Nghiên cứu công nghệ sản xuất men khắc phục khuyết tật bề mặt

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP






BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CẤP BỘ:
“NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN KHẮC
PHỤC KHUYẾT TẬT BỀ MẶT”

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: KS. NGUYỄN TIẾN ĐIỆP









7609
22/01/2010

HÀ NỘI, 2009

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP





BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CẤP BỘ:

“NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN KHẮC
PHỤC KHUYẾT TẬT BỀ MẶT”
Thực hiện theo hợp đồng số 070.09.RD/HĐ-KHCN ngày 04/3/2009 giữa Bộ
Công Thương và Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp

Chủ nhiệm đề tài : KS. Nguyễn Tiến Điệp
Đơn vị phối Hợp :
- Công ty Cổ phần Sứ Đông Lâm
- Công ty Cổ phần Sứ Hải Dương

Cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài



Nguyễn Tiến Điệp

HÀ NỘI, 2009
MỤC LỤC
TIÊU ĐỀ SỐ TRANG
MỞ ĐẦU……………………………………………………. 1
TÓM TẮT NHIỆM VỤ……………………………………
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT…………………
5
1.1. Vai trò, tính chất của các oxit có trong men sứ. ………
5
1.2. Frit và men Frit. ………………………………………
7
1.3. Độ giãn nở nhiệt của men……………………………….
8
1.4. Diễn biến của men khi nung…………………………….
9
1.5. Các định hướng nghiên cứu…………………………….
11
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM……………………………
13
2.1 Phân loại các khuyết tật trên bề mặt sản phẩm gốm sứ….
14
2.2. Khảo sát một số hệ x
ương và men gốc………………
15
2.3. Nguyên liệu sử dụng…………………………………
19

2.4. Cở sở thiết lập các hệ men hàn vá……………………
21
2.5. Thực nghiệm xác định các hệ Frit hàn vá (FHV) ……
21
2.6. Chế tạo các hệ men Frit (men hàn vá – MHV) ………
32
2.7. Xây dựng dây chuyền công nghệ (DCCN) sản xuất……
41
CHƯƠNG 3. SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM…………………
43
3.1 Sản xuất frit hàn vá ……………………………………
43
3.2 Sản xuất Men hàn vá: ………………………………….
45
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………….
46
1. Kết luận…………………………………………………
46
2. Kiến nghị
………………………………………………….
46
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………
47
PHỤ LỤC 1: TÍNH TOÁN KINH TẾ………………………
48
PHỤ LỤC 2: ĐƯỜNG CONG HẤP MEN ………………
50
PHỤ LỤC 3: HỆ SỐ GIÃN NỞ NHIỆT THỰC NGHIỆM
CỦA FRITS VÀ MEN………………………………………
51

1

MỞ ĐẦU
Ngành sản xuất gốm sứ nói chung hiện đang có một vai trò rất quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân, các sản phẩm sứ dân dụng như bát cơm, bộ
trà, lọ hoa đã trở thành những sản phẩm thiết yếu trong các hộ gia đình, nơi
công sở, trường học… Những mặt hàng như sứ vệ sinh, gạch ốp lát thì lại
không thể thiếu khi xây dựng các công trình dân dụng, chung cư
, văn phòng
Nhìn chung, khi ngành sản xuất gốm sứ phát triển nó cũng sẽ thúc đẩy và hỗ
trợ các ngành kinh tế khác phát triển theo.
Sứ dân dụng là một trong những nhóm sản phẩm chủ đạo của ngành sản
xuất gốm sứ, các sản phẩm này ngoài việc đảm bảo các yếu tố kỹ thuật nó còn
phải đạt được các yêu cầu về thẩm mỹ như độ trắng, độ trong, kiểu dáng, hoa
v
ăn trang trí, đặc biệt là sự yêu cầu khắt khe về chất lượng của lớp men phủ.
Sản phẩm sứ dân dụng đạt yêu cầu phải đảm bảo không tồn tại các khuyết tật
trên bề mặt sản phẩm.
Ngoài sứ dân dụng thì sứ vệ sinh cũng là một trong những nhóm sản
phẩm chủ đạo của ngành sản xuất gốm sứ, đồng thời đây cũ
ng là nhóm sản
phẩm chủ đạo trong các công trình xây dựng hiện nay. Các mặt hàng sứ vệ
sinh ngày càng đa dạng về chủng loại, sản lượng và chất lượng ngày càng
tăng cao.
Về công nghệ sản xuất, sứ vệ sinh là một chủng loại gốm sứ có nhiều đặc
điểm khác biệt so với các sản phẩm gốm sứ thông thường. Đây là nhóm sản
phẩm có hình dạng phức tạp, kích thướ
c lớn, kiểu dáng và chất lượng sản
phẩm bị chi phối nhiều bởi yếu tố thẩm mỹ. Một sản phẩm sứ vệ sinh đảm

bảo chất lượng thì ngoài các yếu tố kỹ thuật như cường độ cơ học, độ hút
nước, khối lượng thể tích… nó còn phải đảm bảo về chất lượng bề mặt như
độ bóng, độ bám bẩ
n, khuyết tật men.
Một trong những khó khăn lớn của các cơ sở sản xuất gốm sứ nói chung
hiện nay là việc đảm bảo cho bề mặt sản phẩm không tồn tại các vị trí bị
khuyết men, bỏ men, bong men Qua khảo sát tại các cơ sở sản xuất sứ vệ
sinh hiện nay, khoảng 20% sản phẩm sau nung bị các hiện tượng khuyết tật
men này, còn tại các cơ sở sả
n xuất sứ dân dụng thì lượng này chiếm khoảng
15%. Nhìn chung, các sản phẩm này cần thiết phải được hàn vá men và nung
lại để tận thu sản phẩm. Tuy nhiên, việc hàn vá men này tiêu tốn một lượng
đáng kể nhiên liệu nên làm tăng chi phí sản xuất cho các doanh nghiệp, đồng
thời nếu các tính chất của men vá không tương thích với men gốc, đặc biệt về
màu sắc, độ co giãn, độ chảy bóng,… thì nó sẽ để lộ vết vá sau nung và sản
phẩm đó tiếp tục bị loại bỏ. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, chế tạo các hệ men
vá có chất lượng cao, tính tương thích cao đối với các loại men gốc và đặc
biệt là có nhiệt độ chảy thấp sẽ rất thiết thực đối với các cơ sở sản xuất vì nó
sẽ làm tăng lượng sản phẩm nung thu hồi cho các cơ sở, đồng thời, khi giảm
2

