Introduction to Ceramics
หัวข้อเรื่อง
1. ความหมายของคำว่า "Ceramics"
2. ขอบเขตของวิชา "Ceramics"
3. วิชา "Ceramics" ว่าด้วยเครื่องเคลือบดินเผา
1. คำว่า "Ceramics" มาจากคำภาษากรีกว่า "Keramos" แปลว่า "ดินของช่างปั้นหม้อ" (potter's clay) หรือผลิตภัณฑ์ที่ทำมาจากดินแล้วนำไปเผาไฟ จากความหมายดังกล่าวนี้ มีความหมายรวมไปถึงผลิตภัณฑ์พวกที่ทำด้วยดินเป็นรูปร่างต่าง ๆ แล้วนำไปเผาไฟ ได้แก่ อิฐก่อสร้าง, กระเบื้อง, ท่อดินเผา, อิฐทนไฟ, วัตถุทนไฟ, เครื่องสุขภัณฑ์, ลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้าและผลิตภัณฑ์ประเภทถ้วยชามต่าง ๆ เป็นต้น
ในปี ค.ศ. 1822 วัตถุทนไฟประเภทซิลิก้า ได้ทำขึ้นเป็นครั้งแรก ซึ่งในส่วนผสมของวัตถุทนไฟประเภทนี้ไม่มีดินอยู่เลย แต่วิธีการขึ้นรูปก็ยังคงใช้วิธีการทางเซรามิกอยู่ กล่าวคือในการขึ้นรูปวัตถุทนไฟประเภทซิลิก้านี้ต้องใช้ความชื้น, แล้วก็ทำเป็นรูปร่างต่าง ๆ หลังจากนั้นแล้วก็ทิ้งไว้ให้แห้ง เมื่อผลิตภัณฑ์แห้งดีแล้วก็นำไปเผา จึงได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปออกมา ดังนั้นความหมายของคำว่า "Ceramics" จึงมีความหมายรวมไปถึงผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ที่ใช้กรรมวิธีทางเซรามิกด้วย ไม่ว่าจะมีส่วนผสมของดินใน
ผลิตภัณฑ์หรือไม่ก็ตาม ถ้าหากผลิตภัณฑ์เหล่านั้นใช้กรรมวิธีทางเซรามิกแล้ว เขาก็จัดผลิตภัณฑ์เหล่านั้นเข้าเป็น "Ceramics" ด้วย ซึ่งได้แก่ ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในทางไฟฟ้า, ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู และใช้ในงานวิศวกรรมที่ด้วงใช้อุณหภูมิสูง เช่น ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากพวก Zircon, Alumina, Titanium, สารประกอบพวกไนโตรเจนต่าง ๆ เป็นต้น
ในอเมริการ สมาคมนักเซรามิกได้ให้ความหมายของคำว่า "Ceramics" ในปี ค.ศ. 1920 ไว้ดังนี้ "ด้วยเหตุที่ว่าดินต่าง ๆ นั้น ส่วนใหญ่ก็ประกอบด้วยซิลิก้า (SiO2) " จึงเสนอว่าคำว่า "Ceramics" นั้นควรจะหมายถึงอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับพวกซิลิเกต ซึ่งรวมถึงแก้ว, โลหะเคลือบ (enamel) และซีเมนต์ด้วยและ ความหมายล่าสุดจากอเมริการ จาก A.S.T.M. ปี ค.ศ. 1963 ได้ให้คำจำกัดความของคำว่า Ceramics ไว้ดังนี้ "A general term applied to the art or technique of producing articles by a Ceramic Porcess", or to the articles so produced". "หมายถึงกรรมวิธีในการผลิต หรือศิลปในการผลิตผลิตภัณฑ์
โดยใช้กระบวนการทางเซรามิก"
2. ขอบเขตของวิชา Ceramics
แบ่งออกเป็นพวกใหญ่ ๆ ได้ดังนี้คือ :-
1. Structural Ceramics
2. Fine Ceramics
3. Refractory
4. Abrasive
5. Insulators
6. New Ceramics
7. Glass
8. Enamel
9. Cement
1. Structural Ceramics
ผลิตภัณฑ์เซรามิกที่ใช้เกี่ยวกับการก่อสร้างบ้านเรือน, ถนน, ก่อสร้างเกี่ยวกับการระบายน้ำ, และผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในงานก่อสร้างอื่น ๆ เป็นต้น เราสามารถจัดแบ่งผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ตามลักษณะการใช้งานได้ดังนี้ คือ :-
1. พวกใช้ทำฝาผนัง ได้แก่ พวกอิฐมอญ, อิฐบล๊อค, หรืออิฐโปร่ง
2. พวกใช้มุงหลังคา เช่น กระเบื้องมุงหลังคาชนิดเคลือบและไม่เคลือบ
3. พวกใช้บุผิวด้านหน้าอาคาร เช่น พวกหิน, และอิฐประดับ, กระเบื้อง, ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในการประดับหรือตกแต่งในทางสถาปัตยกรรม
4. ใช้บุผนังด้านใน เช่น กระเบื้องเคลือบ, กระเบื้องปูพื้น, กระเบื้องบุเตาผิง เป็นต้น
5. พวกที่ใช้เกี่ยวกับการกำจัดของเสีย เช่น เครื่องสุขภัณฑ์ต่าง ๆ อ่างในห้องปฏิบัติการ (sinks), อ่างอาบน้ำ เป็นต้น
6. ผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เช่น ท่อระบายน้ำ อิฐประดับที่เผาจนแกร่ง เป็นต้น
นอกจากนี้แล้วเราอาจจะจัดพวก Structure Ceramics ออกตามความหนาแน่นหรือตามความพรุนตัวของผลิตภัณฑ์ได้ดังนี้ คือ :-
1. ประเภทที่มีความพรุนตัวสูง ได้แก่ พวกทำฝาผนัง, มุงหลังคา, บุผิวภายใน เช่น กระเบื้องบุผนังห้องน้ำ เป็นต้น
2. ประเภทที่มีความพรุนตัวน้อย เช่น กระเบื้องปูพื้น, อิฐที่เผาไฟจนแกร่ง, ท่อระบายน้ำ, เครื่องสุขภัณฑ์ เป็นต้น
2. Fine Ceramics
ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อละเอียด ส่วนใหญ่แล้ว ได้แก่ พวกถ้วยชาม, ถ้วยกาแฟ, ของใช้ในครัวเรือน, ผลิตภัณฑ์ประเภทงานศิลป์ แต่เดิมใช้คำว่า "Whiteware" หรือผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อสีขาว แต่เนื่องจากคำนี้มีความหมายไม่กว้างขวางเท่ากับคำว่า Fine Ceramics หรือผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อละเอียด และผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อละเอียดนี้ อาจจะมีทั้งชนิดเคลือบหรือไม่เคลือบก็ได้ เนื้อผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ อาจจะแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ ประเภทเนื้อผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการผสมหลักของตารางสามเหลี่ยม ซึ่งส่วนประกอบส่วนใหญ่ได้แก่ ดิน, หินควอร์ตซ์, และหินฟันม้า และอีกประเภทหนึ่งคือประกอบด้วยเนื้อที่ได้มาจากการผสมที่ไม่ใช้หลักของตารางสามเหลี่ยมดังพวกแรก แต่เป็นเนื้อที่ได้จากส่วนผสมของส่วนผสมอื่น ๆ ผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อละเอียดนี้สามารถจัดแบ่งออกได้ ดังนี้ คือ :-
2.1 Earthenware:
ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ที่มีทั้งชนิดเคลือบและไม่เคลือบ มีความดูดซึมน้ำปานกลางถึงสูงสุด คำนี้มีความหมายเช่นเดียวกับคำว่า Fine Ceramics ในภาษาฝรั่งเศสก็คือ "faience" และคำภาษาเยอรมันก็คือ "Steingut" นอกจากนี้แล้ว Earthenware ยังแบ่งออกเป็นพวกย่อย ๆ ได้ดังนี้ คือ
