รู้เรื่องเซรามิกส์ กับชูเกียรติ

การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์เครื่องปั้นดินเผา
1 การขึ้นรูปโดยการเทแบบ (Slip casting)
น้ำเนื้อดินปั้นทุกชนิดที่ใช้สำหรับขึ้นรูปโดยวิธีเทแบบที่มีคุณสมบัติไหลตัวได้ดี มีปริมาณเปอร์เซนต์ของสูง กระจายลอยตัวอยู่ในของเหลวปกติ
แล้วใช้น้ำโดยมีสารเคมีเป็นตัวช่วยให้เกิดการกระจายลอยตัวได้ดี การเทแบบเป็นวิธีการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์โดยการเทน้ำเนื้อดินปั้นลงไปในแบบ
ซึ่งเป็นรูร่างของผลิตภัณฑ์ตามต้องการ ความหนาของผลิตภัณฑ์จะค่อย ๆ ก่อตัวขึ้น เมื่อแบบที่ใช้เริ่มดูดของเหลวเข้าสู่เนื้อแบบ เนื้อผลิตภัณฑ์
เริ่มด้วยการเกาะกันและเริ่มแข็งขึ้นเรื่อย ๆ หลังจากปล่อยให้แห้งแล้วแกะออกจากแบบ อบใหแห้งสนิทจึงนำไปเผาเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จ
.1.1 แบบปลาสเตอร์
การทำแบบปลาสเตอร์ต้องอาศัยความชำนาญ ประสพการณ์และความสามารถเฉพาะตัว แบบที่ใช้หล่อดินขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่างทำมาจากวัสดุที่ได้มาจากการเผาแร่(gypsum)วัสดุที่เหมาะกับการนำมาใช้ทำแบบก็มีคุณสมบัติที่เป็น
ประโยชน์หลายประการคือ
1. สามารถรักษารายละเอียดของแม่แบบเอาไว้ได้
2. แบบจะมีความทนทั้งคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพ เป็นระยะ เวลานาน
3.เราสามารถทำให้แบบมีความสามารถดูดซึมได้ตามต้องการ รูพรุนใน เนื้อแบบไม่ดูดยึดเนื้อดินไว้แน่น ทำให้ผลิตภัณฑ์หลุดออกจากแบบได้ง่าย
4. แบบที่ห ขึ้นจะมีผิวเรียบและคงทน
5. สามารถรักษาคุณสมบัติทั้งทางเคมีและทางกายภาพของแบบให้คงที่ สม่ำเสมอ
6.วัสดุที่มีคุณใสมบัติเหมือนวุ้นไม่สามารถเข้าไปอุดรูพรุนในแบบได้ง่าย 7. มีราคาถูก
สิ่งสำคัญในการทำแบบปลาสเตอร์ก็คือ การทำให้แบบปลาสเตร์มีคุณสมบัติทางกายภาพที่สม่ำเสมอ ซึ่งการที่จะทำให้ได้สิ่งนี้จะต้องมีการชั่งทั้งน้ำ
และปลาสเตอร์อย่างถูต้องก่อนที่จะผสมกัน นอกจากนี้เวลาที่แช่ปลาสเตอร์กับน้ำทิ้งไว้ก่อนผสม กับเวลาที่ใช้ในการผสมก็จะต้องมีการควบคุม
เวลาที่ใช้ในการผสมนาน การแข็งตัวของปลาสเตอร์ก็จะแห้งเร็ว อุณหภูมิก็มีส่วนสำคัญต้องมีการควบคุม ถ้าจะให้ดีห้องทำแบบจะต้องเป็นห้อง
ปรับอากาศ ปัจจุบันเรายอมรับว่า การกวนผสมควรใชอัตราเร็ว 1,700 รอบต่อนาที ผิวหน้าของแบบมักเกิดรุเล็ก ๆ เนื่องจากฟองอากาศ ฟอง
อากาศเหล่านี้ขจัดออกได้โดยใช้เครื่องผสมที่ดี พร้อมกับการสั่น หรือ เปอร์เซนต์เคาะทั้งก่อนเทและหลังเทน้ำปลาสเตอร์ นอกจากนี้การช้อนฟองอากาศที่ผิวหน้าของน้ำปลาสเตอร์ก็จะช่วยลดรูพรุนที่จะเกิดขึ้นได้ ถ้ามีการเทน้ำปลาสเตอร์ลงในแบบปลาสเตอร์
