هر آنچه نیاز دارید در مورد لعاب و لعاب کاری بدانید! (قسمت اول)

در اغلب موارد تمام خصوصیات سطحی و سطح مورد نیاز در یک ماده اتفاق نمی افتد و با استفاده از پوشش، حجم و خواص سطح ماده، به طور جداگانه بهینه می شود. بنابراین بر روی بدنه­‌ی سرامیکی پوشش شیشه ای قرار می­‌گیرد که لعاب نامیده می‌شود.

منظور از لعاب چیست؟

لعاب یک پوشش شیشه ای یا شیشه مانند است که ضخامت کم و سختی بالایی دارد. لعاب ها با ذوب، اختلاط و آسیاب مواد اولیه تهیه شده و به شکل سوسپانسیون یا خشک، با روش های مختلف روی بدنۀ قطعات اعمال می شوند. سپس تا دمای معینی در کوره حرارت می بینند و به استحکام و سختی نهایی می رسند.

این نوع از پوشش ها به دلایل زیر روی قطعات اعمال می شوند:

• ایجاد خاصیت عدم حلالیت در آب، اسید و بازهای معمولی
• ایجاد مقاومت در برابر خراش
• غیرقابل نفوذ کردن سرامیک
• ایجاد مقاومت در برابر شکاف، ترک و پوسته پوسته شدن
• زیبایی سطح و رنگ آمیزی

لعاب ها عمدتا یک لایه یا قشر غیر قابل نفوذ هستند که در اغلب موارد از طریق فرایندی موسوم به زینترینگ یا پخت (Firing) به بدنۀ سرامیک متصل می شوند. البته فرایند لعاب کاری فقط مختص مواد سرامیکی نیست. بلکه فلزات را نیز می توان با این لایه ها پوشش دهی کرد.

این پوشش ها زیبایی و درخشش منحصر به فردی برای محصول پایه به ارمغان می آورند. باعث استحکام و دوام آن نیز می‌ شوند. برای مثال شاید با کاربرد عمومی لعاب ها در ظروف سفالی آشنا باشید. جایی که این پوشش ها ظروف را برای نگهداری مایعات مناسب می کنند و تخلخل ذاتی موجود در ظروف سفالی را آب بندی می کنند. البته سطح سخت تری را نیز ایجاد می کنند.

از لعاب ها در ساخت ظروف سنگی و چینی هم استفاده می شود. در ادامه خواهیم دید این پوشش ها علاوه بر عملکردهای مذکور، می توانند درجات مختلفی از شفافیت را نیز  ایجاد کنند. همچنین ممکن است بسته به نیاز، حکاکی یا نقاشی شوند و طرح یا بافت زیربنایی را به طور کامل تغییر دهند.

مواد اولیۀ ساخت لعاب

مواد اولیۀ مورد مصرف برای تولید را می توان به شش گروه اصلی شامل مواد دیرگداز، مواد گدازآور، اپسیفایر ها، رنگ ها، شناورسازها و الکترولیت ها تقسیم کرد.

دیرگدازها

بدیهی است که مهم ترین اجزای لعاب، مواد دیرگداز هستند. کوارتز، فلدسپار و رس (کلی) مهم ترین دیرگدازهایی هستند که با شرکت در بخش اسیدی مذاب اولیه، سبب شکل گیری شیشه می دهند. یا به اصطلاح “به شیشه جسم می دهند.”

گدازآورها

بسته به کاربرد می توان از گداز آورهایی مانند بوراکس، کربنات سدیم، کریولیت و فلورین استفاده کرد. این گدازآورها معمولا خصوصیت بازی دارند. از این رو با دیرگدازهای اسیدی واکنش داده و شیشۀ آمورف را تشکیل می دهند. گدازآورها فقط باید در حدی استفاده شوند که سبب کمتر شدن دمای ذوب شیشه شوند. در صورت افزودن بیش از حد این مواد، سرباره ایجاد خواهد شد.