1. Natural Earthenware -- โดยปกติแล้วทำจากดินชนิดเดียวไม่ต้องล้าง ทำเป็นผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม (Tableware), งานศิลป์(artware), กระเบื้อง (Tile) มีความดูดซึมน้ำตั้งแต่ 15% ขึ้นไป ได้แก่ พวกหม้อดิน, น้ำต้น (กระถางปลูกดอกไม้, กระเบื้องมุงหลังคาวัด, กระเบื้องเคลือบไฟต่ำ เป็นต้น)
2. Fine Earthenware- ทำมาจากดินที่ล้างแล้วและพวกที่ไม่ม่ความเหนียว ทำการผสมโดยใช้ตารางสามเหลี่ยม ผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม, ของใช้ในครัว, กระเบื้อง, มีความดูดซึมนี้ 10-15%
3. Talc Earthenware- มีทัลค์เป็นส่วนผสมอยู่ด้วย ทำผลิตภัณฑ์พวกงานศิลป์ (artware) กระเบื้อง, และผลิตภัณฑ์หุงต้ม (Ovenware) มีความดูดซึมน้ำ 10-20%
4. Semivitreous Earthenware- เป็นเนื้อเกิดจากส่วนผสมของตารางสามเหลี่ยม เผาที่อุณหภูมิปานกลางใช้ทำผลิตภัณฑ์ประเภทถ้วยชาม และงานศิลป์ มีความดูดซึมน้ำ 4-9%
5. Dolomite Earthenware- ส่วนประกอบส่วนใหญ่ เป็น Dolomite ดูดซึมน้ำ 10-20% ใช้ทำผลิตภัณฑ์ประเภทงานศิลป์ (artware)
2.2 Stoneware
ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ทั้งชนิดที่เคลือบและไม่เคลือบ ส่วนใหญ่ทำมาจากดินประเภทสโตนแวร์ และเผาให้มีความดูดซึมน้ำต่ำ แต่เนื้อดินยังไม่โปร่งแสง (Translucent) คำที่ใช้เรียกในภาษาฝรั่งเศสคือ gre's และคำภาษาเยอรมันคือ "Steinzeug" พวกสโตนแวร์นี้ยังแบ่งออกได้ดังนี้คือ
1. Natural Stoneware- ทำมาจากดินชนิดเดียวและไม่ต้องล้าง พวกท่อระบายน้ำ (Drain pipe), ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในครัว (Kitchenware) งานศิลป์, กระเบื้อง ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ที่พอจะจัดได้ในบ้านเราก็คือ โอ่งราชบุรี, ผลิตภัณฑ์ประเภทไหปลาร้าทางภาคอีสาน เป็นต้น มีความดูดซึมน้ำ ตั้งแต่ 0-5% ขึ้นไป
2. Fine Stoneware- ทำจากส่วนผสมของดินที่ล้างแล้ว และส่วนผสมที่ไม่มีความเหนียว ใช้ทำผลิตภัณฑ์ประเภทหุงต้ม (Cookware), งานศิลป์ (artware), ถ้วยชาม เป็นต้น มีความดูดซึทน้ำ 0-5%
3. Technically Vitreous Stoneware- เนื้อดินปั้นใช้ผสมอย่างดีและเผาจนกระทั่งมีความดูดซึมน้ำน้อยมาก ใช้ในอุตสากรรมเคมี, ไหน้ำกรด, อิฐทนกรด เป็นต้น มีความดูดซึมน้ำ 0-0.2 %
4. Jasper Stoneware- ทำมาจากส่วนผสมส่วนใหญ่ของแบเรียมและดิน ทำเป็นผลิตภัณฑ์ประเภทงานศิลป์ (artware) มีความดูดซึมน้ำ 0-1%
5. Basalt Stoneware- ทำมาจากดินที่มีเหล็กออกไซด์สูงเช่น ผลิตภัณฑ์ด่านเกวียน, ใช้ทำผลิตภัณฑ์พวกงานศิลป์ (artware) มีความดูดซึมน้ำ 0-1%
2.3 China
ผลิตภัณฑ์ที่มีความโปร่งแสง (traslucent) มีความดูดซึมน้ำต่ำหรือใกล้ศูนย์ อาจจะชุบเคลือบหรือเผาเคลือบในครั้งที่สองที่อุณหภูมิเท่ากันหรือต่ำกว่าอุณหภูมิที่เผาดิบ หรืออาจจะเผาเพียงครั้งเดียว คำที่มีความหมายเหมือนกันคือ soft paste porcelain หรือ porcelain tendre แบ่งออกได้ดังนี้คือ :-
1. Hotel China - ใช้ประกอบส่วนผสมด้วยหลักของตารางสามเหลี่ยมและผสมด้วยหินปูนจำนวนเล็กน้อย ใช้ทำผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม เผาจนเนื้อแกร่ง มีความดูดซึมน้ำต่ำ 0.1-0.3%
2. Household China - ส่วนผสมทำเช่นเดียวกับข้อแรกแต่ทำให้มีเนื้อบางเพื่อที่จะให้โปร่งแสงได้ทำเป็นผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม มีความดูดซึมน้ำ 0-0.2%
3. Bone China - ส่วนประกอบส่วนใหญ่ คือกระดูด เพื่อช่วยทำให้เนื้อผลิตภัณฑ์มีความโปร่งแสงได้สูง ทำครั้งแรกในประเทศอังกฤษ ใช้ทำพวกถ้วยชามและงานศิลป์ (artware) มีความดูดซึมน้ำ 0.3-3%
4. Frit Chian - มีส่วนผสมของ Frit ซึ่งจะช่วยทำให้เนื้อผลิตภัณฑ์มีความโปร่งแสงดีได้แก่ ผลิตภัณฑ์ที่มีชื่อว่า "Belleek ware" และ "Lenox China" เป็นต้น ใช้ทำพวกถ้วยชาม และงานศิลป์ มีความดูดซึมน้ำ 0-0.5%
5. High-Strength China - เนื้อดินปั้นที่ส่วนซึ่งเป็นทรายหรือควอร์ตซ์ ถูกแทนที่ด้วยอะลูมิน่า(Alumina) เกือบหมดหรือทั้งหมด ใช้ทำพวกถ้วยชาม มีความดูดซึมน้ำ 0-1%
6. Cookware China - เนื้อดินปั้นประกอบด้วยส่วนผสมที่มี ส.ป.ส. ของการขยายตัวต่ำตามธรรมดาแล้วจะมีพวกคอร์เดียไรท์หรือพวกแร่ที่มีละเทียมอยู่ด้วย ใช้ทำผลิตภัณฑ์พวก Ovenware วางบนเตาไฟฟ้าได้ ส่วน Flameware ใช้เตรียมอาหารบนเตาผิง มีความดูดซึมน้ำ 1-5%
2.4 Porcelain
เนื้อดินเป็นส่วนผสมที่เกิดจากตารางสามเหลี่ยมเผาดิบที่อุณหภูมิต่ำหรือเผาเคลือบที่อุณหภูมิสูงหรืออาจจะเผาเพียงครั้งเดียวจนเนื้อแกร่ง เช่น ลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้า (electrical porcelain) เป็นต้น
1. Hard porcelain - ทำผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม, งานศิลป์ มีความโปร่งแสงดี มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.5%
2. Technical vitreous porcelain - ใช้ทำผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในงานทางเคมี เช่น พวก crucible ต่าง, Chemical ware, ลูกบด และอิฐกรุภายในหม้อบด เป็นต้น มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.2%
3. Triaxial electrical porcelain - พวกลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้า มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.2%
4. High-Strength electrical porcelain - พวกลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้าความถี่ต่ำ มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.2%
5. Alumina-porcelain - พวกหัวเทียน มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.1%
3. Refractory
คือวัตถุทนไฟที่ใช้ในการสร้างเตาเผา, เตาถลุงเหล็ก และตลอดจนผลิตภัณฑ์ที่ใช้ภายในเตาเผาต่าง ๆ เช่น ชั้นรองในเตาเผา, จ๊อ และอื่น ๆ เป็นต้น วัตถุทนไฟมีอยู่ 3 พวกใหญ่ ๆ ด้วยกัน คือ :-