เมื่อปลาสเตอร์แข็งตัวจะแกะออกจากกันได้ยากมาก การจะเทน้ำปลาสเตอร์ลงบนแบบปลาสเตอร์ต้องทาผิวแบบปลาสเตอร์ด้วยน้ำสบู่เสียก่อน
เ พื่อป้องกันแรงดูดซึ่งกันและกันระหว่างปลาสเตอร์
ทั้งสอง ซึ่งจะทำให้การแกะแบบเป็นไปได้ง่าย
1.2 กระบวนการเทแบบ
มีสองวิธีคือ
1. การเทแบบโดยให้น้ำแข็งตัวอยู่ในตัวแบบเลย เรียกว่า Solid casting ซึ่งเหมาะกับการเทแบบผลิตภัณฑ์ชนิดที่มีความหนาและมีรูปร่างแปลก ๆ
2. การเทแบบโดยวิธีการเทน้ำดินที่เหลือทิ้ง เรียกว่า Drain casting ซึ่งเหมาะกับงานที่ต้องการผนังบาง และต้องการความหนาสม่ำเสมอ
1.3 การควบคุมน้ำดินและการควบคุมคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเทแบบ
การจะทำให้น้ำดินและผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเทแบบที่ดี มีคุณาพ และคุณสมบัติที่สม่ำเสมอ มีหลายสิ่งหลายอย่างที่จะต้องพิจารณา คือ
1. อัตราส่วนระหว่างวัตถุดิบที่มีความเหนียว
2. ชนิดและปริมาณดินขาว การได้ดินขาวที่เม็ดหยาบ ผนังของผลิตภัณฑ์ ในขณะเทแบบจะมีรูพรุนมาก และมีขนาดใหญ่ ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ถอด
ออกมามีความแข็ง แรงน้อย
3.ดินที่ใช้ในการขึ้นรูปโดยวิธีการเทแบบ คุณสมบัติต่าง ๆ มักจะ สม่ำเสมอ เป็นต้นว่า ขนาดของเม็ดดิน ปริมาณของอินทรีย์สาร ปริมาณเกลือแร
่ที่ละลาย น้ำ
4.อัตราระหว่างดินเหนียวและดินดำ การใช้ดินดำมาก อัตราในการเท แบบจะช้า ในทางตรงกันข้าม การใช้ดินขาวมาก ผลิตภัณฑ์ที่ได้จาก
การเทแบบไม่แข็ง แรงและเสียรูปได้ง่าย

ตาราง แสดงอัตราส่วนผสมของวัตถุดิบในน้ำดินที่ใช้ในการเทแบบ

ชนิดของเนื้อดินปั้น	น.น.ของดิน/น.น.ของวัสดุอื่น	น.น.ดินขาว/น.น.ดินดำ
เนื้อดินปั้นที่มีคุณภาพดี (Semivitreouse Ware)`	1.1	0.75
เนื้อดินปั้นที่ใช้ในงานด้านไฟฟ้าแรงสูง (Hight tention electrical, porcelain)	0.85	1.50
เนื้อดินปั้นเครื่องสุขภัณฑ์ (Semitary Ware)	0.97	1.40
เนื้อดินปั้นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีมาก (Hotel chaina)	1.83	5.0
เน้อดินที่ใช้ในห้องปฏิบัติการเคมี (Hard porcelain)`	1.08	0.00

1.4 การเตรียมเนื้อดินปั้นสำหรับเทแบบ สามารถทำได้ 2 วิธีคือ
1.กวนผสมเนื้อดินปั้นที่ผสมมาเรียบร้อยแล้วกับสารละลายระหว่างน้ำกับสารช่วยให้เกิดการกระจายตัว และลอยตัวในน้ำในปริมาณที่เหมาะสม
