13
กรมวิทยาศาสตรบริการ Bulletin of Applied Sciences Vol.1 No.1 January - June 2012 59 ll การพัฒนาภาชนะเซรามิกหุงต้มเนื�อคอร์เดียไรต์ Development of Cordierite Ceramic Cookware วรรณา ต.แสงจันทร์ 1* ลดา พันธ์สุขุมธนา 1 และปราณี จันทร์ลา 1 บทคัดย่อ งานวิจัยนี�เป็นการพัฒนาภาชนะเซรามิกหุงต้มเนื�อคอร์เดียไรต์ โดยสังเคราะห์เนื�อคอร์เดียไรต์จากดินขาว ดินเหนียว ทัลค์ และอะลูมินา เผาที �อุณหภูมิ 1300°C เนื �อคอร์เดียไรต์ที �สังเคราะห์ได้สามารถทนต่อการเปลี �ยนแปลงอุณหภูมิได้สูงถึง 400°C มีค่าสัมประสิทธิ การขยายตัวเมื�อร้อน 3.09×10 -6 /°C และได้พัฒนาเคลือบที�มีค่าสัมประสิทธิ การขยายตัวเมื�อร้อนตํ�ากว่าเนื �อดิน คือ 2.61×10 -6 /°C เมื �อนําไปทดสอบความทนการรานด้วยหม้อนึ �งอบไอนํ �า(Autoclave) ที �ความดัน 250 psi เคลือบไม่เกิดการราน ตัว จากนั�นได้ทดลองทําผลิตภัณฑ์ต้นแบบ ได้แก่ หม้อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 นิ�ว เพื�อนําไปทดสอบการใช้งานจริง โดยนําไป ต้มนํ�าบนเตาแก็สและเตาไฟฟ้ า และใช้หุงต้มอาหารมากกว่า 50 ครั�ง ผลการทดสอบ ผลิตภัณฑ์ไม่เกิดการแตกร้าวเสียหายใดๆ Abstract This study is to develop cordierite ceramic cookware by synthesis of cordierite body using kaolin, ball clay, talc, and alumina at sintering temperature 1300°C. The synthetic cordierite could withstand the thermal shock up to 400°C and had the coefficient of thermal expansion of 3.09×10 -6 /°C. The lower coefficient of thermal expan- sion glaze, 2.61×10 -6 /°C, was also developed for the synthetic body. After, the crazing resistance test by autoclave at 250 psi, the glaze did not craze. Then the 7 inch diameter pots were prepared and used for the cooking test on a gas stove-top or hot plate for more than 50 cycles. The results showed that the pots were crack free. คําสําคัญ : ภาชนะหุงต้มเซรามิก Keywords : Ceramic , Cookware , Flameware , Cordierite , Low expansion body 1 กรมวิทยาศาสตร์บริการ *E-mail address: [email protected]

Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

กรมวทยาศาสตรบรการ

Bulletin of Applied SciencesVol.1 No.1 January - June 2012 59 ll

การพฒนาภาชนะเซรามกหงตมเน �อคอรเดยไรต

Development of Cordierite Ceramic Cookware

วรรณา ต.แสงจนทร1* ลดา พนธสขมธนา1 และปราณ จนทรลา1

บทคดยอ

งานวจยน �เปนการพฒนาภาชนะเซรามกหงตมเน �อคอรเดยไรต โดยสงเคราะหเน �อคอรเดยไรตจากดนขาว ดนเหนยว

ทลค และอะลมนา เผาท�อณหภม 1300°C เน �อคอรเดยไรตท�สงเคราะหไดสามารถทนตอการเปล�ยนแปลงอณหภมไดสงถง 400°C

มคาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอน 3.09×10-6/°C และไดพฒนาเคลอบท�มคาสมประสทธ� การขยายตวเม�อรอนต�ากวาเน �อดน

คอ 2.61×10-6/°C เม�อนาไปทดสอบความทนการรานดวยหมอน�งอบไอน �า(Autoclave) ท�ความดน 250 psi เคลอบไมเกดการราน

