Tài liệu Nghiên cứu công nghệ sản xuất men muối tan sử dụng cho sản xuất gạch granite

VIỆN NGHIÊN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN MUỐI TAN SỬ DỤNG CHO SẢN XUẤT GẠCH GRANITE CNĐT : TRẦN KIÊN 8330 HÀ NỘI – 2010 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................3  Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................................................4  Định hướng nghiên cứu. ................................................................................................4  Kết quả nghiên cứu. .......................................................................................................4  CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .................................................................5  1.1 Công nghệ sản xuất gạch Granite. ..............................................................................5  1.1.1  Giới thiệu chung về dòng sản phẩm gạch granite. ................................................5  1.1.2  Quy trình công nghệ sản xuất gạch granite ............................................................6  1.2 Men muối tan sử dụng trong công nghệ sản xuất gạch granite ..................................7  1.2.1 Giới thiệu chung về men muối tan và dòng sản phẩm gạch granite muối tan ........7  1.2.2  Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm sâu và phát màu của men muối tan. ..............8  1.2.2.1  Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm sâu của men muối tan.............................8  1.2.2.2  Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phát màu. ............................................10  1.2.3  Công nghệ ứng dụng men muối tan trong sản xuất gạch granite.........................11  1.2.4  Nguyên liệu sản xuất men muối tan. ....................................................................14  1.2.4.1  Nghiên cứu men muối tan hiện đang được nhập ngoại.................................14  1.2.4.2  Nghiên cứu lựa chọn muối màu. ...................................................................14  1.2.4.3  Nghiên cứu lựa chọn chất trợ thấm. .............................................................14  1.2.4.4  Nghiên cứu lựa chọn chất tăng độ nhớt ........................................................15  1.2.4.5  Nghiên cứu và lựa chọn xương mộc granite. ................................................15  1.2.5  Tính chất của các loại nguyên liệụ .......................................................................16  1.2.5.1  Muối Coban Nitrate.......................................................................................16  1.2.5.2  Muối Coban Clorua.......................................................................................16  1.2.5.3  Muối Niken Axetate......................................................................................16  1.2.5.4  Muối Kali đicromate .....................................................................................16  1.2.5.5  Muối Kali Cromate .......................................................................................17  1 1.2.5.6  Muối Natri Đicromate ...................................................................................17  1.2.5.7  Muối Kali Sắt(III) Xianua.............................................................................17  1.2.5.8  Điamino methanal .........................................................................................17  1.2.5.9  Amoni sunfat .................................................................................................18  1.2.5.10  CMC ..............................................................................................................18  1.2.5.11  PEG ...............................................................................................................18  1.2.5.12  Dung môi KC02 ............................................................................................19  CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ..................................................................................20  2.1 Thí nghiệm với hệ muối Cr và Fe.............................................................................20  2.1.1  Sử dụng chất tăng độ nhớt là dung môi in