MEN RẠN
Men rạn là loại men độc đáo, được tạo ra từ sự chênh lệch độ co giữa xương và men gốm. Men rạn có màu sắc đa dạng, ngoài sử dụng trong gia đình, các sản phẩm tráng loại men này còn là món vật trang trí sang trọng với mọi thiết kế.
Đối với các sản phẩm gốm sứ, người sử dụng luôn có yêu cầu ngoài về tính thẩm mỹ thì còn cần đáp ứng các tính chất cơ, lý, hóa với sản phẩm. Do đặc tính cơ học của men gốm, dưới tác dụng của các yếu tố bên ngoài, lớp men dễ xuất hiện các vết nứt trong quá trình sản xuất và sử dụng. Với các sản phẩm gốm sứ thông thường thì đều không mong muốn xuất hiện các vết nứt này, tuy nhiên một số đồ sứ có lớp men nứt được người sử dụng ưa chuộng vì mạng lưới vết nứt mang vẻ đẹp nghệ thuật và hấp dẫn. Loại men ấy, người ta gọi là men rạn!
Thông thường, có 2 cách phổ biến để tạo ra men rạn: vết rạn được hình thành trước khi nung và lớp rạn được hình thành sau khi nung. Hai loại này khác nhau về đặc điểm, hình thái của vết rạn và bản chất của bài men. Đối với loại men rạn có vết rạn hình thành trước quá trình nung, lượng nguyên liệu dẻo đưa vào bài men lớn (đất sét (≥ 10%), bentonite (≥ 3%),...). Chính vì vậy, lớp men sau khi tráng lên xương thường dày và có độ dẻo cao, dẫn đến hiện tượng co sau khi sấy (lớp men nứt ngay khi sấy), và xuất hiện vết rạn sau nung từ đó. Kiểu rạn trước nung này nhìn chung đơn giản, dễ tạo, tuy nhiên, đặc điểm của vết rạn của loại này là thường to, thô, không sắc nét,... nên đôi khi không đáp ứng được yêu cầu về vết rạn như ý muốn. Đối với loại men rạn có vết rạn hình thành sau quá trình nung thì ngược lại, vết rạn nhỏ, có độ sắc nét cao, mạng lưới rạn đẹp,... Bởi lẽ vậy, kiểu men rạn hình thành sau nung được ưa chuộng hơn. Trong bài viết này tập trung nói rõ về men rạn có vết hình thành sau quá trình nung!
Bản chất của việc hình thành các điểm rạn chính là sự chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt (hệ số COE) giữa xương và men (thông thường, để tạo ra men rạn, COE của men nhỏ hơn xương ≥ 20%), dẫn đến sự co ngót không đồng đều, men co hơn trong quá trình làm nguội. vVì vậy men có ứng suất cao và gây ra các vết nứt nhỏ (vết nứt vi mô). Các vết nứt này dần mở rộng, dần tiến đến nhau và dần dần hình thành mạng lưới nứt.
Qua một số tài liệu và các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, một số yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế hình thành và phát triển mạng lưới vết nứt bao gồm:
1. Tốc độ làm nguội
Trong quá trình làm nguội, bề mặt của sản phẩm (lớp men) co nhanh, chịu một ứng suất kéo, còn phía bên trong của sản phẩm (lớp xương) chịu ứng suất nén. Độ bền kéo của sản phẩm gốm thấp hơn rất nhiều so với độ bền nén, dẫn đến việc hình thành các vết nứt trên bề mặt.
Tốc độ làm nguội khác nhau dẫn đến việc hình thành mạng lưới vết nứt khác nhau. Với tốc độ làm nguội nhanh, độ lan truyền các vết nứt tương đối nhanh, ảnh hưởng của sự chênh lệch nhiệt độ tương đối nhỏ, mạng lưới vết nứt đồng đều. Còn với tốc độ làm nguội chậm, sự chênh lệch nhiệt độ giữa xương và men lớn (lớp men nguội nhanh hơn xương), dẫn đến việc các vết nứt sẽ dày đặc hơn. Khi nhiệt độ sản phẩm giảm xuống bằng với nhiệt độ của môi trường, các vết nứt mới sẽ không xuất hiện, tức là các vết nứt trên bề mặt sản phẩm đã ổn định.
