انواع کاربرد فلدسپات در صنایع مختلف؛ از شیشه تا کاشی و سرامیک

موارد استفاده از فلدسپات‌ها به اندازه خود این ماده تنوع دارد. از شیشه سازی تا سرامیک سازی و می‌توان گفت کاربرد فلدسپات طیف وسیعی از صنایع را در بر می‌گیرد. فلدسپات دسته‌ای از مواد معدنی تکتوسیلیکاتی سنگ ساز است که حاوی موادی معدنی از جمله کلسیم، پتاسیم و سدیم هستند.

جالب اینکه بیش از نیمی از هسته زمین را از نظر وزنی، همین فلدسپات تشکیل می‌دهد. کانی‌های آن عمدتا در سنگ‌های آذرین، رسوبی و دگرگونی یافت می‌شود و از جمله اجزای ضروری این سنگ‌ها به حساب می‌آید. در ادامه با ما همراه باشید تا بیشتر از کاربردهای فلدسپات (feldspar) در صنایع مختلفی از جمله سرامیک، کاشی، شیشه و غیره بگوییم.

موارد استفاده و کاربرد فلدسپات در صنایع مختلف

مهم‌ترین خواص فلدسپات نسبت به صنایع پایین دستی و بسیاری از صنایع دیگر، میزان آلومینا و قلیایی بودن آن‌هاست. به همین دلیل فلدسپات‌های قلیایی (فلدسپات‌های پتاسیمی) کاربردهای گسترده‌ای در صنایع رنگ‌سازی، شیشه‌سازی و صنایع سرامیک‌سازی دارند به ویژه اینکه قیمت فلدسپات به ویژه در ایران بسیار مناسب است چون معادن مختلفی از این ماده در کشور وجود دارد.

سایت آسن سنگ درباره کاربردهای فلدسپات نوشته است:

فلدسپات انواع گوناگونی دارد که بر روی قیمت فلدسپار موثر است. انواع این کانی با توجه به خواص زمین شناسی آن تقسیم‌بندی می‌شوند که عبارتند از:

• فلدسپار پلاژیوکلاز (این نمونه دامه شیمیایی بین کلسیم و سدیم دارد که با یکدیگر ترکیب شده‌اند.)

• فلدسپار قلیایی (دامنه شیمیایی آن همراه با سدیم و پتاسیم است که با یکدیگر ترکیب شده‌اند.)

• سود اسپار (در ترکیبات آن آلبیت وجود دارد.)

• پتاس اسپار (مواد تشکیل دهنده اصلی آن میکروکلاین یا همان اروکلس است.)

• کسلیم سپار (بیشترین ماده سازنده آن انورتیت می باشد.)

• آپلیت (نوع دیگری از فلدسپار است که مقدار زیادی پلاژیوکلاز دارد. این نمونه به نام فلدسپات آهک هم شناخته می شود.)

در ادامه به برخی از کاربردهای فلدسپات اشاره می کنیم.

کاربرد فلدسپات در صنعت شیشه سازی

فلدسپات یک ماده اولیه در تولید شیشه است. همچنین یک ماده خام حیاتی در تولید آن است زیرا به عنوان یک کاتالیزور روان‌کننده عمل کند. به عنوان یک کاتالیزور شار، دمای کوارتز را کاهش می‌دهد و به طور همزمان به حفظ ویسکوزیته شیشه تولید شده کمک می‌کند. قلیایی بودن فلدسپات است که به آن کمک می‌کند تا به عنوان یک شار در شیشه سازی عمل کند.

شارها نقطه ذوب را کاهش می‌دهد، فلدسپات در همان مراحل اولیه ذوب می‌شود و به سرعت یک مایع شیشه‌ای تولید می‌کند که مسئول نگه داشتن سایر مواد مذاب در کنار یکدیگر است.

علاوه بر این فلدسپات می‌تواند به شیشه خواصی از جمله افزایش سختی، دوام و مقاومت شیمیایی بدهد، این اتفاق به واسطه وجود یون‌های آلومینا و کلسیم صورت می‌گیرد.

