مواد اولیه شیمیایی صنایع چینی و سرامیک
صنایع چینی و سرامیک یکی از بازارهای پویا و رو به رشد است. این محصولات به دلیل دوام بالا و سازگاری با محیط زیست به یکی از محبوبترین لوازم ساخت و ساز ساختمان تبدیل شدهاند.
این کالاها شامل طیف گستردهای از رنگ، اندازه و بافت هستند و هم برای ساخت کف و هم دیوارها کاربرد دارند؛ به همین دلیل پیش بینی میشود که بیش از این مورد استقبال مصرف کنندگان قرار گیرد.
در این نوشته به معرفی مواد شیمیایی اولیه مورد نیاز این صنایع و فرآیند تولید برخی از این محصولات میپردازیم.
ترکیبات کاشی، چینی و سرامیک
به طور کلی مواد اولیه شیمیایی صنایع چینی و سرامیک را بر اساس خواصی که دارند به دو گروه اصلی مواد اولیه پلاستیکی و غیرپلاستیکی تقسیم بندی میکنند.
مواد اولیه پلاستیکی شامل هرگونه ماده رسی است که پس از مخلوط شدن با آب، خاصیت پلاستیسیته بدست میآورد. این خاصیت به خاک رس در برابر نیروهای خارجی، امکان تغییر شکل جزئی میدهد.
مواد خام غیرپلاستیکی نیز شامل مواد معدنی، سنگها و برخی مواد شیمیایی هستند که در ترکیب با آب خاصیت پلاستیکی ندارند. از این مواد بیشتر به عنوان پرکننده استفاده میشود و باعث کاهش انعطاف پذیری یا انقباض زیاد بدنه سرامیک در هنگام پخت و خشک شدن میشوند. همچنین، برخی از مواد اولیه غیرپلاستیکی برای افزایش خاصیت نسوز بودن (شار) محصولات به کار میروند.
مواد اولیه پلاستیکی شامل کائولن، خاک رس و بنتونیت بوده و مواد خام غیرپلاستیکی شامل فلدسپات، کوارتز، سنگ آهک، دولومیت، منیزیت، فسفات کلسیم و تالک می‌باشد.
یکی از ترکیبات رایج در تولید سرامیک کلاسیک یا سه محوری شامل خاک رس، کوارتز (یک ماده غیرپلاستیکی) و فلدسپات (به عنوان یک شار ارائه دهنده فاز شیشهای) می‌باشد.
معرفی مواد اولیه صنایع چینی و سرامیک
1- خاک رس (Clay):
اصلیترین ماده در ساخت چینی و سرامیک، خاک رس است. اما به چه خاکی، رس می گوییم؟ خاک رس اصطلاحی برای سنگدانه های معدنی است که از سیلیکات آبدار آلومینا تشکیل شدهاند.
خاک رس چسبندگی بسیار مناسبی دارد و برای تولید کاشی و سرامیک بسیار کاربردی است. همچنین، با توجه به اینکه خاک رس چینی، پس از پخت سفید رنگ باقی میماند و خلوص بسیار بالایی دارد، در ترکیبات ظروف چینی نیز بسیار مورد استقبال قرار گرفته است. علاوه بر این، به دلیل ناخالصی کم خاصیت نسوز بودن نیز دارد.
از جمله مزایای استفاده از خاک رس در صنایع چینی و سرامیک میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- رنگ روشن پس از پخت
- انعطاف پذیری مناسب
- استحکام بالا پس از پخت
- سطح چگالی مناسب
2- فلدسپات (Feldspar):
فلدسپات یکی از مواد اصلی روان کننده در تولید محصولات سرامیکی، لعابی و … است. فلدسپات، فاز شیشهای را برای بدنههای سرامیکی فراهم کرده و در کاهش دمای پخت و در نتیجه کاهش هزینه تولید، نقش اساسی دارد.