2. ในโรงงานผลิตเครื่องสุขภัณฑ์ จะใช้วิธีการเตรียมเนื้อดินสำหรับเทแบบโดยผสมวัตถุดิบที่จะใช้เป็นเนื้อดินปั้นกับสารละลาย ระหว่างน้ำกับสารช่วยให้เกิดการกระจายตัวและลอยตัวในน้ำในปริมาณที่เหมาะสม โดยทำให้น้ำดินมีความถ่วงจำเพาะ 1.80 แล้ร่อนน้ำดินผ่าน
ตะแกรงร่อน และผ่านน้ำดินไปที่เครื่องแยกสารแม่เหล็ก เพื่อแยกเอาสารประกอบของเหล็กออก
2.  การขึ้นรูปโดยใช้แรงอัด
การขึ้นรูปโดยวิธีนี้มีใช้แพร่หลายในการกผลิตผลิตภัณฑ์วัตถุทนไฟ แรงอัดจะอัดลงบนแบบ ซึ่งมีผงเนื้อดินปั้นแห้งๆ หรือมีความชื้นเล็กน้อยอยู่ภาย
ในแบบ ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี คือ
1.การขึ้นรูปโดยการอัดเนื้อดินปั้นแห้ง ๆ (Dry and Duat Pressing )
ใช้กับการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ทางอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า วิธีการนี้จะอัดลงในเนื้อดินปั้นซึ่งมีความชื้นระหว่าง 10-15 % ภายในแบบโลหะ แรงอัดท
ี่ใช้ในการอัดไม่มากนัก การเตรียมเนื้อดินปั้นอาจเตรียมได้จากวิธีผสมวัตถุดิบในลัษณะแห้ง ๆ หรือในลักษณะที่เป็นน้ำดิน โดยใช้หม้อบดหรือ
วิธีการผสม อื่น ๆ ซึ่งทำให้ส่วนผสมเป็นเนื้อเดียวกัน ในช่วงนี้ควรมีการตรวจสอบการหดตัวและอุณหภูมิที่จะทำให้เนื้อผลิตภัณฑ์มีเนื้อแน่น
การเตรียมเใน้อืดินปั้นสำหรับการขึ้นรูปโดยวิธีการนี้มี 3 วิธีการ
1.1 บดส่วนผสมมเนื้อดินปั้นโดยวิธีบดเปียกก่อน แล้วร่อนผ่านตะแกรง
ร่อนขนาด 325 mesh ผ่านเครื่องกรองเอาสารแม่เหล็กออก และอัดเพื่อขจัดน้ำ ออก นำแผ่นดินที่ได้ไปตากแห้ง เหลือน้ำระหว่าง 10-15 %
และบดให้เป็นฝุ่น เก็บไว้ใช้ในงานอัดต่อไป
1.2 การเตรียมดินปั้นวิธีนี้แตกต่างจากวิธีแรก คือ แทนที่จะนำเข้าเครื่อง กรองและบดเป็นแผ่น ให้นำเนื้อดินไปอบผ่านเครื่องอบแห้ง ชนิดที่ทำ
ให้เป็นฝุ่น เลย
1.3 เตรียมโดยผสมวัตถุดิบต่าง ๆ ที่แห้งและละเอียดเป็นฝุ่นดีแล้วกัยน้ำ นปริมาณที่เหมาะสม
2.การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์โดยการอัดพร้อมกับการใช้ความร้อนช่วย (Hot pressing )`
วิธีการนี้เป็นวิธีการที่ใช้ความดันและอุณหภูมิสูง แบบที่ใช้ในการผลิตจะต้องมีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง วัสดุที่เหมาะที่จะใช้ทำแบบ ได้ แก่
กราไฟท์ ซึ่งมีความทนทานต่อแรงดึงสูงถึง 400 ปอนด์/ตารางนิ้ว ที่อุณหภูมิห้อง และอยู่ได้ถึง 7,000 ปอนด์/ตารางนิ้ว ที่อุณหภูมิ
2500 ฐc ส่วนประกอบต่าง ๆ ของแบบที่ใช้ ดูรูปที่ 2.2 แบบกราไฟท์อาจทำให้ร้อน โดยอาศัยกระแสเหนี่ยวนำ หรือวัสดุอื่นที่ทำหน้าที่ให้ความร้อน
