کاربرد پودرهای سرامیکی در صنایع کاشی و سرامیک

طبق تعاریف قدیم، یک فرآورده سرامیکی محصولی است از دوغاب (مخلوطی از خاک و آب) که در یک محیط گرم و خشک و در نهایت در آتش سخت می‌گردد. مطابق تعاریف جدید سرامیک‌ها عبارتند از اشیاء جامدی که اجزاء اصلی تشکیل دهنده آنها مواد معدنی غیر فلزی بوده که ابتدا شکل گرفته و سپس در حرارت سخت می‌گردند.

سرامیک‌ها در چهار خانواده بزرگ به شرح زیر طبقه بندی می‌شود:

فرآورده های ویژه و سرامیک‌های تکنیکی
دیر گدازها
فرآورده های زمخت
فرآورده های ظریف

خانواده فرآورده های ظریف به چهار دسته زیر تقسیم می‌شوند:

ظروف خانگی

سرامیک‌های بهداشتی

کاشی‌ها

مقرء ها و عایق‌های الکتریکی

به طور خلاصه پروسه تولید کاشی را در شماتیک زیر مشاهده می نمایید :

 

مواد اولیه پودرهاي سراميكي
رس‌ها مهم‌ترین، پر مصرفترین و قدیمیترین مواد اولیه در صنعت سرامیک می‌باشند و اصولاً صنعت سرامیک حیات خود را مدیون رس می‌باشد. اصطلاح رس به کلیه خاکهائی اطلاق می‌شود که دارای خاصیت پلاستیسیته می‌باشند . کانی‌های رسی از تجزیه و هوازدگی سنگ‌های آذرین (سنگ‌هایی حاصل از انجماد ماگما) مثل گرانیت، پگماتیت گرانیت و… به وجود می‌آیند. گرانیت ها از سه کانی میکا، کوارتز و فلدسپات با نسبت‌های تقریباً برابر تشکیل شده‌اند. در بین این سه کانی، فلدسپات در برابر آب و هوازدگی از همه ضعیف‌تر و ناپایدارتر بوده و پس از میلیون‌ها سال به کانی‌های رسی تبدیل می‌شود.

بنابراین در خاک‌های رسی علاوه بر کانی رسی، کانی‌های کوارتز و میکا و حتی فلدسپات به مقدار زیادی وجود دارد و هر چند میزان کانی‌های رسی بیشتر باشد خواصی نظیر پلاستیسیته در حد بالاتری قرار خواهد داشت.
اما دلایل عمده استفاده از رس‌ها در این صنعت به شرح زیر می‌باشد:
به علت وجود بنیان‌های مولکولی Al2O3,SiO2در ساختمان رس‌ها بعد از پخت فازهای بسیار سخت سیلیکاتی را تولید نموده و موجب افزایش مقاومت در محصولات می‌گردند. کانی‌های رسی با سختی تقریباً یک موجب ورود این بنیان‌ها در فرمول بدنه می‌گردند. در حالی که اگر بخواهیم همین مواد را به طور خالص که بنام کوارتز و کراندم با سختی به ترتیب ۷ و ۹ می‌باشند در فرمول وارد کنیم سایش آنها تقریباً غیر ممکن و بسیار هزینه بر خواهد بود.

منظور از آماده سازی مواد اولیه اعمالی است که بعد از ورود مواد اولیه به کارخانه و قبل از توزین و اختلاط آنها، انجام می‌گیرد این مرحله اولین مرحله در خط تولید کارخانجات بوده و به طور عمده شامل خرد کردن و آسیاب نمودن مواد است.آماده سازی مواد اولیه بسته به نوع مواد و اندازه آنها متفاوت است.در مرحله خردایش که بیشتر در مورد مواد سخت و دانه درشت بکار می‌رود توسط یکسری از سنگ شکن‌های مختلف مواد درشت به مواد ریز تبدیل می‌گردد. سنگ شکن‌های مختلف رایج در صنعت سرامیک فکی، چکشی، مخروطی و غلطکی و دوار و…می‌باشد.در مرحله آسیاب کردن عمدتاً از آسیاب‌های گلوله ای استفاده می‌شود.

مرحله شکل دهی یا پرس پودر
اساس این روش به طور ساده بدین ترتیب است که مخلوط مواد اولیه به صورت پودر با دانه بندی مناسب در حفره های قالب قرار گرفته و تحت فشار قرار می‌گیرد. بدین ترتیب مواد اولیه شکل حفره را به خود می‌گیرد. رطوبت پودر مورد استفاده حدوداً پنج درصد و دانه بندی پودر مشخص و باید ثابت باشد.

خشک کردن محصول 
خشک کن‌های جدید عمودی توانسته‌اند مشکل خشک کردن طولانی را در خشک کن‌های تونلی قدیمی که گاهاً تا چند روز طول می‌کشیده به کوتاه‌ترین زمان ممکن و حدود ۲۰ دقیقه و حتی کمتر کاهش دهند.

اعمال لعاب و دکور 
در کاشی‌های تک پخت نظیر کاشی‌های دیواری منوپروزآ، کاشی‌های کف و پرسلان های لعاب دار پس از مرحله خشک شدن کاشی‌ها وارد خط آبی می‌شوند و پس از اعمال انگوب (لعاب آستری) و لعاب و چاپ‌های مختلف توسط دستگاه‌های چاپ مختلف، پخت صورت می‌گیرد. هر رنگ چاپ را باید توسط یک دستگاه چاپ اعمال نمود و تعدد چاپ‌ها عمدتاً بستگی به استحکام خشک کاشی‌ها نوع دستگاه های چاپ و طول خط لعاب دارد در کارخانجات کاشی، عمدتاً دستگاه چاپ Flat سیلک اسکرین وجود دارد که حداکثر توانایی آنها اعمال ۳ چاپ در کاشی‌های تک پخت است و هر چه تعدد چاپ‌ها زیاد شود ضایعات شکسته و ترک نیز افزایش می‌یابد.

پخت
پس از اعمال لعاب و دکور کاشی‌ها باید پخته شوند. البته بعضی از کوره های امروزی در ابتدای آنها یک منطقه خشک کردن و حتی یک کوره خشک کن افقی رولری وجود دارد که خود موجب ارتقاء کیفیت محصول شود.
مرحله پخت نیز یکی از مراحل بسیار ظریف تولید کاشی می‌باشد. منحنی پخت کاشی که به صورت منحنی زمان-دما تعریف می‌شود اساس پخت را تشکیل می‌دهد. نوع منحنی پخت برای محصولات مختلف و کاشی‌های مختلف متفاوت است. منحنی پخت بر اساس دما های مختلف کوره که توسط ثبات‌های متصل به ترموکوپل‌های موجود در دیواره‌ها یا سقف کوره ثبت می‌شوند رسم می‌شود. دیاگرام دارای جزئیات زیادی از جمله تعداد ترموکوپل‌های موجود در کوره می‌باشد.