วัสดุศาสตร์ ม.ปลาย

ชุดวชิ า วสั ดศุ าสตร 3 รายวชิ าเลอื กบงั คับ ระดับมธั ยมศึกษาตอนปลาย รหสั พว 32024 หลักสูตรการศึกษานอกระบบระดบั การศกึ ษาขนั้ พืน้ ฐาน พุทธศักราช 2551 สํานักงานสงเสริมการศกึ ษานอกระบบและการศกึ ษาตามอธั ยาศัย สาํ นักงานปลดั กระทรวงศกึ ษาธิการ กระทรวงศึกษาธกิ าร

ก คาํ นาํ ชุดวิชาวัสดศุ าสตร 3 รหัสวชิ า พว32024 ตามหลักสูตรการศึกษานอกระบบระดับ การศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 ระดับมัธยมศึกษาตอนปลายนี้ ประกอบดวยเนื้อหา หลักวัสดุศาสตร การใชประโยชนและผลกระทบจากวัสดุ การคัดแยกและการรีไซเคิลวัสดุ ทิศทางการพัฒนาวัสดุในอนาคต ส่ิงประดิษฐจากวัสดุตามหลักสะเต็มศึกษา และเทคโนโลยี การกําจัดวัสดุ เนื้อหาความรู ดังกลาว มีวัตถุประสงคเพ่ือใหผูเรียนมีความรู ความเขาใจ เก่ียวกับหลักวัสดุศาสตร โครงสรางและสมบัติวัสดุ การใชประโยชนจากวัสดุตลอดจนสาเหตุ และผลกระทบที่เกดิ จากการผลิตและการใชง านของวัสดุตอสิ่งมีชีวิตและส่ิงแวดลอม สามารถ คัดแยกวัสดแุ ละกาํ จัดวัสดทุ ใ่ี ชแ ลว ในชีวิตประจําวนั ของตนเอง และชมุ ชนได สํานักงาน กศน. ขอขอบคณุ มหาวิทยาลยั ราชภัฏอบุ ลราชธานี ที่ใหการสนับสนุน องคค วามรูประกอบการนําเสนอเนื้อหา รวมทั้งผูมีสวนเกี่ยวของในการจัดทําชุดวิชา หวังเปน อยางย่งิ วา ชุดวชิ าน้ี จะเกดิ ประโยชนตอผูเรยี น กศน. และสรา งความตระหนกั ในการจัดการวัสดุ ทใ่ี ชแลวอยางรูคณุ คา ตอไป สํานักงาน กศน.

ข คาํ แนะนําการใชชุดวชิ า ชุดวชิ าวัสดุศาสตร 3 รหสั วิชา พว32024 ใชส าํ หรับนักศกึ ษาหลักสตู รการศกึ ษา นอกระบบระดบั การศกึ ษาขั้นพื้นฐาน พทุ ธศักราช 2551 ระดบั มัธยมศกึ ษาตอนปลาย แบง ออกเปน 2 สว น คอื สว นที่ 1 โครงสรางของชดุ วิชา แบบทดสอบกอนเรียน โครงสรา งหนว ยการเรียนรู เน้ือหาสาระ กจิ กรรมเรียงลําดับตามหนวยการเรียนรู และแบบทดสอบหลงั เรยี น สว นที่ 2 เฉลยแบบทดสอบและกิจกรรม ประกอบดวย เฉลยแบบทดสอบกอนเรยี น และหลงั เรยี น เฉลยและแนวตอบกิจกรรมทายหนว ยการเรียน เรยี งลาํ ดบั ตามหนว ยการเรยี นรู วิธีการใชช ดุ วิชา ใหผ ูเรียนดาํ เนินการตามขั้นตอน ดงั น้ี 1. ศึกษารายละเอยี ดโครงสรา งชดุ วชิ าโดยละเอยี ด เพ่อื ใหท ราบวาผเู รยี นตองเรยี นรู เนอื้ หาในเร่ืองใดบา งในรายวชิ านี้ 2. วางแผนเพ่ือกาํ หนดระยะเวลาและจัดเวลาทผี่ เู รียนมีความพรอ มท่ีจะศกึ ษาชดุ วชิ า เพ่ือใหสามารถศึกษารายละเอียดของเนื้อหาไดครบทุกหนวยการเรียนรู พรอมทํากิจกรรม ตามทีก่ ําหนดใหท นั กอ นสอบปลายภาค 3. ทําแบบทดสอบกอ นเรียนของชดุ วิชาตามท่ีกาํ หนด เพ่ือทราบพื้นฐานความรูเ ดมิ ของ ผูเรียน โดยใหทําลงในสมุดบันทึกกิจกรรมการเรียนรูและตรวจสอบคําตอบจากเฉลย แบบทดสอบ เฉลยและแนวตอบกิจกรรมทา ยหนว ยการเรียน 4. ศึกษาเนอ้ื หาในชุดวชิ าในแตละหนว ยการเรียนรูอยางละเอียดใหเขาใจ ทั้งในชุดวชิ า และสอื่ ประกอบ (ถาม)ี และทาํ กิจกรรมที่กําหนดไวใหครบถวน 5. เมื่อทํากิจกรรมเสร็จแตละกิจกรรมแลว ผูเรียนสามารถตรวจสอบคําตอบไดจาก เฉลยและแนวตอบกิจกรรมทายหนวยการเรียน หากผูเรียนตรวจสอบแลวมีผลการเรียนรู ไมเ ปนไปตามทค่ี าดหวัง ใหผ เู รียนกลบั ไปทบทวนเน้อื หาสาระในเรื่องนั้นซ้ําจนกวาจะเขาใจแลว กลับมาทาํ กจิ กรรมน้นั ซ้ํา

ค 6. เมื่อศึกษาเนื้อหาสาระครบทุกหนวยแลว ใหผูเรียนทําแบบทดสอบหลังเรียนและ ตรวจคําตอบจากเฉลยแบบทดสอบหลังเรียนท่ีใหไวในทายเลม เพื่อประเมินความรูหลังเรียน หากผลไมเปนไปตามที่คาดหวัง ใหผูเรียนกลับไปทบทวนเนื้อหาสาระในเร่ืองน้ันใหเขาใจอีก ครั้งหนึ่ง แลวกลับมาทําแบบทดสอบหลังเรียนและตรวจใหคะแนนตนเองอีกคร้ัง ผูเรียนควร ทําแบบทดสอบหลงั เรยี นใหไ ดคะแนนไมนอยกวารอ ยละ 60 ของแบบทดสอบทัง้ หมด (หรอื 36 ขอ) เพ่อื ใหม นั่ ใจวาจะสามารถสอบปลายภาคผาน 7. หากผเู รยี นไดทาํ การศึกษาเน้ือหาและทาํ กจิ กรรมแลวยังไมเขา ใจ ผูเรียนสามารถ สอบถามและขอคาํ แนะนาํ ไดจากครู ผูรู หรอื แหลง คน ควา อืน่ ๆ เพิ่มเตมิ การศึกษาคน ควา เพ่ิมเตมิ ผูเรียนอาจศึกษาหาความรูเพิ่มเติมไดจากแหลงเรียนรูอื่น ๆ เชน หนังสือเรียน รายวิชาพื้นฐานวทิ ยาศาสตร ระดบั มธั ยมศกึ ษาตอนปลาย ตามหลกั สูตรแกนกลางการศึกษา ขั้นพ้นื ฐาน พุทธศกั ราช 2551 คูมือประชาชนการคัดแยกขยะมูลฝอยอยางถูกวิธีและเพ่ิมมูลคา คูมือการสรางวินัยสูการจัดการขยะแบบครบวงจร วารสาร แผนพับประชาสัมพันธ อินเทอรเ น็ต ผูรู และแหลง เรยี นรใู นชมุ ชน เปน ตน การวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรยี น การวดั ผลสัมฤทธ์ทิ างการเรียน หลกั สูตรรายวชิ าเลือกบงั คับ วัสดุศาสตร 3 เปน ดงั นี้ 1. ระหวา งภาค วดั ผลจากการทาํ กจิ กรรมหรืองานที่ไดร ับมอบหมายระหวา งเรียน 2. ปลายภาค วดั ผลจากการทําขอ สอบวัดผลสมั ฤทธ์ิปลายภาค

ง โครงสรา งชุดวิชา พว32024 วสั ดุศาสตร 3 ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย สาระการเรียนรู สาระความรูพื้นฐาน มาตรฐานการเรยี นรู มาตรฐานท่ี 2.2 มคี วามรู ความเขาใจ และทกั ษะพื้นฐานเกย่ี วกับคณิตศาสตร วิทยาศาสตรและเทคโนโลยี มาตรฐานการเรยี นรรู ะดบั มีความรูความเขาใจ ทักษะและเห็นคุณคาเกี่ยวกับกระบวนการทางวิทยาศาสตร เทคโนโลยี ส่ิงมีชีวิต ระบบนิเวศ ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดลอมในทองถ่ิน ประเทศ โลก สาร แรง พลังงาน กระบวนการเปลี่ยนแปลง โครงงานวิทยาศาสตรของโลกและดาราศาสตร มจี ิตวทิ ยาศาสตรแ ละนาํ ความรูไปใชในการดาํ เนินชีวิต ผลการเรียนรูทคี่ าดหวัง 1. มคี วามรคู วามเขาใจเก่ียวกับหลกั วสั ดศุ าสตร การใชป ระโยชนและผลกระทบ จากวัสดุ การคดั แยกและการรไี ซเคลิ เทคโนโลยกี ารกาํ จดั วัสดุ ส่งิ ประดิษฐจากวัสดตุ ามหลัก สะเตม็ ศกึ ษา และแนวโนม และทศิ ทางการพัฒนาวสั ดุในอนาคต 2. สามารถออกแบบและสรางส่งิ ประดษิ ฐจากวัสดุใชแ ลว ได 3. ตระหนักถึงผลกระทบทเี่ กดิ จากการใชว ัสดใุ นชวี ิตประจาํ วนั

จ สรปุ สาระสําคญั 1. วัสดุศาสตร (Materials Science) หมายถึง การศึกษาที่เก่ียวของกับวัตถุ เปน การนาํ ความรูทางวิทยาศาสตร และวิศวกรรมศาสตร เพ่ืออธิบายถึงความสัมพันธระหวาง องคประกอบพืน้ ฐานของวสั ดุ และสมบตั ขิ องวัสดุ ซ่งึ ความรดู ังกลาว จะนํามาผลิตหรอื สรา งเปน ผลิตภัณฑ เพ่ือแกปญหาหรืออธิบายสิ่งตาง ๆ ท่ีเกี่ยวเน่ืองกับวัสดุและสมบัติที่สนใจ ไดแก โลหะ พลาสตกิ หรอื พอลเิ มอร และเซรามิกส โดยวัสดุศาสตรมีความสําคัญตอการดําเนินชีวิต ของมนษุ ย จึงถอื ไดว าจะเปนสว นหน่ึงของปจ จัยพ้ืนฐานในการดาํ เนินชวี ติ และเปนสวนหน่ึงใน การพัฒนาประเทศ ใหก าวทันเทคโนโลยที ีท่ ันสมัยในดา นตาง ๆ ในอนาคต 2. มนุษยมีความผูกพนั กบั วสั ดุศาสตรมาเปนเวลาชา นาน โดยเราสามารถ พฒั นาสมบตั ขิ องวัสดุใหส ามารถใชงานในดา นตาง ๆ ในชวี ิตประจาํ วัน ในการพฒั นาสมบตั ิของ วสั ดยุ อมเกดิ มลพิษจากการผลติ และการใชง านวสั ดุ และเกิดผลกระทบท่เี กิดจากการใชว สั ดตุ อ สง่ิ มีชีวติ และสงิ่ แวดลอมได 3. การคัดแยกวสั ดทุ ี่ใชแลวเปนวิธีการลดปริมาณวัสดุท่ีใชแลวท่ีเกิดข้ึนจากตน ทาง ไดแก ครัวเรือน สถานประกอบการตา ง ๆ กอนท้ิง ในการจัดการวัสดุท่ีใชแลว จําเปนตอง จัดใหมีระบบการคัดแยกวัสดุที่ใชแลว ประเภทตาง ๆ ตามแตลักษณะองคประกอบโดยมี วัตถุประสงคเ พื่อนํากลบั ไปใชป ระโยชนใหม โดยจดั วางภาชนะใหเหมาะสม ตลอดจนวางระบบ การเก็บรวบรวมวสั ดทุ ี่ใชแลวอยา งมปี ระสิทธภิ าพ และสอดคลองกับระบบการคัดแยกวัสดุที่ใช แลว เพอื่ เปน การสะดวกแกผูเกบ็ ขนและสามารถนําวัสดุที่ใชแ ลวบางชนิดไปขายเพ่อื เพ่ิมรายได ใหกับตนเองและครอบครัว รวมท้ังงายตอการนําไปกําจัด หลัก 3R เปนหลักการจัดการเศษ วัสดุ เพ่ือลดปริมาณเศษวัสดุ ไดแก รีดิวซ (Reduce) คือ การใชนอยหรือลดการใช รียูส (Reuse) คือ การใชซ้ํา และ รีไซเคิล (Recycle) คือ การผลิตใชใหม ใชเปนแนวทางปฏิบัติใน การลดปรมิ าณเศษวัสดใุ นครวั เรอื น โรงเรยี น และชมุ ชน

ฉ 4. ปจ จบุ นั วิทยาศาสตรและเทคโนโลยีมีการพัฒนาอยางตอเนื่อง เพ่ือตอบสนอง ตอการเจริญเติบโตของเศรษฐกิจและสังคมในปจจุบัน การพัฒนาวัสดุใหมีสมบัติท่ีเหมาะกับ ความตอ งการใชงาน จึงเปนส่ิงที่มีความจําเปนอยางย่ิง อันจะชวยใหการพัฒนาของเทคโนโลยี เติบโตไปพรอมกับการอนุรักษทรัพยากรธรรมชาติ ควบคูกันไป โดยทิศทางการพัฒนาวัสดุ เพือ่ ใหมคี วามเหมาะกับการใชงาน จึงมุงเนนพัฒนาใหวัสดุมีความเบา แข็งแรงทนทาน ทนตอ สภาพอากาศ มคี วามยืดหยุนสูง นาํ ไฟฟาย่งิ ยวด หรอื วัสดุท่ีมคี วามเปนมิตรตอส่ิงแวดลอม ตาม ความตองการของภาคอตุ สาหกรรม 5. สะเต็มศึกษา (STEM Education) คอื แนวทางการจดั การศึกษาท่บี รู ณาการ ความรูใน 4 สหวิทยาการ ไดแก วิทยาศาสตร วิศวกรรม เทคโนโลยี และคณิตศาสตร โดยเนน การนําความรไู ปใชแกป ญหาในชีวิตจรงิ รวมทั้งการพัฒนากระบวนการหรือผลผลติ ใหมท ี่เปน ประโยชนต อการดาํ เนนิ ชวี ติ และการทาํ งาน 6. การเผาเศษวัสดุเหลือท้ิงเปนการจัดการเศษวัสดุเหลือท้ิง เปนวิธีท่ีไดรับความ นยิ มสามารถกําจัดของเสยี ทม่ี าจากการรักษาพยาบาลและของเสียท่มี พี ิษได ดกี วา การกาํ จดั เศษ วัสดุเหลือท้ิงโดยวิธีฝงกลบและอาจนําสวนท่ีเหลือน้ีไปใชประโยชนได ผลกระทบทางระบบ นเิ วศนก็นอยกวา ความจําเปนท่จี ะตองแสวงหาแหลงพลังงานหมนุ เวยี นทดแทนพลังงานเชื้อเพลิง ฟอสซิลซ่ึงนับวันจะมีปริมาณลดนอยลงและมีราคาสูงข้ึน เศษวัสดุเหลือทิ้งเปนอีก ทางเลือก หนึ่งดานการผลิตพลังงาน เพราะเศษวัสดุเหลือท้ิง มีศักยภาพท่ีสามารถนํามาใชเพื่อผลิต พลงั งานได ทัง้ นี้ เนื่องจากมปี ริมาณมาก และไมตองซื้อหาแตในปจจุบันมีการนําเศษวัสดุเหลือ ท้ิงมาผลติ เปนพลงั งานนอ ยมากเมือ่ เทยี บกับพลังงานทดแทนดา นอ่ืน ๆ ขอบขา ยเน้อื หา จํานวน 10 ช่วั โมง จํานวน 20 ชั่วโมง หนว ยท่ี 1 หลกั วสั ดุศาสตร จาํ นวน 20 ชว่ั โมง หนวยที่ 2 การใชประโยชนแ ละผลกระทบจากวสั ดุ จํานวน 20 ชัว่ โมง หนว ยท่ี 3 การคดั แยกและการรีไซเคิล จาํ นวน 30 ชว่ั โมง หนว ยที่ 4 แนวโนมและทศิ ทางการพัฒนาวสั ดใุ นอนาคต จํานวน 20 ชว่ั โมง หนว ยท่ี 5 สงิ่ ประดษิ ฐจ ากวสั ดตุ ามหลกั สะเตม็ ศกึ ษา หนวยที่ 6 เทคโนโลยกี ารกําจดั วสั ดุ