được nhiệt độ nung thu hồi thì nó cũng sẽ giảm được lượng nhiên liệu tiêu
hao cho việc nung luyện này.
Việc tập trung nghiên cứu các hệ men vá thỏa mãn các yêu cầu nêu trên
là một vấn đề mang tính kỹ thuật, có hàm lượng khoa học cao. Hơn thế nữa,
nó còn góp phần giúp cho các cơ sở sản xuất tăng được doanh thu, nâng cao
được năng lực tài chính, tăng sức cạnh tranh trên thị trường.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, Vi
ện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh
công nghiệp đã đăng ký với Bộ Công Thương đề tài: “Nghiên cứu Công

nghệ sản xuất men khắc phục khuyết tật bề mặt”. Đề tài này được nghiên
cứu trên cơ sở hai nhóm sản phẩm ban đầu là sứ dân dụng và sứ vệ sinh, sau
đó có thể mở rộng phạm vi sang các nhóm sản phẩm gốm sứ khác.
3

TÓM TẮT NHIỆM VỤ
 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu, định hướng và thiết lập các bài phối liệu men khắc phục
khuyết tật men. Loại men này khi dùng để khắc phục khuyết tật yêu cầu
phải có nhiệt độ nung thấp.
- Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất men khắc phục khuyết tật bề
mặt.
- Sản xuất thử nghiệm 100 kg men, thử
nghiệm thực tế tại cơ sở sản xuất.
 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu tính chất, vai trò của các loại nguyên liệu, hóa chất dùng
sản xuất men khắc phục khuyết tật bề mặt.
- Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của men gốc tại một số cơ sở sản xuất
làm cơ sở để chế tạo men.
- Tính toán, xác định các bài phối li
ệu, đánh giá các tính chất cơ lý của
men (khoảng chảy, hệ số giãn nở nhiệt )
- Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất phù hợp với điều kiện triển
khai sản xuất thực tế.
- Đánh giá các thông số cơ lý của men và mức độ đồng nhất của bề mặt
men sau khi khắc phục khuyết tật bằng phương pháp hàn vá.
- Tổ chức sản xu
ất thử nghiệm 100 kg men.
- Thử nghiệm thực tế việc hàn vá men trên các vị trí lỗi men của sản
phẩm tại cơ sở sản xuất, đánh giá chất lượng vị trí hàn vá sau nung ở

nhiệt độ hấp men.
 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Xuất phát từ những mục tiêu nghiên cứu mà đề tài đã đặt ra, nhóm thực
hiện đề tài đã triển khai phương pháp nghiên cứu dựa trên cơ sở
khảo sát nhu
cầu của việc hàn vá sản phẩm trong thực tế sản xuất, khảo sát các tính chất cơ
lý của mẫu men gốc, tham khảo các tài liệu liên quan và các thành tựu nghiên
cứu của nước ngoài trong những năm gần đây để thiết lập lên các hệ men
khắc phục khuyết tật bề mặt đạt yêu cầu đề ra. Cụ thể như sau:
- Khảo sát và lựa chọn nguồn nguyên liệ
u, hóa chất dùng cho nghiên
cứu. Khảo sát các tính chất của các mẫu men lấy từ các cơ sở sản xuất như hệ
số giãn nở nhiệt, thành phần hóa học, nhiệt độ chảy… đồng thời kết hợp với
4

các hệ men tham khảo của nước ngoài để thiết kế các hệ men hàn vá thích
hợp dùng để khắc phục khuyết tật bề mặt.
- Qua nội dung nghiên cứu thấy rằng, men hàn vá phải được chế tạo
theo phương pháp frit hóa để đảm bảo việc hấp men sau hàn vá có thể thực
hiện được ở khoảng nhiệt độ biến mềm của men gốc.
- Trên cơ sở nghiên cứu thự
c nghiệm trong phòng thí nghiệm, tiến
hành kiểm nghiệm các thông số kỹ thuật của sản phẩm thu được, xác định các
thông số công nghệ cho phối liệu, tiến hành hàn vá trên mẫu sứ và nung lại
trong lò thí nghiệm. Từ kết quả thu được sẽ tiếp tục điều chỉnh lại các thông
số công nghệ nếu chưa đạt yêu cầu kỹ thuật.
- Trên cơ sở triển khai nghiên cứu tại thự
c tế sản xuất, tiến hành hàn
vá trên mẫu sứ và hấp men tại lò sản xuất, khi đạt yêu cầu sẽ tiến hành hàn vá
trên một số sản phẩm cụ thể.

- Khi hoàn tất việc thử nghiệm trên sản phẩm, tiến hành xây dựng quy
trình công nghệ sản xuất men khắc phục khuyết tật bề mặt để tiến hành sản
xuất thử nghiệm trong quy mô nhỏ.
 K ẾT QU
Ả THỰC HIỆN
- Nấu thử nghiệm thành công 03 loại frit dùng để sản xuất men hàn vá.
- Thử nghiệm thành công 03 bài men hàn vá dùng cho sứ dân dụng và
sứ vệ sinh.
- Sản xuất hơn 100 kg gồm 02 loại frit (FHV0001-3, FHV0003-3)
- Sản xuất 100 kg men hàn vá: 02 loại men MHV0001 và MHV0003.
- Triển khai thử nghiệm với quy mô bán công nghiệp tại nhà máy sứ
Đông Lâm và công ty sứ Hải Dương. Kết quả thử nghiệm đạt yêu c
ầu và có
xác nhận của đơn vị thử nghiệm.
5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Men khắc phục khuyết tật bề mặt (còn gọi là men trám vá hay men hàn
vá) có nhiệt độ sử lý khi hàn vá thấp là vật liệu rất quan trọng cho các cơ sở
sản xuất, đặc biệt là khi giá thành của các loại nguyên, nhiên liệu ngày càng
tăng cao. Hiện tại, việc vá men trên các sản phẩm sứ dân dụng chưa được
thực hiện, việc vá men cho sứ vệ sinh mới chỉ dừng lại ở các hệ
men nhiệt độ
cao, xấp xỉ nhiệt độ nung sản phẩm. Vì vậy, việc nghiên cứu các hệ men có
nhiệt độ nóng chảy thấp là một vấn đề khá mới mẻ và đang được nhiều doanh
nghiệp quan tâm.
Về mặt lý thuyết, hệ men này phải đảm bảo đầy đủ các tính chất của
một loại men với nhiệt độ sử dụng khi hàn vá thấp hơn so với nhiệt độ
nung
sản phẩm. Ngoài ra, do đặc thù của sản phẩm sứ dân dụng và sứ vệ sinh gồm

nhiều hệ màu khác nhau nên men vá được chế tạo dưới dạng men không màu,
sau đó tùy thuộc vào các hệ màu của sản phẩm cần vá để bổ sung chất màu
cho phù hợp.
Để nghiên cứu, chế tạo men gốm sứ nói chung, men khắc phục khuyết
tật bề mặt nói riêng cần nắm được các vấn đề về vai trò, tính chấ
t của các cấu
tử trong men, nắm được các vấn đề về đặc tính, sự biến đổi các tính chất men
trong quá trình gia nhiệt, sử lý công nghệ. Các vấn đề này sẽ được làm sáng tỏ
qua các nội dung dưới đây.
1.1. Vai trò, tính chất của các oxit có trong men sứ. [5,6]
Men sứ là một tập hợp gồm nhiều loại oxit khác nhau, mỗi oxit có một
vai trò nhất định và tác động lên hệ men theo nhiều hướng khác nhau tùy
thuộc vào hàm lượng và chủng loại củ
a các nguyên liệu sử dụng. Để thiết kế
được bài men có thông số kỹ thuật đề ra cần khảo sát cụ thể vai trò và tính
chất của các loại oxit cũng như nguồn nguyên liệu cung cấp các oxit tương
ứng.
- SiO
2
là một oxit cơ bản để tạo khung mạng lưới không gian cho men.
Từ mạng lưới này, các oxit khác có mặt trong men sẽ đính vào đó để tạo nên
các hệ men nhất định. Khi hàm lượng SiO
2
trong men tăng lên thì nhiệt độ
nóng chảy của men tăng lên, độ bền cơ, bền nhiệt, bền hóa cũng tăng lên
nhưng hệ số giãn nở nhiệt của men sẽ được hạ xuống. Để cung cấp SiO
2
có
thể dùng các nguồn nguyên liệu như thạch anh, cao lanh, fenspat. Trong các
loại đất sét cũng có SiO

