لعاب‌ها: اين اصطلاح به كليه پوشش‌هاي بسيار اوپك، كدر (opaque) شيشه اي اطلاق مي‌شود. نوع خاصي آن لعابي است كه (ماجوليكا) نام دارد و به صورت لايه‌هاي نسبتا ضخيم بر روي بيسكويت Faenza به كار مي‌رود تا به محصول نهايي، ظاهري سفيد و درخشان بدهد. كدري لعاب با وارد كردن يك اوپك كننده سيليكات زيركونيم، اكسيد قلع، اكسيد تيتانيم به درون تركيب، پخش و سرد كردن با ريختن داخل آب حاصل مي‌شود.
مكانسيم تشكيل شيشه و فرمولاسيون
كليه مواد شيشه اي، از ذوب انواع مختلف سازندگان گزارش شده در جدول 1 نتيجه مي‌شوند:
- عوامل شيشه ساز -مواد كمك ذوب يا گداز آور(flues)
-اوپك كننده‌ها (opacifiers) - پايدار سازها و تثبيت كننده‌ها (stabilizers)
-عوامل تبديل كننده شيشه به كريستال (Devitficants)
ايزوتوپي (isotropy) مهم ترين مشخصه و ويژگي شيشه‌ها است. در حالي كه مواد جامدي كه ساختار كريستالين دارند به مواد غير ايزوتوپ (Anisotropic) معروفند. به اين دليل در ابتدا فرض مي‌شد ك شيشه‌ها مواد بي شكل (آمورف) هستند تا اينكه بر اساس تحقيقاتي كه توسط warren, Zachariasen انجام شد. مشخص شد كه سيليسيم داراي ساختار تتراهدرال است.
با وجود اين، در حالي كه كريستال‌ها منحصرا آرايش چهار وجهي متناسب با ساختار هندسي منظم از خود نشان مي‌دهند. شيشه‌ها ساختار كاملا بي نظمي‌دارند يعني بدون تقارن هستند. بنابراين به رغم اينكه شيشه، شبكه نامنظم پيچيده اي است كه عمدتا از سليسيم و اكسيژن تشكيل شده است. مي‌توان گفت كه شيشه از يك شبكه ساخته شده است.
در شكل 1 و 2 از جدول 2 نمودار دو بعدي مربوط به شكل كريستالوگرافي سيليس و سيليس مذاب را به ترتيب مشاهده مي‌كنيد.
شيشه‌هاي معمولي همان آرايش چهار وجهي نامنظم شيشه اي سيليسي رانشان مي‌دهند. اگر چه در شيشه‌هاي معمولي يونهاي سازنده ديگر، فضاهاي خالي را كه توسط سيليس و اكسيژن بر جاي گذاشته شده دوباره پر مي‌كنند. از آنجايي كه پيوندهاي موجود در شبكه شيشه مانند پيوندهاي موجود در شبكه كريستالي معادل نيستند. بنابراين انرژي مورد نياز براي شكستن آنها نيز متفاوت است.
هنگامي‌كه دما بالا مي‌رود. انرژي فعاليت گرمايي افزايش مي‌يابد تا به مقداري برسيد كه پيوندهاي ضعيف تر شكسته شوند و با افزايش بيشتر دما، از هم پاشيدگي تدريجي شبكه و ذوب تدريجي شيشه حاصل مي‌شود. در هر دمايي،ساختارشيشه اي با آن سطح گرمايي مطابقت دارد با سخت شدن ماده زماني كه دما پايين مي‌رود و پيوندها مجددا تشكيل مي‌شوند شيشه داراي ساختمان ويژه اي با پايين ترين سطح انرژي مي‌باشد.
با وجود آنكه ويسكوزيته شيشه دز نقطه تغيير شكل بسيار سريع افزايش مي‌يابد. ساختار داخلي ماده جامد مانند ساختار ماده در بالاترين دما مي‌باشد. نتيجه ناپايداري ساختاري است حتي در يك دوره طولاني نيز ايجاد مي‌گردد.