lưới KC02 .........................................20  2.1.2  Sử dụng chất tăng độ nhớt là CMC ......................................................................23  2.1.2.1  Thí nghiệm lần 1 ...........................................................................................23  2.1.2.2  Thí nghiệm lần 2 ...........................................................................................28  2.2 Thí nghiệm với hệ muối Coban, Niken. ...................................................................32  2.2.1  Thử nghiệm với chất tăng độ nhớt là CMC..........................................................32  2.2.2  Thử nghiệm với chất tăng độ nhớt là PEG4000...................................................34  CHƯƠNG 3. SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM ................................................................38  3.1 Công nghệ sản xuất và ứng dụng men muối tan vào sản xuất gạch granite. ...........38  3.2 Sản xuất thử nghiệm.................................................................................................39  3.3 Ứng dụng men muối tan quy mô bán công nghiệp ..................................................40  KẾT LUẬN ....................................................................................................................44  1.  Kết luận.....................................................................................................................44  2.  Kiến nghị ..................................................................................................................45  2 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp gốm sứ nói chung, ngành công nghiệp gạch ốp lát đã có những bước phát triển lớn. Trong đó dòng sản phẩm gạch ốp lát Granit cao cấp ngày càng được người tiêu dùng ưa chuộng vì có độ cứng cao, độ bền cao. Dòng sản phẩm gạch granite muối tan mài bóng với chất lượng cao, có độ bóng và độ cứng cao đồng thời mẫu mã đa dạng, hoa văn tự nhiên đã được nhiều cơ sở sản xuất trong nước chú ý đến từ lâu nhưng vẫn chưa có nhiều cơ sở đưa vào sản xuất thành công sản phẩm này. Hiện nay chỉ có Công ty cổ phần Taicera, Công ty cổ phần gạch Đồng Tâm đưa vào sản xuất thành công sản phẩm này. Hiện nay chưa có cơ sở nào trong nước nghiên cứu và sản xuất vì vậy men muối tan chủ yếu được nhập ngoại với giá thành cao do đó dẫn đến giá thành sản phẩm cao. Việc nghiên cứu và sản xuất thành công men muối tan sẽ góp phần vào sự phát triển chung của ngành công nghiệp sản xuất gạch ốp lát, giúp chúng ta chủ động hơn nhờ vào nguồn nguyên liệu sẵn có từ đó có thể nâng cao chất lượng, sản lượng, đồng thời giảm giá thành sản phẩm để có thể canh tranh với các sản phẩm nhập ngoại và tiến tới xuất khẩu. Trước tình hình đó, Viện nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp đề xuất đề tài “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất men muối tan sử dụng cho sản xuất gạch Granit” và được Bộ Công Thương phê duyệt và cho phép Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp thực hiện theo hợp đồng số: 210.10RD/HĐ-KHCN ngày 19 tháng 3 năm 2010. 3 Tóm tắt nhiệm vụ Mục tiêu nghiên cứu. - Xác định được các loại nguyên liệu được sử dụng để sản xuất men muối tan. - Xác định được các đơn phối liệu tối ưu dùng để sản xuất men muối tan. - Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất men muối tan. - Sản xuất thử 1-2 loại men với màu sắc khác nhau với khối lượng ~ 100kg. Định hướng nghiên cứu. - Nghiên cứu các loại muối nào có thể đưa vào trong sản xuất men muối tan. - Nghiên cứu độ thấm sâu của men, độ thấm sâu này thì không phụ thuộc vào độ trắng của xương. - Nghiên cứu về độ phát màu của men. Với mục tiêu thứ 3 của đề tài, việc phát ra từng tông màu cụ thể ngoài phụ thuộc vào xương còn phụ thuộc vào hàm lượng và yêu cầu của từng nhà máy. Từ đó từng nhà máy sẽ có sự pha màu hợp lý. Vì vậy mà nhóm thực hiện hướng đến mục tiêu là men có phát màu, và có sự ổn định màu trong quá trình nung. Kết quả nghiên cứu. - Nghiên cứu lựa chọn được nguyên liệu sản xuất men muối tan. - Nghiên cứu lựa chọn được chất tăng độ nhớt cho quá trình in lưới. - Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm được 2 đơn men muối tan. Khối lượng men sản xuất là 110 kg. - Thử nghiệm quy mô bán công nghiệp, kết quả đạt yêu cầu, có biên bản thử nghiệm. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Công nghệ sản xuất gạch Granite.[1] 1.1.1 Giới thiệu chung về dòng sản phẩm gạch granite. [1] - Gạch Granite (gạch sứ) là dòng sản phẩm có đặc tính kỹ thuật cao, có độ bền cơ học cao và độ hút nước thấp (thường là <0.1%). - Phân loại gạch granite: o Plain tiles: Đây là dòng sản phẩm với các nét trang trí đơn giản, là dòng sản phẩm gạch granite đầu tiên. o Granito (salt and pepper) – Gạch mang hiệu ứng muối tiêu: tạo thành từ các hạt bột sấy phun có màu sắc khác nhau. Màu xương cơ bản của dòng gạch này thường là màu trắng hoặc các màu sáng khác. o Marble effect Tiles: Đây là dòng gạch được sản xuất chủ yếu và đang được ưa thích hiện nay. Hỗn hợp các bột màu sấy phun sẽ được phân phối ngẫu nhiên vào khuôn ép bởi hệ thống nạp liệu từ đó tạo lên các hiệu ứng các đường gân, vân hay các vết. o Macro granito: Dòng sản phẩm này có thành phần hạt to chiếm khoảng 10 – 50%. Bề mặt dòng sản phẩm này cũng có các hiệu ứng màu sắc trang trí giống như hai dòng sản phẩm Granito hay Marble effects. o Gạch được trang trí bởi muối tan: Xương mộc (chưa nung) hoặc (nung 1 lần) sau khi được trang trí bởi các muối tan bằng phương pháp in lưới (in rulo hoặc tráng đĩa, súng phun) sẽ được được nung và mài bóng. Khi đó sản phẩm sau mài bóng sẽ có các họa tiết trang trí như ý muốn. o Gạch tráng men: dòng sản phẩm này vừa có độ bền cơ học cao, độ hút nước thấp mà lại có các họa tiết trang trí phong phú như các dòng sản phẩm ceramic. Giá thành lại rẻ hơn so với các dòng gạch mài bóng. 5 1.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất gạch granite [1] Nguyên liệu Cân định lượng Sấy phun Nghiền Silo ủ Sàng Ép Tạo Hình P~380-400bar In men Lò Sấy Nung Chứa Mộc Mài bóng Phân loại Phân loại Đóng hộp Nhập kho 6 Diễn giải quy trình: Nguyên liệu được cân định lượng, đảo trộn rồi nạp vào máy nghiền bi liên tục, hồ nghiền sau khi ra khỏi máy nghiền được qua sàng rồi vào tháp sấy phun. Bột ép ra khỏi tháp sấy phun được chứa trong silo chứa, thời gian ủ để bột ép đồng đều độ ẩm là 24 - 48h. Sau khi bột ép đã đảm bảo điều kiện cho quá trình ép, bột liệu được đưa qua hệ thông sàng để loại bỏ các hạt không đảm bảo kích thước. Với lực ép từ 380 – 400 bar, gạch mộc sau khi ra khỏi máy ép sẽ được đưa vào lò sấy để đưa độ ẩm gạch mộc về ~1%. - Với dòng gạch mài bóng, sản phẩm mộc được đưa trực tiếp vào lò nung. Gạch sau nung được qua hệ thống mài bóng từ mài thô đến mài tinh và mài bóng để đạt được độ bóng như yêu cầu. - Với dòng gạch men muối tan, gạch mộc được đưa qua hệ thống lưới in men muối tan trang trí và phun hơi nước nhằm đạt được độ thấm theo yêu cầu của sản phẩm. Tiếp đó là gạch mộc tiếp tục được đưa qua hệ thống sấy nhằm đưa độ ẩm gạch mộc về ~1% trước khi đưa vào lò nung. Gạch sau nung lại tiếp tục được đưa qua hệ thống mài bóng hoàn toàn tương tự như dòng gạch mài bóng. - Với dòng sản phẩm có tráng men, gạch mộc sau sấy được qua hệ thống in lưới tráng men rồi vào lò nung và không trải qua công đoạn mài bóng. Các sản phẩm sau khi trải qua công đoạn cuối cùng được phân loại vào đóng hộp thành phẩm và nhập kho. 1.2 Men muối tan sử dụng trong công nghệ sản xuất gạch granite. [2,3,4,5,6,7,8,9,10,11] 1.2.1 Giới thiệu chung về men muối tan và dòng sản phẩm gạch granite muối tan ¾ Men muối tan là men thấm sâu và phân tán đồng đều vào xương sản phẩm được trang trí. Mức độ thấm sâu và phân tán đồng đều của men muối tan phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau và mối liên quan giữa tính chất hóa học của dung dịch men muối tan được sử dụng và dòng sản phẩm được trang trí. Các ưu thế của muối tan là : - Loại trừ được hiệu ứng chấm gián đoạn dotted effect điển hình của in lưới với các oxit màu và chất màu truyền thống, ảnh hưởng của vết chấm của sợi lưới điển hình của kỹ thuật in lưới với các màu quy ước có xu hướng biến 7 mất nhờ sự có mặt của các phức chất kim loại bên trong men nền, tạo ra được các tông màu liên tục hơn. - Hợp nhất tốt hơn với men cơ sở và không có khác biệt gì về mức độ đậm nhạt trên bề mặt của viên gạch hoàn tất do có sự hợp nhất màu tốt hơn (nếu như ứng dụng đối với các sản phẩm tráng men). - Sự thấm của muối tan tạo ra độ sâu của hoa vǎn trang trí trên bề mặt viên