اپسیفایرها

دستۀ سوم مواد اولیه، اپسیفایرها هستند. این ترکیبات به شیشه افزوده می شوند تا ظاهری سفید و اوپک یا غیرشفاف (Opaque) ایجاد کنند. اپسیفایرها عمدتا دیر گداز هستند. اما اپسیفایر های واقعی نظیر اکسید قلع، اکسید آنتیموان، سدیم آنتیمونات، اکسید تیتانیوم، سیلیکات زیرکونیوم و اکسید زیرکونیوم، عموما توسط اپسیفایرهای فرعی مانند کریولیت و فلورین که لعاب را گدازآورتر می کند، پشتیبانی می شوند. اپسیفایرها معمولا مات کننده هستند.

مواد رنگی

مواد رنگی مورد استفاده نیز می توانند اکسیدها، عناصر خالص یا نمک ها باشند. رنگ سازها ممکن است هم دیرگداز باشند هم گدازآور. اکسید عناصری مانند مس، کبالت، منگنز و آهن از مهم ترین رنگ سازها هستند.

18

دقیــقه مطالعه

مس : نخستین فلز کشف شده به دست بشر!

اگر تمام سیم های مسی به کار گرفته در یک اتوموبیل معمولی را از آن خارج کنید و به ...

شناورسازها

به منظور ایجاد تعلیق در آب یا بعضی از مایعات دیگر، می توان مواد شناورسازی مانند رس و چسب را به کار برد. شناورسازها به صورت مادۀ افزودنی به فرمولاسیون آسیاب اضافه می شوند. چسب هایی مانند کتیرا، آلژینات ها و صمغ عربی غالبا برای لعاب هایی که توسط قلم مو اعمال می شوند استفاده می شوند.

الکترولیت ها

برای روان سازی و تعلیق مناسب دوغاب، از الکترولیت ها نیز می توان استفاده کرد. الکترولیت ها با تشکیل محلول های بافر، غلظت یون هیدروژن را در دوغاب کنترل می کنند. الکترولیت هایی مانند بوراکس، کربنات سدیم، سولفات منیزیم و منیزیم کربنات از مهم ترین موارد هستند. در صورت اضافه شدن این مواد به صورت خیلی جزئی، خاصیت سوسپانسیونی خوبی به لعاب داده می شود.

اما لعاب چگونه تولید می شود؟

برای تولید لعاب های سرامیکی روش های زیادی وجود دارد. به طور کلی روش های توليد اين پوشش ها بر اساس نوع کورۀ ذوب به دو گروه کلی تقسيم می شود که در ادامه آن ها را بررسی می کنیم.

توليد لعاب با کوره های دوّار (Batch)

در اين فرایند، برای ذوب و مخلوط کردن مواد اوليه از کوره های دوار استفاده می شود. بسته به نیاز و کاربرد، این کوره ها در حجم های متفاوتی موجود هستند. بدنۀ کوره های دوار را یک استوانۀ فلزی تشکیل می دهد که دو مخروط به صورت افقی در اطراف آن قرار می گیرند.

مشعل کوره در ابتدا سوخت را شعله ور کرده و به درون کوره هدايت می کند. عمدتا یک فن در کوره تعبیه می شود که هوا را برای اشتعال سوخت تأمين می کند. کوره در حین کار روی غلتک هایی حرکت دورانی دارد و یک موتور الکتريکی نيروی لازم برای چرخش کوره را تأمین می کند.

در اين فرایند، مواد اوليه  پس از کنترل فرمولاسیون و توزین فريت (Frit) ، درون مخلوط کن دستگاه میکس می شوند و توسط باکت به کوره انتقال می یابند. (در ادامه با مفهوم فریت آشنا می شویم.) پس از شارژ کوره، بر اساس زمانبندی پخت، مواد اولیه درون کوره ذوب و مخلوط می شوند.

توليد لعاب با کوره های پیوسته (Continous)

در اين فرایند برای ذوب مواد اولیه از کوره های ثابت بهره می جویند. در تولید لعاب با کوره های کانتینیوس، مواد اوّليه بايد ريزدانه (با قطر حداکثر 50-40 ميکرون) باشند. این مواد بعد از فرمولاسیون و مخلوط سازی، با فشاری که به وسیلۀ اسکرو اعمال می شود، به درون کوره انتقال می یابند.

