Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế thì nhu cầu trong
cuộc sống của con người về trang trí gốm sứ ngày càng cao, đặc biệt là yêu
cầu về trang trí thẩm mĩ càng được quan tâm và chú trọng. Có nhiều phương
pháp tạo màu trang trí cho gốm sứ như vẽ thủ công, dán decal giấy hoặc decal
hấp, phương pháp trang trí trên men, dưới men . Phương pháp sử dụng decal
in sẵn hoa văn trang trí có nhiều ưu điểm như: có thể sản xuất hàng loạt, đơn
giản, giá thành hạ, có nhiều mẫu mã đa dạng được thiết kế sẵn.
Trên thế giới, việc sử dụng các chất màu để trang trí cho gốm sứ bằng
công nghệ in lưới đã được nghiên cứu và đưa vào ứngdụng, nhưng kết quả
nghiên cứu còn đang được giữ bí mật [ ]
Ở nước ta, tại các cơ sở sản xuất gốm sứ nổi tiếng như Nhà máy
gốm sứ Hải Dương, làng nghề Bát Tràng đã trang trí cho gốm sứ bằng
phương pháp in decal. Tuy nhiên, chất màu được sử dụng hoàn toàn phải
nhập ngoại nên giá thành sản phẩm cao. Vì vậy, việcnghiên cứu các chất
màu có thể sử dụng in decal để trang trí cho gốm sứlà một vấn đề cần
thiết.
Dung dịch các phức chất kim loại chuyển tiếp dãy 3dvới phối tử là
các axit hữu cơ thông dụng như axit fomic, oxalic, tactric, xitric,. có màu
sắc đa dạng có thể dùng làm dung dịch màu in decal để trang trí cho gốm
sứ. Phức chất của chúng tuy đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu từ lâu,
tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa đầy đủ và hệ thống bởi sự tạo phức của các
kim loại chuyển tiếp rất phong phú và đa dạng, phụ thuộc nhiều vào điều
kiện tổng hợp [ ]
Do đó việc nghiên cứu tìm điều kiện tổng hợp phức chất Fe, Co, Ni, Cr
và Ti với phối tử xitrat, tactrat, axetat nghiên cứu cấu tạo, tính chất của chúng
vẫn còn là vấn đề cần thiết. Chính vì vậy chúng tôichọn đề tài:
2
“Nghiên cứu ứng dụng phức chất của Fe, Co, Ni, Cr và Ti với một vài
axit cacboxylic tạo màu trang trí cho gốm sứ bằng phương pháp in decal”.
Để thực hiện đề tài chúng tôi đặt ra các nhiệm vụ sau:
1. Tổng quan tình hình tổng hợp, nghiên cứu tính chất các phức chất của
coban và titanvới axit xitric, các phương pháp tạo màu trang trícho gốm sứ.
2. Tổng hợp và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp các
phức chất nhằm thu được các phức chất có hiệu suất cao.
3. Xác định thành phần, cấu tạo và tính chất của một số phức chất thu
được bằng các phương pháp hóa lí, vật lí và hóa học.
4. Điều chế các chế dung dịch màu có chứa các phức chất củaFe, Co,
Ni, Cr và Ti.
5. Thử nghiệm sử dụng dung dịch màu in decal.
6. Thử nghiệm dùng decal tạo màu trang trí cho gốm sứ.
115 trang |
Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 3948 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu ứng dụng phức chất của Fe, Co, Ni, Cr và Ti, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1
MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế thì nhu cầu trong
cuộc sống của con người về trang trí gốm sứ ngày càng cao, đặc biệt là yêu
cầu về trang trí thẩm mĩ càng được quan tâm và chú trọng. Có nhiều phương
pháp tạo màu trang trí cho gốm sứ như vẽ thủ công, dán decal giấy hoặc decal
hấp, phương pháp trang trí trên men, dưới men ... Phương pháp sử dụng decal
in sẵn hoa văn trang trí có nhiều ưu điểm như: có thể sản xuất hàng loạt, đơn
giản, giá thành hạ, có nhiều mẫu mã đa dạng được thiết kế sẵn.
