อุตสาหกรรม เซรามิกส์€¦ ·...

อตสาหกรรม

เซรามกสอ.ณฐวฒน ธนสารโชคพบลย

อตสาหกรรมเซรามกส อตสาหกรรมเซรามกส เปนอตสาหกรรมทมความส าคญตอ

เศรษฐกจของประเทศ รวมทงเปนอตสาหกรรมพนฐานรองรบ

อตสาหกรรมอนๆ อกหลายอยาง เชน วสดทนไฟเปนวสดพนฐาน

ของอตสหกรรมถลงและผลตโลหะ ซเมนตเปนวสดส าคญของงาน

การกอสรางและสถาปตยกรรม เปนตน

อตสาหกรรมเซรามกส ค าวา “เซรามกส” มรากศพทมาจากภาษากรกวา “เครามอส” ซงหมายถง

วสดทผานการเผา

ในสมยกอน เซรามกส หมายถง ศลปะทเกยวของกบเครองปนดนเผา

ปจจบนน เซรามกส หมายถง ผลตภณฑทท าจากวตถดบในธรรมชาต เชน

ดน หน ทราย และแรธาตตางๆ น ามาผสมกน แลวท าเปนสงประดษฐ

หลงจากนนจงน าไปเผาเพอเปลยนเนอวตถใหแขงแรง สามารถคงรปอยได

ขนตอนกระบวนการผลตเซรามกส การเตรยมวตถดบ

การขนรป

การตากแหง

การเผาดบ

การเคลอบ

การเผาเคลอบ

อาจมการตกแตงใหสวยงามโดยการเขยนลวดลายดวยส หรอการตดรปลอก สามารถท าไดทงกอนและหลงเคลอบ

วตถดบทใชในอตสาหกรรมเซรามกส แบงออกเปน 2 กลมใหญๆ ไดแก

1. วตถดบหลก เชน ดน เฟลดสปาร ควอตซ

2. วตถดบรองอนๆ เพอท าใหผลตภณฑมคณภาพสงขน เชน

ดกไคต โดโลไมต เปนตน

วตถดบ ; 1. ดน ดน เปนวตถดบส าคญทใชในการผลตเซรามกสหลายประเภท

องคประกอบทส าคญของดน คอ SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O และNa2O ซงดนจากทตางกนจะมองคประกอบในสดสวนทตางกน

แบงดนตามลกษณะทางกายภาพ จะแบงไดดงน

1. ดนขาว เปนวตถดบทส าคญ ดนขาวบรสทธ คอ แรเคโอลไนต มสตรเคมเปน Al2O3.2SiO2.2H2O

2. ดนเหนยว มสขาวคล าจนถงด าสนท เนอละเอยด เหนยว และแขงแรง ทนทานกวาดนขาว

แรเคโอลไนต

วตถดบ ; 2. เฟลดสปาร เฟลดสปาร (หนฟนมา) เปนสารประกอบอะลมโนซลเกตของธาตหม IAและ IIA ทพบและใชมาก จะเปนสารประกอบของธาต Na K และ Ca

โซดาเฟลดสปารจะม Na ในปรมาณมาก

โพแทชเฟลดสปาร ม K ในปรมาณมาก

อตสาหกรรมเซรามกส ; เฟลดสปารผสมในเนอดนเพอชวยใหสวนผสมหลอมตวทอณหภมต า และท าใหเกดความโปรงแสง ใชเปนสวนประกอบในน าเคลอบ ท าใหผลตภณฑแวววาว

อตสาหกรรมแกว ; เฟลดสปารชวยใหแกวมความเหนยว ทนตอแรงกระแทก

โพแทชเฟลดสปาร

วตถดบ ; 3. ควอตซ 4. แรโดโลไมต ควอตซ (หนเขยวหนมาน) องคประกอบคอ ซลกา สวนมากใสไมมส ถามสงเจอปนจะใหสตางๆ ท าหนาทเปนโครงสรางของผลตภณฑเซรามกส ชวยใหเกดความแขงแรงไมโคงงอ ท าใหผลตภณฑหดตวนอย

แรโดโลไมต แรหรอหนตะกอนทประกอบดวย [CaMg(CO3)2] เปนสวนใหญ ลกษณะคลายหนปน ผสมเลกนอยในเนอดน ลดจดหลอมเหลวของวตถดบ และผสมในน าเคลอบ

ผลกควอตซ

แรโดโลไมต

วตถดบ ; 4. สารประกอบออกไซด สารประกอบออกไซด

BeO Al2O3 ผสมในผลตภณฑททนไฟสง SiO2 B2O3 ผสมเพอท าใหผลตภณฑเปนเนอแกว SnO2 ZnO ใชเคลอบเพอท าใหทบแสง

