مواد اولیه لعاب (قسمت پنجم)

فلزات قلیایی خاکی

• باریم

کربنات باریم قدرت گدازآوری آمیز را افزایش می دهد و شیشه را متراکم تر می کند. مزیت اصلی استفاده از باریم در مقایسه با سایر فلزات قلیایی خاکی در فریت یا لعاب، افزایش “درخشندگی” سطح لعاب های براق می باشد. این مسئله اساساً از افزایش ضریب شکست و اندکی نیز از بیشتر بودن قدرت گدازآوری ترکیبات باریم ناشی می شود. باریم اندکی انبساط حرارتی را متاثر ساخته و رفتار آن شبیه سرب می باشد. در نتیجه، اغلب به عنوان جانشین سرب مورد استفاده قرار می گیرد. باریم همانند سرب اثر فاحشی بر وزن مخصوص لعاب ندارد. در لعاب هایی با دمای پخت یکسان، ویژگی هایی از قبیل دوام، ضریب کشسانی، چگالی و ضریب شکست در فریت های باریمی مابین فریت های کلسیمی و سربی قرار می گیرد. به دلیل اثر سودمند باریم بر ضریب کشسانی و استحکام مکانیکی لعاب (در مقایسه با سایر فلزات قلیایی خاکی) اغلب در لعاب های پوشش آجر نیز به کار می رود/ این عنصر نقش با ارزشی در ایجاد لعاب های بلورین ریز دانه مات بازی می کند.

با این حال، ورود باریم در لعاب و فریت زیان هایی را نیز به همراه دارد. در این مورد به سمی بودن ترکیبات باریم و خوردگی شدید دیرگدازهای کوره فریت سازی، هنگامی که آمیز مصرفی دارای مقادیر زیادی از این ماده است، می توان اشاره کرد. این ماده اغلب از کربنات باریم( BaCO_۳ ) تأمین می شود. کربنات باریم در دماهای بالای فریت سازی گدازآوری موثر می باشد، اگرچه هر گاه به مقدار زیادی مصرف شود منجر به تبلور ناخواسته لعاب خواهد شد.

• کلسیم

ترکیبات کلسیم به اشکال گوناگون، به صورت یکی از اجزاء فریت و یا به صورت افزودنی های آسیاب در آمیز لعاب مورد استفاده قرار می گیرند. مزیت این ماده از آنجا ناشی می شود که در مراحل اولیه حرارت دادن به آسانی با سایر ترکیبات لعاب واکنش می کند. در دماهای بالاتر، توانایی گدازآوری اکسید کلسیم خوب و اثر آن در کاهش گرانروی بسیار مشهود است.

اکسید کلسیم سختی مکانیکی و استحکام کششی لعاب را افزایش می دهد و پایداری لعاب را در برابر اسید و آب بهبود می بخشد. در لعاب افزایش اکسید کلسیم می تواند باعث کاهش ضریب انبساط حرارتی شود. اما افزودن بیش از حد این ماده، تمایل به تبلور لعاب را افزایش می دهد. در مواردی که تبلور عمدی آنورتیت ( CaAl_۲Si_۲O_۸ ) و ولاستونیت(CaSiO_۳) در لعاب مد نظر باشد، لعاب هایی با میزان ماتی متفاوت ایجاد می شود. بر خلاف سایر فلزات قلیایی خاکی، اکسید کلسیم چندان بر ضریب انکسار ( و در نتیجه درخشندگی) لعاب تاثیر ندارد. ترکیبات کلسیم عموماً فراوان و دارای ثبات ترکیبی و قیمت مناسب می باشند؛ اما منبع اصلی تأمین کلسیم، کربنات کلسیم ( CaCO_۳ ) است.

• استرانسیم

گرچه نقش ترکیبات استرانسیم در افزایش سرعت ذوب سال هاست که شناخته شده است، اما تا قبل از سال ۱۹۴۲ ، از ترکیبات این ماده چندان استفاده نمی شد. هنگامی که کنترل تبلور در لعاب مد نظر باشد استفاده از استرانسیم به همراه کلسیم و باریم مفید خواهد بود. در مقایسه با اکسید باریم و در صورتیکه تنها گدازآور ترکیب لعاب باشد، اکسید استرانسیم لعاب های درخشان تر و با قابلیت ذوب بیشتری را ایجاد می کند. مشخص شده است که استرانسیم مقاومت شیمیایی لعاب را بهبود می بخشد و این هنگامی است که از استرانسیم به جای اکسید سرب و اکسید روی در لعاب استفاده شود، اما نقش اولیه آن سهولت در تهیه لعاب های دما پایین می باشد. منبع تأمین آن می تواند کربنات استرانسیم ( SrCO_۳ ) باشد.

• منیزیم

ترکیبات منیزیم اغلب در سنگ های آهکی یافت می شوند، و در نتیجه می توان اکسید منیزیم را در اکثر لعاب ها در کنار کلسیم مشاهده کرد. این ماده به استثنای چند لعاب خاص، به ندرت به تنهایی در لعاب (بدون حضور اکسید کلسیم) استفاده می شود. منیزیم همانند کلسیم به عنوان یک عامل گدازآور فعال در دماهای بالا عمل می کند و گرانروی مذاب را به ویژه در حوالی ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد کاهش می دهد. افزودن اکسید منیزیم به لعاب می تواند موجب تنظیم شکل منحنی انبساط حرارتی و کاهش دمای آنیلینگ لعاب گردد. این ماده قابلیت چسبندگی لعاب و بدنه را بهبود می بخشد. افزودن مقادیر زیاد اکسید منیزیم به لعاب موجب تأخیر عمل ذوب و در نتیجه ایجاد جلوه های سطحی رگه ای می گردد.

منیزیم ایجاد رنگ در برخی از لعاب ها را تحت تاثیر قرار می دهد. این ماده به خصوص در ایجاد لعاب هایی با رنگ های ارغوانی کبالت و سبز نیکل موثر می باشد. در هنگام پخت، لعاب های دارای منیزیا در اتمسفر احیا رنگ خاکستری خالصی ایجاد می شود.

 مواد اولیه تامین کننده اکسید منیزیم فراوان می باشند و مهم ترین آنها کربنات منیزیم (MgCO_۳ )است. از دولومیت (CaCO_۳.MgCO_۳)که کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم است نیز به وفور جهت تأمین کلسیم و منیزیم در لعاب استفاده می شود.