*** آزمایشگاه پرسلان ***

[zeinab68]

در این تاپیک سعی دارم کلیه ی مطالبی که در یک آزمایشگاه پرسلان انجام می گیرد را قرار دهم

این مطالب شامل تاریخچه ، تئوری آزمایشات و روند آن است

این مطلب بر گرفته از گزارش کار آزمایشگاه پرسلان است که در ترم اخیر واحد آن را گذراندم

 

[zeinab68]

مقدمه :

کلمه پرسلان (Porcelain ) از کلمه ايتاليايي "Porcell" که نام يک حلزون در درياي مديترانه، با صدف سفيد و

نيمه شفاف است ، گرفته شده.مارکوپولو در قرن سيزدهم براي اولين بار از اين کلمه جهت ناميدن "ظروف

چيني " استفاده نمود. در آمريکا اصولا چيني و پرسلان با يکديگر تفاوت داشته و بر حسب موارد مصرف آنها

تعريف مي گردند. بر اساس A.S.T.M چيني فراورده سراميک زجاجي (متراکم) و سفيد اعم از لعاب دار و

بدون لعابي است که براي مصارف غير فني مثل ظروف غذا خوري مورد استفاده قرار مي گيرد. در حالي که

طبق تعريف رسمي رايج در آمريکا " پرسلان "فراورده سراميک زجاجي و سفيد اعم از لعاب دار و بدون لعابي

است که براي مصارف تکنيکي مثل پرسلان هاي الکتريکي کاربرد دارد. در بريتانيا براساس تعريف فني کلمه

پگپرسلان به معني بدنه هاي پرسلان سخت است. درحالي که "چيني" به معني و مخفف "Bone China "

يا چيني استخواني است. در ديگر کشورها ي اروپايي همچنين در ايران، اين دو کلمه به يک معني به کار

مي روند.

 

[zeinab68]

تاريخچه

در سال 1959 باستان شناسان در حفاريهاي آرامگاه هاي دوران "چوغربي"(chow ) حدود 900-1000 پيش از

ميلاد در نزديکي "هنگ چو"چين ، پرسلان هاي لعابداري را کشف نموده اند که در حرارت 1200 درجه

سانتيگراد پخته شده بودند.اين ظروف تنها نمونه هاي بدست آمده نبودند.ظروف مشابهي در " آن هاي "

و"هونان" متعلق به سالهاي 700-800 قبل از ميلاد نيز کشف گرديدند.چيني ها در هزاره اول پيش از ميلاد

مدتها بود که مرحله ساخت سفال را پشت سر گذاشته و در حال ساخت استون ور و پرسلان بودند.

با گذشت زمان پرسلان هاي چيني نيز کاملتر و پيشرفته تر گرديدند. به نحوي که در دوران " هان" 200 سال

قبل از ميلاد تا 200 سال بعد از ميلاد ، تقريبا همزمان با دوران سلطنت اشکانيان در ايران پرسلان هاي چيني

در درجه حرارت حدود1300 درجه تا 1400 درجه پخته مي شدند.از دوران هان به بعد چيني ها همچنان

ساخت پرسلان را ادامه دادند.پرسلان هاي چيني با تزئينات مشهور سفيد و آبي در قرون وسطي ساخته

مي شود.جالب است که کبالت مورد نياز جهت تزئينات آبي رنگ اين ظروف از معادن نائين و يا احتمالا کاشان

به چين صادر مي شده است.

در اواخر قرن پانزدهم کيمياگر ونيزي آنتونيو مطالعاتي را در مورد ساخت پرسلان انجام داد. در قرن شانزدهم

يک ايتاليايي به نام فرانچسکو مديسي از اهالي فلورانس تجربيات آنتونيو را پيگيري نمود. و بالاخره توانست

اولين پرسلان را در دنياي غرب بسازد.اين نوع پرسلان ها در حقيقت پرسلان هاي واقعي نبودند بلکه نوعي

از پرسلان هاي فريتي بودند.که در واقع ترکيببي از شيشه و سراميک مي باشند.

اين نوع پرسلان ها نيمه شفاف بوده و توسط رنگ آبي در زير لعاب تزئين مي شدند.لعاب اين نوع پرسلان

داراي سرب نيز بوده است.

