Г.Саран, ШУТИС-ийн Материал судлалын төвийн захирал, доктор (Ph.D), дэд профессор

Р.Долгоржав, ШУТИС, Хэрэглээний шинжлэх ухааны сургуулийн ХИС-ын багш, МУ-ын мэргэшсэн инженер

Шавар нь хүн төрөлхтний өнө эртнээс амьдрал ахуйдаа хэрэглэж ирсэн байгалийн түгээмэл тархацтай түүхий эдийн нэг юм. Шавраар хийсэн эдлэл нь хэдэн зууны турш газрын хөрсөнд хадгалагдан тухайн үеийн соёл иргэншлийн түүхэн гэрч, ой санамж болсоор ирсэн нь шинжлэх ухааны өндөр түвшний судалгаагаар нотлогдсоор байна. 

Монгол улсад илэрсэн хамгийн эртний олдворуудад нэг сая гурван зуун жилийн өмнөх үеэс эхлэн Хүннүгийн үе хүртэлх олдворууд ордог байна. Жишээ нь 2019 онд манай судлаачид Монголын төдийгүй дэлхийн археологийн судалгаанд нэн ховор нээлт болсон, 700-800 жилийн тэртээ мөнх цэвдэгт тэс хөлдүү хадгалагдсан гурван ваар дүүрэн өрөм, нэг ваар дүүрэн шар тос олсон бөгөөд Монголын үндэсний музейд хадгалагдаж байгаа ажээ. 

Дархадын хотгорын сав нутгаас олдсон Монголын эзэнт гүрний үед хамаарах энэхүү ховор нандин олдворуудыг манай эрдэмтэд олон улсын шинжилгээний лабораторид бус дотооддоо судлахаар болжээ. Хүннүчүүдийн гарал үүсэл, аж ахуй, соёл нь Монголын түүхэнд чухал байр суурийг эзэлдэг бөгөөд Хүннүгийн үйлдвэрлэлийн хөгжил нь зөвхөн Монгол төдийгүй Төв Азийн нүүдэлчдийн талаар нэгдсэн мэдээлэл өгдөг. 

Хүннүгийн шавар тогоонуудыг хийхэд маш нарийн ширхэглэлтэй чулуу агуулсан шаврыг сонгосон бол шингэн зүйл хийх савнуудад нарийн шигшсэн, чулуугүй шавар ашигласан байдаг нь тухайн үед ваар савны зориулалтаас хамаарч шаврын найрлагыг тодорхойлж байсны жишээ юм. 

Зураг 1. Булган аймаг Дашинчилэн сумын Элст-Араас олдсон Хүннүгийн үеийн ваар 

Төв аймгийн Борнуур сумын нутагт орших Бороогийн суурингаас хийж байгаад дутуу орхисон ваар савны үлдэгдэл, Мөнгөнморьт сумын нутаг Хустын булагаас ваар сав шатаах зуух зэрэг олдсон нь шавар ваар савыг Хүннүчүүд нутагтаа үйлдвэрлэж байсан баталгаа болж байна.

Хүннү нарын үйлдвэрлэхүйн хөгжлийг харуулах ховорхон дурсгалын нэг нь Төв аймгийн Мөнгөнморьт сумын нутаг Зүүн Байдлагийн голын хөндийд орших Хустын булаг хэмээх газраас илэрсэн ваар шатаах зуух юм.

Түүхэн цаг үе болгоны шаазан үйлдвэрлэх технологи нь өөр өөрийн онцлогтой байсан ба шатаалтын чанар, хэлбэр дүрс, паалан, өнгө будаг, дүрсэлсэн хээ чимэглэл, зураг хуар, тамга зэрэг нь тухайн шаазангийн насыг тогтоох арга хэрэглүүр болдог байна.

1955 онд Монголын үйлдвэр хоршооллын төв зөвлөлийн харьяанд Шаазангийн артель анх байгуулагдсан ба 1972 онд “Номин” нэртэй анхны шаазангийн үйлдвэр байгуулагдан дотоодын бэлэг дурсгал, өргөн хэрэглээний хэрэгцээг бүрэн хангахын сацуу Япон, Куба, Унгар зэрэг улсуудад экспортын бүтээгдэхүүн байсан ажээ. Харин 1995 онд энэ үйлдвэр татан буугдсанаар нарийн керамикийн үйлдвэрлэл  зогсож зөвхөн барилгын бориг керамикийн үйлдвэрлэл үлджээ.