gạch thành phẩm nhờ có sự thấm sâu của các muối tan vào trong men. - Do thấm được vào xương creamic xốp trong giai đoạn ô-xi hoá và phát triển màu ở nhiệt độ 400o C nên muối tan tạo sự liên kết đồng đều và hoàn hảo giữa các phân tử của cấu tử nóng chảy do đó là một phản ứng sinh màu điển hình cho chất mang cation. Nếu có các nguyên tố hoá học khác thì có thể hình thành các pha tinh thể trung gian với các hiệu ứng màu sắc ba chiều tương ứng. ¾ Gạch granite muối tan: Xương mộc (chưa nung) hoặc (nung1 lần) sau khi được trang trí bởi các muối tan hbằng phương pháp in lưới ( hoặc in rulo hoặc tráng đĩa, súng phun) sẽ được được nung và mài bóng. Khi đó sản phẩm sau mài bóng sẽ có các họa tiết trang trí như ý muốn. Hiện nay các dòng sản phẩm gạch men muối tan chủ yếu là gạch có hiệu ứng tự nhiên như gạch giả đá hoặc vân mây,... Với những dòng sản phẩm này thì phương pháp dải liệu hai hoặc ba lần đều gặp khó khăn do đó việc đưa muối tan vào trang trí là một bước cải thiện lớn nhằm tạo ra những sản phẩm mang các hiệu ứng màu sắc tự nhiên. Tuy nhiên hiện nay có một thực tế khó khăn đối với dòng sản phẩm gạch muối tan mài bóng là việc kiểm soát chất lượng sản xuất dòng sản phẩm này cũng yêu cầu rất chặt chẽ từ chất lượng xương mộc cho đến quá trình sản xuất nhằm đảm bảo chất lượng ổn định do vậy còn ít đơn vị mạnh dạn đưa vào sản xuất dòng sản phẩm này. Hiện nay trên thế giới như Trung quốc còn kết hợp phương pháp in lưới trang trí men muối tan (in lưới hai, ba lưới) với rải liệu hai, ba lần nhằm tạo ra các hiệu ứng màu sắc khác nhau từ đó tạo sự phong phú về kiểu dáng màu sắc. 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm sâu và phát màu của men muối tan. 1.2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm sâu của men muối tan. - Thành phần : Thành phần khoáng của các nguyên liệu được sử dụng để sản xuất xương sản phẩm có ảnh hưởng đến mức độ thấm sâu của men vào 8 trong xương. Ví dụ: nếu trong xương chứa hàm lượng khoáng Monmorilonit cao thì khả năng thấm sâu của men vào xương sẽ kém. - Độ xốp: mộc xương có độ xốp khác nhau sẽ ảnh hưởng khác nhau đến độ thấm sâu của men muối tan vào trong xương. Xương càng xốp thì độ thấm sâu của men càng dễ. - Nhiệt độ xương được trang trí: Nhiệt độ xương càng cao thì độ thấm sâu của men muối tan càng thấp. Đó là do nhiệt độ xương đã ảnh hưởng đến sự bay hơi của nước hay dung môi có trong dung dịch men muối tan. - Tính mao dẫn: Độ thấm sâu của men muối tan vào mộc xương sản phẩm cũng bị ảnh hưởng bởi tính mao dẫn. Kích thước của hệ thống mao dẫn càng lớn thì độ thấm sâu của men muối tan càng tốt. Khi thay đổi kích thước hạt của bột ép và áp lực tạo hình thì sé thấy rõ sự ảnh hưởng của nó đến độ thấm sâu của men muối tan. - Độ hút nước: Nước sẽ được hấp thụ trên bề mặt của xương được trang trí do đó sẽ tăng khả năng chống thấm ướt và làm giảm khả năng thấm sâu và số lần thấm của dung dịch màu. Độ hút nước của bề mặt phụ thuộc vào cả tính chất hóa học nguyên liệu tạo xương. Ví dụ như Bentonite và smectite có khuynh hướng mạnh làm phồng vật liệu dó đó làm cản trở sự thấm sâu của men muối tan. - Khả năng tương tác lẫn nhau giữa các dung dịch: Thành phần hóa và khoáng của các nguyên liệu xương và men có ảnh hưởng đến khả năng thấm sâu của men vào trong xương sản phẩm. Ta có thể thấy được sự tương tác giữa men muối tan và xương . Khả năng phản ứng của xương có thể tăng lên khi giảm kích thước hạt, do đó nó cũng sẽ làm tăng khả năng thay thế ion Si4+ bởi các ion kim loại khác như Ca2+, Mg2+. - Độ thấm sâu của màu cũng bị ảnh hưởng bởi các phương pháp trang trí. Chúng ta có thể xem xét vấn đề này thông qua phương pháp in lụa. Với phương pháp in này, màu sẽ được in thành 1 lớp trên bề mặt ở dạng hồ màu do đó sẽ cần một phương án xử lý bề mặt được in màu. Phương án này sẽ làm cho màu được chìm xuống, tăng khả năng thấm sâu của muối tan, nó cũng giúp cho men muối tan được thấm sâu liên tục và đồng đều trên toàn bộ bề mặt mộc. Thông thường ta thường phun nước lên trên bề mặt sản phẩm đã được trang trí nhờ đó mà men muối tan dễ dàng thấm sâu xuống xương mộc tốt hơn. 9 1.