ตว จากน �นไดทดลองทาผลตภณฑตนแบบ ไดแก หมอขนาดเสนผานศนยกลาง 7 น �ว เพ�อนาไปทดสอบการใชงานจรง โดยนาไป

ตมน �าบนเตาแกสและเตาไฟฟา และใชหงตมอาหารมากกวา 50 คร �ง ผลการทดสอบ ผลตภณฑไมเกดการแตกราวเสยหายใดๆ

Abstract This study is to develop cordierite ceramic cookware by synthesis of cordierite body using kaolin, ball

clay, talc, and alumina at sintering temperature 1300°C. The synthetic cordierite could withstand the thermal shock

up to 400°C and had the coefficient of thermal expansion of 3.09×10-6/°C. The lower coefficient of thermal expan-

sion glaze, 2.61×10-6/°C, was also developed for the synthetic body. After, the crazing resistance test by autoclave

at 250 psi, the glaze did not craze. Then the 7 inch diameter pots were prepared and used for the cooking test on

a gas stove-top or hot plate for more than 50 cycles. The results showed that the pots were crack free.

คาสาคญ : ภาชนะหงตมเซรามก

Keywords : Ceramic , Cookware , Flameware , Cordierite , Low expansion body

1 กรมวทยาศาสตรบรการ

*E-mail address: [email protected]

Page 2: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

วารสารผลงานวชาการ กรมวทยาศาสตรบรการปท� 1 ฉบบท� 1 มกราคม - มถนายน 2555 ll 60

1. บทนา (Introduction) ปจจบนน �วถชวตประจาวนของคนเราตองรบเรง จงตองการส�งอานวยความสะดวกใช ในเร�องของการปรงอาหารกเชนเดยวกน

ภาชนะเซรามกหงตมจงเปนท�นยมมากในตางประเทศ เน�องจากสามารถใชต �งบนเตาไฟฟา หรอเตาแกสปรงอาหารไดโดยตรง

และเม�อปรงอาหารเสรจสามารถนาข �นโตะอาหารพรอมรบประทานไดทนท ชวยใหการดารงชวตสะดวกรวดเรวข �น ภาชนะเซรามก

ท�สามารถนามาใชหงตมได จะตองทาจากวสดท�มคาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอน(thermal expansion coefficient) ต�า

มสมบตทนตอการเปล�ยนแปลงอณหภมอยางฉบพลนไดด สามารถสมผสเปลวไฟโดยตรงโดยไมเกดการแตกราว คอรเดยไรตเปน

วสดหน�งท�มคาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอนต�า ทนตอการเปล�ยนแปลงอณหภมอยางฉบพลนและทนตอเปลวไฟ จงนยมนามา

ใชทาผลตภณฑท�ใชงานในภาวะรอนเยน เชน อปกรณเคร�องเตาเผา(kiln furniture) ตวกรองไอเสยรถยนต(automobile catalytic

converter supports) และภาชนะปรงอาหาร(cookwares)[1]

คอรเดยไรตเปนสารประกอบแมกนเซยมอลมเนยมซลเกต มสตรทางเคมคอ 2MgO.2Al2O

3.5SiO

2 สามารถสงเคราะหไดจาก

ดน และทลค หรอดน ทลค และอะลมนา ท�อณหภมระหวาง 1345-1460°C มชวงการเผาส �น(short firing range) [2] หากเผา

สงเคราะหท�อณหภมต�าเกนไปกจะไมเกดคอรเดยไรต เผาสงเกนไปกจะกลายเปนฟอสเตอรไรต(forsterite)และมลไลต(mullite)

ทาใหคาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอนสงข �น การเตมเซอรคอนลงในสวนผสมรอยละ5-20 สามารถชวยใหชวงการเผากวาง

มากข �น โดยไมทาใหคาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอนสงข �น นอกจากน �นยงชวยทาใหเน �อคอรเดยไรตสกตวท�อณหภมต�าลง[3]

คอรเดยไรตมคาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอนต�า ระหวาง 1.5-4.0 ×10-6/°Cทาใหยากตอการพฒนาเคลอบใหมผวมน และ