Керамик материалын түүхий эд нь шавар бөгөөд Монгол орны геологийн бүтэцтэй холбоотойгоор нарийн керамик үйлдвэрлэхэд зориулагдсан цагаан өнгөтэй шатдаг, нарийн ширхэглэлтэй шаврын олдоц багатай, харин барилгын бориг керамик материалын хувьд 54 орд газар судлагдаж тогтоогдсон байна.  Гэхдээ хөгжингүй орнуудад үйлдвэрлэдэг олон нүхтэй, дулаан тусгаарлалт сайтай томсгосон гулдмай үйлдвэрлэхэд чанарын шаардлага хангадаггүй байна.

Зураг 3. Олон нүхтэй, том оврын тоосгон гулдмай

Өөрөөр хэлбэл уян налархай чанар багатай гэсэн үг юм. Иймээс уян налархайжуулагч нэмэлт ашиглан шаврын хэвлэгдэх чанарыг нь сайжруулах, хатаалтын болон шатаалтын суултыг бууруулах, ан цав үүсэлтийг багасгах боломжийн судалгааг ШУТИС-ийн “Материал судлалын төв” дээр гүйцэтгэсэн билээ. 

Судалгааны ажлын түүхий эдээр “Говь-Алтай” аймгийн  “Сүхийн хоолой” орд газраас шавар авч ашигласан. Орон нутгийн түүхий эдийн шинж чанарыг сайжруулах боломжийг үүний зэрэгцээ мөн эрэлхийлсэн хэрэг юм.

Сүхийн хоолойн орд газрын шаврын дээжний химийн найрлагыг тодорхойлсон үр дүнг хүснэгт 1-р үзүүлэв.

Хүснэгт 1-т үзүүлсэн химийн найрлагын үр дүнгээс үзэхэд Al2O3 -13.26%, SiO2 -45.20%, CaO -7.90%, Fe2O 3 -8.69%-ийн тус тус агуулагдаж байна. Төмрийн оксидын хэмжээ болон шүлтийн болон газрын шүлтийн металлын оксидын нийлбэр хэмжээ 8% -иас их байгаа тул уг шавар нь хялбар хайламтгай шавар байна.

Мөн тус дээжний эрдсийн найрлагыг тодорхойлоход кальцит 13.03%, кварц 23.34%, каолинит 27.08%, гидрослюд 9.91%, монтмориллонит 4.23%-ийн эрдсүүд тус тус агуулагдаж байна. Каолинит, монтморилинит, гидрослюд зэрэг эрдсүүд орсон нь түүний уян налархай шинж чанартай шавар болохыг мөн харуулж байна.

Сүхийн хоолойн шаврын керамик технологийн үзүүлэлтийг тодорхойлоход хатаалтын суулт нь 6%, ерөнхий суулт нь 9.19%, уян налархайн тоо нь 11.6 тус тус байсан дунд зэргийн уян налархай шаврын ангилалд багтаж байна. 

Уг туршилтанд БНХАУ -ын Жинглай группын гидроксипропил метилцеллюлозыг авч уян налархайжуулах нэмэлт болгон ашиглав. Гидроксипропил  метилцеллюлоз [CH2CH(OR)CH3] нь цагаан өнгөтэй, үнэргүй бодис бөгөөд байгаль болон хүний биед хор нөлөөгүй органик нэмэлт юм. Түүний зориулалтаас нь хамааруулан хүнсний үйлдвэрлэл, барилгын материалын үйлдвэрлэл зэрэгт ашигладаг байна. Бидний авч ашигласан нэмэлтийн 0.15 мм -ийн шигшүүр дээрх үлдэгдэл нь 1.5% ба 300℃ -ийн температурт задралд орж эхэлж байлаа. 