فضای کوره های پیوسته عمدتا به شکل مکعب مستطيل است. یک راهگاه سرامیکی درون این کوره ها تعبیه شده است که مقاومت حرارتی بسیار بالایی دارد. موادی که درون این راهگاه شارژ می شوند، بوسیلۀ چند مشعل که در اطراف محفظه هستند آرام آرام ذوب می شوند. سپس از سمت ديگر کوره که شيب ملايمی (در حدود 10 درصد) دارد تخلیه می شوند.

سيکل پخت در این فرایند تقریبا 3 تا 4 ساعت طول می کشد. مذاب در هنگام خروج از کوره وارد آب سرد می شود و با یک نوار لرزان از حوضچۀ آب خارج می شود.

لعاب ها در قالب چه دسته هایی یافت می شوند؟

در کتاب ها و مقالات، لعاب ها به روش های مختلفی طبقه بندی شده اند. اگر سری به مراجع و سایت ها بزنید، گوناگونی آن ها آنقدر زیاد است که انگار هر کدام از منابع با معرفی نوع جدیدی از این پوشش ها، می خواهد از دیگری سبقت بگیرد!

آنچه در ادامه می خوانید، مهم ترین روش های طبقه بندی از نظر نگارنده هستند. سعی شده است کامل ترین طبقه بندی ممکن ارائه شود و اکثر موارد پوشش داده شود. با این حال این پوشش ها آنقدر گوناگون هستند که بازهم ممکن است در بازار یا مقالات، به انواعی جدید بربخورید.

انواع لعاب از نظر محتوای سرب

لعاب های بدون سرب

هنگامی که از اکسید سرب به عنوان فلاکس برای ذوب استفاده نمی شود، باید برای تأمین شار سراغ اکسیدهای دیگری رفت. در این راستا اکسیدهای بازی مانند عناصر قلیایی و قلیایی خاکی به علاوۀ منیزیم و اکسید روی، همراه با اکسید بور به عنوان فلاکس ذوب استفاده می شوند.

سال هاست که لعاب های بدون سرب از لحاظ تجاری مورد استقبال قرار گرفته اند. با این حال، این دسته ویژۀ برخی از بازارهای خاص هستند که در آن یک یا چند مورد از محدودیت های سیستم های بدون سرب، به طور طبیعی کاهش یابد.

حوزۀ اصلی استفاده از لعاب بدون سرب، در کاربردهایی با دمای بالاتر از 1150 تا 1200 درجۀ سلسیوس است. در این دمای بالا، نیاز به مواد روان ساز (فلاکس ها) به حداقل می رسد. در نتیجه نقایصی که این گونه مواد اغلب تولید می کنند نیز به حداقل می رسد.

لعاب های چینی سخت که در دمای بالاتر از 1150 درجۀ سلسیوس و در شرایط احیا پخته می شوند، باید بدون سرب باشند. به این دلیل که لعاب های حاوی سرب با فرّار شدن (volatilization) بیش از حد PbO در حدود 1150 درجۀ سلسیوس تجزیه می شوند.

در شرایطی که از این نوع استفاده می شوند، محتوای فلاکس کم و سیلیکای زیاد آن ها، پوششی شفاف، ماندگار و با انبساط کم تولید می کند.  برای چینی هایی که در دمای پایین پخته می شوند، یعنی چینی های نرم و ظروف سنگی سخت، لعاب بدون سرب دارای ترکیبات K₂O، CaO، MgO و Al₂O₃ می تواند مناسب باشد.

خود این پوشش ها به دو دستۀ لعاب های براتی و بدون بور تقسیم می شوند. لعاب های سربی بدون بور نیز در دو دستۀ High-Silica (لعاب های پرسلان) و High-Alkali (لعاب های قلیایی) عرضه می شوند.

لعاب دارای سرب

امروزه استفاده از اکسید سرب قابل قبول نیست. هزینه تأمین نیازهای نظارتی که در تولید این مواد با استفاده از اکسید سرب نیاز است، بسیار بالاست. اما هنوز هم بعضا لعاب های سرب دار تولید می شوند و به فروش می رسند.

به طور سنتی، از اکسید سرب برای چندین دلیل استفاده می شود. عملکرد فلاکسینگ بالای اکسید سرب، اجازه می دهد لعاب در دمایی پایین تر از نمونۀ بدون سرب پخته شود. این موضوع سبب می شود لعاب در یک محدودۀ پخت گسترده تر قابل تولید باشد.