2
nhưng do mức độ tinh khiết của đất sét không cao
nên người ta ít sử dụng đất sét làm nguyên liệu men, đặc biệt là các hệ men
cho sứ vệ sinh, sứ dân dụng.
- Al
2
O
3
tác động đến hệ men tùy thuộc vào hàm lượng của nó ở trong
men. Với hàm lượng nhỏ và mức độ tương tác tốt với các oxit khác, Al
2
O
3
có
tác dụng như một chất trợ chảy và làm cho men trở nên trong hơn, bóng hơn.
6

Khi hàm lượng Al
2
O
3
tăng lên, nhiệt độ chảy và độ nhớt của men tăng lên, độ
chảy dàn đều của men giảm, khoảng nhiệt độ chảy của men được nới rộng
hơn, hệ số giãn nở nhiệt được hạ thấp, độ bền nhiệt,bền cơ, bền hóa tăng lên.
Tuy nhiên, khi hàm lượng của Al
2
O
3
cao nó sẽ làm cho men dễ bị kết tinh và
gây đục men. Để cung cấp Al

2
O
3
cho men có thể dùng các nguyên liệu như
cao lanh, fenspat, hoặc có thể dùng dưới dạng Al
2
O
3KT
và dạng Al(OH)
3
.


- Các oxit kiềm Li
2
O, K
2
O và Na
2
O có tác dụng trợ chảy mạnh, làm
giảm độ nhớt, tăng độ trong cho men, làm cho men chảy đều, bóng láng và
làm tăng hệ số giãn nở nhiệt của men. Khi tăng hàm lượng của các oxit kiềm
thì khoảng chảy của men bị thu hẹp lại. Li
2
O với hàm lượng cao làm cho men
dễ bị kết tinh và gây mờ bề mặt men. Để cung cấp Li
2
O có thể sử dụng các
hợp chất hóa học như Li
2

O.Al
2
O
3
.4SiO
2
(spodumen) hoặc Li
2
CO
3
. Na
2
O đưa
vào men theo fenspat, Na
2
CO
3
hoặc Na
2
B
4
O
7
.10H
2
O. K
2
O đưa vào men theo
fenspat hoặc K
2

CO
3
.
- CaO có tác dụng như chất trợ chảy và thể hiện tác dụng mạnh đối với
men chảy ở vùng nhiệt độ cao. CaO tham gia tạo lớp trung gian giữa xương –
men và làm tốt liên kết giữa chúng. CaO làm cho men cứng và bóng. Hàm
lượng CaO trong men từ 2 đến 10% thể hiện tốt vai trò trợ chảy. CaO lớn hơn
18% làm cho men kết tinh và men trở nên mờ. Nói chung, hàm lượng CaO
cao gây khó khăn cho nung men như làm men dễ sinh bọt, gây tật ám khói, làm
cho vành sản phẩm dễ bị đọng men. CaO
đưa vào men theo đá vôi, đolomit,
volastonit, anoctit.

- MgO có tác dụng trợ chảy, làm men bóng và tạo cho men có khoảng
chảy rộng, dễ nung, đặc biệt khi hàm lượng MgO trong men thấp. Với hàm
lượng lớn MgO có thể làm tăng nhiệt độ chảy men và làm men kết tinh. Một
số vai trò khác của MgO là làm men cứng, hạ thấp hệ số giãn nở nhiệt, làm
tăng tính đàn hồi và giảm xu hướng nứt men. MgO đưa vào men theo
đolomit, talc, MgCO
3
.
- BaO là chất trợ chảy giống như CaO, nhưng tác dụng trợ chảy của
BaO mạnh hơn CaO ở vùng nhiệt độ thấp và trung bình (khoảng 1200
0
C) và
độ nhớt nhỏ hơn men canxi. Men chứa nhiều BaO có bề mặt bóng, ánh giống
men chì, nhưng cứng hơn, ngoài ra men dễ bị kết tinh. Men bari độc nên
thường được dùng cho gốm xây dựng. BaO đưa vào men ở dạng BaCO
3
,

BaSO
4
.
- SrO có tác dụng tương tự như CaO. SrO làm men cứng, bền hoá và
giảm nứt men. SrO không độc, không ảnh hưởng đến màu sắc các chất màu
trong men. SrO đưa vào men ở dạng SrCO
3
.
- ZnO với hàm lượng nhỏ có tác dụng trợ chảy tốt ở vùng nhiệt độ trung
bình và cao (đặc biệt khi men chứa nhiều Al
2
O
3
), làm tăng tính đàn hồi và hạ
thấp xu hướng nứt men, làm tăng độ bóng và bền hoá của men, làm men phát
màu tốt trừ các màu của sắt và crom. ZnO với hàm lượng lớn làm men đục và
kết tinh. ZnO đưa vào men ở dạng oxyt.
- PbO là chất trợ chảy mạnh ở vùng nhiệt độ thấp (950-1000
0
C), làm
men chảy đều và bóng ánh. PbO ngăn ngừa men kết tinh và giúp men phát
7

màu tốt. Men chì tác dụng mạnh với xương sản phẩm và bám chắc vào
xương. ở nhiệt độ cao PbO bốc hơi rất mạnh. Men chì ít cứng, dễ tan trong
axit và kiềm loãng, có độc tính cao. Độc tố tỷ lệ thuận với hàm lượng chì oxyt
và với khả năng liên kết của nó với các cấu tử khác trong men. Giảm độc tố
chì oxyt bằng cách Frit hoá trước để chuyển nó sang dạng silicat chì không
hoà tan. Chì oxyt đưa vào men theo PbO, Pb
3

O
4
.
- B
2
O
3
là cấu tử chủ yếu trong các loại men không chứa chì với nhiệt độ
chảy thấp. B
2
O
3
là chất trợ chảy mạnh, làm giảm độ nhớt men và hoà tan tốt
các oxyt tạo màu trong men. Men chứa bo chảy dàn đều kém hơn men chì,
men cứng và bóng, có hệ số giãn nở nhiệt giảm và độ bền nhiệt tăng. B
2
O
3
đưa
vào men ở dạng Frit bo, vì các nguyên liệu chứa bo như H
3
BO
3
,
Na
2
B
4
O
7