Trên thế giới, việc sử dụng các chất màu để trang trí cho gốm sứ bằng
công nghệ in lưới đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng, nhưng kết quả
nghiên cứu còn đang được giữ bí mật [ ]
Ở nước ta, tại các cơ sở sản xuất gốm sứ nổi tiếng như Nhà máy
gốm sứ Hải Dương, làng nghề Bát Tràng đã trang trí cho gốm sứ bằng
phương pháp in decal. Tuy nhiên, chất màu được sử dụng hoàn toàn phải
nhập ngoại nên giá thành sản phẩm cao. Vì vậy, việc nghiên cứu các chất
màu có thể sử dụng in decal để trang trí cho gốm sứ là một vấn đề cần
thiết.
Dung dịch các phức chất kim loại chuyển tiếp dãy 3d với phối tử là
các axit hữu cơ thông dụng như axit fomic, oxalic, tactric, xitric,... có màu
sắc đa dạng có thể dùng làm dung dịch màu in decal để trang trí cho gốm
sứ. Phức chất của chúng tuy đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu từ lâu,
tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa đầy đủ và hệ thống bởi sự tạo phức của các
kim loại chuyển tiếp rất phong phú và đa dạng, phụ thuộc nhiều vào điều
kiện tổng hợp [ ]
Do đó việc nghiên cứu tìm điều kiện tổng hợp phức chất Fe, Co, Ni, Cr
và Ti với phối tử xitrat, tactrat, axetat nghiên cứu cấu tạo, tính chất của chúng
vẫn còn là vấn đề cần thiết. Chính vì vậy chúng tôi chọn đề tài:
2
“Nghiên cứu ứng dụng phức chất của Fe, Co, Ni, Cr và Ti với một vài
axit cacboxylic tạo màu trang trí cho gốm sứ bằng phương pháp in decal”.
Để thực hiện đề tài chúng tôi đặt ra các nhiệm vụ sau:
1. Tổng quan tình hình tổng hợp, nghiên cứu tính chất các phức chất của
coban và titan với axit xitric, các phương pháp tạo màu trang trí cho gốm sứ.
2. Tổng hợp và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp các
phức chất nhằm thu được các phức chất có hiệu suất cao.
3. Xác định thành phần, cấu tạo và tính chất của một số phức chất thu
được bằng các phương pháp hóa lí, vật lí và hóa học.
4. Điều chế các chế dung dịch màu có chứa các phức chất của Fe, Co,
Ni, Cr và Ti.
5. Thử nghiệm sử dụng dung dịch màu in decal.
6. Thử nghiệm dùng decal tạo màu trang trí cho gốm sứ.
3
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH
CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CÁC PHỨC CHẤT XITRAT CỦA Co VÀ Ti
I.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU TÍNH
CHẤT CÁC PHỨC CHẤT
Axit xitric (HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH, kí hiệu là H3Cit)
là hợp chất hữu cơ đa chức và tạp chức, trong công thức cấu tạo có 3 nhóm
COOH, 1 nhóm OH. Phối tử này có khả năng tạo phức rất phong phú, đa dạng,
phụ thuộc nhiều vào điều kiện tổng hợp. Chúng có thể liên kết với nguyên tử
kim loại trung tâm qua nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl hoặc của nhóm
hidroxyl, hoặc có thể làm nhiệm vụ cầu nối tạo phức đa nhân. Vì vậy phức chất
của axit xitric với các ion kim loại Ti và Co có thể là phức chất đơn nhân hoặc
đa nhân, có tỉ lệ thành phần kim loại : gốc xitrat là 1:1, 1:2 hoặc 1:3..., tùy
thuộc vào pH mà có sự tách các proton ở các vị trí khác nhau của axit xitric.
