طرز تهيه دوغاب ريخته گري و روش هاي ساخت آن

طرز تهيه دوغاب سراميك ريخته گري و چگونگي آماده سازي آن

اگر جهت شكل دادن فراورده ها “روش ريخته گري” موردنظر باشد، مخلوط مواد اوليه لزوما بايد به صورت دوغاب مورد استفاده قرار گيرد. در اين قسمت مي خواهيم چگونگي تهيه و آماده سازي دوغاب سراميك ريخته گري را مورد بحث قرار دهيم. بطور صنعتي دوغاب ريخته گري معمولا و به طور عمده به دو روش مي تواند تهيه گردد، با استفاده از كيك هاي پالايه و نيز تهيه مستقيم. با شهر سفال همراه باشيد.

بيشتر بدانيد: روش هاي ساخت سراميك چيست؟

تهيه دوغاب ريخته گري با استفاده از كيكهاي پالايه

انتخاب روش تهيه دوغاب ريخته گري به طور عمده به مقدار دوغاب سراميك مورد نياز در خط توليد بستگي دارد. روش تهيه دوغاب ريخته گري با استفاده از كيكهاي پالايه، معمولا در شرايطي استفاده مي شود كه روش عمده توليد در كارخانه، روش پلاستيك بوده و مقدار توليد به روش ريخته گري نسبتا كم است، به عنوان مثال در كارخانجات توليد ظروف غذاخوري.

در اين روش عمل اختلاط و همگني درهمزن ها انجام مي شود بدين ترتيب كه آب و روان كننده ( كه معمولا سيليكات و كربنات سديم است)، به مقدار مورد نياز به داخل همزن ريخته شده و سپس در هنگام چرخش مخلوط كننده كيكهاي پالايه به مقدار متناسب در داخل همزن بارگيري مي گردند.

زمان چرخش، درصورتي كه از همزنهاي معمولي استفاده شود، معمولا حدود ۲ ساعت مي باشد. بديهي است كه چنانچه از ” همزن هايي با سرعت زياد ” استفاده گردد، زمان چرخش نيز به مقدار قابل ملاحظه اي كاهش مي يابد. بعد از اتمام عمل، گرانرواني و وزن مخصوص دوغاب اندازه گيري شده و در صورتي كه مقادير مورد تأييد باشند، دوغاب از همزن تخليه شده و در يك حوضچه انبار مي گردد. با اين توضيحات تهيه دوغاب ريخته گري طبق اين روش مستلزم طي مراحل زير خواهد بود:

الف) تهيه دوغاب اوليه بدنه با مقدار آبي حدود ۵۲ تا ۵۷ درصد يا وزن مخصوص حدود ۱/۴ تا ۱/۳۵ (gr/cm3)
ب) پالايش دوغاب اوليه و تهيه خمير (كيك) با مقدار آبي حدود ۲۳ درصد يا وزن مخصوص حدود ۱/۸۶
ج ) تهيه دوغاب نهايي در داخل همزن با مقدار آبي حدود ۲۸ درصد يا وزن مخصوص حدود ۱/۸

اين روش معمولا در مقايسه با روش تهيه مستقيم، به كارگر و ماشين آلات بيشتري احتياج داشته و بنابراين از اين نظر مقرون به صرفه نيست. ولي در عين حال بايد به مهم ترين مزيت اين روش يعني خروج نمك هاي محلول در هنگام پالايش دوغاب اوليه توجه داشت.

طرز تهيه دوغاب سراميك ريخته گري به روش مستقيم

روش ” تهيه مستقيم” به طور معمول در شرايطي مورد استفاده قرار مي گيرد كه حجم دوغاب سراميك مورد نياز كارخانه زياد باشد. به عنوان مثال در توليد سراميك هاي بهداشتي كه تمامي فراورده ها به روش ريخته گري شكل مي گيرند، معمولا  از اين روش استفاده مي شود. در اين روش، دوغاب ريخته گري مستقيما از اختلاط مواد اوليه (به صورت دوغاب و نيز به صورت خشك )، روان كننده و آب (به مقادير متناسب جهت ايجاد وزن مخصوص و گرانرواني مورد نظر) بوجود مي آيد.

نحوه عمل بدين ترتيب است كه ابتدا بال كلي مصرفي، با آب و به همراه مقداري روان كننده مورد نياز دوغاب، در همزن هايي با سرعت زياد مخلوط مي گردد. اين عمل (استفاده از مقدار زيادي روان كننده) به اين علت انجام مي شود كه ذرات بال كلي هنگامي كه با آب مخلوط مي گردند تمايل زيادي به كلوخه شدن و تجمع دارند، روان شدگي دوغاب بال كلي باعث مي گردد كه تمايل ذرات بال كلي به كلوخه شدن و تجمع تا حدود زيادي كاهش يافته و به عبارت ديگر ذرات بال كلي راحت تر با آب مخلوط شده و در آن پخش و منتشر گردند.

