เซรามิก

                    เซรามิก (อังกฤษ:ceramic) เซรามิกมีรากศัพท์มาจากภาษากรีกkeramos มีความหมายว่า สิ่งที่ถูกเผา ในอดีตวัสดุเซรามิกที่มีการใช้งานมากที่สุดคือ เซรามิกดั้งเดิม ทำมาจากวัสดุหลักคือดินเหนียวโดยในช่วงแรกเรียกผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ว่าไชน่าแวร์เพื่อเป็นเกียรติให้กับคนจีนซึ่งเป็นผู้บุกเบิกการผลิตเครื่องปั้นดินเผารุ่นแรก ๆในสมัยก่อน เซรามิกส์หมายถึงศิลปะที่เกี่ยวข้องกับเครื่องปั้นดินเผา เนื่องจากคำว่า “เซรามิกส์” มีรากศัพท์มาจากภาษากรีกว่า “เครามอส” ซึ่งหมายถึงวัสดุที่ผ่านการเผา

              ปัจจุบันนี้ เซรามิกส์ หมายถึง ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัตถุดิบในธรรมชาติ เช่น ดิน หิน ทราย และแร่ธาตุต่างๆ นำมาผสมกัน แล้วทำเป็นสิ่งประดิษฐ์ หลังจากนั้นจึงนำไปเผาเพื่อเปลี่ยนเนื้อวัตถุให้แข็งแรง สามารถคงรูปอยู่ได้

             อุตสาหกรรมเซรามิกส์เป็นอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจของประเทศ รวมทั้งเป็นอุตสาหกรรมพื้นฐานรองรับอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกหลายอย่าง เช่น วัสดุทนไฟเป็นวัสดุพื้นฐานของอุตสหกรรมถลุงและผลิตโลหะ ซีเมนต์เป็นวัสดุสำคัญของงานการก่อสร้างและสถาปัตยกรรม เป็นต้น

              กระบวนการผลิตเซรามิกส์มีขั้นตอนดังนี้ 1. การเตรียมวัตถุดิบ 2. การขึ้นรูป 3. การตากแห้ง 4. การเผาดิบ 5. การเคลือบ 6. การเผาเคลือบ

         นอกจากนี้ อาจมีการตกแต่งให้สวยงามโดยการเขียนลวดลายด้วยสีหรือการติดรูปลอก สามารถทำได้ทั้งก่อนและหลังเคลือบ

การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์เซรามิกส์

           เซรามิกเป็นผลิตภัณฑ์อย่างหนึ่งที่เราพบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน เช่น ถ้วยชามกระเบื้อง สุขภัณฑ์ หรือแม้กระทั่งชิ้นส่วนของอุปกรณ์เครื่องใช้ชนิดต่างๆผลิตภัณฑ์เซรามิกเหล่านี้มีรูปร่างลักษณะแตกต่างกัน ท่านเคยสงสัยหรือไม่ว่าผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างแตกต่างกันเช่นนี้จะมีวิธีการขึ้นรูปที่แตกต่างกันหรือไม่อย่างไร วันนี้เราจะมานำเสนอให้ทราบกัน

                การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์เซรามิกมีอยู่หลายวิธี ซึ่งแต่ละวิธีมีข้อแตกต่างกันทั้งในการเตรียมเนื้อดินปั้น และอุปกรณ์เครื่องมือเครื่องใช้รวมถึงรูปลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่สามารถขึ้นรูปได้ โดยทั่วไปแล้วสามารถแบ่งออกได้เป็น3กลุ่มใหญ่ๆ คือ

1. การขึ้นรูปโดยอาศัยความเหนียว (plastic forming) เป็นวิธีการขึ้นรูปที่เก่าแก่ที่สุดการเตรียมเนื้อดินปั้นจะกระทำโดยการผสมดินกับวัตถุดิบอื่นๆ และนวดให้เข้ากันดีหรืออาจผสมในรูปของน้ำดินแล้วนำไปกรองให้เป็นแผ่น จากนั้นจึงนำไปขึ้นรูปซึ่งอาจแบ่งได้เป็นอีกหลายวิธีย่อยๆ เช่น