از طرفی، اکسید سرب کشش سطحی کم و ضریب شکست بالایی را ایجاد می کند. در نتیجه سبب پدید آمدن سطحی صاف و درخشان می شود. همچنین در برابر تبلور نیز مقاومت می کند. مشخص است که حصول این مجموعه خواص مطلوب، بدون سرب دشوار است.

با این حال، PbO به عنوان مادۀ تشکیل دهندۀ لعاب معایبی نیز دارد. برای مثال ظروف باید در یک جوّ به شدت اکسید کننده پخت شوند. زیرا سرب به راحتی احیا می شود. همچنین فراموش نکنیم که در دمای بیش از 1200 درجۀ سلسیوس فرّار است.

اما مهمترین مشکل، سمی بودن PbO است. امروزه دیگر مسمومیت با سرب به یک مسئلۀ جدی تبدیل شده است. برای جلوگیری از احتمال مسمومیت با سرب باید اقدامات احتیاطی مناسبی در استفاده از آن انجام شود.

خوردن ترکیبات سربی محلول در سیستم از طریق دهان مشکلات خطرناکی را برای انسان اجاد می کند. اگرچه ترکیبات سربی می توانند از طریق تنفس بخار یا گرد و غبار نیز وارد بدن شوند. لعاب های سرب دار در چهار گروه زیر عرضه می شوند:

• بدون بور
• براتی
• سربی ساده
• سربی مخلوط

انواع لعاب از نظر کریستالی بودن

لعاب های شیشه ای

لعاب های شیشه ای عموما با فرایند شیشه سازی یا Vitrification تولید می شوند. در این فرایند، مذاب به جای اینکه در یک ساختار بلوری متبلور شود، یک ساختار شیشه ای (آمورف) پیدا می کند. لعاب شیشه ای غالبا به عنوان محصولی غیر آلی از همجوشی (fusion) تعریف می شود که بدون بلوری شدن خنک می شود.

رابطۀ بین شیشه، جامد و مایع با نمودار حجم ویژه-دما توضیح داده می شود. اگر یک مایع با ویسکوزیتۀ كم از A تا B خنک شود، تبلور تا نقطۀ C اتفاق می افتد. در مقابل، اگر مایع با ویسکوزیتۀ بالا، با سرعت زیاد خنک شود،  تبلور در دمای T_f رخ نمی دهد. در عوض، مایع فوق سرد (Supercooled) امتداد خط BE تا نقطه E را طی می کند. که همان دمای شیشه یا T_g است.

لعاب های دارای رُس، نمونۀ بارز نوع شیشه ای هستند. به طور کلی، لعاب ها و بدنه های شیشه ای، دارای خواص فصل مشترک بهتری هستند. توجه شود که برخی از لعاب هایی که به علت تخلخل کم به نظر می رسد شیشه ای باشند، در واقع بیش از حد پخته شده اند و ذاتا شیشه ای نیستند. بدنه های سیاه و دارای نشانه های سوختگی یا آغشته به منگنز، یک نمونه است.

لعاب های کریستالی

لعاب های کریستالی، ساختار بلوری خود را از ترکیب شیشه ای که مدام تحت گرمایش و سرمایش قرار می گیرد به دست می آورند. لعاب های مات (Matte glazes) زیرمجموعۀ انواع کریستالی قرار می گیرند.

لعاب های کریستالی، عمدتا حاوی روی، کلسیم، قلع یا زیرکونیوم هستند. البته محصولاتی که حاوی روتیل، آونتورین (aventurine) و رنگهایی با ترکیب ذرات مایع یا گازی باشند نیز در این مجموعه قرار می گیرند. لعاب SnO از مهم ترین نوع کریستالی است.

انواع لعاب از نظر دمای پخت

لعاب های دما بالا

لعاب های دما بالا، بین 1200 تا 1400 درجۀ سلسیوس پخته می شوند. از این نوع عمدتا برای تولید الکتروسرامیک ها، گِل اتشخوار، خاک نسوز، استخوان چینی (Bone-China) و استخوان پرسلن یا چینی (Bone-Porcelain) استفاده می شود. بدیهی است که با توجه به قابلیت کاربرد در دمای بالا، نسبت به این نوع علاقۀ بیشتری وجود دارد.

