لعاب و اهداف لعابکاری

تعریف لعاب :
لُعابها طیف گسترده ای از ترکیبات آلی و معدنی را در بر می‌گیرند. لعاب مربوط به سرامیک معمولاً مخلوط شیشه مانندی متشکل از کوارتز، فلدسپات و اکسید سرب (PbO) است. این اجزا را پس از آسیاب شدن و نرم کردن به صورت خمیری رقیق درمی‌آورند. آنگاه شی سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه‌ور کرده و آن را پس از خشک شدن در کوره تا دمای معین حرارت می‌دهند. پس از لعاب دادن روی چینی، روی آن مطالب مورد نظر را می‌نویسند یا اینکه طرح‌هایی را نقاشی می‌کنند و دوباره روی آن را لعاب داده، بار دیگر حرارت می‌دهند. در این صورت وسیله مورد نظر پرارزش‌تر و نوشته و طرح روی آن بادوام‌تر می‌شود.
لُعاب باعث تولید فاز شیشه می‌شود؛ اما دقیقاً نمی‌توان گفت که علت شیشه‌ای بودن لعاب چیست؛ زیرا در علم مهندسی سرامیک، شیشه به ماده‌ای گفته می‌شود که SiO۲ دارد؛ در حالی که لعاب این ماده را ندارد. شیشه‌های سودالایم را می‌توان از لحاظ ساختاری با تقریب خوبی به لعاب شبیه دانست؛ اما دقیقاً لعاب سودالایم نیست.

انواع لعاب :
لعاب بی‌رنگ: این نوع لعاب که برای پوشش سطح چینی‌های بدلی ظریف به کار می‌رود، بی رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می‌شود.

لعاب رنگی: برای رنگ آبی از اکسید مس (Cu2O)، برای رنگ زرد از اکسید آهن (FeO) و برای رنگ سبز از اکسید کروم (Cr2O3)، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای رنگ ارغوانی از ارغوانی کاسیوس استفاده می‌شود.

لعاب کدر: این نوع لعاب که برای پوشش چینی‌های بدلی معمولی به کار می‌رود، از مخلوط SnO2 , PbO , SiO2 , Pb3O۴، نمک و کربنات سدیم تهیه می‌شود که آن را پس از ذوب کردن، سرد کردن و پودر کردن، در آب به صورت حمام شیر در می‌آورند و شیء لعاب دادنی را در آن غوطه‌ور می‌کنند.
البته لازم به ذکر است لعاب ها را براساس عوامل و ویژگی های متنوعی تقسیم بندی می کنند.که بنابر هدف انتخاب کننده نوع تقسیم بندی نیز می تواند متفاوت باشد.

مواد تشکیل دهنده لعاب:
یکی ازمسائل مهم در زمینه ی ساخت و فرمول بندی لعاب، توجه به مواد اولیه ی مورد مصرف در این صنعت است. علاوه بر شناخت این مواد باید تأثیرات آنها برخواص دوغاب و لعاب حاصله سنجیده شود. شناخت تأثیرات متقابل اکسیدها و مواد اولیه نیز جزء لاینفک لعاب سازی است. افزایش درصد ناچیزی از یک اکسید می تواند ایجاد عیوب مختلفی در لعاب حاصله کند که این عیوب باعث افت کیفیت محصول تولید و کاهش ارزش افزوده ی محصول می گردد. مثلاً استفاده از اکسید سدیم و اکسید کلسیم در لعاب اگر چه باعث زود ذوب شدن لعاب می گردد ولی از سوی دیگر به خاطر ضریب انبساط حرارتی زیاد این اکسیدها موجب ایجاد تر و پریدگی در لعاب می شوند. دراین میان اکسید سدیم اثرات نامطلوب بیشتری نسبت به اکسید کلسیم ایجاد می کند. افزودن بیش از حد کلسیم کربنات نیز باعث افزایش میل تبلور لعاب شده که این امر موجب ماتی لعاب می شود مقدار مجاز کلسیم کربنات بین 0.3 تا 0.35 مول می باشد. از سوی دیگر اضافه نمودن برخی از اکسیدها موجب بهبود خواص و کاهش عیوب لعاب می گردد مثلاً اضافه کردن درصد کمی اکسید استرانسیوم به لعاب باعث کاهش تولید حفره های سوزنی شکل و حالت پوسته تخم مرغی می شود. برای ایجاد خواص منحصر به فرد در لعاب نیز می توان از مواد خاص و با درصد بالا استفاده کرد مثلاً افزودن تالک به لعاب باعث افزایش مقاومت آن نسبت به خوردگی می شود. و یا افزودن اکسید آلومینیوم موجب افزایش نقطه ذوب لعاب می گردد. الومین (اکسید آلومینیوم) در کائولن و یاخاک رس چرب وجود دارد. و علاوه بر افزایش نقطه ذوب سبب شناوری بهتر مواد موجود در دوغاب می شود. در زیر مهم ترین اکسیدهای مصرفی در صنعت لعاب سازی را معرفی می کنیم.