ช การจดั ประสบการณการเรยี นรู 1. บรรยาย 2. ศกึ ษาคนควา ดว ยตนเองจากสอ่ื ทีเ่ กี่ยวของ 3. พบกลมุ ทาํ การทดลอง อภปิ ราย แลกเปล่ียนเรยี นรู วเิ คราะห และสรปุ การเรยี นรู ทไ่ี ดล งในเอกสารการเรยี นรดู วยตนเอง (กรต.) สอ่ื ประกอบการเรยี นรู 1. ส่อื เอกสาร ไดแ ก 1.1 ชดุ วิชา วัสดุศาสตร 3 รหสั วชิ า พว32024 1.2. สมดุ บันทึกกจิ กรรมการเรียนรู ชดุ วิชา วสั ดศุ าสตร 3 2. ส่ืออเิ ลก็ ทรอนกิ ส ไดแก 2.1 เวบ็ ไซต 2.2 หนงั สอื เรยี นอิเลก็ ทรอนกิ ส กลุม สาระการเรยี นรวู ทิ ยาศาสตร 2.3 CD,DVD ท่เี กย่ี วของ 3. แหลงเรียนรใู นชุมชน ไดแก 3.1 มุมหนังสือ กศน.ตาํ บล 3.2 หองสมดุ ประชาชนอาํ เภอ 3.3 หอ งสมุดประชาชนจงั หวัด 3.4 ศนู ยว ทิ ยาศาสตรเ พ่อื การศึกษา 3.5 เทศบาลและสาํ นกั งานสงิ่ แวดลอ ม จํานวนหนว ยกติ ระยะเวลาเรยี นตลอดหลักสตู ร จํานวน 120 ช่วั โมง รวม 3 หนว ยกติ

ซ กจิ กรรมการเรียนรู 1. ทําแบบทดสอบกอนเรียนและตรวจสอบคําตอบจากเฉลยทา ยเลม รายวชิ า วสั ดุศาสตร 3 2. ศึกษาเนอ้ื หาสาระในหนวยการเรียนรูทกุ หนวย 3. ทํากจิ กรรมตามทีก่ าํ หนดและตรวจสอบคําตอบจากเฉลยและแนวตอบ ในทา ยเลม รายวิชาวสั ดุศาสตร 3 4. ทาํ แบบทดสอบหลงั เรียนและตรวจสอบคาํ ตอบจากเฉลยทายรายวชิ า วสั ดศุ าสตร 3

สารบญั ฌ คํานาํ หนา คาํ แนะนาํ การใชช ุดวชิ า โครงสรา งชุดวชิ า ก สารบัญ ข หนวยท่ี 1 หลกั วัสดศุ าสตร ง ช เร่อื งท่ี 1 ความหมายของวสั ดุศาสตรและประเภทของวัสดุ 1 เรือ่ งท่ี 2 สมบัตวิ ัสดศุ าสตร 1 หนว ยที่ 2 การใชป ระโยชนและผลกระทบจากวัสดุ 11 เรือ่ งที่ 1 การใชป ระโยชนจากวัสดุ 17 เร่อื งท่ี 2 มลพิษจากการผลติ และการใชงาน 18 เรอ่ื งที่ 3 ผลกระทบตอ สง่ิ มชี วี ิตและสิง่ แวดลอม 43 หนวยท่ี 3 การคัดแยกและการรีไซเคิลวสั ดุ 45 เรอื่ งท่ี 1 การคัดแยกวัสดุท่ใี ชแลว 50 เรอ่ื งที่ 2 การจัดการวัสดุดว ยการรีไซเคิล 51 หนวยท่ี 4 แนวโนมการใชวสั ดแุ ละทศิ ทางการพัฒนาวสั ดุในอนาคต 58 เรอื่ งท่ี 1 แนวโนม การใชวัสดุในอนาคต 70 เรือ่ งท่ี 2 ทิศทางการพัฒนาวัสดุในอนาคต 71 หนวยท่ี 5 สง่ิ ประดิษฐจากวสั ดุตามหลกั สะเต็มศึกษา 74 เรื่องที่ 1 หลกั สะเตม็ ศึกษา 81 เรอ่ื งที่ 2 หลักสะเตม็ ศึกษาสําหรบั การประดษิ ฐว ัสดใุ ชแลว 82 เร่ืองที่ 2 การประดษิ ฐวัสดุเหลอื ทง้ิ 86 หนว ยท่ี 6 เทคโนโลยกี ารกําจัดวสั ดุ 91 เร่อื งท่ี 1 เทคโนโลยีการกําจัดเศษวัสดเุ หลอื ทิ้งดวยการเผา 103 เร่ืองท่ี 2 การผลิตพลังงานจากเศษวัสดเุ หลือทิ้ง 104 บรรณานกุ รม 119 คณะผจู ัดทํา 127 140

1 หนวยท่ี 1 หลกั วัสดุศาสตร สาระสาํ คัญ วัสดุศาสตร (Materials Science) หมายถึง การศึกษาที่เก่ียวของกับวัตถุ เปนการ นําความรูทางวิทยาศาสตร และวิศวกรรมศาสตร เพื่ออธิบายถึงความสัมพันธระหวาง องคป ระกอบพนื้ ฐานของวัสดุ และสมบตั ขิ องวัสดุ ซึง่ ความรูดังกลาว จะนํามาผลิตหรอื สรางเปน ผลิตภัณฑ เพื่อแกปญหาหรืออธิบายสิ่งตาง ๆ ที่เกี่ยวเนื่องกับวัสดุและสมบัติท่ีสนใจ ไดแก โลหะ พลาสติก หรือ พอลิเมอร และเซรามิกส โดยวัสดุศาสตรมีความสําคัญตอการดําเนินชีวิต ของมนษุ ย จงึ ถอื ไดวาจะเปน สวนหนง่ึ ของปจจัยพืน้ ฐานในการดําเนินชีวิต และเปนสวนหนึ่งใน การพัฒนาประเทศ ใหก าวทันเทคโนโลยีที่ทนั สมยั ในดา นตา ง ๆ ในอนาคต ตวั ชวี้ ดั 1. บอกความหมายของวสั ดุได 2. อธบิ ายประเภทของวสั ดไุ ด 3. อธบิ ายสมบัติของวสั ดุได 4. ทดสอบสมบตั ิของวัสดุได 5. นาํ ความรูเรอื่ งสมบตั ิของวสั ดุไปใชได ขอบขายเนอ้ื หา 1 ความหมายของวสั ดุศาสตรและประเภทของวัสดุ 2 สมบัตวิ สั ดุ

2 หนวยที่ 1 หลักวสั ดศุ าสตร เรือ่ งที่ 1 ความหมายของวัสดศุ าสตร วัสดุศาสตร (Materials Science) คือ การศึกษาที่เกี่ยวของกับวัสดุ เปนการนํา ความรูทางวทิ ยาศาสตร และวิศวกรรมศาสตร เพอ่ื อธิบายถงึ ความสัมพันธระหวางองคประกอบ พื้นฐานของวัสดุ และสมบัติของวัสดุ ซ่ึงความรูดังกลาวน้ี จะนํามาผลิตหรือสรางเปนผลิตภัณฑ พรอมทั้งหาคาสมรรถนะในการใชงานของผลิตภัณฑ ความรูท่ีนํามาใชน้ันจะมีลักษณะเปน สหวิทยาการ คือ การใชความรูในหลาย ๆ แขนงมารวมกัน วัสดุศาสตรจึงยิ่งจําเปนตองใช ความรูหลายแขนงวิชา ไมวาจะเปนความรูทางฟสิกส เคมี วิศวกรรม ชีววิทยา ไฟฟา คณิตศาสตร หรือ การแพทย เขามารวมกันเพื่อแกปญหาหรืออธิบายส่ิงตาง ๆ ท่ีเก่ียวเน่ืองกับ วัสดแุ ละสมบตั ทิ ่ีสนใจ ประเภทของวสั ดุศาสตร ในปจจุบันไมวาวิศวกร นักวิทยาศาสตร หรือนักเทคโนโลยี ลวนตองเก่ียวของกับ วัสดุ (Materials) อยเู สมอทั้งในเชิงของผใู ชวสั ดุ ผูผ ลติ และผคู วบคมุ กระบวนการผลิต ตลอดจน ผูออกแบบทั้งในรูปแบบ องคประกอบ และโครงสราง บุคคลเหลาน้ีจําเปนอยางยิ่งท่ีจะตอง เลอื กใชว สั ดุใหเ หมาะสมถกู ตอ งจากสมบตั ขิ องวสั ดุเหลานนั้ นอกจากนย้ี ังสามารถวิเคราะหไดวา เมือ่ มคี วามผิดปกตเิ กิดข้นึ มนั เปน เพราะเหตใุ ด โดยเฉพาะอยางย่งิ ในปจจุบนั การคนควา ทางวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี มคี วามกา วหนาไปอยางมาก วัสดใุ หม ๆ ถูกผลิตขึ้น และมีการ คนควาสมบัติพิเศษของวัสดุ เพื่อใชประโยชนมากข้ึน กระบวนการผลิตก็สามารถทําไดอยาง มีประสิทธภิ าพ ทําใหราคาของวัสดนุ น้ั ตํา่ ลง วสั ดุศาสตร แบง ออกเปน 3 ประเภท ไดแ ก 2.1 โลหะ (Metallic materials) 2.2 พลาสตกิ หรอื พอลเิ มอร (Polymeric materials) 2.3 เซรามกิ ส (Ceramic materials)

3 2.1 วัสดุประเภทโลหะ โลหะ (Metals) หมายถึง วัสดุที่ไดจากการถลุงสินแรตาง ๆ อันไดแก เหล็ก ทองแดง อลูมิเนียม นิกเกิล ดีบุก สังกะสี ทองคํา ตะก่ัว เปนตน โลหะเมื่อถลุงไดจากสินแรใน ตอนแรกน้นั สวนใหญจะเปนโลหะเน้ือคอนขางบริสุทธิ์ มีโครงสรางเปนผลึกซ่ึงอะตอมจะมีการ จัดเรียงตัวอยางเปนระเบียบและเฉพาะ โดยทั่วไปโลหะเปนตัวนําความรอนและไฟฟาที่ดี แต โลหะเหลานี้มักจะมีเนื้อออนไมแข็งแรงเพียงพอท่ีจะนํามาใชในงานอุตสาหกรรมโดยตรง สว นมากจะนาํ ไปปรับปรงุ คุณสมบัตกิ อ นการใชงาน โลหะและโลหะผสม (Alloys) สามารถแบงออกเปน 2 พวก คือ 1) โลหะและโลหะผสมทีม่ ีเหล็กเปนองคประกอบ (ferrous metals and alloys) โลหะพวกนี้จะประกอบดว ยเหลก็ ทีม่ ีเปอรเซ็นตส งู เชน เหล็กกลา และเหล็กหลอ 2) โลหะและโลหะผสมท่ีไมมเี หล็กเปน องคประกอบ หรอื มอี ยูนอ ย (nonferrous metals and alloys) เชน อะลมู ิเนียม ทองแดง สังกะสี ไทเทเนียม และนกิ เกลิ คําวา โลหะผสม (Alloys) หมายถึง ของผสมของโลหะตั้งแต 2 ชนิดหรือ มากกวา 2 ชนิด หรอื เปนโลหะผสมกับอโลหะ ภาพท่ี 1.1 วัสดปุ ระเภทโลหะ ทมี่ า : http://www.fsocial789013.blogspot.com/

4 2.2 วัสดุประเภทพอลิเมอร พอลิเมอร (Polymers) หมายถึง สารประกอบท่โี มเลกลุ มีขนาดใหญม าก เกดิ จากโมเลกุลเดียวมาเชื่อมตอกันดวย พันธะเคมแี ตล ะโมเลกุลเดี่ยวหรือหนวยยอ ย เรยี กวา มอนอเมอร วัสดุพอลเิ มอรส ว นมากประกอบดว ยสารอินทรีย (คารบอนเปนองคประกอบ) ที่มีโมเลกุลเปนโซยาว หรือเปนโครงขาย โดยโครงสรางแลววัสดุพอลิเมอรสวนใหญไมมีรูปราง ผลึก แตบางชนิดประกอบดวยของผสมของสวนท่ีมีรูปรางผลึกและสวนมากไมมีรูปรางผลึก ความแข็งแรงและความออนเหนียวของวัสดุพอลิเมอรมีความหลากหลาย เน่ืองจากลักษณะ ของโครงสรางภายใน ทําใหวัสดุพอลิเมอรสวนมากเปนตัวนําไฟฟาท่ีไมดี บางชนิดเปน ฉนวนไฟฟาท่ดี ี โดยท่ัวไปวัสดพุ อลเิ มอร มคี วามหนาแนน ตาํ่ และมีจุดออนตัวหรืออุณหภูมิของ การสลายตัวคอ นขางตํา่ ประเภทของพอลเิ มอร พอลเิ มอรเปน สารท่มี อี ยมู ากมายหลายชนดิ ซึ่งในแตล ะชนิดก็จะมีสมบตั ิ และการกาํ เนิดทีแ่ ตกตา งกัน ดังนั้นการจัดจาํ แนกประเภทพอลิเมอรจ งึ สามารถทาํ ไดหลายวิธี ขน้ึ อยูกับวาใชลักษณะใดเปนเกณฑในการพจิ ารณา เราสามารถจําแนกประเภทพอลิเมอรไ ด โดยอาศยั ลักษณะตาง ๆ ดงั ตอ ไปน้ี 1. พิจารณาตามแหลงกําเนิด เปนวธิ ีการพิจารณาโดยดูจากวิธกี ารกําเนิดของพอลเิ มอรช นิดนนั้ ซงึ่ จะ สามารถจําแนกพอลิเมอรไดเ ปน 2 ประเภท คือ พอลเิ มอรธ รรมชาติ และพอลิเมอรส ังเคราะห 1) พอลิเมอรธรรมชาติ (Natural Polymers) เปนพอลิเมอรท่ีเกิดข้ึน เองตามธรรมชาติ สามารถพบไดในส่ิงมีชีวิตทุกชนิด โดยพอลิเมอรธรรมชาติเหลาน้ีเปนสิ่งที่ สง่ิ มีชีวิตผลิตขึน้ โดยอาศัยกระบวนการทางเคมตี าง ๆ ทเี่ กดิ ข้นึ ภายในเซลล และมกี ารเก็บสะสม ไวใชประโยชนตามสวนตาง ๆ ดังน้ันพอลิเมอรธรรมชาติจึงมีความแตกตางกันไปตามชนิดของ สิง่ มีชีวิตและตําแหนง ทพี่ บในส่ิงมีชวี ิต ตัวอยา งพอลิเมอรธ รรมชาติ ไดแก เสนใยพืช เซลลูโลส และไคติน เปนตน