ไมเกดการแตกราน จงตองทาใหเคลอบเกดการตกผลกของวสดท�มคาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอนต�า เคลอบท�ใชกบเน �อ

คอรเดยไรตมกเปนเคลอบในระบบ lithia-alumina-silica หรอ Magnesia-alumina-silica[4]

ประเทศไทยยงไมสามารถผลตภาชนะเซรามกหงตมได ตองนาเขาจากตางประเทศ ทาใหผลตภณฑประเภทน �มราคาแพง

กรมวทยาศาสตรบรการจงไดวจยพฒนาภาชนะเซรามกหงตมเน �อคอรเดยไรต เพ�อใหไดเทคโนโลยการทาภาชนะเซรามกหงตม

สาหรบถายทอดใหกบผประกอบการนาไปผลตเชงพาณชย เปนการเพ�มศกยภาพการผลต และทาใหตลาดเซรามกขยายตวมาก

ข �น นอกจากน �นแลวยงเปนการเพ�มมลคาใหแกสนคา เพราะสนคาชนดน �สามารถจาหนายในราคาท�เพ�มข �นเทาตวได

2. วธการวจย (Experimental) 2.1 การทดลองเน �อคอรเดยไรต

คดเลอกวตถดบท�นามาใช กาหนดสวนผสมท�ใชในการทดลอง บดสวนผสมใหละเอยดในหมอบด ทาช �นทดสอบ

เผาท�อณหภม 1250 และ 1300 องศาเซลเซยส ทดสอบสมบตทางกายภาพ ความทนทานตอการเปล�ยนแปลงความรอนอยาง

ฉบพลน สวนประกอบทางแรวทยา และสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอน จากน �นคดเลอกสตรไปทดลองเคลอบ และทดลองทา

