BÀI GIẢNG MÔN HỌC KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ

BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

1

CÔNG NGHỆ GỐM XÂY DỰNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Công nghệ sản xuất gốm xây dựng
Kỹ thuật sản xuất gốm sứ
Tính toán thiết bị sấy nung gốm xây dựng
Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp ngành gốm sứ xây dựng
Ceramic
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
Lịch sử phát triển ngành gốm sứ
Quá trình phát triển ngành gốm sứ tại Việt Nam
Vai trò ngành gốm sứ xây dựng
Đặc điểm ngành gốm sứ xây dựng Việt Nam
CHƯƠNG 1
Nguyên liệu sản xuất
Nguyên liệu dẻo
Nguyên liệu gầy
Nguyên liệu làm giảm nhiệt độ nung sản phẩm gốm sứ.
CHƯƠNG 2
Men và xương gốm sứ
Tính toán phối liệu cho xương gốm sứ .
Khái niệm về men gốm sứ .
Các tính chất cơ bản của men
Nguyên liệu chế tạo men màu
Tính toán phối liệu chế tạo men
CHƯƠNG 3
Công nghệ chế tạo gạch ngói
Đặc tính kỹ thuật sản phẩm gạch ngói

Nguyên liệu sản xuất .
Dây chuyền công nghệ sản xuất .
Thiết bị gia công phối liệu .
Thiết bị sấy và nung
CHƯƠNG 4
Công nghệ sx gạch ốp lát tráng men
Đặc tính kỹ thuật sản phẩm .
Nguyên liệu sản xuất .
Thiết bị gia công phối liệu
Thiết bị tráng men .
Thiết bị sấy và nung .
CHƯƠNG 5
Công nghệ sản xuất sứ vệ sinh
Đặc tính kỹ thuật sản phẩm .
Nguyên liệu sản xuất .
Thiết bị gia công phối liệu
Thiết bị tráng men .
Thiết bị sấy và nung .





BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

2

CHƯƠNG 1: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT
Khái Niệm Đất Sét:
Là nguyên liệu thiên nhiên đa khoáng thuộc nhóm Hyđro alumosilicate có độ

phân tán cao, kết hợp với nước tạo thành khối dẻo, giữ nguyên hình dáng sau sấy và
có cường độ như đá sau khi nung
Công thức chung của đất sét:
2 3 2 2
. . .
m Al O n SiO p H O

Quá trình hình thành đất sét
Đất sét là sản phẩm của quá trình phong hóa của các loại đá: Granite, Feldspat,
Bazan, các loại đá trầm tích tạo thành các loại đất sét khác nhau. Quá trình phong hóa
đó xảy ra dưới sự tác động của điều kiện thiên nhiên: Thay đổi nhiệt độ, nắng, mưa,
gió ,dòng chảy biến đổi hóa lý… với thời gian dài hàng triệu năm trên bề mặt trái đất.
có thể biểu diễn dưới dạng công thức dơn giản như sau:
R2O.AL2O3 .6SiO2 (Feldspar ) + CO2 + H2O ⇒
AL2O3 .2SiO2.2H2O (Caolinnit)+ R2CO3 + 4SiO2
Phân loại đất sét
Đất sét nguyên sinh: Là loại đất sét phong hóa từ các loại đá và chúng nằm
nguyên tại chỗ tạo thành các mỏ sét
Đặc điểm: Thành phần hạt thô, kém dẻo, lẫn nhiều sạn sỏi cát thạch anh, thành
phần hóa ổn định.
Đất sét thứ sinh: Là loại đất sét dược phong hóa từ các loại đá và sau đó được
đưa đi dến vị trí khác nhờ các tác động của thiên nhiên: gió, mưa, dòng chảy, tạo
thành các mỏ sét.
Đặc điểm: Loại đất sét này có thành phần hạt mịn, độ dẻo cao, thành phần hóa
không ổn định, lẫn nhiều tạp chất hữu cơ, màu sắc biến đổi rất lớn .
Thành phần khoáng vật của đất sét
Khoáng Caolinnit (AL2O3.2SiO2.2H2O)
- Đây là thành phần khoáng cơ bản của đất sét , cấu tạo dạng tấm, vẩy.
- Kích thước riêng biệt của các tấm thường là 0,1 – 0,3 µm ,
- Chiều dày cụm phân tố : 7,2

0
A
, ít hấp phụ và phồng trương trong nuớc
- Khi sấy nước liên kết hóa học dễ bị tách ở nhiệt độ 550 – 6000C .
Khoáng Montmorilonite (AL2O3.4SiO2nH2O)
- Khoáng vật này rất dễ hấp phụ các ion Fe, Mg, Na …
- Chiều dày cụm phân tử từ 9 – 21,4
0
A

- Kích thước riêng biệt của các tấm nhỏ hơn 1 µm.
- Rất dễ hấp thụ và phồng trương trong nước, có độ phân tán rất cao, độ dẻo
cao dễ gây nứt khi sấy và nung .
- Công thức cấu tạo : Al4[Si8O20][OH]4 .nH2O
(SiO2= 66,7%; Al2 3=38,2%; H 2O= 5%)
Khoáng Thủy mica ( Ilit - K2O.4AL2O3.7SiO2.pH2O).
- Mạng lưới tinh thể giống với Montmorilonite
- đặc trương nhóm này là sự thay thế đồng hình của các Cation riêng biệt (Ví
dụ : Si+4 có thể thay thế bằng AL+3 hay Mg+2).
- Kích thước các phần của nó đến 1 µm .
Tùy thuộc vào hàm lượng khoáng vật trong đất sét mà chúng ta có các loại đất
sét khác nhau :
Đất sét đơn khoáng: Là các loại đất sét chỉ có đơn thuần một loại khoáng sét:
Đất caolanh , Đất Betonite
Đất sét đa khoáng: là loại đất sét có từ 2 khoáng vật trở lên : đất sét chịu lửa,
đất sét dễ chảy, đất sét bazan …
BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

3

Thành phần hóa học của đất sét
Oxýt silic: (SiO2 )
- Có trong đất sét khoảng 48 – 70 % ,
- tồn tại ở hai dạng: liên kết khoáng và tự do
- Đây là thành phần chính trong dất sét , tham gia phản ứng với AL2O3 tạo
nên các thành phần khoáng mới có cường độ cao sau khi nung
Chú ý: Nếu tồn tại ở trạng thái tự do nhiều sẽ gây cho đất sét kém dẻo, khó tạo hình
và xốp sản phẩm.
Oxýt nhôm: (AL2O3)
- Có trong đất sét từ 8 – 40 %
- Và chỉ tồn tại ở trong thành phần khoáng sét. Dựa vào thành phần này ta chia
đất sét thành 3 loại :
+ Đất sét dễ chảy: có hàm lượng
2 3
15% 22%
Al O = −
+ Đất sét khó chảy và chịu lửa: có hàm lượng
2 3
22% 30%
Al O = −
+ Cao lanh: có hàm lượng
2 3
30%
Al O >
Hàm lượng oxýt nhôm ảnh hưởng nhiều đến tính dẻo của đất sét .
Ôxýt canxi: (CaO)
- Thường ở trong đất sét dạng muối cacbonat.
- Nó làm giảm khả năng liên kết và hạ thấp nhiệt độ nung, làm giảm khoảng
nhiệt độ nóng chảy của đất sản phẩm dễ bị phế phẩm khi nung.
- Nếu hàm lượng CaCO3 cao thì không thể sản xuất đựơc gốm sứ .

Oxýt sắt: (Fe2O3)
- Thông thường tồn tại trong đất sét ở dạng tự do
- Nó làm thay đổi màu sắc của caolanh và đất sét.
- Khi tồn tại ở trong khoáng sét thì không làm thay đổi màu của đất và khó
tách ra khỏi khoáng sét .
- Hàm lượng chiếm khoảng từ 0,7 – 12 % . Đây là thành phần vừa có hại vừa
có lợi trong sản xuất gốm sứ xây dựng, tùy theo chủng loại sản phẩm mà chúng ta lựa
chọn nguyên liệu cho phù hợp.
Các loại ôxýt kiềm : K2O và Na2O
- Có trong đất sét khoảng từ 1 – 3 %
- Thường tồn tại ở dạng khoáng feldspar. Đây là thành phần có lợi cho sản
xuất gốm sứ vì nó làm giảm nhiệt độ nung cho sản phẩm. Nhưng nếu tồn tại trong đất
sét ở dạng muối thì có hại cho sản phẩm .
Ôxýt Titan: TiO2
- Hàm lượng không quá 1,5 %
- Gây biến đổi màu sắc trong gốm sứ nhất là cùng với sự có mặt của oxýt sắt .
Thành phần hạt
Thành phần hạt của đất sét: Là phần trăm hàm lượng các loại hạt có trị số khác
nhau trong đất sét .
Kích thước hạt
< 5 µm : 8 – 60 %
> Ảnh hưởng lớn đến tính dẻo của đất sét, loại hạt này càng tăng, đất sét càng dẻo,
co sấy và nung lớn, dễ bị nứt .
5 – 50 µm : 6 – 55 %
> Nhóm hạt bụi: có kích thước hạt : 5 – 50 µm. Loại hạt này làm tăng khả năng lèn
chặt phối liệu trong khi tạo hình nhưng cũng không nên vượt quá 30 % .


BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

4

50 – 250 µm : 1 – 22 %
> 1000 µm : 10 %
Đối với cao lanh do thành phần hạt thô cho nên kém dẻo hơn so với đất sét dễ
chảy và chịu lửa .
Độ dẻo của đất sét:
Khi nhào trộn đất sét với nước, đất sét sẽ có 3 trạng thái khác nhau tùy theo
lượng nước nhào trộn:
+ Trạng thái khô : Khi độ ẩm Từ 2 – 10 % Khi đó đất sét chưa thể hiện tính
dẻo .
+ Trạng thái dẻo : độ ẩm từ 14 – 24 % , đất sét có độ dẻo cao ,tính dẻo thể hiện
ngay sau khi nhào trộn. Tạo hình rất tốt .
+ Trạng thái chảy lỏng: độ ẩm từ 34-38 % , trở thành hệ keo, sử dụng cho tạo
hình theo phương pháp hồ đổ rót trong khuôn thạch cao .
Đặc trưng tính dẻo của đất sét
Chỉ số dẻo D
D = WGhl – WGhlv ( % ),
WGhl : Độ ẩm ở trạng thái lỏng – WGhl ( % ),
WGhlv : Độ ẩm ở trạng thái lăn vê - WGhlv ( % ),
> Nếu D càng lớn thì độ dẻo càng cao , tính tạo hình càng tốt.
Tính chất nhiệt của đất sét
Quá trình nung làm biến đổi hoàn toàn tính chất cơ lý của sản phẩm sau khi
nung, làm cho sản phẩm gốm có những tính chất rất đặc biệt và bền vững trong môi
trường thiên nhiên .
Quá trình nung chia làm 4 giai đoạn như sau:
Giai đoạn sấy: Từ nhiệt độ thường đến
0
200
C

Giai đoạn này để tách nước nhào trộn hoặc hút ẩm có trong sản phẩm gốm,
giai đoạn này sản phẩm bị co thể tích nhiều, dễ bị nứt .
Giai đoạn đốt nóng: Từ
0 0
200 800
C C
− , có thể chia nhỏ thành từng khoảng nhiệt
độ như sau :
+ Từ
0 0
200 300
C C
− : Quá trình đốt cháy tạp chất hữu cơ và kết thúc tại
0
450
C

+ Từ
0 0
500 600
C C
− : Quá trình mất nước liên kết của khoáng Caolinnit :
AL2O3.2SiO2.2H2O ⇒ AL2O3.2SiO2 + 2.H2O ⇑
và nó tiếp tục phân hủy thành AL2O3 và SiO2 hoạt tính .
+ Từ
0 0
700 800
C C
− : Có sự phân hủy của các thành phần CaCO3, MgCO3 ,

FeCO3, Tạo thành các oxýt riêng biệt .
Quá trình này làm cho sản phẩm xốp. Từ
0
800
C
trở lên các tạp chất kiềm sẽ
tương tác với các thành phần khác tạo nên chất nóng chảy, tạo điều kiện cho các phản
ứng tạo thành các hợp chất mới trong sản phẩm gốm.
Giai đoạn nung : từ
0 0
900 1200
C C
− : giai đoạn này pha lỏng thay đổi liên tục
theo hướng tăng nhiệt, làm cho sản phẩm gốm có những tính chất khác nhau.
Khoảng nhiệt độ
0 0
900 1050
C C
−
SiO2 + AL2O3 ⇒ AL2O3 .SiO2 (Silimaner),
> đây là khoáng cuối cùng khi nung sản phẩm gạch ngói
Khoảng nhiệt độ
0 0
1150 1250
C C
−
3( AL2O3 .SiO2 ) ⇒ 3 AL2O3 .2SiO2 (Mulite)+ SiO2
Khoáng mulite là khoáng cu
ối cùng khi nung sản phẩm đồ sứ vệ sinh hoặc gạch
granite .

BÀI GIẢNG MƠN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

5

Ngun liệu trợ dung:
Tràng thạch (feldspar) (R2O.AL2O3.6SiO2)
- Tồn tại trong thiên nhiên, khi sử dụng chúng trong sản xuất gốm sứ nhằm
cung cấp R2O để làm cho phối liệu có nhiệt độ tạo pha lỏng sớm từ đó sẽ giảm nhiệt
độ nung , hạ giá thành sản phẩm. Lượng dùng tùy thuộc vào từng loại sản phẩm và
hàm lượng R2O có trong feldspar mà thay đổi từ 10-30% trong phối liệu.
Các loại khác : Na2CO3 , K2CO3 ,NaHCO3
- Các thành phần này nhằm cung cấp oxýt kim loại kiềm cho phối liệu khi sử
dụng tràng thạch khơng cung cấp đủ. Nhưng các thành phần này khơng sử dụng trực
tiếp được vì chúng hòa tan trong nước, do vậy phải Frite hóa trước khi sử dụng chúng.
Khi nung gốm sứ chúng ta cũng thể sử dụng hàm lượng lớn đuợc vì nó làm giảm
khoảng nhiệt độ nung, dễ gây phế phẩm khi nung.

CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN PHỐI LIỆU MEN GỐM SỨ
Khái quát men gốm sứ
Định nghĩa, vai trò của men trong sản phẩm Gốm sứ
- Men là một lớp thủy tinh mỏng
- Chiều dày 0,15 - 0,3 mm phủ trên bề mặt xương gốm sứ
- Lớp thủy tinh này được hình thành trong quá trình nung sản phẩm, nó tạo
cho sản phẩm có bề mặt chặt xít, nhẵn bóng, làm cho sản phẩm có tính chất cơ lý
tăng lên rõ rệt .
- Độ hút nước giảm , cường độ xây dựng tăng, màu sắc đa dạng Các sản
phẩm này góp phần làm tăng tính hấp dẫn của công trình cũng như tính năng sử
dụng của nó
- Đồng thời chúng ta có thể trang trí các hoa văn, màu sắc lên bề mặt sản
phẩm, làm cho chúng trở lên hấp dẫn hơn .

- Từ giữa thế kỷ 20 cho đến nay các loại sản phẩm gốm sứ xây dựng tráng
men đã được sử dụng ngày càng rộng rãi như :
+ Các loại sứ vệ sinh : Lavabor ,Bàn cầu, bồn tắm,bồn tiểu,thùng lọc nước

+ Các loại tấm ốp tráng men : Các loại gạch lát nền ,gạch ốp tường trong
và ngoài công trình
Phân loại men:
- Các sản phẩm gốm sứ tùy theo đặc tính kỹ thuật của mỗi loại mà người ta
sử dụng các loại men men khác nhau, ví dụ : Men cho gốm sứ công nghiệp khác
men dùng cho sứ dân dụng, khác với men sứ cách điện Qua đó chúng ta cũng
thấy được các đặc trưng tính chất sản phẩm cũng như phạm vi sử dụng của nó.
- Có rất nhiều cách phân loại khác nhau nhưng hiện nay phân loại một cách
tổng quát nhất đó là Phân loại theo phạm vi nhiệt độ nung. Theo cách phân loại
này đã thể hiện được đầy đủ tính chất công nghệ khi sản xuất cũng như tính chất
sản phẩm gốm sứ một cách rõ rệt . Theo cách phân loại này người ta chia men
gốm sứ thành 2 loại sau :
- Men khó chảy : Nung ở nhiệt độ cao
- Men dễ chảy : Nung ở nhiệt độ thấp .


