Effects of pottery stone and firing rate on microstructure and thermal properties of porcelain tableware by single fast–firing

ผลของหินพอตเตอรีและอัตราการเผาต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางความร้อนของผลิตภัณฑ์พอร์ซเลนบนโต๊ะอาหารโดยใช้การเผาเร็วแบบคร้ังเดียว

Name: Soravich Mulinta

LCSH: Pottery industry -- Lampang

LCSH: Ceramics – Production

LCSH: Glazing (Ceramics)

LCSH: Pottery

LCSH: Porcelain

Abstract: The application of pottery stone as the main raw materials in the ceramic manufacturing process was based on the investigation of raw materials for porcelain tableware products of a small ceramic industry in Lampang Province, Thailand. This research aimed to study the effects of pottery stone, feldspar, Lampang clay and quartz on the microstructure, and the physical and thermal properties of porcelain tableware produced by single fast firing. The effects of particle size, packing density, and firing rate on the phase composition and its impact on thermal expansion and thermal shock resistance of porcelain tableware produced by single fast firing were also studied. This research, raw materials from local area such as Lampang pottery stone, Lampang clay, feldspar, and quartz were used. The characterization of the raw materials, in the study, consisted the particle size analysis, chemical and mineral composition, and thermal behavior. To study the mixture ratio of the porcelain body, the ratio was designed as following in wt% of 60-70 of Lampang pottery stone, 0-20 Lampang clay, 0-20 of feldspar, and 0-40% for quartz in nine component ratios. The particle size of each batch was ground at 8, 16, and 24 h. The firing properties were fired at 1,200C with different firing times at 2, 4, and 8 h in an oxidation atmosphere. The effects of the physical properties, mechanical properties, microstructures, translucency, density before and after the firing, thermal expansion coefficient, thermal shock resistance, and cracking resistance of the porcelain body following the simulation method of the production process, and samples from the Ban Nam Jo Ceramic Factory were determined. As the results, the batch was ground at 24 h and was fired at 4-8 h representing the suitable condition. The achieve component consisted in wt% of 60 Lampang pottery stone, 15-20 Lampang clay and feldspar, and 10 silica. The chemical composition was composed in wt% of 70.51-74.72 silicon dioxide, 9.98-10.97 aluminum oxide, and 9.35-11.35 potassium oxide. Mullite and quartz were also found as the main constituents due to the formation of mullite crystal (>40%) and quartz crystal (>50%). The mixture ratio present the shrinkage at 13.5%, water absorption at 0.14 %, bulk density at 2.03 g/cm3, apparent porosity at 0.3%, and a flexural strength at 1, 198 kg/cm2. The coefficient of the thermal expansion resistance, thermal shock, and cracking resistance of the products were achieved. The coefficient of the thermal expansion of the body was similar to the glaze of the Ban Nam Jo Ceramic factory with a difference about 20% approximately. The thermal shock resistance of the body showed that all ratios were able to withstand heat up to 200°C. The cracking resistance showed that the glaze present cracked layer for 80wto quartz content. The porcelain body from the experiment was improved according to the requirements of the Thai Industrial Standards (TIS 564-2546).