در هر صورت پس از تهيه دوغاب بال كلي معمولا دوغاب سيلبس به آن اضافه مي شود . در اين شرايط وزن مخصوص دوغاب ريخته گري و نتيجتا مقدار مواد جامد موجود، بسيار كمتر از مقدار مورد نظر است به همين دليل بقيه مواد يعني كائولن و گداز آورها معمولا به صورت خشك به دوغاب اضافه مي گردند. در هر حال، نسبت اختلاط مواد اوليه، آب و روان كننده بايد به نحوي تعيين گردد كه نهايتا دوغاب ريخته گري موجود در حوضچه با همزن دقيقا داراي وزن مخصوص مورد نظر (حدود ۱/۸ – ۱/۷) باشد. بعد از اين مرحله، دوغاب موجود (جهت حذف ذرات مجتمع بال كلي و ديگر ذرات درشت) از الك عبور داده مي شود.

التهابي كه دراين مرحله از توليد مورد استفاده قرار مي گيرند داراي چشمه هاي درشتي مي باشند (به طور معمول توري هاي شماره ۸۰ مصرف مي شود) چرا كه الك كردن دوغابي با گرانرواني و وزن مخصوص بالا، به طور كلي بسيار مشكل بوده و اين مورد در حقيقت مهم ترين نقطه ضعف روش مستقيم است. درعين حال بايد به مزيت اين روش يعني حذف مرحله پالايش نيز توجه داشت. بديهي است كه با حد مرحله پالايش اگر چه مسئله وجود نمك هاي محلول در دوغاب مطرح مي گردد ولي در هر صورت از نظر ماشين آلات و نيروي كار، صرفه جويي قابل ملاحظه اي صورت مي گيرد.

به هرحال، دوغاب سراميك ريخته گري پس از تهيه (اعم از اينكه به روش مستقيم تهيه شده باشد و يا با استفاده از كيكهاي پالايه) براي مدتي، حداقل ۴۸ ساعت، انبار شده و سپس مورد استفاده قرار ميگيرد. جهت تبيين علت انبار نمودن دوغاب ريخته گري بايد توضيح داده شود كه به طور كلي بعد از تهيه دوغاب، بسياري از خواص آن (از جمله گرانرواني) مي تواند بعد از مدتي تغيير نمايد. علت اين پديده به طور ساده، نفوذ آب به داخل ذرات درشت رس ها و نتيجتا تقسيم و ريزتر شدن ذرات آن هاست.

در مورد دوغاب ريخته گري منعقد اين تغييرات مي تواند به آهستگي حتي تا چندين هفته ادامه يابد، ولي در دوغاب هاي روان شده سرعت تغييرات بيشتر بوده و به همين دليل معمولا انبار نمودن دوغاب ريخته گري براي مدتي، حدود دو روز به منظور تثبيت نسبي خواص دوغاب، و درنتيجه كنترل دقيق تر بر خواص آن كافي خواهد بود.

در انتهاي اين بحث جا دارد اشاره گردد كه روشهاي مذكور جهت تهيه دوغاب ريخته گري اگر چه رايج ترين روش ها مي باشند ولي تنها روشهاي موجود نيستند، به عنوان مثال در روش هاي مذكور ممكن است به جاي استفاده از همزن، مستقيما از آسياب گلوله اي جهت اختلاط مواد استفاده گردد. چنين روشهايي اگر چه در مجموع و در سطح جهان كمتر مورد استفاده قرار مي گيرند ولي در بعضي از كشورهاي اروپايي و نيز در ايران، رايج مي باشند.

بيشتر بدانيد: سراميك چيست؟

تهيه و آماده سازي پودر بدنه

بعضي از سراميك هاي ظريف، به عنوان مثال كاشي هاي ديواري به وسيله “تحت فشار قرار گرفتن پودر بدنه ” در دستگاه پرس شكل مي گيرند. در قسمت فعلي چگونگي تهيه پودر بدنه مورد بحث قرار مي گيرد. براي انجام اين عمل به طور كلي دو روش رايج مي باشد. تهيه پودر بدنه با استفاده از كيكهاي پالايه و نيز تهيه پودر به روش مستقيم.