5 ภาพท่ี 1.2 พอลิเมอรธรรมชาติ ที่มา : http://www.newsplus.co.th 2) พอลเิ มอรสังเคราะห (Synthetic Polymers) เกิดจากการ สงั เคราะหขึ้นโดยมนุษย ดว ยวธิ กี ารนําสารมอนอเมอรจาํ นวนมากมาทําปฏกิ ริ ยิ าเคมีภายใต สภาวะทเี่ หมาะสม ทําใหมอนอเมอรเ หลา นน้ั เกดิ พนั ธะโคเวเลนตต อกนั กลายเปนโมเลกุล พอลเิ มอร โดยสารมอนอเมอรท่ีมักใชเปนสารต้งั ตนในกระบวนการสังเคราะหพอลเิ มอรคือ สารไฮโดรคารบอนที่เปน ผลพลอยไดจ ากการกล่นั นาํ้ มันดบิ และการแยกแกส ธรรมชาติ เชน เอททลี นี สไตรนี โพรพลิ ีน ไวนิลคลอไรด เปนตน ภาพที่ 1.3 พอลเิ มอรสงั เคราะห ทมี่ า : http://www.vcharkarn.com

6 2. พิจารณาตามมอนอเมอรทเี่ ปน องคป ระกอบ เปนวิธกี ารพิจารณาโดยดจู ากลกั ษณะมอนอเมอร ท่ีเขามาสรา งพันธะ รวมกนั โดยจะสามารถจาํ แนกไดเ ปน 2 ประเภท คือ 1) โฮโมพอลเิ มอร (Homopolymer) คือ พอลเิ มอรทเี่ กดิ จาก มอนอเมอร ชนิดเดยี วกนั ทัง้ หมด เชน แปง พอลิเอทลิ ีน และพีวีซี เปนตน ภาพท่ี 1.4 แสดงโมเลกุลของโฮโมพอลิเมอร ทมี่ า : https://th.wikipedia.org/wiki/ 2) โคพอลเิ มอร (Copolymer) คอื พอลเิ มอรทเี่ กดิ จากมอนอเมอร มากกวา 1 ชนดิ ข้ึนไป เชน โปรตนี ซง่ึ เกดิ จากกรดอะมโิ นที่มีลักษณะตาง ๆ มาเชอื่ มตอ กัน พอลเิ อไมดแ ละพอลเิ อสเทอร เปนตน ภาพที่ 1.5 แสดงโมเลกลุ ของโคพอลเิ มอร ทม่ี า : https://th.wikipedia.org/wiki/ 3. พิจารณาตามลกั ษณะการใชงานไดเ ปน 4 ประเภท ไดแก 1) อิลาสโตเมอร (Elastomer) หรือพอลิเมอรประเภทยาง อาจเปน พอลิเมอรธรรมชาติ หรอื พอลิเมอรสงั เคราะห ทม่ี ี สมบตั ิยดื หยุน เกิดจากลักษณะโครงสรางโมเลกุล มลี กั ษณะมว นขดไปมา และบิดเปน เกลียว สามารถ ยดื ตัวไดเมอื่ มแี รงดงึ หดกลบั ไดเ มอ่ื ลดแรงดงึ และ สามารถเกดิ การยืดตัวหดตัวซาํ้ ไป ซา้ํ มาได เชน ยางรถยนต เปนตน ภาพที่ 1.6 อิลาสโตเมอร

7 2) เสนใย (Fabric) คือ พอลิเมอรท่ีประกอบดวยโมเลกุลขนาดยาว ลักษณะ โครงสรางมีความเหนียวและยืดหยุน สามารถนํามาปนเปนเสนยาวได เม่ือนํามาสานจะได ผลติ ภัณฑท่มี คี วามคงตัว เหมาะสาํ หรบั นําไปใชเ ปน เคร่ืองนุงหม สามารถนําไปซักรีดได โดยไม เสียรูป หรือเส่ือมคุณภาพ โดยเสนใยน้ันมีท้ังที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ และไดจากการ สงั เคราะห ภาพที่ 1.7 เสนใย ท่ีมา : http://santext.igetweb.com 3) พลาสตกิ (Plastic) คอื พอลิเมอรก ลุมใหญก วาพอลเิ มอรป ระเภทอน่ื ๆ เปน พอลิเมอรที่ไดจ ากการสงั เคราะหข น้ึ โดยทวั่ ไปจะมีลักษณะออนตัวไดเมือ่ ไดร บั ความรอน ทําให สามารถนาํ ไปหลอ หรือขึน้ รูปเปนรูปตาง ๆ ได มีสมบตั ิระหวางเสนใยกบั อลิ าสโตเมอร พลาสติก อาจจาํ แนกไดเ ปน พลาสตกิ ยดื หยุน และพลาสติกแขง็ ภาพท่ี 1.8 พลาสตกิ ที่มา : http://www.kanchanapisek.or.th

8 4) วัสดเุ คลือบผิว (Coating Materials) คอื พอลิเมอรท ่ีใชใ นการปองกนั ตกแตง ผิวหนา ของวสั ดรุ วมถึงพอลิเมอรขนาดเลก็ ทีใ่ หส ี ใชยอมผาใหมสี ตี า ง ๆ พอลเิ มอรกนั น้าํ บางชนิดเคลือบเหลก็ ไมใหเกิดสนิม นอกจากนี้ ยงั รวมถงึ กาว กาวลาเทกซ และกาวพอลิเมอร ชนดิ ตาง ๆ ภาพท่ี 9 วสั ดเุ คลือบผวิ 2.3 วัสดปุ ระเภทเซรามกิ ส เซรามิกส มีรากศัพทมาจากภาษากรีกวา “เครามอส (Keramos)” หมายถึง วัตถุทีผ่ า นการเผา ดังน้นั ผลติ ภณั ฑเ ซรามิกสจึงครอบคลุมผลติ ภัณฑตา ง ๆ ท่ใี ชความรอน ในกระบวนการผลิต ปจจุบัน เซรามิกส หมายถึง ผลิตภัณฑที่ทําจากวัตถุดิบในธรรมชาติ เชน ดิน หิน ทราย และแรธาตุตาง ๆ นํามาผสมกัน ทําเปนสิ่งประดิษฐแลวเผาเพ่ือเปลี่ยนเนื้อวัสดุ ใหมีความแขง็ แรงและคงรปู อยูได เชน อิฐ ถว ยชาม แกว แจกนั เปน ตน วสั ดปุ ระเภทเซรามกิ ส สว นใหญใ ชวตั ถุดิบอยู 2 กลุมใหญ ๆ คือ วัตถุดิบหลัก เชน ดิน เฟลดสปาร อวอตซ และวัตถุดิบรอง ซึ่งเปนวัตถุดิบชวยเสริมใหผลิตภัณฑท่ีไดมี คณุ ภาพสูงขึน้ เชน ดิกไคซ โดโลไมต และสารประกอบออกไซดบ างชนดิ ดนิ (Clays) เปนวตั ถุดบิ สําคญั ในการผลติ เซรามกิ สห ลายประเภท โดยเฉพาะ ผลิตภัณฑที่ใชเปนภาชนะใสอาหาร เคร่ืองสุขภัณฑ กระเบื้อง เปนตน ถาแบงดินตามลักษณะ ทางกายภาพอาจจําแนกไดเปน ดินขาว (Chaina clays) และดนิ เหนียว (Ball clays)

9 เฟลดส ปาร (Feldspar) หรือหินฟนมา เปนสารประกอบ อะลูมิโนซลิ ิเกต (Al3O5Si) ใชผ สมกับดนิ เพอื่ ชวยใหสว นผสมหลอมตวั ทอ่ี ุณหภมู ิตา่ํ และทาํ ให ผลติ ภัณฑมคี วามโปรงแสง ใชผสมในนํ้ายาเคลอื บทาํ ใหผลติ ภณั ฑมีความแวววาว ในอุตสาหกรรม แกว เม่ือเฟลดส ปารหลอมตวั กับแกว จะทาํ ใหแกว มีความเหนียว คงทนตอ การกระแทก และ ทนตอความรอ นเฉยี บพลัน ควอตซ (Quartz) หรอื หนิ เข้ยี วหนุมาน เปนสารประกอบออกไซดข อง ซิลิคอนไดออกไซค (SiO2) หรือทเ่ี รยี กวา ซลิ ิกา สวนมากมลี ักษณะใสไมม ีสี แตถามมี ลทิน เจอื ปนจะทําใหเ กดิ สีตาง ๆ ควอตซ ทําหนาทเี่ ปน โครงสรา งของผลติ ภณั ฑเ ซรามิกส ชว ยใหเกิด ความแข็งแรง ไมโ คง งอ ทําใหผ ลิตภณั ฑทัง้ กอนเผาและหลงั เผาหดตวั นอย แรโ ดโลไมต (Dolomite) หรอื หินตะกอนท่ีมอี งคป ระกอบหลัก คือ แคลเซียมแมกนีเซียมคารบอเนต (CaMg(CO3)2 มีลักษณะคลายหนิ ปนู ใชผสมกับเน้ือดนิ เพ่อื ลดจุดหลอมเหลวของวัตถุดิบ และใชผสมในน้ํายาเคลอื บ สารประกอบออกไซด เปนสารที่ใชเตมิ เพอื่ ใหผลิตภณั ฑมสี มบตั แิ ละคุณภาพ ตามทต่ี อ งการ เชน มีสมบัตทิ นไฟ มสี มบตั โิ ปรง แสงทึบแสง นอกจากน้ียังมีวัตถุดิบอ่ืนๆ เชน ดิกไคต ซ่ึงมีองคประกอบเหมือนดิน แตมี โครงสรางผลึกและสัดสวนขององคประกอบตางกัน ปริมาณอะลูมินาที่องคประกอบมีผลตอ สมบัติของผลิตภัณฑถาอะลูมินาเปนองคประกอบรอยละ 28 – 32 โดยมวล จะมีลักษณะเปน หินแข็งเหมาะสําหรับแกะสลักเปนรูปตางๆ แตถาอะลูมินาเปนองคประกอบรอยละ11 –28 โดยมวล เหมาะสําหรับใชผลิตวัสดุทนไฟ กระเบื้องปูพื้นและถามีอะลูมินาเปนองคประกอบ ในสดั สวนท่นี อยกวาน้จี ะใชผสมทาํ ปูนซีเมนตขาว เปนตน

10 กระบวนการผลิตเซรามิกสแตล ะชนดิ ประกอบดวยขั้นตอนตาง ๆ เชน การเตรียมวตั ถดุ บิ การข้ึนรูป การตากแหง การเผาดิบ การเคลอื บ การเผาเคลือบ นอกจากน้ี การตกแตง ใหสวยงามโดยการเขยี นลวดลายดว ยสหี รือการติดรูปลอก ซง่ึ สามารถทาํ ไดทั้งกอน และหลังการเคลอื บ ภาพท่ี 1.10 วัสดุประเภทวัสดเุ ซรามกิ ส ในชีวติ ประจําวัน ท่มี า : http://www.hong-pak.com

11 เรื่องที่ 2 สมบตั ิของวสั ดุ การศกึ ษาและทดสอบสมบัตขิ องวัสดุ มีความสําคัญและมคี วามจาํ เปน ตอ ผูปฏิบัติงาน ท้ังในดานวิทยาศาสตร วิศวกรรม และดานเทคโนโลยี เพราะแตละกลุมยอมตองมี ความรู ความเขาใจในศาสตรของวัสดุ เพ่ือใชอธิบายปรากฏการณตาง ๆ สําหรับการออกแบบ หรือผลิตผลิตภัณฑ ตลอดจนการสังเคราะหวัสดุชนิดใหม แตการศึกษาสมบัติวัสดุนี้อาจศึกษา ในรายละเอียดท่แี ตกตา งกัน เชน หากเปน การศึกษาทางวิทยาศาสตรข องวัสดุ จะเปนการศึกษา ความสัมพันธท่ีเกิดข้ึนระหวางโครงสรางและสมบัติของวัสดุ การศึกษาทางวิศวกรรมศาสตร ของวสั ดุ จะเปนการอาศัยความสัมพันธระหวางโครงสรางและสมบัติในการออกแบบ เพ่ือสราง ผลติ ภณั ฑใหไดต ามตองการ ดังนนั้ การศกึ ษาสมบัตขิ องวัสดโุ ดยทวั่ ๆ ไป จาํ แนกได ดงั นี้ 1) สมบตั ทิ างเคมี (Chemical properties) เปนสมบตั ทิ ส่ี าํ คัญของวสั ดซุ ่งึ จะบอกลักษณะเฉพาะตัวท่ีเก่ียวกับโครงสราง และองคประกอบของธาตุตาง ๆ ที่เปนวัสดุน้ัน ตามปกติสมบัติน้ีจะทราบไดจากการทดลอง ในหองปฏบิ ัตกิ ารเทานัน้ โดยใชวธิ กี ารวิเคราะหแบบทาํ ลายหรอื ไมท าํ ลายตวั อยาง 2) สมบัตทิ างกายภาพ (Physical properties) เปน สมบัติเฉพาะของวัสดุทีเ่ กยี่ วกบั การเกดิ อันตรกิรยิ า (Interaction) ของ วสั ดุน้นั กับพลงั งานในรูปตาง ๆ กัน เชน ลักษณะของสี ความหนาแนน การหลอมเหลว ปรากฏ การท่ีเกิดเก่ยี วกบั สนามแมเหล็กหรอื สนามไฟฟา เปนตน การทดสอบสมบตั นิ ้จี ะไมม ีการทําให วสั ดนุ ้นั เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมหี รอื ถกู ทําลาย 3) สมบตั ิเชิงกล (Mechanical properties) เปนสมบตั ิเฉพาะตัวของวัสดุท่ีถกู กระทําดว ยแรง โดยทัว่ ไปจะเกยี่ วกับการ ยดื และหดตัวของวสั ดุ ความแข็ง ความสามารถในการรับนํ้าหนกั ความสึกหรอ และการดดู กลนื พลังงาน เปนตน 4) คุณสมบตั ทิ างความรอ น (Thermal properties) เปนการตอบสนองของวัสดุตอปฏิบัติการทางความรอน เชน การดูดซับ พลังงานของของแข็งในรูปของความรอนดวยการเพิ่มข้ึนของอุณหภูมิและขนาด พลังงาน จะถายเทไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิตํ่ากวาถาวัสดุมีสองบริเวณที่มีอุณหภูมิตางกัน โดยวัสดุ อาจเกิดการหลอมเหลวในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูง ความจุความรอน การขยายตัวจากความรอน และการนําความรอนเปน สมบตั ิทางความรอนทส่ี ําคญั ของวัสดขุ องแข็งในการนําไปใชง าน