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phát màu. - Thành phần khoáng, thành phần hóa học của phối liệu xương, chu kì nung không chỉ ảnh hưởng đến độ thấm sâu của men muối tan mà còn đến sự phát triển màu của dung dich men muối tan. Trong suốt quá trình nung, dung môi hòa tan sẽ bay hơi, phần hữu cơ (Ligand L) sẽ bị phân hủy và hình thành ion kim loại tự do với năng lượng hoạt hóa cao, chúng sẽ phản ứng với pha thủy tinh được hình thành trong quá trình nung. - Tùy vào từng loại muối tan, từng loại ion mang màu, thành phần hóa học của pha thủy tinh và mối quan hệ giữa các cấu tử của phối liệu sẽ có 2 khả năng xảy ra: o Ion kim loại không phản ứng với các cấu tử có trong phối liệu xương do đó sẽ hình thành các oxit kim loại ví dụ như Co. o Ion kim loại sẽ phản ứng với các cấu tử có mặt trong phối liệu để tạo thành các hợp chất mang màu như silicate hoặc silicate-alumin hoặc là hỗn hợp các chất mang mang màu. - Môi trường nung: Môi trường nung có ảnh hưởng đến màu sắc của lớp men muối tan. Với những kim loại có từ hai hóa trị trở lên, có thể sẽ hình thành những oxit kim loại khác nhau của cùng một kim loại với các màu sắc khác nhau. Sự hình thành đó phụ thuộc vào môi trường nung oxi hóa hoặc khử. - Màu được phát triển bởi các ion mang màu và bị ảnh hưởng khi điều chỉnh và thay đổi thành phần hóa học của phối liệu, tỷ lệ màu đưa vào. Các phụ gia có khả năng phản ứng với phức màu cơ kim trong suốt quá trình nung có thể được đưa vào trong phối liệu xương mộc hoặc đưa vào một phần ở lớp trên cùng của xương mộc. Ví dụ như đối với phương pháp nạp liệu 2 lần, lớp phối liệu được điều chỉnh sẽ được trang trí bằng men muối tan. Việc sử dụng phụ gia nhằm mục đich cung cấp các cấu tử hoạt động tại một dải nhiệt độ nhất định, khả năng tương tác với các kim loại mang màu sẽ tạo ra các hợp chất mang màu mới khác với khi chỉ có các nguyên liệu truyền thống. Ví dụ như đối với các quá trình thông thường, đặc biệt đối với sản phẩm sứ, để xương sản phẩm đạt được độ siêu trắng cần phải bổ sung các chất làm trắng, khi đó các màu muối tan có thể đạt được các hiệu ứng sáng hơn, tuy nhiên trong 1 số trường hợp thì lại có cường độ yếu đi. Những hợp chất vô cơ của Zr như ZrSiO4 thường được sử dụng với mục đích này vì giá của sản phẩm vừa rẻ mà nó còn giúp tạo ra các tông màu ấm hơn cho xương, như màu kem, ngoài ra còn có thể sử dụng các cấu tử khác như Al2O3. CeO2 cũng có hiệu 10 quả làm trắng cao nhưng do giá thành cao nên ít được sử dụng trong công nghiệp. Tông màu hồng có thể đạt được bằng cách thêm oxit kẽm vào phối liệu xương và tráng men muối tan (hợp chất cơ kim của sắt và crom). Hay nếu thêm wollastonite (Canxi Silicat) vào trong phối liệu xương và sử dụng hệ men muối tan Cr-Zn có thể cho màu be hồng. - Một số nguyên liệu được đưa vào nhằm thay đổi độ chảy của phối liệu do đó tạo được các kết quả tốt với việc trang trí sản phẩm bằng men muối tan. Ví dụ như Bột Talc là một loại phụ gia giúp tăng độ chảy rất tốt. Bột talc làm giảm nhiệt độ nung do đó làm giảm nhiệt độ nhiệt khối do vậy sẽ điều chỉnh được một số màu sắc. Ví dụ như nếu sử dụng men muối tan của hệ Fe trang trí cho xương có sử dụng bột Talc trong phối liệu sẽ cho một dải màu từ màu be đến nâu và có thể phát triền đến màu xám nhạt tùy thuộc vào tỷ lệ giữa chất phụ gia và men muối tan. - Cường độ màu còn phụ thuộc vào hàm lượng men muối tan được in lên bề mặt xương gạch, độ thấm sâu của men muối tan. Cùng một lượng màu in, men thấm càng sâu màu sắc càng nhạt và ngược lại. 1.2.3 Công nghệ ứng dụng men muối tan trong sản xuất gạch granite. Hiện nay, có nhiều phương pháp trang trí tráng men được sử dụng trong sản xuất gạch granite: - Phương pháp phun men. - Phương pháp tráng chuông. - Phương pháp in lưới. Mỗi một phương pháp có yêu cầu kỹ thuật khác nhau, tùy theo yêu cầu của dòng sản phẩm mà có các phương pháp trang trí phù hợp Phương pháp in lưới. Hiện nay, để đưa men muối tan lên trên bề mặt xương mộc gạch granit, phương pháp được lựa chọn chủ yếu là phương pháp in lưới. Với phương pháp này, hồ men muối tan sẽ được in đều lên trên toàn bộ bề mặt gạch mộc, thấm xuống đều trên toàn bộ bề mặt viên gạch, do đó sản phẩm sau nung sẽ có màu sắc đồng đều hơn so với phương pháp phun men muối tan. 11 ™ Yêu cầu: - Cỡ hạt men: nhỏ hơn 40µm. - Tỷ trọng: D=1,28 g/cm3. - Độ nhớt V (Ф4) = 130” – 150”. - Lưới in: sử dụng lưới in với kích thước lỗ lưới 68-71µm. ™ Công nghệ ứng dụng men muối tan hiện nay 