فهرست

عواملی که در خزش کاشی های پرسلان تأثیر می گذارند باید با ریزساختار کاشی در ارتباط باشد . تخلخل های بدنه معمولاً گرد هستند و از تجزیه ناخالصی های خاص تشکیل شده اند. منشأ میکروترک ها متفاوت است ، اگرچه به طور خاص به عنوان نتیجه عدم همخوانی بین ذرات کوارتز باقیمانده و ماتریس شیشه ای و اتصالات گرانول های پودر اسپری درایر که در طول پرس کامل تغییر شکل پیدا نکردند رخ می دهند .

خزش در قطعات کاشی پرسلان بسیار زیاد است که به دلیل رشد میکروترک های موجود در کاشی هنگامی که کاشی در معرض تنش کششی قرار دارد ایجاد می شود . بنابراین عواملی که این میکرو ترک ها را ایجاد می کنند، خزش دراین نوع کاشی ها را تعیین می کند. بنابراین افزایش مقدار کوارتز مانند اندازه ذرات ریزساختارهایی با تعداد بیشتری میکروترک ایجاد می کند، که احتمالاً خزش کاشی را افزایش می دهد. این امر همچنین می تواند هنگامی رخ دهد که ترکیب به اندازه کافی ریزدانه نشده باشد.

تاثیر رنگزنی خشک ( Dry Colouring ) برروی خزش اینگونه است که قطعه باگذشت زمان تحت خزش قرارمی گیرد که در ابتدابسیار سریع است و با گذشت زمان ثابت می شود. قطعه با رنگدانه ، تنش قابل توجهی از قطعه بدون رنگدانه دارد، که نشان می دهد ظرفیت تغییر شکل تحت فشار برای قطعات رنگی بسیار بیشتر است .

قطعه رنگی دارای خزش بیشتر است که می تواند مربوط به ریزساختار این نوع کاشی باشد که ذرات رنگدانه در مناطق معینی از آن قطعه متمرکز شده اند.

این مناطق می توانندهنگامی که درصد بیشتری از رنگدانه ها استفاده می شود به عنوان نقص های ایجاد کننده میکروترک ها عمل کنند ، که رشدآن تحت تنش خاص می تواند خزش بیشتری ایجاد کند. البته مدل های رنگی وجود دارد که هیچ تاب تاخیری را نشان نمی دهند.با این حال ، با وجود تنش های باقیمانده نامتقارن در کاشی ها ،و سایر عوامل برابر ، کاشی هایی که بزرگترین خزش را نشان می دهند به احتمال زیاد تاب خود را با زمان تغییر می دهند.

با بررسی تغییرات تاب با گذشت زمان برای کاشی های پرسلان لعاب دار مشاهده شد که زمانی که در آن حداقل تاب قطعه لعاب دار مشاهده شده است (24 ساعت ، 0.37 میلی متر) عملاً با زمانی که حداکثر تاب در کاشی بدون لعاب تشخیص داده می شود (23 ساعت ،1.02 میلی متر) همزمان است. این رفتار ممکن است ناشی از وجود نرخ های مختلف انبساط بین سطح رویی و پشتی کاشی باشد، از آنجا که کاشی ها با سیکل یکسان کوره پخت شده اند و بنابراین تنش های باقیمانده ناشی از خنک شدن باید مشابه باشد. همین رفتار در قطعات کاشی پرسلان بدون پوشش نیز مشاهده شده است،که به نظر می رسد نشان دهنده تأثیر بسیار زیاد لعاب بر تغییرات تاب با گذشت زمان می باشد.

مرحله سرمایش در کوره های رولری صنعتی دارای خنک کننده سریع اولیه با دمش هوا به کوره می باشد. این نوع سرمایش، شیب دمایی بالایی بین سطح و قسمت داخلی کاشی ایجاد می کند،که منجر به تنش های باقیمانده می شود که می تواند سبب ایجاد تاب تأخیری باشد.

در خنک کننده متقارن (قطعه در حالت عمودی) هر دو طرف قطعه به طور یکسان خنک می شوند.

ودرخنک کننده نامتقارن( قطعه به صورت افقی روی یک تخته نسوز قرار داده میشود)در این حالت، سرمایش اساساً از بالا انجام می شود. در هر دو حالت دو سطح قطعات در معرض تنش فشاری قرار می گیرند، در حالی که قسمت داخلی قطعه تحت فشار قرار دارد، که همان وضعیت معمول در مواد سرامیکی است. خنک کردن نیز بر نمودار تنش تاثیر قابل توجهی دارد .

بنابراین ، هنگامی که قطعه به طور یکسان در هر دو سطح سرد می شود (قطعه خنک شده در یک موقعیت عمودی) ، نمودار تنش متقارن است، در حالی که قطعه خنک شده در یک موقعیت افقی بر روی اسلب نسوز (خنک کننده نامتقارن) نمودار غیر متقارن نمایش می دهد. این نتایج اختلاف در میزان سرمایش از طریق بالا و پایین قطعه را تایید می کند که می تواند منجر به نمودار تنش نامتقارن شود.

تاب تاخیری در کاشی های پرسلان بخش اول

 

در اکثر موارد ، کاشی های پرسلان پدیده ای به نام “تاب تأخیری” را از خود نشان می دهند که شامل تغییر در تاب کاشی پس از خارج شدن از کوره با گذشت زمان است . این پدیده با افزایش اندازه کاشی مشکل ساز می شود . عواملی که بر تاب تاخیری تـاثیر می گذارند را می توان به دو نوع عوامل مستقیم و غیر مستقیم تقسیم بندی کرد . از جمله عوامل مستقیم می توان به انبساط بدنه و آزادسازی تنش پسماند اشاره کرد .