12 3.1 สมบัตวิ ัสดุประเภทโลหะ (Metallic Materials) วสั ดุพวกนีเ้ ปนสารอนินทรีย (Inorganic substances) ทีป่ ระกอบดว ย ธาตุ ที่เปน โลหะเพยี งชนิดเดียวหรอื หลายชนดิ ก็ได และอโลหะประกอบอยูดว ยก็ได ธาตทุ ่ี เปน โลหะ ไดแก เหล็ก ทองแดง อะลูมเิ นยี ม นกิ เกิล และไทเทเนยี ม ธาตุท่ีเปน อโลหะ ไดแ ก คารบ อน ไนโตรเจน และออกซิเจน โลหะท่ีมีโครงสรางเปนผลกึ ซง่ึ อะตอมจะมกี ารจัดเรยี ง ตัวอยางเปน ระเบียบและเฉพาะ ทาํ ใหโลหะมีสมบตั ิ ดงั นี้ 1. การนําไฟฟา เปน ตวั นําไฟฟาไดดี เพราะมอี เิ ล็กตรอนเคลือ่ นท่ีไปไดง า ยท่ัวท้ังกอ นของ โลหะ แตโ ลหะนําไฟฟา ไดน อยลง เมอ่ื อุณหภูมสิ ูงข้นึ เนอื่ งจากไอออนบวกมกี ารสัน่ สะเทอื นดว ย ความถี่และชว งกวางทสี่ งู ข้ึนทาํ ใหอิเลก็ ตรอนเคลอ่ื นทไ่ี มสะดวก 2. การนาํ ความรอน โลหะนําความรอนไดด ี เพราะมอี เิ ล็กตรอนที่เคลือ่ นทีไ่ ด โดยอิเล็กตรอน ซ่ึงอยูตรงตําแหนง ท่ีมอี ุณหภูมิสงู จะมีพลังงานจลนสูง และอิเล็กตรอนทม่ี ีพลังงานจลนสูงจะ เคล่ือนทไี่ ปยงั สวนอน่ื ของโลหะจงึ สามารถถา ยเทความรอ นใหแ กสว นอื่น ๆ ของ แทงโลหะที่ มอี ณุ หภูมิต่ํากวา ได 3. ความเหนียว โลหะตีแผเปนแผนหรือดึงออกเปนเสนได เพราะไอออนบวก แตละ ไอออนอยูในสภาพเหมือนกัน ๆ กัน และไดรับแรงดึงดูดจากประจุลบเทากันทั้งแทงโลหะ ไอออนบวกจึงเล่ือนไถลผานกันไดโดยไมหลุดจากกัน เพราะมีกลุมขอองอิเล็กตรอนทําหนาท่ี คอยยดึ ไอออนบวกเหลา น้ีไว 4. ความมนั วาว โลหะมผี ิวเปนมนั วาว เพราะกลมุ ของอิเล็กตรอนท่ีเคล่ือนท่ีได โดยอิสระ จะรบั และกระจายแสงออกมา จงึ ทาํ ให โลหะสามารถสะทอนแสงซงึ่ เปน คลื่นแมเ หล็กไฟฟา ได 5. จดุ หลอมเหลว โลหะมีจุดหลอมเหลวสูง เพราะพันธะในโลหะ เปนพันธะที่เกิดจากแรง ยดึ เหน่ยี วระหวา งวาเลนซอิเลก็ ตรอนอสิ ระทงั้ หมดในกอนโลหะกบั ไอออนจงึ เปนพนั ธะ ทีแ่ ข็งแรงมาก

13 3.2 สมบัติวัสดพุ อลเิ มอร ชนดิ ของสมบัตขิ องพอลิเมอรแบงอยางกวางๆไดเปนหลายหมวดข้ึนกับความ ละเอียด ในระดับนาโนหรือไมโครเปนสมบัติท่ีอธิบายลักษณะของสายโดยตรงโดยเฉพาะ โครงสรางของพอลิเมอร ในระดับกลาง เปนสมบัติท่ีอธิบายสัณฐานของพอลิเมอรเม่ืออยูใน ที่วาง ในระดับกวางเปนการอธิบายพฤติกรรมโดยรวมของพอลิเมอร ซึ่งเปนสมบัติในระดับการ ใชงาน 1. จดุ หลอมเหลว จุดหลอมเหลวที่ใชกับพอลิเมอรไมใชการเปลี่ยนสถานะ จากของแข็ง เปนของเหลวแตเปนการเปล่ียนจากรูปผลึกหรือ ก่ึงผลึกมาเปนรูปของแข็ง บางคร้ังเรียกวาจุด หลอมเหลวผลึก ในกลุมของพอลิเมอรสังเคราะหจุดหลอมเหลวผลึกยังเปนที่ ถกเถียงในกรณี ของเทอรโ มพลาสตกิ เชน เทอรโ มเซตพอลเิ มอร ท่ีสลายตวั ในอุณหภูมิสงู มากกวาจะหลอมเหลว 2. พฤตกิ รรมการผสม โดยท่ัวไปสวนผสมของพอลิเมอรมีการผสมกันไดนอยกวา การผสมของ โมเลกุลเล็กๆผลกระทบน้ีเปนผลจากแรงขับเคลื่อนสําหรับการผสมที่เปนแบบระบบปด ไมใช แบบใชพลงั งาน หรืออีกอยา งหน่ึง วัสดทุ ่ผี สมกนั ไดท ่เี กิดเปน สารละลายไมใชเพราะปฏิสัมพันธ ระหวางโมเลกุลท่ีชอบทําปฏิกิริยากัน แตเปนเพราะการเพ่ิมคาเอนโทรปและพลังงานอิสระท่ี เกย่ี วขอ งกบั การเพิ่มปริมาตรที่ใชงานไดของแตละสวนประกอบ การเพ่ิมข้ึนในระดับเอนโทรป ขน้ึ กับจาํ นวนของอนภุ าคทนี่ ํามาผสมกนั 3. การแตกก่ิง การแตกกิ่ง ของสายพอลิเมอรมีผลกระทบตอสมบัติทั้งหมดของพอลิ เมอร สายยาวที่แตกก่ิงจะเพิ่มความเหนียว เน่ืองจากการเพ่ิมจํานวนของความซับซอนตอสาย ความยาวอยางสุม และสายส้ันจะลดแรงภายในพอลิเมอรเพราะการรบกวนการจัดตัวโซขางสั้น ๆ ลดความเปนผลึกเพราะรบกวนโครงสรางผลึก การลดความเปนผลึกเก่ียวของกับการเพิ่ม ลักษณะโปรง ใสแบบกระจกเพราะแสงผานบริเวณที่เปนผลกึ ขนาดเล็ก 4. การนาํ ความรอ น การนาํ ความรอนของพอลิเมอร สว นใหญม ีคา ต่าํ ดวยเหตนุ ีว้ สั ดพุ อลิ เมอรจ ึงถูกนาํ มาใชเปน ฉนวนทางความรอน เนื่องจากคา การนาํ ความรอนตํา่ เชนเดียวกบั วัสดุ เซรามิกส โดยสมบัตคิ วามเปน ฉนวนของพอลเิ มอรจะสงู ขน้ึ จากโครงสรางทม่ี ีลักษณะเปน รูอากาศเลก็ ๆ ท่เี กดิ จากกระบวนการเกดิ polymerization เชน โฟมพอลไี สตรีนหรือที่เรยี กวา Styrofoam ซึ่งมักถกู นํามาใชเ ปน ฉนวนกนั ความรอ น

14 3.3 สมบัตวิ สั ดุเซรามกิ ส วสั ดุเซรามิกส เปนสารอนินทรียที่ประกอบดวยธาตุที่เปนโลหะและธาตุท่ีเปน อโลหะรวมตัวกันดวยพันธะเคมี ที่ยึดจับตัวกันจากการผานกระบวนการผลิตที่อุณหภูมิสูง วัสดุ เซรามิกสมีโครงสรางเปนไดทั้งแบบมีรูปรางผลึก และไมมีรูปรางผลึกหรือเปนของผสมของท้ัง สองแบบ 1. การนาํ ความรอ น การนําความรอนของเซรามิกส จะเปนฉนวนความรอนมากขึ้นตาม จํานวนอิเล็กตรอนอิสระที่ลดลง คาการนําความรอนของวัสดุเซรามิกอยูในชวงประมาณ 2 ถึง 50 วตั ตตอเมตรเคลวิน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นการกระเจิงจากการสั่นของผลึกจะมากขึ้น ทําใหการ นาํ ความรอ นของวสั ดุเซรามิกสล ดลง แตคาการนําความรอนจะกลับเพิ่มข้ึนอีกครั้งที่อุณหภูมิสูง ทั้งนี้ เนื่องจากการถายเทความรอนของรังสีอินฟราเรด จํานวนหนึ่งจะสามารถทําใหความรอน ถายเทผานวัสดุเซรามิกสโปรงใสได โดยประสิทธิภาพการนําความรอนของกระบวนการน้ีจะ เพ่ิมขึ้นตามอุณหภูมิท่ีสูงข้ึน สมบัติดานการเปนฉนวนควบคูไปกับการทนความรอนสูง ๆ และ ทนตอ การขัดสี ทาํ ใหเซรามิกสหลายชนิดสามารถนําไปใชบุผนังเตาเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อหลอม โลหะ เชน เตาหลอมเหล็กกลา การนําเซรามิกสไปใชงานทางอวกาศนับวามีความสําคัญมาก คือ ใชกระเบ้ืองเซรามิกสบุผนังกระสวยอวกาศ (space shuttle) วัสดุเซรามิกสเหลาน้ีชวยกัน ความรอ นไมใหผา นเขาไปถึงโครงสรางอะลูมิเนียมภายในกระสวยอวกาศเม่ือขณะบินออก และ กลับเขา สูบ รรยากาศของโลกซง่ึ มอี ุณหภมู สิ ูงถงึ 800 องศาเซลเซียส 2. ความเหนยี วของเซรามิกส เนื่องจากพนั ธะทเ่ี กิดขึน้ ภายในโครงสรา งของเซรามิกเปนพนั ธะแบบ ไอออนิก – โคเวเลนต ดังน้ันวัสดุเซรามิกสจะมีความเหนียว (toughness) ที่ต่ํา มีงานวิจัย มากมายท่ีพยายามคนควาเพ่ือ ปรับปรุง ความเหนียวของเซรามิกส อาทิเชน การทําอัดดวย ความรอน (hot pressing) และเติม สารเคมีบางชนิดเพ่ือใหเกิดพันธะข้ึน การทดสอบความ ตานทานตอ การขยายตวั ของรอยแตก (fracture – toughness tests) กับวัสดุเซรามิกสเพ่ือหา คาความสามารถกระทาํ ไดเ ชนเดยี วกบั ในโลหะ

15 3.ความแขง็ ของเซรามกิ ส เนื่องจากเซรามิกสมีความแข็งมาก ทําใหเราสามารถนําเอาวัสดุเซรา มิกสมาใชเปนวัสดุสําหรับ ขัดสี (abrasive materials) เพื่อตัด บด และขัดถูวัสดุอ่ืนที่มีความ แข็งนอยกวา เซรามิกสเหลานี้ ไดแกอลูมิเนียมออกไชด (aluminum oxide) และซิลิคอนคาร ไบด (silicon carbide) เซรามกิ สท่ีใช เปนวัสดุสําหรับขัดสีจะตองมีอนุภาคท่ีแข็งและมีปริมาณ รูพรนุ ที่พอเหมาะ เพ่ือใหอ ากาศและของ เหลวไหลผานโครงสรางได อลูมิเนียมออกไซดมักจะมี ความเหนียวที่สูงกวาซิลิคอนคารไบดแต ไมแข็งเทา ดังน้ันซิลิคอนคารไบดจึงถูกใชมากกวา ใน ขณะเดียวกันเม่ือผสมเซอรโคเนียมออกไชด (zirconium oxide) ลงไป อลูมิเนียมออกไชดจะ ทาํ ใหเราไดวสั ดขุ ัดสมี ีความแข็งแรง ความแขง็ และความคมมากย่ิงข้ึน นอกจากน้ียังมีเซรามิกส ที่ใชสําหรับขัดสี (abrasive ceramic) ที่สําคัญอีกชนิดหนึ่งคือโบรอนไนไตรด (boron nitride) ซ่งึ มชี ือ่ ทางการคาวา Borazon ซ่งึ มีความแข็ง เกือบเทา กบั เพชร แตท นความรอนไดด ีกวาเพชร กลา วโดยสรปุ การศกึ ษาสมบัติของวสั ดุแตล ะประเภท มคี วามสําคญั และ มคี วามจําเปน ตอ ผปู ฏบิ ัตงิ านอยา งมาก เพอ่ื ใหส ามารถออกแบบและสรางผลติ ภณั ฑใหไ ดตาม ความตอ งการและเกดิ ประโยชนต อการใชง านมากทส่ี ุด โดยการออกแบบผลิตภัณฑจ ะตอ ง คํานึงถงึ ชนดิ และสมบตั ิของวสั ดทุ จี่ ะนาํ ไปใช ตัวอยา งสมบตั ิของวสั ดุชนดิ ตาง ๆ สมบตั ิ ชนิดของวัสดุ นําไฟฟา ดี สามารถทาํ ใหมีรูปรา งตา งๆ ไดดี สามารถหลอ ได กลงึ ได รบั การสั่นได โลหะ ทองแดง (Cu) มีความแขง็ แรงสงู และสามารถเพมิ่ ความแขง็ แรง เหลก็ หลอ (cast iron) ไดด วยความรอน เหลก็ กลา ผสม (alloy steel) ทําเปน แผนฟล ม บางๆได ออนตัวได เปนฉนวน ความรอ นและไฟฟา พอลิเมอร ผิวแขง็ ทนทานตอการขดี ขว น ออ นตวั ได พอลิเอทีลนี (Polyethylene: PE) เปน ฉนวนไฟฟาทดี่ ีมาก แมท ่อี ณุ หภูมิสงู พอลิโพรไพลนี (Polypropylene: PP) พอลไิ วนิลคลอไรด (Polyvinyl เปนฉนวนไฟฟาอยา งดี ไมตดิ ไฟ มีลักษณะเปน chloride: PVC) ของแขง็ คงรปู และออนนุมเหนียว สามารถ พอลไิ วนิลอะซิเตต (Polyvinyl นําไปใชง านไดอ ยา งกวางขวาง ออนนม่ิ เปน ของเหลวขน หนืด สขี นุ ขาว เมอ่ื แหง

16 ชนดิ ของวัสดุ สมบัติ acetate: PVA) จะใส ไมสามารถหลอ ขึน้ รูปดว ยวธิ แี มพิมพ พอลสิ ไตรีน (Polystyrene: PS) แข็ง แตเปราะ แตกรานงา ย นาํ้ หนักเบา เปน ฉนวนไฟฟา พอลอิ ะครเิ ลต (Polyacrylate) มีความโปรง ใสคลายกระจก มีจดุ ออ นตัวตาํ่ มคี วามเหนียว คงรูปดีมากและทนทานตอ การขีดขว น พอลคิ ารบ อเนต (Polycarbonate) โปรงใส และแข็งมาก ตา นทานการขีดขว น ไดดี ไนลอน(Nylon) เหนียว และมีผิวลืน่ พอลเิ ททระฟลอู อโรเอทลิ ีน ทนทานตอ การกัดกรอนของสารเคมี และ (Polytetrafluoroethylene : ทนความรอนสงู สขี าวขุน ผวิ มคี วามล่นื มัน PTFE) ไมตอ งการสารหลอ ลน่ื ฟนอลฟอรมาลดไี ฮด เนอ้ื แขง็ คงตัว แตเ ปราะ ทนทานตอการผุกรอน (PhenolFormaldehyde : Bakelite) อพี อกซ(ี Epoxy) เปนฉนวนไฟฟาและกนั ความช้นื ได ซิลคิ อนไดออกไซด (SiO2) ใหป ระโยชนทางแสง และเปน ฉนวนความรอน (วสั ดุหลักในการผลติ แกว ) แมกนีเซยี มออกไซด (MgO) เปนฉนวนความรอน,หลอมเหลวท่อี ุณหภูมสิ งู , สมบตั ิเฉอื่ ยตอ โลหะทีห่ ลอมเหลว แบเรียมไทเทไนท (BaTiO3) เปลย่ี นเสียงเปน ไฟฟา โดยอาศยั สมบตั กิ าร เปลย่ี นแปลงความตานทาน กจิ กรรมทายหนว ยที่ 1 หลังจากท่ีผูเรยี นศึกษาเอกสารชดุ การเรียนหนวยที่ 1 จบแลว ใหศึกษาคน ควา เพิม่ เติมจากแหลงเรยี นรตู าง ๆ แลวทํากจิ กรรมการเรียนหนว ยท่ี 1 ในสมุดบันทึกกิจกรรม การเรียนรู แลวจัดสงตามทค่ี รผู สู อนกําหนด