قلیایی بودن فلدسپات نیز به دلیل وجود پتاسیم و سدیم در آن است که موجب می‌شود دمای ذوب مخلوط کاهش یافته و سریعتر ذوب شوند، همچنین مایه چسبانندگی در شیشه می‌شود.

مزیت دیگر استفاده از فلدسپات در شیشه سازی این است که موجب تغییر عدد ردوکس نمی‌شود؛ به همین جهت فلدسپات یک ماده سازگار با محیط زیست است.

چه مقدار فلدسپات در شیشه سازی استفاده می‌شود؟

براساس آمارهای منتشر شده، تقریبا شیشه سازی دو سوم فلدسپاتی که در آمریکا مورد استفاده قرار می‌گیرد را به خود اختصاص داده است و مابقی آن در صنایعی مثل کاشی و سرامیک و همچنین به عنوان پرکننده استفاده می‌شود.

گفتنی است در صنعت شیشه سازی، فلدسپات را تا 0.85 میلی‌متر (20 مش) آسیاب می‌کنند.

کاربرد فلدسپات به عنوان پرکننده

فلدسپات‌ها از نظر عملکردی به عنوان اکستندر و پرکننده در رنگ‌ها، لاستیک‌ها و پلاستیک‌ها استفاده می‌شوند.

دلیل این پرکنندگی عوامل مختلفی است؛ این عوامل عبارتند از pH پایدار، بی‌اثری شیمیایی بالا، پراکندگی خوب، ضریب شکست چشم‌گیر، مقاومت در برابر یخ زدگی، مقاومت بالا در برابر سایش و ویسکوزیته کم. به طور کلی، محصولاتی که برای چنین اهدافی استفاده می‌شوند، گریدهای آسیاب ریز هستند.

فلدسپات‌ها به‌عنوان پرکننده در پلاستیک‌ها به دلیل سختی نسبتاً بالای Mohs، کاربرد کمی در ترموپلاستیک‌ها پیدا می‌کنند؛ همچنین فلدسپات‌ها به عنوان اجزای اصلی برای ضد انسداد شناخته می‌شوند. مسدود کردن جایی است که دو (یا چند) ماده در سطوح خود با یکدیگر تعامل دارند - هدف مواد ضد انسداد جلوگیری از این امر است و بنابراین معمولاً به عنوان عوامل "ضد لغزش" به کار گرفته می‌شوند.

به ویژه در مواد پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی پروپیلن و پلی وینیل کلراید مفید است. علاوه بر این، فلدسپات‌ها را می‌توان برای ساخت پلی اتیلن سبک فیلم LDPE برای مدیریت گرما استفاده کرد.

کاربرد فلدسپات در پوشش‌ها، رنگ‌ها و لاک‌ها

در رنگ‌ها، پوشش‌ها و لاک‌ها از فلدسپات‌های بسیار ریز آسیاب شده به عنوان پرکننده استفاده می‌شود. افزودن غیر سمی فلدسپات مفید است زیرا هزینه کلی مواد را کاهش می‌دهد، اما به دلیل ضریب شکست نسبتا پایین آن در منطقه 1.0 تا 1.5 بر تراکم رنگ تأثیر نمی‌گذارد.

کاربرد فلدسپات در صنایع سرامیک سازی

فلدسپات مهم‌ترین عنصر [علاوه بر خاک رس] در تولید سرامیک در نظر گرفته می‌شود. دمای ذوب مشخصی ندارد، زیرا در دماهای مختلف به آرامی ذوب می‌شود. این یکی از مزایای آن است زیرا ذوب خاک رس و کوارتز را تسریع می‌کند، در حالی که به طور همزمان امکان تعدیل این مرحله مهم در فرآیند تولید را فراهم می‌کند.

آن‌ها معمولاً به عنوان کاتالیزورهای شار برای تولید یک پوشش شیشه‌ای در دماهای پایین استفاده می‌شوند. آن‌ها همچنین به عنوان منبع آلومینا و مواد قلیایی در لعاب استفاده می‌شوند.