قرن هجدهم براي صنعت سراميک جهان قرن مهمي است.و درواقع قرن طلايي صنعت سراميک بعد از قرن

هجدهم در صف تکامل صنعتي قرار گرفته و به عنوان يکي از پيشرفته ترين صنايع مقامي را قابل مقايسه با

صنعت الکترونيک و يا صنايع هواپيمايي کسب نمود. در اين قرن بدنه هاي جديدي مثل پرسلان هاي منيزيتي

و يا شيشه سراميک ها ساخته شد.ولي مهمترين واقعه و تکامل صنعت سراميک در قرن هجدهم ،تحقق

آرزوي ديرين جهان غرب است.بالاخره بعد از 400 سال که از آشنايي دنياي غرب با پرسلان ها مي گذشت،

صنعت سراميک اروپا توانست پرسلان واقعي يا پرسلان سخت را بسازد.[3]

دراوايل قرن هجدهم و بعد از ساخته شدن پرسلان سخت،گزارش و تشريح دقيق در مورد تکنيک ساخت

پرسلان در چين به اروپا رسيد.به همراه نامه هاي روشهاي ساخت پرسلان سخت،نمونه هايي از سنگ و

خاک چيني نيز فرستاده شده بود. [3]

از ديگر وقايع مهم صنعت سراميک در قرن هجدهم استفاده از خاکستر استخوان و توليد چيني استخواني

ابتدا در انگلستان و سپس در ديگر نقاط جهان است.اگر قرن هجدهم را قرن نوآوريها و جهش ها در صنعت

سراميک بدانيم ،در مقابل بايد قرن نوزدهم را قرن تحکيم و تثبيت اين صنعت بناميم. ولي با اين همه رشد

اين صنعت در قرن نوزدهم هرگز به اندازه قرن هجدهم نبوده است. [3]در اين قرن صنعت سراميک مانند

ديگرصنايع سنتي در مراکز خاصي متمرکز گرديد.

 

[zeinab68]

تعريف پرسلان

پرسلان ها مي توانند به عنوان بدنه هاي سراميکي پلي کريستالي که به عنوان نمونه از بيشتر از 10 درصد

حجمي فاز ثانويه زجاجي تشکيل شده اند،تعريف شوند.اين فاز شيشه اي فقط دانسيته ،تخلخل و ريز ساختار

را کنترل نمي کند بلکه خواص مکانيکي،حرارتي،دي الکتريک و پايداري پرسلان ها را بهبود مي

بخشد.پرسلان ها معمولا بدنه هاي بر پايه سيليکات هستند که به دو گروه طبقه بندي مي شوند :

1. بدنه هاي سه جزئي که ترکيبي از سيليکا،رس و فلدسپار است.

2. بدنه با فرمولاسيون بدون فلدسپار مثل استاتيت ، زيرکون و فورستريت ؛ که درآن يا فلدسپات وجود

ندارد يا ترکيبات رس با فلدسپات پايين وجوددارد.

 

[zeinab68]

مواد اولیه سرامیک ها

بطور کلی مواد اولیه سرامیک را می توان بر حسب نقش آن ها در بدنه ها به سه دسته تقسیم کرد :

1. مواد پلاستیک

2. فیلر ها

3. فلاکسها

 

[zeinab68]

مواد پلاستیک:

رسها مهمترین ، پرمصرفترین و قدیمیترین مواد اولیه در صنعت سرامیک می باشند . اگر چه امروزه در تولید

بعضی از فراورده های خاص سرامیک از رس استفاده نمی گردد ولی در حقیقت صنعت سرامیک نه تنها نام

خود بلکه اصولا حیات خود را مدیون رس است . خاصیت پلاستیسیته بارزترین ویژگی رس ها است و به

راحتی قابل تشخیص بوده .

چگونگی تشکیل کانیهای رسی

بطور کلی کانی های رسی از تجزیه و هوازدگی سنگهای آذرین مثل گرانیت ، فلدسپات و ... به وجود آمده

اند. در بین این سه کانی فلدسپات در برابر آب و هوازدگی از همه ضعیف تر و ناپایدارتر است . به این ترتیب

فلدسپات موجود در گرانیت چنانچه در برابر آب و هوا قرار گیرد در دراز مدت تخریب و باعث تشکیل کانی های

رسی می گردد .
کانی های رسی از نظر شیمیایی سیلیکات های آلومین آبدار هستند . بلورهای این کانی ها بطور کلی به

شکل شش وجهی های پهن و نازک می باشند . هر یک از بلور های شش وجهی در حقیقت خود از هزاران

ورقه نازک کانی های رسی تشکیل شده اند .به عبارت دیگر این ورقه ها روی هم قرار گرفته و بدین وسیله

بلور های کانی هاس رسی را به وجود آورده اند . ولی با ابن همه اندازه بلورها در نهایت بسیار کوچک است

به نحوی که بلورهای کانی های رسی در ردیف ذرات کلوئیدی قرار می گیرند .

