More Related Content More from Gawewat Dechaapinun
More from Gawewat Dechaapinun (20) 4. เคลือบเซรำมิกส์ คืออะไร
เคลือบ คือ ชั้นแก้วบำงๆ ที่ผ่ำนกำรหลอมแล้วห่อหุ้มผิวของชั้นดิน
• ลักษณะโดยทั่วไปของเคลือบ คือ การเกิดชั้นแก้วบางๆ ที่ห่อหุ้มผิวของชั้นดินเมื่อผ่าน
กระบวนการเผาให้ความร้อน
• วัตถุประสงค์ของการเคลือบ มีดังนี้
เพื่อตกแต่งให้เกิด สีสัน (colour) ลายลาย (texture) และการทึบแสง (opacity) และอื่นๆ
เพื่อเพิ่มอรรถประโยชน์ในการใช้งาน เช่น การทาความสะอาดผิวได้งาน การเพิ่มความแข็งแรงให้กับเนื้อ
ดิน
8. จะสำมำรถเพิ่มควำมเสถียรให้กับกำรหลอมเคลือบได้อย่ำงไร
เติมหรือเพิ่มวัตถุดิบ ซึ่งประกอบด้วยออกไซด์ที่ทำหน้ำให้ควำมเสถียร (stabilising
oxides) เป็ นตัวช่วยเพิ่มควำมหนืด (viscosity) ให้กับเคลือบ
• ถ้าเติมวัตถุดิบตัวที่ 3 ซึ่งเป็นออกไซด์ในส่วนผสม โดยทั่วไปจะเรียกว่าออกไซด์นี้ว่า “ตัวเพิ่ม
ความเหนียวให้เป็นแก้ว (glass stiffeners) หรือตัวเพิ่มความเสถียร
(stabalisers)” มีการเติมลงไปในสูตรเคลือบเพื่อช่วยขยายช่วงของการหลอมของ
ส่วนผสมออกไป โดยมันจะค่อยๆ หลอมผ่านจุดอ่อนตัวซึ่งมีลักษณะคล้ายกับน้าเชื่อมหรืออยู่
ในสภาวะที่มีความหนืดที่สูงขึ้น ก่อนที่จะกลับมาเป็นลักษณะคล้ายกับน้าและกลายเป็น
ของเหลวในที่สุด
• ความหนืด เป็นคาที่ใช้เพื่ออธิบายการไหลตัวของเคลือบหลอมเหลว ความหนืดจะมากขึ้นและ
การหลอมคล้ายกับน้าเชื่อมก็จะมากขึ้น ซึ่งมันจะมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนตัวได้ช้ามากๆ บน
พื้นผิวดินที่มีความชั้นหรือพื้นผิวดินในแนวตั้ง
9. สิ่งที่เป็ นองค์ประกอบสำคัญของเคลือบคืออะไร
กำรผสมเคลือบโดยทั่วไปตำมหลักทำงทฤษฎี เป็ นดังนี้
• ตัวช่วยหลอม (Fluxes) >> ลดช่วงอุณหภูมิในกำรหลอมให้กับส่วนผสม
• ตัวช่วยให้เกิดควำมเสถียร (Stabilisers) >> เพิ่มควำมหนืดและขยำยช่วงอุณหภูมิในกำรหลอม
• ตัวทำให้เกิดแก้ว (Glass Formers) >> สร้ำงให้เกิดรูปแบบแก้ว
• วัตถุดิบตัวที่ 4 อำจจะถูกเพิ่มเข้ำมำได้เพื่อสร้ำงสีให้กับเคลือบ
ตัวช่วยหลอม
Flux (es)
ตัวช่วยให้
เกิดควำม
เสถียร
Stabilise
r(s)
ตัวทำให้เกิดแก้ว
Glass
Former(s)
11. ออกไซด์ (oxide) คืออะไร
ออกไซด์ คือ กำรรวมกันทำงเคมีของอะตอมออกซิเจนกับธำตุโลหะหรืออโลหะ
Silicon
+
Oxygen
=
silicon oxide (silica)
Si
+
O2
=
SiO2
metallic element 2 oxygen atoms silicon and oxygen
combine
to form the oxide
chemical symbol
for a silicon atom
chemical symbol
for oxygen
chemical formula
for silica molecule
12. สำรเคมีที่อยู่ในกลุ่มวัตถุดิบของกำรเผำเคลือบ
กำรเผำเคลือบ (แก้ว) ประกอบโครงสร้ำงที่ซับซ้อน (เมทริกซ์) ของจำนวนออกไซด์
• ออกไซด์แต่ละประเภทในเคลือบสามารถแบ่งตามหน้าที่ในการหลอม เช่น ตัวช่วยหลอม