เปนผลตภณฑ

2.1.1. วตถดบท�ใช

- ดนขาว(Kaolin) ชนดCerafast จากบรษทอนดสเตรยลมนเนอรลดเวลลอปเมนตจากด

- ดนเหนยว(Ball clay) ชนด Ceraglobe จากบรษทอนดสเตรยลมนเนอรลดเวลลอปเมนตจากด

- ดนเหนยว(Ball clay) ชนดMagneton จากบรษทอนดสเตรยลมนเนอรลดเวลลอปเมนตจากด

- ทลค(Talc)ชนดSpecial จากบรษทเซอรนคอนเตอรเนช�นแนลจากด

- อะลมนา(Alumina) ชนดA-31 จากบรษท ไนโซ จากด

- เซอรคอน(Zircon)ชนดบดละเอยดใชเปนตวทาทบในเคลอบเซรามก จากบรษทเซอรนคอนเตอรเนช�นแนล

จากด

องคประกอบเคมของวตถดบท�ใชในการทดลอง แสดงในตารางท� 1

Page 3: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

กรมวทยาศาสตรบรการ

Bulletin of Applied SciencesVol.1 No.1 January - June 2012 61 ll

Table 1 องคประกอบเคมของวตถดบท�ใชในการทดลอง

Raw material LOI SiO2

Al2O

3Fe

2O

3CaO MgO Na

2O K

2O TiO

2Li

2O MnO

2ZrO

2

Kaolin (Cerafast) 13.0 47.2 37.3 1.0 0.1 0.06 0.4 1.7 - - 0.06 -

Ball clay (Ceraglobe) 13.7 49.8 31.3 1.2 0.4 0.1 0.5 1.6 0.7 0.02 0.03 -

Ball clay (Magneton) 11.9 56.8 25.5 1.4 0.46 0.14 0.51 2.2 1.0 0.01 - -

Talc (Special) 1.6 62.7 0.6 0.1 1.9 32.3 0.5 0.1 - - 0.002 -

Alumina (A31) 0.1 0.02 99.6 0.02 - - 0.30 - - - - -

Zircon 0.6 31.1 0.1 0.1 0.2 0.05 0.2 0.2 - - - 67.4

2.1.2. สวนผสมเน �อดน

คอรเดยไรตมสตรทางเคม 2MgO.2Al2O

3.5SiO

2 แทนออกไซดดวยวตถดบ เพ�อใหไดคอรเดยไรตท�มองคประกอบ

เคม คอ 13.8% MgO 38.8% Al2O

3และ 51.4% SiO

2 สวนผสมท�ใชในการทดลอง แสดงในตารางท�2

Table 2 สวนผสมท�ใชในการทดลอง

Sample CCZ10 CCZ15 CCZ20 CMZ10

Kaolin 15.13 15.13 15.13 13.95

Ball clay(Ceraglobe) 30.25 30.25 30.25 -

Ball clay(Magneton) - - - 27.90

Talc 38.45 38.45 38.45 38.81

Alumina 16.17 16.17 16.17 19.34

Zircon 10.0 15.0 20.0 10.0

เตม เซอรคอนลงในสวนผสมรอยละ 10-20 โดยใชสญลกษณ CCZ10 คอ ใชดนเหนยว Ceraglobe เตม เซอรคอน รอย

ละ10 CCZ15 คอเตม เซอรคอน รอยละ 15 CCZ20 คอเตม เซอรคอน รอยละ20 และ CMZ10 คอใชดนเหนยว Magneton

2.1.3. การเตรยมเน �อดนและช �นทดสอบ

ช�งสวนผสมและบดในหมอบดใหละเอยด ผานตะแกรง 100 เมช เกรอะในอางปนปลาสเตอรใหหมาด นามาทา

ช �นทดสอบโดยอดในแบบพมพโลหะขนาด30×60×12 มลลเมตร เผาในเตาไฟฟา ท�อณหภม 1250 และ 1300 องศาเซลเซยส โดย

ใชอตราเรง 150 องศาเซลเซยสตอช�วโมง ยนไฟท�อณหภมสงสด 120 นาท

Page 4: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

วารสารผลงานวชาการ กรมวทยาศาสตรบรการปท� 1 ฉบบท� 1 มกราคม - มถนายน 2555 ll 62

2.1.4. การทดสอบเน �อดน

นาช �นทดสอบท�เผาแลวไปทดสอบสมบตทางกายภาพไดแก การหดตว การดดซมน �า และความหนาแนน

ตามมาตรฐานของ ASTM C373-88 (Reapproved 2006) การทนตอการเปล�ยนแปลงอณหภมอยางฉบพลน (thermal shock

resistance)ตามมาตรฐานของ ASTM C554-93 (Reapproved 2006) สวนประกอบทางแรวทยา(phase) โดยใชเคร�อง

เอกซเรยดฟแฟรกโตมเตอร (Bruker รน D8-Advance) และสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอน(COE) โดยใชเคร�องไดลาโต

มเตอร(Netzsch รน DIL402PC) จากน �นคดเลอกสตรท�ทนตอการเปล�ยนแปลงอณหภมอยางฉบพลน ไดสงสดไปทดลองเคลอบ

2.2 การทดลองเคลอบ

การทดลองคร �งน � เลอกใชเคลอบระบบ Li2O-KNaO-CaO-MgO-Al

2O

3-SiO

2 โดยมสตรเคลอบพ �นฐานดงน � คอ

0.44 Li2O 0.68 - 0.88Al

2O

3 4.8 –6.8 SiO

2

0.12 KNaO

0.16 CaO

0.28 MgO

ทาการแปรเปล�ยนจานวนโมลของ Al2O

3 และ SiO

2 ดงแสดงในตารางท�3 และเตมเซอรคอนลงในสตรเคลอบทกสตร

รอยละ10 เพราะเซอรคอนเปนสารคงตวในเคลอบ ชวยทาใหเคลอบเกดความทบโดยการเกดผลกเลกๆและทาใหเคลอบทนทาน

ตอสารเคม[5]