Abstract: การประยุกต์ใช้หินพอตเตอรีเป็นวัตถุดิบหลักในกระบวนการผลิตเซรามิก โดยอาศัยการ ตรวจสอบผลของวัตถุดิบสำหรับผลิตภัณฑ์พอร์ซเลนบนโต๊ะอาหาร ของอุตสาหกรรมเซรามิกขนาด เล็กของจังหวัดลำปาง ประเทศไทย งานวิจัยนี้มีวัตุประสงค์เพื่อศึกษาผลของหินพอตเตอรี เฟลด์สปาร์ ดินขาวลำปาง และควอตซ์ที่มีต่อโครงสร้างทางจุลภาค สมบัติทางกายภาพและทางกลของผลิตภัณฑ์ ผลิตภัณฑ์พอร์ซเลนบนโต๊ะอาหาร โดยใช้วิธีการเผาเร็วแบบครั้งเดียวและศึกษาผลของขนาดอนุภาค ความหนาแน่นและอัตราการเผาที่มีต่อองค์ประกอบของเฟสและส่งผลกับสัมประสิทธิ์การขยายตัว เนื่องด้วยความร้อนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันของผลิตภัณฑ์พอร์ซเลนบน โต๊ะอาหาร โดยใช้วิธีการเผาเร็วแบบครั้งเดียว การวิจัยนี้เลือกใช้วัตถุดิบในการศึกษาจากท้องถิ่นได้แก่ หินพอตเตอรี ลำปาง ดินขาวลำปาง เฟลด์สปาร์ และควอตซ์ การวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของวัตถุดิบที่ใช้ในการศึกษาได้แก่ การวิเคราะห์ ขนาดอนุภาค องค์ประกอบทางเคมี องค์ประกอบทางแร่ พฤติกรรมทางความร้อน เพื่อนำมาศึกษา อัตราส่วนผสมของเนื้อพอร์ซเลน ได้ทำการกำหนดอัตราส่วนผสมได้แก่ หินพอตเตอรีลำปางร้อยละ 60 ถึง 70 ดินขาวลำปางร้อยละ 0 ถึง 20 เฟลด์สปาร์ร้อยละ 0 ถึง 20 และควอตซ์ร้อยละ 0 ถึง 40 จำนวน 9 อัตราส่วนผสม ทำการศึกษาผลของขนาดอนุภาคของตัวอย่างที่ใช้ในการทดลองโดยใช้ระยะเวลาใน บดที่ 8, 16 และ 24 ชั่วโมง การทดสอบสมบัติหลังการเผาที่อุณหภูมิ 1200 องศาเซลเซียส ใช้ระยะเวลา ในการเผาที่แตกต่างกันคือ 2, 4 และ 8 ชั่วโมง ในบรรยากาศออกซิเดชัน จากนั้นทำการศึกษาผลของ สมบัติทางกายภาพ สมบัติทางกล โครงสร้างจุลภาค ความโปร่งแสง ความหนาแน่นก่อนและหลังเผา สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องด้วยความร้อน การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันและความทนต่อ การรานตัวของเนื้อพอร์ซเลน ในการศึกษาวิธีการจำลองกระบวนการผลิตใช้กลุ่มตัวอย่างจากโรงงาน บ้านน้ำโจ้เซรามิก จากผลการทคลองพบว่า ตัวอย่างทำการบดที่ 24 ชั่วโมงและ ใช้ระยะเวลาในการเผา 4 ถึง 8 ชั่วโมง มีส่วนประกอบของหินพอตเตอรีลำปางร้อยละ 60 ดินขาวลำปางและเฟลด์สปาร์ ร้อยละ 15-20 และซิลิการ้อยละ 10 เป็นอัตราส่วนผสมที่เหมาะสม ซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมี ซิลิกอนไดออกไซด์ร้อยละ 70.51 - 74.72, อะลูมิเนียมออกไซค์ร้อยละ 9.98 - 10.97 และโพแทสเซียม ออกไซด์ร้อยละ 9.35 - 11.35 พบมัลไลต์และควอตซ์เป็นองค์ประกอบหลัก เนื่องจากเกิดโครงสร้าง ของผลึกมัลไลต์มากกว่าร้อยละ 40 และผลึกควอตซ์มากกว่าร้อยละ 50 โดยอัตราส่วนผสมดังกล่าวมี ค่าการหดตัวร้อยละ 13.5 ค่าการคูดซึมน้ำร้อยละ 0.14 ค่าความหนาแน่นรวม 2.03 กรัมต่อลูกบาศก์ เซนติเมตร ความพรุนตัวปรากฏร้อยละ 0.3 ค่าความทนต่อแรงดัดหัก 1,198 กิโลกรัมต่อตาราง เซนติเมตร ในส่วนของผลสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องด้วยความร้อน ความทนต่อการเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิอย่างฉับพลัน และทนต่อการรานตัวผลิตภัณฑ์ พบว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องด้วย ความร้อนของเนื้อดินมีค่าใกล้เคียงกับน้ำเคลือบของโรงงานบ้านน้ำโจ้เซรามิก โดยมีสัดส่วนความ แตกต่างกันอยู่ประมาณร้อยละ 20 การทดสอบความทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันของ เนื้อดิน พบว่า ทุกอัตราส่วนผสมสามารถทนต่อความร้อนถึง 200 องศาเซลเซียส การทดสอบความทน ต่อการรานตัวของผิวเคลือบ พบว่า อัตราส่วนที่มีปริมาณของควอตซ์มากถึงร้อยละ 80 ผิวเคลือบจะ เกิดการแตกราน เมื่อเปรียบเทียบสมบัติของเนื้อดินพอร์ซเลนที่ได้จากการทดลองมีสมบัติเป็นไปตาม มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (TIS 564-2546)

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Sakdiphon Thiansem

Role: Advisor

Name: Worapong Thiemsor

Role: Advisor

Name: Apinon Nuntiy

Role: Advisor

Created: 2021

Modified: 2024-01-06

Issued: 2023-09-07

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

Spatial: Lampang

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Industrial Chemistry

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	580551071.pdf	10.94 MB

ใช้เวลา

0.01575 วินาที