(Flux) ตัวช่วยให้เกิดความเสถียร (Stabiliser) หรือตัวทาให้เกิดแก้ว (Glass
Former)
• ออกไซด์ที่พบโดยทั่วไปในเคลือบFlux
K2O
Na2O
Li2O
CaO
MgO
BaO
ZnO
PbO
SrO
potassium oxide
sodium oxide
lithium oxide
calcium oxide
magnesium oxide
barium oxide
zinc oxide
lead oxide
strontium oxide
Stabiliser
Al2O
3
aluminium oxide
Glass Former
SiO2 Silicon oxide
13. สัญลักษณ์ต่ำงๆ ที่ใช้ในกำรแบ่งออกไซด์ของเคลือบ
สัญลักษณ์ต่ำงๆ โดยทั่วไปที่ใช้ในกำรแสดงกำรแบ่งออกไซด์ในเคลือบ
ตัวช่วยหลอม (Flux)
สัญลักษณ์ (RO or R2O)
การรวมกันของออกซิเจนอะตอม
1 ตัว กับโลหะอะตอม 1 หรือ 2
ตัว
กลุ่มด่ำง (Base)
ออกไซด์ที่อยู่ในรูปแบบของ RO
หรือR2O ซึ่งเรียกว่าวัตถุดิบกลุ่ม
ด่าง
ตัวทำให้เกิดควำมเสถียร (Stabilizer)
สัญลักษณ์ (R2O3)
การรวมกันของออกซิเจนอะตอม 3 ตัว กับ
โลหะอะตอม 2 ตัว
กลุ่มกลำง (Amphoterics)
ออกไซด์ที่อยู่ในรูปแบบของ R2O3 ซึ่ง
เรียกว่าวัตถุดิบกลุ่มกลาง
ตัวทำให้เกิดแก้ว (Glass
Former)
สัญลักษณ์ (RO2)
การรวมกันของออกซิเจนอะตอม 2 ตัว
กับโลหะอะตอม 1 ตัว
กลุ่มกรด (Acids)
ออกไซด์ที่อยู่ในรูปแบบของ RO2 ซึ่ง
เรียกว่าวัตถุดิบกลุ่มกรด
14. วัตถุดิบที่ให้ออกไซด์เฉพำะในเคลือบ
กำรทำเหมื่องแร่หรือกำรสังเครำะห์วัตถุดิบเพื่อให้ได้ออกไซด์ที่จำเป็ นในเคลือบ 1 ตัวหรือ
มำกกว่ำ
• วัตถุดิบบางตัวที่รวมกับออกไซด์ซึ่งใช้สาหรับการหลอมเคลือบ
Raw Material Flux
Base
RO or R2O
Stabiliser
Amphoteric
R2O3
Glass Former
Acid
RO2
หินปูน (Whiting; calcium
carbonate)
ดินขาว (clays)
แมกนีเซียมคาร์บอเนต (magnesium
carbonate)
เฟลด์สปาร์ (feldspars)
โดโลไมท์ (dolomite)
แบเรียมคาร์บอเนต (barium
carbonate)
CaO
---------
MgO
K2O,Na2O,CaO etc
MgO, CaO
BaO
CaO
MgO
---------
Al2O3
---------
Al2O3
---------
---------
---------
---------
---------
SiO2
---------
SiO2
---------
---------
SiO2
SiO2
15. ผลของควำมร้อนที่มีต่อวัตถุดิบ
วัตถุดิบจำนวนมำกที่ต้องใช้ควำมร้อนในระหว่ำงกระบวนกำรเผำเพื่อแยกออกไซด์
• ตัวอย่างเช่น หินปูน (CaCO3) จะต้องใช้ความร้อนที่อุณหภูมิ 825 องศาเซลเซียส ในการแยกให้เป็น
ออกไซด์ 2 ตัว และจะเกิดการปลดปล่อยฟองแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จากแคลเซียมไดออกไซด์
ซึ่งเป็นตัวช่วยหลอมแก้ว และช่วยให้อุณหภูมิในการหลอมตัวลดลง
• เมื่อผสมหินปูนกับออกไซด์ตัวอื่นจะทาให้อุณหภูมิในการหลอมของส่วนผสมลดลงต่ากว่าอุณหภูมิ 825
องศาเซลเซียส
• อุณหภูมิการหลอมของกลุ่มออกไซด์ที่เกิดร่วมกัน จะเรียกว่า อุณหภูมิยูเทคติก (eutectic
temperature)
whiting
(calciumcarbo
nate)
heated to
825
deg.C
>>>
calcium
oxide
+
carbon
dioxide
CaCO3 >>>>>>>>>> CaO CO2
Flux oxide
remains in the
glaze.