Lợi dụng sự ảnh hưởng của tốc độ làm nguội này, một trong những cách ta có thể điều chỉnh hình dạng, kiểu rạn của men rạn là điều chỉnh tốc độ làm nguội sản phẩm. Thông thường, tốc độ làm nguội nhanh sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tạo men rạn.
2. Độ dày của lớp men
Độ dày của lớp men ảnh hưởng lớn đến mạng lưới các vết nứt trên bề mặt sản phẩm. Về bản chất, độ dày lớp men làm thay đổi quá trình tích tụ và giải phóng ứng suất. Độ dày của lớp men nhỏ (men mỏng), chỉ có một vài vết nứt nhỏ nằm rải rác trên bề mặt sản phẩm. Khi độ dày của lớp men tăng lên, số vết nứt xuất hiện nhiều và dày đặc hơn. Tuy nhiên, chỉ nên tăng độ dày của men lên một ngưỡng nhất định, vượt quá ngưỡng ngày, số lượng vết nứt giảm, sự phát triển vết nứt chậm lại. Điều này có thể giải thích là do khi độ dày lớp men quá lớn, ứng suất nhiệt cần thiết để tạo ra các vết nứt cũng cần lớn, nên các vết nứt khó xuất hiện hơn khi lớp men đạt độ dày vừa phải.
3. Hệ số giãn nở nhiệt (COE) của lớp men
Như đã trao đổi ở phần trên, bản chất của việc hình thành các vết nứt là do sự chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt (COE) giữa lớp men và xương gốm. Chính vì vậy, COE của lớp men cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế hình thành và sự phân bố các vết nứt. Khi COE của lớp men nhỏ, lớp men co lại ít hơn trong quá trình làm nguội; ngược lại, khi COE của lớp men lớn, độ co của lớp men tăng sẽ xuất hiện nhiều vết nứt, các vết nứt dày đặc hơn trên lớp men. Tuy vậy, kết quả thực nghiệm cho thấy: COE của men tăng đến một mức nhất định thì sau đó số lượng vết nứt bắt đầu giảm đi. Điều này có thể giải thích là do khi COE của lớp men quá lớn, nhiệt mất đi nhanh hơn và khó tích tụ lại trên bề mặt men gốm, ứng suất nhiệt trên bề mặt giảm dẫn đến việc giảm vết nứt.
Để tạo ra sự chênh lệch COE giữa xương và lớp men (cần men có COE đủ lớn so với xương), cần sử dụng các nguyên liệu phù hợp. COE phụ thuộc vào bản chất (thành phần hóa) của bài men). Các oxit làm tăng COE của men có thể kể đến như: Na2O, K2O,... Thông thường, nguyên liệu chứa các oxit này là feldspar, hàm lượng feldspar đủ lớn (≥ 50%) dễ hình thành điểm rạn trong men. Ngoài ra, khuyến cáo có thể sử dụng thêm một số loại frite mà công ty đã sản xuất và sử dụng trong bài men rạn như CE-FVS, CE-3134 với hàm lượng khoảng 10 đến 15%, ngoài hỗ trợ quá trình tạo vết rạn trên lớp men, còn giúp men rất trong, sáng, bóng,...
Với dòng men rạn này, đội ngũ kỹ thuật công ty TNHH Ceratech cũng đã nghiên cứu và thử nghiệm thành công, cho ra một số bài men có thể áp dụng vào sản xuất như sau (có kèm hình ảnh cụ thể mẫu thử):
Người thực hiện: Kỹ sư Vũ Thùy Trang./.