.10H
2
O hoà tan mạnh trong nước.
- V
2
O
5
: Vanadi là một ôxít kim loại có tính axít, cho màu vàng nếu hàm
lượng sử dụng khoảng đến 10%. Màu của nó yếu, tuy nhiên có thể cũng có
khi dùng kết hợp với thiếc và ôxít ziricon. Màu vàng vanadi bền hơn màu
vàng antimon ở nhiệt độ cao. Màu vanadi rực rỡ và ấn tượng nhất trong men
chì. Pentôxít vanadi cũng là một chất trợ chảy mạnh. Ngoài dạng V
2
O
5
chúng
ta còn có thể có V
2
O
3

• Phân tử lượng: 181,9
• Điểm nóng chảy: 690°C
• Tên gọi: Pentôxít vanadi
• Nguồn: Ôxít vanadi
- CeO
2
: Dùng cho thủy tinh quang học vì có tính chất bảo vệ khỏi tia
cực tím. Kết hợp với titan cho màu vàng. Dùng làm chất làm mờ trong trường
hợp cần một số hiệu quả đặc biệt trong ngành gạch men.

• Phân tử lượng: 172
• Điểm nóng chảy 2.400°C
• Tên gọi: Ôxít xeri, Ôxít xeri (IV)
1.2. Frit và men Frit. [2,5,6]
Frit là loại vật thể dạng thuỷ tinh được tạo nên khi nấu chảy hoàn toàn
phối liệu Frit (nấu chảy trong lò nồi, lò bể, lò quay gián đoạn ở nhiệt độ 1250-
1450
0
C), sau đó làm lạnh nhanh trong nước, sấy khô và đem nghiền nhỏ.
Nguyên nhân tạo Frit là do nhiều phối liệu men dễ chảy chứa các cấu tử
hoà tan mạnh trong nước (như sođa, axit boric, borax ) hoặc độc hại (như chì
oxyt). Sau khi Frit hoá, các cấu tử dễ tan và độc hại đều được chuyển sang
dạng các hợp chất silicat không tan và giảm độc hại của chúng. Bên cạnh đó,
việc Frit hóa men sẽ tạo được độ đồng nhấ
t trước cho men để men có khả
năng nung nhanh và có thể nung ở nhiệt độ thấp.
8


Khi nghiền Frit, do đây là dạng nguyên liệu gầy nên nó dễ sa lắng và khả
năng bám dính vào cốt mộc kém khi tráng men, vì vậy người ta phải bổ xung
một lượng nguyên liệu dẻo khoảng 5 - 10% cao lanh, một lượng thích hợp các
loại keo hữu cơ và có thể bổ xung một số cấu tử khác để điều chỉnh một số
tính chất cụ thể nào đó của Frit. Hỗn hợp sau khi nghiền được gọ
i là men Frit.
Việc nghiên cứu chế tạo men sứ cao cấp dùng để khắc phục khuyết tật
bề mặt được định hướng trên cơ sở của phương pháp Frit hóa men vì với
phương pháp này ta có thể sử dụng được các loại nguyên liệu một cách đa
dạng hơn, đặc biệt là sau khi đã được Frit hóa và chuyển thành dạng men Frit
thì việc nung lại sau khi hàn vá chỉ cần thực hiện ở khoảng nhiệt độ

biến mềm
của các hệ men gốc (800 – 900
0
C).
1.3. Độ giãn nở nhiệt của men. [6]
Độ giãn nở nhiệt của men được đánh giá theo mức độ tăng chiều dài
của mẫu (∆l) so với kích thước ban đầu (l
0
) khi đốt nóng từ nhiệt độ thường
đến nhiệt độ biến mềm của nó. Độ giãn nở nhiệt của men bị ảnh hưởng chủ
yếu bởi thành phần hoá học của phối liệu men.
Các oxyt có ảnh hưởng khác nhau đến hệ số giãn nở nhiệt của men. Các
oxyt kiềm Na
2
O, K
2
O làm tăng mạnh hệ số giãn nở nhiệt, còn các oxyt SiO
2
,
B
2
O
3
, MgO đều hạ thấp hệ số giãn nở nhiệt của men. Al
2
O
3
có tác dụng hạ
thấp hệ số giãn nở nhiệt của men khi hàm lượng nhỏ, khoảng 4 – 8%. Các
oxyt khác làm tăng có mức độ hệ số giãn nở nhiệt của men.

Công thức tính toán hệ số giãn nở nhiệt thể tích β và giãn nở nhiệt dài α
của men gốm như sau:
β = 3α = Σp
i
x
i

p
i
- phần trăm khối lượng của oxyt trong men.
x
i
- thừa số tính toán đặc trưng cho độ giãn nở thể tích của oxyt (bảng 1).

9

Bảng 1: Trị số x
i
của các oxyt (x
i
.10
7
)
Oxyt Trị số x
i
Oxyt Trị số x
i

SiO
2

0,80 ZrO
2
2,10
Al
2
O
3
5,00 SnO
2
2,00
CaO 5,00 Cr
2
O
3
5,10
MgO 0,10 Fe
2
O
3
4,00
K
2
O 8,50 MnO 2,20
Na
2
O 10,00 CoO 4,40
B
2
O
3

0,10 NiO 4,00
PbO 3,00 CuO 2,20
BaO 3,00 BeO 4,70
ZnO 1,80 NaF 7,40
Li
2
O 2,00 CaF
2
2,50
TiO
2
4,10 AlF
3
4,40
Độ giãn nở của men là một trong những thông số quan trọng khi xây
dựng một bài men, vì nếu giữa men và xương có sự sai khác lớn về hệ số giãn
nở nhiệt (> 10 - 15%) thì lớp men sau khi nung sẽ bị rạn nứt hoặc bị bong tróc
khỏi lớp xương. Khi thực hiện việc hàn vá men, ngoài việc phải đảm bảo sự
tương đồng về hệ số giãn nở nhiệt với xương, lớp men hàn vá mới còn cầ
n
phải tương đồng tốt về hệ số giãn nở nhiệt với lớp men gốc để tại các vị trí
giáp danh giữa 2 loại men không sinh ra ứng suất lớn, không bị rạn nứt.
1.4. Diễn biến của men khi nung [1,6].
Men trước khi nung là một hỗn hợp bột rắn, mịn và trong quá trình
nung men chuyển từ trạng thái rắn sang dẻo quánh, sau đó sang trạng thái
biến mềm rồi chảy lỏng. Sự biến
đổi trạng thái như vậy tương tự như khi nấy
chảy thuỷ tinh. Men không có nhiệt độ chảy nhất định và nhiệt độ chảy của
men theo quan niệm thông thường là nhiệt độ mà men đã chảy thành một lớp
dàn đều và bóng trên bề mặt sản phẩm.