1. Neutral refractory -- พวกเป็นกลาง
2. Acid refractory - พวกเป็นกรด
3. Basic refractory -- พวกเป็นด่าง
1. พวก Neutral refractory
ได้แก่ พวกอิฐทนไฟทั่ว ๆ ไป ที่ทำมาจากดินทนไฟ บางครั้งก็มีดินเชื้อ (gorg) ผสมลงไปด้วย อิฐชนิดนี้ เรียกว่า fire clay brick บางครั้งมีความทนไฟ (P.C.E.=Pyrometric Cone Equivalent) ต่ำกว่า
P.C.E. 15 (1424 C) ใช้ทำพวก pouring pit
พวก Low duty (P.C.E. 15 = 1430C)
Medium duty (P.C.E. 29 = 1659 C)
พวก Low duty (P.C.E. 15 = 1430C)
Medium duty (P.C.E. 29 = 1659 C)
Semisilica (min. SiO2 = 72%)
High duty (P.C.E. 31 = 1699 C) แบ่งเป็น Regular
Spall-resistance
Slag-resistance
High-fired
Super duty:
Regular
High-fired
Kaolin (high grog, high-fired)
พวก High Alumina refrectory
50% Al2O3 (PCE 34 = 1785C)
60% Al2O3 (PCE 35 = 1785C)
70% Al2O3 (PCE 36 = 1804C)
80% Al2O3 (PCE 37 = 1820C)
85% Al2O3
90% Al2O3
99% Al2O3 (Al2O3, 97% min)
พวก Carbon Refractory
พวก high alumina นี้ นอกจากใช้พวก Kaolin และดินทนไฟแล้วยังใช้พวก Diaspore (มี alumina สูง) เดี๋ยวนี้ไม่ค่อยมีแล้ว เขาใช้ Bauxite หรือดิน Bauxite นอกจากนี้แล้วยังใช้พวก Kyanite, Silimanite, และ Andalusite สำหรับอิฐที่ต้องการปริมาณ alumina สูง ๆ นั้น ก็จำเป็นจะต้องเติม alumina เข้าไปด้วย วัตถุดิบที่ใช้ทำพวก high alumina brick ส่วนมากแล้ว จะต้องเผาเสียก่อนเพื่อช่วยลดอัตราการหดตัวเมื่อเผาไฟ
2. พวก Acid Refractory เช่น Dilica brick ทำจากพวกหิน ganister บางครั้งก็จะถูกนำไปล้างเพื่อไล่เอา alumina ออกไปสำหรับอิฐชนิด super duty อิฐพวกซิลิก้านี้ แบ่งออกเป็น
ชนิด Conventional (Al2O3 0.5-1.0%)
TiO2 พวกอิฐ SiC และ Alkalis
ชนิดธรรมดา (Regular)
Hot patch (ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็ว)
ชนิด Super duty (มี Al2O3, TiO2, alkalis 0.2-0.5%)
Regular
Hot patch (ทนต่อการกัดกร่อนได้สูง)
ชนิด Light weight (มี ส.ป.ส. ของการนำความร้อนได้ต่ำ)
3. พวก Basic Refractory ได้แก่ อิฐที่มีสภาพเป็นด่าง เช่นอิฐทนไฟชนิด Magnesia ซึ่งเผาที่อุณหภูมิ 1540 C และ 1840 C แล้วเอามาทำเป็นอิฐ magnesia ใน ส.ร.อ. ได้มาจากน้ำทะเล อิฐอาจจะใช้เผาในเตาแล้วเชื่อมต่อกันดัวยสารเคมีหรือมีเหล็กหุ้มอยู่ อิฐ Chromite ทำจากแร่ Chromite แต่ส่วนใหญ่แล้วทำ มาจากส่วนผสมของ Chromite และ Magnesite ในสัดส่วนต่าง ๆ กันสมัยก่อนนี้ใช้วิธีเชื่อมต่อกันด้วย
Silicate bond ในฟลักซ์ซึ่งมีในพวกแร่ Chromite แต่ในตอนหลังนี้ เขาลดฟลักซ์พวกนี้ลงและเผาอิฐนี้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้เกิดแรงเชื่อมตัวสูงขึ้น พวก basic brick ที่ใช้พวกดินน้ำมัน (Tar bonded) เป็นตัวเชื่อม ทำจากส่วนผสมของ Dolomite และ magnesite เพราะเหตุว่า มันสามารถดูดความชื้นได้ง่าย และอิฐทนไฟประเภทด่างที่เผาไฟแล้วนี้ จะต้องหุ้มไว้ด้วยน้ำมันดิน (Tar) เพื่ออุดรูพรุน
นอกจากนี้แล้ว ยังมีอิฐชนิดพิเศษอย่างอื่นอีกเช่น :-
อิฐ Zirconia, อิฐ Zircon, ZrO2-SiO2-Al2)3(fused glass-tank), Silicon Carbide, ต่อด้วย Clay bonded, Frit bonded, Nitride bonded, Oxynitride bonded, และ Rycrystallize, Aced proof brick อิฐทน กรด เป็นต้น
4. Abrasive
สารที่ใช้ในการขัดถู มีอยู่ 2 ประเภทด้วยกัน คือ
1. ประเภทที่ 1 ได้จากธรรมชาติ เช่น ทราย, หิน และแร่ต่าง ๆ พวก emery, corundum, crocus (ดอกดิน, กันกุมา) ควอร์ตซ์ (แร่กากะรุนป่น) และเพชร สารเหล่านี้คุณภาพไม่แน่นอนเนื่องจากมีสิ่งเจือปนอยู่มากบ้างน้อยบ้าง
2. ประเภทที่ 2 ได้จากการที่เราผลิตขึ้นมา (Artificial Abrasive) เริ่มมีขึ้นในปลายศตวรรษที่ 20 นี้เอง ได้แก่ พวก SiC, Cubic Boron Nitride, Aluminum Oxide, Synthetic diamond สารแต่ละตัวมีเทคนิคในการผลิตแตกต่างกันไปโดยหลักเกณฑ์ใหญ่แล้ว ผลิตภัณฑ์ทุกชนิดที่กล่าวมานี้ ต้องผ่านเตาเผาอุณหภูมิสูง เนื่องจากพวกสารพวกวัสดุขัดถูนี้ ต้องนำมาใช้งานเกี่ยวกับการขัดถูผิวสารอื่นให้หลุดไปด้งนี้
สารพวกที่ใช้ในการขัดถูนี้ควรจะมีคุณสมบัติต่าง ๆ ดังนี้ คือ :-
- Hardness จะต้องมีความแข็งสูง
- Heat resistance มีความทนทานต่อความร้อนดี
- มีความเหนียวดี
- เมื่อมุมหรือสันคมของเม็ด Abrasive นั้นทื่อ ต้องสามารถแตกไปตามแรงกดแล้วเกิดมุมหรือสันคมขึ้นมาใหม่
5. Insulator (ฉนวนไฟฟ้า)
ได้แก่พวกลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้า ลักษณะของเนื้อมีความแข็งแกร่งและมีความดูดซึมน้ำ=0% หรือไม่ดูดซึมเลย เทียบได้กับเนื้อผลิตภัณฑ์พวก porcelain นั้นเอง เราแบ่งชนิดของลูกถ้วยไฟฟ้านี้ออกได้ ตามชนิดทั่ว ๆ ไป ตามจุดมุ่งหมายของการใช้งานได้ดังนี้ คือ :-
5.1 ฉนวนไฟฟ้าใช้กับไฟฟ้ากำลัง ซึ่งได้แก่
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับการแจกจ่ายพลังงาน
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับการส่งพลังงาน
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับสถานีย่อย
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับลวดไฟฟ้าในรถยนต์
5.2 ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับไฟฟ้าสื่อสาร
5.3 ฉนวนไฟฟ้าสำหรับเครื่องมือชนิดพิเศษ
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับการแจกจ่ายพลังงานนี้ แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
ชนิดโวลเตตต่ำ (Low Voltage) และโวลเตตสูง (High Voltage)พวกโวลเตตต่ำนี้ ไม่ค่อยจะมีปัญหาทั่วไปมากนักเกี่ยวกับการสร้าง และการทำเหมือนพวกโวลเตตสูง ซึ่งเทคนิคในการทำย่อมสูงมากเป็นธรรมดา มีโวลต์สูง ตั้งแต่ 2300 V ถึง 6600 V.