رس ها به دو نوع اولیه و ثانویه تقسیم می شوند . رس های اولیه در همان محل پیدایش باقی می مانند

ولی رس های ثانویه به وسیله آب از محل پیدایش خود انتقال داده شده و در محل دیگری انباشته گردیده اند

به عبارت دیگر این رسها به صورت طبیعی شستشو داده شده اند . اکثر رس هه جز رس های ثانویه هستند

ولی با این همه انواع رس های ثانویه نیز هر یک ویژگی مخصوص به خود داشته و از دیگر رس های ثانویه

متمایز می باشند . نام برخی از رس های ثانویه عبارتند از :

بال کلی ها

خاک های استون ور

مارنها

بنتونیت ها

 

[zeinab68]

فیلر ها:

این مواد دارای نقطه ذوب بالایی هستند و وظیفه اصلی آنها جلوگیری از تغییر شکل بدنه در خلال پخت ، ایجاد

انبساط حرارتی مناسب و ... می باشد . مهمترین و رایج ترین پر کننده ها در صنعت سرامیک (و بخصوص

سرامیک های ظریف ) سیلیس و آلومین هستند .

 

[zeinab68]

گداز آورها

این مواد جهت کاهش نقطه ذوب اضافه می شوند به گونه ای که در هنگام پخت بدنه گدازآورها ذوب می

شوند و در حین سرد شدن فاز شیشه ای را در بدنه به وجود می آورند . از مهم ترین گدازآورها می توان

اکسیدهای سدیم ، پتاسیم و کلسیم را نام برد . فلدسپات ها که دارای اکسیدهای قلیایی و یا قلیایی

خاکی هستند مهمترین تامین کننده گدازآورهای مصرفی در بدنه ها و لعاب ها ( به خصوص در لعابها و بدنه

های درجه حرارت بالا ) می باشند .

فلدسپات ها از نظر ترکیب شیمیایی سیلیکاتهای آلومین قلیایی و قلیایی خاکی می باشند .

سنگ های حاوی فلدسپات عبارتن از :

سنگ چینی

نفلین سینیت

اکسید لیتیم

اکسیدهای فلزات قلیایی خاکی

اکسیدهای بر ، سرب و روی

 

[zeinab68]

برای رسیدن به بهترین فرمولاسیون باید فاکتورهای مهم زیر را در نظر گرفت از جمله:

1- رنگ پخت محصول

2- محل مصرف

3- پلاستیسیته ترکیب

4- میزان انقباض بعد از پخت

5- استحکام مواد اولیه

6- سختی مواد اولیه

 

[zeinab68]

در مورد مواد اوليه مورد استفاده در ساخت بدنه هاي پرسلاني مي توان به موارد زير نيز اشاره كرد:

عناصر قليايي و تركيبات انها در پايين اوردن نقطه ذوب بدنه نقش اصلي را ايفا مي كنند و پايين امدن نقطه ذوب

بدنه ميزان شيشه اي شدن را افزايش مي دهد.شيشه اي شدن يك قطعه اثار زير را به دنبال دارد:

1-ميزان تخلخل بدنه را كاهش ميدهد

2-جذب اب بدنه كاهش مي يابد

3-انبساط حرارتي بدنه نيز كاهش مي يابد

 

[zeinab68]

ناخالصي هاي كائولن:

1-اهن و تركيبات ان(عمدتا Fe2O3 به شكل هماتيت)

2-اكسيد تيتانيم(عمدتا به شكل روتايل)

3-اكسيدهاي رنگي (شامل اكسيد فلزات كروم،منگنزو...)