BÀI GIẢNG MƠN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

6

Men khó chảy:
- Loại men này có nhiệt độ nóng chảy khá cao
0 0
1250 1450
C C
−

- Có độ nhớt lớn, thường là các loại men kiềm thổ, men fensfat, hoặc men
đá vôi.
- Các loại men này có hàm lïng
2
SiO
khá cao. Nguyên liệu thường sử
dụng để sản xuất loại men này là: Quắc, fensfat, pecmatit, đá vôi, đá phấn,
caolanh, đất sét và một số các loại ôxýt kim loại khác để tạo màu sắc.
- Thành phần của loại men này thường dao động trong phạm vi :

1.0.
RO
;
2 3
(0.35 0.5).
Al O
− ;
2
(3.5 4.5).
Si O
−
Nhiệ
t
độ
nung

0 0
1230 1350
C C
−

hay :
1.0.
RO
;
2 3
(0.5 1.2).
Al O
−
2
(5.0 1.2).
SiO
−
Nhiệ
t
độ
nung

0 0
1350 1435
C C
−
Men dễ chảy:
- Loại men này có mhiệt độ nóng chảy thấp ( dưới
0
1250
C
) ,độ nhớ
t
của
men khi nóng chảy nhỏ. Đây là loại men nghèo

2
Si O
nhưng giàu ôxýt kiềm và
các ôxýt kim loại khác.
- Trong trường hợp nếu như người ta đưa vào thành phần của men các chất
dễ nóng chảy khả năng hòa tan của nó trong nước lớn hoặc độc hại thì phải tiến
hành “frit hóa” trước khi sử dụng. Các loại men này khi dùng frit thường có nhiệt
độ nóng chảy thấp hơn men sống khoảng
0 0
60 80
C C
− . Nhưng trong công nghệ
sản xuất loại men này có một nhược điểm là rất dễ bò lắng đọng cho nên thông
thường phải cho thêm khoảng 15 - 20 % Caolanh, ngoài ra còn có thể cho thêm
Axit Axêtic, HCL loãng hoặc Axit Oxalat , hay dùng nhất là Calxium Borat .
- Thành phần men dễ chảy có thể dao động trong phạm vi sau :
1.0.
RO
;
2 3
(0.1 0.4).
Al O
− ;
2
1.5.
SiO

2 3
(0.0 0.5).
B O

−
Trong đó: RO có thể chỉ là ôxyt chì hoặc thêm các ôxýt bazơ. Nhiệt độ nung
khoảng
0 0
900 1000
C C
−
1.0.
RO
;
2 3
(0.0 0.25).
Al O
− ;
2
(0.6 3.0).
SiO
−
2 3
(0.1 0.725).
B O
−
Trong đó : RO chủ yếu là PbO có thêm một lượng nhỏ ôxýt kiềm và CaO.
Nhiệt độ nung khoảng
0 0
1000 1050
C C
− .
- Men Bor có giới hạn sau :
1.0.

RO
;
2 3
(0.0 0.25).
Al O
− ;
2
(0.6 3.0).
SiO
−
2 3
(0.1 0.725).
B O
−
Nhìn chung men dễ chảy sử dụng khá thông dụng trong ngành sản xuất gốm sứ
xây dựng .
Các tính ch
ấ
t c
ơ
b
ả
n c
ủ
a men khi nung:
Xét về bản chất của men nó chính là một lớp thủy tinh mỏng tráng trên bề
mặt xương gốm sứ, cho nên nó có đầy đủ các tính chất của thủy tinh. Tuy nhiên
nó được tráng trên xương gốm sứ do đó nó đòi hỏi có một vài tính chất khác phải
phù hợp với đặc tính của từng loại xương gốm sứ khác nhau, từ đó chúng ta mới có
được sản phẩm gốm sứ hoàn thiện .

BÀI GI
Ả
NG MƠN H
Ọ
C “K
Ỹ
THU
Ậ
T S
Ả
N XU
Ấ
T G
Ố
M S
Ứ
”

7

Độ nhớt:
Đặc điểm của men là không có điểm nóng chảy xác đònh, mà nó có sự thay
đổi dần từ trạng thái dẻo, quánh, sang trạng thái chảy tràn. Do đ
ó
độ nhớt của nó
cũng thay đổi theo nhiệt độ tăng dần, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và ngược

lại.
Đặc điểm của men là chúng ta không nung đến nhiệt độ chảy lỏng như nấu
thủy tinh mà chúng ta chỉ nung đến nhiệt độ mà men có thể chảy láng đều
trên
bề
mặt xương mà thôi, ta gọi nhiệt độ này là nhiệt độ chảy tràn của men (Gọi tắt là
nhiệt độ nung men). Do vậy vai trò của của độ nhớt trong men khá quan trọng
trong quá trình nung men
Sức căng bề mặt:
Đây cũng là một tích chất rất quan trọng trong quá trình sản xuất các sản
phẩm tráng men . Ta nhận thấy rằng, tại ranh giới giữa các pha lỏng, rắn và khí sẽ
hình thành sức căng bề mặt, điều này có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình thấm ướt
bề mặt xương. Một chất lỏng có sức căng bề mặt lớn luôn có xu hướng tự co lại
thành hình cầu, do vậy trong khi chúng ta nung sản phẩm tráng men khi sử dụng
các loại men màu sắc khác nhau thì phải tính đến sức căng bề mặt của các loại
men này sao cho phù hợp, nếu không sẽ xảy ra hiện tượng ngăn cách (tách nhau)
giũa các màu men trên sản phẩm .
Muốn cho ranh giới giữa hai loại men khác nhau sắc nét thì hai loại men
này phải có sức căng bề mặt bằng nhau, nếu không loại men có sức căng bề mặt
lớn sẽ co lại, còn loại men có sức căng bề mặt nhỏ hơn sẽ bò kéo dãn ra, dẫn đến
hiện tượng sản phẩm màu sắ
c
bò
nhòe.

Nếu sức căng bề mặt của men quá lớn thì khả năng thấm ướt của men vào
xương sẽ rất nhỏ cho nên thường xảy ra khuyết tật của men như: Phồng rộp, nứt
men, cuốn men trên sản phẩm
Dựa vào thực nghiệm người ta xác đònh được sức căng bề mặt men phụ
thuộc vào thành phần hóa học của men và tăng theo chiều :

2 3 2 3 2 2 3
B O ZnO CaO Al O MgO SnO Cr O
− − − − − −

Và giảm theo dãy sau :


2 2 2 2 2
SrO BaO SiO TiO Na O PbO K O Li O
− − − − − − −
Có thể thay đổi sức căng bề mặt của men mà không cần thay đổi thành
phần hóa học men bằng cách thay đổi nhiệt độ nung sản phẩm .
Sự nở vì nhiệt của men:
Sự dãn nở của men được biểu thò bằng sự dãn nở của vật khi nâng lên một
độ gọi là hệ số dãn nở.
Sự chênh lệch hệ số dãn nở nhiệt của men và xương, nếu trong phạm vi
hẹp sẽ không gây khuyết tật men (vì men có khả năng đàn hồi trong một phạm vi
nhất đònh khi xuất hiện những ứng suất sinh ra khi nung sản phẩm, cho nên giữ
được cho men không bò nứt, bò bong men)
Tuy nhiên sự chênh lệch hệ số giãn nở giữa men và xương quá lớn thì ứng
suất nhiệt tăng quá lớn thì sẽ xảy ra hiện tượng nứt hoặc bong men. Đây cũng là
một trong những nguyên nhân gây nên những hiện tượng nứt và rạn men trên các
sản phẩm của nhà máy sứ Thiên Thanh trước đây.
BÀI GI
Ả
NG MƠN H
Ọ
C “K
Ỹ

THU
Ậ
T S
Ả
N XU
Ấ
T G
Ố
M S
Ứ
”

8

Theo kinh nghiệm thục tế thì hệ số dãn nở của men tăng theo dãy sau :

2 3 2 2
Al O K O NaO Li O
− − −

Và Giảm dần theo dãy sau :