برای تولید الکتروسرامیک ها، فرایند پخت در محدودۀ دمایی 1200 تا 1250 درجۀ سلسیوس اجرا می شود. این دما، با دمای پخت بدنۀ سرامیکی یکسان است. عدم توجه به ترکیب در تولید الکتروسرامیک ها، باعث جریان (Flow) در هنگام پخت می شود.

در نتیجه ممکن است شاهد ناهمواری لعاب در سطح سرامیک باشیم.  نکتۀ مهم بعدی که باید مد نظر قرار گیرد، کشش سطحیِ لعابِ فرموله شده است که باید برای استفادۀ موفقیت آمیز آن در بدنه های سرامیکی مد نظر قرار گیرد.

لعاب های دما متوسط

لعاب های دما متوسط، تقریبا در محدودۀ دمایی 1100 تا 1200 درجۀ سلسیوس پخته می شوند. از این نوع برای تولید ظروف سفالی مانند کارد و چنگال، کاشی، مواد بهداشتی و غیره استفاده می شود.

یک لعاب دما متوسط، اغلب از همان مواد تشکیل دهندۀ نوع دما بالا تشکیل می شود. با این تفاوت که به یک منبع بور یا روی نیاز دارد. در بین سفالگران بور محبوبیت بیشتری دارد. در حالی که صنعت از عنصر روی برای پخت سریع استفاده می کند.

برای تولید این نوع، معمولا از فریت ها استفاده می شود.فریت برای تأمین B₂O₃ یا ZnO اضافه می شود. بور انبساط حرارتی کمی دارد. بنابراین یک افزودنی ایده آل است. از طرفی تمایل به شکاف را کاهش می دهد. از آنجا که عملا هیچ منبع نامحلولی از بور خالص وجود ندارد، یکی از وظایف تولید کنندگان لعاب، یافتن بهترین منبع تجاری برای عنصر بور است.

لعاب های دما پایین

لعاب های دمای پایین را با نام ماژولیکا می شناسند. ماژولیکاها معمولا روی بدنه های سرامیکی متخلخل اعمال می شوند. لعاب های دما پایین در محدودۀ 900 تا 1063 درجۀ سلسیوس پخته می شوند. این نوع گلیزها طیف گسترده ای از رنگ ها و جلوه ها را با دمای پخت کمتر ارائه می دهند. بهتیرن انتخاب برای مناسب برای ظروف سفالی با رنگ روشن، مجسمه های سفالی و پروژه های مدرسه ای می تواند این نوع باشد.

انواع لعاب از نظر ظرافت تولید

لعاب خام

این نوع پوشش ها به صورت خام اعمال می گردند. مواد موجود که شامل ترکیبات اصلی و فرعی می شود، ابتدا با آب مخلوط شده و با اضافه کردن الکترولیت آسیاب می شوند. پس از کنترل و تنظیم پارامترهای مورد نظر، لعاب از آسیاب خارج شده و بعد از 48 ساعت ماندن در حوضچه های مخصوص، استفاده می شود.

متداول ترین الکترولیت های صنعت لعاب سازی عبارتند از:

• تری پلی فسفات سدیم (t.p.p.Na)
• متاسلولز کربوکسید (C.M.C)
• تروکالین

لعاب فریت شده (فریتی)

برخی از اکسیدهایی که در لعاب قرار دارند ممکن است به دلیل حلالیت جذب بدنه شوند. از این رو ابتدا باید مواد اولیهٔ را پخت تا ترکیب بهتری به دست آید. این ترکیب پخته ‌شده را فریت (Frit) می نامند.

فریت ‌ها، ابتدا ذوب و سریعا سرد می ‌شوند. این سرمایش سبب ایجاد شوک حرارتی می شود و ذرات لعاب به تکه ‌های شیشه ‌ای تبدیل می شوند. سپس با اضافه کردن اکسیدهای رنگ ساز، لعاب فریت به رنگ ‌های گوناگون در می‌ آید.

برای فریت کردن، مواد اولیۀ مناسب (با توجه به فرمول) ابتدا خرد می شوند. سپس در یک کورۀ دوار ذوب و زینتر می شوند. مذاب بدست آمده از یکی از سمت های کورۀ دوار به محفظۀ حاوی آب ریخته می شود.