I.1.1. Phức chất titan xitrat.
Theo tài liệu [17] các tảc giả đã tổng hợp được dãy các phức chất titan
xitrat Na3[Ti(H2Cit)2(HCit)].9H2O (1), K4[Ti(H2Cit)(HCit)2].4H2O (2),
K5[Ti(HCit)3].4H2O (3) và Na7[TiH(Cit)3].18H2O (4). Phức chất (1) được
điều chế bằng cách cho muối titan clorua vào dung dịch axit xitric 1M, tỉ lệ
ion titan: axit = 1:3. Điều chỉnh pH của hỗn hợp bằng dung dịch NaOH 1M
đến giá trị 3. Thêm etanol để kết tinh phức chất. Phức chất (2), (3) cũng được
điều chế tương tự, nhưng thay cho việc dùng NaOH người ta dùng dung dịch
KOH 1M để điều chỉnh pH của hỗn hợp. Phức chất (4) được tổng hợp từ titan
n-butoxit với cách thức phức tạp hơn bởi phải cất quay hỗn hợp phản ứng để
thu được phức chất. Các tác giả đã dùng các phương pháp đo phổ hồng ngoại,
phổ hấp thụ electron, phổ cộng hưởng từ proton, cộng hưởng từ C13, X-ray, từ
đó xác định được cấu trúc và sự chuyển hoá của các phức chất như trên hình
1.1
4
Các tác giả [16] đã thu được các dung dịch titan xitrat từ các phản ứng
giữa axit xitric với titan n-propanoxit với các tỉ lệ khác nhau. Với tỉ lệ axit:ion
titan≤2 trong điều kiện kết tinh chậm thu được một phức chất titan oxo-xitrat
không tan trong nước có công thức Ti8O10(Cit)4(H2O)12·14H2O·3HOPr
i. Phân
tích bằng X-ray đơn tinh thể đã chỉ ra cấu trúc lõi Ti8O10. Phối tử xitrat đưa cả
nhóm cacboxyl và nhóm ankoxyl để liên kết với nguyên tử titan, đồng thời tạo
ra một cấu trúc bền với dạng vòng càng và liên kết cầu nối. Phức chất này dễ
mất nước tạo ra dạng bột không có cấu trúc tinh thể, không tan trong nước.
Người ta kiểm tra dạng chất đehydrat hoá này bằng phổ cộng hưởng từ C13. Kết
quả vẫn cho thấy có liên kết giữa kim loại titan với nhóm cacboxylat.
Theo các tác giả ở tài liệu [26] một số phức chất khác của Ti(IV) với
phối tử axit xitric là:
Na6[Ti(C6H4.5O7)2(C6H5O7)].16H2O,
Na3(NH4)3[Ti(C6H4.5O7)2(C6H5O7)].9H2O,
Hình 1.1: Chuyển hoá giữa các phức chất và cấu trúc
của (3)
5
Được tổng hợp từ muối Ti(IV) clorua và dung dịch axit xitric, dùng
dung dịch kiềm( NaOH hoặc NH3, NaOH) để chỉnh pH đến pH=6, cho tiếp
rượu lạnh, để trong điều kiện lạnh ở 4oC thu được tinh thể không màu. Sử
dụng các phương pháp phổ: IR, 13CNMR, X-ray đã xác định được cấu trúc
anion phức (hình 1.2)
Hình1. 2: Cấu trúc của anion [Ti(C6H4.5O7)2(C6H5O7)]
6-
Mặt khác, theo tài liệu [25] các tác giả đã tổng hợp được phức 2 nhân
của Ti với axit xitric. Phức chất này được điều chế từ dung dịch TiCl4 với axit
xitric, điều chỉnh pH bằng NH3 đến pH = 4,5, thêm từ từ dung dịch H2O2 30%
thu được dung dịch màu đỏ. Cho tiếp rượu lạnh, sau vài ngày để trong tủ lạnh
thu được tinh thể màu đỏ, có công thức : (NH4)4[Ti2(O2)2(C6H4O7)2].2H2O
Quá trình tổng hợp phức trên được mô tả bằng phương trình phản ứng sau:
C COOH
COOH
COOH
HO
CH2
CH2
H2O2 OH
NH3
[Ti2(O2)2(C6H4O7)2] Cl H2O
TiCl4 + +
-
122
4-
+ 8
-
2+
+ 22
Dựa theo các kết quả đo phổ UV-Vis, FT-IR, FT- và laser- Raman,
6
NMR, nhiễu xạ tia X. Các tác giả đã đưa ra được cấu tạo anion phức như
hình 1.3.
