پروژه کارآموزی تولید کاشی

فصل اول

مروری بر فازهای مطالعاتی

فرایند تولید کاشی کف

مواد اولیه برای بدنه‌ها :

 ویژگی عمومی : بر طبق نوعی از طبقه بندی تجاری ،کاشی‌های دیوار به چهار دسته‌ی بدنه‌ی ماژولیکا (‌قرمز ) ، بدنه‌های کاتوفورت (‌قرمز ) ، بدنه‌ های ارتن ور (سفید ) و بدنه‌های مونوپروزا (‌سفید یا قرمز ) تقسیم می‌کنند . مواد اولیه از دو نوع

1)‌مواد رسی

2) مواد مکمل ( مثل کوارتزها ، رس‌های فلد اسپاتیک و فلد سپات )

 در بدنه‌های قرمز ، مواد رسی شامل خاک رس ایلیت - کائولینیتیک وایلیتیک – لکروتیک می‌باشد . در بدنه‌های سفید انواع رس چینی یا بالکی یا وضعیت ایلیتیک - کائولینیتیک یا کائولینیتیک غالب می‌باشد .

 مواد اولیه مکمل میان مواد رسی ، کوارتز و بی ثبات می باشد . مثل ملد سپاتویدها ، فلدسپات ،ماسه‌های فلدسپاتیک وکوارتز نسبت کمی میان مواد رسی ، کوارتز و بی ثبات ، نسبت کمی میان خاک رس ، مواد بی‌ثبات و کوارتز منوط به ماهیت یا خواص معدنی ذاتی خاک رس ، اندازه آن ،‌توزیع و مقدار هر کدام ویژگی‌های مواد ناپایدار می‌باشد . در بدنه‌های سفید آنها بر طبق فراوانی اکسیدها در فرمول‌هایشان دارای مشخصه بارز هستند . اکنون به اختصار به ویژگی‌های هر یک از بدنه‌های دیوار می‌پردازیم .

بدنه‌های ماژولیکا:

مشخصه‌ی اصلی این بدنه‌ها وجود کربنات کلسیم بسیار زیاد در این بدنه‌ها می باشد . مواد اولیه برای ساخت این نوع کاشی دیوار متشکل شده از خاک‌های رسی – آهکی و رسی – غیر آهکی و مقادیری شاموت است . این بدنه‌ها دارای استحکام بالا می‌باشد و استحکام خمشی قطعه خشک شده 30% - 25 است . پخت بیسکوئیت این بدنه‌ها در دمای  انجام گرفته و زمان این پخت '20-38 می‌باشد .

 (‌2-1-1) بدنه‌های کاتو فورت :

 این بدنه‌ها در مقایسه با بدنه‌های ماژولیکا دارای کربنات کلسیم کمتری می‌باشد و جذب آب نیز در آنها پائین‌تر است استحکام در این بدنه‌ها ماژولیکا بیشتر است آن هم به علت کاهش کربنات کلسیم و در نهایت کاهش تخلفل می‌باشد .

( 3-1-1) بدنه‌ های ارتن ور :

 این بدنه به علت سفید بودن باید از موادی برای ساخت آن استفاده کرد که دارای اکسید آهن کمی می‌باشد این بدنه‌ها قابلیت مصرف لعاب ترانسپرت را دارند همچنین می‌توان روی آنها دکوراسیون بیشتری نیز انجام داد از این جهت این بدنه‌ها بر بدنه‌های قرمز ارجحیت دارند اما از نظر میزان ضایعات بعد از پخت ، فرسوده کردن قالبهای پرس ، قیمت تمام شده و کیفیت لعاب پخته شده ، بدنه‌های قرمز پخت ترجیح داده می‌شود . ضایعات این بدنه‌ها به دلیل وجود کوارتز بالا می‌باشد .