- ส่วนฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับเครื่องส่งพลังงานนั้น ยิ่งมีโวลต์สูงมากยิ่งขึ้น คือตามธรรมดาแล้วสูงถึง 500 KV. ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้เกี่ยวกับเรื่องนี้มีชื่อเรียกว่า Suspension Insulator, Long Rod Insulator เป็นต้น
6. New Ceramics
ได้แก่ผลิตภัณฑ์ Ceramics ซึ่งใช้ในงานไฟฟ้า, ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู, ใช้ในเครื่องบิน, จรวด, ใช้ในอุตสาหกรรมหล่อหลอมโลหะ เป็นต้น แบ่งออกเป็นพวกใหญ่ ๆ ได้ดังนี้ คือ :-
6.1 พวก Oxides ได้แก่ Al2O3, BeO, ZrO2
6.2 พวกคาร์บอน และคาร์ไบด์ ได้แก่ C, SiC, TiC, WC, B4C เป็นต้น
6.3 พวกไนไตรด์ ได้แก่ BN, Si3N4, AlN, TiN
6.4 พวกบอไรด์ ได้แก่ ZrB2, TiB2, TaB2 เป็นต้น
6.5 พวกซิลิไซด์ ได้แก่ WSi2, MoSi2 เป็นต้น
6.6 พวก Cermet ได้แก่ 70 Al2O3/30 Cr., 80 TiC/20 Ni, 80 SiC/2C/18Si
7. Glass (แก้ว)
ส่วนประกอบส่วนใหญ่ของแก้วก็ได้แก่ ซิลิก้า SiO2 หรือทราย และพวกโซดาเช่น Na2CO3 นั่นเอง สมัยก่อนนี้เขาได้ Na2CO3 มาจากขี้เถ้าของสาหร่ายทะเลชนิดหนึ่ง เอามาเผาไฟแล้วเอาขึ้นเถ้ามาผสมกับทราย แล้วนำมาหลอมจนทรายเป็นแก้ว ในตอนแรกเขาจึงเรียก Na2CO3 ว่า โซดาแอช แต่แก้วที่ได้จากส่วนผสมของซิลิก้าและโซดาแอชนี้ มีคุณสมบัติไม่ค่อยดีคือ เปราะและแตกง่าย เพื่อปรับปรุงให้มีคุณภาพดีขึ้นคือ มีความเหนียวไม่แตกง่าย เขาจึงใช้หินปูนบดผสมใส่เข้าไปทำให้มีคุณสมบัติดีขึ้นคือ ไม่เปราะและแตกง่าย แก้วประเภทนี้เขาจึงเรียกว่า Soda lime glass ได้แก่ แก้วชนิดที่ใช้ทำขวดโดยทั่วไป
หินปูนที่ดี มี CaO 55-56% มี Fe2O3 0.1%
SiO2 0.3-0.6%, Al2O3 0.2-0.4%
ถ้าหากมี Fe2O3 เกิน 0.1% ใช้ทำกระจกได้แต่ใช้ทำแก้วไม่ได้ เพราะจะให้แก้วสีเขียวออกมา แทนที่จะเป็นสีขาวหรือโปร่งใสนอกจากโซดาแอชแล้ว เขานิยมใช้ Borax (Na2B4O710H2O) เป็นตัวผสมเข้าไปในทรายหรือซิลิก้า แล้วหลอมทำให้เกิดแก้วและแก้วที่ได้ออกมานี้เรียกว่า Borosilicate Glass แก้วพวกนี้มีความทนทานต่อความร้อนและเย็นได้ดี พวกแก้วทนไฟเช่นแก้ว Pyrex ที่ใช้ทำเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการเคมี เป็นต้น แก้วพวกนี้มี ส.ป.ส. การขยายตัวต่ำ สามารถจะใช้ขึ้นตั้งไฟต้มน้ำได้โดยไม่แตกเสียหายเหมือนแก้วชนิดธรรมดาทั่วไป แก้วชนิด Phosphate Glass มีส่วนผสมของพวก Phosphate อยู่ด้วย มีประโยชน์ใช้ทำพวก filter กรองแสง, ใช้กรองแสงพวก Infrared, และพวกอุลตร้าไวโอเลตและทนต่อสารเคมีบางชนิด ชนิดของแก้วแบ่งตามลักษณะการใช้งาน เช่น
1. แก้วที่ใช้เกี่ยวกับเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น แก้วใช้ทำเครื่องรับโทรทัศน์
2. เกี่ยวกับการให้แสงสว่าง เช่น พวกหลอดไฟฟ้าต่าง ๆ
3. แก้วพวกเครื่องใช้ต่าง ๆ แก้วเจียรนัย เป็นต้น
4. แก้วที่ใช้ในทางเครื่องมือแพทย์ เช่น เข็มฉีดยา
5. แก้วนิรภัย เช่น กระจกรถยนต์ เป็นแก้วสองชั้น ชั้นในใช้เซลลูลายใสบางสอดใส่ไว้ระหว่างกระจกสองแผ่น เมื่อแตกแล้ว จึงไม่หลุดออกจากกัน เดี๋ยวนี้ใช้พวก Vinyl แทนเซลลูลอยแล้ว
6. พวกแก้วสีต่าง ๆ ใช้ประดับประดาเป็นแก้ว Mosaic ประดับพวกโบสถ์ วิหาร หรือเป็นรูปภาพต่าง ๆ
7. แก้วใช้ทำเลนส์แว่นตา กล้องถ่ายรูป
8. แก้วใช้ทำขวดต่าง ๆ เช่น ขวดยา ขวดน้ำอัดลม ขวดเหล้า เป็นต้น
9. แก้วที่ใช้พวกตะกั่วแดงเป็นตัวช่วยทำให้หลอมละลาย แก้วชนิดนี้มีลักษณะพิเศษ คือ มีความใสดีใช้พวกหลอดไฟ ทำให้ความสว่างดีขึ้น เมื่อก่อนใช้ทำพวกแก้วแชมเปญ แต่ต่อมาไม่นะยมใช้เพราะรังเกียจว่าตะกั่วมีพิษ นิยมใช้ทำเป็นพวกเครื่องประดับหรือแก้วเจียรนัยมากกว่า
--กรมส่งเสริมอุตสาหกรรม--
-พห-
หัวข้อเรื่อง
1. ความหมายของคำว่า "Ceramics"
2. ขอบเขตของวิชา "Ceramics"
3. วิชา "Ceramics" ว่าด้วยเครื่องเคลือบดินเผา
1. คำว่า "Ceramics" มาจากคำภาษากรีกว่า "Keramos" แปลว่า "ดินของช่างปั้นหม้อ" (potter's clay) หรือผลิตภัณฑ์ที่ทำมาจากดินแล้วนำไปเผาไฟ จากความหมายดังกล่าวนี้ มีความหมายรวมไปถึงผลิตภัณฑ์พวกที่ทำด้วยดินเป็นรูปร่างต่าง ๆ แล้วนำไปเผาไฟ ได้แก่ อิฐก่อสร้าง, กระเบื้อง, ท่อดินเผา, อิฐทนไฟ, วัตถุทนไฟ, เครื่องสุขภัณฑ์, ลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้าและผลิตภัณฑ์ประเภทถ้วยชามต่าง ๆ เป็นต้น
ในปี ค.ศ. 1822 วัตถุทนไฟประเภทซิลิก้า ได้ทำขึ้นเป็นครั้งแรก ซึ่งในส่วนผสมของวัตถุทนไฟประเภทนี้ไม่มีดินอยู่เลย แต่วิธีการขึ้นรูปก็ยังคงใช้วิธีการทางเซรามิกอยู่ กล่าวคือในการขึ้นรูปวัตถุทนไฟประเภทซิลิก้านี้ต้องใช้ความชื้น, แล้วก็ทำเป็นรูปร่างต่าง ๆ หลังจากนั้นแล้วก็ทิ้งไว้ให้แห้ง เมื่อผลิตภัณฑ์แห้งดีแล้วก็นำไปเผา จึงได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปออกมา ดังนั้นความหมายของคำว่า "Ceramics" จึงมีความหมายรวมไปถึงผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ที่ใช้กรรมวิธีทางเซรามิกด้วย ไม่ว่าจะมีส่วนผสมของดินใน
ผลิตภัณฑ์หรือไม่ก็ตาม ถ้าหากผลิตภัณฑ์เหล่านั้นใช้กรรมวิธีทางเซรามิกแล้ว เขาก็จัดผลิตภัณฑ์เหล่านั้นเข้าเป็น "Ceramics" ด้วย ซึ่งได้แก่ ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในทางไฟฟ้า, ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู และใช้ในงานวิศวกรรมที่ด้วงใช้อุณหภูมิสูง เช่น ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากพวก Zircon, Alumina, Titanium, สารประกอบพวกไนโตรเจนต่าง ๆ เป็นต้น