Như vậy, titan có khả năng tạo phức với axit xitric theo nhiều tỉ lệ khác
nhau, có thể tạo thành phức chất đơn nhân hoặc đa nhân có nhiều ý nghĩa
trong khoa học cũng như thực tiễn.
Hình 1.3: Cấu tạo của anion phức [Ti2(O2)2(C6H4O7)2]
4-
I.1.2. Phức chất coban xitrat.
Trong công trình [29], phổ hấp thụ hồng ngoại của các phức citrat và
tactrat của Co đã được nghiên cứu. Trong các phức chất của Co với tactrat và
xitrat tỉ lệ mol của ion kim loại: phối tử là 1:1. Các phức tạo thành có đặc tính
anion với điện tích là (-1) trong vùng axit yếu và (-2) trong vùng kiềm. Trong
các phổ của phức chất Co với axit xitric tách ra từ môi trường có pH=1 có các
vân hấp thụ ở 1710 và 1420cm-1 , cho thấy rằng kim loại chỉ thay thế một
phần các hidro của các nhóm cacboxylic. Còn ở các phức chất tách ra ở
pH=6, 12 trên phổ hồng ngoại đều thấy có vân hấp thụ mạnh ở 1600 và
1400cm-1 cho thấy có sự thay thế hoàn toàn các hidro axit. Kết quả nghiên
cứu cũng cho thấy, trong các phức chất tách ra ở pH= 12 không có vân hấp
thụ ở 3450cm-1 và so sánh ở vùng 1300--800cm-1 cho thấy đã có sự thay thế
hidro của nhóm ancol. Phức chất dạng này cũng đã được tác giả ở công trình
[30] tổng hợp và xác định cấu tạo.Trên cơ sở phân tích hóa học các hợp chất
tách ra, các dữ liệu nghiên cứu sự chuyển dịch ion, sự xác định dấu và điện
7
tích, các kết quả phổ hồng ngoại tác giả đề nghị công thức cấu tạo các phức
chất của Co với axit xitric như sau:
CH2 COO
C
OH
COOH
CH2 COO
Ni
CH2 COO
C
OH
COO
CH2 COO
NiNa
CH2 COO
C
O
COO
CH2 COO
NiNa2
pH=1 pH=6 pH=12
Nếu như trong các tài liệu trên cho rằng giữa Co và axit xitric không có
sự hình thành phức chất đa nhân thì trong một số công trình bằng các phương
pháp nghiên cứu truyền thống ( phổ IR, phổ hấp thụ electron.. .) kết hợp với
nhiễu xạ tia X đơn tinh thể kèm theo phần mềm xử lí, đã cho biết nhiều kết
quả rõ ràng hơn về cấu trúc của các phức chất xitrat, đặc biệt là có sự hình
thành các phức chất xitrat có cấu trúc đime hoặc polime.
Năm 2003, Kotsakis [31] đã tổng hợp được phức chất coban xitrat có
cấu trúc đime (Hình 1.4) bằng cách cho muối Co(II) tương tác với anhidrit
của axit xitric, pH của dung dịch cũng được điều chỉnh đến 5. Tinh thể thu
được có công thức M2[Co(C6H5O7)(H2O)2]2.6H2O ( M là Na hoặc K). Kết quả
đo từ tính cho thấy giá trị momen từ hiệu dụng là 3,78 µB và như vậy có sự
tương tác, trao đổi tính phản sắt từ nhỏ giữa các ion Co(II).