Các quá trình xảy ra khi nung chảy men được theo dõi bằng nhiều
phương tiện khác nhau như phân tích nhiệt, kính hiển vi nhiệt độ cao, thạch
học, Rơnghen, đ
ilatomét, lò nung có các vùng nhiệt độ khác nhau v.v
Kết quả thu được bằng các phương pháp nghiên cứu khác nhau cho
thấy, các quá trình cơ bản khi nung chảy men bao gồm quá trình khử nước
của nguyên liệu sét, quá trình toả khí của nguyên liệu cacbonat, các phản ứng
trong pha rắn (giai đoạn kết khối), men bắt đầu chảy, quá trình hoà tan và
khuếch tán các sản phẩm của phản ứng phân huỷ và các hạt rắn, quá trình
đồng nhất của chất nóng chảy lỏng ở nhiệt độ
cao, ngoài ra còn có quá trình
kết tinh ở một số loại men.
10

Nghiên cứu men bằng kính hiển vi nhiệt độ cao cho thấy diễn biến của
trạng thái nóng chảy men từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao. Phối liệu men
nghiên cứu được nghiền mịn và ép thành viên hình trụ cao 9 mm, đường kính
6 mm, sấy khô ở 105
0
C, đặt mẫu trên tấm đế platin và đưa vào lò nung kính
hiển vi nhiệt độ cao. T rạng thái chảy của mẫu được quan sát bằng mắt trên
màn hình và được chụp ảnh. Độ giãn nở hoặc co tương đối ∆ của mẫu theo
nhiệt độ được xác định theo công thức:
%100.
0
h
h
∆
=∆

ở đây: h
0
- chiều cao ban đầu của mẫu, mm
∆h - đại lượng tăng hoặc giảm chiều cao của mẫu so với kích thước ban
đầu ở các nhiệt độ khác nhau, mm
Quan hệ giữa ∆ - nhiệt độ nung được diễn tả bằng sơ đồ trên hình 1.







* Có thể thấy trên sơ đồ:
1 - Điểm nhiệt độ bắt đầu co (số 1). Từ điểm 1 đường cong đi xuống
thoai thoải cho đến điểm kết khối 2. ở một vài loại men và Frit, điểm 1 thể
hiện không rõ nét và trùng với điểm kết khối. Đoạn a được gọi là khoảng
nhiệt độ co. Từ điểm 1, càng tăng nhiệt độ kích thước mẫu thí nghiệm càng
giảm xuống.
2 - Điểm nhiệt độ kết khối (số 2). Từ điểm này đường cong đi xu
ống
dốc hơn. Càng tăng nhiệt độ mẫu kết khối càng mạnh do pha lỏng xuất hiện.
Đoạn b được gọi là khoảng nhiệt độ kết khối. Dạng hình học như cạnh, góc
của mẫu tại điểm 2 không có gì thay đổi.

H×nh 1. Tr¹ng th¸i nãng ch¶y cña mÉu men
T,
0
C
Co

Gi·n në
§iÓm 1

§iÓm 3

§iÓm 4

§iÓm 5

Trªn
®o¹n e
∆,%
1
0
2
3
4
5

a
b
c d
e
11

3 - Điểm nhiệt độ biến mềm (số 3) là điểm gãy trên đường cong. Sự có
mặt của các lỗ xốp khí làm thể tích mẫu giãn ra và đường cong hướng lên
phía trên. Đoạn c được gọi là khoảng nhiệt độ biến mềm. Tại nhiệt độ của
điểm biến mềm, thấy các cạnh, góc của mẫu vo tròn lại.
4 - Điểm bắt đầu chảy (số 4) cũng là mộ

t điểm gãy trên đường cong.
Từ điểm này đường cong đi xuống thoải hơn. Tăng kích thước mẫu được
chấm dứt tại điểm 4. Đoạn d được gọi là khoảng nhiệt độ chảy men. Mẫu men
tại nhiệt độ bắt đầu chảy có dạng hình cầu.
5 - Điểm nhiệt độ chảy dàn (số 5). Từ điểm này đường cong đi xu
ống
với độ dốc nhỏ. Trong mẫu hầu như toàn bộ là pha lỏng. Đoạn e được gọi là
khoảng nhiệt độ chảy dàn. Tại nhiệt độ điểm 5 mẫu có dạng bán cầu (chiều
cao bằng bán kính bán cầu). Tại một nhiệt độ nung nào đó trên đoạn e mẫu
men có dạng chảy bẹt, về thực tế men đã chảy dàn đều trên bề mặt sả
n phẩm
tráng men ở nhiệt độ này.
Các trạng thái nóng chảy men có tầm quan trọng đối với chất lượng lớp
men phủ trên sản phẩm.
Điểm nhiệt độ biến mềm số 3 của men thông thường phải cao hơn nhiệt
độ kết thúc phản ứng toả khí trong xương sản phẩm khi nung, nếu không thì
xương, men bị phồng rộp hoặc chứa nhiều bọt khí. Điểm nhiệt
độ biến mềm
này càng quan trọng đối với Frit và men Frit, vì nhiệt độ chảy của chúng
thường là thấp.
Khoảng nhiệt độ từ điểm bắt đầu chảy men đến nhiệt độ nung cuối cùng
càng rộng càng tốt vì men dễ nung và ít gây khuyết tật.
Việc khảo sát diễn biến của men khi nung có ý nghĩa lớn đối với quá
trình nghiên cứu chế tạo men dùng khắc phục khuyết tật bề mặ
t. Men trám vá
chế tạo ra phải có trạng thái chảy dàn đều tốt ở nhiệt độ biến mềm của các hệ
men gốc. Khi đó giữa men gốc và men trám vá sẽ tạo thành một thể thống
nhất về trạng thái vật lý và sản phẩm sau trám vá sẽ có được chất lượng cao.
1.5. Các định hướng nghiên cứu
Xuất phát từ đặc điểm của hệ men mà nhóm đề tài dự định triển khai là

c
ần phải tương thích với hệ men gốc của các cơ sở sản xuất, trong đó chủ đạo
là việc tương thích về hệ số giãn nở nhiệt và có nhiệt độ tổng hợp men, nhiệt
độ chảy men thích hợp. Do vậy, các hướng nghiên cứu cần dựa vào các số
liệu khảo sát của các mẫu men lấy tại các cơ sở sản xuất, kết hợp với việc
tham kh
ảo một số bài phối liệu men sứ cao cấp của các hãng sản xuất nước
ngoài.