ในอเมริการ สมาคมนักเซรามิกได้ให้ความหมายของคำว่า "Ceramics" ในปี ค.ศ. 1920 ไว้ดังนี้ "ด้วยเหตุที่ว่าดินต่าง ๆ นั้น ส่วนใหญ่ก็ประกอบด้วยซิลิก้า (SiO2) " จึงเสนอว่าคำว่า "Ceramics" นั้นควรจะหมายถึงอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับพวกซิลิเกต ซึ่งรวมถึงแก้ว, โลหะเคลือบ (enamel) และซีเมนต์ด้วยและ ความหมายล่าสุดจากอเมริการ จาก A.S.T.M. ปี ค.ศ. 1963 ได้ให้คำจำกัดความของคำว่า Ceramics ไว้ดังนี้ "A general term applied to the art or technique of producing articles by a Ceramic Porcess", or to the articles so produced". "หมายถึงกรรมวิธีในการผลิต หรือศิลปในการผลิตผลิตภัณฑ์
โดยใช้กระบวนการทางเซรามิก"
2. ขอบเขตของวิชา Ceramics
แบ่งออกเป็นพวกใหญ่ ๆ ได้ดังนี้คือ :-
1. Structural Ceramics
2. Fine Ceramics
3. Refractory
4. Abrasive
5. Insulators
6. New Ceramics
7. Glass
8. Enamel
9. Cement
1. Structural Ceramics
ผลิตภัณฑ์เซรามิกที่ใช้เกี่ยวกับการก่อสร้างบ้านเรือน, ถนน, ก่อสร้างเกี่ยวกับการระบายน้ำ, และผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในงานก่อสร้างอื่น ๆ เป็นต้น เราสามารถจัดแบ่งผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ตามลักษณะการใช้งานได้ดังนี้ คือ :-
1. พวกใช้ทำฝาผนัง ได้แก่ พวกอิฐมอญ, อิฐบล๊อค, หรืออิฐโปร่ง
2. พวกใช้มุงหลังคา เช่น กระเบื้องมุงหลังคาชนิดเคลือบและไม่เคลือบ
3. พวกใช้บุผิวด้านหน้าอาคาร เช่น พวกหิน, และอิฐประดับ, กระเบื้อง, ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในการประดับหรือตกแต่งในทางสถาปัตยกรรม
4. ใช้บุผนังด้านใน เช่น กระเบื้องเคลือบ, กระเบื้องปูพื้น, กระเบื้องบุเตาผิง เป็นต้น
5. พวกที่ใช้เกี่ยวกับการกำจัดของเสีย เช่น เครื่องสุขภัณฑ์ต่าง ๆ อ่างในห้องปฏิบัติการ (sinks), อ่างอาบน้ำ เป็นต้น
6. ผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เช่น ท่อระบายน้ำ อิฐประดับที่เผาจนแกร่ง เป็นต้น
นอกจากนี้แล้วเราอาจจะจัดพวก Structure Ceramics ออกตามความหนาแน่นหรือตามความพรุนตัวของผลิตภัณฑ์ได้ดังนี้ คือ :-
1. ประเภทที่มีความพรุนตัวสูง ได้แก่ พวกทำฝาผนัง, มุงหลังคา, บุผิวภายใน เช่น กระเบื้องบุผนังห้องน้ำ เป็นต้น
2. ประเภทที่มีความพรุนตัวน้อย เช่น กระเบื้องปูพื้น, อิฐที่เผาไฟจนแกร่ง, ท่อระบายน้ำ, เครื่องสุขภัณฑ์ เป็นต้น
2. Fine Ceramics
ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อละเอียด ส่วนใหญ่แล้ว ได้แก่ พวกถ้วยชาม, ถ้วยกาแฟ, ของใช้ในครัวเรือน, ผลิตภัณฑ์ประเภทงานศิลป์ แต่เดิมใช้คำว่า "Whiteware" หรือผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อสีขาว แต่เนื่องจากคำนี้มีความหมายไม่กว้างขวางเท่ากับคำว่า Fine Ceramics หรือผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อละเอียด และผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อละเอียดนี้ อาจจะมีทั้งชนิดเคลือบหรือไม่เคลือบก็ได้ เนื้อผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ อาจจะแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ ประเภทเนื้อผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการผสมหลักของตารางสามเหลี่ยม ซึ่งส่วนประกอบส่วนใหญ่ได้แก่ ดิน, หินควอร์ตซ์, และหินฟันม้า และอีกประเภทหนึ่งคือประกอบด้วยเนื้อที่ได้มาจากการผสมที่ไม่ใช้หลักของตารางสามเหลี่ยมดังพวกแรก แต่เป็นเนื้อที่ได้จากส่วนผสมของส่วนผสมอื่น ๆ ผลิตภัณฑ์ประเภทเนื้อละเอียดนี้สามารถจัดแบ่งออกได้ ดังนี้ คือ :-
2.1 Earthenware:
ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ที่มีทั้งชนิดเคลือบและไม่เคลือบ มีความดูดซึมน้ำปานกลางถึงสูงสุด คำนี้มีความหมายเช่นเดียวกับคำว่า Fine Ceramics ในภาษาฝรั่งเศสก็คือ "faience" และคำภาษาเยอรมันก็คือ "Steingut" นอกจากนี้แล้ว Earthenware ยังแบ่งออกเป็นพวกย่อย ๆ ได้ดังนี้ คือ
1. Natural Earthenware -- โดยปกติแล้วทำจากดินชนิดเดียวไม่ต้องล้าง ทำเป็นผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม (Tableware), งานศิลป์(artware), กระเบื้อง (Tile) มีความดูดซึมน้ำตั้งแต่ 15% ขึ้นไป ได้แก่ พวกหม้อดิน, น้ำต้น (กระถางปลูกดอกไม้, กระเบื้องมุงหลังคาวัด, กระเบื้องเคลือบไฟต่ำ เป็นต้น)
2. Fine Earthenware- ทำมาจากดินที่ล้างแล้วและพวกที่ไม่ม่ความเหนียว ทำการผสมโดยใช้ตารางสามเหลี่ยม ผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม, ของใช้ในครัว, กระเบื้อง, มีความดูดซึมนี้ 10-15%
3. Talc Earthenware- มีทัลค์เป็นส่วนผสมอยู่ด้วย ทำผลิตภัณฑ์พวกงานศิลป์ (artware) กระเบื้อง, และผลิตภัณฑ์หุงต้ม (Ovenware) มีความดูดซึมน้ำ 10-20%
4. Semivitreous Earthenware- เป็นเนื้อเกิดจากส่วนผสมของตารางสามเหลี่ยม เผาที่อุณหภูมิปานกลางใช้ทำผลิตภัณฑ์ประเภทถ้วยชาม และงานศิลป์ มีความดูดซึมน้ำ 4-9%