Bubbles out
of the
glaze as a
gas.
16. ฟริต (Frit) คืออะไร
ฟริต เป็ นผงของแก้วที่นำไปทำเคลือบเป็ นผลิตภัณฑ์ที่มีจำหน่ำยเชิงพำณิชย์ประกอบด้วย
ออกไซด์เฉพำะที่ไม่สำมำรถใช้ในรูปอื่นๆ ได้
• ออกไซด์บางชนิดที่นามาเป็นวัตถุดิบสาหรับทาเคลือบอาจอยู่ในรูปที่ไม่สะดวกต่อการนาไปใช้งาน วัตถุดิบที่สามารถ
ละลายได้ (ละลายได้ง่ายในน้า) หรืออาจไม่เสถียรในบรรยากาศ หรือมีออกไซด์ที่ไม่ต้องการเพิ่มมาในเคลือบ ออกไซด์ที่
สามารถนามาใช้งานได้สะดวกมักอยู่ในรูปที่รวมกันโดยผ่านกระบวนกการทางอุตสาหกรรม เราเรียกว่า การทาฟริต
• ฟริต คือ การรวมวัตถุดิบ (ที่อยู่ในสูตรเคลือบ) ซึ่งสามารถหลอมตัวอยู่ในรูปของแก้วที่ประกอบด้วยออกไซด์ที่ต้องการ
และเมื่อส่วนผสมที่หลอมเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วจะได้แก้ว แล้วนาไปบดจนได้ผงละเอียดที่พร้อมจะนาไปผสมกับวัตถุดิบ
ชนิดอื่นๆ สาหรับกระบวนการเตรียมเคลือบ ฟริตเป็นเคลือบสาเร็จรูปที่ถูกออกแบบมาเพื่อให้ใช้งานเฉพาะ โดยส่วนใหญ่
การรวมตัวของฟริตกับวัตถุดิบชนิดอื่นสามารถสร้างเคลือบชนิดใหม่ได้ โดยเฉพาะการใช้ประโยชน์ของฟริตสาหรับเตรียม
เคลือบที่เผาอุณหภูมิต่าโดยในเชิงพาณิชย์ได้ออกแบบฟริตให้มีปริมาณของ Al2O3 และ SiO2 ในปริมาณไม่มาก
เพื่อลดอุณหภูมิในการเผา
• ตัวอย่างวัตถุดิบ เช่น แร่เฟลด์สปาร์ (feldspars) แร่วอลลาสโทไนท์ (wollastonite) และแร่ทัลค (talc)
เป็นฟริตที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติโดยอาศัยความร้อนและแรงดันของชั้นเปลือกโลก
19. รูปสำมเหลี่ยมของเคลือบ คืออะไร
รูปสำมเหลี่ยมของเคลือบ คือ แผนภำพต้นแบบอย่ำงง่ำยที่
อธิบำยควำมสัมพันธ์ระหว่ำงโมเลกุลที่ทำให้เกิดโครงสร้ำงของ
แก้ว
• ในระหว่างกระบวนการเผาวัตถุดิบจะเกิดการสลายตัวของโมเลกุลที่เป็น
ออกไซด์ต่างๆ แล้วเชื่อมต่อกันเกิดเป็นโครงสร้างของแก้ว โครงสร้างนี้จะ
สามารถเชื่อมต่อกันตามรูปสามเหลี่ยมซึ่งที่มุมของแต่ละมุมของ
สามเหลี่ยมจะแสดงถึงองค์ประกอบหลักเพียงอย่างเดียว (flux,
stabiliser, glass-former).