12

Từ những lập luận nêu trên cùng với các vấn đề lý thuyết đã đề cập,
nhóm thực hiện đề tài đã định hướng một số nội dung nghiên cứu như sau:
- Khảo sát các tính chất cơ lý của một số hệ men gốc lấy tại các cơ sở
sản xuất, cụ thể như sau:
+ Đối với sứ vệ sinh, nhóm đề tài sẽ lấy mẫu tại Công ty c
ổ phần sứ
Đông Lâm.
+ Đối với sứ dân dụng, nhóm đề tài sẽ lấy mẫu tại Công ty cổ phần sứ
Hải Dương.
- Dựa trên kết quả khảo sát thành phần – tính chất của các hệ men này,
nhóm đề tài xây dựng thuật toán để xác định các hệ số liên hệ giữa các kết
quả thực nghiệm và tính toán lý thuyết, bao gồm:
+ Thành phần hóa thực phân tích
+ Thành phần hóa tính theo đơn nguyên liệu đã phân tích (Frit và các
nguyên liệu khác)
+ Hệ số dãn nở nhiệt thực nghiệm
+ Hệ số dãn nở nhiệt tính lý thuyết theo thành phần hóa thực nghiệm.
- Từ các mối liên hệ giữa kết quả thực nghiệm và lý thuyết, nhóm đề tài
có thể xây dựng các hệ men khắc phục khuyết tật sát với yêu cầu đặt ra.

- Để đảm bảo việc hàn vá men có thể tiến hành ở nhiệt độ 800 – 900
0
C
thì các hệ men cần được chế tạo theo phương pháp Frit hóa, sau đó nghiền
mịn Frit cùng với một số cấu tử để điều chỉnh nhiệt độ chảy và hệ số giãn nở
nhiệt cho phù hợp với nhiệt độ hấp men và hệ số giãn nở nhiệt của men gốc.
13

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu tính chất, vai trò của các loại nguyên liệu, hóa chất dùng
sản xuất men khắc phục khuyết tật bề mặt.
- Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của men gốc tại một số cơ sở sản xuất
làm cơ sở để chế tạo men khắc phục khuyết tật bề mặt.
- Tính toán, xác định các bài ph
ối liệu, đánh giá các tính chất cơ lý của
men (khoảng chảy, hệ số giãn nở nhiệt )
- Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất phù hợp với điều kiện triển
khai sản xuất thực tế.
- Đánh giá mức độ đồng nhất của bề mặt men sau khi khắc phục
khuyết tật bằng phương pháp hàn vá.
- Tổ chức sản xuất thử nghi
ệm 100kg men
- Thử nghiệm thực tế việc hàn vá men trên các vị trí lỗi men của sản
phẩm tại cơ sở sản xuất, đánh giá chất lượng vị trí hàn vá sau nung ở nhiệt độ
hấp men.
 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Xuất phát từ những mục tiêu nghiên cứu mà đề tài đã đặt ra, nhóm thực
hiện đề tài đã triển khai phương pháp nghiên cứu dựa trên cơ sở khảo sát nhu
c

ầu của việc hàn vá sản phẩm trong thực tế sản xuất, khảo sát các tính chất cơ
lý của mẫu men gốc, tham khảo các tài liệu liên quan và các thành tựu nghiên
cứu của nước ngoài trong những năm gần đây để thiết lập lên các hệ men
khắc phục khuyết tật bề mặt đạt yêu cầu đề ra. Cụ thể như sau:
- Khảo sát và lựa chọn nguồn nguyên liệu, hóa chất dùng cho nghiên
c
ứu. Khảo sát các tính chất của các mẫu men lấy từ các cơ sở sản xuất như hệ
số giãn nở nhiệt, thành phần hóa học, nhiệt độ chảy… đồng thời kết hợp với
các hệ men tham khảo của nước ngoài để thiết kế các hệ men hàn vá thích
hợp dùng để khắc phục khuyết tật bề mặt.
- Qua nội dung nghiên cứu thấy rằng, men hàn vá phải đượ
c chế tạo
theo phương pháp frit hóa để đảm bảo việc hấp men sau hàn vá có thể thực
hiện được ở khoảng nhiệt độ biến mềm của men gốc.
- Trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, tiến
hành kiểm nghiệm các thông số kỹ thuật của sản phẩm thu được, xác định các
thông số công nghệ cho phối liệu, tiến hành hàn vá trên mẫu sứ và nung lại
trong lò thí nghiệm. T
ừ kết quả thu được sẽ tiếp tục điều chỉnh lại các thông
số công nghệ nếu chưa đạt yêu cầu kỹ thuật.

14

- Trên cơ sở triển khai nghiên cứu tại thực tế sản xuất, tiến hành hàn
vá trên mẫu sứ và hấp men tại lò sản xuất, khi đạt yêu cầu sẽ tiến hành hàn vá
trên một số sản phẩm cụ thể.
- Khi hoàn tất việc thử nghiệm trên sản phẩm, tiến hành xây dựng quy
trình công nghệ sản xuất men khắc phục khuyết tật bề mặt để tiến hành sản
xuất thử nghiệm trong quy mô nhỏ.
* Các thiết bị sử dụng cho quá trình nghiên cứu:

- Thiết bị xác định hệ số giãn nở nhiệt (Dilatomet thạch anh).
- Thiết bị phân tích thành phần hóa theo phương pháp quang phổ.
- Lò nấu Frit và các thiết bị phụ trợ.
- Cân kỹ thuật, thiết bị đảo trộn, khuôn tạo mẫu và một số thiết bị
khác.
2.1 Phân loại các khuyết tật trên bề
mặt sản phẩm gốm sứ.
Đối với các sản phẩm gốm sứ nói chung, sứ vệ sinh và sứ dân dụng nói
riêng, Hính dạng bên ngoài của sản phẩm tráng men và chất lượng bề mặt sản
phẩm là những yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng của một sản phẩm.
Trong thực tế có rất nhiều dạng khuyết tật khác nhau với hình dạng và
kích thước khác nhau.
• Các dạng khuyết tật:
- Bọt men: là hiện tượng tạo thành trên bề mặt sản phẩm các vết lõm
kín hay hở làm giảm độ bóng, tạo điều kiện làm bẩn sản phẩm. Bọt
men hình thành trong xương và thoát ra trong quá trình men chảy
lỏng để lại lỗ tròn trên bề mặt men.
- Cuốn men: Cuốn men đựợc đặc trưng bằng việc tìm thấy trên các
sản phẩm các vùng có kích thước khác nhau không đựơc tráng men.
Trong trường hợ
p diện tích các vùng đó lớn ta gọi đó là sự tróc men.
Trên ranh giới các vùng đó, lớp men khá dày.
• Hình dạng và kích thước các khuyết tật:
Trong các sản phẩm sứ vệ sinh và sứ dân dụng, có nhiều loại khuyết
tật với hình dạng khác nhau. Có thể là các vết tròn kích thước 1-5mm,
hay các vết dài 1-2cm nhưng bề rộng chỉ từ 1-2mm, hay lỗi bong men
có thể rộng 5-10mm. Các khuyết tật này xuất hiện rất nhiều trên bề mặt
sản phẩm gốm sứ, đặc biệt là các vết châm kim.
Nhóm thực hiện đề tài sau khi khảo sát th
ực tế đã nhận thấy rằng, tỷ

lệ sản phẩm không đạt yêu cầu do các lỗ châm kim hay các vết dài 1-
2cm nhưng bề rộng 1-2mm trên bề mặt thường nhiều hơn so với các lỗi
15