5. Dolomite Earthenware- ส่วนประกอบส่วนใหญ่ เป็น Dolomite ดูดซึมน้ำ 10-20% ใช้ทำผลิตภัณฑ์ประเภทงานศิลป์ (artware)
2.2 Stoneware
ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ทั้งชนิดที่เคลือบและไม่เคลือบ ส่วนใหญ่ทำมาจากดินประเภทสโตนแวร์ และเผาให้มีความดูดซึมน้ำต่ำ แต่เนื้อดินยังไม่โปร่งแสง (Translucent) คำที่ใช้เรียกในภาษาฝรั่งเศสคือ gre's และคำภาษาเยอรมันคือ "Steinzeug" พวกสโตนแวร์นี้ยังแบ่งออกได้ดังนี้คือ
1. Natural Stoneware- ทำมาจากดินชนิดเดียวและไม่ต้องล้าง พวกท่อระบายน้ำ (Drain pipe), ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในครัว (Kitchenware) งานศิลป์, กระเบื้อง ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ที่พอจะจัดได้ในบ้านเราก็คือ โอ่งราชบุรี, ผลิตภัณฑ์ประเภทไหปลาร้าทางภาคอีสาน เป็นต้น มีความดูดซึมน้ำ ตั้งแต่ 0-5% ขึ้นไป
2. Fine Stoneware- ทำจากส่วนผสมของดินที่ล้างแล้ว และส่วนผสมที่ไม่มีความเหนียว ใช้ทำผลิตภัณฑ์ประเภทหุงต้ม (Cookware), งานศิลป์ (artware), ถ้วยชาม เป็นต้น มีความดูดซึทน้ำ 0-5%
3. Technically Vitreous Stoneware- เนื้อดินปั้นใช้ผสมอย่างดีและเผาจนกระทั่งมีความดูดซึมน้ำน้อยมาก ใช้ในอุตสากรรมเคมี, ไหน้ำกรด, อิฐทนกรด เป็นต้น มีความดูดซึมน้ำ 0-0.2 %
4. Jasper Stoneware- ทำมาจากส่วนผสมส่วนใหญ่ของแบเรียมและดิน ทำเป็นผลิตภัณฑ์ประเภทงานศิลป์ (artware) มีความดูดซึมน้ำ 0-1%
5. Basalt Stoneware- ทำมาจากดินที่มีเหล็กออกไซด์สูงเช่น ผลิตภัณฑ์ด่านเกวียน, ใช้ทำผลิตภัณฑ์พวกงานศิลป์ (artware) มีความดูดซึมน้ำ 0-1%
2.3 China
ผลิตภัณฑ์ที่มีความโปร่งแสง (traslucent) มีความดูดซึมน้ำต่ำหรือใกล้ศูนย์ อาจจะชุบเคลือบหรือเผาเคลือบในครั้งที่สองที่อุณหภูมิเท่ากันหรือต่ำกว่าอุณหภูมิที่เผาดิบ หรืออาจจะเผาเพียงครั้งเดียว คำที่มีความหมายเหมือนกันคือ soft paste porcelain หรือ porcelain tendre แบ่งออกได้ดังนี้คือ :-
1. Hotel China - ใช้ประกอบส่วนผสมด้วยหลักของตารางสามเหลี่ยมและผสมด้วยหินปูนจำนวนเล็กน้อย ใช้ทำผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม เผาจนเนื้อแกร่ง มีความดูดซึมน้ำต่ำ 0.1-0.3%
2. Household China - ส่วนผสมทำเช่นเดียวกับข้อแรกแต่ทำให้มีเนื้อบางเพื่อที่จะให้โปร่งแสงได้ทำเป็นผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม มีความดูดซึมน้ำ 0-0.2%
3. Bone China - ส่วนประกอบส่วนใหญ่ คือกระดูด เพื่อช่วยทำให้เนื้อผลิตภัณฑ์มีความโปร่งแสงได้สูง ทำครั้งแรกในประเทศอังกฤษ ใช้ทำพวกถ้วยชามและงานศิลป์ (artware) มีความดูดซึมน้ำ 0.3-3%
4. Frit Chian - มีส่วนผสมของ Frit ซึ่งจะช่วยทำให้เนื้อผลิตภัณฑ์มีความโปร่งแสงดีได้แก่ ผลิตภัณฑ์ที่มีชื่อว่า "Belleek ware" และ "Lenox China" เป็นต้น ใช้ทำพวกถ้วยชาม และงานศิลป์ มีความดูดซึมน้ำ 0-0.5%
5. High-Strength China - เนื้อดินปั้นที่ส่วนซึ่งเป็นทรายหรือควอร์ตซ์ ถูกแทนที่ด้วยอะลูมิน่า(Alumina) เกือบหมดหรือทั้งหมด ใช้ทำพวกถ้วยชาม มีความดูดซึมน้ำ 0-1%
6. Cookware China - เนื้อดินปั้นประกอบด้วยส่วนผสมที่มี ส.ป.ส. ของการขยายตัวต่ำตามธรรมดาแล้วจะมีพวกคอร์เดียไรท์หรือพวกแร่ที่มีละเทียมอยู่ด้วย ใช้ทำผลิตภัณฑ์พวก Ovenware วางบนเตาไฟฟ้าได้ ส่วน Flameware ใช้เตรียมอาหารบนเตาผิง มีความดูดซึมน้ำ 1-5%
2.4 Porcelain
เนื้อดินเป็นส่วนผสมที่เกิดจากตารางสามเหลี่ยมเผาดิบที่อุณหภูมิต่ำหรือเผาเคลือบที่อุณหภูมิสูงหรืออาจจะเผาเพียงครั้งเดียวจนเนื้อแกร่ง เช่น ลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้า (electrical porcelain) เป็นต้น
1. Hard porcelain - ทำผลิตภัณฑ์พวกถ้วยชาม, งานศิลป์ มีความโปร่งแสงดี มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.5%
2. Technical vitreous porcelain - ใช้ทำผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในงานทางเคมี เช่น พวก crucible ต่าง, Chemical ware, ลูกบด และอิฐกรุภายในหม้อบด เป็นต้น มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.2%
3. Triaxial electrical porcelain - พวกลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้า มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.2%
4. High-Strength electrical porcelain - พวกลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้าความถี่ต่ำ มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.2%
5. Alumina-porcelain - พวกหัวเทียน มีอัตราการดูดซึมน้ำ 0-0.1%
3. Refractory
คือวัตถุทนไฟที่ใช้ในการสร้างเตาเผา, เตาถลุงเหล็ก และตลอดจนผลิตภัณฑ์ที่ใช้ภายในเตาเผาต่าง ๆ เช่น ชั้นรองในเตาเผา, จ๊อ และอื่น ๆ เป็นต้น วัตถุทนไฟมีอยู่ 3 พวกใหญ่ ๆ ด้วยกัน คือ :-
1. Neutral refractory -- พวกเป็นกลาง
2. Acid refractory - พวกเป็นกรด
3. Basic refractory -- พวกเป็นด่าง
1. พวก Neutral refractory
ได้แก่ พวกอิฐทนไฟทั่ว ๆ ไป ที่ทำมาจากดินทนไฟ บางครั้งก็มีดินเชื้อ (gorg) ผสมลงไปด้วย อิฐชนิดนี้ เรียกว่า fire clay brick บางครั้งมีความทนไฟ (P.C.E.=Pyrometric Cone Equivalent) ต่ำกว่า
P.C.E. 15 (1424 C) ใช้ทำพวก pouring pit