17 หนวยที่ 2 การใชป ระโยชนแ ละผลกระทบจากวสั ดุ สาระสาํ คัญ มนุษยมีความผูกพันกับวัสดุศาสตรมาเปนเวลาชานาน โดยเราสามารถพัฒนาสมบัติ ของวัสดใุ หส ามารถใชงานในดานตาง ๆ ในชีวิตประจําวัน ในการพัฒนาสมบัติของวัสดุยอมเกิด มลพษิ จากการผลติ และการใชงานวัสดุ และเกิดผลกระทบท่ีเกิดจากการใชวัสดุตอส่ิงมีชีวิตและ สิง่ แวดลอมได ตัวชว้ี ดั 1. อธิบายถึงการใชประโยชนจากวสั ดุ 2. สามารถประยกุ ตใชป ระโยชนจ ากวัสดุได 3. อธบิ ายสาเหตุของมลพษิ จากการผลติ และการใชง านได 4. นําความรูเรื่องมลพษิ จากการผลติ และการใชงานไปใชไ ด 5. อธบิ ายผลกระทบที่เกิดจากการใชว ัสดตุ อ ส่งิ มีชีวิตและสิง่ แวดลอม 6. นาํ ความรเู ร่ืองผลกระทบท่ีเกดิ จากการใชว ัสดุตอสิ่งมีชีวติ และส่งิ แวดลอ มไปใชได ขอบขายเนื้อหา 1. การใชประโยชนจ ากวัสดุ 2. มลพษิ จากการผลิตและการใชงาน 3. ผลกระทบจากการใชวัสดุตอสงิ่ มีชีวิตและสิ่งแวดลอม

18 หนวยที่ 2 การใชประโยชนแ ละ ผลกระทบจากวัสดุ เร่อื งท่ี 1 การใชประโยชนจ ากวสั ดุ มนุษยมีความผูกพันกับวัสดุศาสตรมาเปนเวลาชานาน หรืออาจกลาวไดวา“วัสดุ ศาสตรอ ยรู อบตวั เรา” ซึ่งวัตถุตา งๆ ลวนประกอบขึ้นจากวัสดุ โดยเราสามารถพัฒนาสมบัติของ วัสดใุ หสามารถใชงานในดานตาง ๆ ในชีวิตประจําวัน สามารถจําแนกไดเปน 3 ประเภท ไดแก โลหะ พอลเิ มอร และเซรามิกส 1.1 วัสดปุ ระเภทโลหะ โลหะที่นิยมนาํ มาใชในงานอตุ สาหกรรมสามารถแบง เปนกลุม ใหญ ๆ 3 ประเภท ไดแก 1) โลหะจําพวกเหล็ก (Ferrous metal) เปนโลหะท่ีมีแหลงที่มาจากสินแร เหลก็ ซึ่งเปนแรม ีปรมิ าณมากบนพ้นื ผวิ โลกและมกี ารนาํ มาใชป ระโยชนค ดิ เปน ปรมิ าณมากทีส่ ุด 2) โลหะนอกกลุม เหล็ก (Nonferrous metal) สามารถแบง เปน ประเภท ยอ ย ๆ ได 3 ชนดิ คอื กลมุ โลหะพ้ืนฐาน เปนโลหะทีม่ แี หลงกําเนิดเปนแรประเภทออกไซดหรือ ซลั ไฟดซ งึ่ มีกระบวนถลงุ เอาโลหะออกมาไดง า ย เชน ทองแดง ตะกว่ั สงั กะสี ดีบกุ พลวง เปน ตน กลุมโลหะหนัก เปนโลหะท่ีมีความหนาแนนสูงกวา 5 กรัมตอลูกบาศกเซนติเมตร เชน แทนทาลัม ไทเทเนียม แคดเมียม ปรอท โครเมียม แมงกานีส นิกเกิล เปนตน และกลุมโลหะ เบา ซ่ึงเปนโลหะที่มีความหนาแนนนอยกวา 5 กรัมตอลูกบาศกเซนติเมตร เชน อะลูมิเนียม แมกนเี ซียม เบรลิ เลียม เปน ตน 3) โลหะมีคา (Precious metal) เปนโลหะท่ีมีสีสันสวยงามและคงทน จึงนิยม ใชทาํ เปนเคร่อื งประดับ เชน ทองคํา เงิน และแพลทินมั นอกจากนโ้ี ลหะมีคายังมีความสาํ คัญ ในดา นทุนสาํ รองเงนิ ตราระหวางประเทศ เนอ่ื งจากมลู คาของโลหะประเภทนี้ มีแนวโนมเพิ่มขึ้น อยางตอเนอ่ื ง

19 เนื่องดว ยโลหะมคี ุณสมบตั ทิ ี่ดีมากมายหลายประการจึงทําใหความตองการใชโลหะ มเี พ่มิ มากขึน้ มาโดยตลอด ดังจะเห็นไดจากปจจุบันท่ีโลหะเขามาเปนสวนหน่ึงในชีวิตประจําวัน ของมนุษยจนขาดไมได ทั้งเครื่องใชครัวเรือน ภาชนะบรรจุภัณฑ เครื่องประดับ เฟอรนิเจอร อุปกรณไฟฟาอิเล็กทรอนิกส ยานพาหนะ ส่ิงกอสราง ผลงานศิลปะ หรือแมกระทั่งอาวุธ ยุทโธปกรณ กล็ ว นแตท าํ ขนึ้ ดว ยมโี ลหะเปน สว นประกอบทัง้ ส้นิ โลหะสามารถนํามาใชประโยชน ทง้ั ในรูปของโลหะบริสทุ ธิ์ โลหะผสมประเภทตางๆ และสารประกอบโลหะ การใชประโยชนของโลหะชนิดตา ง ๆ 1. เหลก็ เหล็กเปนแรธาตุโลหะที่มีอยูบนพ้ืนผิวโลกมากท่ีสุด เปนอันดับสองรองจาก อะลมู เิ นียม มนุษยไดคิดคนวธิ กี ารถลุงแรเหล็กมาเปนเวลานานกวา 3,500 ป โดยในยุคเริ่มแรก ไดนํามาใชเ พ่อื การสงคราม และดวยคุณสมบัติทดี่ หี ลายประการโดยเฉพาะดานความแข็งแรงสูง และมรี าคาถูก ทําใหป จจุบันเหลก็ นับเปนโลหะท่มี ีการนํามาใชประโยชนมากที่สุดในโลก โดยมี ปริมาณการผลิตเหล็กคิดเปนรอยละ 95 ของปริมาณการผลิตโลหะทั้งหมด สําหรับทาง อตุ สาหกรรมมกี ารนําเหลก็ มาใชอ ยางแพรห ลายในรปู ของเหล็กหลอ (Cast iron) และเหล็กกลา (Steel) การใชป ระโยชนของโลหะเหล็ก เหล็กมีการนําไปใชประโยชนมากมายนับต้ังแตการใชเปนวัสดุสําหรับงานกอสราง ตา งๆ เชน โครงสรางอาคาร เสา คาน หลังคา สะพาน เสาไฟฟาแรงสูง เปนตน ในอุตสาหกรรม คมนาคมขนสงก็มีการใชเหล็กเปนวัสดุสําหรับผลิตยานพาหนะตางๆ เชน รถยนต รถบรรทุก รถไฟ เรือเดินสมุทร และเคร่ืองบิน นอกจากนี้ของใชตางๆ ในชีวิตประจําวันของเราก็ลวนมี สวนประกอบท่ที าํ จากเหล็กท้ังสนิ้ ไมวา จะเปน ตเู ยน็ เครอ่ื งปรับอากาศ พัดลม นาฬิกา เคร่ืองซักผา หมอหุงขาว กระทะ เตาแกส ถังแกส เตารีด โตะ เกาอี้ มุงลวด ทอน้ํา ชอน สอม มดี ฯลฯ

20 2. ดบี ุก ดีบุกเปนโลหะสีขาวซ่ึงมีการนํามาใชประโยชนเปนเวลานานแลว เนื่องจากดีบุก สามารถผสมเปนเนื้อเดียวกับทองแดงไดดี การใชงานในชวงแรกจึงเปนการผลิตโลหะผสม ระหวางดีบุกกับทองแดงหรือท่ีเรียกวา โลหะสัมริด (Bronze) ซึ่งมีการใชคนพบมาตั้งแต ประมาณ 3,500 ปกอ นครสิ ตกาล ดีบุกจัดเปนโลหะท่ีมีลกั ษณะเดน คอื มคี วามออนตัวสงู มีความตา นทานตอการกัดกรอ นสูง และมคี ณุ สมบตั ิดานหลอ ลื่นดี การใชป ระโยชนของโลหะดบี กุ โลหะดีบุกเปนโลหะออนจึงไมใชดีบุกในการผลิตช้ินสวนจักรกล แตดวยคุณสมบัติ เดนที่มีความทนทานตอการกดั กรอ นของกรดและสารละลายตาง ๆ ทนตอการเปนสนิม มีความ เงางาม สวยงาม และไมกอใหเกิดสารพิษที่เปนอันตรายตอรางกาย จึงนิยมใชในการเคลือบ แผนเหล็กเพ่ือผลิตเปนภาชนะบรรจุอาหารและเคร่ืองด่ืม ดีบุกเมื่อรีดเปนแผนบาง ๆ สามารถ นําไปใชหอส่ิงของตาง ๆ เพื่อปองกันความช้ืนไดดี นอกจากนี้โลหะดีบุกยังมีคุณสมบัติในการ ผสมเปน เนื้อเดียวกับโลหะอ่ืนไดดี จึงสามารถผลิตเปนโลหะดีบุกผสมที่มีคุณสมบัติเหมาะสม กับการใชงานไดอยางกวางขวาง เชน โลหะดีบุกผสมตะกั่ว พลวง หรือสังกะสี ท่ีใชในการผลิต โลหะบัดกรีสําหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส เครื่องใชไฟฟา และคอมพิวเตอร โลหะดีบุกผสมตะก่ัว เพ่ือใชผลิตหมอนํ้ารถยนตและชิ้นสวนยานยนต โลหะดีบุกผสมทองแดงท่ีใชในการผลิตทอง สมั ฤทธ์เิ พื่อทําระฆังและศลิ ปะวตั ถุตา ง ๆ โลหะดีบกุ ผสมเงิน ทองแดง และปรอท ใชส าํ หรับ อุดฟนและงานทันตกรรม นอกจากนี้ยังใชทําโลหะดีบุกผสมทองแดงและพลวงหรือท่ี เรียกวา พิวเตอร (Pewter) ซ่ึงนิยมนําไปผลิตเปนเครื่องใช เคร่ืองประดับตกแตง ของท่ีระลึก ตลอดจน การชุบเคลือบตาง ๆ อีกดวย โลหะดีบุกท่ีสําคัญอีกชนิดหน่ึงท่ีใชทําเปนโลหะแบร่ิง มีช่ือวา Babbit เปนโลหะทป่ี ระกอบดวย ดีบุก พลวง ทองแดง และอาจมีตะกั่วผสมอีกเล็กนอย โลหะ ผสมชนดิ นมี้ โี ครงสรา งพนื้ ฐานท่ีออนและมีสัมประสิทธิ์ความฝดตํ่าทําใหเหมาะที่จะใชเปนโลหะ แบริง่

21 3. ตะกั่ว ตะกว่ั เปนท่ีรจู กั มานานตั้งแต 3,500 ปกอนคริสตกาล ในอียิปตสมัยโบราณมีการใช แรตะกั่วเปนเคร่ืองสําอางสําหรับทาตา โลหะตะก่ัวก็นับเปนโลหะชนิดหนึ่งท่ีมีการใชมานาน ที่สดุ การคน พบโลหะตะก่ัวเกดิ ข้นึ โดยบังเอญิ โดยขณะท่ีมีการกอกองไฟบนแรทม่ี ีสว นผสม ของตะก่วั ไดเกิดมโี ลหะตะก่ัวหลอมเหลวไหลออกมาบริเวณกองไฟน้ัน เนอื่ งจากตะกว่ั มี จุดหลอมเหลวตํ่า จงึ สามารถสกดั เอาโลหะออกจากแรไ ดโดยงา ยดว ยอณุ หภูมิที่ไมส งู นกั ชาวโรมนั โบราณเร่มิ นําโลหะตะก่ัวมาใชอ ยา งจรงิ จังสาํ หรับผลิตเปนภาชนะและทอนํ้า ซึ่งยังคง หลกั ฐานอยูจ นกระทั่งปจ จุบนั นบั จากน้ันกไ็ ดม กี ารใชประโยชนจ ากโลหะตะก่ัวอยางแพรหลาย จนจัดเปนโลหะท่ีมีการใชมากที่สุดเปนอันดับหารองจาก เหล็ก อะลูมิเนียม ทองแดง และ สังกะสี การใชประโยชนข องโลหะตะกวั่ โลหะตะกั่วเปนมีคุณสมบัติเดนคือ มีหลอมเหลวตํ่า มีความหนาแนนสูง มีความ ออนตัวสูง ความแข็งแรงอยูในเกณฑตํ่า มีคุณสมบัติหลอล่ืน และตานทานการกัดกรอนไดดี การใชประโยชนโลหะตะก่ัวสวนใหญจะใชในอุตสาหกรรมทําแบตเตอร่ีรถยนต ใชเปน สารประกอบตะก่ัวสําหรับผสมทําสี ใชทําลูกกระสุนและยุทธภัณฑ ใชทําฉากก้ันเพื่อปองกัน รังสีตาง ๆ เชน รังสีเอ็กซ รังสีเบตา รังสีแกมมา เปนตน นอกจากนี้ยังใชเปนธาตุผสมกับ โลหะทองแดงและเหลก็ เพอ่ื เพ่มิ คุณสมบตั ดิ านการกลึงหรือตัด ซ่ึงการนําตะกั่วไปใชประโยชน ในดานตาง ๆ ท้ังสภาพโลหะและสารเคมที ีส่ าํ คญั มีดังน้ี 1) แบตเตอร่ี โลหะตะกว่ั ใชม ากทส่ี ดุ ในการผลติ แบตเตอรี่ ซงึ่ ประกอบดวย แผนข้ัวและหว งยึดแบตเตอร่ี แบตเตอรี่ทีใ่ ชใ นรถยนตจะมตี ะกว่ั ประมาณ 9 - 12 กิโลกรมั 2) เปลอื กเคเบิล ใชตะก่ัวหุมสายเคเบิลไฟฟาและสื่อสารที่อยูใตดินและใตน้ํา เพ่ือ ปอ งกนั ความเสยี หายจากความช้ืน และการกดั แทะของหนู ซ่ึงชว ยใหไมเกิดการขัดของในระบบ ไฟฟาและการสื่อสาร 3) ตะกั่วแผน เน่ืองจากตะก่ัวมีคุณสมบัติตานทานการกัดกรอน จึงใชตะก่ัวแผน เปนวสั ดุกอสรางทส่ี ําคญั ในอตุ สาหกรรมเคมี และการกอสรางอาคาร แผนก้ันรังสีตาง ๆ รวมท้ัง การใชตะก่ัวแผนรวมกับแอสเบสทอสและเหล็กสําหรับปูใตฐานตึกเพื่อปองกันการสั่นสะเทือน และควบคุมเสียงสําหรับรถไฟใตดิน