Hình 1.4: Cấu trúc không gian của tinh thể phức chất
[Co2(C6H5O7)2(H2O)4]
2-
8
I.2. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHỨC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
TRẮC QUANG
Có rất nhiều phương pháp xác định thành phần phức chất: phương pháp
hệ đồng phân tử gam, phương pháp tỉ số mol, phương pháp chuyển dịch cân
bằng, phương pháp đường thẳng Amust, phương pháp Staric – Bacbanel…
Tuỳ theo từng loại phức mà sử dụng các phương pháp khác nhau.
I.2.1 Phương pháp tỉ số mol
Phương pháp tỉ số mol ( phương pháp đường cong bão hòa) dựa trên
việc xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của mật độ quang (A) vào sự biến thiên
nồng độ của một cấu tử khi cố định nồng độ của một cấu tử còn lại.
Nếu phức bền thì đồ thị thu được gồm hai đường thẳng cắt nhau, tỉ số
nồng độ CM/CR hoặc CR/CM tại điểm cắt chính là hệ số tỉ lượng của các cấu
tử tham gia tạo phức (đường 1)
Trong trường hợp phức kém bền thì ta thu được đường cong (đường 2).
Để xác định hệ số tỉ lượng ta phải ngoại suy bằng cách kéo dài 2 nhánh của
đường cong cắt nhau tại một điểm. Tỉ số nồng độ CM/CR hoặc CR/CM tại điểm
cắt chính là hệ số tỉ lượng của các cấu tử tham gia tạo phức
Phương pháp này tiến hành cả hai trường hợp
a) Khi CM = const, CR biến đổi
b) Khi CR = const, CM biến đổi
9
CM/CR CM/CR
II.2.2 Phương pháp chuyển dịch cân bằng
Phương pháp này dùng để xác định thành phần phức đơn nhân, ở một
nồng độ cố định của kim loại Mn+, nếu ta tăng dần nồng độ của phối tử HR thì
cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải trong phản ứng sau:
M + nHR ↔ MRn + nH
+ Kcb
M: ion kim loại tạo phức
HR: thuốc thử
Theo định luật tác dụng khối lượng ta có: Kcb = n
n
n
HRM
HMR
]].[[
]].[[ (1.1)
→ Suy ra [MRn]/[M] = Kcb.[HR]
n/[H]n (1.2)
Lấy logarit 2 vế của (1.2) ta được:
Lg([MRn]/[M]) = lgKcb + npH + nlg[HR] (1.3)
Nồng độ phức tỉ lệ thuận với mật độ quang của phức ∆Ai
Nồng độ của ion kim loại [M] = CM – [MRn] tỉ lệ thuận với (∆Agh - ∆Ai)
→ lg
][
][
M
MRn = lg
igh
i
AA
A
∆−∆
∆
(1.4)
Xây dựng đường cong bão hòa để xác định ∆Agh giống như phương
pháp tỉ số mol
Từ (1.3) ta có : lg
igh
i
AA
A
∆−∆
∆
= lgKcb + npH + nlg[HR] (1.5)
Ở nhiệt độ xác định và pH không đổi đặt LgKcb + npH = a = const ta được
lg
igh
i
AA
A
∆−∆
∆
= a + nlg[HR]
vì CR >> CM nên lg[HR] = lgCHR (1.6)
Xây dựng đồ thị phụ thuộc lg
igh
i
AA
A
∆−∆
∆
vào lgCHR ta xác định được n
10
Ở đây ∆Agh là giá trị giới hạn của mật độ quang khi tiến hành thí
nghiệm xây dựng đường cong bão hòa ∆A = f(CR/CM)
Để xác định hệ số tỉ lượng n ta sử dụng phần biến thiên của ∆Ai với
CHR và sử dụng đồ thị :
lg
igh
i
AA
A
∆−∆
∆
= f(lgCHR) (1.7)
Sau đó xử lí thống kê để tính tga = n
tgα
tgα = n
lgCHR
Hình 1.5: Đồ thị phương pháp chuyển dịch cân bằng
II.2.3 Phương pháp hệ đồng phân tử gam.