فرآیند انبساط بدنه کاشی پرسلان به محض خروج کاشی از کوره، شروع می شود . در ابتدا انبساط بسیار سریع است و پس از گذشت 96 ساعت به مقدار ثابت حدود 0.18 درصد می رسد ، اگرچه نتیجه آن به ترکیب مواد استفاده شده و ماکزیمم دمای کوره بستگی دارد . انبساط بدنه کاشی بدنه قرمز معمولاً دو برابرکاشی پرسلان یعنی 0.35درصد می باشد . اگر اختلافی بین انبساط قسمت بالایی و پایینی کاشی وجود داشته باشد، به عنوان مثال یک تفاوت 0.1 درصدی در انبساط کاشی 410*410 میلی متری می تواند باعث تاب تاخیری در حدود 0.3 میلی متر شود . حتی اگر انبساط کلی هر دو سطح یکسان باشد ، تفاوت در سینتیک انبساط می تواند باعث ایجاد تغییراتی در جهت تاب کاشی شود .

تاب تاخیری در کاشی های پرسلان بخش اول

یکی دیگر از عوامل مستقیمی که بر تاب کاشی تاثیر می گذارد وجود تنش های باقیمانده در کاشی است که می تواند ناشی از دو دلیل باشد :

1 – تنش های ناشی از خنک شدن سریع کاشی در کوره، که باعث ایجاد شیب های حرارتی در قطعه می شود .

2 – تنش های تولید شده توسط بدنه لعاب دارخواهد بود . زیرا بدنه ضخامت بیشتری نسبت به لعاب دارد و مدول الاستیسیته بدنه نسبتاً زیاد است .

لازم است مکانیزمی برای آزاد شدن این تنش ها وجود داشته باشد که این مکانیزم به عنوان پدیده خزش شناخته می شود .

ازجمله عواملی که به طور غیر مستقیم بر روی تاب تاخیری تاثیر می گذارند عبارتند از :

1 – مواد (پودر اسپری درایر، اندازه ذرات، کانی شناسی، لعاب و ترکیبات شیمیایی)

2 – فرایند (سیکل کوره و بالاترین دمای کوره) که این موارد منجر به تغییراتی در کاشی (میکروساختار، وجود فازهای مختلف، مدول الاستیسیته، انبساط دمایی، شرایط محیطی، رطوبت و دما) می شود .

تاب تاخیری در کاشی های پرسلان بخش اول

انبساط بدنه های سرامیکی ناشی از رطوبت یک ویژگی شناخته شده است . انبساط رطوبتی بدنه های سرامیکی ناشی از جذب فیزیکی و شیمیایی مولکول های آب در ظرفیت های آزاد موجود در فازهای هیدراته داخل محصولات خارج شده از کوره می باشد . به همین دلیل ، انبساط عمدتاً به ساختار متخلخل قطعه (که دسترسی بیشتر یا کمتر آن به آب را مشخص می کند) و ماهیت و مقدار فازهای موجود در قطعه خارج شده از کوره بستگی دارد .

این خصوصیات بسیار تحت تأثیر ترکیب کانی شناسی ،اندازه ذرات و برنامه پخت می باشد. بنابراین، هرچه قابلیت ذوب ترکیب بدنه بیشتر باشد و دمای پخت و/یا سیکل پخت افزایش یابد، انبساط رطوبتی این بدنه ها به دلیل کاهش تخلخل کاهش یافته و مقدار فاز هیدراته کمتر می شود .

در دمای ماکزیمم پخت، کاشی پرسلان معمولاً از مقدار زیادی فاز مایع، کوارتز و آلبیت باقیمانده، و گاهی اوقات مولایت تشکیل شده است. در این دما، قطعه قادر است هرگونه تنشی را که بر روی آن اعمال می شود، رهاکند، زیرا انعطاف لازم را دارد . در مرحله خنک شدن، تنش های باقیمانده در کاشی ها، یا به دلیل عدم تطابق در تناسب بین لایه های بدنه و لعاب، یا به دلیل انقباض متفاوت که در نتیجه سرعت زیاد خنک شدن در لایه های بیرونی در مقایسه با مرکز قطعه ایجاد می شوند .

تاب تاخیری در کاشی های پرسلان بخش اول

بنابراین ، عواملی که تنش های پسماند کاشی های پرسلان را تعیین می کند در اصل انبساط حرارتی و مدول الاستیسیته بدنه و لعاب، نسبت ضخامت آنها و نرخ خنک شدن کاشی هستند  . مشاهده شده است که عدم تطابق لایه های انگوب/لعاب/بدنه بیشتر از انبساط حرارتی باعث افزایش تنش باقیمانده می شوند . علاوه بر این، هر چه سرمایش سریعتر باشد، شیب دمایی در داخل کاشی افزایش می یابد ، و منجر به نرخ انقباض متفاوت در سطح مقطع کاشی می شود ، که این امر باعث ایجاد پروفایل تنش در داخل قطعه می شود که با افزایش سرعت سرمایش افزایش می یابد .

علاوه بر این، هنگامی که نرخ سرمایش در هر دو طرف کاشی یکسان نیست (وضعیت معمول در رولرهای کوره ها) ، پروفایل تنش حاصل، متقارن نیست .


طراحی توسط واحد انفورماتیک گروه صنعتی کاشی تبریز