اکسید فسفر (p2 o5)
این اکسید، روان کننده ای شدید است و مقدار کم آن در لعاب گرانروی را کاهش می دهد. این ماده به همراه اکسیدهای قلیایی و اکسید آلومینیوم تولید شیشه می کند. و یک ماده ی شبکه ساز محسوب می شود. برای ایجاد حالت کدری در لعاب می توان از این اکسید استفاده کرد.
یکی دیگر از ترکیبات فسفر که در صنعت لعاب کاربرد پیدا کرده است فسفات بور است. فرمول این ماده BPD4 می باشد و مصرف آن به طور روز افزون افزایش یافته است.

اکسید بور (B2 O3)
اکسید بور یک عامل شیشه ساز است. اکسید بور با تشکیل یک لایه ی میانی بین بدنه و لعاب، چسبندگی بدنه و لعاب را افزایش می دهد. این ماده به دلیل داشتن ضریب انبساط حرارتی پایین احتمال تشکیل ترک در لعاب را کاهش می دهد. همچنین استحکام مکانیکی و سختی را افزایش می دهد. مصرف اکسید بور (برات) تا مقدار 10 درصد (زیر 10 درصد) تنش های سطحی را کاهش می دهد.
اکسید بور به شکل های مختلفی به لعاب اضافه می گردد. مثلاً کربنات برات (cao. B2 D3)، برات روی (zno. 2B2O3)، فریت بور (از ذوب کردن برات و اسید بروریک و کوارتز حاصل می شود)

اکسید سیلیس (sio2)
این اکسید یک شبکه ساز است. اکسید سیلیسم مصرفی در صنعت سرامیک (لعاب سازی) باید خلوصی بالا داشته باشد و دارای ناخالصی آهن نباشد زیرا وجود آهن وضعیت رنگ لعاب را تحت تأثیر قرار می دهد. این اکسید به همراه سایر مواد مانند ولاستونیت،تالک، کائولن، فلوسپار نیز وجود دارد.

اکسید منیزیم (MgD)
این اکسید نیتریک اکسید شبکه ساز است. اضافه نمودن درصد کمی از این اکسید به لعاب باعث افزایش درخشندگی لعاب می گردد. درصد اکسید منیزیم نباید از 0.1 مول بالاتر رود زیرا باعث می شود لعاب به کندی ذوب شود. در صورتی که در بدنه ی سرامیک آهن وجود داشته باشد نباید در لعاب اکسید منیزیم بریزیم زیرا موجب کدر و چرک شدن رنگ لعاب می گردد.

اکسید روی (zno)
این اکسید یک اکسید شبکه ساز و تا حدودی دگرگون ساز است. اکسید روی خواص کشسانی لعاب را افزایش داده و دارای ضریب انبساط حرارتی کمی است. از این اکسید غالباً به عنوان ماده ی مات کننده در لعاب استفاده می شود.

اکسید زیرکن (zr o2)
این اکسید یک اکسید شبکه ساز است. این اکسید مقاومت شیمیایی لعاب را افزایش می دهد. یعنی آن را در مقابل عوامل بازی و اسیدی پایدار می کند. اکسید زیرکونیوم اثر کدرکنندگی خوبی دارد ولی به سختی ذوب شده و عیب پوسته تخم مرغی ایجاد می کند.