2 2 3 2
CaO ZnO MgO SnO B O SiO
− − − − −
Lớp trung gian giữa men và xương vai trò của lớp này đối với sản phẩm gốm sứ?
Tất cả các loại men trong qua trình nung đều có hiện tïng khuyếch tán
vào xương sản phẩm và tạo thành một lớp trung gian giữa xương và men. Lớp
trung gian này trong phạm vi nhất đònh, nó góp phần điều hòa ứng lực xuất hiện
giữa xương và men và làm giảm ứng suất tạo nên sự an toàn cho sản phẩm. Lớp

trung gian càng dày thì giữa men và xương càng phù hợp nhau .
Sự hình thành lớp trung gian này phụ thuộc vào thành phần xương và men ,
nhiệt độ nung, thời gian hằng nhiệt ở nhiệt độ cao nhất khi nung, độ xốp của
xương và độ chảy của các ôxyt có trong men. Thông thường để tạo lớp trung gian
tốt người ta thường đưa vào phối liệu men loại axit Boric vì
2 3
B O
có khả năng hòa
tan tốt và ăn sâu vào xương sản phẩm .
Pb và
2
R O
cũng là chất có khả năng hòa tan mạnh nhưng ôxýt kiềm có hệ
số dãn nở quá lớn nên ít sử dụng trong trường hợp này .
Quá trình tạo màu của men:
Màu của men được tạo thành từ hai phương pháp sau :
1> Cho vào men các chất tạo màu bền nhiệt, các chất này hầu như không
tan trong các chất nóng chảy khi nung mà chúng phân tán rất đồng đều trong men
và tạo nên màu cho men .
2> Cho vào men các ôxýt kim loại mang màu hay muối của nó. Khi nung,
chúng kết hợp với các thành phần khác trong men tạo thành các Silicat màu hòa
tan trong men, tạo nên màu sắc cho men .
> Cả hai phương pháp trên đều được sử dụng trong ngành sản xuất gốm sứ
xây dựng. Cường độ màu của men phụ thuộc vào hàm lượng các ôxýt gây màu
trong men Còn màu sắc nó sẽ phụ thuộc loại ôxýt màu sử dụng trong thành phần
phối liệu men, đặc biệt là sự phối trí của các loại ôxýt màu khác nhau .
Ví dụ :
Oxýt
Côban có số phối trí :
+ 4 tạo thành nhóm [ CoO4 ] cho màu lam.

+ 6 tạo thành nhóm [ CoO6 ] cho màu đỏ .
Hiện tượng này thường hay gặp đối với các ôxýt đa hóa trò như :
2 3 2
;
Cr O NiO

Vali; Titan ; hay : Ni - Zn tạo màu lam
Ni - BaO tạo màu đỏ .
Nhìn chung việc tạo màu men rất phức tạp. Có những thành phần không có
khả năng tạo màu nhưng lại có tác dụng hỗ trợ để tạo nên sự phát màu của các
chât gây màu, hoặc nó sẽ tạo thành nền cho chất màu (ví dụ như oxýt nhôm), vì
vây sự tạo màu của các ôxýt cụ thể phải nghiên cứu rất kỹ trong thành phần phối
liệu màu men Điều này chỉ có được bằng con đường thực nghiệm rất công phu trên
cơ sở tính toán chặt chẽ các bài phối liệu màu men khác nhau .

BÀI GI
Ả
NG MƠN H
Ọ
C “K
Ỹ
THU
Ậ
T S
Ả
N XU
Ấ
T G
Ố

M S
Ứ
”

9

Để hiểu thêm vấn đề màu sắc của men, chúng ta khảo sát một vài loại
ôxýt kim loại cơ bản thường sử dụng trong phối liệu chế tạo men sau đây :
Oxýt
Nh
ơm
2 3
Al O
:
Loại ôxýt nhôm bản thân không gây màu sắc cho men nhưng nó đóng vai
trò rất quan trọng trong việc tạo thành màu cho men. Nó có tác dụng trung hòa các
cấu tử thừa trong phản ứng tạo màu và duy trì sự cân bằng hóa học .
Ví dụ :
- Đối với men màu lục, khi tăng
2 3
Al O
làm cho màu lục của
2 3
Cr O
sáng lên
đồng thời có ánh vàng rất đẹp. Còn khi không có
2 3
Al O
thì màu lục của
2 3

Cr O
tối
và không có ánh vàng .
- Trong men màu lam khi tăng hàm lượng
2 3
Al O

lên ít thì làm cho màu tươi
nhưng nếu tăng nhiều sẽ trở thành màu nâu đen và tiến đến màu xanh lục.
- Thêm hàm lươọng nhỏ
2 3
Al O
vào vali làm cho màu vàng tươi hơn
Oxýt

Crơm (
2 3
Cr O
)
- Tạo nên màu xanh lục bền cả ở nhiệt độ cao, tùy theo hàm lượng có trong
men mà nó tạo nên dải màu rất rộng từ màu lá mạ cho đến màu xanh lá cây đậm
- Trong phối liệu men giàu chì và men axít khi cho
2 3
Cr O
vào với hàm
lượng
1%
≤
và nung ở nhiệt độ thấp sẽ cho màu vàng. Nhưng khi nó kết hợp với CaO và
2

SnO
sẽ tạo thành màu hồng .
- Nếu cho thêm vào men đỏ khoảng 1%
2
SnO
có tác dụng làm cho men đỏ
đều hơn, chống được hiện tượng kết tinh .
- Khi trong thành phần men có đủ CaO có thể cho thêm
2 3
B O
nếu không
men sẽ chuyển từ màu lục hành màu xám xanh tới nâu bẩn .
-
Oxýt

Crơm (
2 3
Cr O
)
làm tăng nhiệt độ chảy men vì vậy muốn giữ nguyên
nhiệt độ chảy của men phải giảm hàm lượng
2 3
Al O
trong men .
- Để tạo màu lục đậm thường thêm NiO và CuO .
Oxýt

Cơban (
2 3 3 4
; ;

CoO Co O Co O
)

Oxýt

Cơban
rất cứng và khó nghiền cho nên trong sản xuất hay sử dụng
Cácbonát coban dễ hòa tan hơn để đưa vào men. Màu do hợp chất Coban đua vào
thường thể hiện là màu xanh Blue nhạt đến màu lam tùy theo hàm lượng coban
đưa vào .
Oxýt

Cơban
khi kết hợp với Phốt phát và Arsenát cho ta màu tím xanh đến
tím sự phát màu tăng lên khi cho thêm vào men một lượng nhỏ MgO .
Oxýt

Cơban-Titan
: cho màu lục nhưng gây rạn men
Oxýt

Cơban
thêm
2 3 2 3
; ;
MnO Fe O Cr O

với hàm lượng nhỏ sẽ cho men đen từ một
men trong suốt
Ngoài những loại ôxýt gây màu cơ bản nói trên, trong sản xuất để tạo màu

cho men gốm sứ ngùi ta còn sử dụng các loại ôxýt khác ví dụ như : MnO ; Fe 2O3
; ZrO2 ; Li 2O ;
BÀI GI
Ả
NG MƠN H
Ọ
C “K
Ỹ
THU
Ậ
T S
Ả
N XU
Ấ
T G
Ố
M S
Ứ
”

10

Thông thường khi muốn có màu sắc của men đẹp, có ánh màu, cøng độ
cao thì bao giờ chúng ta cũng sử dụng một số chất gây màu chứ không sử dụng
một chất gây màu.
Công thức của men:
Thông thường hiệ
n
nay, để biểu diễn công thức men người ta thường hay
dùng công thức seger (Công thức phân tử), ưu điểm của công thức này là nó thể

hiện được hàm lượng các ôxýt thành phần có trong men, đồng thới cũng biết được
nhiệt độ nóng chảy của men. Công thức có dạng như sau :
∑an R2O . ∑ bn RO . ∑ cnR2O3 . ∑ dnRO2
Với điều kiện : ∑ anR2O + ∑ bnRO = 1
Trong đó :
+ ∑ an R2O : Nhóm các loại ôxýt kiềm hóa tri 1
+ ∑ bn RO : Nhóm các loại ôxýt kiềm thổ hóa trò 2
+ ∑ cn R2O3: Nhóm ôxýt kim loại hóa trò 3 ( thường là AL2O3 )
+ ∑ dn RO2 : Nhóm ôxýt hóa trò 4 ( Thông thường là SiO2 ) .
Với một số loại men đơn giản thì trong công thức men chỉ có thành phấn
PbO , và SiO2 ví dụ : PbO. 1,5 SiO2, chúng ta có loại men trong suốt, còn khi tăng
lên 1,6 SiO2 thì men có hiện tượng kết tinh khi làm nguội, càng kéo dài thời gian ở
nhiệt độ cao thì sự kết tinh càng tăng.
Để chống sự kết tinh thì người ta cho thêm vào thành phần men một lượng
2 3
Al O
. Tỷ lệ đưa vào
2 3
2
1
10
Al O
SiO
=

2 3
Al O
đưa vào trong men còn có tác dụng mở rộng khoảng nhiệ
t
độ nóng

chảy của men, tuy nhiên hàm lượng đưa vào không được vượt quá
2
1 1
( )
12 7
SiO
÷
,
nếu tăng nhiều sẽ gây nên men đục,
ví dụ:
Men PbO. 0,3
2 3
Al O
. 0,6
2
SiO
. Khi hàm lượng
2 3
Al O
tăng lên trong thành
phần men thì nhiệt độ nóng chảy của men tăng lên từ
0 0
(40 60 )
C
÷
với 0,1 mol
AL2O3 tùy theo dạng nguyên liệu đưa vào là caolanh hay fensfat .
Đối với men sành sứ có nhiệt độ nung từ
0 0
(1200 1300 )

C
÷
thì có thể sử
dụng các công thức Seger sau để làm men gốc :
S1 (
0
1250
nc
t C
− ) :
2 2 3 2
0.3 .0.3 .3 .0.7
K O Al O SiO CaO

S2 (
0
1300
nc
t C
− ) :
2 2 3 2
0.3 .0.5 .5.0 .0.7
K O Al O SiO CaO

Chú ý: Tốc độ chảy của men không những chỉ phụ thuộc vào thành phần
hóa học của men mà còn phụ thuộc vào độ nghiền mòn của men, nhiệt độ nung;
thời gian lưu sản phẩm ở nhiệt độ nung.
Ngày nay để đònh hướng việc lựa chọn một men ứng với nhiệt độ nung
thích hợp mong muốn người ta thường xuất phát từ việc lựa chọn một công thức
men phù hợp và từ đấy dựa vào nguyên liệu có thể dùng được để tính ra bài phối

liệu men trong sản xuất .


BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

11

CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH NGÓI
Khái niệm:
Sản phẩm gạch ngói là lọai sản phẩm sử dụng rất nhiều trong xây dựng cơ bản
hiện nay, do vậy nó cũng là loại sản phẩm có ảnh hưởng nhiều đến giá thành công
trình. Sản phẩm gạch ngói được sản xuất với công nghệ đơn giản nhất trong ngành
gốm sứ xây dựng, đồng thời cũng có giá thành rẻ nhất. Sản phẩm gạch ngói là lọai sản
phẩm nung ở nhiệt độ thấp.
Phân lọai sản phẩm gạch ngói :
Phân loại gạch
Phân lọai theo công dụng sản phẩm
Phân lọai theo khối lượng thể tích
Phân loại ngói :
Phân loai theo hình dáng .
Phân lọai theo diện tích sử dụng
Đặc tính kỹ thuật sản phẩm:
Sản phẩm gạch:

Loại Trọng lượng
viên (g)
Độ hút nước (%) Dài (mm) Rộng (mm) Cao (mm)
Số viên /
2
m

1 1.100 14 175 75 75 64
2 1.300 15 180 80 80 56
3 1.600 15 190 90 90 50

Loại Trọng lượng
viên (g)
Độ hút nước (%) Dài (mm) Rộng (mm) Cao (mm)
Số viên /
2
m

1 1.100 14 175 75 37 110
2 1.200 14 180 80 40 105
3 1.500 14 190 90 45 90

Sản phẩm ngói

Loại Trọng lượng
viên (g)
Độ hút nước (%) Dài (mm) Rộng (mm) Cao (mm)
Số viên /
2
m

1 2.200 8 334 210 11 22
2 0.850 9 250 160 10 65

Nguyên liệu sản xuất gạch ngói
- Nguyên liệu chủ yếu là đất sét dễ chảy, có thành phần hóa học (%) như sau

2
2 3
2 3
2
: (60 70)%
: (15 22)%
: (4 10)%
& 2.5%
3%
SiO
Al O
Fe O
CaO MgO
R O
÷


÷


÷


≤

≤



- Nhiệt độ nóng chảy của đất sét
0
1150
C
≤
- Thuộc lọai đất sét đa khóang có nguồn gốc đất sét nguyên sinh hoặc thứ sinh
có độ dẻo lớn, co thể tích khi sấy và nung lớn do vậy phải sử dụng phụ gia chống co


BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

12

Công nghệ sản xuất
Sơ đồ giây chuyền công nghệ sản xuất:

Đất sét phụ gia gầy


Định lượng Định lượng


Máy cán thô



Máy nghiền con lăn

Máy cán mịn


Nhào trộn 2 trục Nước 18%


Máy ép lento


Gạch mộc viên galett



Ủ 24 giờ


Sấy ép ngói


nung sản phẩm

Khai thác đất sét
Trước khi khai thác phải tiến hành khảo sát trữ lượng ,các tính chất kỹ thuật
của đất sét .
- Tiến hành bóc tầng phủ của đất .
- Khoanh vùng khai thác .
- Khai thác phải theo chiều sâu của mỏ sét nhằm đảm bảo tính đồng nhất của
đất sét.

Thiết bị khai thác: sử dụng rất nhiều lọai thiết bị khác nhau tùy theo điều kiện

của mỏ cũng như vốn đầu tư của nhà máy: Máy xúc, máy cạp đất, gầu xúc liên hoàn
máy
ủi đất …

BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

13

Thiết kế kho kín
- Kết cấu kho dàn khung thép, có mái che, xây vách bao che có vách ngăn
từng lọai đất khác nhau .
- Diện tích kho chứa tính cho lượng dự trữ nguyên liệu từ 7 – 15 ngày nhằm
đảm bảo nguyên liệu cho nhà máy sản xuất được liên tục.
- Tính chọn thiết bị vận chuyển trong kho chứa đất sét sao cho phù hợp với
công nghệ sản xuất: Cầu trục gầu, máy ủi, xe xúc …

CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỨ VỆ SINH
Phân lọai sản phẩm:
Trong ngành xây dựng cơ bản, sản phẩm sứ vệ sinh gổm có: Chậu rửa mặt
( Lavabor ), Chậu xí ( Bàn cầu ), Bồn tiểu, Bồn tắm, Bình lọc nước
Các sản phẩm này được sản xuất từ các lọai phối liệu khách nhau: Sành, bán
sứ, sứ mềm và sứ cứng. Chính vì vậy, chúng có những tính chất kỹ thuật rất khác
nhau. Nguyên liệu sản xuất cũng khác nhau, nhiệt độ nung khác nhau .
Đặc tính kỹ thuật của sản phẩm

Các Chỉ tiêu Sản Phẩm Sứ Sản Phẩm bán sứ
Độ hút nước (%) 0.2 – 0.5
5%
≤

Khối Lượng Thể tích
3
( / )
g cm

2.25 – 2.35 2.0 – 2.2
Cường độ nén (MPa) 400 – 500 180 – 250
Cường độ chịu uốn (MPa) 70 – 80 38 – 45
Mođun Đàn hồi (Mpa) 500 – 600 300 – 400
Hệ số dãn nỡ nhiệt
(5.5 – 6.5).
6
10
(4.5 – 5.3).
6
10


Nguyên liệu sản xuất
Đất sét dẻo: Đất sét trắng Tân uyên có hàm lượng oxýt sắt thấp, độ dẻo cao
Cao lanh Đà lạt: Có hàm lượng ôxýt nhôm cao, Ôxýt sắt thấp, độ dẻo kém
Chất làm gầy: Cát thạch anh dùng cát Cam ranh, Xương phế phẩm trong khi
nung .
Chất trợ dung: Feldspar Phước hòa, Đà nẵng
Phụ gia dùng cho men: Sôđa, Các lọai ôxýt kim lọai màu, nước thủy tinh lỏng
Dây chuyền công nghệ sản xuất

Nguyên liệu dẻo nguyên liệu gầy

Định lượng định lượng


Nước máy nghiền bi ướt Chất điện giải



Bể dự trữ hồ đổ rót



Sàng rung
điện từ
BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

14


Sàng rung điện từ (tt)


Tạo hình trong khuôn thạch cao


Sửa sản phẩm


Sấy khô

Men Tráng men

Nung :
0 0
1250
nung
t C
=



Sản phẩm
Yêu cầu kỹ thuật của hồ đổ rót

Các Chỉ tiêu Sản Phẩm Sứ Sản Phẩm bán sứ
Lượng sót trên sàng 5600 lỗ/
2
cm
(%)
1.8 – 2.2 5 – 8
Độ ẩm của hồ
(%)

32 – 34 32 – 34
Vận tốc chảy sau 30s 6 – 14 12 – 15
Vận tốc chảy sau 30 phút 15 – 40 23 – 28
Mật độ hồ
3
( / )
g cm

1.76 1.76
Hệ số độ sánh 2.0 – 3.5 2.0 – 2.5
Độ bám khuôn sau 2h 8 – 9 (mm) 6 – 9 (mm)


