4-كوارتز(عمدتا به صورت كوارتز ازاد)

5-ايلمنيت(FeTiO2)

6-ميكاي سديم دار(پاراگونيت)

7-ميكاي پتاسيم دار(موسكويت)

8-مونتموريلونيت

9-تركيبات منيزيم(كربنات منيزيم و اكسيد منيزيم)

10-تركيبات كلسيم(كربنات كلسيم و اهك)

11-فلداسپار

12-گرانيت التره شده

13-عناصرقليايي و قليايي خاكي و تركيبات ان ها

 

[zeinab68]

مونتموريلونيت

از انجايي كه اين كاني يك ماده رسي منبسط شونده بوده و اين موضوع به علت جذب اب در شبكه ساختماني

اين كاني است.بنابراين وجود كائولن به ترتيب ويسكوزيته و زمان پرس كردن را تغيير مي دهد.همچنين داراي

انقباض خشك بالايي مي باشد.

كربنات منيزيم

پلاستيسيته مخلوط مواد اوليه را كاهش مي دهد.

 

[zeinab68]

موسكويت

كه داراي ساختمان ورقه اي شكل است باعث تشديد لايه لايه شدن و جهت گيري ترجيحي ذرات موادرسي به

هنگام فرايند اكستروژن ميشود.

كربن و مواد كربني

در صورتي كه سرعت پخت انقدر زياد باشد كه كربن ومواد كربني فرصت اكسيده شدن كامل و تبديل به CO2

را نداشته باشند.باعث تيرگي بدنه خواهند شد.در صورتي كه اين مواد اكسيد شده باشند اما فرصت خروج از

بدنه را نداشته باشنددر اين صورت موجب عيب مغزسوختگي وبادكردگي و سوزني شدن لعاب

ميشود.كربن و مواد كربني باعث مي شود كه سرعت پخت قطعات سراميكي محدود شود واز مقدار معيني

نتوان سرعت پخت را افزايش داد.

 

[zeinab68]

ناخالصي هاي فلداسپار

كوارتز،ميكا،اهن و تركيبات ان،اكسيد تيتانيم

يكي از ناخالصي هاي عمده در مواد اوليه سراميكي اهن و تركيبات ان است كه با تركيبات زير در مواد اوليه

سراميكي يافت مي شود:

1-اهن ازاد 2-اكسيداهن (2 و 3 ظرفيتي) 3-سولفيدهاي اهن 4-سولفاتهاي اهن

در واقع اهن به سه شكل زير ممكن است در مواد اوليه سراميكي وجود داشته باشد:

1-به صورت ازاد 2-به صورت يك جز شيميايي در كاني رسي و ديگر كاني ها 3-جايگزين شدن در شبكه

كريستالي (به عنوان مثال به جاي Al)

 

[zeinab68]

نقش ناخالصي هاي اهن و تركيبات ان در بدنه

1-نقطه ذوب بدنه را كاهش مي دهند.

2-باعث كدر شدن و تيره شدن رنگ بدنه پخته شده ميشود

اكسيد تيتانيم به شكل روتيل،ايلمنيت،اناتار و بروكيت در مواد اوليه سراميكي به خصوص مواد رسي وجود

دارد.عمده مشكلي كه تركيبات تيتانيم ايجاد ميكنند  تيره كردن رنگ سفيد اين محصولات پس از پخت

است.گرچه اكسيد تيتانيم به خودي خود داراي رنگ سفيد است اما بر شدت رنگ زايي اكسيد هاي فلزي ب

ه ويژه اهن مي افزايد.هنگامي كه تركيبات تيتانيم به عنوان يك ناخالصي تيره كننده در مواد سراميكي ظاهر

مي شود.اين مواد داراي كارپذيري پاييني بوده و به عنوان ذخاير نادر تلقي و تقسيم بندي مي شوند.

 

[zeinab68]

ناخالصي هاي كوارتز

1-اهن و تركيبات ان 2-اكسيد الومينيم 3-عناصر قليايي خاكي و تركيبات انها 4-سنگ اهك

اكسيد الومينيم به عنوان يك ناخالصي در مقادير كم باعث كاهش نقطه ذوب مي شود (حدودا كم تر از 5 درصد)

و در مقادير بيشتر نقطه ذوب را بالا مي برد (حدودا بيش تر از 5 درصد)

اهك موجب جلو انداختن تبديل كوارتز مي شود.