این عمل باعث سرمایش سریع می شود. طبیعتا لعابی که با این فرایند حاصل می شود، خاصیت پلاستیسیتۀ خود را از دست داده است. از این رو برای ایجاد دوغاب از فریت اولیه، لازم است فریت ها با 8 تا 10 درصد کائولن و مقداری الکترولیت وارد آسیاب شوند. پس از خردایش، باقی مراحل شبیه به فرایند لعاب های خام خواهد بود.

لعاب تبخیری (نمکی)

این دسته برخلاف دیگر انواع، به صورت دوغاب اعمال نمی شوند. بلکه پیش از پخت بر روی اجسام لایه نشانی (Deposit) می شوند. برای تولید این لعاب ها، ابتدا  مواد اولیۀ (که به صورت نمک هستند) در یک محفظه (کوره) تبخیر شده و به حالت اشباع می رسد. سپس بر روی سطوح مورد نظر رسوب می کند. این فرایند اعمال پوشش در تولید سرامیک های رنگین با پخت فشرده (سفالی فشرده) به کار می رود.

در دمای بالا و در حالت بخار، نمک به اکسید سدیم و کلرید هیدرید تبدیل می شود و در حالت گازی در داخل کوره توزیع می شود. این دو نوع ماده با رس و اکسید سیلیسیم در سطح بدنه واکنش نشان می دهند و یک لایه لعاب شیشه ای ایجاد می کنند. لعاب نمکی جامد است و احتمال ریزش یا ترک خوردن آن وجود ندارد.

گاها دیده شده است که قطعات سرامیکی مورد مصرف در صنایع شیمی نیز با این روش لعاب دهی می شوند. این ظروف برای نگهداری اسیدها و قلیاها، لوله های کانال فاضلاب، ظروف نگهداری اسید و مواد الکلی به کار گرفته می شوند. چراکه این پوشش ها در برابر بخش اعظمی از اسیدها و عوامل محیطی کاملاً مقاوم و پایدار هستند.

لعاب فلدسپات

برای تولید این نوع پوشش ها، از موادی مانند کوارتز، فلدسپات، سنگ آهک، کائولن، خاک رس و پودر ریز ضایعات سرامیک استفاده می شود. درجه حرارت پخت بالا در فرایند تولید لعاب فلدسپات حرف اول را می زند.

لذا از منظری دیگر، این نوع پوشش را می توان از نوع شفاف دما بالا دانست. لازم به ذکر است که لعاب فلدسپاتی به عنوان مادۀ اولیه تولید ظروف سنگی و ظروف سفالی ظریف نیز استفاده می شود. خواصی نظیر سختی بالا، شفافیت و براقیت زیاد و ایجاد احساسی ملایم در هنگام لمس، از ویژگی های اصلی لعاب فلدسپات است.

لعاب تالک

این نوع با افزودن پودر تالک به لعاب فلدسپات ساخته می شوند. چنین لعابی دارای رنگ سفید مطلق است و شفافیت مطلوبی دارد. اتفاقاتی مانند تأثیرپذیری از دود و ایجاد ترک ناشی از بخار (به احتمال زیاد) برای نوع تالک روی نمی دهد. از معایب آن می توان به چسبندگی ضعیف و روشنایی (Brightness) کم پس از پخت اشاره کرد.

لعاب رنگی

این محصولات با افزودن اکسیدهای رنگی یا برخی ترکیبات نمکی به مواد اولیۀ لعاب تولید می شوند. با توجه به دماهای مختلف پخت (زینترینگ)، لعاب های رنگی خود به نوع رنگی دما بالا و دما پایین دسته بندی می شوند. به این صورت که انواع دما بالا، در درجه حرارت های بالای 1250 درجه و انواع رنگی دماپایین نیز پایین تر از این درجه حرارت پخته می شوند.

ظروف سفالی عادی (Earthenware) غالباً با لعاب رنگی دما پایین تولید می شوند. اما ظروف سفالی سنگ نما (stoneware) و چینی ها لعاب با درجه حرارت بالا را می طلبند. لعاب های رنگی مکان های ناخوشایند بدنه را می پوشاند و جلوۀ خاصی از لحاظ تزئینی ایجاد می کنند. علاوه بر این، در عملیاتی تر و کم هزینه تر هستند. لذا به طور گسترده ای در هنرهای دستی و صنایع دستی استفاده می شوند. این پوشش ها را بعدا در طبقه بندی از نظر رنگ هم خواهید دید.