Phương pháp này dựa trên việc xây dựng đồ thị sự phụ thuộc ∆A vào
CM/CR hoặc VM/VR với tổng nồng độ CM + CR = const, tổng thể tích VM +
VR = const. Đồ thị có cực đại. Với phức bền thì hai đường thẳng cắt nhau tại
(1), phức kém bền thì đồ thị là một đường cong (2), ngoại suy để tìm cực đại
bằng cách kéo dài hai nhánh của đường cong đến cắt nhau, đây chính là điểm
cực đại. Tỉ số CM/CR hoặc VM/VR tại điểm cực đại sẽ ứng với tỉ lệ các hệ số tỉ
lượng của hai cấu tử trong phức.
∆A
(1) Phức bền
(2) Phức kém bền
lg
igh
i
AA
A
∆−∆
∆
(1)
(2)
11
CM/CR
Hình 1.6: Đồ thị phương pháp hệ đồng phân tử gam
I.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO MÀU TRANG TRÍ CHO GỐM SỨ
Từ lâu việc trang trí tạo màu cho các sản phẩm gốm sứ đã được các nhà
nghiên cứu đặc biệt chú ý. Từ trước đến nay người ta thường dùng các hình
thức trang trí như:
Nhuốm màu xương sản phẩm rồi nung. Phương pháp này thường
được dùng đối với hàng đất và sành.
Vẽ, in decal, hoặc dán hoa lên sản phẩm đã tráng men và đã nung
chảy chúng. Hình thức này được gọi là phương pháp trang trí trên men.
Vẽ, in decal lên sản phẩm sau đó tráng men và nung lại sản phẩm.
Hình thức này gọi là vẽ trong men vì lớp màu trang trí sẽ chảy ra và nằm cùng
với lớp men.
Đôi khi có thể dùng chất màu cho bay hơi bám lên sản phẩm ở giai
đoạn xương nung kết khối để tạo men màu (tương tự như tráng men muối).
Hình thức này ít dùng vì không kinh tế.
Đơn giản hơn cả là dùng chất màu để tạo men màu, men kết tinh
hoặc các loại men dễ chảy để trang trí sản phẩm.
Theo tác giả [9] các chất màu của gốm sứ là những oxit kim loại khi tác
dụng với silic, Al2O3, B2O3 ở nhiệt độ cao tạo thành các silicat, aluminat,
borat hoặc các spinen nhuộm màu. Khả năng nhuộm màu của các oxit kim
loại phụ thuộc nhiều vào hóa trị cũng như số phối trí của các kim loại đó
trong các hợp chất tạo màu. Mặt khác chế độ nhiệt và môi trường cũng có ảnh
hưởng rất lớn đến khả năng nhuộm màu của các hợp chất tạo màu. Hiện
tượng này thường gặp đối với các oxit đa hóa trị như oxit crom, oxit niken,
oxit sắt...Nhiều loại silicat màu có những màu tươi và đáp ứng ở nhiệt độ 900-
1000oC nhưng khi nung ở nhiệt độ cao lại trở nên xám bẩn hoặc bị bạc màu,
12
mất bóng. Một số màu chỉ xuất hiện trong môi trường khử, ngược lại có
những màu chỉ xuất hiện trong môi trường oxi hóa. Có một số oxit bản thân
không có màu nhưng lại có vai trò quan trọng trong khả năng phát màu của
chế phẩm trên gốm sứ.