 این بدنه‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند .]1[

 1)‌بدنه‌های ارتن و فلد سپاتی – سیلیسی

2) بدنه‌های ارتن ور فلدسپاتی - آهکی

3) بدنه‌های ارتن ورآهکی

(2-1) مواد خام برای لعاب‌ ها :

ویژگی‌های فیزیکی لعاب‌ها مثل مقاومت به آب ، اسیدها و بازها مشخص می‌کند که چنین محصولاتی را می‌توان درکجا به کاربرد . این پاسخ به این سوال است که چراتحقیقات در خصوص انواع جدید شیشه‌ با ویژگی‌های شیمیایی مکانیکی وفیزیکی ابتکاری و درحال پیشرفت می‌باشد .

 ویژگی‌های لعاب‌ها اساساً بستگی به موادخام به کار رفته در فرمول آنها و حرارت پخت دارد . فرمول براساس استفاده از انواع مختلف فریت به نسبت‌های مختلف است: فریت‌های یوتکتیک ذوبی جدید .

 دیگر مواد طبیعی و مصنوعی نیز به همراه فریت‌ها در لعاب‌ها ترکیب می شوند که بستگی به ترکیب و بافت دقیق و ویژگی‌های لعاب و هدف سازنده آن دارد . یعنی این اجزاء‌غیرفریتی مثل فلدسپات ، نفلین وشکل دی اکسید دوی به همراه فریت ماتریس لعابی شیشه‌ای را ایجاد می کنند.

 بقیه مثل شن زیرکونیوم و کوارندم به طور جزئی در شیشه حل نمی‌شوند و به بهبود مقاومت در برابر سائیدگی کمک می کنند یا در جائی دیگر به عنوان کدر کننده و عوامل مات کننده عمل می کنند .

دیگر اجزاء لعاب شامل موارد زیر هستند :

 آناتازنه تنها یک ماده مات کننده است بلکه تاثیرات مثبتی بر روی ویژگی‌های شیمیایی و مکانیکی شیشه‌ها دارد ولوستونیت کلسیم و کربنات منیزیم مواد معدنی با پایه‌های قلیایی هستند که به عنوان مات کننده و به تشکیل ماتریس شیشه‌ای کمک می کنند یکی از مهمترین ویژگی‌های لعاب ضریب انبساط آن می باشد که باید با ماده جفت شده تا خمیدگی نهایی کاشی‌ها را کنترل کند ]2[.

 (3-1)‌‌ پارامترهای اصلی :

 خصوصیات نهایی یک محصول فقطی به ماهیت شیمیایی و معدنی مواد اولیه وابسته نیست بلکه به حالت‌های فنی در طی فرآیند تولید نیز بستگی دارد و این دو حالت به خصوص به مراحل زیر وابسته‌اند :

 a ) آسیاب کردن

b) اسپری دراینگ

c) پرس

d ) خشک کردن

 e) لعابی کردن

 f) پخت

a ) آسیاب کردن :

هدف از آسیاب کردن کوچک کردن اندازه مواد اولیه نهایی است . اندازه ذرات باید ثابت باشد . در بدنه‌هایی که به صورت شیشه درآمده به غیر از درجه آسیاب کردن مواد اولیه به همراه دیگر فاکتورهای شیمیایی و فیزیکی ممکن است درجه شیشه‌ای شدن تغییر کند ، بنابراین درمقادیر انقباض و تخلفل هم تغییر ایجاد می‌شود .

 به طور کلی انقباض ، درصدهای باقی مانده آسیاب کم برای بدنه‌های به صورت شیشه درآمده چند جزئی حدود % 10 – 7 است بدنه‌ه ای قرمز عمدتاً کانی‌های رسی را شامل می‌شوند و مقدار انقباض ممکن است به % 6-4 برسد .

 b) اسپری دراینگ :

هدف از این فرایند تبخیر قسمتی از آب موجود در دوغاب است به طوری که ذرات کروی تشکیل شوند . یک چنین ذراتی در همه بدنه‌های کانتی سرامیکی دارای اندازه یکسانی هستند .