Đối với các sản phẩm gốm sứ, người sử dụng luôn có yêu cầu ngoài về tính thẩm mỹ thì còn cần đáp ứng các tính chất cơ, lý, hóa với sản phẩm. Do đặc tính cơ học của men gốm, dưới tác dụng của các yếu tố bên ngoài, lớp men dễ xuất hiện các vết nứt trong quá trình sản xuất và sử dụng. Với các sản phẩm gốm sứ thông thường thì đều không mong muốn xuất hiện các vết nứt này, tuy nhiên một số đồ sứ có lớp men nứt được người sử dụng ưa chuộng vì mạng lưới vết nứt mang vẻ đẹp nghệ thuật và hấp dẫn. Loại men ấy, người ta gọi là men rạn!
Thông thường, có 2 cách phổ biến để tạo ra men rạn: vết rạn được hình thành trước khi nung và lớp rạn được hình thành sau khi nung. Hai loại này khác nhau về đặc điểm, hình thái của vết rạn và bản chất của bài men. Đối với loại men rạn có vết rạn hình thành trước quá trình nung, lượng nguyên liệu dẻo đưa vào bài men lớn (đất sét (≥ 10%), bentonite (≥ 3%),...). Chính vì vậy, lớp men sau khi tráng lên xương thường dày và có độ dẻo cao, dẫn đến hiện tượng co sau khi sấy (lớp men nứt ngay khi sấy), và xuất hiện vết rạn sau nung từ đó. Kiểu rạn trước nung này nhìn chung đơn giản, dễ tạo, tuy nhiên, đặc điểm của vết rạn của loại này là thường to, thô, không sắc nét,... nên đôi khi không đáp ứng được yêu cầu về vết rạn như ý muốn. Đối với loại men rạn có vết rạn hình thành sau quá trình nung thì ngược lại, vết rạn nhỏ, có độ sắc nét cao, mạng lưới rạn đẹp,... Bởi lẽ vậy, kiểu men rạn hình thành sau nung được ưa chuộng hơn. Trong bài viết này tập trung nói rõ về men rạn có vết hình thành sau quá trình nung!
Bản chất của việc hình thành các điểm rạn chính là sự chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt (hệ số COE) giữa xương và men (thông thường, để tạo ra men rạn, COE của men nhỏ hơn xương ≥ 20%), dẫn đến sự co ngót không đồng đều, men co hơn trong quá trình làm nguội. vVì vậy men có ứng suất cao và gây ra các vết nứt nhỏ (vết nứt vi mô). Các vết nứt này dần mở rộng, dần tiến đến nhau và dần dần hình thành mạng lưới nứt.
Qua một số tài liệu và các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, một số yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế hình thành và phát triển mạng lưới vết nứt bao gồm:
1. Tốc độ làm nguội
Trong quá trình làm nguội, bề mặt của sản phẩm (lớp men) co nhanh, chịu một ứng suất kéo, còn phía bên trong của sản phẩm (lớp xương) chịu ứng suất nén. Độ bền kéo của sản phẩm gốm thấp hơn rất nhiều so với độ bền nén, dẫn đến việc hình thành các vết nứt trên bề mặt.
Tốc độ làm nguội khác nhau dẫn đến việc hình thành mạng lưới vết nứt khác nhau. Với tốc độ làm nguội nhanh, độ lan truyền các vết nứt tương đối nhanh, ảnh hưởng của sự chênh lệch nhiệt độ tương đối nhỏ, mạng lưới vết nứt đồng đều. Còn với tốc độ làm nguội chậm, sự chênh lệch nhiệt độ giữa xương và men lớn (lớp men nguội nhanh hơn xương), dẫn đến việc các vết nứt sẽ dày đặc hơn. Khi nhiệt độ sản phẩm giảm xuống bằng với nhiệt độ của môi trường, các vết nứt mới sẽ không xuất hiện, tức là các vết nứt trên bề mặt sản phẩm đã ổn định.