พวก Low duty (P.C.E. 15 = 1430C)
Medium duty (P.C.E. 29 = 1659 C)
พวก Low duty (P.C.E. 15 = 1430C)
Medium duty (P.C.E. 29 = 1659 C)
Semisilica (min. SiO2 = 72%)
High duty (P.C.E. 31 = 1699 C) แบ่งเป็น Regular
Spall-resistance
Slag-resistance
High-fired
Super duty:
Regular
High-fired
Kaolin (high grog, high-fired)
พวก High Alumina refrectory
50% Al2O3 (PCE 34 = 1785C)
60% Al2O3 (PCE 35 = 1785C)
70% Al2O3 (PCE 36 = 1804C)
80% Al2O3 (PCE 37 = 1820C)
85% Al2O3
90% Al2O3
99% Al2O3 (Al2O3, 97% min)
พวก Carbon Refractory
พวก high alumina นี้ นอกจากใช้พวก Kaolin และดินทนไฟแล้วยังใช้พวก Diaspore (มี alumina สูง) เดี๋ยวนี้ไม่ค่อยมีแล้ว เขาใช้ Bauxite หรือดิน Bauxite นอกจากนี้แล้วยังใช้พวก Kyanite, Silimanite, และ Andalusite สำหรับอิฐที่ต้องการปริมาณ alumina สูง ๆ นั้น ก็จำเป็นจะต้องเติม alumina เข้าไปด้วย วัตถุดิบที่ใช้ทำพวก high alumina brick ส่วนมากแล้ว จะต้องเผาเสียก่อนเพื่อช่วยลดอัตราการหดตัวเมื่อเผาไฟ
2. พวก Acid Refractory เช่น Dilica brick ทำจากพวกหิน ganister บางครั้งก็จะถูกนำไปล้างเพื่อไล่เอา alumina ออกไปสำหรับอิฐชนิด super duty อิฐพวกซิลิก้านี้ แบ่งออกเป็น
ชนิด Conventional (Al2O3 0.5-1.0%)
TiO2 พวกอิฐ SiC และ Alkalis
ชนิดธรรมดา (Regular)
Hot patch (ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็ว)
ชนิด Super duty (มี Al2O3, TiO2, alkalis 0.2-0.5%)
Regular
Hot patch (ทนต่อการกัดกร่อนได้สูง)
ชนิด Light weight (มี ส.ป.ส. ของการนำความร้อนได้ต่ำ)
3. พวก Basic Refractory ได้แก่ อิฐที่มีสภาพเป็นด่าง เช่นอิฐทนไฟชนิด Magnesia ซึ่งเผาที่อุณหภูมิ 1540 C และ 1840 C แล้วเอามาทำเป็นอิฐ magnesia ใน ส.ร.อ. ได้มาจากน้ำทะเล อิฐอาจจะใช้เผาในเตาแล้วเชื่อมต่อกันดัวยสารเคมีหรือมีเหล็กหุ้มอยู่ อิฐ Chromite ทำจากแร่ Chromite แต่ส่วนใหญ่แล้วทำ มาจากส่วนผสมของ Chromite และ Magnesite ในสัดส่วนต่าง ๆ กันสมัยก่อนนี้ใช้วิธีเชื่อมต่อกันด้วย
Silicate bond ในฟลักซ์ซึ่งมีในพวกแร่ Chromite แต่ในตอนหลังนี้ เขาลดฟลักซ์พวกนี้ลงและเผาอิฐนี้ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้เกิดแรงเชื่อมตัวสูงขึ้น พวก basic brick ที่ใช้พวกดินน้ำมัน (Tar bonded) เป็นตัวเชื่อม ทำจากส่วนผสมของ Dolomite และ magnesite เพราะเหตุว่า มันสามารถดูดความชื้นได้ง่าย และอิฐทนไฟประเภทด่างที่เผาไฟแล้วนี้ จะต้องหุ้มไว้ด้วยน้ำมันดิน (Tar) เพื่ออุดรูพรุน
นอกจากนี้แล้ว ยังมีอิฐชนิดพิเศษอย่างอื่นอีกเช่น :-
อิฐ Zirconia, อิฐ Zircon, ZrO2-SiO2-Al2)3(fused glass-tank), Silicon Carbide, ต่อด้วย Clay bonded, Frit bonded, Nitride bonded, Oxynitride bonded, และ Rycrystallize, Aced proof brick อิฐทน กรด เป็นต้น
4. Abrasive
สารที่ใช้ในการขัดถู มีอยู่ 2 ประเภทด้วยกัน คือ
1. ประเภทที่ 1 ได้จากธรรมชาติ เช่น ทราย, หิน และแร่ต่าง ๆ พวก emery, corundum, crocus (ดอกดิน, กันกุมา) ควอร์ตซ์ (แร่กากะรุนป่น) และเพชร สารเหล่านี้คุณภาพไม่แน่นอนเนื่องจากมีสิ่งเจือปนอยู่มากบ้างน้อยบ้าง
2. ประเภทที่ 2 ได้จากการที่เราผลิตขึ้นมา (Artificial Abrasive) เริ่มมีขึ้นในปลายศตวรรษที่ 20 นี้เอง ได้แก่ พวก SiC, Cubic Boron Nitride, Aluminum Oxide, Synthetic diamond สารแต่ละตัวมีเทคนิคในการผลิตแตกต่างกันไปโดยหลักเกณฑ์ใหญ่แล้ว ผลิตภัณฑ์ทุกชนิดที่กล่าวมานี้ ต้องผ่านเตาเผาอุณหภูมิสูง เนื่องจากพวกสารพวกวัสดุขัดถูนี้ ต้องนำมาใช้งานเกี่ยวกับการขัดถูผิวสารอื่นให้หลุดไปด้งนี้
สารพวกที่ใช้ในการขัดถูนี้ควรจะมีคุณสมบัติต่าง ๆ ดังนี้ คือ :-
- Hardness จะต้องมีความแข็งสูง
- Heat resistance มีความทนทานต่อความร้อนดี
- มีความเหนียวดี
- เมื่อมุมหรือสันคมของเม็ด Abrasive นั้นทื่อ ต้องสามารถแตกไปตามแรงกดแล้วเกิดมุมหรือสันคมขึ้นมาใหม่
5. Insulator (ฉนวนไฟฟ้า)
ได้แก่พวกลูกถ้วยฉนวนไฟฟ้า ลักษณะของเนื้อมีความแข็งแกร่งและมีความดูดซึมน้ำ=0% หรือไม่ดูดซึมเลย เทียบได้กับเนื้อผลิตภัณฑ์พวก porcelain นั้นเอง เราแบ่งชนิดของลูกถ้วยไฟฟ้านี้ออกได้ ตามชนิดทั่ว ๆ ไป ตามจุดมุ่งหมายของการใช้งานได้ดังนี้ คือ :-
5.1 ฉนวนไฟฟ้าใช้กับไฟฟ้ากำลัง ซึ่งได้แก่
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับการแจกจ่ายพลังงาน
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับการส่งพลังงาน
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับสถานีย่อย
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับลวดไฟฟ้าในรถยนต์
5.2 ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับไฟฟ้าสื่อสาร
5.3 ฉนวนไฟฟ้าสำหรับเครื่องมือชนิดพิเศษ
- ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับการแจกจ่ายพลังงานนี้ แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
ชนิดโวลเตตต่ำ (Low Voltage) และโวลเตตสูง (High Voltage)พวกโวลเตตต่ำนี้ ไม่ค่อยจะมีปัญหาทั่วไปมากนักเกี่ยวกับการสร้าง และการทำเหมือนพวกโวลเตตสูง ซึ่งเทคนิคในการทำย่อมสูงมากเป็นธรรมดา มีโวลต์สูง ตั้งแต่ 2300 V ถึง 6600 V.