khác. Vì vậy mục tiêu chủ yếu của đề tài sẽ hướng đến việc khắc phục
các lỗi bề mặt là các lỗ châm kim, hoặc các vết dài 1-2cm nhưng bề
rộng chỉ 1-2mm.
2.2. Khảo sát một số hệ xương và men gốc
Do đặc điểm của nội dung nghiên cứu là phải tạo ra các hệ men hàn vá
có tính chất tương đồng với men nền, đặc biệt là hệ số giãn nở nhiệ
t, nhằm
đảm bảo cho lớp men vá sau khi hấp men không bị nứt, không bị tách rời khỏi
lớp men nền xung quanh. Thành phần hóa của men lại có tác động nhiều đến
hệ số giãn nở nhiệt của men, muốn tăng hay giảm hệ số giãn nở nhiệt của men
thì chỉ cần thay đổi tỷ lệ hoặc chủng loại của các cấu tử có tham gia vào thành
phần men. Vì vậy, các hệ men gốc lấy từ các c
ơ sở sản xuất sứ vệ sinh và sứ
dân dụng sẽ được khảo sát cụ thể về thành phần hóa học, độ giãn nở nhiệt và
nhiệt độ biến mềm để có được những căn cứ tin cậy cho việc thiết lập các hệ
men trám vá mới. Bên cạnh đó, nhóm thực hiện đề tài cũng tiến hành kiểm tra
hệ số giãn nở nhiệt của các mẫu xươ
ng sứ dân dụng và sứ vệ sinh, để từ đó có
thể thiết lập và điều chỉnh các hệ men trám vá tương đồng với men nền và
xương sứ.
Quy ước ký hiệu của các hệ men như sau:
- Men cho sứ vệ sinh tại Công ty cổ phần sứ Đông Lâm - M1
- Xương sứ vệ sinh tại công ty cổ phần sứ Đông Lâm - X1
- Men cho sứ dân dụng tại Công ty cổ phần sứ Hải D
ương - M2
- Xương sứ dân dụng tại công ty cổ phần sứ Hải Dương - X2

Kết quả thu được về thành phần hóa của các hệ men nói trên được tổng
hợp lại trong bảng 2 dưới đây.
Bảng 2. Thành phần hóa học của các hệ men.
Thành phần hóa học, %khối lương Mẫu
men
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO K
2
ONa
2
OB
2
O
3
ZnO ZrO
2
MKN HSGNN lt
M1 59,11 9,94 0,11 7,53 0,13 1,7 1,87 1,31 3,59 7,47 7,24 63,9.10
-7o
K
-1

M2

64,42 12,43 0,15 4,81 3,1 2,32 2,09 0,88 2,68 - 7,13 59,7.10
-7o
K
-1
(Kết quả phân tích: Phụ lục 1)
* Nhận xét: Men cho sứ vệ sinh (M1) là hệ men đục, cấu tử chính tạo đục là
ZrO
2
. Men cho sứ dân dụng (M2) là hệ men trong nên trong thành phần men
không chứa ZrO
2
. Để trợ chảy cho men, ngoài các cấu tử như K
2
O, Na
2
O có
trong cao lanh và fenspat thì một số cấu tử khác như CaO, ZnO, B
2
O
3
được
16

bổ xung dưới dạng các oxit hoặc các hợp chất hóa học. Các cấu tử này ngoài
tác dụng trợ chảy nó còn có các vai trò khác như làm tăng độ bóng, làm giảm
độ giãn nở nhiệt của men.
Theo thành phần hóa phân tích được, nhóm đề tài thực hiện tính toán hệ
số dãn nở nhiệt lý thuyết của các hệ men này thu được kết quả như bảng 3.

Độ giãn nở nhiệt của các hệ men M1 và M2 được khảo sát trên thiết bị
Dilatomet thạch anh, kế
t quả được biểu thị trên hình 2 và hình 4.

Hình 2: Đồ thị dãn nở nhiệt của mẫu men sứ Đông Lâm – M1
17


Hình 3: Đồ thị dãn nở nhiệt của mẫu xương sứ Đông Lâm – X1

Hình 4: Đồ thị độ dãn nở nhiệt của mẫu men sứ Hải Dương – M2


18


Hình 5: Đồ thị độ dãn nở nhiệt của mẫu xương sứ Hải Dương – X2
Từ các đồ thị trên có thể xác định được độ giãn nở nhiệt của chúng như
trong bảng 3:
Bảng 3. Hệ số giãn nở nhiệt của các hệ men
Hệ số giãn nở
nhiệt tính lý thuyết
(
o
K
-1
)
Hệ số giãn nở nhiệt thực nghiệm theo
dải nhiệt độ (
o

K
-1
)
Hệ men
(20
o
C – 400
o
C) 100
0
C 200
0
C 300
0
C 400
0
C
Men sứ vệ sinh M1 63,9.10
-7
77.10
-7
99.10
-7
120.10
-7
127.10
-7
Xương sứ vệ sinh X1 - 71.10
-7
87. 10

-7
94. 10
-7
99. 10
-7

Men sứ dân dụng M2 59,7.10
-7
71.10
-7
105.10
-
7

120.10
-7
127.10
-7
Xương sứ dân dụng
X2
- 71. 10
-7
94. 10
-7
99. 10
-7
104.10
-7

Như vậy, khi chế tạo các hệ men hàn vá thì hệ số giãn nở nhiệt của

chúng phải được tính toán sao cho mức độ sai lệch so với các hệ men và
xương tương ứng càng nhỏ càng tốt.
19

Nhiệt độ bắt đầu biến mềm của các hệ men được khảo sát bằng cách tạo
các mẫu hình trụ đường kính 8 mm, chiều cao 10 mm rồi tiến hành nung và
quan sát để tìm ra nhiệt độ bắt đầu biến mềm của chúng. Trên hình 6 là hình
ảnh của các mẫu men M1 và M2 bắt đầu biến mềm khi nung với các giá tri
nhiệt độ tương ứng là 820
0
C và 840
0
C. Như vậy, các hệ men hàn vá có nhiệt
độ chảy dàn đều trong khoảng 850 – 900
0
C sẽ đáp ứng được yêu cầu đặt ra.