9 Chuẩn bị hồ màu muối tan in lưới: có 2 cách chuẩn bị nhằm tăng độ nhớt cho hồ màu muối tan. o Cách 1: Sử dụng chất đông kết với hàm lượng khoảng từ 5-6% - Với hàm lượng chất sử dụng như vậy, cần sử dụng thêm một chất phân tán ( thường được sử dụng là ethanol) nhằm pha loãng chất đông kết để tránh hiện tượng đóng kết lại khi sử dụng. - Cân lượng men muối tan cần sử dụng, cho lượng men đó vào thùng chứa. - Cân lượng chất đông kết cần sử dụng và chứa trong thùng chứa thứ 2. - Thêm cùng hàm lượng đó chất phân tán vào thùng chứa 2. Khuấy đều đến khi chất đông kết được phân tán hoàn toàn. - Trộn dung môi ở thùng chứa 2 với men muối tan ở thùng chứa 1, khuấy trộn liên tục đến khi đạt độ đồng đều trong toàn bộ thùng màu. - Dừng khuấy và để yên lặng để độ nhớt hồ màu tăng lên. o Cách 2: Sử dụng chất đông kết với hàm lượng khoảng từ 1-2% - Với hàm lượng chất sử dụng như vậy thì không cần thiết sử dụng chất phân tán. Mà có thể đưa trực tiếp hòa trộn với màu. - Cân lượng men muối tan cần sử dụng, cho lượng men đó vào thùng chứa. - Cân lượng chất đông kết cần sử dụng và chứa trong thùng chứa thứ 2. - Thêm từ từ dung môi ở thùng chứa 2 vào men muối tan ở thùng chứa 1, khuấy trộn liên tục bằng thiết bị khuấy, vừa khuấy vừa thêm chất đông kết nhằm tránh hiện tượng vón cục, khuấy đến khi đạt độ đồng đều trong toàn bộ thùng màu. - Dừng khuấy và để yên lặng để độ nhớt hồ màu tăng lên. 9 In lưới: Gạch mộc sau khi được ép, đưa qua lò sấy thanh lăn nhằm tăng cường độ gạch mộc, đảm bảo chất lượng gạch mộc trong toàn bộ qúa trình di chuyển trên dây chuyền tráng men in lưới. Để đảm bảo độ thấm sâu của màu muối tan, sau khi sấy và trước khi in lưới, một lượng nước được phun lên trên bề mặt gạch mộc, tùy theo kích thước và nhiệt độ của bề mặt 12 gạch mộc mà lượng nước phun lên sẽ được điều chỉnh cho phù hợp. Lượng nước còn lại trên bề mặt gạch mộc trước khi vào thiết bị in lưới khoảng 20g (đối với gạch có kích thước 400*400). Lưới in hồ màu muối tan được sử dụng cũng là lưới in được sử dụng trong công nghệ in men thông thường trong các nhà máy sản xuất gạch. Lượng hồ màu được in lên xương gạch mộc thường từ 100 – 200g/m2, đôi khi có thể lên đến 400g/m2 tùy vào yêu cầu của sản phẩm. Xương mộc gạch granit sau khi được in màu muối tan sẽ được phun trên bề mặt một loại dung môi nhằm tăng thêm hiệu quả thấm sâu của màu. Dung môi này có thể là nước (hoặc hỗn hợp nước+muối Natri Acetat), lượng dung môi được sử dụng thường là 200-300g/m2. Sau khi phun nước, thời gian để cho màu thấm sâu vào trong gạch mộc là khoảng 25-30 phút. Sau đó, gạch sẽ được sấy để dừng quá trình thấm sâu. Quá trình này sẽ giúp ta khống chế và điều chỉnh cường độ màu khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu. 9 Gạch granit sau khi ra khỏi lò nung sẽ được đưa qua hệ thống mài bóng bề mặt. Nếu chiều dầy lớp mài bóng 0.5-0.8 mm thì chiều dầy lớp men thấm sâu cần đạt 1- 1,5 mm. Nhờ đó màu sẽ đảm bảo đồng đều trên toàn bộ sản phẩm. 9 Các điểm cần chú ý trong toàn bộ quá trình sản xuất và ứng dụng men muối tan: - Nhiệt độ xương gạch không được cao, thường là từ 60-70oC, nếu cao sẽ dẫn đến hiện tượng dung môi hòa tan bay hơi do đó sẽ ngăn cản sự thấm sâu của men muối tan. - Lượng nước phun vào bề mặt xương mộc phải hợp lý, vừa để tăng cường độ thấm sâu của men hiệu quả nhất mà không ảnh hưởng đến cường độ gạch mộc. - Thời gian để men thấm tự nhiên phải ổn định, thời gian thấm tự nhiên giữa các mẫu không được chênh lệch nhau quá 3 phút. Thời gian thấm tự nhiên khác nhau dẫn đến độ thấm sâu khác nhau do đó màu sắc bề mặt gạch mộc sẽ khác nhau. - Gạch mộc sau khi được thấm tự nhiên phải sấy khô đến độ ẩm đảm bảo cho quá trình nung. Nếu gạch còn ẩm thì khi đưa vào nung sẽ bị nổ hoặc bị nứt, cong vênh, khi mài bóng sẽ bị vỡ dẫn đến tỷ lệ phế phẩm tăng. 13 1.2.4 Nguyên liệu sản xuất men muối tan. 1.2.4.1 Nghiên cứu men muối tan hiện đang được nhập ngoại Thông qua nghiên cứu tìm hiểu các hệ men muối tan hiện đang được sử dụng trong nước cũng như thông qua các tài liệu nước ngoài, men muối tan gồm hai thành phần chính: o Chất màu: mang cấu tử mang màu và có tính tan mạnh trong nước. o Chất trợ thấm: có tính tan mạnh trong nước và khả năng thấm sâu vào đất. Có tác dụng hỗ trợ cho chất màu thấm sâu vào đất hơn và định hướng thấm