22 4) ทอตะก่ัว เน่ืองจากตะกั่วมีคุณสมบัติตานการกัดกัดกรอน ดัดงองาย และแปร รูปดวยการอัดรีดงา ย จึงใชทาํ ทอไรต ะเขบ็ สาํ หรบั อุตสาหกรรมเคมีและระบบทอ สงน้าํ 5) โลหะบัดกรี จากคุณสมบัติจุดหลอมเหลวตํ่าและราคาถูก จึงใชเจือกับดีบุกเปน โลหะบัดกรี (อัตราสวนดีบุกตอตะกั่ว 60-40 หรือ 70-30) เพื่อเช่ือมชิ้นงานโลหะใหติดกัน โลหะบัดกรีบางชนิดอาจผสมธาตุอ่ืน เชน พลวงและเงิน เขาไปเพ่ือเพ่ิมความแข็งแกรงและ ตา นทานการกัดกรอน 6) โลหะตัวพิมพที่ใชในอุตสาหกรรมการพิมพ เปนโลหะผสมระหวางตะกั่ว พลวง และดีบุก โดยตะกั่วชวยใหมีจุดหลอมตัวตํ่าและหลอไดงาย พลวงชวยเพ่ิมความแข็งแรง ตา นทานแรงกดและการสึกหรอ ลดอุณหภมู หิ ลอ และลดการหดตัวตัวพิมพ สําหรับดีบุกชวยให หลอ ไดงาย ลดความเปราะ และชว ยใหต ัวพมิ พม ลี วดลายละเอยี ด 7) โลหะผสมตะกั่ว - ดีบุก (มีดีบุก 8-12%) ใชในการเคลือบผิวแผนเหล็ก เพื่อเพ่ิม ความแขง็ แรงและตา นทานการกัดกรอ น นิยมใชทาํ ถงั บรรจนุ า้ํ มันรถยนต อุปกรณกรอง และ มงุ หลังคา 8) ฟวสระบบตัดไฟอัตโนมัติ อาศัยคุณสมบัติท่ีมีจุดหลอมเหลวต่ํา จึงทําใหตะกั่ว หลอมละลายเมอื่ มีกระแสไฟฟา ไหลผานมากเกินท่ีกาํ หนดไวในระบบ 9) รงควัตถุ ใชสําหรับเปนสีสําหรับทาเพ่ือปองกันสนิมใหเหล็กและเหล็กกลา และ ใชท าสีเครือ่ งหมายบนทางเทา 4. สงั กะสี สังกะสีเปนโลหะที่มีการผลิตและนํามาใชประโยชนเมื่อประมาณ 600 ปมาแลว โดยชว งแรกจะมกี ารใชมากในแถบประเทศอินเดียและจีน โดยมีการผลิตเคร่ืองใชท่ีทําจากโลหะ สังกะสีผสม และนําสังกะสีออกไซดมาผสมถานหินเพื่อใชทําเคร่ืองปนดินเผา สําหรับ กระบวนการผลิตโลหะสังกะสีที่เปนตนแบบของเทคโนโลยีการถลุงสังกะสีในปจจุบันถูกคิดคน ในป 1738 โดยวลิ เลย่ี ม แชมเปยม ทําใหมีการใชสังกะสีอยางแพรหลาย และถือเปนโลหะท่ีมี ปรมิ าณการใชมากทีส่ ุดเปน อนั ดบั สใี่ นปจ จบุ ัน รองจากเหลก็ อะลูมิเนยี ม และทองแดง

23 การใชประโยชนของโลหะสังกะสี สงั กะสีเปน โลหะทีม่ จี ดุ หลอมเหลวตํ่า มีความเหนียวนอยหรือเปราะ เพราะมีระบบ ผลึกเปนรูปหกเหลี่ยม อัตราการยืดตัวนอย และมีคุณสมบัติตานทานการกัดกรอนไดดี นอกจากน้ียังสามารถกอใหเกิดพิษไดเน่ืองจากรวมตัวกับออกซิเจนเปนสังกะสีออกไซดไดงาย ซ่งึ เปน ควนั สขี าวที่มีอนั ตราย สงั กะสีถูกนําไปใชประโยชนหลายดาน ตามคุณสมบัติท่ีมีมากมาย โดยอาจแบงการใชป ระโยชนต ามลักษณะการนาํ ไปใชไดดังนี้ 1) ใชเคลือบผิวเหล็กเพ่ือปองกันการเกิดสนิม และการผุกกรอน โดยสังกะสีจะทํา หนาทปี่ องกัน 2 ขนั้ ตอนคอื ข้ันแรกจะทาํ หนาทป่ี องกนั ผวิ เหลก็ ไมใหสมั ผสั กับอากาศหรือ สารอยางอ่ืน และหากเกดิ รอยขีดขวนหรอื ผกุ รอ นจนถงึ ผวิ เหลก็ แลว สงั กะสีจะทําหนาที่ใน ข้นั ตอไปรูปของ Galvanic action คือ โลหะสงั กะสีซง่ึ มคี ุณสมบัติทางเคมีไฟฟา (Electrochemical activity) สงู กวาเหลก็ จะทําตัวเปนข้ัวบวกและดึงออกซิเจนมาทําปฏิกิริยา เกดิ เปนสนิมแทนเหล็ก ทาํ ใหผ ิวเหล็กไมผกุ รอนแมผิวเหลก็ จะสมั ผสั ถูกอากาศ การใชงาน ดา นน้ีมีสัดสวนมากทสี่ ดุ โดยคดิ เปนรอ ยละประมาณ 45 - 50 ของการบรโิ ภคสงั กะสีท้งั หมด 2) ใชทําทองเหลืองโดยผสมกับโลหะทองแดง และอาจมีโลหะอื่น ๆ ผสมเพิ่ม คุณสมบัตเิ ปน การเฉพาะตอ การใชง าน เชน ตะกวั่ อะลมู เิ นียม ดบี กุ พลวง แมงกานสี เปน ตน 3) สังกะสีออกไซดใชในอุตสาหกรรมยาง เซรามิกส ยา สีสะทอนแสง สังกะสี ซัลเฟดใชใ นการผลติ สารทําใยสังเคราะหเรยอน และสังกะสีคลอไรดใชทํายาดับกล่ินปาก ยาฆา เชอ้ื และยารกั ษาเนือ้ ไมไ มใหผแุ ละตดิ ไฟงา ย 4) สังกะสีฝนุ (Zinc dust) ใชใ นการผลิตสารเคมีท่ใี ชใ นการพิมพและยอมผา ใชผ สมกบั อะลูมเิ นยี มผงเพอื่ แกน ้าํ กระดาง ใชเ ปนสารผลิตกาซในคอนกรตี ทําใหไดรูพรุน ใชเปน สารเรงในอุตสาหกรรมปโตรเลียม ชวยใหเกิดการคายไฮโดรเจนในการทําสบูจากขี้ผึ้งพาราฟน นอกจากน้ียงั ใชทาํ ดอกไมไ ฟ ผงไฟแฟลช อุตสาหกรรมน้ําตาล และกระดาษ 5) ใชทําโลหะผสมสําหรบั งานหลอ (Die casting) เน่อื งจากมจี ดุ หลอมเหลวต่ํา จึงใหคุณสมบัติท่ีดีคือ งายก็การข้ึนรูป นอกจากน้ียังคงทน กลึงไสตกแตงงาย และมีสีสัน สวยงาม โลหะผสมที่สําคัญ ไดแก อะลูมิเนียม แมกนีเซียม และทองแดง เปนตน สําหรับ ผลิตภัณฑที่ทําดวยโลหะสังกะสีผสมมีมากมายเชน ช้ินสวนยานยนต ลูกบิดประตู ของเลนเด็ก เคร่อื งใชใ นครัวเรือน เคร่อื งมือกล อปุ กรณสํานกั งาน และทอนํ้าเปน ตน

24 5. พลวง พลวงเปนโลหะท่ีมีการใชป ระโยชนมานานกวา 2,500 ป โดยช่ือของโลหะพลวง (Antimony) มาจากภาษากรกี วา Anti และ Monos ซึ่งหมายความวา โลหะท่ไี มค อยพบได โดยลําพัง แตในความเปนจริง บางคร้ังเราอาจพบโลหะพลวงบริสุทธ์ิในสภาพธรรมชาติได (Native antimony) สัญลักษณทางเคมีของโลหะพลวงคือ Sb ซึ่งมาคําวา Stibium ในภาษา ลาตนิ การใชป ระโยชนข องโลหะพลวง พลวงเปน โลหะสีขาวเงิน วาว มคี ณุ สมบตั ิแขง็ เปราะ ไมสามารถแปรรูปไดที่อุณหภูมิ ปกติ แตมีคุณสมบัติตานทานการกัดกรอนของกรดเจือจางได ท่ีอุณหภูมิสูงจะรวมตัวกับ ออกซิเจนไดดีและใหเปลวไปสีนาํ้ เงิน เม่อื กลายเปนออกไซดจะเปน ผงสีขาว โลหะพลวง ไมสามารถใชงานไดในสภาพบริสุทธ์ิ สวนใหญจะถูกใชในลักษณะของโลหะผสม โดยการใช ประโยชนข องโลหะพลวงมรี ายละเอยี ด ดังนี้ 1) การใชงานหลักของโลหะพลวง คือ เปนสารเจือในตะกั่ว สําหรับทําแผนธาตุ แบตเตอรี่ นอกจากน้ียังใชในงานเกี่ยวกับเคมี ทอ แผนมุงหลังคา ใชบุถัง ทําโลหะตัวพิมพ โลหะบัดกรี โลหะรองเพลา และกระสุน เปนตน เน่ืองจากชวยเพ่ิมความแข็ง ความตานทาน การกดั กรอ น ลดการหดตัว และใหความคมชดั สําหรับโลหะตัวพมิ พ 2) ใชเปนสารชะลอการติดไฟ พลวงไตรออกไซดหรือไตรคลอไรดในสารละลาย อนิ ทรยี ใชในการทาํ เสน ใยกนั ไฟและเปลวไฟจากการสนั ดาป 3) มีการใชพลวงไตรออกไซดในการผลิตพลาสติก เซรามิกสสเคลือบ ใชเปนสีขาว สําหรบั ทาสี และเปน สารทใี่ หล ักษณะคลา ยแกว และมีคุณสมบตั กิ ารสะทอนแสงที่ดี พลวงออกไซดใ ชร ว มกบั คลอรเิ นเทดพาราฟนและปูนขาวในอุตสาหกรรมทอผา นอกจากนี้ พลวงเพนตะซลั ไฟดยังใชท าํ สีสาํ หรับพรางตา และเปน สารทาํ ใหยางแขง็ ตวั

25 6. นิกเกลิ นิกเกิลเปน โลหะมีสีขาวเงนิ มีความคลายคลึงกับเหลก็ ดา นความแขง็ แรงและ มีความตานทานการกัดกรอนท่ีดีคลายทอง มีการคิดคนวิธีการสกัดโลหะนิกเกิลจากแรเปน ครั้งแรกเมื่อประมาณ 250 ปที่ผานมา นิกเกิลเปนธาตุท่ีเช่ือวามีปริมาณมากบริเวณใจกลาง ของโลก เน่ืองจากผลวิเคราะหของสะเก็ดดาวที่มีแหลงกําเนิดไมตางกับโลกพบวา มีนิกเกิลใน ปริมาณสูงการใชประโยชนของโลหะนิกเกิล นิกเกิลเปนโลหะท่ีมีคุณสมบัติตานทานการเกิดออกซิเดช่ัน และตานทานการกัด กรอนสูง มีความเหนียวและออนตัวมากสามารถข้ึนรูปที่อุณหภูมิตํ่าไดงาย นอกจากน้ียัง สามารถละลายกับโลหะอื่นไดงาย และใหสารละลายของแข็งที่มีความเหนียว งานใชงานโลหะ นกิ เกลิ สวนใหญจะใชใ นอุตสาหกรรมผลติ เหล็กกลาไรสนิมและเหล็กกลาผสม นอกจากนั้นยังใช ในงานทต่ี อ งทนการกดั กรอนสงู ๆ และใชเคลอื บผวิ เหลก็ การใชป ระโยชนข องโลหะนกิ เกลิ 1) ใชท าํ มาตรนา้ํ ประตนู ํ้า ทอสําหรบั อุปกรณสง ถา ยความรอน และวสั ดกุ รอง ในอตุ สาหกรรมเคมแี ละการกลั่นน้าํ มัน 2) ใชท ําโลหะผสมชนดิ พเิ ศษ (Super alloy) ซง่ึ ตา นทานความเคนและทนการ กัดกรอนท่อี ุณหภมู ิสูงสาํ หรบั อุตสาหกรรมอากาศยาน โดยใชเปนวัสดุในการผลิตอุปกรณรักษา ระดับความดนั อากาศ ชนิ้ สวนตางๆ และเคร่ืองยนตของเครื่องบินไอพน 3) ใชเคลือบผวิ อปุ กรณป ระดับยนตตางๆ รวมถงึ เครื่องใชในครัวเรือน เชน เตาไฟฟา หมอ หุงขาว เตาปงขนมปง เคร่ืองเปา ผม ชอ มสอ ม จาน ถาด และอปุ กรณ การทาํ อาหาร เปน ตน 4) ใชผลิตอุปกรณไฟฟา เชน หลอดสูญญากาศ หลอดโทรทัศน และใชทํา ข้ัวแอโนด แคโทด และลวดยึดในอปุ กรณอ ิเล็กทรอนกิ ส โดยอาศยั คณุ สมบัติการยดื ดึง การตานแรง และคุณลักษณะการปลอ ยอิเลก็ ตรอน 5) จากคุณสมบัติท่ีสามารถดูดติดแมเหล็กของนิกเกิลจึงใชในอุปกรณตาง ๆ มากมาย เชน เคร่อื งแปลงกาํ ลงั สําหรับพลงั งานอัลตรา โซนิค อุปกรณการสาํ รวจใตนํ้า ในอตุ สาหกรรมการเดินเรือ อุปกรณท าํ ความสะอาดช้นิ งานกอ นเคลอื บผิวในอุตสาหกรรม ชุบเคลอื บโลหะ

26 6) ใชท ําสปรงิ แบนในระบบถา ยทอดโทรศพั ท ปล๊ักไฟซึ่งทนการกัดกรอน จอแมเหล็ก แกนเหนี่ยวนําในคลื่นเสียงวิทยุ เคร่ืองกําเนิดไฟฟาในมอเตอรไซค รถยนต และ มอเตอรกระแสตรงขนาดใหญ นิกเกิลผงทอ่ี ัดเปนแทง ใชในแบตเตอรี่ทม่ี ีสารละลายเปนดาง ซึ่งใชในเคร่อื งบนิ 7) ในการกอสรางมีการใชนิกเกิลในรูปเหล็กกลาไรสนิมเพ่ือทําอุปกรณประดับ อาคาร เน่อื งจากมีความตา นทานการกัดกรอน แข็งแรง และใหความสวยงาม 7. แทนทาลมั แทนทาลัมนับเปนโลหะใหมที่เพ่ิงมีการคนพบและนํามาใชประโยชนเมื่อประมาณ 200 ปท่ีผานมา โดยมักจะพบรวมกันกับไนโอเบียม จนชวงแรกที่มีการคนพบเขาใจวาธาตุท้ัง สองชนิดนี้เปนประเภทเดียวกัน แทนทาลัมเปนโลหะท่ีมีคุณสมบัติทนความรอนสูงมาก มีความ เหนยี ว สามารถรีดเปนเสน ลวดขนาดเล็กหรือตเี ปน แผนบาง ๆ ได มีความตา นทานการกัดกรอน เปนส่ือนําไฟฟาและความรอนที่ดี และมีคุณสมบัติดานการเก็บประจุไฟฟาที่ดี นอกจากน้ียัง สามารถนาํ ไปผสมกบั โลหะอนื่ ๆ ได การใชป ระโยชนของโลหะแทนทาลัม แทนทาลัมมีการใชป ระโยชนใ นงานตาง ๆ ดังนี้ 1) ใชผงโลหะแทนทาลัม เปนวัตถุดิบในการผลิตตัวเก็บประจุไฟฟา (Capacitor) สําหรับเครื่องมืออิเล็กทรอนิกสท่ีตองใชเทคโนโลยีขั้นสูง โดยเฉพาะอุปกรณขนาดเล็ก เชน โทรศัพทมือถือ เคร่ืองคอมพิวเตอร เครื่องมือส่ือสาร เคร่ืองคํานวณ เครื่องสงสัญญาณเตือนภัย หมอแปลงไฟฟา และกลองวีดีโอดิจติ อล เปนตน ซึง่ การใชแทนทาลมั ในงานดา นนีค้ ดิ เปน รอยละ 55 ของการใชงานท้ังหมด 2) ใชท าํ เครอ่ื งมอื และอปุ กรณทางเคมี ซ่ึงมีความตานทานและทนตอการกัดกรอน ของกรด และสารเคมี รวมท้ังใชทาํ ภาชนะบรรจนุ ํา้ ยาและสารประกอบเคมบี างชนดิ 3) แทนทาลมั คารไบด มีความแข็งแรงและทนทานตอการกัดกรอนไดดี สามารถใช ผสมกับโลหะคารไบดชนิดอ่ืนๆ เชน ทังสเตนคารไบดหรือไนโอเบียมคารไบด เพื่อใชในการทํา เครื่องมอื กลงึ เจาะ ไส หรือตดั เหลก็ และโลหะอื่น ๆ