3- سیلیس (silica):
سیلیس، فراوانترین اکسید روی پوسته زمین است و سه نوع دارد: سنگ، دانهای و پودری.
نوع دانهای سیسلیس که به عنوان شن و ماسه سیلیس نیز شناخته میشود، تنها نوعی از این اکسید است که به صورت گسترده در صنایع چینی و سرامیک استفاده میشود. به این علت که این نوع کاملاً خالص است ولی دو نوع دیگر قابل استفاده در این صنایع نمیباشند.
4- تالک (Talc):
تالک نوعی ترکیب شیمیایی است که در مقادیر کم (2 تا 6 درصد)، در بدنه کاشیها به کار میرود. از تالک برای افزایش عملکرد مواد فلدسپاتیک استفاده میشود. این ماده از بر هم کنش آب با نمکهای منیزیم تشکیل میشود.
5- کربنات باریم (Barium Carbonate):
کربنات باریم که با نام ویتریت نیز شناخته میشود، بلورهای سفید رنگ با فرمول BaCO3 بوده و از جمله پرکاربردترین مواد اولیه شیمیایی صنایع چینی و سرامیک می‌باشد. این ماده نقش یک عامل کریستاله کننده را برای ایجاد لعابهای رنگی متنوع ایفا میکند.
6- کلسیت (Calcite):
کلسیت، نوعی کربنات کلسیم است که به صورت پراکنده و گسترده، در سطح زمین یافت میشود. از این ماده به وفور در صنایع چینی و سرامیک استفاده میشود.
7- سلنیوم (Selenium):
سلنیوم نوعی نافلز است که از نظر شیمیایی با گوگرد و تلوریم مرتبط بوده و به ندرت در طبیعت یافت میشود. این ماده اغلب در سنگ معدنهای سولفیدی مانند پیریت یافت شده و تا حدی جایگزین گوگرد در سنگ معدن میگردد.
سلنیوم جریان الکتریسیته را در نور بهتر از تاریکی هدایت میکند و به همین علت در فتوسل ها کاربرد زیادی دارد. امروزه عمدهترین کاربرد سلنیوم، در صنایع تولید شیشه و سرامیک می‌باشد.
8- بنتونیت (Bentonite):
بنتونیت، نوعی فیلوسیلیکات آلومینیومی جاذب به بیان سادهتر، نوعی خاک رس ناخالص است. بنتونیت ها انواع مختلفی دارند و نام آنها به عناصر غالب تشکیل دهنده مانند پتاسیم (K)، سدیم (Na)، کلسیم (Ca) و آلومینیوم (Al) بستگی دارد.
بنتونیت سدیم و کلسیم، رایجترین انواع این ماده برای مصارف صنعتی میباشند.
9- اسید بوریک (Boric Acid):
اسید بوریک، کاملاً حلال در آب بوده و خواص اکسیدهای رنگ کننده را تشدید میکند. این ماده در صنایع چینی و سرامیک نیز کاربردهای بسیاری دارد.
10- اکسید سریک (Ceric Oxide):
اکسید سریک، نوعی اکسید از فلز کمیاب سریم است. این ماده در صنایع سرامیک سازی و تولید شیشه کاربردهای زیادی دارد و به عنوان کاتالیزور و همچنین برای صیقل دادن شیشه و سنگ استفاده میشود.
11- SYMULOX M72:
SYMULOX M72، گونهای جدید و با عیار بالا از مولایت زیرکون است. این ترکیب، ناخالصی بسیار پایینی داشته و به شکل میکرو کریستالی می‌باشد و به عنوان یکی از مواد اولیه مورد نیاز در صنایع چینی، کاشی و سرامیک مورد استفاده قرار میگیرد.
12- اکسید مس (Cupric oxide):
اکسید مس یا اکسید کوپریک، از جمله مواد اولیه شیمیایی صنایع چینی و سرامیک است که در حفظ ثبات رنگ و پایداری این محصولات تأثیر به سزایی دارد.