theo phương thẳng đứng. Chất trợ thấm: Căn cứ trên việc phân tích thành phần ICP (36 nguyên tố) có thể khẳng định chất trợ thấm nước ngoài hiện đang được sử dụng tại nhà máy Taicera không chứa các kim loại vô cơ, chỉ có chứa gốc Amoni, Amin hoặc là các hợp chất hữu cơ. 1.2.4.2 Nghiên cứu lựa chọn muối màu. Căn cứ trên cơ sở lý thuyết tìm hiểu về các loại muối chứa các cấu tử mang màu, có khả năng tan mạnh trong nước. Nhóm thực hiện đề tài thực hiện lựa chọn một số muối sau để sử dụng vào sản xuất men muối tan: - Hệ muối chứa cấu tử Cr dưới dạng các gốc ion như CrO42-, Cr2O72- như: K2CrO4, K2Cr2O7, Na2CrO4, Na2Cr2O7, - Muối chứa cấu tử Fe như FeSO4, phức K3Fe(CN)6. - Hệ muối chứa cấu tử Coban như Co(NO3)2, CoCl2. - Muối Niken axetate ( Muối này sẽ được điều chế). - Muối Đồng Axetate.( Muối này sẽ được điều chế). 1.2.4.3 Nghiên cứu lựa chọn chất trợ thấm. Căn cứ trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu, nhóm thực hiện đề tài lựa chọn các hợp chất có khả năng tan mạnh trong nước và thấm sâu vào đất làm chất trợ thấm nhằm mục đích tăng cường khả năng thấm của chất màu vào trong xương, định hướng cho chất màu thấm vào trong mộc xương theo phương thẳng đứng, trong quá trình nung chất trợ thấm sẽ phân hủy hoàn toàn và không ảnh hưởng đến chất lượng phát màu của men muối tan. Chất được lựa chọn là Điamino Methanal hay còn gọi là ure (kí hiệu TT1) và Amoni sunfat (NH4)2SO4 (kí hiệu TT2) 14 1.2.4.4 Nghiên cứu lựa chọn chất tăng độ nhớt Căn cứ trên cơ sở lý thuyết và thực tế sản xuất. Với hệ thống muối màu chứa các ion:Cr2O72-, CrO42-, Fe(CN)63- do khi hoa tan các muối trên vào trong nước, pH của dung dịch 7-10. Do đó nhóm thực hiện đề tài lựa chọn CMC-Na làm chất tăng độ nhớt. Để đảm bảo hòa tan hoàn toàn CMC vào trong nước, nhóm thực hiện lựa chọn một chất hòa tan CMC trước, chất được lựa chọn là ethanol. Sau đó CMC (đã được hòa tan) sẽ được trộn với dung dịch muối nhăm tăng độ nhớt phục vụ cho quá trình in màu lên xương gạch. Với các chất muối chứa các ion Co2+, Ni2+, Cu2+ do dung dịch muối hòa tan có pH= 5-7 nên nhóm thực hiện đề tài lựa chọn PEG4000 làm chất tăng độ nhớt. 1.2.4.5 Nghiên cứu và lựa chọn xương mộc granite. Căn cứ trên cơ sở lý thuyết đã nêu như phần tổng quan lý thuyết. Để men muối tan có thể phát màu một cách hiệu quả thì yêu cầu đầu tiên là xương phải có độ trắng cao. Tuy nhiên do thực tế tại các nhà máy sản xuất gạch granite không sản xuất các dòng sản phẩm có xương siêu trắng nên nhóm thực hiện lựa chọn xương mộc Granite của nhà máy gạch Viglacera Tiên Sơn để in thử men muối tan. Việc lựa chọn xương như vậy căn cứ trên các cơ sở sau: - Tình hình sản xuất thực tế tại các nhà máy, việc sản xuất xương siêu trắng là một quá trình cần có sự kiểm soát chặt chẽ từ đầu vào nguyên liệu, quá trình nghiền, lọc và khử từ. Do vậy dòng sản phẩm này không được sản xuất do giá thành cao, quá trình kiểm soát công nghệ khó khăn. - Nhóm thực hiện tiến hành lựa chọn xương với mã kí hiệu Đ14, đây là mẫu xương hiện đang sản xuất có thành phần hóa và màu sắc gần nhất so với yêu cầu về xương của dòng sản phẩm men muối tan, thành phần hóa của xương Đ14 được đưa ra dưới đây (có kết quả phân tích kèm theo): Bảng 1: Thành phần hóa xương mộc granite Đ14 Đv tính: % khối lượng SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 MgO CaO K2O Na2O MKN 68.65 19.01 0.70 0.42 1.15 0.85 1.59 2.36 4.38 Kết quả được phân tích tại Viện NC Sành sứ Thủy tinh CN 15 1.2.5 Tính chất của các loại nguyên liệụ [11,12] 1.2.5.1 Muối Coban Nitrate - Tồn tại ở dạng muối hoặc tinh thể ngậm nước: Co(NO3)2.nH2O trong đó n=0,2,4,6. - Khối lượng phân tử: 183 g/mol, 291.03 g/mol( đối với tinh thể n=6). - Khối lượng riêng: 2.49 g/cm3, 1.87 g/cm3(đối với tinh thể n=6). - Nhiệt độ nóng chảy: 100oC, 55oC (đối với tinh thể n=6). - Độ tan:134g/100ml H2O (ở 0oC) ( với tinh thể n=6). Tan được trong cả cồn và axeton. 1.2.5.2 Muối Coban Clorua Công thức phân tử: CoCl2, có tồn tại ở các dạng tinh thể: CoCl2.nH2O (n=2,6). Khối lượng phân tử: 129.839 g/mol, 165.87g/mol (n=2), 237.93(n=6). Màu sắc: đỏ hồng (n=6), Đỏ xanh (n=2) Khối lượng riêng: 3.356 g/cm3, 2.48 g/cm3(n=2), 1.92 g/cm3(n=6). Nhiệt độ nóng chảy: 735oC. Nhiệt độ sôi: 1049oC. Độ tan trong nước: 43.6 g/100ml. 52.9 g/100ml (20oC). Có tan trong acetone, acohol, ete. 1.2.5.3 Muối Niken Axetate Công thức : (CH3COO)2Ni.4H2O. Khối lượng phân tử: 248.86 Màu sắc: tinh thể màu xanh Khối lượng riêng: 1.74 – 1.75 g/cm3, tan mạnh trong nước, acid và acohol. 