 

[zeinab68]

ناخالصي هاي اب

همانند اكثر مواد اوليه سراميكي اب داراي ناخالصي بوده و اين ناخالصي ها به شرح زير است:

1-مواد الي 2-مواد جامد معلق 3-كربنات منيزيم 4-كربنات كلسيم 5-كربنات سديم 6-كربنات پتاسيم 7-

سولفات ها 8-كلريدها

اين ناخالصي ها در اب يون هايي ايجاد مي كنند كه در اماده سازي مواد اوليه سراميكي اثاري را بر جا مي

گذارند از قبيل اينكه:

يونهاي ايجاد شده pH اب را تحت تاثير قرار مي دهند و pH نيز به نوبه خود بر پلاستيسيته مواد اوليه موثر

است.بر اساس تجربيات به دست امده بيشترين پلاستيسيته مواد اوليه زماني ايجاد مي شود كه pH دوغاب

بين 6 تا 8.5 باشد

 

[zeinab68]

تأثیر حرارت بر بدنه :

در اثر حرارت مجموعه ی پیچیده ای از واکنشها و تغییرات فیزیکی و شیمیایی در فراورده ها به وجود می اید که

عبارتند از :

خشگ شدن ، اکسید شدن ، تجزیه و خروج آب پیوندی رسها ، تبدیلات پلی مرفیک ، زینترینگ حالت جامد ،

ذوب ، متبلور و تشکیل شیشه ، زینترینگ به همراه فازمایع و بالاخره زجاجی شدن و واکنش شیمیایی .

 

[zeinab68]

خشک شدن :
در حین خشک شدن بیشترین مقدار آب خلل و فرج خارج می شود اما گاهی ممکن است حدود 1 در صد آب در

خلل و فرج باقی بماند یا بعد از بیرون آوردن از خشک کن از محیط جذب کند که در این صورت باید این مرحله با

دقت انجام شود چون در حین پخت به دلیل بالا بودن سرعت ممکن است فشار بخار آب باعث متلاشی شدن

قطعه شود .پس به عنوان یک قایده کلی هر قدر رطوبت در فراورده ها بیشتر باشد ، طول مرحله اول پخت و

سرعت حرکت هوا باید بیشتر باشد وسرعت افزایش درجه حرارت بیشتر باشد.قطعه هایی که دارای ضخامت

بیشتری هستند در این مرحله دارای اهمیت بیشتری هستند .

 

[zeinab68]

اکسید شدن :
در بسیاری از رسها مقداری مواد آلی وجود دارد یا در بعضی بدنه ها برای افزایش پلاستیسیته مقداری مواد

آلی اضافه می کنند که باید در هنگام پخت همه این مواد سوخته و خارج شود. بعضی از آنها در درجه

حرارتهای کم حدود 200 تا 300 درجه سانتی گراد از بدنه خارج می شوند ولی برخی دیگر از مواد آلی و کربن

در 750 تا 900 درجه سانتی گراد خارج می شوند . نکته مهم در اینجا این است که این عمل و خروج گازها ی

حاصله باید قبل از زینترینگ و متراکم شدن بطور کامل انجام شود . به همین منظور باید اکسیژن کامل در

محیط وجود داشته باشد . برای مشخص کردن حداکثر درجه حرارتی که اکسیداسیون به طور کامل در ان دما

انجام شده است لازم است که که منحنی مقدار تخلخل بر حسب درجه حرارت مورد بررسی قرار بگیرد .که

کاهش تخلخل در حقیقت نشان دهنده شدت واکنش زینترینگ و ز جاجی شدن بدنه است .به طور کلی باید

در دمای 900 تا 950 درجه سانتی گراد کلیه مواد آلی و کربن و گازهای حاصله خارج شده باشد .

اگر در هنگام زینترینگ هنوز در بدنه مواد آلی به دلیل کمبود اکسیژن یا افزایش درجه حرارت باقی مانده باشد

این مواد به عنوان احیا کننده عمل میکنند و باعث احیا موضعی بدنه می شود که باعث بروز عیبی به نام

مغز سیاه در بدنه می شود .رنگ سیاه در حقیقت کربن محبوس شده در بدنه و نیز اکسید آهن دو ظرفیتی

است. علاوه براین باعث به وجود امدن تاول و حباب در سطح فراورده ها ناشی از خروج گاز در مراحل پخت

می شودو همچنین FeO به عنوان گدازاور عمل می کند که با عث زجاجی شدن و ذوب پیش رس بدنه می