در اغلب موارد، فلدسپات‌ها چقرمگی، دوام و استحکام بدنه سرامیکی را بهبود می‌بخشند. همچنین، آن‌ها دیگر اجزای مخلوط دسته‌ای را ذوب، نرم و مرطوب می‌کنند. فلدسپات‌های سرامیکی معمولاً تا بیش از 75 میکرومتر (200 مش) آسیاب می‌شوند.

درست مانند شیشه‌سازی، اجزای اصلی فلدسپات‌ها (سدیم، پتاسیم و کلسیم) به صورت شار عمل می‌کنند - آنها با خاکستر سودا (مانند شیشه‌های سودا) کار می‌کنند تا دمای ذوب را کاهش دهند و قابلیت گداختگی همه اجزا را افزایش دهند. علاوه بر این، فلدسپات درجه انجماد بدنه سرامیکی را در هنگام پخت کنترل می‌کند.

موارد استفاده از فلدسپات در ساخت پرسلین

فلدسپات همراه با کائولن و کوارتز (به عنوان شکلی از سیلیس) اجزای اصلی در سرامیک‌های چینی مدرن هستند. این‌ها انواع خمیر سخت چینی هستند در دمای حدود 1400 درجه سانتیگراد پخته می‌شوند.

این نوع ظروف چینی نسبت به انواع «خمیر نرم» قوی‌تر و احتمال ترک خوردن بسیار کمتری دارند. بسته به نوع پخت، می‌تواند شبیه ظروف سنگی یا سفالی معمولی باشد. مانند همه سرامیک‌ها، اکنون مشخص شده است که یکی از دلایل اصلی گنجاندن فلدسپات، قابلیت‌های بالای شار آن است.

کاربردهای فلدسپات در لعاب کاری

در لعاب‌های مینا، فلدسپات به افزایش زیبایی محصول نهایی کمک می‌کند. در ساخت لوازم بهداشتی، لعاب کاشی و سرامیک، ظروف غذاخوری، ظروف کادویی، لوازم برقی و میناکاری مفید است. در لوازم بهداشتی از فلدسپات‌ها برای تسهیل فرآیند بهینه سازی استفاده می‌شود.

فلدسپار همچنین دارای انبوهی از مصارف نهایی دیگر است که شامل اورتان، ساینده‌های ملایم، رنگ‌ها، جوشکاری پوشش قرمز، تولید فولاد و فوم لاتکس می‌شود.

فلدسپات‌های پتاسیم به کانی‌های رسی و سنگ‌های آلومینیومی تجزیه می‌شوند که هر دو منابع مهمی هستند که در دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سنگ معدن آلومینیوم در مجموع به عنوان بوکسیت شناخته می‌شود که یک منبع معدنی بسیار مهم اقتصادی.

استفاده از فلدسپات در جوشکاری

فلدسپات‌های پتاسیمی به دلیل خاصیت فلکسینگ عالی در پوشش الکترودهای جوشکاری بسیار مفید هستند. آن‌ها به ویژه در پوشش الکترودهای مورد استفاده در فرآیند قوس دستی استفاده می‌شوند، فرآیندی که برای جوشکاری آلیاژهای آهنی در صنایع ساخت عمومی، کشتی سازی، فولادسازی سخت و سازه‌ای استفاده می‌شود.

کاربرد feldspar در ساخت مواد ساینده

همراه با اکسید منیزیم، کلرید منیزیم و سایر چسب‌های مصنوعی، فلدسپات‌ها به عنوان عامل اتصال در ساخت چرخ، ساینده، دیسک و اشکال مختلف دیگر استفاده می‌شود.

در حجم زیاد به عنوان سنگدانه درشت در تولید آسفالت و بتن نیز استفاده می‌شود. علاوه بر این، آن‌ها همچنین در ساخت مینا، پودر شستشو و شیشه استفاده می‌شود.

برخی از انواع فلدسپات پتاسیم نیز به عنوان سنگ‌های قیمتی دارای ارزش اقتصادی و زیبایی شناختی هستند. برخی از این سنگ‌های قیمتی شامل سنگ‌های ماه و آمازون استون هستند.