Lợi dụng sự ảnh hưởng của tốc độ làm nguội này, một trong những cách ta có thể điều chỉnh hình dạng, kiểu rạn của men rạn là điều chỉnh tốc độ làm nguội sản phẩm. Thông thường, tốc độ làm nguội nhanh sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tạo men rạn.
2. Độ dày của lớp men
Độ dày của lớp men ảnh hưởng lớn đến mạng lưới các vết nứt trên bề mặt sản phẩm. Về bản chất, độ dày lớp men làm thay đổi quá trình tích tụ và giải phóng ứng suất. Độ dày của lớp men nhỏ (men mỏng), chỉ có một vài vết nứt nhỏ nằm rải rác trên bề mặt sản phẩm. Khi độ dày của lớp men tăng lên, số vết nứt xuất hiện nhiều và dày đặc hơn. Tuy nhiên, chỉ nên tăng độ dày của men lên một ngưỡng nhất định, vượt quá ngưỡng ngày, số lượng vết nứt giảm, sự phát triển vết nứt chậm lại. Điều này có thể giải thích là do khi độ dày lớp men quá lớn, ứng suất nhiệt cần thiết để tạo ra các vết nứt cũng cần lớn, nên các vết nứt khó xuất hiện hơn khi lớp men đạt độ dày vừa phải.
3. Hệ số giãn nở nhiệt (COE) của lớp men
Như đã trao đổi ở phần trên, bản chất của việc hình thành các vết nứt là do sự chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt (COE) giữa lớp men và xương gốm. Chính vì vậy, COE của lớp men cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế hình thành và sự phân bố các vết nứt. Khi COE của lớp men nhỏ, lớp men co lại ít hơn trong quá trình làm nguội; ngược lại, khi COE của lớp men lớn, độ co của lớp men tăng sẽ xuất hiện nhiều vết nứt, các vết nứt dày đặc hơn trên lớp men. Tuy vậy, kết quả thực nghiệm cho thấy: COE của men tăng đến một mức nhất định thì sau đó số lượng vết nứt bắt đầu giảm đi. Điều này có thể giải thích là do khi COE của lớp men quá lớn, nhiệt mất đi nhanh hơn và khó tích tụ lại trên bề mặt men gốm, ứng suất nhiệt trên bề mặt giảm dẫn đến việc giảm vết nứt.
Để tạo ra sự chênh lệch COE giữa xương và lớp men (cần men có COE đủ lớn so với xương), cần sử dụng các nguyên liệu phù hợp. COE phụ thuộc vào bản chất (thành phần hóa) của bài men). Các oxit làm tăng COE của men có thể kể đến như: Na2O, K2O,... Thông thường, nguyên liệu chứa các oxit này là feldspar, hàm lượng feldspar đủ lớn (≥ 50%) dễ hình thành điểm rạn trong men. Ngoài ra, khuyến cáo có thể sử dụng thêm một số loại frite mà công ty đã sản xuất và sử dụng trong bài men rạn như CE-FVS, CE-3134 với hàm lượng khoảng 10 đến 15%, ngoài hỗ trợ quá trình tạo vết rạn trên lớp men, còn giúp men rất trong, sáng, bóng,...
Với dòng men rạn này, đội ngũ kỹ thuật công ty TNHH Ceratech cũng đã nghiên cứu và thử nghiệm thành công, cho ra một số bài men có thể áp dụng vào sản xuất như sau (có kèm hình ảnh cụ thể mẫu thử):
| Nguyên liệu | Tỉ lệ |
| CE-FVS | 10 |
| CE-3133 | 10 |
| CaCO3 | 10 |
| Bentonite | 3 |
| Feldspar CRT | 70 |
Người thực hiện: Kỹ sư Vũ Thùy Trang./.