ดกไคต องคประกอบเหมอนดน แตมโครงสรางผลกตางกน อะลมนารอยละ 28-32 โดยมวล จะเปนหนแขง น ามาแกะสลกเปนรปตางๆ ไวประดบตกแตง

อะลมนารอยละ 11-28 โดยมวล ใชท าวสดทนไฟ ท ากระเบองปพน อะลมนานอยกวาน ใชท าปนซเมนตขาว

การขนรปผลตภณฑ1. การเทแบบ โดยผสมดนกบน าจนไดทแลวเทลงในแบบซงมรปรางตางๆ

ปลอยไวจนแขงตว จากนนจงแกะแบบ และตกแตงผลตภณฑใหเรยบรอย การขนรปดวยวธน ใชในการผลตแจกน ขวด

การขนรปผลตภณฑ2. การใชแปนหมน จะปนไดเฉพาะ

ภาชนะทมลกษณะกลม ทรงกลมหรอ

ทรงกระบอก เชน การปนไห โอง อาง

กระถาง แจกน การปนตองใชความ

ช านาญเปนพเศษจงจะไดเปนรปทรง

ตามตองการ

การเผาและเคลอบ การเผาครงแรก เรยกวา เผาดบ โดยเพมอณหภมใหสงขน

อยางชาๆ เพอใหผลตภณฑคงรปไมแตกช ารด ขณะเผาดบ เนอดนมการเปลยนแปลงดงสมการ

ผลตภณฑสวนใหญหลงจากเผาดบแลวตองเคลอบผวเพอความสวยงามคงทน ปองกนรอยขดขวน แตบางชนดไมตองเคลอบ เชน กระถางตนไม อฐ ไสเครองกรองน า เปนตน

สารทใชเคลอบ เปนสารผสมระหวางซลเกตกบสารชวยหลอมละลายมลกษณะเหมอนแกวบางๆ ฉาบตดอยบนผวผลตภณฑ

เตาเผาผลตภณฑเซรามกส

การเผาและเคลอบสวนผสมของน าเคลอบ แบงตามสมบตทางเคมได 3 กลม ดงน กลมท1 สารชวยลดอณหภมการหลอมละลายของน าเคลอบ เชน ออกไซดโลหะแอลคาไลนและแอลคาไลนเอรท รวมทงออกไซดของตะกว สงกะส และออกไซดทท าใหเกดส เชน Na2O , Li2O , K2O , CaO , ZnO เปนตน

กลมท 2 กลมสารทเปนสารทนไฟและใหส เชน Al2O3 , Sb2O3 , Mn2O3 , Bi2O3

กลมท 3 กลมสารทชวยใหเนอผลตภณฑทบแสง เชน SiO2 , TiO2 , CeO2 , P2O5

ตวอยางผลตภณฑเซรามกส ผลตภณฑเซรามกสทใชเปนภาชนะ เชน ถวย ชาม หมอหงตม ผลตภณฑเครองสขภณฑ เชน โถสม อางลางหนา ทวางสบ ผลตภณฑกระเบอง เชน กระเบองปพน กระเบองกรฝาผนง ผลตภณฑทใชงานดานไฟฟา เชน กลองฟวส วสดทนไฟ เชน อฐฉนวนไฟทนไฟ ผลตภณฑแกว เชน แกว กระจก การเคลอบ