انواع لعاب از نظر ظاهر

لعاب بی ‌رنگ (ترانسپارنت)

برای پوشش دهی سطح چینی ‌های بدلی ظریف، می توان از لعاب های بی رنگ استفاده کرد. این  پوشش ها شفاف هستند و اغلب از مخلوط کلسیم، سیلیس و خاک چینی سفید تولید می شوند.

لعاب رنگی

همانطور که از نامشان پیداست، این نوع پوشش ها ظاهری رنگی دارند. به طور کلی برای افزودن رنگ آبی از اکسید مس (Cu₂O)، برای رنگ زرد از اکسید آهن (FeO) و برای رنگ سبز از اکسید کروم (Cr₂O₃) استفاده می شود. لعاب های دلربا، قازمغازی (رنگین کمانی) و زرین فام از مهم ترین انواع رنگی هستند.

لعاب کدر

 این نوع پوشش ها که برای روکش چینی ‌های بدلی معمولی به کار می ‌رود. ترکیب لعاب های کدر عمدتا شامل اکسیدهای سرب، سلیسیم و استرانسیم است. این ترکیبات را پس از ذوب کردن، سرد کرده و به صورت پودری در می آورند. سپس از این پودر یک نوع دوغاب تهیه شده و شیء لعاب دادنی را در آن غوطه‌ ور می‌ سازند.

لعاب مات

در این پوشش ها ذرات کریستالی منظم ریزی وجود دارد که در حین سرمایش در سطح لعاب‌‌ ها به وجود می آیند. این کریستال‌ها، سبب انکسار پرتوهای نور می شوند. تفاوت این پوشش ها با انواع شفاف و کدر، در وجود همین کریستال هاست.

سطح این لعاب ‌ها کاملا زبر و مات است. بدیهی است که بسته به نوع، تعداد و ابعاد این ذرات کریستالی، مقدار زبری و مات بودن لعاب نیز فرق خواهد داشت. لعاب قلع که از نوع سفید مات است، برای اولین بار در ایران باستان و هم چنین در سفالگری اسلامی مورد استفاده قرار گرفت.

لعاب نیمه مات (اطلسی)

این پوشش ها سطحی صاف تر و همگن تر از لعاب مات دارند. لذا ديرتر كثيف شده و راحت تر تميز می شوند. اغلب موارد اكسيد روی، تيتانيم، زیرکنیم و قلع در ترکیب این پوشش ها موجود است. به طور کلی دلیل مات شدن این لعاب ها، تشكيل بلور تيتانات روی و سيليكات روی است.

اهمیت کنترل ترکیب شیمیایی در لعاب ها

برای بدنه های چینی، لعاب هایی که سرشار از کلسیم، استرانسیم، باریم یا بریلیم باشند و با کروم، آهن یا کبالت و اکسیدهای مشابه رنگی شده باشند، نیاز به توجه مضاعف دارند. چراکه معمولا نوعی کمانش (Buckling) از نوع محدب در این دسته اتفاق می افتد. نوع دیگری از لعاب هایی که چنین نقصی در آن ها وجود دارد، انواع دارای کائولن کلسینه شده و آلومینای زیاد است.

18

دقیــقه مطالعه

آلومینا (اکسید آلومینیوم)

اکسید آلومینیوم با فرمول شیمیایی Al2O3 یکی از شناخته شده ترین سرامیک های مهندسی ...

نکتۀ مهم دیگر این است که در هنگام فرمولاسیون ترکیب، باید توجه داشت که لعاب ترجیحا نباید محلول در آب باشد. چرا که احتمال رخ دادن پدیدۀ لغزش (slip) تا حد زیادی بالا می رود. این پدیده اغلب در بدنه های متخلخلی اتفاق می افتد که قسمت محلول لعاب در آن نفوذ می کند. لغزش نه تنها لعاب را از بین می برد، بلکه به بدنۀ سرامیکی نیز آسیب می رساند.