Table 3 จานวนโมลของ Al2O

3 และ SiO

2 ท�ใชในการทดลอง

Sample Mole of Al2O

3Mole of SiO

2

LG2.1 0.68 4.8

LG2.2 0.78 4.8

LG2.3 0.88 4.8

LG2.4 0.68 5.8

LG2.5 0.78 5.8

LG2.6 0.88 5.8

LG2.7 0.68 6.8

LG2.8 0.78 6.8

LG2.9 0.88 6.8

Page 5: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

กรมวทยาศาสตรบรการ

Bulletin of Applied SciencesVol.1 No.1 January - June 2012 63 ll

คดเลอกวตถดบท�ใช บดสวนผสมใหละเอยดในหมอบด ชบเคลอบ เผาท�อณหภม 1300 องศาเซลเซยส ตรวจพนจ

ลกษณะท�วไป ทดสอบการรานตว หาสวนประกอบทางแรวทยา และสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอน คดเลอกสตรไปทดลอง

ทาเปนผลตภณฑ

2.2.1. วตถดบท�ใช

- สปอดมน(Spodumene) จากบรษท เซรามกอารอส จากด

- แรฟนมาชนดFlux filler จากบรษทอนดสเตรยลมนเนอรลดเวลลอปเมนตจากด

- โดโลไมต จากบรษทเซอรนคอนเตอรเนช�นแนลจากด

- ทลค ชนดเดยวกบท�ใชในเน �อดน

- ดนเหนยวMagneton ชนดเดยวกบท�ใชในเน �อดน

- อะลมนา ชนดเดยวกบท�ใชในเน �อดน

- ควอตซ ชนดเดยวกบท�ใชในเน �อดน

- เซอรคอน ชนดเดยวกบท�ใชในเน �อดน

2.2.2. สวนผสมเคลอบท�ใชทดลอง

- สปอดมน รอยละ 30-41

- แรฟนมา รอยละ 10-14

- โดโลไมต รอยละ 6-8

- ทลค รอยละ 4-5

- ดนเหนยว รอยละ 6-14

- อะลมนา รอยละ 2-3

- ควอตซ รอยละ 20-42

- เตม เซอรคอน รอยละ 10

2.2.3. การเตรยมเคลอบและช �นทดสอบเคลอบ

บดสวนผสมตามสตรในหมอบดใหละเอยดผานตะแกรง 140 เมช ชบเคลอบบนช �นทดสอบเน �อดนคอรเดยไรต

ท�ผานการเผาดบ 800 องศาเซลเซยส นาไปเผาท�อณหภม 1300 องศาเซลเซยส โดยใชอตราเรง 150 องศาเซลเซยสตอช�วโมง

ยนไฟท�อณหภมสงสด 120 นาท

2.2.4. การทดสอบเคลอบ

นาช �นทดสอบเคลอบท�เผาแลว มาตรวจพนจดลกษณะท�วไป คดเลอกสตรท�เคลอบสกตว ลกษณะเคลอบ

ก�งมน และไมมรอยราน ไปทดสอบความทนการรานโดยใชวธทดสอบตามมาตรฐาน ASTM C424-80 สวนประกอบทางแรวทยา

โดยเคร�องเอกซเรยดฟแฟรกโตมเตอร (Bruker รน D8-Advance) และคาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอน(COE) โดยใชเคร�อง

ไดลาโตมเตอร(Netzsch รน DIL402PC)

2.3 การทดลองทาผลตภณฑ คดเลอกสตรเน �อดนและเคลอบท�ผานการทดสอบการรานตว ไปทดลองทาผลตภณฑหมอ

ขนาด เสนผานศนยกลาง 7 น �ว ข �นรปดวยวธการหลอแบบ เผาท�อณหภม 1300 องศาเซลเซยส ยนไฟ 2 ช�วโมง จานวน 20 ใบ

เพ�อนาไปทดสอบการใชงาน[6] โดยการตมน �าบนเตาไฟฟาและเตาแกสและทดลองหงตมอาหาร

Page 6: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

วารสารผลงานวชาการ กรมวทยาศาสตรบรการปท� 1 ฉบบท� 1 มกราคม - มถนายน 2555 ll 64

2.3.1. การทดสอบการใชงาน

วธทดสอบโดยเตาไฟฟา

นาผลตภณฑต �งบนเตาไฟฟา (hot plate electric) กาลงไฟ 1500 วตต และใสน �าใหเตม เปดเตาใหความรอน