شود .در حالی که Fe2O3 دیرگداز است . احتمال به وجود امدن این عیب در بدنه ها ی نازک خیلی کمتر

است نسبت به بدنه های ضخیم .در بدنه ها ی حاصل از ریخته گری این عیب ممکن است به صورت لکه

هایی در لبه ها و قسمت های برجسته خود را نشان دهد که عامل اصلی آن تبلور روان کننده ها ی حاوی

سدیم است . اکسید سدیم یک گداز اور بسیار قوی است بنابراین در لبه ها و نقاط برجسته بدنه زینترینگ ،

قبل از تمام شدن واکنش ها ی اکسیداسیون صورت می گیرد که منجر به حبس کربن در بدنه می شود .

 

[zeinab68]

تجزیه :
در مورد بسیاری از ترکیبات اولین واکنش ها یی که در هنگام پخت صورت می گیرد تجزیه می باشد .به عنوان

مثال کربنات ها در محدوده 400 تا 1000 درجه سانتی گراد با ازاد نمودن گاز CO2 تجریه می شوند . تجزیه شدن

اینها معمولا بدون مشکل است ولی تجزیه شدن سولفات ها به دلیل اینکه در درجه حرارتهای بالا ( هنگام

متراکم شدن ) انجام می شود باعث ایجاد حباب در سطح بدنه می شود .پیریت ها ی آهن در صورت کافی

بودن اکسیژن در محیط و افزایش آهسته درجه حرارت در دمایی حدود 450 تا 500 درجه سانتی گراد تجزیه می

شود و گازهای SO2 ,SO3 را آزاد می کند .

 

[zeinab68]

تأثیر حرارت بر کانی های رسی :
شبکه کاﺋولینیت در دمایی حدود 420 درجه سانتی گراد طی یک واکنش گرماگیر آب مولکولی خود را از دست

داده وبه ماده تقریبا بی شکلی به نام متاکاﺋولن تبدیل می شود این واکنش در 550 درجه سانتی گراد به

حداکثر شدت خود می رسد در نتیجه رس در این مرحله دارای انبساط خواهد بود . واکنش بعدی در حدود

920 درجه سانتی گراد انجام می شود که گرمازا خواهد بود و طی آن لایه های متاکاﺋولن متراکم می شود

وفازی از نوع اسپینل به وجود می آید وسیلیس آزاد می شود .سیلیس آزاد شده در این مرحله بی شکل

است .در 1150 تا 1100 درجه سانتی گراد ساختمان اسپینل با آزاد نمودن سیلیس به مولایت تبدیل می

شود. تا دمای 1400 درجه سانتی گراد تبلور مولایت کامل می شود .سیلیس در این مرحله به صورت

کریستوبالیب ظاهر می شود

در مونت موریونیت تخریب شبکه بلوری و خروج آب تبلور در 700 درجه سانتی گراد انجام می شود سپس با

افزایش درجه حرارت تا 1200 درجه سانتی گراد کریستوبالیت ، مولایت ، کوردیریت و اسپینل تشکیل می

شود .

 

[zeinab68]

تبدیلات پلی مرفیک :

بسیاری از مواد قادرند از لحاظ نظم بلوری به چند شکل ظاهر شوند به این پدیده چند

ریختی می گویند .در تولید فراورده های سرامیکی تبدیلات پلی مرفیک فقط به تبدیلات سیلیس منحصر نمی

شود و در مورد اکسید های آلومینیوم ، تیتانیوم و نیز در بعضی موارد در بعضی سیلیکات ها نیز مشاهده می

شود ولی در سرامیک های ظریف عمدتا تبدیلات سیلیس مد نظر است .

 

[zeinab68]

زینترینگ در حالت جامد :

این اصطلاح به معنی هر نوع تراکم ذرات در خلال پخت می باشد در واقع واکنشی

است که بین ذرات مجزا و منفرد یک جامد در درجه حرارتی کمتر از نقطه ذوب که در نتیجه آن یک جسم یکپارچه

و متراکم به وجود می آید .در این حالت سیستم به طور کلی فاقد مایع است .در این واکنش کم شدن مساحت

سطح و کاهش انرژی سطح نیروی محرکه ای که باعث تراکم فراورده ها می شود . سرعت زینترینگ بستگی

بسیار زیادی به درجه حرارت ، ابعاد ذرات و خلل و فرج نیز شکل آنها دارد .