 به طور کلی اسپری درایر وسیله‌ای است برای تبدیل دوغاب به پودرهای گرانوله می‌باشد زیرا در صنایع کاشی روش شکل دادن عمدتاً پرس می‌باشد و برای به دست آوردن پودرهای گرانول و هموژن بهترین وسیله همان اسپری درایر می‌باشد که انواع اسپری درایر که در صنعت کاشی مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارت است از :

 a)‌اسپری درایر نازلی ، جریان همسوی سقوطی

b) اسپری درایر توربینی جریان همسوی سقوطی

c) اسپری درایر نازلی ، جریان غیر همسوی سقوطی

d) اسپری درایر نازلی ، جریان همسوی صعودی

e) اسپری درایرنازلی - توربینی جریان ناهمسوی صعودی

منظور از نازل و توربین قستی است که دوغاب به صورت قطره در می آورد که وسایل مورد استفاده نازل با توربین است در نوع a اسپری درایری است که سیستم قطره‌ای کننده آن از نازلی استفاده می‌شود و جریان هوای گرم دوغاب هم سو است و جهت از بالای اسپری درایر به سمت پایین است .

 پرس ( فشار ):

 هدف از پرس رسیدن به بیشترین حد غلظت پودر کاشی خام می‌باشد که مطابق با هسته سیاه یا شکلات دچار مشکلات گاززدایی می‌شود که در طول پخت ایجاد می شود .

 به کارگیری نیروهای پرس مختلف منجر به گونه‌هایی از غلظت‌های حجمی مختلف شده و لذا سبب انقباض متفاوت و مقادیر نفوذی می‌شود که در طول پخت ایجاد می شود .

 به کارگیری نیروهای پرس مختلف منجر به گونه‌هایی از غلظت‌های حجمی مختلف شده و لذا سبب انقباض متفاوت و مقادیر نفوذی می‌گردد.

 انواع پرسها :

پرس ضربه‌ای ( اصطکاکی )

پرس هیدرولیکی

پرس‌های ضربه‌ای با سرعت زیاد وتا 30 ضربه در دقیقه کار می کند . در این پرس‌ها هر چه اصطکاک بیشتر باشد نیرو بیشتر است و هر چه دماسردتر نباشد نیرو بیشتر و هر چه سطوح اصطکاک تمیزتر باشد اصطکاک بیشتر وهر چه چرخها تازه‌تر باشد سایش کمتر و نیرو بیشتر خواهد بود . پس در پرس‌های ضربه‌ای عیب‌هایی داریم که اصطکاک ، دماهای مختلف ،‌ تمیز بودن سطوح وسایش سطوح می باشند ودر پرس هیدرولیک عیب‌های ضربه‌ای نداریم .

 در مرحله‌ی اول دراور (‌کشوئی ) پودر را جمع کرده وداخل قالب می‌ریزند و در مرحله دوم قالب به وسیله پانچ بالائی سمبه می‌شود .

 و پس از کنار رفتن دراور سمبه پائین می آید درمرحله سوم خود شامل چند ضربه است که معمولاً ضربه اول هواگیری است که حدود 10-50kg است که پس از ضربه اول سنبه بر می‌گردد تا هواخارج شود و ضربه نهائی را می‌زنند و این ضربه نهائی خود می‌تواند مرحله‌ای باشد که ضربه آخری 200-300kg/a2 است که بسته به سیستم سطح آینه‌ای رو به بالا و یا رو به پائین خواهد بود .

پرس تک محوره در تولید کاشی سرامیکی :

دکتر خوزه لوئیز آموزش آلبرتو مطالب زیر را ارائه می‌دهد :]3[

 هم اکنون پرس تک محوره به طور بسیار وسیعی در شیوه شکل دهی کاشی در فرایند مواد سرامیکی استفاده می‌شود پرس تک محوره شامل فشرده سازی پرس پودر در یک گودال صلب با به کاربردن فشار درجهت تک محوری با یک یا چند پانچ سخت است گودال سخت بر مبنای این که معمولاً متحرک است ساخته شده است و به عنوان پانج پائینی و دیواره‌ها شناخته می‌شود .