BÀI GIẢNG MƠN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

15

CHƯƠNG 7: PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH SẢN PHẨM
Khái niệm:
Các sản phẩm gốm sứ có rất nhiều hình dáng, kích thước, công dụng khác
nhau, cường độ khác nhau. Do vậy mục đích của khau tạo hình phải thỏa mãn đïc

các chỉ tiêu về kích thước hình dáng hình học, độ đồng nhất của bán thành phẩm
và của sản phẩm
Muốn đạt được điều đó cần phải hiểu biết đầy đủ về lý thuyết tạo hình
nghiên cứu chế tạo các loại máy chuyên dùng thích hợp cho mỗi loại sản phẩm
Theo mức độ đồng nhất (Thành phần ,độ ẩm , mật độ ,và cấu trúc ) do các
phương pháp tạo hình đạt được thì có thể xếp theo thứ tự như sau :
Đổ rót sản phẩm rỗng ( Hồ thừa)
Đổ rót sản phẩm đặc ( hồ đầy )
Ép dẻo trên máy ép lento, trên bàn xoay, nện thủ công .
Ép bán khô .
Chọn phương pháp tạo hình
Cơ sở để chọn phương pháp tạo hình là : hình dáng và các tính chất đặc
trưng sản phẩm ,tính chất phối liệu,năng suất và giá thành sản phẩm .
Các phương pháp tạo hình
Tạo hình dẻo
Phương pháp tạo hình dẻo bao gồm: tạo hình trên bàn xoay, gắn ráp trong
khuôn thạch cao, ép dẻo bằng máy ép lento để sản xuất gạch ngói.
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào tính dẻo của nguyên liệu, phối liệu
sản xuất
Trong phần gốm xây dựng chúng ta tập trung vào phương pháp tạo hình ép
lento và ép dập chế tạo ngói lợp .
Tạo hình bằng máy ép lento
Nguyên liệu sử dụng để sản xuất gạch ngói là đất sét dễ chảy có độ dẻo
cao, thành phần hạt mòn, có nhiệt độ nóng chảy thấp và có khoảng nhiệt độ kết
khối khá nhỏ .
Nguyên liệu sau khi nhào trộn đồng nhất có độ ẩm từ 18 – 24 % được đưa
vào máy ép lento để tạo hình thành gạch hoặc viên Galét sản xuất ngói
Trước khi ép ngói, viên galet được ủ trong không khí tự nhiên từ 24 – 48
giờ nhằm tạo cho viên galet có độ ẩm đồng nhất
Tạo hình theo phương pháp bán khô

Ưu điểm của phng pháp tạo hình bán khô:
+ Có cường độ cao sau khi tạo hình, kích thước chính xác sau khi sấy và
nung
+ Rút ngắn quá trình sản xuất .
Bột ép bán khô
Thành phần phối liệu được được gia công đồng nhất về thành phần hóa học
thành phần hạt, độ ẩm …
Độ ẩm của thành phần phối liệu gới hạn trong khoảng từ 5 – 7 % là tốt
nhất. Độ ẩm bột phối liệu thay đối tùy theo lực ép tạo hình

BÀI GIẢNG MƠN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

16


Các tính chất và qui luật của bột ép
Bột gốm gồm có 3 tướng: Rắn, lỏng, khí. Lượng không khí này (có khi
chiếm đến 40 %), ảnh hưởng khá nhiều đến tính chất của bột gốm, hệ tuân theo
công thức :

0
0
0.385
V
u
g
= +
Trong đó :
0
V

Thể tích phối liệu ẩm
gn Khối lượng nước trong phối liệu (g)
go Khối lượng bột khô (g)
u Hàm ẩm phối liệu , u = gn / gk
Mật độ của bột ép phụ thuộc rất nhiều vào cấp phối hạt trong phối liệu, để
tính cấp phối bột ép có mật độ lớn nhất, sử dụng phương trình :

100.
d
A
D
=

Trong đó: A - Hàm lượng hạt nhỏ hơn kích thước đã biết .
D,d - Kích thước hạt lớn, hạt nhỏ
> Cho nên khi biết kích thước hạt lớn nhất thì có thể xác đònh được các cỡ hạt
khác để đảm bảo cho mật độ lớn nhất .
Khi ép: có lực tương tác tăng dần thì mật độ bột ép thay đổi, không khí
trong bột ép dễ dàng thoát ra khi lực ép còn nhỏ. Khi lực ép tăng thì mật độ tăng,
không khí rất khó thoát ra ngoài, nếu không thoát được nó bò nén ở bên trong sản
phẩm làm cho sản phẩm không đặc chắc dồng thời gây hiện tượng quá nén, sản
phẩm dễ bò vỡ khi tháo khuôn.
Biểu đồ thành phần hạt trong phối liệu
- Khi lực ép đạt giá trò max thì bề mặt tiếp xúc giữa các hạt tăng lên, cường
độ lớn nhất.
- Nếu độ ẩm cao, hạt nhỏ nó cản trở quá trình thoát khí, dễ gây hiện tượng
phân lớp.
BÀI GIẢNG MƠN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

17

Những qui luật khi ép bán khô
Hệ số nén
n
H
k
h
=
Trong đó: H - Chiều cao bột ép trước khi ép
h - Chiều cao sản phẩm sau khi ép
Hệ số
n
k
có mối quan hệ với khối lượng thể tích bột ép và sản phẩm sau khi ép

.
saunen botep n
k
γ γ
=
Sự thay đổi mật độ của bột ép theo chiều dày sản phẩm được biểu diễn
bằng phương trình :
Xh = Xo + Cp. H/R
γh = γo+ Cp.H/R
Trong đó : Xh – Mật độ sản phẩm theo chiều cao
Xo – Mật độ lớp tiếp xúc bề mặt khuôn ép .
γh – Khối lượng thể tích sản phẩm theo chiều cao .
γo – Khối lượng thể tích bột ép tiếp xúc với thành khuôn .
Cp – Hệ số thực nghiệm
Chế độ ép

Phương pháp ép bán khô:
- Ép một chiều
- Ép hai chiều
Chế độ ép:
- Ép một bậc
- Ép hai, ba bậc
Tạo hình theo phương pháp hồ đổ rót
Sự hình thành lớp mộc trên khuôn thạch cao
Khi đổ rót hồ vào khuôn thạch cao, do thạch cao có khả năng hút nước nên
hồ chuyển độn g theo hướng thành khuôn bám vào thành khuôn lớp mỏng đều đặn
và sít chặt, và lớp mộc dày tăng dần theo thời gian .
Nếu gọi chiều dày lớp mộc là x, trong một đơn vò thời gian dt thì lớp mộc
tăng thêm dx, dx sẽ giảm dần khi chiều dày lớp mộc tăng vì khả năng hút nước
của thạch cao giảm dần .
Nếu giả thiết khả năng hút nước của thạch cao là a và coi a là hằng số thì
quan hệ giữa chiều dày lớp mộc và thời gian sẽ là:

2 2
1
. . .
x t x
x
a x
d dt d d
x a
x
t d x x t a x t a a t
a a
= ⇒ =
= = ⇒ = ⇒ = =

∫

Như vậy chiều dày lớp mộc tỉ lệ với căn bậc hai cuả thời gian , hệ số a phụ
thuộc nhiều yếu tố nhưng chúng ta xác đònh được bằng thực nghiệm


BÀI GIẢNG MƠN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

18

Trong sản xuất, để có được chiều dày lớp mộc theo ý muốn chúng ta phải
làm thí nghiệm để xác đònh tốc độ bám của hồ, qua đó xác đònh thời gian cần thiết
lưu hồ trong khuôn.
Mặc dù nghề gốm phát triển rất sớm nhưng nhưng phương pháp hồ đổ rót
trong khuôn thạch cao mãi đến năm 1780 mới tìm ra ở Pháp, do họ giữ bí mật nhà
nghề nên khoảng 100 năm sau(1890) mới được phổ biến rộng rãi.
Phương pháp này có ưu điểm là tạo hình được các sản phẩm có hình dáng
phức tạp nhưng đòi hỏi phải có diện tích mặt bằng lớn.
u cầu của hồ đổ rót
- Lượng nước phải ít nhất để giảm thời gian đổ rót và sấy
- Độ linh động của hồ lớn nhất nghĩa là độ nhớt nhỏ nhất để đảm bảo khả
năng dịch chuyển trong đường ống khi vận chuyển hồ.
- Hồ phải bền: khơng bị sa lặng, keo tụ, có độ nhớt ổn định
- Tốc độ bám khn lớn
- Chất điện giải sử dụng thấp nhất, chọn đúng chất điện giải hàm lượng hợp lý
- Khả năng thốt khn dễ dàng, ít bị khuyết tật rỗ mặt.
- Chất lượng của sản phẩm hồ đổ rót ngồi yếu tố hồ còn phụ thuộc khá nhiều
vào chất lượng khn thạch cao, cho nên chúng ta phải nung thạch cao ở nhiệt độ
0
180