 

[zeinab68]

زینترینگ به همراه فاز مایع :
در این حالت مقداری فاز مایع کمتر از 15% که این مقدار کمتر از حدی است که بتواند تمام خلل و فرج را پر کند

در سیستم وجود دارد که ذرات جامد می توانند در آن حل شوند . چون مقدار مایع برای پر کردن خلل و فرج

کافی نیست در نتیجه برای رسیدن به تراکم بالا باید تغییراتی در شکل ذرات به و جود بیاید .در این حالت

فرایند اصلی به این صورت است که ذرات جامد در فاز مایع حل می شود و فاز مایع مسیری برای حرکت اتم

ها به وجود می آورد و سپس جامد دوباره رسوب می کند که باعث افزایش ابعاد و تراکم ذرات می شود .

زجاجی شدن : به هر نوع تراکمی که در خلال پخت به وجود بیاید گفته می شود که طی آن مقادیر زیادی فاز

مایع (حدود 30%) در سیستم به وجود می آید که قادر است خلل و فرج بین ذرات را پر کند و بین آنها پیوندی

به وجود بیاورد .که در این مورد همانطور که قبلا گفته شد پخت مناسب که تراکم مناسب در بدنه بوجود بیاورد

و در عین حال تغییر شکل در فراورده ها بوجود نیاورد ، نیاز است .

 

[zeinab68]

واکنشهای شیمیایی و ساختمان میکروسکوپی در سیستم رس- فلدسپات-کواتز:

اصولا بهترین روش بررسی واکنشهای شیمیایی در خلال پخت مطالعه ساختمان میکروسکپی بدنه

آنهاست.تغییرات مورد نظر در ساختمان فراورده ها تا حدود زیادی بستگی به ترکیب خاص بدنه دارد.

به عنوان مثال در دو بدنه پرسلان سخت با مقادیر متفاوت کواتز ممکن است در مراحلی واکنشهای شیمیایی

متفاوتی به وقوع پیوسته ودر نتیجه ساختمان آنها در جزئیات تفاوتهایی باهم داشته باشند که این تفاوتها

یقینا میتواند در خواص مختلف این بدنه ها از جمله استحکام و مقاومت در برابر تغییرات ناگهانی دما و غیره

به شدت موثر باشد.

دراکثر قریب به اتفاق بدنه های سرامیکی ، مخلوط اولیه ( بدنه قبل از پخت) از مقدار نسبتاً زیادی ذرات کوارتز

و فلدسپات که در یک زمینه و متن کاملا نرمی از دانه های رس قرار گرفته اند، تشکیل شده است. همچنان

که در نمودار تعادلی سیستم سه جنسی رس- فلدسپات – کوارتز مشخص است. کمترین درجه حرارتی که

در سیستم فوق فاز مایع به وجود می آید ( درجه حرارت یوتکتیک) 990 درجه سانتیگراد است. بنابراین می

توان نتیجه گرفت که تا درجه حرارت های حدود 1000 درجه ، هریک از مواد به طور جداگانه واکنش های

مخصوص به خود را انجام می دهند.

 

[zeinab68]

نمودار تعادلی فازها در سیستم سیلیس – لوسیت- مولیت

 

[zeinab68]

اولین واکنش متقابل بین اجزا اصلی بدنه در حدود 1010 تا 1100 درجه سانتیگراد به وقوع می پیوندد( بر

حسب مقدار قلیایی موجود). در این مرحله در نتیجه ذوب فلدسپات فاز مایع ایجاد شده ، مقادیری از کوارتز

مصرفی در بدنه و نیز ذرات کریستوبالیت حاصل از شکست و تخریب شبکه کائولینیت را در خود حل می

نماید. در نتیجه حل شدن سیلیس در فاز مایع ، ویسکوزیته مایع افزایش می یابد ولی با بالا رفتن درجه

حرارت مجدداً کاهشی در مقدار ویسکوزیته مایع مشاهده می شود. در عین حال ، همزمان با واکنش انحلال

کوارتز در فاز مایع ، بلورهای " فلسی شکل " مولیت که هنوز بسیار کوچک می باشند، از شبکه تخریب

شده کائولینیت به وجود می آید.این بلورها به علت ریزی ابعاد آنها در این مرحله ، احتمالاً هنوز به وسیله

