Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
พอลิเมอร์ เซรามิก โลหะและวัสดุผสม - Coggle Diagram
พอลิเมอร์ เซรามิก โลหะและวัสดุผสม
พอลิเมอร์
คือ
สารประกอบทางเคมีที่ประกอบไปด้วยโมเลกุลเล็ก ๆ ชนิดเดียวกันจำนวนมากถึงเกือบล้านโมเลกุล มาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนซ์เป็นสายโซ่ยาว
โมเลกุลเล็ก ๆ จำนวนมากเหล่านี้ก็คือ มอนอเมอร์ (Monomer)
พอลิเมอร์ธรรมชาติ
สำหรับพอลิเมอร์ธรรมชาติ เป็นพอลิเมอร์ที่ได้มาจากธรรมชาติหรือเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น ครั่ง ยางเรซิน เส้นใยเซลลูโลสที่นำมาใช้ในการผลิตกระดาษหรือสิ่งทอ
พอลิเมอร์สังเคราะห์
เป็นพอลิเมอร์ที่มนุษย์ผลิตขึ้น จะพบได้ในรูปของพลาสติกเป็นส่วนใหญ่ โดยมีทั้งพลาสติกที่มีความยืดหยุ่น (เทอร์โมพลาสติก) และพลาสติกที่มีความแข็งอย่างถาวร (เทอร์โมเซต)
คุณสมบัติ
ทนทานต่อแรงกระแทก
พลาสติกบางชนิดมีความทนทานต่อแรงกระแทก การใช้งานที่สมบุกสมบัน ซึ่งถูกนำมาใช้ผลิตกระเป๋าเดินทาง
มีความเหนียวและยืดหยุ่น
พอลิเมอร์บางชนิดสามารถทำให้ร้อนและเปลี่ยนรูปได้ครั้งแล้วครั้งเล่า ซึ่งสมบัตินี้ทำให้ง่ายต่อกระบวนการผลิตและสะดวกต่อการรีไซเคิล
ทนต่อสารเคมี
สังเกตได้จากน้ำยาทำความสะอาดต่าง ๆ ภายในบ้านที่่มักมีบรรจุภัณฑ์ทำจากพลาสติก
เป็นทั้งฉนวนความร้อนและฉนวนไฟฟ้า
พอลิเมอร์เป็นทั้งฉนวนความร้อนและฉนวนไฟฟ้า และด้วยสมบัตินี้เราจึงเห็นอุปกรณ์จำพวกสายไฟ ปลั๊กไฟฟ้า ผลิตหรือถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุพอลิเมอร์ ส่วนสมบัติเป็นฉนวนความร้อนจะเห็นได้ชัดเจนจากหูหม้อหรือด้ามกระทะ
มีน้ำหนักเบา
พอลิเมอร์มีน้ำหนักเบา ซึ่งระดับความแข็งแรงและน้ำหนักของพอลิเเมอร์นั้นจะแปรผันตามกันอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้น จึงมีการนำไปประยุุกต์ใช้อย่างหลากหลาย
วัสดุผสม
คือ
วัสดุที่ถูกสร้างขึ้นมาจากวัสดุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป เพื่อใช้ประโยชน์เฉพาะงาน โดยไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติการผสมกันของวัสดุเหล่านี้จะไม่เป็นเนื้อเดียวกันแต่จะแยกกันเป็นเฟสที่เห็นได้อย่างเด่นชัด
เฟสที่กระจาย หรือ ตัวเสริมแรง (reinforcement) คุณสมบัติของวัสดุผสมที่ได้จะเป็นฟังชั่นหรือขึ้นกันกับคุณสมบัติและปริมาณของสารตั้งต้นเหล่านี้ และรูปทรงทางเรขาคณิตของเฟสที่กระจายตัว
เฟสแรกเรียกว่า เนื้อพื้น (matrix) ซึ่งจะอยู่ด้วยกันอย่างต่อเนื่องและล้อมรอบ
ประเภทของวัสดุผสม
วัสดุผสมที่เสริมแรงด้วยเส้นใย (fiber-reinforced)
วัสดุผสมโครงสร้าง (structural)
วัสดุผสมที่เสริมแรงด้วยอนุภาค (particle-reinforced)
เซรามิก
คือ
สิ่งที่เกิดจากการนำเอาสารอนินทรีย์ที่เป็นอโลหะ ซึ่งได้แก่ สารจำพวกแร่หินหรือดินที่เกิดอยู่ตามธรรมชาติมาใช้เป็นวัตถุดิบหลัก และผ่านกรรมวิธีการผลิต และสิ่งที่สำคัญจะต้องผ่านกระบวนการความร้อนเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแรงหรือผลิตภัณฑ์ที่สามารถนำเอาไปใช้งานได้ดี
ผลิตภัณฑ์ซีเมนต์ (Cement)