สงสดจนกระท�งน �าเดอด ปลอยท �งใหเดอดตอไปเปนเวลา 5 นาทนาช �นงานใสลงในน �าเยน จากน �นนาช �นงานมาตรวจสอบรอย

แตกราว โดยใชสารละลายของสยอมอนทรยทาใหท�ว หากไมพบรอยแตกราว ใหทาการทดสอบซ �าอก ทาเชนน � จนครบ 5 คร �ง

วธทดสอบโดยเตาแกส

นาผลตภณฑท�ผานการทดสอบจากเตาไฟฟา 5 คร �งแลว ต �งบนเตาแกส และใสน �าใหเตม เปดแกสใหเปลวไฟเปน

สฟา จนกระท�งน �าเดอด ปลอยท �งใหเดอดตอไปอก 5 นาท นาช �นงานใสลงในน �าเยน จากน �น นาช �นงานมาตรวจสอบรอยแตกราว

โดยใชสารละลายของสยอมอนทรยทาใหท�ว หากไมพบรอยแตกราว ใหทาการทดสอบซ �าอก ทาเชนน � จนครบ 5 คร �ง

3. ผลและวจารณ (Results and Discussion)

3.1 ผลการทดลองเน �อดน ผลทดสอบสมบตทางกายภาพ ความทนทานตอการเปล�ยนแปลงความรอนอยางฉบพลน

และคาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอนของตวอยาง แสดงในตารางท�4 5 และ6 ตามลาดบ สวนประกอบทางแรวทยา แสดงใน

รปท� 1 2 และ3 เน �อดนทกสตรมคาการหดตวเพ�มข �น คาการดดซมน �า และคาความหนาแนนบลคลดลงเม�ออณหภมการเผาสงข �น

จาก1250°C เปน1300°C สตรเน �อดนท�มการเตมเซอรคอนเพ�มข �นจะมคาการดดซมน �าลดลง และความหนาแนนเพ�มข �น เน�องจาก

การเตมเซอรคอนลงไปในสวนผสมของคอรเดยไรต จะชวยลดจดสกตวของเน �อคอรเดยไรต จากผลการทดสอบ thermal shock

พบวาเน �อดนท�ใชดนเหนยวCeraglobeและมการเตมเซอรคอนรอยละ10(CCZ10) เผาท�อณหภม 1300°C สามารถทนthermal

shock ไดสงสด คอ375°Cซ�งสอดคลองกบผล XRD พบวาสตร CCZ10เผา 1300 °C มคอรเดยไรตเกดข �นสงสด อยางไรกตามเน �อ

ดนดงกลาวมคาการดดซมน �าสงอย จงไดเปล�ยนไปใชดนเหนยวMagneton แทนดนเหนยวCeraglobe เพ�อลดจดสกตวของเน �อดน

เน�องจากดนเหนยวMagneton มปรมาณ Al2O

3ต�าและปรมาณดางสง ทาใหมจดสกตวต�ากวาดนเหนยวCeraglobe จากผลการ

ทดลองพบวา สตรท�ใชดนเหนยวMagneton (CMZ10) แทนดนเหนยวCeraglobe มคาการดดซมน �าลดลงจาก รอยละ17.9 เหลอ

รอยละ 12.8 และความหนาแนนบลคเพ�มข �นจาก 1.82 กรม/ลบ.ซม.เปน 1.97 กรม/ลบ.ซม. และสามารถทน thermal shock ได

สงถง 400°C ซ�งสอดคลองกบผลXRD ท�พบวา สตรCMZ10เกดคอรเดยไรตมากกวา CCZ10 ท�อณหภม 1300°C