میکروسکوپ های نوری قابل مشاهده نیستند. در این وضعیت وجود اکسیدهای قلیایی به عنوان ناخالصی در

رسها ، باعث تسریع در تشکیل بلورهای مولیت می گردد.در خلال وقوع این واکنشها، در درجه حرارتهای

حدود 1100 تا 1150 درجه سانتیگراد هنوز مقدار فاز مایع به حدی نرسیده است که قادر به پر کردن کلیه

فضاها وخلل وفرج موجود باشد در عین حال ویسکوزیته مایع هنوز بسیار زیاد است ولی با این همه فاز مایع

آنقدر وجود دارد که بتواند باعث ایجاد اتصال محکمی در بین ذرات سیلیس آزاد و مولیت گردد. با بالا رفتن

درجه حرارت تا حدودی 1200 تا 1250 درجه سانتیگراد مقدار فاز مایع تا به آن حد افزایش می یابد که مایع

قادر است خلل و فرج موجود را پر نموده و ساختمان تقریباً متراکمی را بوجود آورد.در عین حال بلورهای

مولیت نیز رشد کرده و بزرکتر می گردند. چنین ساختمانی ، ساختمان چینی زجاجی است که در مجموع

بسیار شبیه به ساختمان ارتن ورها می باشد.

 

[zeinab68]

چناچه درجه حرارت باز هم افزایش یابد ( تا حدود 1300 درجه ) بلور های سوزنی شکل مولیت (مولیت ثانویه) از

توده مذاب متبلور می گردند. این بلورها در مقایسه با بلورهای مولیت فلسی ( اولیه) که بسیار بزرگتر و درشت

تر می باشند.در نتیجه عمل تبلور بلورهای مولیت سوزنی از مذاب ویسکوزیته مذاب کاهش یافته و مذاب تمایل

بیشتری برای واکنش با بلورهای سیلیس آزاد خواهد داشت.با توجه به این مطالب در بدنه آن دسته از پرسلان

ها که در ترکیب اولیه آنها مقدار زیادی رس و مقدار کمی کوارتزوجود داشته ، ممکن است انحلال کامل

بلورهای کوارتز در فاز مایع به وقوع پیوسته و بلورهای مولیت به عنوان تنها فاز متبلور موجود در سیستم ،

متجلی گردند. لازم به توضیح است که در بدنه آن دسته از پرسلان ها که در ترکیب اولیه آنها مقدار زیادی

کوارتز وجود داشته ، در این مرحله بلورهای کوارتز هنوز نیز در ساختمان میکروسکوپی می توانند مشاهده

گردند.

 

[zeinab68]

به هر حال با افزایش باز هم درجه حرارت تا حدود 1400 درجه بخصوص در مورد آن دسته از پرسلان ها که در

ترکیب آنها مقادیر زیادی فلدسپات وجود داشته ، فاز مایع مجددا بلورهای سوزنی مولیت را در خود حل می

نماید.این واکنش می تواند تا آن حد پیش رود که اکثر بلورهای سوزنی مولیت ( ثانویه ) ، واحتمالا تمامی

آنها در فاز مایع حل گردند. باید توجه داشت که معمولا در این شرایط بلور های فلسی مولیت (اولیه) در فاز

مایع حل نمی شوند. در این مرحله اگر مقادیر زیادی کوارتز در ترکیب بدنه باشد ، بلورهای مولیت فلسی نیز

به بلورهای مولیت سوزنی تبدیل شده و درنتیجه در فاز مایع حل می گردند.

در ارتباط با بلورهای کوارتز باید توضیح داده شود که در ساختمان میکروسکوپی پرسلان هایی که در درجه

حرارتهای بالا ، حدود 1400 درجه سانتیگراد پخته شده اند، بلورهای کوارتز معمولا در فاز مایع حل گردیده و در

ساختمان میکروسکوپی یا مشاهده نشده و یا به مقدار کمی مشاهده می شوند؛ مگراینکه در ترکیب اولیه

پرسلان به مقدار زیادی کوارتز وجود داشته باشد. در مورد بعضی از ترکیبات ، دردرجه حرارتهای بالا، کوارتز

ممکن است به کریستوبالیت تبدیل گردد. این تبدیل از سطوح خارجی ذرات کوارتز آغاز می شود.