  ↵جهت مشاهده محصولات شهر سفال از قسمت فروشگاه بازديد كنيد  

تهيه پودر بدنه با استفاده از كيكهاي پالايه

امروزه روش تهيه پودر بدنه با استفاده از كيكهاي پالايه تقريبا روشي قديمي و سنتي محسوب مي شود. علي رغم اين مورد باتوجه به اينكه هنوز در بعضي از كارخانجات از اين روش استفاده مي شود لازم است به طور مختصر به آن اشاره گردد. همچنان كه از نام اين روش نيز مشخص است، در اين روش پودر بدنه با استفاده از كيكهاي پالايه تهيه مي گردد. به طور معمول پودر بدنه با توجه به شرايط مشخص (به عنوان مثال فشار دستگاه پرس )، بايد داراي مقدار آبي حدود ۷_۹ درصد باشد.

جهت كاهش مقدار آب موجود در كيكهاي پالايه (از حدود ۱۹ الي ۲۵ درصد به ۷ تا ۹ درصد)، آنها مستقيما بعد از خروج از پالايه وارد خشك كن مي گردند. حرارت خشك كن معمولا از حرارت خارج شده از قسمت خنك كننده كوره تامين مي گردد. بعد از خشك شدن كيكها تا حد مورد نظر، آنها در آسياب خرد شده و بعد از عبور از الك مورد استفاده قرار گرفته و يا انبار مي گردند. در اين روش كنترل دقيق مقدار آب موجود در كيكهاي تقريبا خشك شده، بسيار مشكل است.

بنابراين به طور معمول به كيكها اجازه داده مي شود كه در داخل خشك كن بيشتر از حد مورد نظر خشك گردند، سپس قبل از آسياب نمودن آب مورد نياز يا مستقيما به مواد خشك شده اضافه گرديده و يا به صورت كيكهاي نسبتا مرطوب با آنها مخلوط مي شود . در هر صورت، انبار نمودن پودر حاصل امكان همگني بيشتر رطوبت را بوجود خواهد آورد.

تهيه پودر بدنه به روش مستقيم

اين روش رايج ترين روش جهت تهيه پودر بدنه مي باشد. در روش مستقيم، به جاي استفاده از كيك هاي پالابه، دوغاب بدنه (دقيقا مشابه دوغاب ريخته گري) جهت تهيه پودر مورد استفاده قرار مي گيرد. بديهي است كه جهت بازدهي بيشتر، دوغاب مصرفي در اين مورد نيز مانند دوغاب ريخته گري بايد حتي المقدور داراي ماده خشك بيشتر و يا به عبارت ديگر وزن مخصوص بالاتر باشد. بنابراين در اين مورد نيز استفاده از روان كننده ها الزامي است. چنانچه در بدنه خاك نسوز استفاده شده باشد معمولا وزن مخصوص دوغاب نمي تواند بالاتر از ۱/۶۵ باشد.

در مورد روش تهيه دوغاب نيز بايد اشاره گردد كه مشابه دوغاب ريخته گري، دوغاب مورد نياز جهت تهيه پودر نيز مي تواند با استفاده از كيكهاي پالايه و يا به روش مستقيم تهيه شود به هر صورت مسئله عمده در تهيه پودر بدنه، خشك كردن دوغاب و يا به عبارت دقيقتر كاهش مقدار آب موجود در آن مي باشد. جهت انجام اين عمل به طور معمول از دو نوع خشك كن استفاده مي شود. “خشك كن غلطكي” و “خشك كن افشان يا پاشنده”.

خشك كن هاي غلطكي

استفاده از اين خشك كن ها جهت تبديل دوغاب بدنه به پودر، تقريبا قبل از ورود و استفاده از خشك كن هاي افشان در صنعت سراميك رايج بوده و امروزه خشك كن هاي غلطكي در رقابت با خشك كن هاي افشان، تقريبا مقام خود را از دست داده اند. (البته صرفا در چهارچوب صنايع سراميك) 

خشك كن هاي غلطكي به طور ساده از غلطك يا غلطك هايي تشكيل گرديده اند، اين غلطكها معمولا به وسيله بخار آب گرم شده و قسمت پايين آنها با دوغاب بدنه در تماس مي باشند، نتيجتا  روي غلطك لايه نازكي از دوغاب چسبيده كه در خلال گردش غلطك خشك مي شود. سپس لايه خشك شده بعد از اينكه غلطك دور خود را طي نمود به وسيله يك تيغه جدا مي گردد.

در اين شرايط حرارت مواد خشك نسبتا زياد است، بنابراين بعد از جدا شدن قطعات خشك شده ( و در واقع نيمه خشك شده ) از غلطك، عمل خشك شدن همچنان ادامه مي يابد. به همين دليل معمولا حرارت غلطكها به نحوي تعيين مي گردد كه مقدار رطوبت موجود در لايه بدنه، در آخرين لحظه تماس با سطح غلطكها كمي بيشتر از مقدار مورد نظر باشد.