مسئلۀ دیگری که باید مد نظر قرار گیرد، خاصیت قلیایی برخی از اجزا است. این موضوع سبب می شود که هنگام لیچینگ محصول، الکترولیت ها به محلول منتقل می شوند و آسیب های مختلفی به لعاب و بدنه برسانند.

در کنترل ترکیب شیمیایی، خصوصا انواع الکتروسرامیکی، استفاده از انواع رُس در فرمولاسیون ترکیب توصیه می شود. رُس نه تنها سیلیس و آلومینای لازم را تأمین می کند، بلکه ویسکوزیتۀ را برای استفاده بر روی اجسام سرامیکی کنترل می کند.

به طور کلی، عملکرد مواد افزودنی شیمیایی اساساً با استفاده از ذرات کلوئیدی بهبود می یابد.  رس های معمولی و بنتونیت، متداول ترین ذرات کلوئیدی هستند که کنترل دقیقتری روی خواص به ارمغان می آورند.

در این راستا، دوپینگ (آلایش) لعاب های صنعتی با بنتونیت و کلسیم کلراید کاملاً معمول است. استفاده از نمک معمولی نیز می تواند تورم (swelling) ناشی ازبنتونیت را خنثی می کند. البته لازم به ذکر است که یک محلول اشباع، بنتونیت را کاملا پراکنده کرده و از تورم جلوگیری می کند. پژوهش ها نشان می دهند که غلظت سدیم کلرید تا 2 درصد، این اثر را خواهد داشت.

افزودن عوامل گدازآور به مواد اولیۀ نیز می تواند خواص ذوبی آن را بهبود بخشد. برخی لعاب ها هستند که در مقالات با نام Admixture از آن ها یاد می شود. این پوشش ها با افزودن عوامل ذوب مانند تالک، دولومیت، کلسیت و اکسید روی به فلدسپات، کوارتز و کائولن تولید می شوند.

بنتونیت و ایجاد لغزش های تیزوتروپیک

با افزودن بنتونیت، ظرفیت تشکیل ژل در حضور یون های هیدروکسیل افزایش می یابد. یون های هیدروکسیل عمدتا با افزودن مقدار کمی MgO تشکیل می شوند. چنین لغزش هایی به اصطلاح تیکسوتروپیک (Thixotropic) هستند.

منظور از تیکسوتروپیک بودن این است که ژل ها و امولسیون های محلول یا مخلوط، تمایل به آبگونه شدن در اثر تکان، و دوباره سفت شدن در اثر عدم حرکت دارند. برای تنظیم رفتار تیکسوتروپیک، کلرید آمونیوم به آن اضافه می شود.

برخی از لعاب ها، خصوصا انواعی که محتوای خاک رس یا کائولن بالا دارند، معمولا نیازی به افزودن کلوئید اضافی ندارند. چرا که کلرید آمونیوم یا سایر لخته ها، بر روی مادۀ کلوئیدی که از قبل موجود است، عمل می کنند.

از طرف دیگر، اگر لغزش لعاب در حضور مقدار زیادی کلوئید اتفاق بیفتد، ممکن است لازم باشد دفلوکولانت (ضد لخته) اضافه شود. با افزایش مقدار مادۀ تیزوتروپیک در سیستم، از رسوب موادی مانند نمک های سرب جلوگیری می شود.

نتیجه گیری:

لـعاب­‌ ها دارای کاربرد وسیعی هستند و با توجه به اینکه مواد سفالی نیاز به پوشش دارند ، شناخت کامل آنها برای کاربرد در صنعت بسیار ضروری است و برای آشنایی بیشتر با این علم باید با فرمولاسیون و انواع عیوب آن ها نیز آشنا بود و کاربرد هرکدام از آنها در صنعت مربوطه را با توجه به ویژگی های آن شناخت.

در قسمت دوم این مقاله، ادامه نکات مربوط به لعاب ها و لعاب کاری را بیان خواهیم کرد. با ما همراه باشید.

منابع:

1. کتاب glazes and glass coatings” ” نوشته­ Richard A. Eppler, Douglas R. Eppler
2. www.sciencedirect.com
3. Division, Company Statistics. “Statistics of U.S. Businesses Main Page”. www.census.gov. Archived from the original on 26 November 2015. Retrieved 27 November 2015.