Ví dụ:
Al2O3 bản thân không phát màu nhưng trong men màu lam khi tăng
hàm lượng Al2O3 làm cho màu lục của Cr2O3 sáng lên và có ánh vàng.
Màu của hợp chất coban thường thể hiện màu xanh nhạt đến màu
lam. Còn cho vào men 4% CoO, 3% Fe2O3, 3% Cr2O3 thu được men màu đen.
Trong môi trường oxi hóa, oxit sắt có từ màu vàng chuyển sang nâu
đỏ, đến đỏ rượu vang và sang nâu. Trong môi trường khử có các màu khác
nhau từ xanh xám đến xanh đen.
Màu của oxit niken thường cho màu nâu nhạt đến màu vàng, nhưng
có lẫn molypden, vanadi dễ tạo ra màu nâu xanh đến nâu đỏ.
Men được điều chế từ cao lanh, phenspat, thạch anh, oxit chì (PbO hay
Pb3O4) và oxit tạo màu nếu cần. Người ta nấu chảy hỗn hợp của những
nguyên liệu đó thành thủy tinh rồi nghiền nhỏ với nước thành một huyền phù.
Khi nhúng sản phẩm vào huyền phù men, bề mặt sản phẩm được phủ một lớp
men mỏng và mịn. Sấy khô và nung sản phẩm ở nhiệt độ thích hợp đủ để cho
men nóng chảy thành lớp thủy tinh bao bọc kín bề mặt sản phẩm.
Men có hai loại: men trong suốt và men mờ. Men mờ khác với men
trong suốt ở chỗ trong thành phần có thêm thiếc đioxit (SnO2) là chất làm cho
men trở nên đục. Men trong suốt dùng để phủ ngoài các đồ gốm như sứ, men
mờ được dùng để phủ ngoài đồ sắt. Loại men này thường phải tráng hai, ba
lớp. Dù là men trong suốt hay men mờ, tác dụng chính của men là làm cho
các sản phẩm chịu được hóa chất, nâng cao tính chất cơ lí và tính cách điện,
làm cho bụi bặm không bám vào sản phẩm và vẻ đẹp của sản phẩm tăng lên.
13
Nguyên liệu chủ yếu để làm đồ gốm là đất sét và cao lanh. Đất sét là
sản phẩm phân hủy của các silicat thiên nhiên dưới tác dụng của những tác
nhân khí quyển, chủ yếu là nước và khí cacbonic. Nó gồm các khoáng sét
như caonilit (Al2O3.2SiO2.2H2O), montmorilonit (AlSi2O5(OH).xH2O) và
galoazit (Al2O3.2SiO2.2H2O) và các tạp chất như cát, oxit sắt...Cao lanh
gồm chủ yếu caolinit và được tạo nên do quá trình phong hóa của phenspat
orthoclazo. Cao lanh tinh khiết có màu trắng, sờ thấy mịn. Đất sét dùng
làm đồ gốm khác với cao lanh ở chỗ dẻo và chứa nhiều tạp chất hơn, khi
nhào trộn với nước, đất sét tạo thành khối nhão dễ tạo hình và hình được
giữ nguyên sau khi sấy khô. Loại đất sét có nhiệt độ nóng chảy trên 1650oC
gọi là đất sét chịu lửa. Đất sét hay cao lanh được tinh chế rồi làm hỗn hợp
nguyên liệu và tạo hình bằng các phương pháp nặn, ép và đúc, làm khô rồi
sấy, nung ở nhiệt độ cao rồi trang trí sản phẩm.
Việc tạo màu cho gốm sứ bao gồm các bước sau:
1. Phối liệu tạo màu thường được nghiền mịn và trộn trong máy nghiền
bi ướt (hoặc khô). Cách này thường dùng để tạo màu dưới men. Người ta
cũng có thể tách các kết tủa của các hỗn hợp kim loại sau khi hòa tan nó vào
nước. Cách này thường dùng để tạo màu trên men.