Table 4 สมบตทางกายภาพของช �นทดสอบเผาท�อณหภม 1250°C และ 1300°C

Sample Sintering temp.,°C CCZ10 CCZ15 CCZ20 CMZ10

Shrinkage,% 1250 9.7 9.1 9.8 -

1300 10.1 9.6 10. 9 12.7

Water absorption,% 1250 18.7 14.1 11.4 -

1300 17.9 14.3 0.1 12.8

Bulk density, g/cm3 1250 1.84 2.02 2.08 -

1300 1.82 1.97 2.49 1.97

Thermal shock temp., °C 1250 250 200 200 -

1300 375 350 250 400

Page 7: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

กรมวทยาศาสตรบรการ

Bulletin of Applied SciencesVol.1 No.1 January - June 2012 65 ll

Table 5 ผลทดสอบความทนตอการเปล�ยนแปลงอณหภมอยางฉบพลนของช �นทดสอบเผาท�อณหภม 1250°C และ 1300°C

Sample Sintering

temp.,°C

Thermal shock temp. test ,°C

150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400

CCZ10

1250

CCZ15

CCZ20

CCZ10

1300

CCZ15

CCZ20

CMZ10

Table 6 คาสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอนของเน �อดนสตร CMZ10 เผาท�อณหภม 1300°C

Sample Coefficient of thermal expansion (COE)

(25-1000°C), ×10-6 /°C

CMZ10 3.09

Page 8: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

วารสารผลงานวชาการ กรมวทยาศาสตรบรการปท� 1 ฉบบท� 1 มกราคม - มถนายน 2555 ll 66

Figure 1 XRD patternของช �นทดสอบสตรCCZ10-CCZ20 เผาท�อณหภม 1250°C

Page 9: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

กรมวทยาศาสตรบรการ

Bulletin of Applied SciencesVol.1 No.1 January - June 2012 67 ll

Figure 2 XRD patternของช �นทดสอบสตรCCZ10-CCZ20 เผาท�อณหภม 1300°C

Page 10: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

วารสารผลงานวชาการ กรมวทยาศาสตรบรการปท� 1 ฉบบท� 1 มกราคม - มถนายน 2555 ll 68

Figure 3 XRD patternของช �นทดสอบสตร CMZ10 เผาท�อณหภม 1300°C

3.2 ผลการทดลองเคลอบ ผลการตรวจพนจลกษณะท�วไปของเคลอบบนเน �อดนCMZ10ท�ไดหลงเผาอณหภม 1300°C แสดง

ในตารางท� 7 พบวา เคลอบทกสตรสามารถสกตวท�อณหภม 1300°C มสขาวทบ ผวมน และก�งมน เคลอบราน ยกเวนสตร LG2.9

ท�มผวเคลอบไมราน เม�อนาช �นทดสอบเคลอบสตร LG2.9 ไปทดสอบในหมอน�งอบไอน �าท�ความดน 250 psi ไมพบการแตกราว

ของเน �อดนและเคลอบ ซ�งสอดคลองกบผลการทดสอบคาCOE พบวาเคลอบมคาCOE ต�ากวาเน �อดน คอเคลอบมคาCOE เทากบ

2.61×10-6/°C สวนเน �อดนมคาCOEเทากบ 3.09×10-6/°C ซ�งจะชวยเพ�มความแขงแรงใหแกช �นงาน เน�องจากช �นงานอยภายใตแรง