27 4) ใชทําโลหะผสมท่ีมีคุณสมบัติพิเศษ เชน วัสดุท่ีใชในเคร่ืองยนตและตัวถังของ ยานอวกาศ ตลอดจนพาหนะที่ตองการคุณสมบัติการทนความรอนสูงท่ีเกิดจากการเสียดสี ใชทําขดลวดความรอน คอนเดนเซอรวาลว และปมชนิดพิเศษ นอกจากนี้ยังใชผสมกับโลหะ อนื่ ๆ เชน โคบอลต เหลก็ นกิ เกลิ ไททาเนยี ม และไนโอเบยี ม 5) ใชทําเครื่องมือพิเศษอื่นๆ เชน ตัวเช่ือมกระดูกหรือดายเย็บกระดูก เคร่ืองมือ ผาตดั เครอื่ งมอื ผลติ ใยสังเคราะห และเครือ่ งมอื ในหองปฏิบตั กิ าร 6) การใชงานอนื่ ๆ เชน ทําเลนสสําหรับกลองถายรูปและกลอ งจุลทรรศนท ม่ี ี คา ดรรชนีหักเหสงู มากเปน พิเศษ และใชเ ปน ตัวเรง ปฏกิ ริ ิยาในการทาํ วัสดุสังเคราะห เชน ยางเทียม เปน ตน 8. อะลมู ิเนียม โลหะอะลูมิเนียมเปนธาตุเริ่มเปนที่รูจักของมนุษยเม่ือไมนานมานี้ โดยมีการ คน พบคร้งั แรกในป ค.ศ. 1820 ณ แหลง บอกไซด ประเทศฝรงั่ เศส ซ่ึงตอมาไดใ ชเ ปนชอ่ื เรยี ก แรอ ะลูมิเนยี มจนถึงปจ จบุ ัน แมโลหะอะลมู เิ นยี มจะเปนธาตชุ นิดใหม แตม ีคุณสมบตั เิ ดน หลายประการและสามารถนําไปใชไดอยางกวางขวางในอุตสาหกรรมหลายประเภท ทําใหการ ใชป ระโยชนจากโลหะอะลมู ิเนียมมีปริมาณเพิม่ ขนึ้ มาโดยตลอด จนนบั เปนโลหะนอกกลุมเหล็ก ทม่ี ีปริมาณการใชมากทีส่ ดุ ในโลก โดยปจจุบันมีปริมาณการใชโลหะอะลูมิเนียมทั่วโลกประมาณ 28 ลานตนั ตอ ป คิดเปนปรมิ าณการใชท่เี พ่ิมข้ึนจากเมือ่ 20 ปท ี่แลวถงึ รอยละ 75 การใชป ระโยชนข องโลหะอะลูมิเนยี ม อะลูมิเนียมเปนโลหะท่ีมีคุณสมบัติเดนในหลายดาน เชน มีความหนาแนนนอย นา้ํ หนักเบา และมีกําลงั วัสดตุ อหนว ยสงู (High Strength to weight ratio) มคี ณุ สมบตั ิที่ ยืดตัวไดงายและมีความเหนียวมาก ทําใหสามารถข้ึนรูปดวยกรรมวิธีตาง ๆ ไดงาย มีจุด หลอมเหลวต่ําและมีคณุ สมบตั กิ ารไหลของนํา้ โลหะทีด่ ี ทาํ ใหม ีความสามารถในการขึน้ รูป ดวยวิธีหลอไดดี มีคาการนําไฟฟาที่ดี มีคาการนําความรอนสูง และผิวหนาของโลหะ อะลูมิเนียมมีดัชนีการสะทอนของแสงสูง ดังนั้นโลหะอะลูมิเนียมจึงนําไปใชประโยชนอยาง กวางขวาง เชน

28 1) เนอื่ งจากอะลูมิเนยี มมคี วามแขง็ แรงเทียบกบั นํ้าหนกั สูง จึงนิยมใชทําเครื่องจักร อุปกรณ ตลอดจนช้ินสวนหลายอยางในเครื่องบิน จรวด และรถยนต เพื่อลดนํ้าหนักของ ยานพาหนะใหนอ ยลงและชวยในการประหยัดเชอื้ เพลิง 2) อะลูมิเนียมสามารถทําปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศไดดี ทําใหเกิดฟลม อะลูมิเนียมออกไซด (Al2O3) ท่ีผิวของชิ้นงาน ซ่ึงฟลมน้ีมีความแนนทึบมากจึงชวยใหสามารถ ตอตานการเปนสนิมไดดวยตัวเองและตานทานการกัดกรอนในช้ันบรรยากาศไดดี ดังน้ัน โลหะ อะลูมเิ นียมจึงนยิ มนําไปใชง านในอุตสาหกรรมหลายประเภท เชน ใชท าํ ทอ กรอบประตู กรอบหนา ตาง และวัสดุกอ สรา งตา ง ๆ เปน ตน 3) อะลูมิเนียมสามารถผสมกับโลหะอื่น ๆ ไดหลายชนิด เชน ซิลิกอน ทองแดง แมกนีเซยี ม และสงั กะสี ซึ่งโลหะอะลมู เิ นยี มผสมแตละประเภทจะมคี ุณสมบตั ิทแี่ ตกตา งกนั ทําใหมีขอบเขตการใชงานทก่ี วางขวางมาก 4) ใชเ ปน ตวั นาํ ไฟฟา ในงานท่ตี องคํานงึ ถงึ เร่ืองนาํ้ หนกั เบาเปนสาํ คัญ เชน สายไฟฟาแรงสูง เปน ตน 5) เหมาะสําหรับใชทําเปนภาชนะหุงตมหรือหีบหอบรรจุอาหาร โดยเฉพาะ กระปองท่ีบรรจุเคร่ืองด่ืมคารบอนเนต เน่ืองจากไมกอใหเกิดสารพิษท่ีเปนอันตรายตอรางกาย และทนตอการ กัดกรอนไดดี โดยปจจุบันกระปองเครื่องด่ืมกวารอยละ 97 และกระปองเบียร เกอื บทั้งหมดลว น ทําจากโลหะอะลูมิเนียมท้ังส้นิ 6) ใชท าํ แผนสะทอ นแสงในแฟลชถายรูป จานสะทอ นแสงในโคมไฟหรือ ไฟหนารถยนต

29 9. แมกนเี ซยี ม แมกนีเซียมเปนธาตุที่มีมากที่สุดเปนอันดับ 8 บนพื้นผิวโลก โดยแหลงท่ีสําคัญ คือ น้ําทะเลซึ่งจะมีปริมาณของแมกนีเซยี มคลอไรด (MgCl2) ซ่งึ ถาคิดน้ําหนกั ของแมกนเี ซยี ม ที่มีอยูในทะเลท้งั หมดจะไดป รมิ าณถงึ 1.85 x 1015 ตัน การใชป ระโยชนของโลหะแมกนเี ซียม แมกนีเซียมเปนโลหะที่มีนํ้าหนักเบา สามารถตัดเจาะไดงายและมีความแข็งแรงอยู ในเกณฑสูงเม่ือเทียบกับน้ําหนัก แตขอจํากัดที่ทําใหโลหะแมกนีเซียมมีการใชงานไมมากนัก ไดแก มีความแข็งแรงและความเหนียวต่ํา ขาดคุณสมบัติตานทานการกัดกรอน นอกจากนี้ยัง รวมตัวกับออกซเิ จนเกิดเปนเปลวไฟท่ีอุณหภูมิสูงไดงาย ทําใหแมกนีเซียมมีการใชงานสวนใหญ ในรูปธาตผุ สมกบั โลหะอื่น โดยการใชประโยชนของโลหะแมกนีเซยี มมีดงั น้ี 1) โลหะแมกนีเซียมเมื่อผสมดวยโลหะตางๆ ในปริมาณเล็กนอย เชน อะลูมิเนียม แมงกานีส โลหะแรเอิรธ ทอเลียม สังกะสี และเซอรโคเนียม จะไดโลหะที่มีความแข็งแรงรับ นา้ํ หนกั ไดมากที่อณุ หภมู สิ ูงและอณุ หภูมปิ กติ ทนการส่นั สะเทือน และสามารถกลึงไสและ แปรรูปไดงาย 2) ใชกําจัดออกซิเจนและกํามะถันในการผลิตโลหะนิกเกิลผสมและทองแดงผสม ใชก ําจัดกํามะถนั ในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกลา ใชกําจดั บสิ มทั ในตะกว่ั และเปน สาร ลดออกซเิ จนในการผลติ เบรลิ เลียม ไทเทเนียม เซอรโคเนียม ทอเรียม และยูเรเนียม ใชการผลิต ซลิ โิ คนและสารประกอบอนิ ทรยี เ คมตี า ง ๆ 3) ใชส าํ หรับปอ งกนั การกดั กรอ นโดยเปนแอโนดเพื่อปองกันแคโทดของโลหะอื่น ๆ โดยเฉพาะทอใตดนิ แทง็ คนา้ํ ตัวเรือ เครอื่ งทาํ นํา้ รอน และโครงสรา งอ่นื ๆ ทีอ่ ยูใตด ินและใตน ้าํ 4) ใชใ นแบตเตอรีส่ าํ หรบั งานเฉพาะอยา งและการทหาร โดยเปนข้วั แอโนดทําให มีนา้ํ หนักเบาแตใหไ ฟแรงสูง 5) เน่อื งจากเปนโลหะท่ีมีนํ้าหนักเบาจึงนํามาใชในการผลิตช้ินสวนยานยนตตาง ๆ เชน คารบเู รเตอร ตะแกรงหนา วัสดปุ ด เครอ่ื งทําความสะอาดอากาศ คันโยกถายกําลัง คลัช ลอ พวงมาลัย เส้ือสูบ เกียร มอเตอร เปนตน ทําใหรถยนตมีน้ําหนักลดลงและชวยประหยัด พลงั งานไดม ากข้นึ

30 10. ทองแดง โลหะทองแดงนับเปนโลหะที่มนุษยรูจักและนํามาใชงานเปนเวลานานมากท่ีสุด ประเภทหนึง่ ทองแดงมสี ัญลักษณทางเคมี คือ Cu ซง่ึ มาจากภาษาลาตินวา Cuprum ท่หี มายถงึ ชื่อเกาะไซปรัส (Cyprus) อนั เปนแหลงแรทองแดงขนาดใหญท ม่ี ีการคนพบและ นําโลหะทองแดงมาใชประโยชนเ มอื่ หลายพนั ปกอ น แรทองแดงสามารถพบในสภาพบรสิ ุทธิ์ โดยธรรมชาติ คือ พบในสภาพที่เปนโลหะ (Metallic state) หรือในสภาพทองแดงธรรมชาติ (Native copper) ทําใหรวบรวมและนํามาหลอมเปน โลหะสาํ หรบั ใชง านไดงา ย แตถือเปน ธาตุ ท่ีพบปริมาณไมมากบนผิวโลก (ประมาณ 0.0001% ของธาตุบนพื้นผิวโลกทั้งหมด) และถือวา นอ ยมากเม่ือเทียบกับแรอ ะลูมเิ นียมและเหล็กท่ีมีปริมาณ 8.07% และ 5.06% ของธาตุทั้งหมด ตามลําดบั การใชป ระโยชนข องโลหะทองแดง โลหะทองแดงมีคุณสมบัติเดนมากมายโดยเฉพาะการนําไฟฟาและการนําความรอน ที่สูง มีความตานทานการกัดกรอน สามารถแปรรูปดวยวิธีตางๆ ไดงาย นอกจากนี้ยังมี ความ แขง็ แกรง และมีความตานทานความลาสูง ดังนนั้ โลหะทองแดงจงึ มกี ารนําไปใชประโยชน อยางกวางขวางดังนี้ 1) เนื่องจากทองแดงเปนตัวนําไฟฟาท่ีดีการใชงานสวนใหญจึงเกี่ยวของกับ อตุ สาหกรรมไฟฟา เชน ใชทําสายไฟ เคเบลิ มอเตอร เครอื่ งกําเนิดไฟฟา ไดนาโม พัดลม ระบบ ควบคุมในโรงงาน อปุ กรณไ ฟฟา ระบบจา ยกําลงั เครื่องปรับอากาศ และอุปกรณอิเล็กทรอนิกส ตา ง ๆ 2) ดวยคุณสมบตั ติ า นทานการกดั กรอนทองแดงจงึ นาํ มาใชใ นการกอ สราง หลายอยา ง เชน ทําหลงั คา ทอ นํา้ และขอตอตางๆ ระบบใหค วามรอ น และระบบปรับอากาศ 3) ใชทําเครอ่ื งจกั รกล เครื่องใชในบาน เน่อื งจากข้นึ รูปงา ย และเนื่องจาก มีความสามารถตานทานการกัดกรอนของนํ้าทะเลและมกี ารถา ยเทความรอ นสงู จงึ ใชทํา ทอ วาลว ขอตอ ในโรงกล่ันนา้ํ จากนา้ํ ทะเล อปุ กรณแลกเปลีย่ นความรอน และเครื่องมือกลอน่ื ๆ 4) ใชในอุตสาหกรรมยานยนต และชิ้นสวนเคร่ืองบิน เรือเดินสมุทร หัวจักรรถไฟ อุปกรณส วติ ซ และสญั ญาณตาง ๆ 5) การใชประโยชนดานอื่น ๆ ของทองแดง เชน ใชผลิตยุทธภัณฑ ใชใน อุตสาหกรรมเคมี เคร่ืองวัดตาง ๆ เคร่ืองประดับ เครื่องตกแตง เหรียญกษาปณ บรรจุภัณฑ และใชผลติ โลหะผสม เชน ทองเหลอื ง และทองสมั ฤทธ์ิ เปน ตน