ผลิตภัณฑ์ถูกอัดด้วยแท่งกราไฟท์ ความดันที่ใชอยู่ระหว่าง 2,000-3,000 ปอนด์/ตารางนิ้ว
เครื่องมือที่จำเป็นในงานอุตสาหกรรมเครื่องปั้นดินเผา (Ceramics Machine)
1.  เครื่องมือย่อยหิน (Jaw crusher ) ใช้ย่อยหิน เช่น หินฟันม้า หินแก้ว และวัตถุดิบอื่น ๆ โดยย่อยให้เป็นก้อนกลมเล็ก ๆ เครื่องมือมีหลายขนาด
หลายแบบ แล้วแต่กำลังการผลิต มีแบบต่าง ๆ กัน เช่น แบบ Stone crusher , Smooth crusher , Tooth crusher ตัวย่อยใช้เหล็กแข็ง
พวก Cast Iron และเหล็กกล้า ( Cast steel) โดยใช้กำลังไฟฟ้าฉุดตั้งแต่ 2-3-4-5-7 แรงม้า
2.  เครื่องบดละเอียด (Edge runner ) เป็นเครื่องมือย่อยให้ขนาดของเม็ดดินเล็กลงไปอีก เพื่อจะนำไปผสมใช้งานตะแกรงร่อน
ประมาณ 300-400 mesh ซึ่งมีขนาดต่าง ๆตสมกำลังของแรงม้า
3. . เครื่องบดดิน และเครื่องผสมดิน (Ball and pebble mills) ขนาดใหญ่ (Ball mills) ขนาดเล็กทำด้วยปอร์สเลน เรียกว่า Jar mills
ใช้สำหรับบดดินหรือบดน้ำเคลือบ ในลักษณะบดเปียกและบดแห้ง ลูกบดที่ใช้ลักษณะทรงกลม ทรงกระบอก หัวตัด ท้ายยตัด ชนิดนี้รับ
ประสิทธิภาพในการบดได้ดีมาก ลูกบดจะต้องมีความแข็งเป็นพิเศษจึงจะบดได้ ในการบดแต่ละครั้งจะต้องใช้ลูกบดขนาดแตกต่างกัน
4.  เครื่องอัดดิน ( Filter press)` ประกอบไปด้วยเครื่องปั๊มแผ่นเหล็กและแผ่นผ้าใบ การทำงานของเครื่องอาศัยปั๊มดูดน้ำสลิปที่เตรียมไว้แล้
อัดเข้าไปในแผ่นเหล็กซึ่งมีผ้าใบทำหน้าที่ไล่น้ำ ทำให้ดินเป็นแผ่น เครื่องอัดดินในปัจจุบันมีหลายขนาด แล้แต่ความเหมาะสมของโรงงานที่จะนำมาใช้
5.  เครื่องรัดดิน (Extrussion machine)ทำหน้าที่เตรียมดินหรืออัดดินให้เป็นแท่งกลม เพื่อนำไปใช้ในการปั้นได้ดี เครื่องรัดดินบางชนิดมีเครื่องรีดดินเป็นสูญญากาศเหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานอุตสาหกรรม
6.  เครื่องกวนดิน (Clay algitater) เป็นเครื่องมือช่วยในการกวนดินให้แตกสลา เหมาะแก่การล้างดิน ผสมดิน มีหลายวขนาด ขนาดเล็ก
เรียกว่า portable mixer
7.  เครื่องแยกเหล็กออกจากดิน (Magnetic Supperaters) ใช้ประโยชน์ในการเตรียมดิน โดยเฉพาะ ผลิตภัณฑ์ที่มีสีขาว เช่น ปอร์สเลน ที่ต้อง
การคกวามบริสุทธิ์สูง การทำงานของเครื่องมืออาศัยกำลังไฟฟ้า เปลี่ยนกระแสฟให้เป็นแม่เหล็กโดยผ่านกริต (Grit) มีหลายแบบหลายขนาด
เลือกใช้ตามความเหมาะสม
8.  เครื่องวัดความถ่วงจำเพาะ (Hydrometer ) ใช้เป็นเครื่องวัดความเข้มของสลิบน้ำเคลือบ เพื่อช่วยให้การทำงานต่าง ๆ อย่างถูกต้องและได้ผล
9.  เครื่องวัดอุณหภูมิ (Pyrometer) เป็นเครื่องมือวัดความร้อนภายในเตา