 روش‌های گوناگون پرس در حرکت عناصر اصلی قالب پانچ بالائی ، پانج و قالب پائینی و در اعداد فشار به کار رفته اختلاف دارند . در حرکت تکی پرس تک محوره فشار از طریق پانچ بالائی که به گودال حاوی پودر ، پرس وار می‌شود به کار می‌رود . پانچ پائینی و قالب در این گام بی‌حرکت باقی می‌ماند بعد از فشردن قطعه پانچ بالایی کنار می‌رود و حرکت پانچ پائین قطعه رااز قالب بیرون می‌اندازد . به طوری که اصطکاک بین پودر ذرات و بین ذرات و دیواره‌های قالب باعث افت چگالی در قطعه می‌شود .

 روش‌های گوناگون پرس در حرکت عناصر اصلی قالب پانچ بالائی ، پانچ و قالب پائینی و در اعداد فشار به کار رفته اختلاف دارند در حرکت تک پرس تک محوره فشار از طریق پانچ بالایی که به گودال حاوی پودر پرس وارد می‌شود به کار می‌رود . پانچ پائینی و قالب در این گام بر حرکت باقی می‌مانند بعد از فشردن قطعه پانچ بالایی کنار می‌رود و حرکت پانچ پائینی قطعه را از قالب بیرون می‌اندازد .

 به طور که اصطکاک بین پودر ذرات و بین ذرات و دیواره‌های قالب باعث افت چگالی در قطعه می‌شود ، حرکت تکی پرس تک محوره فقط برای تولید قطعات با هندسه ساده دارای کاهش ضخامت استفاده می‌شود .

 حرکت دوتایی پرس تک محوره وقتی که قطعه برای روش حرکت تکی خیلی ضخیم است استفاده می‌شود در این حالت در پانچ بالائی و نیز پانچ پائینی فشار در پرس پودر داخل قالب به کار می‌رود و یک بار دیگر بار کاربردی پایان می‌یابد . پانچ بالائی کنار کشیده می‌شود و حرکت به سمت بالای پانچ پائینی قطعه را بیرون می اندازد .]4[

d) خشک شدن :

 این عملیات ظاهراً ساده می باشد ، زیرا پدیده فیزیکی که در طول تبخیر از باقی مانده رطوبت ماده ایجاد می شود ، خمیده شده و تحت کنترل در می آید .

 به هر حال توجه کنید که مواد بی‌نهایت کائولینیتی پس از خشک شدن رو به باز شدن می‌روند و منجر به قدرت پائین خمیدگی ناپخته می‌شوند در جائی که خشک شدن سریع انجام می شود ، این حالت ممکن است منجر به ترک‌هایی در کاشی شود .

 با وضعیت سیکل‌های امروزی ،باز شدن پس از خشک شدن بایستی حداکثر % 4/0 – 3.0 باشد و حتی ممکن است منفر هم باشد . قدرت خمیدگی قطعه خشک شدن حداقل 25kg/cm2 می باشد .

 معمولاً مایع جذب شده توسط یک جامد یا جسم نیمه جامد را رطوبت گویند . بلور خاک‌های رسی از پولک ‌های ظریفی تشکیل شده که سطوح آنها نسبتاً بزرگ ولی ضخامت آنها فوق العاده کم است .

سطوح بلوهای خاک مخصوصاً سطوح خارجی که از شبکه‌های سیلیسی تشکیل شده است به علت ساختمان اتمی و الکترونی مخصوص خودداری فعالیت بوده از نیروی جاذبه خاصی برخوردار است . و به واسطه این نیروها می‌توانند مولکول‌های اجسام دیگر مخصوصاً مکولکول‌ها ی قطبی مانند آب را جذب کند بنابراین لایه آبی که روی سطوح بلور قرار می‌گیرد توسط نیروهای مخصوص به مولکول خاک وابسته است و اگر مقدار آن بیشتر شود به تدریج که از سطوح بلور خاک دور می‌شویم وابستگی آب به خاک کاهش می‌یابد .