C
và thạch cao phải nghiền mịn để đảm bảo bề mặt nhẵn cho sản phẩm sau này.
Mặt khác khn thạch cao phải đảm bảo cường độ, chống việc khn bị sứt mẻ trong
q trình sử dụng và bào mòn
Tính chất hóa lý của hồ























BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

19

CHƯƠNG 8: SẤY SẢN PHẨM GỐM SỨ

Khái niệm
Trong quá trình tạo hình, chúng ta đã đưa vào một lượng nước nhất định
+ Nếu tạo hình dẻo là 18-24 %
+ Tạo hình đổ rót là 37 %
Cho nên sản phẩm mộc khi vân chuyển đi tráng men, vào lò nung rất dễ bị hư
hỏng, do vậy bắt buộc phải sấy sản phẩm cho đến độ ẩm 3-5 % . Có như vậy mới đảm
bảo công nghệ sản xuất, tăng tuổi thọ của lò nung
Khi sấy, một lượng ẩm sẽ thoát ra, nếu chúng thoát ra quá nhanh và nhiều sẽ
làm cho chênh lệch độ ẩm bề mặt và trong vật liệu gây nên nứt sản phẩm
Các yêu cầu kỹ thuật khi sấy sản phẩm gốm sứ
- Sản phẩm sau khi sấy phải đảm bảo hình dáng góc cạnh ,không bị cong vênh,
nứt
- Thời gian sấy nhanh nhất .
- Lượng nhiệt tiêu tốn ít nhất .
- Diện tích nhà xưởng nhỏ nhất .
- Vốn đầu tư cho thiết bị sấy nhỏ nhất .
Khi tạo hình có độ ẩm 25% (tức là trong 1kg phối liệu có 250 g nước), như
vậy, về mặt lý thuyết muốn làm bốc hơi 1kg nước cần 585 kcal (nhiệt hóa hơi )
Do vậy muốn sấy khô 1kg sản phẩm cần phải tốn lượng nhiệt tối thiểu 146
Kcal, bằng ½ lượng nhiệt cần thiết để nâng 1kg sản phẩm từ
0
20
C
lên
0
1200

C
. Do
vậy chi phí cho quá trình sấy chiếm khá lớn trong giá thành sản xuất, cho nên quá
trình sấy rất quan trọng trong sản xuất gốm sứ xây dựng. Nếu để xảy ra sự cố trong
quá trình sấy có thể dẫn đến làm hư hỏng toàn bộ sản phẩm trong khi nung

Quá trình sấy vật liệu
Trạng thái ẩm trong vật liệu
Mọi vật liệu ở trạng thái rắn đều có khả năng hút ẩm từ môi trường xung
quanh hoặc ngược lại có thể thoát ẩm từ nó vào môi trường. Quá trình thuận nghịch
này phụ thuộc tính chất vật liệu và trạng thái của môi trường xung quanh .
Gọi: Áp suất hơi nước ở môi trường xung quanh là
h
P

Áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy là
m
p

Nếu
m h
p P
≥
: tồn tại thì hơi ẩm của vật liệu bay hơi vào môi trường xung quanh.
Chú ý : Áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu pm phụ thuộc vào độ ẩm của vật
liệu, dạng liên kết nước với vật liệu, nhiệt độ và cấu trúc của vật liệu. Khi nhiệt độ và
độ ẩm tăng thì
m
p
tăng . Lực liên kết ẩm với vật liệu tăng thì

m
p
giảm .
Nếu
m h
p P
=
: Gọi là trạng thái cân bằng, lúc ày quá trình bay hơi ngưng lại. Độ
ẩm tại đó gọi là độ ẩm cân bằng .
Nước trong vật liệu sấy trong vật liệu sấy có nhiều dạng liên kết, mỗi một
dạng cần phải có một năng lượng phá hủy tương ứng :

Các dạng nước liên kết
Nước liên kết hóa học: Nước nằm ở mạng lưới cấu trúc các thành phần khoáng
vật, lực liên kết là liên kết ion hoặc phân tử cho nên không loại trừ bằng phương pháp
sấy được (
2 3 2 2
.2 .2
Al O SiO H O
), mà nó sẽ mất đi trong quá trình nung .


BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

20








∂
∂
−






∂
∂
±






∂
∂
±=
x
p
D
x
t
k
x

C
Km
00
0
100
γδγ
γ
Nước liên kết hóa lý
Chia làm 3 loại:
- Nước hấp phụ
- Nước cấu trúc
- Nước thẩm thấu .
Nước liên kết cơ lý: Nước nằm ở mao quản do lực mao quản và sức căng bề
mặt tạo ra. Tại các mao dẫn
hn
P
thấp hơn nhiều so với
hn
P
môi trường, vì vậy có hiện
tượng ngưng tụ hơi nước trong các ống mao quản trong vật liệu .
Khi sấy, chúng ta loại trừ nước liên kết hóa lý và nước liên kết cơ lý. Về mặt lý
thuyết, khi sấy chúng ta chỉ hạ độ ẩm của vật liệu đến độ ẩm cân bằng mà thôi, nhưng
thực tế các vật liệu thường được sấy đến độ ẩm thấp nhất theo yêu cầu công nghệ đưa
ra.
Quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu
Quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu vào môi trường xung quanh thường qua các
giai đoạn sau :
- Ẩm trên bề mặt vật liệu bay hơi vào môi trường. Giai đoạn này phụ thuộc
vào

m
p
và
h
P
của môi trường (
0
,
t v
của khí sấy).
- Khi độ ẩm trên bề mặt vật liệu nhỏ hơn bên trong vật liệu, ẩm sẽ di chuyển từ
bên trong ra bên ngoài nhờ sự chênh lệch độ ẩm ở dạng lỏng hoặc dạng hơi .
- Đồng thời với quá trình thoát ẩm từ trong ra ngoài, không khí sấy cung cấp
nhiệt làm tăng nhiệt độ của vật liệu sấy từ ngoài vào trong. Sự chênh lệch này cần đạt
mức nhỏ nhất thì quá trình sấy tốt nhất, chất lượng sấy đảm bảo tốt nhất .
- Như vậy khi giai đoạn sấy ban đầu, ẩm dịch chuyển từ trong ra ngoài theo
dạng lỏng, nhưng ở giai đoạn sau
0
t
tăng, ẩm dịch chuyển theo dạng hơi. Toàn bộ quá
trình dịch chuyển chất ẩm chuyển đi trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị bề mặt
vật liệu sấy được xác định bằng phương trình Ginzburg :




Trong đó: m Tốc độ dẫn ẩm
2
( / . )
Kg m h

k Hệ số dẫn ẩm
2
( / )
m h


0
γ
Khối lượng thể tích vật liệu
3
( / )
Kg m


δ
Hệ số dẫn ẩm nhiệt
0
(1/ )
C

D Hệ số khuyếch tán phân tử của hơi
3
( / . )
m h at

Gradien độ ẩm, nhiệt độ và áp suất hơi xuất hiện trong

vật liệu. Số hạng thứ nhất biểu thị sự chuyển hơi ẩm do sự tác động của của gradien
độ ẩm và hệ số dẫn ẩm. Dấu

±
còn chỉ chiều chuyển động của ẩm phụ thuộc vào
gradien nhiệt độ
Trị số
δ
đối với đất sét phụ thuộc vào độ ẩm của chúng.
δ
có trị số max ở
điểm tới hạn
Ví dụ: Với W % = 5 % thì
0
0.0006(1/ )
C
δ
=
W % = 10 % thì
0
0.00125(1/ )
C
δ
=
W % = 20 % thì
0
0.00076(1/ )
C
δ
=
; ;
C t p
x x x

∂ ∂ ∂
∂ ∂ ∂
BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

21

100. .
.
. .
s
th h
o
m S
w w
A K
γ
= +
Số hạng thứ 3 biểu thị sự chuyển hơi ẩm dưới ảnh hưởng của gradien áp suất
dư. Hệ số D phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ: t0 tăng thì D tăng. Khi
0
(115 112)
t C
= ÷ thì
2
(1.10 4)( / . )
D m h at
= ÷
Diễn biến quá trình sấy vật liệu
Khảo sát các tấm lót bằng đất sét trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm có động
lực sấy không đổi, áp suất hơi nuớc trên bế mặt vật liệu

m h
p P
>
, hơi nước bay hơi từ
bề mặt vật liệu vào môi trường xung quanh.
Trong quá trình sấy, lượng vật liệu sấy bị biến đổi vì ẩm trong nó bị loại trừ
Nếu biết độ ẩm và khối lượng mẫu ban đầu của vật liệu thì vẽ được đường cong độ
ẩm w phụ thuộc vào thời gian W=f(t), tức là đường cong sấy.