كاتيون‌هايي كه در حالت اكسيد بصورت شيشه اي با گرما دادن كامل ماده بدست مي‌آيند، كاتيون‌هاي تشكيل دهنده شبكه ناميده مي‌شوند عبارتند از : B3+ , si+4.
در حالي كه سلسيم چهار وجهي‌هايي را تشكيل مي‌دهد كه راس آنها به هم مربوطند بو با عدد كوئورديناسيون 3 مثلثهاي متساوي الاضلاعي را تشكيل مي‌دهدكه يون B3+ در مركز آنها واقع است. از آنجايي كه يون سيليسيم داراي چهار پيوند است در حال كه بور سه پيوند دارد مشخص مي‌شود كه چرا شيشه بوريك ويسكوزيته كمتر و بنابراين قابليت ذوب بيشتري دارد.
هر گاه كاتيون‌هاي ذوب شده (مذاب) كه اصلاح كننده‌هاي شبكه نيز ناميده مي‌شوند بصورت اكسيد اضافه شوند. باعث گسيخته شدن پل‌هاي پيوندي بين چهار وجهي‌ها مي‌گردند.
اين يون‌ها معمولا در شكاف‌هايي قرار مي‌گيرند. كه چند وجهي‌هاي سيليسي را جدا مي‌كنند هر چه تعداد يون سديم وارد شده بيشتر باشد، شكاف‌ها و فواصل ايجاد شده بيشتر خواهد بود و بنابراين ويسكوزيته لعاب به تدريج كاهش مي‌يابد.
علاوه بر اين گسيختگي‌هاي ميان چهار وجهي‌ها به آسيب ديدن شيشه مي‌انجامد علت اين امر، آنست كه هرچه اين چهار وجهي‌ها آزادي بيشتري داشته باشند. تمايل آنها بدست آوردن ساختار منظم كريستالين و در نتيجه تبديل شيشه به كريستال بيشتر مي‌شود كاتيون‌هاي پايدار كننده اصلاح كننده‌هاي شبكه نيز مي‌باشند:
كاتيون‌هاي قليايي خاكي با پتانسيل يوني مضاعف. محكم تر به شبكه اتصال دارند (بر خلاف كاتيون‌هاي قليايي كه به علت پتانسيل يوني پايين به صورت ضعيفي با شكبه پيوند دارند و بنابراين با تغيير ساختار شيشه اي به سهولت قابل جابجايي هستند) بنابراين با تقويت ساختار شبكه اي شيشه، اين كاتيون‌هاي قليايي خاكي بعنوان پايدار كننده (stabilizer) عمل مي‌كنند.
جايگزيني يون اصلاح كننده (Na) با يون ديگري با تقريبا همان ابعاد ولي بار الكتريكي بيشتر (Ca) باعث پديده‌هاي زير مي‌گردد:
افزايش دانسيته به علت نيروي قوي تر اعمال شده برروي يونهاي اكسيژن كه باعث فشردگي بيشتر مي‌گردد.
- افزايش شاخص دير گدازي در نتيجه افزايش دانسيته
- كاهش رسانايي الكتريكي در نتيجه تحرك كم كاتيون به علت افزايش انرژي پيوند
- افزايش ويسكوزيته به علت فوق
قبلا گفتيم كه بور با عدد كوئورديناسيون 3، تشكيل شبكه مي‌دهد و در حالي كه اغلب در شيشه‌هاي سيليسي به كار برده مي‌شود، هرگز بعنوان يك عامل شيشه اي كننده تنها استفاده نمي‌شود. شبكه شيشهاي بوريك خالص، از مثلثهاي متساوي الاضلاعي تشكيل شده است كه رئوسشان با اتمهاي اكسيژن كه همانند پل عمل مي‌كنند، به يكديگر متصل مي‌شوند. در شيشه‌هاي سيلسيم بور، هنگامي‌كه مقدار B2O3 زياد مي‌شود، چهار وجهي‌هاي BO4 مي‌شوند (تغيير عدد كوئئورديناسيون بور از 3 به 4) كه ساختاري بسيار شبيه شيشه‌هاي با مقدار سيليسيم بالا بدست مي‌آيد. هنگامي‌كه مقدار B2O3 از مقدار خاصي فراتر رود. تشكيل چهار وجهي BO4 متوقف مي‌شود و مثلثهاي مشخص كننده شيشه خالص شروع به تشكيل شدن مي‌كنند.