• การปั้นด้วยมือ(hand forming)เป็นวิธีขึ้นรูปที่อิสระที่สุดผู้ปั้นจะใช้มือและอุปกรณ์ต่างๆ เข้าช่วยในการปั้นดินให้เป็นรูปร่างตามต้องการวิธีนี้สามารถปั้นผลิตภัณฑ์ได้ทุกรูปร่าง แต่มีขนาดไม่แน่นอนและต้องอาศัยใช้เวลาและความชำนาญของผู้ปั้นมาก จึงมักใช้กับงานศิลปะหรืองานหัตถกรรมพื้นบ้าน ที่ไม่ต้องการกำลังผลิตสูงนัก

• จิกเกอริ่ง(jiggering)เป็นวิธีที่ใช้ในอุตสาหกรรมโดยนำแผ่นเนื้อดินมาวางบนแบบปูนปลาสเตอร์แล้วใช้ใบมีดกดรีดให้เนื้อดินได้รูปร่างตามต้องการใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มีรูปกลมและแบน เช่น จานชนิดต่างๆ เป็นต้น

• การรีด(extrude)วิธีนี้จะนำดินมาผ่านเข้าเครื่องรีดให้ออกมาเป็นแท่งยาวๆซึ่งมีรูปหน้าตัดตามที่ออกแบบไว้ มักใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มีรูปเป็นแท่งยาวๆ เช่น ท่อ(tube)เป็นต้น

2. การเทแบบ (casting) วิธีนี้จะเตรียมเนื้อดินปั้นให้อยู่ในรูปน้ำดินข้นๆ(slip)ที่ไหลตัวได้ดี จากนั้นจึงเทลงในแบบปูนปลาสเตอร์ปูนจะดูดน้ำและทำให้เนื้อดินเกาะติดกับผนังแบบ ได้เป็นผลิตภัณฑ์ตามต้องการวิธีนี้สามารถขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ได้หลากหลายรูปทรง แต่ต้องใช้น้ำในการขึ้นรูปมากทำให้การหดตัวหลังอบแห้งสูง ซึ่งอาจเกิดการแตกหรือบิดเบี้ยวได้ง่ายตัวอย่างของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปด้วยวิธีนี้ ได้แก่ เช่น สุขภัณฑ์ ถ้วยชามของที่ระลึกประเภทต่างๆ เป็นต้น3.การอัด(pressing)วิธีนี้จะเตรียมเนื้อดินปั้นให้อยู่ในรูปของผงกลมๆที่ไหลตัวได้ดี จากนั้นจึงนำไปอัดด้วยเครื่องอัดแรงดันสูงเพื่อให้เกาะติดกันเป็นแผ่นวิธีนี้จะใช้น้ำในการขึ้นรูปน้อยที่สุด ทำให้ผลิตภัณฑ์หลังอบแห้งมีการหดตัวน้อยกว่าาวิธีอื่นๆ แต่รูปทรงผลิตภัณฑ์ที่สามารถขึ้นรูปได้จำกัดกว่าตัวอย่างของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปด้วยวิธีนี้ ได้แก่ กระเบื้องชนิดต่างๆ เป็นต้น

 ผลิตภัณฑ์เซรามิกส์ ในการอุตสาหกรรม แบ่งออกเป็น 8 ชนิด คือ

1. ผลิตภัณฑ์เครื่องปั้นดินเผา แบ่งตามลักษณะเนื้อของดินได้ 2 ชนิด คือ ชนิดที่ดูดซึมน้ำได้ มีทั้งชนิดที่เคลือบ และไม่เคลือบ ชนิดที่ไม่เคลือบได้แก่ พวกดินเผาทั่วไป เช่น กระถาง หม้อดิน ชนิดเคลือบได้แก่ พวกถ้วยชามก๋วยเตี๋ยว ชนิดดูดซึมน้ำนี้ เมื่อเคาะจะมีเสียงไม่ดังกังวาน สำหรับประเภทไม่ดูดซึมน้ำ เมื่อเคาะจะมีเสียงดังกังวาน มีทั้งชนิดทึบแสง และโปรงแสง ผิวเนียน และเนื้อสีขาว เช่น ถ้วยกาแฟ จาน แจกัน อ่างล้างหน้า ฯลฯ