2. Phối liệu sau khi chuẩn bị như trên được nung đến nhiệt độ thích hợp
cho sự phát màu tùy theo từng loại màu. Ví dụ: màu chứa oxit sắt không nung
quá 1200oC, màu chứa oxit đồng không nung quá 1050oC...hầu hết các màu
dưới men thường được nung từ 1200-1300oC.
3. Sau khi nung các tảng màu hình thành được nghiền mịn, rửa sạch.
4. Đối với màu dưới men thường pha thêm vào chất màu 30-40% men
sứ và 5-10% đất sét dẻo đối với màu trên men và trong men thường pha thêm
các chất chảy phù hợp.
Màu dưới men cần phải đáp ứng những yêu cầu sau :
14
• Có độ liên kết nhất định để có thể dùng để vẽ hoặc in được.
• Bám chắc vào xương (có chứa một tỉ lệ chất chảy nhất định)
• Có thể phun được mà không gây tắc súng phun.
• Bền với nhiệt độ trong khoảng tương đối rộng.
• Không tan hay tan rất ít vào men.
Màu trên men cần phải đáp ứng những yêu cầu sau: Loại màu này
thường được nung ở nhiệt độ 600-800oC sau khi đã vẽ lên lớp men của sản
phẩm đã nung. Bản chất của màu này tương tự màu dùng cho sành, nó gồm 2
phần: chất màu và chất chảy. Chất màu thường được sản xuất bằng cách cho
kết tủa các hợp chất hòa tan vào nước hoặc các dung môi. Chất này là thủy tinh
có khả năng nóng chảy ở nhiệt độ thấp. Chất chảy có tác dụng làm chất màu
chảy lỏng. Chất màu được sản xuất từ việc trộn các oxit kim loại khan với chất
chảy đã nung. Nghiền thành bột sau đó pha với dầu Terpentil và dầu có độ sánh
cao đi từ nhựa thông. Tỉ lệ chất chảy và màu thường là 1:1 cho đến 1:4.
Để tạo màu trang trí cho gốm sứ người ta cũng sử dụng nhiều phương
pháp khác nhau. Một trong những phương pháp truyền thống vẫn đang được
sử dụng hiện nay là dùng bột màu, đặc biệt là các oxit vô cơ trộn với phối
liệu trước khi nung. Sản phẩm thu được được tạo màu trên toàn bộ bề dày
của nó. Thực tế các sản phẩm gốm sứ lại chỉ cần lớp màu trang trí bên ngoài
hoặc ở trên bề mặt vì vậy lượng bột này ở bên trong là không cần thiết.
Công nghệ in lưới ra đời khắc phục các nhược điểm trên và kèm theo nhiều
ưu điểm hơn hẳn. Lượng hóa chất màu cần cho in lưới rất ít, đồng thời mở ra
khả năng đa dạng hóa mẫu mã sản phẩm và có thể đưa vào tự động hóa làm
tăng năng suất sản phẩm.
Hiện nay, ở nước ta và trên thế giới đã sản xuất gốm sứ theo hướng
này. Công nghệ in lưới có thể sử dụng hai loại chất màu. Một loại sử dụng
bột màu vô cơ đem trộn với keo phụ trợ để in decal. Loại chất màu thứ hai
15
được sử dụng đó là dung dịch màu. Ở nước ta, tại làng nghề gốm sứ Bát
Tràng và nhà máy gốm sứ Hải Dương đã và đang trang trí cho gốm sứ hàng
loạt bằng decal tạo ra các sản phẩm như cốc, chén, bát, bình hoa..., tuy nhiên
các chất màu đang sử dụng hiện nay hoàn toàn phải nhập ngoại do đó mà giá
thành sản phẩm cao. Vì vậy, vấn đề chất tạo màu trang trí cho sản phẩm gốm
sứ