สดุที่เป็นเชื้อประสานที่ใช้มากในการก่อสร้าง เช่น งานคอนกรีต งานปูนหล่อปูนก่อ ปูนฉาบ หรืองานปูนปั้น เพราะใช้ได้สะดวกและมีความแข็งแรงหลังจากการแข็งตัวส่วนประกอบของซีเมนต์ที่ใช้กันทั่วไปซึ่งเป็นพอร์ตแลนด์ ซีเมนต์ (Portland Cement)ส่วนประกอบที่สำคัญ คือ หินปูน (CaCO3)ซิลิกา (SiO2) อะลูมินาและเหล็กออกไซต์(Alumina and Ferric Oxide) นำมาบดผสมกันแล้วเผาด้วยเตาที่หมุนได้ (RotaryKiln) ที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 – 1,300 องศาเซลเซียส หลังจากนั้นก็นำมาทำให้เย็นแล้วบดเป็นผงอีกครั้งหนึ่งซีเมนต์ที่ใช้กันอยู่มีหลายชนิดด้วยกันแล้วแต่ส่วนประกอบทางเคมีที่สำคัญของชนิดนั้นๆ
ผลิตภัณฑ์แก้ว(Glass)
แก้วจัดเป็นผลิตภัณฑ์ประเภทเซรามิกส์ตรงที่นำเอาสารอนินทรีย์ชนิดอโลหะซึ่งได้แก่ ทราย มาเป็นวัตถุดิบหลักและผ่านกระบวนการผลิตที่ต้องใช้ความร้อนให้เกิดการหลอมเหลวแล้วปล่อยให้เย็นตัวลงจนอยู่ในสภาพของแข็งโดยไม่เกิดการตกผลึกในเนื้อแก้วนั้น แก้วมีอยู่ด้วยกันหลายชนิด เช่นแก้วที่ใช้อยู่ในชีวิตประจำวันมีหลายอย่างด้วยกัน
ผลิตภัณฑ์โลหะเคลือบ (Enamel)
สารที่ใช้เคลือบบนผิวโลหะให้มีความสวยงามและคงทนในการใช้งานในสมัยก่อนนิยมใช้โลหะประเภททองคำเงิน แต่ราคาแพง ปัจจุบันนิยมใช้โลหะประเภททองแดง เหล็ก เหล็กกล้าและอะลูมิเนียมแทน เพราะราคาถูกนำมาทำผลิตภัณฑ์ เช่น เครื่องสุขภัณฑ์โลหะเคลือบเครื่องใช้ในครัวเรือน เช่น จานโลหะเคลือบ ปิ่นโต ป้ายจราจร ตัวตู้เย็น เป็นต้น
ผลิตภัณฑ์วัตถุทนไฟ (Refractories)
สามารถทนความร้อนได้สูง (สูงกว่า 1,580 องศาเซลเซียสขึ้นไป) มีความแข็งแรงเป็นฉนวนและต้านทานความร้อนทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี
ก.ผลิตภัณฑ์วัตถุทนไฟที่มีสมบัติเป็นกรด(Acid refractories) วัตถุทนไฟประเภทนี้ได้แก่อิฐทนไฟที่มีเปอร์เซ็นต์ของซิลิกา (SiO2) สูงเช่น ซิลิกา บริก หรืออิฐทนไฟที่ได้จากดินทนไฟธรรมดา
ค.ผลิตภัณฑ์วัตถุทนไฟที่มีสมบัติเป็นด่าง(Basic Refractories) ได้แก่อิฐทนไฟประเภทแมกนีเซียบริก(Magnesia Brick) และไดโลไมต์บริก(DolomiteBrick)
ผลิตภัณฑ์แก้ว(Glass)
ข.ผลิตภัณฑ์วัตถุทนไฟที่มีสมบัติกลาง (Neutural Refractories) วัตถุทนไฟประเภทนี้ ได้แก่อิฐทนไฟที่มีเปอร์เซ็นต์ของอะลูมินา (Al2O3) สูง อิฐทนไฟที่ได้ทำมาจากแร่บอกไซด์ (Bauxite- Al2O3.2H2O)เช่น โครม บริก
ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ขัดหรือตัด (Abrasive)
ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้มีความสำคัญในโรงงานอุตสาหกรรมอื่นๆมากเพราะใช้ในงานขัดผิวหรือตัดซึ่งผลิตภัณฑ์เหล่านี้ทำมาจากวัตถุดิบที่มีความแข็งมากซึ่งในบางครั้งวัตถุดิบเหล่านี้ก็มีอยู่ตามธรรมชาติ เช่น ทราย อะลูมินาที่เกิดเป็นผลึก คือ คอรันดัม(NaturalCorundum) และเพชร เป็นต้น หรือวัตถุดิบที่สังเคราะห์ขึ้น เช่นซิลิคอน คาร์ไบด์(Silicon Carbide) ฟิวส์ อะลูมินา (FusedAlumina) และเพชรสังเคราะห์ (Synthetic Diamon) เป็นต้น ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ที่รู้จักกันแพร่หลายทั่วไป คือกระดาษทราย หินขัด แผ่นตัดอิฐ เป็นต้น
ผลิตภัณฑ์เครื่องปั้นดินเผา (Pottery)
เป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการนำดินและหินประเภทต่างๆอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายๆอย่างนำมาผสมกันแล้วนำไปขึ้นรูปแล้วเผาให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแกร่ง