• บางครั้งในการหลอมออกไซด์บางตัวอาจจะไม่หลอมละลายและอาจะถูก
ปล่อยออกไปจากโครงสร้าง
• รูปสามเหลี่ยมของแก้วอาจจะเป็นการพิจารณาสาหรับหนึ่งหน่วยของ
แก้ว
20. กำรทำแก้วที่ใส (transparent), แก้วโปร่งแสง
กำรเลือก flux, stabilisers และ glass-
formers ให้เหมำะสมสำหรับเตรียมเคลือบใส
• ถ้าเลือกอัตราส่วนผสมที่ถูกต้องของวัตถุดิบหลักทั้ง 3
กลุ่ม ของแก้วที่แสดง (อุณหภูมิการเผาที่เหมาะสม) แล้ว
ทาให้โมเลกุลของ alkalai, amphoteric และ
acid รวมตัวกันอยู่ในรูปโครงสร้างของแก้วได้
• ตัวอย่าง สามเหลี่ยมของเคลือบใส
ตัวอย่ำงต้นแบบของเคลือบซึ่งมี
fluxes (K2O, Na2O, CaO)
รวมตัวกับ amphoteric oxides
(Al2O3) และ acid oxides
(SiO2)
21. จะเกิดอะไรขึ้นถ้ำส่วนประกอบในกำรหลอมเคลือบไม่สมดุล
โครงสร้ำงของแก้วจะทึบแสง (opaque) และเกิดลวดลำย
(textured) เนื่องจำกมี flux หรือ stabiliser หรือ
glass-former oxides มำกเกินไป
• ในระหว่างกระบวนการหลอมโมเลกุลของ flux,
stabiliser และ glass-former oxides จะ
รวมตัวกันกลายเป็นโครงสร้างของแก้ว
• ถ้าเกิดมีโมเลกุลของออกไซด์ตัวใดตัวหนึ่งมากเกินไปจะทาให้
เกิดโมเลกุลของออกไซด์นั้นคงเหลือค้างอยู่ จึงเป็นสาเหตุให้
เกิดเคลือบทึบแสงและลวดลายขึ้น เพราะว่าเกิดการตกผลึก
ของเคลือบ (crystalisation)
แผนภำพแสดงกำรหลอมของเคลือบที่มี
ปริมำณของ alumina และ silica
โมเลกุลมำกเกินไป
22. ผลของกำรมีปริมำณ flux oxides ในเคลือบมำกเกินไป
ปริมำณ flux ที่มีมำกเกินไป เป็ นสำเหตุให้เกิดเคลือบ
ไหลตัวและมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดลวดลำยขึ้นบนผิว
เคลือบ
• ลวดลายอาจจะมีความมันวาวมากๆ เมื่อแก้วมีความสมดุล และ
อาจจะมีผิวด้านเมื่อมีปริมาณของ flux oxides มากเกินไป
และอาจจะในรูปที่มองเห็นได้ชัดเจน ผิวไม่เรียบ หรือเกิดเป็นผลึก
ได้
• เคลือบในตัวอย่างแผนภาพที่แสดง อาจจะเกิดการไหลตัวได้ที่บาง
อุณหภูมิ และอาจจะเกิดเป็นหย่อมๆ กับบริเวณพื้นที่ของเคลือบใส
ที่กระจายไปด้วยบริเวณพื้นที่ผิวทึบ หรือเกิดการพัฒนาเป็นผลึกขึ้น
บริเวณรอบโมเลกุล CaO ที่เป็นอิสระ และไม่ยึดกับ Al2O3
และ SiO2 ในโครงสร้างของแก้ว
แผนภำพแสดงปริมำณโมเลกุลของ
calcium oxide (CaO) ที่มีมำก
เกินไปในเคลือบ
23. ผลของกำรมีปริมำณ amphoteric oxides ในเคลือบมำก
เกินไป