Hình 6. Ảnh mẫu men M1 và M2 biến mềm
2.3. Nguyên liệu sử dụng
Các nguyên liệu phục vụ nghiên cứu được sử dụng trong việc làm phối
liệu nấu Frit và phối liệu men. Các nguyên liệu này được lựa chọn trên cở sở
đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về thành phần hóa học, mức độ tinh khiết, khả
n
ăng cung cấp ổn định và lâu dài của từng nhà cung cấp, đồng thời phải phù

hợp về giá thành sản phẩm, cước phí vận chuyển và biểu thuế nhập khẩu.
Nhóm nghiên cứu đã tập chung khảo sát để tìm các nguồn nguyên liệu trong
nước với mong muốn sẽ sử dụng tối đa nguồn nguyên liệu này. Tuy nhiên,
ngoài việc sử dụng nguồn nguyên liệu trong nước, một số nguyên liệu phải
nh
ập khẩu từ nước ngoài để đảm bảo các yêu cầu đặt ra. Vì vậy, giải pháp khả
thi trong giai đoạn hiện nay là sử dụng kết hợp giữa nguồn nguyên liệu trong
nước và nguồn nhập ngoại. Các nguyên liệu được lựa chọn sử dụng sau khi đã
tiến hành khảo sát có thành phần như sau (bảng 4):
M2 – 840
0
C M1 – 820
0
C
20

Bảng 4: Thành phần hóa học của các loại nguyên liệu
ST
T
Tên nguyên liệu SiO
2

Al
2
O
3

CaO MgO ZnO BaO
Fe
2

O
3

Na
2
O
K
2
O B
2
O
3
PbO ZrO
2
V
2
O
5
Ce
O
2
MK
N
1
Cao lanh Yên
Bái
48,7 31,5 1,25 0,22 - - 0,53 0,75 1,00 - - - - - 15,55
2
Quarzt men Yên
Hà

98,76 - 0,22 - - - 0,25 - - - - - - - 0,77
3 Feldspar Yên Hà 72,9 16,4 1,19 0,25 - - 0,2 6,29 2,26 - - - - - 1,23
4
Feldspar Phú
Thọ
72,7 15,29 0,87 0,25 - - 0,32 4,5 5,11 - - - - - 0,78
5
Đá vôi Ninh
Bình
- - 54,27 0,60 - - 0,06 - - - - - - 45,07
6
Đôlômit Thanh
Hóa
- - 31,52 19,98 - - 0,34 - - - - - - 48,16
7
ZnO Trung
Quốc
- - - - 98,5 - - - - - - - - -
8
ZrO
2
Trung
Quốc
- - - - - - - - - - 98,0 - - -
9 Na
2
B
4
O
7

.5H
2
O - - - - - - - 33,45 68,49 - - - -
10 V
2
O
5
- - - - - - - - - - - 98,5 - -
11 Frit chì 65,05 2,03 0,45 0,10 3,41 - 0,10 7,2 3,75 - 17,91 - - - -
12 CeO
2
- - - - - - - - - - - - - 99 -

21

2.4. Cở sở thiết lập các hệ men hàn vá
Qua các nội dung lý thuyết đã khảo sát cùng với kết quả phân tích các
hệ men gốc có thể định hướng cho việc thiết lập các hệ men hàn vá và hướng
triển khai chế tạo như sau:
- Hệ men dùng khắc phục khuyết tật bề mặt được chế tạo theo phương
pháp Frit hóa, sau đó có thể bổ sung một số cấu tử rồi nghiền mịn để
thu được
men Frit dùng trám vá lên các vị trí có khuyết tật.
- Hệ men dùng khắc phục khuyết tật bề mặt phải có nhiệt độ Frit hóa
thích hợp trong khoảng 1300 – 1450
0
C. Để điều chỉnh nhiệt độ Frit hóa trước
hết cần điều chỉnh đến cấu tử cung cấp Al
2
O

3
vì đây là oxit làm nhiệt độ chảy
của hệ rất rõ rệt. Ngoài ra có thể điều chỉnh tỷ lệ của các oxit có tác dụng hạ
nhiệt độ chảy như ZnO, CaO, B
2
O
3
…
- Men Frit tạo thành phải có nhiệt độ chảy thấp, chảy dàn đều trong
khoảng 850 – 900
0
C, đây là vùng nhiệt độ mà các hệ men sứ dân dụng và sứ
vệ sinh chuyển hóa từ trạng thái rắn sang trạng thái mềm. Khi đó, giữa lớp
men trám vá mới và lớp men cũ sẽ có sự dính kết tốt với nhau, đồng thời lớp
men trám vá mới cũng bám chắc được vào xương sứ.
- Hệ men dùng khắc phục khuyết tật bề mặt phải có hệ số giãn nở nhiệt
phù hợp vớ
i hệ số giãn nở nhiệt của men gốc. Căn cứ vào bảng 1 thấy rằng,
để điều chỉnh hệ số giãn nở nhiệt của men ta nên tác động chủ yếu vào các
cấu tử cung cấp R
2
O, và B
2
O
3
.
2.5. Thực nghiệm xác định các hệ Frit hàn vá (FHV)
- Việc chế tạo Frit được dựa trên cơ sở của các hệ Frit tham khảo từ tài
liệu nước ngoài. Theo các tài liệu này, một số hệ Frít dùng cho men sứ cao
cấp có thành phần như sau: (bảng 5)

22

Bảng 5. Thành phần của một số Frit dùng để tham khảo
% khối lượng
Hệ Frit
Thành phần hóa
của Frit
F1 F2 F3 F4
SiO
2
56,0 57,5 59,0 65,0
Al
2
O
3
8,0 9,0 11,0 8,0
MgO 1,0 1,0 2,0 2,0
CaO 8,5 8,0 8,0 6,0
Na
2
O 4,5 3,5 2,0 4,0
K
2
O 2,0 3,5 4,5 4,0
B
2
O
3
6,5 3,5 6,0 3,0
ZrO

2
6,5 1,5 1,5 -
ZnO 7,0 6.5 2.5 6,0
BaO - - - 2,0
PbO - 6,0 - -
Tổng 100,0 100,0 100,0 100,0
Nhiệt độ chảy bẹt
(
o
C)
900 850 910 1050
HSGNN lt (
o
K
-1
) 73,5.10
-7
83,0 . 10
-7
64,5.10
-7
63,5.10
-7


2.5.1. Thiết lập các bài phối liệu Frit hàn vá lần 1
- Frit dùng để làm men hàn vá được chế tạo trên cơ sở của hệ thủy tinh
SiO
2
– ZnO – B

2
O
3
.
- Men cho sứ vệ sinh thuộc hệ men đục nên Frit dùng để chế tạo men
hàn vá cho sứ vệ sinh cũng phải thiết kế dưới dạng Frit đục, trong thành phần
của Frit cần bổ xung ZrO
2
với hàm lượng từ 5 – 10%. (Nhóm FHV001)
- Bên cạnh đó nhóm thực hiện đề tài cũng thực hiện nghiên cứu chế tạo
men hàn vá trong đến bán đục cho sứ vệ sinh. Loại men này có thể được sử
dụng trực tiếp hoăc đưa thêm màu vào phối liệu men để tạo màu men hàn vá
tương đồng với men màu sản phẩm sứ. (Nhóm FHV002)
- Men cho sứ dân dụng thuộc chủ yếu là hệ men trong nên Frit dùng để
chế tạo men hàn vá cho sứ dân d
ụng cũng phải thiết kế dưới dạng Frit trong.
(Nhóm FHV003).
- Căn cứ vào những vấn đề nêu trên có thể thiết lập được các hệ men
hàn vá cho sứ vệ sinh và sứ dân dụng sau đó tiến hành chế tạo, kiểm tra các
tính chất, thử nghiệm và điều chỉnh cho đến khi đạt yêu cầu.