Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Preparation of porous silica ceramics using fused silica crucible waste
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
กานต์ เสรีวัลย์สถิตย์
Second Advisor
ธนากร วาสนาเพียรพงศ์
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Material Science (ภาควิชาวัสดุศาสตร์)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เทคโนโลยีเซรามิก
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.581
Abstract
เซรามิกซิลิกาพรุนเป็นวัสดุที่มีการใช้งานที่หลากหลาย เนื่องจากมีสมบัติเด่นหลายประการ เช่น มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดี และมีความทนไฟสูง งานวิจัยนี้จึงสนใจศึกษาการเตรียมเซรามิกซิลิกาพรุนจากกากเบ้าหลอมฟิวส์ซิลิกาที่ใช้ในกระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อใช้งานเป็นแบบหล่อสำหรับขึ้นรูปกระจกหลอม เนื่องจากกากเบ้าหลอมฟิวส์ซิลิกามีความบริสุทธิ์สูง และมีโครงสร้างอสัญฐานทำให้ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดี นอกจากนี้ยังมีองค์ประกอบทางเคมีใกล้เคียงกับกระจก จึงช่วยลดโอกาสการเกิดการปนเปื้อนบนผิวของกระจกหลอมได้อีกด้วย ในงานวิจัยนี้ทำการขึ้นรูปเซรามิกซิลิกาพรุนด้วยวิธีการหล่อแบบโดยทำการศึกษาถึงผลของชนิดและปริมาณของ ตัวเชื่อมประสานต่อสมบัติของแบบหล่อก่อนเผาและหลังเผา ซึ่งแบ่งชนิดตัวเชื่อมประสานเป็น 2 ชนิดหลักๆ คือ ตัวเชื่อมประสานอนินทรีย์ ได้แก่ ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ขาวและปูนซีเมนต์อะลูมินาสูง และตัวเชื่อมประสานอินทรีย์ ได้แก่ แป้งข้าวเหนียว จากการทดลองพบว่าชิ้นงานที่ใช้ตัวเชื่อมประสานปูนซีเมนต์อะลูมินาสูงร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก เผาที่อุณหภูมิ 1100 องศาเซลเซียส มีความหนาแน่น 1.17 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ความพรุนตัวร้อยละ 49.60 ความต้านทานต่อแรงกด 5.76 เมกะพาสคัล โครงสร้างของชิ้นงานยังคงเป็นอสัณฐาน และมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน 2.26 x10-6 ºC-1 ชิ้นงานสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงต่ออุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ 5 รอบโดยไม่เกิดการแตกร้าว เมื่อเปรียบเทียบสมบัติของชิ้นงานที่เตรียมได้กับตัวอย่างทางการค้า ชิ้นงานที่เตรียมได้ มีสมบัติใกล้เคียงกับตัวอย่างทางการค้า จึงมีความเป็นไปได้ที่จะใช้ตัวอย่างที่เตรียมได้เป็นแบบหล่อสำหรับขึ้นรูปกระจกหลอม
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Porous silica ceramics have found broad applications due to their unique properties such as low thermal expansion coefficient, excellent thermal shock resistance and high refractoriness. This research focused on preparation of porous fused silica ceramics using industrial fused silica crucible waste. These ceramics are potentially used as a glass slumping mold for forming slumped glass. The fused silica crucible waste is high purity amorphous silica. Consequently, it has excellent thermal shock resistance and contamination on the surface of slumped glass can be reduced. In this study, porous fused silica ceramics were prepared from industrial fused silica crucible waste by casting method using inorganic binder, namely high-alumina cement and white portland cement, and organic binder, namely glutinous rice flour. The effects of binder content and type of binder on properties of porous fused silica ceramics were investigated. The results showed that the fused silica ceramics containing 10 wt% high-alumina cement sintered at 1100 ºC for an hour exhibited the optimal properties. Bulk density, apparent porosity and cold crushing strength of the fused silica ceramics were 1.17 g/cm3, 49.60 % and 5.76 MPa, respectively. The phase of the sintered samples remained amorphous with thermal expansion coefficient of 2.26 x 10-6 ºC-1. No crack was visually observed on the sintered sample surface after 5 cycles of thermal shocking. By comparing with properties of a commercial slumping mold, this sample is promising to be used as a slumping mold.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
ก้านลาย, เก็จแก้ว, "การเตรียมเซรามิกซิลิกาพรุนจากกากเบ้าหลอมฟิวส์ซิลิกา" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 1071.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/1071