خشك كن هاي افشان يا پاشنده

همچنان كه اشاره گرديد امروزه در صنعت سراميك، خشك كن هاي افشان رايج ترين وسيله جهت تهيه پودر مي باشند. اين نوع خشك كن ها اگر چه از مدتها قبل در توليد بعضي از مواد غذايي به عنوان مثال شير خشك و قهوه بكار مي رفتند ولي در صنعت سراميك، مي توان گفت كه هنوز دستگاه هاي نسبتا جديد بشمار مي آيند.

بطور كاملا ساده و خلاصه، در خشك كن هاي افشان دوغاب بدنه به وسيله پاشيده شدن و برخورد با گازهاي داغ خشك شده و به پودر تبديل مي گردد . اين خشك كن ها اساسا از استوانه هايي از جنس فولاد ضد زنگ ساخته شده اند. قسمت پايين استوانه به يك مخروط ختم مي شود. محل ورود دوغاب بداخل فضاي استوانه مي تواند در پايين (قسمت مخروطي) و يا در بالاي خشك كن باشد.

عمل ” پاشيدن دوغاب نيز معمولا” به دو روش انجام مي شود. در روش اول دوغاب سراميك ريخته گري به وسيله عبور از ميان يك صفحه دوار (با سرعت زياد) در فضاي خشك كن پاشيده مي شود. در روش دوم (كه در صنايع سراميك بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد) پاشيده شدن دوغاب مستلزم عبور آن از وسط يك “شيپوره” است. حرارت مورد نياز اين خشك كن ها نيز معمولا از سوختن نفت و يا گاز تامين مي شود. بدين صورت كه گازهاي حاصل از احتراق مستقيما وارد فضاي خشك كن شده و با قطرات ريز دوغاب برخورد مي نمايند.

با اين توضيحات بديهي است كه چنانچه عمل پاشيدن دوغاب از پايين به طرف بالا انجام شود زمان تماس گازهاي داغ با قطرات ريز دوغاب افزايش خواهد يافت، ولي در هر صورت در خشك كن هاي افشان زمان تماس هواي داغ با قطرات دوغاب در مجموع بسيار كم است. دماي گازهاي ورودي معمولا بين ۷۵ تا ۱۰۰ مي باشد. بنابراين با توجه به زمان بسيار كم برخورد مواد اوليه و گازهاي داغ، بديهي است كه تعادل حرارتي بين اين دو برقرار نخواهد شد و اين موضوع نهايتا بدين معني است كه درجه حرارت مواد اوليه كمتر از مقدار مذكور مي باشد.

با اين همه و علي رغم زمان بسيار كم برخورد، عمل تبخير در خشك كن هاي افشان بسيار سريع است. به هر حال اين موارد در مجموع باعث مي گردند كه پودر بدنه حاصل در معرض حرارت بيش از حد قرار نگيرد و اين موضوع نيز به نوبه خود بدين معني است كه ادامه عمل تبخير پودر، به آن مفهومي كه در مورد خشك كن هاي غلطكي اشاره شد، در مورد خشك كن هاي افشان مصداق ندارد و بنابراين درخشك كن هاي افشان امكان حصول به مقدار دقيق آب مورد نظر وجود خواهد داشت.

اين مورد يكي از مهم ترين مزاياي خشك كن هاي افشان در صنعت سراميك است. علاوه بر اين مورد، سراميست ها، با ديدگاه خاص خود يك مزيت عمده ديگر را نيز در خشك كن هاي افشان مطرح مي نمايند، اين مزيت، شكل دانه ها و ذرات پودر حاصل از خشك كن هاي افشان است. به طور كلي ذرات پودر حاصل از خشك كن هاي افشان كروي مي باشند. اين شكل خاص باعث تسهيل در حركت و غلطيدن ذرات پودر روي يكديگر و در نتيجه شكل گيري بهتر آنها در داخل قالب هنگام اعمال فشار مي گردد.

بديهي است كه چنانچه جهت تهيه پودر از روش ها و يا خشك كن هاي نوع ديگر استفاده شود به هيچ وجه چنين سهولتي در حركت ذرات و پخش آنها وجود نخواهد داشت . ضمنا در پايان بايد اشاره گردد كه همچنان كه در خشك كن هاي افشان، جهت بازيابي گرد و غبار مواد اوليه موجود در هواي خروجي معمولا از پالايه هاي كيسه اي و يا “سيكلونها ” در مسير خروج هوا استفاده مي گردد.