Зураг 4. Гидроксипропил  метилцеллюлоз, (олон улсын нэршил HPMC)

Гидроксипропил  метилцеллюлозын нягт нь 0.5 г/см3 бөгөөд ус болон органик уусгагчид сайн уусдаг, уусалт сайтай бодис юм.

Керамик эдлэлийг хэвлэх үеийн уян налархай чанарыг хангахын тулд уян налархайжуулагч (HPMC) нэмэлтийг массын 5%, 3%, 1%, 0.8% болон 0.3%-иар авч бэлтгэн туршилтыг гүйцэтгэхэд 0.3% -ийн нэмэлттэй дээж нь хэв гажилтанд ороогүй тул цаашдын судалгааны ажилдаа 0.3%-иар авч ашигласан.

Нэмэлттэй керамик эдлэл бэлтгэх процессыг дараах технологийн бүдүүвчийн дагуу гүйцэтгэлээ. 

Нунтаглан шигшиж баяжуулсан шавар дээр хуурай массын 0.3 хувиар уян наларайжуулагч нэмэлтийг жинлэн аваад хуурайгаар нь хольцоо сайтар холино. Ийнхүү нэгэн жигд болсон холимгийг усаар зуурч уян налархай масс үүсгээд хэвлэнэ. Хэвлэсэн эдлэлийг 105℃-ийн температурт 24 цаг хатаана. Керамик эдлэлийн хэмжээнээс хамааран хатах үйл явц хэдэн өдрөөр үргэлжилэх боломжтой. Агаарын хуурай болсон эдлэлийг 800℃-1000℃ -ийн температурт шатаадаг.

Ингэж гарган авсан сорьцыг 800℃, 850℃, 900℃, 950℃, 1000℃ -ийн температурт шатаасны дараа нягтыг нь тодорхойлсон үр дүнг дараах зурагт үзүүлэв.

Зураг 6. Шатаасан сорьцын нягтыг тодорхойлсон үр дүн

Дээрх үр дүнгээс харахад нэмэлттэй сорьцын нягт нь өссөн байгаа нь нэлээд хайлмагжиж нягтарсныг харуулж байна. Үүнийг ус шингээлт тодорхойлсон үр дүн нотолсон. Гарган авсан эдлэлийн ус шингээлтийг тодорхойлсон үр дүнг дараах зургаар үзүүллээ. 

Зураг 7. Уян налархайжуулагч нэмэлттэй сорьцын ус шингээлт, %

Сорьцын ус шингээлт нь шатаалтын температур нэмэгдэхэд керамикийн нягтралт нэмэгдсэнтэй холбоотойгоор буурсан үзүүлэлттэй байна. Мөн нэмэлттэй сорьцны ус шингээлт  илүү буурсан үзүүлэлттэй байгаа нь сорьц нягт хэвлэгдэн илүү их нягтарсантай холбоотой байна.

Уян налархайжуулагч нэмэлт ашигласнаар тус шаврын уян налархайн тоо нь 11.6 байснаа 14.47 болж нэмэгдсэн байна. Ингэснээр шаврын хэвлэгдэх чанар нь мэдэгдэхүйц сайжирсан. Хэвлэгдэх чанар сайжирсан нь мөн сорьцын шахалтын бат бэхэд сайнаар нөлөөлжээ.  

Зураг 8. Нэмэлттэй ба нэмэлтгүй сорьцны шахалтын бат бэх, МПа

Шахалтын бат бэхийн үзүүлэлт нь мөн температур өсөхөд нэмэгдсэн үзүүлэлттэй байгаа боловч 1000°С-ийн температурт шатаасан сорьцын бат бэх буурсан байна. Энэ нь Сүхийн хоолойн шавар нь хялбар хайламтгай шавар байгаатай холбоотой юм. Өөрөөр хэлбэл бусад сорьцтой харьцуулахад 1000°С-ийн температурт шатаасан сорьцын аморф фазын агууламж өндөр байна гэсэн үг юм.

Сүхийн хоолойн шавраас гарган авсан керамик эдлэл нь М75-М175 маркийн тоосго үйлдвэрлэхэд боломжтой байна.  Уян налархайжуулагч нэмэлт ашигласнаар М250 марк болгон өсгөх боломжтой нь дээрх үр дүнгээс харагдаж байна.