1.2.5.4 - Muối Kali đicromate Công thức phân tử: K2Cr2O7. Khối lượng phân tử: 294.185 g/mol Màu sắc: tinh thể đỏ cam. Khối lượng riêng: 2.676 g/cm3. Nhiệt độ nóng chảy: 398oC. Nhiệt độ sôi: 500oC 16 - Độ tan trong nước: 4.9g/100ml (0oC), 102g/100ml (100oC). không tan trong alcohol. 1.2.5.5 - Muối Kali Cromate Công thức: K2CrO4. Khối lượng phân tử: 194.91 g/mol. Màu sắc: Vàng. Khối lượng riêng: 2.7320 g/cm3. Nhiệt độ nóng chảy: 968oC. Nhiệt độ sôi: 1000oC. Độ tan trong nước: 63g/100ml (20oC). Không tan trong cồn. 1.2.5.6 - Muối Natri Đicromate Công thức phân tử: Na2Cr2O7. Khối lượng phân tử: 261.97 g/mol, 298 g/mol(dihydrate). Khối lượng riêng: 2.52 g/cm3. Nhiệt độ nóng chảy: 356,7oC. đề hydrat ở 100oC. Nhiệt độ sôi: 400oC. Độ tan: 730 g/100ml tại 25oC. 1.2.5.7 - Muối Kali Sắt(III) Xianua Công thức phân tử: K3Fe(CN)6. Khối lượng phân tử: 329,24 g/mol. Màu sắc: đỏ thẫm. Khối lượng riêng: 1.89 g/cm3. Nhiệt độ nóng chảy: 300oC. Độ tan trong nước: 46.4 g/ 100ml( 20oC). 1.2.5.8 - Điamino methanal Công thức phân tử (NH2)2CO Phân tử gam: 60 g/mol Biểu hiện: Chất rắn không mùi màu trắng Tỷ trọng: 1,33 g/cm3 Độ hòa tan trong nước 108 g/100 ml (20 °C) Điểm nóng chảy 133 °C (406 K) 17 1.2.5.9 Amoni sunfat Công thức phân tử: (NH4)2SO4. Tinh thể không màu, hình thoi, hoặc bột trắng. Khối lượng riêng 1,77 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy tnc = 140 oC; phân huỷ ở 280 oC. Không tan trong etanol; dễ tan trong nước: ở 0 oC, 71 g AS tan trong 100 g nước; ở 20 oC, 76 g; ở 100 oC, 97 g. Trong dung dịch nước, AS bị thuỷ phân và cho môi trường axit. Điều chế từ amoniac và axit sunfuric. Là chất kết tủa protein. Dùng làm phân bón. 1.2.5.10 CMC Carboxymethyl cellulose (CMC) là một cellulose phái sinh với các nhóm carboxymethyl (-CH 2-COOH) liên kết với một số các hydroxyl nhóm của glucopyranose monome tạo nên CMC CMC được sử dụng trong thực phẩm như chất thay đổi độ nhớt hoặc chất làm đặc. Là một phụ gia thực phẩm, nó có số E E466. Nó cũng là một thành phần của nhiều sản phẩm phi thực phẩm, chẳng hạn như KY Jelly , kem đánh răng , thuốc nhuận tràng , Nó được sử dụng chủ yếu bởi vì nó có độ nhớt cao, không độc hại, và không gây dị ứng . Sau phản ứng ban đầu của hỗn hợp kết quả sản xuất khoảng 60% CMC cộng với 40% muối ( natri clorua và natri glycolat ). Sản phẩm này thường được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa, công nghiệp gốm sứ. Một quy trình tinh chế thêm được sử dụng để loại bỏ các muối để sản xuất tinh khiết CMC được sử dụng cho thực phẩm, dược phẩm và kem đánh răng (kem đánh răng) ứng dụng. 1.2.5.11 PEG Tên quốc tế: Poly ethylene glycol. Công thức: H(OCH2CH2)nOH Ứng với mỗi giá trị khác nhau của n có một loại PEG tương ứng, n=1 được gọi là mono etylen glycol, n=2 là đietylen glycol, PEG200, PEG400, PEG600, PEG4000, PEG6000,… Dạng tồn tại: từ dung dịch trong suốt cho đến dạng paste và dạng hạt. Chất sử dụng là PEG4000: o Có khối lượng phân tử là M=3500 – 4500. o Hình dạng: hạt bột trắng. 18 o o o o Tan trong nước. pH ~ 5-7. Độ nhớt: 100cP (Độ ẩm 50%). Tỷ trong: 1.08 – 1.09 g/cm3 (độ ẩm 50%). 1.2.5.12 Dung môi KC02 - Là dung môi in lưới hiện được sử dụng trong quá trình in lưới tại các nhà máy gạch ốp lát. - Trong công nghệ sản xuất gạch ốp lát hiện nay, men in (hay còn gọi là base in) thường được trộn với dung môi in lưới tỷ lệ là men in:dung môi =100:80. Hỗn hợp trên cùng với màu được đưa vào máy nghiền để nghiền đến hỗn hợp có độ đồng đều cao và có độ nhớt đạt yêu cầu cho quá trình in lưới trang trí trên bề mặt gạch. Mục tiêu thực hiện của đề tài: o Nghiên cứu các loại muối nào có thể đưa vào trong sản xuất men muối tan. o Nghiên cứu độ thấm sâu của men, độ thấm sâu này thì không phụ thuộc vào độ trắng của xương. o Nghiên cứu về độ phát màu của men. Với mục tiêu thứ 3 của đề tài, việc phát ra từng tông màu cụ thể ngoài phụ thuộc vào xương còn phụ thuộc vào hàm lượng và yêu cầu của từng nhà máy. Từ đó từng nhà máy sẽ có sự pha màu hợp lý. Vì vậy mà nhóm thực hiện hướng đến mục tiêu là men có phát màu, và có sự ổn định màu trong quá trình nung. 19