồng nhất của tất cả các loại nguyên liệu trong phối liệu, có độ ẩm đồng nhất, có những thông số công nghệ tối ưu phù hợp với công đoạn tạo hình tiếp theo.
Phương pháp chuẩn bị phối liệu truyền thống là nghiền trộn chung các loại nguyên liệu thành huyền phù nước trong máy nghiền bi (phương pháp nghiền bị ướt). Khi máy nghiền bi quay, sự chà xát, va đập của bi đạn vào nhau và vào thân của thùng nghiền làm cho liệu được nghiền mịn và trộn đều. Cho đến nay đây vẫn là phương pháp hiệu quả nhất do có những ưu điểm sau:
Nước là môi trường tốt giúp tăng cường quá trình nghiền và trộn đều, phối liệu sẽ đạt độ đồng nhất cao.
Đất sét, cao lanh thường có độ ẩm dao động, ta chỉ cần các định chính xác độ ẩm của nó để tính đúng lượng nước cho vào nghiền (mà không cần sấy khô nguyên liệu nếu như chọn phương pháp nghiền khô)
Tiêu tốn năng lượng để nghiền bé hơn nhiều so với nghiền khô.
Hồ sau nghiền có thể đem dùng ngay để tạo hình đồ rót hay tạo hình dẻo sau khi qua ép lọc khung bản.
Nhược điểm là lượng hao mòn bị đạn, lớp lót thường lớn gấp 5 lần so với nghiền khô. Cho nên yêu cầu của bi đạn và lớp lót cần có tính chất giống vật liệu đem nghiền (coi lượng hao hụt bị đạn, lớp lót như một cấu tử của phối liệu) và sau mỗi lần nghiền cần bổ sung bi đạn. Đối với sảnh mịn và sứ vật liệu lót nên dùng đá hoa cương (granit) hay làm bằng silex (một dạng thạch anh vô định hình), bi là đá cuội (flint, là SiO₂ vô định hình) hay sứ cứng (sử côrunđôn chẳng hạn); đối với máy nghiền phối liệu họ titanat (TiO2, BaO v.v…) thì vật liệu lót và bị đạn là sử rutin TiO2. Lớp lót có thể làm bằng cao su cứng để không làm bẩn liệu bởi tạp chất sắt từ thân thùng nghiền.