- ส่วนฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กับเครื่องส่งพลังงานนั้น ยิ่งมีโวลต์สูงมากยิ่งขึ้น คือตามธรรมดาแล้วสูงถึง 500 KV. ฉนวนไฟฟ้าที่ใช้เกี่ยวกับเรื่องนี้มีชื่อเรียกว่า Suspension Insulator, Long Rod Insulator เป็นต้น
6. New Ceramics
ได้แก่ผลิตภัณฑ์ Ceramics ซึ่งใช้ในงานไฟฟ้า, ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู, ใช้ในเครื่องบิน, จรวด, ใช้ในอุตสาหกรรมหล่อหลอมโลหะ เป็นต้น แบ่งออกเป็นพวกใหญ่ ๆ ได้ดังนี้ คือ :-
6.1 พวก Oxides ได้แก่ Al2O3, BeO, ZrO2
6.2 พวกคาร์บอน และคาร์ไบด์ ได้แก่ C, SiC, TiC, WC, B4C เป็นต้น
6.3 พวกไนไตรด์ ได้แก่ BN, Si3N4, AlN, TiN
6.4 พวกบอไรด์ ได้แก่ ZrB2, TiB2, TaB2 เป็นต้น
6.5 พวกซิลิไซด์ ได้แก่ WSi2, MoSi2 เป็นต้น
6.6 พวก Cermet ได้แก่ 70 Al2O3/30 Cr., 80 TiC/20 Ni, 80 SiC/2C/18Si
7. Glass (แก้ว)
ส่วนประกอบส่วนใหญ่ของแก้วก็ได้แก่ ซิลิก้า SiO2 หรือทราย และพวกโซดาเช่น Na2CO3 นั่นเอง สมัยก่อนนี้เขาได้ Na2CO3 มาจากขี้เถ้าของสาหร่ายทะเลชนิดหนึ่ง เอามาเผาไฟแล้วเอาขึ้นเถ้ามาผสมกับทราย แล้วนำมาหลอมจนทรายเป็นแก้ว ในตอนแรกเขาจึงเรียก Na2CO3 ว่า โซดาแอช แต่แก้วที่ได้จากส่วนผสมของซิลิก้าและโซดาแอชนี้ มีคุณสมบัติไม่ค่อยดีคือ เปราะและแตกง่าย เพื่อปรับปรุงให้มีคุณภาพดีขึ้นคือ มีความเหนียวไม่แตกง่าย เขาจึงใช้หินปูนบดผสมใส่เข้าไปทำให้มีคุณสมบัติดีขึ้นคือ ไม่เปราะและแตกง่าย แก้วประเภทนี้เขาจึงเรียกว่า Soda lime glass ได้แก่ แก้วชนิดที่ใช้ทำขวดโดยทั่วไป
หินปูนที่ดี มี CaO 55-56% มี Fe2O3 0.1%
SiO2 0.3-0.6%, Al2O3 0.2-0.4%
ถ้าหากมี Fe2O3 เกิน 0.1% ใช้ทำกระจกได้แต่ใช้ทำแก้วไม่ได้ เพราะจะให้แก้วสีเขียวออกมา แทนที่จะเป็นสีขาวหรือโปร่งใสนอกจากโซดาแอชแล้ว เขานิยมใช้ Borax (Na2B4O710H2O) เป็นตัวผสมเข้าไปในทรายหรือซิลิก้า แล้วหลอมทำให้เกิดแก้วและแก้วที่ได้ออกมานี้เรียกว่า Borosilicate Glass แก้วพวกนี้มีความทนทานต่อความร้อนและเย็นได้ดี พวกแก้วทนไฟเช่นแก้ว Pyrex ที่ใช้ทำเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการเคมี เป็นต้น แก้วพวกนี้มี ส.ป.ส. การขยายตัวต่ำ สามารถจะใช้ขึ้นตั้งไฟต้มน้ำได้โดยไม่แตกเสียหายเหมือนแก้วชนิดธรรมดาทั่วไป แก้วชนิด Phosphate Glass มีส่วนผสมของพวก Phosphate อยู่ด้วย มีประโยชน์ใช้ทำพวก filter กรองแสง, ใช้กรองแสงพวก Infrared, และพวกอุลตร้าไวโอเลตและทนต่อสารเคมีบางชนิด ชนิดของแก้วแบ่งตามลักษณะการใช้งาน เช่น
1. แก้วที่ใช้เกี่ยวกับเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น แก้วใช้ทำเครื่องรับโทรทัศน์
2. เกี่ยวกับการให้แสงสว่าง เช่น พวกหลอดไฟฟ้าต่าง ๆ
3. แก้วพวกเครื่องใช้ต่าง ๆ แก้วเจียรนัย เป็นต้น
4. แก้วที่ใช้ในทางเครื่องมือแพทย์ เช่น เข็มฉีดยา
5. แก้วนิรภัย เช่น กระจกรถยนต์ เป็นแก้วสองชั้น ชั้นในใช้เซลลูลายใสบางสอดใส่ไว้ระหว่างกระจกสองแผ่น เมื่อแตกแล้ว จึงไม่หลุดออกจากกัน เดี๋ยวนี้ใช้พวก Vinyl แทนเซลลูลอยแล้ว
6. พวกแก้วสีต่าง ๆ ใช้ประดับประดาเป็นแก้ว Mosaic ประดับพวกโบสถ์ วิหาร หรือเป็นรูปภาพต่าง ๆ
7. แก้วใช้ทำเลนส์แว่นตา กล้องถ่ายรูป
8. แก้วใช้ทำขวดต่าง ๆ เช่น ขวดยา ขวดน้ำอัดลม ขวดเหล้า เป็นต้น
9. แก้วที่ใช้พวกตะกั่วแดงเป็นตัวช่วยทำให้หลอมละลาย แก้วชนิดนี้มีลักษณะพิเศษ คือ มีความใสดีใช้พวกหลอดไฟ ทำให้ความสว่างดีขึ้น เมื่อก่อนใช้ทำพวกแก้วแชมเปญ แต่ต่อมาไม่นะยมใช้เพราะรังเกียจว่าตะกั่วมีพิษ นิยมใช้ทำเป็นพวกเครื่องประดับหรือแก้วเจียรนัยมากกว่า
--กรมส่งเสริมอุตสาหกรรม--
-พห-