อด และไมทาใหเคลอบเกดการรานตว[7] ดงแสดงในรปท� 4

Table 7 ลกษณะท�วไปของเคลอบทดลองบนช �นทดสอบCMZ10 หลงเผา 1300˚C

Glaze

sample

Glaze appearance

Transparent-Opaque Gloss-Matte Craze

LG2.1 opaque gloss

LG2.2 opaque gloss

LG2.3 opaque gloss

LG2.4 opaque Semi gloss

LG2.5 opaque Semi gloss

LG2.6 opaque Semi gloss

LG2.7 opaque Semi gloss

LG2.8 opaque Semi gloss

LG2.9 Opaque Semi gloss X

Page 11: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

กรมวทยาศาสตรบรการ

Bulletin of Applied SciencesVol.1 No.1 January - June 2012 69 ll

Table 8 ผลทดสอบการรานของเคลอบสตร LG2.9 บนเน �อดนสตรCMZ10 เผาอณหภม 1300 ˚C

Glaze Sample

CMZ10 fired at 1300˚C

Pressure, psi

50 100 150 200 250

LG2.9

Figure 4 กราฟสมประสทธ�การขยายตวเม�อรอนของเน �อดนสตร CMZ10 และเคลอบสตร LG2.9

3.3 ผลการทดสอบผลตภณฑ

เม�อนาเน �อดนสตรCMZ10 และเคลอบสตร LG2.9 ไปทาเปนผลตภณฑหมอขนาดเสนผานศนยกลาง7 น �ว จานวน 20 ใบ

ทดสอบการใชงานโดยตมน �าบนเตาไฟฟาและเตาแกส และนาไปใชหงตมอาหารมากกวา 50 คร �ง ดงแสดงในรปท� 5 และ 6

ผลการทดสอบไมพบรอยแตกราวใดๆเกดข �น

Page 12: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

วารสารผลงานวชาการ กรมวทยาศาสตรบรการปท� 1 ฉบบท� 1 มกราคม - มถนายน 2555 ll 70

Figure 5 การทดสอบหมอโดยการตมน �าบนเตาไฟฟาและเตาแกส

Figure 6 การทดสอบหมอโดยใชหงตมอาหาร

4. สรป (Conclusion)ภาชนะเซรามกหงตมเน �อคอรเดยไรตสามารถเตรยมไดจากเน �อดนท�สงเคราะหโดยใชดนขาว ดนเหนยวMagneton ทลค

และอะลมนา เตมเซอรคอนรอยละ10 นาไปข �นรปเปนผลตภณฑ และเคลอบสตร LG2.9 เผาท�อณหภม 1300 °C ยนไฟ2 ช�วโมง

ผลตภณฑท�ไดสามารถนาไปใชหงตมอาหารบนเตาไฟฟาและเตาแกสโดยไมเกดการแตกราว

Page 13: Bulletine Applied Sciences Vol.1 No.1 January-June 2012lib3.dss.go.th/fulltext/bulletin_science/BAS_vol1_no1_P... · 2013-02-18 · กรมวิทยาศาสตร บริการ

กรมวทยาศาสตรบรการ

Bulletin of Applied SciencesVol.1 No.1 January - June 2012 71 ll

5. กตตกรรมประกาศ (Acknowledgement)ขอขอบคณผบงคบบญชาและเจาหนาท�สานกเทคโนโลยชมชนทกทานท�ชวยสนบสนนการทาโครงการวจย ขอขอบคณกลม

วสดและผลตภณฑเซรามก โครงการเคม ท�ใหความอนเคราะหการทดสอบองคประกอบเคมของวตถดบ และศนยเช�ยวชาญ

แกว โครงการฟสกสและวศวกรรมท�ใหความอนเคราะหการทดสอบคาสมประสทธการขยายตวเม�อรอน

6. เอกสารอางอง (References) [1] Low thermal expansion modified cordierite, US. Patent 4,403,017,Sep 6,1983.

[2] F.Singer and Sonja S. Singer, Industrial Ceramics , Chapman and Hall, London ,1979. 482-487

[3] Costa Oliveira F.A.,Franco J.A.,CruZ Fernandes J.,Dias D.,Newly developed Cordierite-Zircon

composites,Bristish Ceramic Transactions,vol.101,No.1,Feb.2002,14-21(8)

[4] Richard A.Eppler and Douglas R.Eppler,Glazes and Glass Coatings,The American Ceramic Society

Westerville,Ohio 2000,25-29

[5] Composition and process for glazing ceramic ware, US. Patent 3,871,890,Mar, 18,1975.

[6] Daniel Rhodes, Clay and Glazes for the Potter , 3 rd.ed. Revised and Expanded by Robin Hopper ,Krause

publications,United states of America,2000, 111-113

[7] C.W.Parmalee,Ceramic Glazes 3rd.edCahners Publishing Company,Inc.USA,1973, 250-251