ข.ผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อดินปั้นไม่พรุนตัวแบ่งออกเป็นเนื้อดินปั้นชนิดขาวและสีน้ำตาลอ่อนไม่โปร่งแสง เนื้อดินปั้นประเภทนี้คือ ผลิตภัณฑ์สโตนแวร์ (Stoneware)ส่วนเนื้อดินปั้นชนิดสีขาวไม่โปรงแสง (ผลิตภัณฑ์เนื้อเนียน) และชนิดสีขาวโปร่งแสงผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ได้แก่ ผลิตภัณฑ์พอร์สเลน(Porcelain)และเนื้อดินปั้นที่ผสมขี้เถ้า กระดูกสัตว์ ได้แก่ ผลิตภัณฑ์โบนไชน่า (Bonechina) เนื้อดินปั้นประเภทนี้ส่วนมากนำไปผลิตเป็นเครื่องใช้บนโต๊ะอาหารแจกัน ของประดับต่างๆกระเบื้องเคลือบ แก้วเซรามิค เครื่องสุขภัณฑ์ ฉนวนไฟฟ้า เป็นต้น
ก.ผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อดินปั้นพรุนตัวและซึมน้ำได้แบ่งย่อยออกเป็นชนิดเคลือบและไม่เคลือบตัวอย่างของผลิตภัณฑ์ชนิดนี้ คือ หม้อดินหุงต้ม หม้อใส่น้ำ โอ่ง อ่าง กระถางต้นไม้แจกัน ของประดับตกแต่ง อิฐ กระเบื้องมุงหลังคา เป็นต้นผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อดินปั้นประเภทนี้ คือ ผลิตภัณฑ์เอิร์ทเธนแวร์(Earthenware)
ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์(Electronic and Electrical Ceramic’s)
ได้แก่ผลิตภัณฑ์ประเภทฉนวนไฟฟ้าที่มีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศ เช่นสะพานไฟ (Electrical Insulator) ประเภทไฟแรงต่ำ (LowTension) ไฟแรงสูง (High Tension) ได้แก่ปลั๊กไฟ ตลับแยกสายไฟ ที่หุ้มหัวเทียนรถยนต์ ลูกถ้วยไฟฟ้า
โลหะ
คือ
วัสดุที่ประกอบด้วยธาตุโลหะที่มีอิเล็กตรอนอิสระอยู่มากมาย นั่นคืออิเล็กตรอนเหล่านี้ไม่ได้เป็นของอะตอมใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ ทำให้มีคุณสมบัติพิเศษหลายประการ
เป็นตัวนำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดีมาก
ไม่ยอมให้แสงผ่าน
ผิวของโลหะที่ขัดเรียบจะมีลักษณะเป็นมันวาว
มีจุดเดือดและ จุดหลอมเหลวสูง ส่วนใหญ่มีสถานะเป็นของแข็ง(ยกเว้นปรอทซึ่งมีสถานะเป็นของเหลว)
โลหะมีความแข็ง และเหนียว จึงสามารถแปรรูปได้จึงถูกใช้งานในด้านโครงสร้างอย่างกว้างขวาง
ธาตุที่มีสมบัติความเป็นโลหะสูง คือ ธาตุที่สามารถให้ หรือสูญเสียอิเล็กตรอนแก่ธาตุอื่น ๆ ได้ดี
ธาตุส่วนใหญ่ในตารางธาตุเป็นโลหะ และจะอยู่ด้านซ้ายของตาราง โดยความเป็นโละหะจะค่อย ๆลดลงจากซ้ายไปขวา โลหะที่มีมากที่สุดในโลก คือ อะลูมิเนียม
ประเภทของโลหะ
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (non-ferrous metals)
โลหะที่เป็นเหล็ก (ferrous metals)
แร่โลหะ
แร่กาลีนา
แร่เงิน
แร่ดีบุก
แร่ทองคำ
แร่ทองแดง
แร่เหล็ก
แร่อะลูมิเนียม
แร่แมงกานีส
แร่แมกนีเซียม
แร่ทองคำขาว
แร่ตะกั่ว
โลหะเบาและโลหะหนัก
ภาวะพิษจากโลหะหนัก (Heavy Metal Poisoning) เกิดจากการสะสมของโลหะบางชนิดในร่างกาย โดยได้รับผ่านอาหาร น้ำ สารเคมีในผลผลิตจากอุตสาหกรรม หรือแหล่งอื่น ๆ โดยปนเปื้อนและรับเข้าสู่ร่างกายซึ่งร่างกายมนุษย์ต้องการโลหะหนักบางชนิดในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น เช่น สังกะสี ทองแดง โครเมียม เหล็ก และแมงกานีส แต่ปริมาณมากเกินไปก็อันตรายต่อร่างกาย ถ้าเนื้อเยื่อมีการสะสมของโลหะหนักในปริมาณที่มากเกินจะเกิดภาวะพิษทำให้เนื้อเยื่อในร่างกายเกิดความเสียหายอย่างรุนแรง