Đồ thị : Biến đổi độ ẩm(w), tốc độ sấy (ms) và nhiệt độ theo thời gian


I














I. Giai đoạn đốt nóng
II. Giai đoạn tốc độ sấy không đổi
III. Giai đoạn tốc độ sấy giảm

Giai đoạn đốt nóng: tăng nhiệt độ của vật liệu sấy, và tăng đến điểm A không
đổi. Trong giai đoạn này tốc độ sấy tăng dần đến A không đổi .
Giai đoạn tốc độ sấy không đổi (ms=const): Trong giai đoạn này xảy ra quá
trình co thể tích sản phẩm sấy, dễ gây nứt sản phẩm. Tốc độ sấy không đối đến khi
wbm của vật liệu giảm đến Wth (Điểm k1)
Giai đoạn tốc độ sấy giảm: ms giảm dần cho đến khi vật liệu đạt độ ẩm cân
bằng, nhiệt độ vật liệu tăng .
Độ ẩm tới hạn và độ ẩm cuối cùng
Độ ẩm tới hạn (wth): là độ ẩm khi đó sản phẩm kết thúc giai đoạn tốc độ sấy
không đổi và kết thúc quá trình co thể tích .
Chú ý: wth phụ thuộc vào các yếu tố: chế độ sấy, chiều dày sản phẩm sấy, tốc
độ sấy, hệ số dẫn ẩm, độ hút ẩm.
Công thức xác định wth



BÀI GIẢNG MÔN HỌC “KỸ THUẬT SẢN XUẤT GỐM SỨ”

22

5/4
3
5/4
0

80
8
3
t

TKa
D
X
n
V
V
δσ
=
∆
Trong
đ
ó: A - h
ệ
s
ố
hình d
ạ
ng s
ả
n ph
ẩ
m
D
ạ
ng t
ấ
m A=2, D
ạ
ng tr
ụ

A=4, D
ạ
ng c
ầ
u A=6
- T
ừ
ph
ươ
ng trình này ta th
ấ
y wth luôn l
ớ
n h
ơ
n wh, n
ế
u t
ă
ng ms, chi
ề
u dày
s
ả
n ph
ẩ
m (s), thì wth t
ă
ng .
- N

ế
u t
ă
ng h
ệ
s
ố
d
ẫ
n
ẩ
m K và
0
γ
thì tr
ị
s
ố
wth gi
ả
m.
- M
ỗ
i lo
ạ
i s
ả
n ph
ẩ
m thì (s) không thay

đổ
i nên wth t
ă
ng khi ms/K càng l
ớ
n .
- N
ế
u t
ă
ng wtd c
ủ
a tác nhân s
ấ
y
đồ
ng th
ờ
i nhi
ệ
t
độ
không thay
đổ
i thì wth s
ẽ

gi
ả
m nhi

ề
u.
-
Độ

ẩ
m cu
ố
i cùng có ý ngh
ĩ
a r
ấ
t l
ớ
n vì khi s
ấ
y s
ả
n ph
ẩ
m
đạ
t wc s
ẽ
k
ế
t thúc
quá trình s
ấ
y.

CHƯƠNG 9: NUNG SẢN PHẨM GỐM SỨ
Khái ni
ệ
m
Nung là khâu r
ấ
t quan tr
ọ
ng trong k
ỹ
thu
ậ
t s
ả
n xu
ấ
t g
ố
m s
ứ
, nó quy
ế
t
đị
nh
đế
n
ch
ấ

t l
ượ
ng và giá thành s
ả
n ph
ẩ
m.
Để
s
ả
n ph
ẩ
m nung
đạ
t ch
ấ
t l
ượ
ng cao c
ầ
n ph
ả
i làm ch
ủ

đượ
c k
ỹ
thu
ậ

t nung,
ngh
ĩ
a là hi
ể
u c
ặ
n k
ẽ
c
ơ
s
ở
lý thuy
ế
t quá trình nung
để
xây d
ự
ng
đượ
c ch
ế

độ
nung t
ố
i
ư
u cho t

ừ
ng lo
ạ
i s
ả
n ph
ẩ
m.
C
ơ
s
ở
lý thuy
ế
t c
ủ
a quá trình nung?
Trong ngành s
ả
n xu
ấ
t g
ố
m s
ứ
xây d
ự
ng, có s
ả
n ph

ẩ
m nung d
ế
n nhi
ệ
t
độ
k
ế
t
kh
ố
i, nh
ư
ng c
ũ
ng có s
ả
n ph
ẩ
m nung
ở
nhi
ệ
t
độ
không k
ế
t kh
ố

i. Quá trình nung là quá
trình không thu
ậ
n ngh
ị
ch và h
ầ
u nh
ư
không
đạ
t
đượ
c s
ự
cân b
ằ
ng pha (Không th
ự
c
hi
ệ
n
đế
n cùng)
Hi
ệ
n t
ượ
ng k

ế
t kh
ố
i?
K
ế
t kh
ố
i là hi
ệ
n t
ượ
ng gi
ả
m b
ề
m
ặ
t (bên trong và bên ngoài hay ch
ỗ
ti
ế
p xúc
v
ớ
i nhau c
ủ
a các ph
ầ
n t

ử
v
ậ
t ch
ấ
t do xu
ấ
t hi
ệ
n hay phát tri
ể
n m
ố
i liên k
ế
t gi
ữ
a các h
ạ
t
Do s
ự
bi
ế
n m
ấ
t c
ủ
a các l
ỗ

x
ố
p trong v
ậ
t li
ệ
u
để
hình thành m
ộ
t kh
ố
i v
ớ
i th
ể

tích bé nh
ấ
t. Các d
ấ
u hi
ệ
u
đặ
c tr
ư
ng bên ngoài
để
nh

ậ
n bi
ế
t hi
ệ
n t
ượ
ng k
ế
t kh
ố
i là:
- Gi
ả
m th
ể
tích: Có th
ể
coi
độ
co th
ể
tích hay chi
ề
u dài là hàm s
ố
c
ủ
a các y
ế

u
t
ố
gây hi
ệ
n t
ượ
ng co th
ể
tích .
- S
ả
n ph
ẩ
m
đặ
c ch
ắ
c l
ạ
i: T
ă
ng
độ
b
ề
n c
ơ
, trong
đ

ó t
ă
ng mô
đ
un
đ
àn h
ồ
i là
thông s
ố

đặ
c tr
ư
ng nh
ấ
t
Gi
ả
thuy
ế
t k
ế
t kh
ố
i
Hi
ệ
n t

ượ
ng k
ế
t kh
ố
i ch
ỉ
có m
ặ
t pha r
ắ
n có các gi
ả
thuy
ế
t sau :
- Thuy
ế
t bi
ế
n d
ạ
ng d
ẻ
o (Frenkel)
- Thuy
ế
t ng
ư
ng t

ụ
và b
ố
c h
ơ
i c
ủ
a Kysunski.
- Thuy
ế
t khuy
ế
t tán c
ủ
a Kingery.
Tùy thu
ộ
c vào nhi
ệ
t
độ
mà hi
ệ
n t
ượ
ng khuy
ế
ch tán x
ả
y ra

ở
ranh gi
ớ
i b
ề
m
ặ
t
hay bên trong th
ể
tích v
ậ
t th
ể
mà có s
ự
khác nhau v
ề
tr
ị
s
ố
c
ủ
a h
ệ
s
ố
khuy
ế

ch tán.
Ch
ủ
y
ế
u là s
ự
khuy
ế
ch tán c
ủ
a các khuy
ế
t t
ậ
t, còn g
ọ
i là Vacance
Th
ự
c ch
ấ
t c
ủ
a v
ấ
n
đề
k
ế

t kh
ố
i là xét m
ố
i liên h
ệ
gi
ữ
a s
ự
thay
đổ
i th
ể
tích hay
chi
ề
u dài v
ớ
i nhi
ệ
t
độ
và th
ờ
i gian k
ế
t kh
ố
i. Tr

ườ
ng h
ợ
p x
ả
y ra khuy
ế
ch tán th
ể
tích
theo Frenkel m
ố
i t
ươ
ng quan gi
ữ
a chúng có th
ể
bi
ể
u di
ễ
n b
ằ
ng ph
ươ
ng trình sau

Trong
đ
ó : V : S
ự
thay
đổ
i th
ể
tích; Vo : Th
ể
tích ban
đầ
u
n : S
ố

đ
i
ể
m ti
ế
p xúc

σ
: S
ứ
c c
ă
ng b

ề
m
ặ
t