آلومينيوم به تنهايي نمي‌تواند بعنوان يون تشكيل دهنده شبكه در نظر گرفته شود. اما با توجه به تحقيقات و مطالعات صورت گرفته روي فلدسپات. به اين نتيجه مي‌رسيم كه هنگامي‌كه يونهاي الكتروپوزيتيو موجود باشند. يون فوق مي‌تواند جايگزين يون سيليسيم شود و بنابراين منجر به تشكيل چهار وجهي‌هاي زيادي گردد. در شيشه‌ها، آلومينيوم ممكن است رفتار مشابهي داشته باشد با اين نتيجه كه چنين تركيب و استحكامي‌در چهار وجهي‌ها باعث مي‌شود كه شيشه ويسكوزتر شده و مقاومت شيميايي بيشتر و استحكام چشمگيري پيدا كند.
از اين آزمايش و رفتار آلومينيوم مشخص مي‌شود كه تمايز آشكاري بين يونهاي تشكيل دهنده شبكه و يونهاي اصلاح كننده شبكه وجود ندارد. در شرايط معيني، يونهاي اصلاح كننده شبكه ممكن است به صورت يونهاي تشكيل دهنده شبكه و جود داشته باشند. در اين رابطه Diezel بيان كرد كه توانايي كاتيون براي تشكيل با اصلاح شبكه، به مقدار نيروي كوئوردينانسي به آنيون اكسيژن بستگي دارد. آنهايي كه داراي بيشترين مقدار نيرو هستند. بعنوان تشكيل دهنده شبكه عمل مي‌كنند (Si+4, B3+) در حالي كه آنهايي كه كمترين نيرو را دارند. اصلاح كننده‌هاي شبكه هستند. (pb+2 , Ca2+, Ba2+, Li+, Na+ , K+) و بالاخره كاتيون‌هايي با مقدار متوسط نيروي فوق ممكن است هردو عمل را انجام دهند (Fe3+, Be2+, Mg2+, Ni2+, Zn2+, Co2+)
مواد خام و تاثير آن بر خصوصيات لعاب
A سيليس (وزن مولكولي 60.1=sio2)
از طريق كوارتز، شن‌هاي كوارتزي، شن‌هاي فلدسپاتي، فلدسپات‌ها و كائولن وارد مي‌شود سيليس مهمترين جزء تركيبات شيشه اي مي‌باشد زيرا قابليت شيشه اي كردن به كمك مواد گداز آور را در دامنه وسيعي از دما دارا مي‌باشد. كداز آورها (مواد كمك ذوب) با اصلاح كننده‌ها عبارتند از: pbo, B2o3, K2O, Na2O3, Li2O پوشش‌هاي سراميك از نظر سيليس بسيار غني هستند و مقاومت چشمگير وسختي زيادي در مقابل عوامل شيميايي از خود نشان مي‌دهد. هر چه مقدار سيليس در لعاب بيشتر باشد، دماي پخت آن بالا مي‌رود.
B- انيدريدبوريك (وزن ملكولي 69.6=B2O3)
بوسيله اسيد بوريك، بوراكس و كلمانيت وارد مي‌شود. پس از سيليس، بور مهمترين جزء به علت داشتن قابليت شيشه اي كردن مي‌باشد.
ازآنجايي كه استفاده از آن منجر به تشكيل شيشه‌هاي زود ذوب (meltable) مي‌شود. به تنهايي استفاده نمي‌شود. در شيشه‌هاي سيليسي بعنوان عامل گداز آور عمل مي‌كند. استفاده از آن در لعاب بدون سرب با نقطه ذوب پايين ضروري است. بور، اكسيدهاي رنگي مختلف را ذوب و حل مي‌كند، به لعاب شفافيت مي‌دهد. مقدار ويسكوزيته را كاهش مي‌دهد و ضريب انبساط لعاب را تقليل مي‌دهد.