اکسید تیتانیوم (Ti o2)
این اکسید یک اکسید دگرگون ساز است. این اکسید بدلیل ضریب شکست نور بسیار بالا، قادر است حالت تیره کنندگی خوبی ایجاد کند. این اکسید تقلیل دهنده ی ترک در لعاب است و همزمان با آن مقاومت شیمیایی را نیز بهبود می دهد.

اکسید قلع (sn o2)
این ماده یک اکسید دگرگون ساز است. بهترین ماده ی کدرکننده ی لعاب،اکسید قلع است. این اکسید با لعاب با ترکیبات مناسب و همچنین با افزودن مواد دیگری، مانند اکسید تیتانیم و...، اثر کدرکنندگی مناسبتری نشان می دهد. اکسید قلع خاصیت الاستیکی لعاب را افزوده و مانع از تولید ترک های موئین می شود.

اکسید آلومینیوم
این اکسید در مواقعی شبکه ساز و در مواقع دیگر دگرگون ساز است. این اکسید جزء مواد نسوز است. یک از عامل های مهم در لعاب، داشتن شیب ذوبی زیاد است که با افزودن این اکسید این شیب پدید می آید و گسترده تر می شود.

اکسید باریم (BaD)
در صورتی که پخت لعاب در یک محیط اکسیدی انجام شود، این ماده را می توان به جای اکسید سرب (pbo) به کار برد. مقادیر کم این اکسید موجب براقیت لعاب می شوند و آن را بهبود می دهند ولی اگر درصد این اکسید زیاد شد اثر مات کنندگی دارد. این اکسید ماده ای سمی است و لعابهای حاوی این اکسید نیز سمی اند.
اگر چه این اکسید مشکلاتی برای لعاب در حین پخت ایجاد می کند ولی درهرصورت لعاب را سخت کرده و پایداری شیمیایی آن را تغییر می دهد.

اکسید استرانسیوم (sro)
این ماده به صورت کربنات مصرف می شود. و به صورت پودری سفید رنگ است. اضافه کردن مقادیر کم این ماده نیز خاصیت زود ذوبی ایجاد می کند. این ماده لعاب را از خطر بوجود آمدن حفره های سوزنی شکل حفظ می کند ولی احتمال بوجود آمدن ترک در این نوع لعاب ها افزایش می یابد.

اکسید کلسیم
این ماده نیز اغلب به صورت کربنات مصرف می شود. این ماده مانند قلیایی ها اثر شبکه سازی دارد. و پایداری لعاب در برابر اسید را افزایش می دهد. افزودن این ماده باعث افزایش سختی لعاب نیز می گردد.

اکسید لیتیم (li2 o)
اکسید لیتیم به طور روزافزون در صنعت سرامیک مورد مصرف قرار داده شده است. درخشندگی لعاب های لیتیمی با افزایش مقدار آن نسبت به لعابهای بدون آن بیشتر است. علاوه بر کانی های طبیعی مانند لپیدولیت، پتالیت و اسپدومن تولید مصنوعی ترکیبات لیتیم دار نیز صورت می گیرد از جمله مهمترین ترکیبات لیتیم دار مورد مصرف در صنعت سرامیک که به صورت مصنوعی سنتز می شوند می توان به ترکیبات زیر اشاره کرد.
آلومینات لیتیم (LiAlo2)، لیتیم فلئورید (LiF)، کربنات لیتیم (Li2 co3)، کوبالتیت لیتیم (LicoO)، سیلیکات لیتیم (Li2 Sio3)، تیتانات لیتیم (Li2 Tio3)، سیلیکات زیرکونیوم لیتیم (2Lio2. zro. sio2)


اکسید سرب (pbo)
اکسید سرب از گروه اکسیدهای قلیایی است. این ماده به وفور در صنعت سرامیک مورد استفاده قرار می گیرد. این اکسید باعث حلالیت بهتر اکسیدهای رنگی می گردد. اما به خاطر اینکه اکثر اکسیدهای سرب سمی هستند سعی می شود حتی الامکان از اکسید سرب (pbo) استفاده نشود. و بیشتر از فریت شده ی آن استفاده می شود. ترکیبات سرب دار فریت شده سمی نبوده و یا سمیت آنها کمتر است. ولی همواره خطر تبخیر سرب موجود در لعاب وجود دارد. استفاده از ترکیبات سرب مانند اکسید سرب (pbo)، سرنج (pb3o4) و کربنات (pbco3) باعث بهبود خواص کشسانی لعاب شده و لعاب را نرم و انعطاف پذیر می کند.