2. ผลิตภัณฑ์เครื่องแก้ว เป็นผลิตภัณฑ์เซรามิกส์ ที่ทำจากทรายโดยนำมาหลอมเหลว แล้วนำไปขึ้นรูปตามวิธีการต่างๆ เช่น กระจก ขวด โคมไฟ หลอดไฟ และภาชนะทดลองทางเคมี เป็นต้น

3. ผลิตภัณฑ์วัสดุทนไฟ วัสดุทนไฟมีหลายชนิด ซึ่งขึ้นอยู่กับวัตถุดิบ ที่นำมาใช้ผสม และคุณสมบัติต่างกัน เช่น อิฐทนไฟธรรมดา ซิลิก้า แม็กนีเซีย โครไมด์ เตาถลุงแร่ เตาหุงต้ม เตาเผาเคลือบ เป็นต้น

4. ผลิตภัณฑ์ปูนซีเมนต์ นับว่ามีประโยชน์ และมีความสำคัญมากในปัจจุบัน เพราะนำมาใช้งานก่อสร้างประเภทต่างๆ มากมาย เช่น อาคาร ถนน สะพาน เขื่อน ฯลฯ และปูนซีเมนต์ก็มีหลายชนิด เช่น ปอร์ตแลนซีเมนต์ ซีเมนต์ชนิดทนไฟ แม็กนิเซียซีเมนต์ และซีเมนต์ชนิดพิเศษ รวมทั้งปูนพลาสเตอร์ เป็นต้น

5. ผลิตภัณฑ์โลหะเคลือบ ได้มีผู้นำไปประดิษฐ์สิ่งต่างๆ เช่น การเคลือบบนโลหะทำเป็นภาชนะ เครื่องใช้ เครื่องประดับ เช่น ช้อน ปิ่นโต กะละมัง ถาด เป็นต้น

6. ผลิตภัณฑ์สิ่งขัดถู ปัจจุบันสิ่งขัดถูมีชื่อเรียกต่างๆ กัน ตามวัสดุที่ใช้ผสม เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ อลูมินัสอเปรซีฟ ทำเป็นเครื่องมือใช้ในวงการแพทย์ เช่น หินกรอ เป็นต้น

7. ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ ทำจากอนินทรีย์สาร เมื่อนำมาเผา จะทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศได้ดี เช่น ลูกถ้วยไฟฟ้า สะพานไฟ ปลั๊ก ขั้ว และสวิทซ์ไฟ เป็นต้น

8. ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับงานเทคนิคชั้นสูง ผลิตภัณฑ์เซรามิกส์ชนิดนี้ ต้องอาศัยกรรมวิธีการผลิต ที่ซับซ้อนมาก และใช้งานชั้นสูง เช่น เตาปฏิกรณ์ปรมณู แผ่นกันความร้อนของยานอวกาศ เป็นต้น

ผลิตภัณฑ์แก้ว

แก้วได้ถูกนำมาใช้ประโยชน์หลายอย่าง เนื่องจากแก้วมีสมบัติที่ดีหลายประการ ทั้งมีความโปร่งใส ทนต่อกรดเบส ไอน้ำและแก๊สซึมผ่านได้ยาก แข็งแรงและทนต่อแรงดันได้แก้วทำจากทรายแก้วหรือซิลิกา โซดาแอช หินปูนโดโลไมต์และเศษแก้วประมาณ30% โดยมวล สารที่เติมลงไปจะช่วยเพิ่มความแกร่งของเนื้อแก้วเมื่อได้รับความร้อน สารประกอบคาร์บอนจะเปลี่ยนไปเป็นสารประกอบออกไซด์ และหลอมละลายเป็นเนื้อเดียวกัน เรียกว่าน้ำแก้ว จากนั้นลดอุณหภูมิ เพื่อให้แก้วมีความหนืดก่อนทำการขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ จำแนกแก้วตามองค์ประกอบทางเคมีเช่น

• • แก้วโซดาไลม์องค์ประกอบหลักเป็นซิลิกา โซเดียมออกไซด์ แคลเซียมออกไซด์ไม่ทนต่อสภาพความเป็นกรดเบส แตกง่ายเมื่อรับความร้อน แสงขาวผ่านได้แต่ดูดกลืนอัลตราไวโอเลต เช่น แก้วน้ำ ขวดน้ำ กระจกแผ่น สามารถทำให้แก้วมีสีต่างๆได้โดยเติมออกไซด์ของสารบางชนิดลงไป