13- اکسید اربیوم (Erbium Oxide):
اکسید اربیوم عنصری کمیاب است که به طور محدود در سنگهای معدنی ایوکسنیت، گادولینیت، فرگیوسونیت و گزنوتین یافت میشود.
14- اکسید کادمیوم (Cadmium Oxide):
اکسید کادمیوم یک ترکیب معدنی و از پیش سازهای اصلی سایر ترکیبات کادمیوم است. از اکسید کادمیوم در حمامهای آبکاری کادمیوم، الکترودها برای باتریهای ذخیرهسازی، نمکهای کادمیوم، کاتالیزور، لعابهای سرامیکی، فسفرها و نماتوسیدها استفاده میشود.
15- سولفید کادمیوم (Cadmium Sulfide):
سولفید کادمیوم در طبیعت با دو ساختار کریستالی متفاوت به عنوان کانیهای کمیاب گرینوکیت و هاولییت وجود دارد و در صنعت به عنوان رنگدانه استفاده میشود.
16- کربنات کلسیم (Calcium carbonate):
کربنات کلسیم یک ترکیب شیمیایی فراوان در طبیعت است و از اجزاء اصلی پوسته موجودات دریایی، حلزونها، مرواریدها و پوسته تخم مرغ می‌باشد.
همچنین این ماده در آهک کشاورزی نیز یافت شده و عامل سختی آب می‌باشد. اما کاربرد اصلی آن در صنعت ساختمان بوده و به عنوان یک عنصر رایج برای بسیاری از لعابها و سرامیکها به کار میرود.
17- نیترات پتاسیم (Potassium Nitrate):
نیترات پتاسیم یکی از منابع طبیعی نیتروژن است و عمدتاً در کودها، پیشران موشک، به عنوان یک افزودنی غذایی، عملیات حرارتی فلزات و به عنوان حلال در صنایع چینی و سرامیک به کار میرود.
18- کلرید قلع (Stannous Chloride):
کلرید قلع به صورت گسترده در صنایع به عنوان یک عامل کاهنده، در حمامهای الکترولیتی آبکاری قلع، رنگرزی منسوجات، عامل حفظ رنگ و آنتی اکسیدان، عامل ضدچسبندگی در صنایع غذایی و به عنوان یکی از مواد اولیه شیمیایی صنایع چینی و سرامیک به کار میرود.
19- پنتوکسید وانادیوم (Vanadium Pentoxide):
پنتوکسید وانادیوم یک ماده شیمیایی با کیفیت بسیار بالا است که پایدارترین و رایجترین ترکیب وانادیوم نیز می‌باشد. این ماده به شکل جامد نارنجی رنگ و سمی عرضه میشود که به دلیل اکسیداسیون بالا، هم اکسید آمفوتریک و هم یک عامل اکسید کننده است.
پنتوکسید وانادیوم به عنوان یک ماده خام برای تولید رنگ دانههای سرامیکی و همچنین شیشهها به کار میرود.
20- دی کرومات پتاسیم (Potassium Dichromate):
دی کرومات پتاسیم یک معرف شیمیایی معدنی رایج است که بیشتر به عنوان یک عامل اکسید کننده در کاربردهای مختلف آزمایشگاهی و صنعتی استفاده میشود. از این ماده میتوان برای تمیز کردن ظروف شیشهای، تأخیر در سفت شدن مخلوط سیمان و بهبود تراکم و بافت آن استفاده نمود.
ما در مهرآزماشاپ، از صفر تا صد محصولات و مواد اولیه شیمیایی صنایع چینی و سرامیک را برای شما عزیزان قرار دادهایم تا با دقت آنها را با یکدیگر مقایسه کنید و بهترین محصول مطابق با نیازتان را خریداری کنید.
منابع
https://www.worldofchemicals.com/Chemicals/Ceramic-Raw-Materials/id-308.html?lst=trt
https://www.ceramic-research.com/articles_02.html