قواعد کلی برای تهیه ی فریت:
برای تهیه لعاب اغلب مقداری فریت مورد استفاده است. مواد لعاب را موقعی فریت می کنند که خواسته باشند مواد حل شونده در آب را بر سیلیکاتهای غیرمحلول تبدیل یا مواد سمی را به مواد غیرسمی تبدیل کنند. در موقع محاسبه مواد خام جهت تهیه ی فریت باید حتماً مقدار آب متبلور را در نظر گرفته و حساب کرد.
کربنات سدیم کلسینه شده، به ویژه در محیط مرطوب، مقدار زیادی آب به خود جذب و تشکیل هیدرات می دهد، بنابراین توصیه می شود از ذخیره و انبارکردن مقدار زیاد این مواد صرفنظر کرد یا بهتر است کربنات سدیم متبلور( )که پایداری نسبتاً بیشتری دارد مورد استفاده قرار گیرد(این مطلب در مورد بوراکس نیز صدق می کند)
تمام فریت ها باید محتوی کوارتز باشند و نسبت مقدار بازها بر کوارتز، از حداقل یک به یک و حداکثر از 1 بر 3 تجاوز نکند.
به فریت های قلیایی باید بر هر یک مول قلیایی حداقل 5/2 مول کوارتز اضافه شود، در غیر این صورت پس از فریت شدن مقداری از قلیایی به شدت در آب حل می شوند. به منظور ممانعت کامل از حلالیت قلیایی ها نباید بیش از نصف مقدار مواد بازی، از قلیایی تشکیل شده باشد.
در سمت بازها به جز مواد قلیایی باید اغلب مقداری اکسید کلسیم و اکسید سرب وجود داشته باشد که در موقع فریت کردن سیلیکاتهایی غیر محلول تشکیل شود.
در فریتهای که غیر از مواد pbo، و اسیدبوریک مواد دیگری مانند وجود دارد، می توان نسبت به را از 1 به 5/1-1 تغییر داد. در موقع فریت کردن مواد محتوی اسیدبوریک باید حتماً مقدارفراریت اسیدبوریک توسط بخار آب تشکیل شده را در نظر گرفت.
برای تولید فریتهای قلیایی خاکی جهت کارهای مخصوص می توان در طرف بازها در فرمول زگر غیر ازمواد قلیایی مقداری اکسید کلسیم اضافه کرد. این اکسید بر رنگ فریت تاثیر نمی گذارد ولی اثرات مناسبی بر روی لعاب دارد.
اضافه کردن مقدار کمی تا اندازه ای که رنگ را تغییر ندهد مفید است به منظور اجتناب و پیشگیری از تبخیر بیش از حد سرب در فریت سیلیکات سرب خالص توصیه می شود به مقدار بسیار کمی به مواد لعاب اضافه کرد.
با مواد مانند قلیایی ها، zno و همچنین و به اندازه کافی از و و بدون استفاده از وجود pbo، فریت پایه خوبی برای لعاب فوق را بدست آورده اند.
که با اضافه کردن سیلیکات زیرکون بر آن تولید رنگ سفید مطلوبی می کند.

اهداف لعابکاری
در تولید کاشی‌های کف و دیوار هدف از پوشاندن سطح بیسکووییت‌ها به وسیله لعاب به طور عمده ، زیبا نمودن فراورده‌ها، افزایش مقاومت شیمیایی و مکانیکی آنها، غیر قابل نفوذ نمودن بدنه‌های متخلخل و بهداشتی نمودن سطوح فراورده‌ها می‌باشد. لعاب کاری موجب تراکم، سختی، صیقلی و رنگی بودن آن می‌گردد و آن را در مقابل عوامل شیمیایی مستحکم و پایدار می‌سازد. لعاب اجسام سرامیکی را کاملا متراکم و از نفوذ مایعات و گازها به داخل بافت آنها جلوگیری می‌کند و در نتیجه تاثیر خوردگی و عوامل نا مساعد دیگر را می‌کاهد