• • แก้วโบโรซิลิเกตมีซิลิกาเป็นส่วนผสมปริมาณค่อนข้างสูง โซเดียมออกไซด์และแคลเซียมออกไซด์ในปริมาณที่ลดลง เติมออกไซด์ของโบรอนลงไปเพื่อให้ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ใช้ทำภาชนะสำหรับไมโครเวฟ เครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์

• • แก้วคริสตัลมีออกไซด์ของตะกั่วกับโพแทสเซียมเป็นส่วนผสม มีดัชนีหักเหสูงมาก เมื่อแสงมากระทบจะเห็นประกายแวววาว มีราคาแพงเนื่องจากต้องใช้ทรายแก้วที่มีเหล็กเจือปนน้อยมาก ผลิตในปริมาณน้อยและใช้ฝีมือในการเจียระไน

• แก้วโอปอลมีการเติมสารบางชนิดเพื่อให้เกิดการตกผลึกหรือแยกชั้นในเนื้อแก้ว ทำให้มีความขุ่นและโปร่งแสง หลอมขึ้นรูปได้ง่าย

ผลิตภัณฑ์ที่มีการใช้งานมากในปัจจุบันคือ กระจกแผ่น ใช้ในการตกแต่งอาคาร ทำเครื่องใช้ ทำโดยดึงและรีดน้ำแก้วที่มีความหนืด เหมาะต่อการขึ้นรูปตามแนวราบ แล้วทำให้เย็นลงและผ่านไปยังเครื่องขัด จะได้กระจกผิวเรียบ นำไปแปรรูปเพื่อใช้ประโยชน์ตามลักษณะงานต่างๆ

ปูนซีเมนต์

           วัตถุที่เรียกว่าปูนซีเมนต์หมายถึง สารประกอบอย่างหนึ่งมีลักษณะเป็นผงที่บดละเอียดซึ่งเมื่อได้ผสมกับน้ำตามอัตราส่วนที่พอดีแล้วทิ้งไว้ระยะหนึ่งจะแข็งตัว โดยมนุษย์ในสมัยโบราณได้ค้นพบว่าเมื่อเอาหินบางชนิดมาทำการเผาจนสลายเป็นผงแล้วบดให้ละเอียดแล้วนำมาผสมน้ำทิ้งไว้ชั่วเวลาหนึ่ง ก็จะได้ผลผลิตที่แข็งเป็นก้อน เป็นรูปร่างตามต้องการปูนซีเมนต์ ในปัจจุบันปูนซีเมนต์ทำจากวัตถุดิบที่มีธาตุอะลูมินั่ม หรือซิลิก้า ซึ่งได้แก่ ดินดำ ดินขาว หรือ ศิลาแลง ซึ่งมีธาตุเหล็กมาผสมเข้าด้วยกัน

ชนิดของปูนซีเมนต์

ปูนซีเมนต์แบ่งออกเป็นชนิดต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

1. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (Portland cement)

2.  ปูนซีเมนต์ผสม

3.  ปูนขาว

ประโยชน์ของเซรามิค

          เซรามิคสามารถนำมาประยุกต์ เพื่อผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ประเภทต่าง ๆ ได้มากมาย อาทิ หม้อไหถ้วยชาม เครื่องเคลือบดินเผา อิฐ กระเบื้องเคลือบ วัสดุประเภทซีเมนต์ แก้ว และวัสดุทนไฟ เป็นต้น ตั้งแต่ปี 1950 เป็นต้นมาได้มีความเจริญก้าวหน้าในกระบวนการผลิต ตลอดจนมีความเข้าใจในลักษณะพื้นฐาน และกลไกที่ควบคุมคุณสมบัติของเซรามิค ทำให้มีการพัฒนาเซรามิกประเภทใหม่ๆ มากมาย คำว่าเซรามิกจึงมีความหมายที่กว้างขึ้นรวมถึงเซรามิกที่มีคุณสมบัติพิเศษเหล่านี้ด้วย โดยวัสดุเหล่านี้ได้ถูกนำไปใช้ในงานต่างๆ เช่น

                                          ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ที่ทำมาจากเซรามิค

                                             ฟันปลอมที่ชิ้นส่วนทำมาจากเซรามิค

                                               เครื่องประดับตกแต่ง ที่ทำมาจากเซรามิค