ผลตภณฑแกว แกวไดถกน ามาใชประโยชน เชน ใชผลตเปนภาชนะ เครองใช และเครองประดบ

แกวมสมบตทดหลายประการ ทงมความโปรงใส ทนตอกรดเบส ไอน าและแกสซม

ผานไดยาก แขงแรงและทนตอแรงดนได

แกวท าจากทรายแกวหรอซลกา โซดาแอช หนปน โดโลไมตและเศษแกวประมาณ

30% โดยมวล สารทเตมลงไปจะชวยเพมความแกรงของเนอแกว

เมอไดรบความรอน สารประกอบคารบอเนตจะเปลยนไปเปนสารประกอบออกไซด

และหลอมละลายเปนเนอเดยวกน เรยกวาน าแกว จากนนลดอณหภม เพอใหแกวม

ความหนดกอนท าการขนรปเปนผลตภณฑทตองการ

ประเภทของแกว 1. แกวโซดาไลม องคประกอบหลกเปนซลกา โซเดยมออกไซด แคลเซยมออกไซด

ไมทนตอสภาพความเปนกรดเบส แตกงายเมอรบความรอน แสงขาวผานไดแต

ดดกลนอลตราไวโอเลต เชน แกวน า ขวดน า กระจกแผน สามารถท าใหแกวมส

ตางๆไดโดยเตมออกไซดของสารบางชนดลงไป

2. แกวโบโรซลเกต มซลกาเปนสวนผสมปรมาณคอนขางสง โซเดยมออกไซดและ

แคลเซยมออกไซดในปรมาณทลดลง เตมออกไซดของโบรอนลงไปเพอใหทนตอ

การเปลยนแปลงอณหภม ใชท าภาชนะส าหรบไมโครเวฟ เครองแกวใน

หองปฏบตการวทยาศาสตร

ประเภทของแกว 3. แกวครสตล มออกไซดของตะกวกบโพแทสเซยมเปนสวนผสม มดชนหกเหสง

มาก เมอแสงมากระทบจะเหนประกายแวววาว มราคาแพงเนองจากตองใชทราย

แกวทมเหลกเจอปนนอยมาก ผลตในปรมาณนอยและใชฝมอในการเจยระไน

ปนซเมนต ปนซเมนต หมายถง ผงผลตภณฑทไดจากการบดปนเมด ซงเกด

จากการเผาสวนผสมตางๆ ไดแก แคลเซยมคารบอเนต ซลกา อะล

มนา และออกไซดจากเหลก สดสวนของวตถดบแตกตางกนจะท า

ใหมสมบตแตกตางกน

วตถดบทใชผลตปนซเมนต วตถดบเนอปน รอยละ 80 โดยมวล เปนหนปน(มแรแคลไซด) ดนสอพอง หรอ

ดนมารล หนออน หนชอลก

วตถดบเนอดน มเนอปนอะลมนา ซลกา หรอออกไซดของเหลกปรมาณสง ใชใน

กรณทสวนผสมของเนอปนและเนอดนมองคประกอบไมเปนไปตามก าหนด เชน

อะลมนาต าตองเตมแรบอกไซด ถามเหลกต ากเตมแรทมเหลกออกไซดหรอเศษ

เหลก

สารเตมแตง เตมภายหลงการเผาเพอปรบสมบตบางประการ เชน การเตบยปซม

เพอหนวงเวลาใหปนทผสมกนน าแขงตวชาลง

กระบวนการผลตปนซเมนต1. แบบเผาเปยก ใชในกรณความชนสง เชน มดนด า ดนขาว หรอ ดนเหนยวเปน

สวนประกอบ

กระบวนการผลต น าวตถดบผสมกนตรมสดสวนบดใหละเอยดแลวน ามาตรวมกบน าจนเปนน าดน สบน าดนทผานกรรมวธปรบคณภาพมาสเตาเผา จะไดเปนปนเมดเกบไวในไซโล เมอน าปนเมดผสมกบยปซมแลวบดละเอยดจะไดปนซเมนตผง

2. แบบเผาแหง ใชในกรณความชนต า เชน มหนปน หรอ หนดนดานเปนสวนประกอบ

กระบวนการผลต น าวตถดบทงหมดมาบดผสมกนในอตราสวนทเหมาะสมแลวน าไปเผาแบบฝนแหง

กระบวนการผลตปนซเมนต

ประเภทของปนซเมนต1. ปนซเมนตปอรตแลนด ไดจากการบดปนเมดกบยปซม แบงออกเปน 5 ประเภท

ประเภทท 1 ปนซเมนตปอรตแลนดธรรมดา ใชส าหรบงานการกอสราง

ประเภทท 2 ปนซเมนตปอรตแลนดส าหรบใชในการท าคอนกรตหรอผลตภณฑอตสาหกรรมทเกดความรอนและทนซลเฟตไดปานกลาง

ประเภทท 3 ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทเกดแรงเรวสง ใชในงานคอนกรตทตองการถอดแบบไดเรว หรองานทตองการใชเรวเพอแขงกบเวลา

ประเภทท 4 ปนซเมนตปอรตแลนดประเภทเกดความรอนต า ใชในงานคอนกรตหนาๆ

ประเภทท 5 ปนซเมนตปอรตแลนดประเภททนซลเฟตไดสง ใชในงานกอสรางบรเวณดนทมความเคมปนอย เชน ในทะเลหรอตามชายฝง

ประเภทของปนซเมนต2. ปนซเมนตผสม มแรงอดต าลงกวาปนซเมนตธรรมดาเลกนอยเนองจาก

มการเตมทรายหรอหนปนละเอยดประมาณรอยละ 25 ลงไปบดพรอมกบ

ปนเมด เหมาะส าหรบใชในงานกอสรางทไมตองรบน าหนกมาก หรองาน

คอนกรตทไมมการยดหดมาก เชน งานกอ งานฉาบ เทพน ท ากระเบอง

มงหลงคา หลอทอ