ปริมำณของ amphoteric ที่มำกเกินไป เป็ น
สำเหตุทำให้เคลือบหนืด และมีแนวโน้มที่จะทึบแสง
และทำให้เกิดลวดลำยที่ผิวของเคลือบ
• โดยทั่วไป alumina ในเคลือบมีออกไซด์ซึ่งเรียกว่า Al2O3
เป็นออกไซด์ที่อยู่ในกลุ่ม amphoteric และมีในเคลือบทุก
ชนิด เคลือบที่มีการเติม Al2O3 มากเกินไปจะทาให้เคลือบมี
ความหนืดมากๆ และมีความเสถียร บางครั้งอาจทาให้เกิดตาหนิรู
เข็ม (pinhole defects) alumina ที่คงค้างในรูปของ
ผลึกจะทาให้เกิดพื้นผิวที่แห้งหยาบขึ้นกับปริมาณที่เกินมา
• alumina ปริมาณมากสามารถยับหยั้งการหลอมตัวของ
เคลือบได้ ในระดับหนึ่งอาจเกิดเป็นเคลือบทึบ และมีแนวโน้มที่จะ
ทาให้สีซีด
แผนภำพแสดงปริมำณโมเลกุลของ
alumina oxide (Al2O3) ที่มีมำก
เกินไปในเคลือบ
24. ผลของกำรมีปริมำณ RO2 glass-former oxides ในเคลือบ
มำกเกินไป
ปริมำณโมเลกุล acid ที่มีมำกเกินไปในเคลือบจะทำให้เคลือบ
หนืด มีสีขำวมำกๆ ทึบแสง และเกิดลวดลำยที่ผิวมันวำว
• โดยทั่วไป silica ในเคลือบมีออกไซด์ซึ่งเรียกว่า SiO2 เป็นออกไซด์ที่
อยู่ในกลุ่ม glass-former (acid) และมีในเคลือบทุกชนิด
เคลือบที่มีการเติม SiO2 จะทาให้เคลือบมีความหนืดสูงและมีความ
เสถียร silica ที่คงค้างในรูปของผลึกจะทาให้เกิดพื้นผิวที่แห้งหยาบ
ขึ้นกับปริมาณที่เกินมา
• silica ปริมาณมากสามารถยับหยั้งการหลอมตัวของเคลือบได้ ซึ่งจะได้
เคลือบสีขาว และลวดลายขรุขระคล้ายกับกระดาษทราย
ปริมำณของโมเลกุล silica (SiO2) ที่มีมำก
เกินไปในเคลือบจะมีแนวโน้มทำให้เคลือบขำว
หนืด และเกิดลวดลำย
25. ผลจำกกำรเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในกำรเผำ
ถ้ำรักษำปริมำณของ flux ในสูตรเคลือบให้คงที่ อุณหภูมิกำรเผำจะสำมำรถหำได้จำก
ปริมำณของamphoteric (Al2O3) และ acid (SiO2) ที่สำมำรถเกิดกำรละลำย
ได้ในกำรหลอมเคลือบ
• เมื่อเคลือบถูกเผาและมันจะไม่หลอมเพียงพอที่จะไปอยู่ในรูปของแก้วที่ดีหากมีปริมาณของ
amphoteric และ/หรือ acid oxides มากเกินไป (i.e. Al2O3 และ/หรือ SiO2) จึงเป็น
สาเหตุที่ทาให้เกิดความแข็ง (Stiffness) และความทึบ (opacity)
• ในแนวความคิดอีกทางหนึ่งหากปริมาณของ flux oxides ในเคลือบมีไม่เพียงพออาจต้องใช้
alumina และsilica
• มันจึงเกิดคาถามที่ว่า จะทาอย่างไรให้ได้ปริมาณ fluxes ที่ถูกต้องเหมาะสม ซึ่งมีคุณสมบัติตรงข้ามกับ
alumina และ silica
