Việc sản xuất gốm sứ đã phát triển đáng kể từ thời con người làm đồ gốm từ đất sét.

Dù công nghệ đã tiến bộ, các quy trình sản xuất gốm cũng không ngừng được cải thiện, tạo ra các vật liệu hiện đại được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ đồ gốm và gạch lát tường đến bảng mạch và gốm công nghiệp.

Bài viết này sẽ khám phá các phương pháp tiêu chuẩn trong sản xuất gốm hiện đại, bao gồm các kỹ thuật như thiêu kết ở nhiệt độ cao và đổ khuôn lỏng, mang đến cái nhìn tổng quan về quy trình sản xuất gốm hiện đại.

Nguyên liệu thô của gốm là gì?

Gốm là các vật liệu vô cơ, phi kim loại, cứng và giòn, được sử dụng để chế tạo nhiều loại sản phẩm khác nhau. Trong khi gốm truyền thống tập trung vào đất nung, sứ và gạch, ngành sản xuất hiện đại đã mở rộng để bao gồm nhiều loại gốm từ thông dụng đến tiên tiến. Gốm truyền thống vẫn dựa vào khoáng sét để tạo ra các sản phẩm như sứ, gạch đất sét và đồ đá. Tuy nhiên, gốm tiên tiến sử dụng các hợp chất hóa học như tungsten cacbide và silicon carbide để ứng dụng trong các ngành công nghiệp chuyên dụng như y tế, hàng không vũ trụ, điện tử và khai thác mỏ. Một số loại gốm tiên tiến thậm chí được sử dụng làm áo giáp bảo vệ.

Những thiết bị cần thiết để tạo ra gốm là gì?

Sản xuất gốm công nghiệp khác biệt đáng kể so với việc làm gốm tại nhà. Ở quy mô công nghiệp, gốm được sản xuất với độ chính xác cao hơn, ít tạp chất hơn và với quy mô lớn hơn để đáp ứng nhu cầu thị trường. Để đảm bảo độ tinh khiết của nguyên liệu thô, chúng phải được phân loại và lưu trữ cẩn thận. Sau đó, các nguyên liệu này được kết hợp để tạo thành hợp chất sử dụng trong việc sản xuất các sản phẩm gốm khác nhau. Các thiết bị thường dùng trong sản xuất gốm bao gồm:

- Thùng lưu trữ

- Máy nghiền

- Máy ép công nghiệp hoặc máy đổ khuôn

- Trạm sấy

- Thiết bị phun men

- Lò thiêu kết

- Bàn kiểm tra

Quy trình sản xuất gốm hiện đại

Sản xuất gốm hiện đại đã vượt xa việc sử dụng lò nung đất sét và lò gốm truyền thống, mặc dù các nguyên lý cơ bản vẫn giữ nguyên. Ngày nay, gốm công nghiệp thường được chế tạo tinh vi hơn, với độ chính xác cao hơn và thường được sản xuất thông qua các quy trình đúc và tạo hình. Các kỹ thuật như ép phun, đổ khuôn lỏng và ép khô rất phổ biến trong việc sản xuất gốm tiên tiến.

Ép phun

Trong ép phun, nguyên liệu được đun nóng thành dạng nóng chảy và sau đó được bơm vào khuôn để tạo hình, tương tự như quy trình sản xuất nhựa.

Đổ khuôn lỏng

Đổ khuôn lỏng được sử dụng để tạo ra các hình dạng khó thực hiện trên bàn xoay gốm. Hỗn hợp đất sét dạng lỏng được đổ vào khuôn thạch cao, nơi nó cứng lại và tạo hình. Phương pháp này nổi tiếng với khả năng tạo ra các sản phẩm có độ chính xác và đồng đều cao.

Ép khô

Ép khô tương tự như luyện kim bột. Trong quy trình này, bột gốm dạng hạt được nén chặt bên trong khuôn hoặc máy ép để tạo hình. Sau đó, vật liệu được ép sẽ được nung để tăng độ bền.

Các giai đoạn trong quy trình chế tạo gốm

Mặc dù quy trình có thể thay đổi tùy thuộc vào hình dạng và vật liệu sử dụng, sản xuất gốm thường tuân theo một mô hình chuẩn, đặc biệt là trong gốm kỹ thuật.

1. Nghiền

Bước đầu tiên là nghiền, nơi nguyên liệu thô được chuẩn bị và tinh chế. Giai đoạn này loại bỏ các tạp chất và chuẩn bị nguyên liệu để dễ dàng trộn và tạo hình.

2. Sàng lọc, cân đong, và trộn

Sàng lọc giúp tinh chế nguyên liệu thô theo mục đích sử dụng. Cân đong là quá trình trộn các nguyên liệu thô theo các hợp chất cụ thể, trong khi trộn đảm bảo thành phần đồng nhất và đồng đều cho sản phẩm cuối cùng.

3. Tạo hình

Sau khi nguyên liệu được sàng lọc, cân đong và trộn, chúng sẵn sàng để được tạo hình theo mong muốn. Điều này có thể thực hiện thông qua các phương pháp như đổ khuôn lỏng, ép phun hoặc ép khô. Trong gốm truyền thống, đây tương tự như giai đoạn tạo hình trên bàn xoay gốm.

4. Phun men

Sau khi tạo hình và sấy khô, các sản phẩm gốm được tráng men. Lớp men được áp dụng lên gốm sẽ quyết định đến diện mạo và tính chất cuối cùng của sản phẩm. Trong sản xuất gốm hiện đại, tráng men thường được thực hiện bằng cách phun, đặc biệt trong ép bột khô, để cải thiện các tính chất vật lý của sản phẩm cuối cùng.

5. Nung

Nung là giai đoạn cuối cùng trong sản xuất gốm. Các sản phẩm gốm đã tạo hình và tráng men sẽ được đưa vào lò thiêu kết, nơi chúng được nung ở nhiệt độ cao. Quá trình này làm đặc vật liệu và làm cứng sản phẩm thành hình dạng bền vững cuối cùng.