31 11. ทองคาํ ทองคําเปนโลหะชนิดแรกท่ีมีการนํามาใชประโยชนเมื่อประมาณ 8,000 ป มาแลว สัญลักษณทางเคมีของทองคํา คือ Au ซ่ึงมาจากภาษาลาตินวา Aurum ที่มีความ หมายถึง แสงสวางแหงรุงอรุณ ทองคําเปนแรท่ีประกอบดวยธาตุชนิดเดียวหรือสามารถปรากฏ พบในสภาพบริสุทธ์ิโดยธรรมชาติ (Native gold) จึงมีกระบวนการแยกสกัดของจากแร ท่ีไม ยุงยาก บางคร้งั อาจพบกอนโลหะทองคําในธรรมชาติขนาดใหญซ่ึงสามารถนําไปหลอม เพ่ือใช งานไดทนั ที ดวยจุดเดนดา นสสี ันที่สวยงาม มคี วามเหนียวสามารถดึงเปน เสน ลวดหรือตีแผ เปนแผนบาง ๆ ได ทําใหการใชประโยชนของทองคําจะเนนไปทางดานการผลิตเคร่ืองประดับ ตา ง ๆ การใชประโยชนของโลหะทองคาํ ทองคํามคี ณุ สมบตั ินาํ ไฟฟาและนาํ ความรอ นไดดี มคี วามเหนียว สามารถข้นึ รูป ไดงา ย มคี วามตา นทานการกัดกรอ น และเปนธาตุเฉอื่ ยท่ีไมทําปฏิกิริยากับสารใด ๆ ในอุณหภูมิ ปกติ จึงทําใหทองมีความเงางามไมหมองอยูตลอดเวลา นอกจากน้ีทองคํายังเปนธาตุที่หายาก และมีความคงทนไมแปรสภาพแมเวลาจะผานไปนานเทาใด จึงถูกนํามาเปนส่ือกลางในการ แลกเปลี่ยนซ้ือขายเชิงพาณิชย และเปนปจจัยทางดานเศรษฐศาสตรในการแสดงฐานะ ความ มง่ั คง รวมถงึ ใชเ ปนทนุ สาํ รองสาํ หรับแตละประเทศในการเจรจาทําธรุ กรรมตา ง ๆ นอกเหนือจากการใชงานหลักในการทําเครื่องประดับ และของตกแตงตาง ๆ แลว โลหะทองคาํ ยังมีการนําไปใชประโยชนในดานตาง ๆ อีกมากมาย ดงั น้ี 1) ทองคําใชเปนสวนประกอบในลวดตัวนําของอุปกรณอิเล็กทรอนิกสตาง ๆ เพ่ือ ใชใ นการเชือ่ มตอ กบั ระบบแผงวงจรควบคุมทีท่ ําหนา ทปี่ ระมวลผล หรอื สงขอมูลในระบบสั่งงาน ขนาดเลก็ โดยเฉพาะอุปกรณท ี่ตองการความเรว็ ในการประมวลผลสูง 2) ใชเคลือบอุปกรณไฟฟาของดาวเทียมเพ่ือปองกันรังสีคอสมิคและการเผาไหม ของดวงอาทติ ย เพราะทองคาํ มคี ุณสมบัติการสะทอนแสงทดี่ แี ละมีความทนทานตอการ กัดกรอ น 3) ใชใ นงานทันตกรรม เชน การทาํ ครอบฟน และการทําฟนปลอม 4) ทองคําถกู นํามาใชผสมในไอออนของแสงเลเซอร เพือ่ เปนตวั ควบคมุ ปรับความชัดเจนของโฟกัสในการผาตัดเซลลมะเร็งดวยการยิงเลเซอร โดยจะเลือกทําลาย เฉพาะเซลลม ะเรง็ และไมกอ ใหเกดิ อันตรายกบั รา งกาย

32 5) ใชเคลือบกระจกเคร่ืองบินในหองนักบิน เพื่อปองกันความรอนจากแสงอาทิตย และชวยรักษาอุณหภูมิภายในหองนักบิน กําจัดเมฆหมอกท่ีอาจบดบังทัศนวิสัยในการมองเห็น ของนักบิน 6) ในเครื่องตรวจวัดความชื้นใชทองคําเปนตัวเคลือบระบบตรวจวัดปริมาณของ แกสคารบอน ไดออกไซดท ีม่ ีสว นสําคัญในการปอ งกันการเนาเสียของอาหาร เน่อื งจากทอง ไมทําปฏิกิริยากับความช้ืนในอากาศที่เปนสภาพท่ีเหมาะสมของการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต จําพวกเห็ดและรา 7) ทองใชเปนตัวเคลือบที่กระเปาะของเทอรโมมิเตอร เน่ืองจากมีคุณสมบัติในการ สะทอ นความรอ นไดดี ทาํ ใหก ารวัดอณุ หภูมิเปนไปอยางถกู ตองแมนยํา นอกจากนี้ ยังมีการใชตะกั่วในการทําหลอดบรรจุสีสําหรับงานศิลปะ ออกไซดของ ตะก่ัวใชสารออกซิไดซในการผลิตสียอม ไมขีดไฟ ยางเทียม กลั่นน้ํามัน กาว และใชเปนโลหะ ถวงนํา้ หนัก เปน ตน 1.2 วัสดปุ ระเภทพอลิเมอร( พลาสติก) พอลิเมอร(พลาสตกิ ) แตล ะประเภทแตกตา งกนั เนอื่ งจากมหี ว งโซคารบอนที่ ตางกัน สามารถจาํ แนกออกเปน 10 ประเภท ดังนี้ 1.2.1 พอลิเอทิลีน (Polyethylene: PE) โดยทั่วไปแลว พอลิเอทิลีนมีสีขาวขุน โปรงแสง มีความลื่นมันในตัว เมื่อสมั ผัสจงึ รูสึกล่นื หยุนตัวได ไมม กี ลน่ิ ไมมีรส ไมต ดิ แมพ มิ พ มีความเหนียว ทนความรอน ไดไ มมากนัก ทนตอการกัดกรอนของสารเคมี เปนฉนวนไฟฟา ใสสีผสมไดงาย มีความหนาแนน ต่ํากวาน้ํา จึงลอยน้ําได เมื่อความหนาแนนสูงข้ึน จะทําใหมีความแข็ง และความเหนียวเพิ่มข้ึน อณุ หภูมิหลอมตัวสูงขึ้น และอัตราการคายกาซเพ่ิมข้ึน เมื่อความหนาแนนลดลง จะทําใหอัตรา การเสื่อมสลายของผิวเพิม่ ข้นึ กลาวคอื ผวิ จะแตกรานไดง า ยข้นึ

33 ผลิตภัณฑท ีท่ ําดวยพอลเิ อทลิ ีน ผลิตภัณฑท สี่ าํ คญั ไดแก ขวดใสส าร เคมี ขวดใสนํ้า ลงั หรอื กลองบรรจุสินคา ภาชนะตา งๆ เคร่อื งเลนของเด็ก ถุงเยน็ ถาดทาํ นํ้าแข็ง ช้นิ สว นของแบตเตอรี่ ชิน้ สว น อเิ ลก็ ทรอนกิ ส ฉนวนไฟฟา ถุงใสข อง แผนฟลมสําหรับหอ ของ โตะ และเกาอ้ี ภาพที่ 2.1 ผลติ ภัณฑท ี่ทําจากพอลิเอทิลนี ทมี่ า : http://www.gacner.com/ 1.2.2 พอลิโพรไพลีน (Polypropylene: PP) พอลิโพรไพลนี มีลกั ษณะขาวขนุ ทึบแสงกวาพอลิเอทิลนี มคี วาม หนาแนนในชวง 0.890 – 0.905 กโิ ลกรัมตอ ลูกบาศกเมตร ดวยเหตนุ ี้ จึงสามารถลอยน้าํ ได เชนเดยี วกันกบั พอลิเอทิลีน ลักษณะอืน่ ๆ คลายกับพอลิเอทิลีน ผลติ ภัณฑท ่ีทาํ จากพอลโิ พรไพลนี ผลิตภัณฑท ่ีพบเสมอคอื กลอ งเครอ่ื งมือ กระเปา ปกแฟมเอกสาร กลอง และตลับเครอ่ื งสําอาง กลองบรรจุอาหาร อปุ กรณข องรถยนต เครอ่ื งใชใ นครัวเรอื น อุปกรณ อเิ ลก็ ทรอนกิ ส อปุ กรณทางการแพทย วสั ดบุ รรจุภัณฑในอุตสาหกรรม ขวดใสสารเคมี กระปอ ง นาํ้ มนั เคร่ือง กระสอบขา วและถงุ บรรจุปยุ ภาพที่ 2.2 ผลติ ภณั ฑทีท่ ําจากพอลโิ พรไพลนี ที่มา : http://kanchanapisek.or.th

34 1.2.3 พอลิไวนิลคลอไรด (Polyvinyl chloride: PVC) พอลิไวนลิ คลอไรด เปน พอลิเมอรท่ีสาํ คัญทสี่ ุดในกลุม ไวนิลดว ยกัน มกั เรยี กกนั ทั่วไปวา พีวซี ี เน้ือพีวซี มี ักมลี กั ษณะขนุ ทึบ แตกส็ ามารถผลติ ออกมาใหมสี ีสนั ไดท กุ สี เปน ฉนวนไฟฟาอยางดี ตวั มันเองเปนสารท่ีทําใหไ ฟดับจงึ ไมตดิ ไฟ มีลกั ษณะท้ังท่ีเปน ของแขง็ คงรูป และออนนุม เหนียว เรซนิ มีทง้ั ที่เปนเม็ดแขง็ หรือออ นนุม และเปนผง จงึ สามารถนาํ ไปใช งานไดอ ยางกวา งขวาง ผลติ ภณั ฑท ่ีทําจากพอลิไวนลิ คลอไรด ผลิตภัณฑทั่วไป ไดแก หนังเทียม ซึ่งมีความออนนุมกวาหนังแท สําหรับหุมเบาะเกาอ้ีหรือปูโตะ เคลือบกระดาษและผา กระเปาถือ ของสตรี กระเปาเดินทาง กระเปา ใสส ตางค รองเทา เขม็ ขดั หมุ สายไฟฟา สายเคเบลิ หมุ ดามเครอื่ งมอื หมุ ลวดเหล็ก ทอนาํ้ ทอรอยสายไฟฟา อา งนา้ํ ประตู หนา ตา ง 1.2.4 พอลไิ วนิลอะซเิ ตต (Polyvinyl acetate: PVA) เปน พอลิเมอรทีม่ ีแขนงหนาแนน มีลักษณะโมเลกุลแบบอะแทกตกิ ไมมี ความเปนผลึก จึงมีลักษณะออนนิ่มมากจนเปนของเหลวขนหนืด สีขุนขาว เม่ือแหงจะใส เน่ืองจากความออนนิ่ม จนมีลักษณะเปนของเหลวขนหนืด จึงไมสามารถหลอขึ้นรูปดวยวิธี แมพ ิมพใ ด ๆ ได การใชงาน พอลเิ มอรช นิดนใี้ ชทาํ กาวในรปู ของอีมลั ชนั สําหรบั ติดไม กระดาษ ผา และหนงั เทียม มักเรียกกาวชนิดน้ีวา \"กาวลาเทก็ ซ\" ใชเ ปน สารเหนียวในหมากฝรงั่ ทําสี และ เคลอื บหลอดไฟแวบ็ สาํ หรับถา ยรปู ในสมยั กอน

35 1.2.5 พอลิสไตรีน (Polystyrene: PS) เปนพอลิเมอรเ กาแกท่รี ูจกั กนั มานานแลว โดยท่วั ไปสไตรีนพอลิเมอร จะ มคี วามแขง็ เปราะแตกรานไดง าย แตส ามารถทาํ ใหเ หนยี วขึน้ ได โดยการเติมยางสังเคราะห บิวทาไดอีนลงไป ซ่ึงเรียกวา สไตรีนทนแรงอัดสูง การใชสไตรีน เปนโคพอลิเมอร (พอลิเมอร ท่ีประกอบดวยมอนอเมอร 2 ชนิด) เพ่ือปรับปรุงคุณภาพ และสมบัติของพอลิเมอรอื่นใหดีขึ้น เมื่อรวมตัวกับพอลิเมอรอื่นจะทําใหมีคุณสมบัติเปล่ียนไป เชน มีความเหนียว และความแข็ง เพิ่มขึน้ ทนความรอ นเพิม่ ขึ้น อุณหภูมิจุดหลอมตัวสูงขึ้น พอลิสไตรีนบริสุทธิ์มีลักษณะใสคลาย กระจก ปจจบุ นั นักวิทยาศาสตรไดพัฒนาเทคโนโลยี การผลิตพอลิสไตรนี ใหมีคณุ ภาพดขี ึ้น มีความเปนผลึกใส แข็ง และข้ึนรูปไดงาย พอลิสไตรีนเปนพอลิเมอรที่มีอุณหภูมิ หลอมเหลว เปน ชวงกวา ง ทําใหงายตอการหลอข้ึนรูปดวยแมพิมพ สามารถเลือกต้ังอุณหภูมิ และความดัน ของเครื่องจักรไดงาย พอลิสไตรนี เปนพอลิเมอรท ม่ี ีนา้ํ หนักเบา ราคายอมเยา ผลิตภัณฑท่ที าํ จากพอลสิ ไตรนี พอลสิ ไตรีนเรซนิ มลี ักษณะเปนเม็ด เปนผง และเปน ของเหลว เหมาะ สําหรับการขึน้ รูปผลิตภัณฑด ว ยวิธตี าง ๆ ผลติ ภณั ฑท่วั ไป ไดแก ถวยจาน แกว น้าํ ชอ นสอ มท่ีใช แลวทิ้ง กลองบรรจุอาหาร และผลไม ไมบ รรทดั อุปกรณอ เิ ลก็ ทรอนกิ ส ของเลน ดา มลูกอม ขนมเด็ก ขวดหรอื กระปกุ ใสยาเฟอรนเิ จอรบ างอยา ง ชิน้ สวนในตูเ ยน็ โฟมกันแตก สําหรับบรรจุ ภณั ฑ และฉนวนความรอ น ภาพที่ 2.3 ผลติ ภัณฑที่ทําจากพอลิสไตรนี ทม่ี า : http://kanchanapisek.or.th/

36 1.2.6 พอลอิ ะครเิ ลต (Polyacrylate) พอลิอะคริเลต มักเรียกกันทั่วไปวา อะคริลิก เปนพอลิเมอรท่ีไดจาก ผลิตภัณฑปโตรเลียม สามารถผลิตไดจากมอนอเมอรหลายชนิด พลาสติกประเภทน้ีที่เปน พ้ืนฐาน ไดแก เมทิลเมทาคริเลต (Methyl methacry late) พอลิอะคริเลต เปนพลาสติกที่มี โครงสรางเสนสายเปนแบบ อะแทกติก (Atactic) กลาวคือ โมเลกุลมีกิ่งหรือแขนงไมแนนอน สัน้ บางยาวบา ง มีความโปรงใสมาก (แสงผานไดประมาณรอยละ 92) จึงเปนวัสดุมาตรฐานท่ีใช ผลิตชน้ิ สว นรถยนต เชน เลนสและฝาครอบไฟทาย ผลติ ภณั ฑท่ที ําจากพอลอิ ะครเิ ลต อาจนําพอลอิ ะคริเลตมาใชแทนกระจกท้งั ใสและเปน สีชา ผลติ ภณั ฑ อน่ื ๆ ไดแ ก กลอ งพลาสติก กระจกกันลมสาํ หรับเรอื เร็ว กระจกบงั ลมสําหรับหมวกนิรภัย ช้นิ สว นทางอิเลก็ ทรอนิกส เสนใยนาํ แสง (Fiber optics) กระจกโคมไฟรถยนต แผน ปา ยและ ปายโฆษณา 1.2.7 พอลิคารบอเนต (Polycarbonate) พอลิคารบ อเนตเปนพลาสตกิ ที่มีความโปรงใส และแข็งมาก ตานทาน การขดี ขวนไดดี จึงมักใชท าํ ผลติ ภัณฑแ ทนแกว หรือกระจก ผลิตภัณฑท ีท่ ําจากพอลิคารบอเนต ลักษณะของเรซนิ มีท้ังเปนเม็ดใส เปนผง และเปน แผน เหมาะสาํ หรับ การขึ้นรูปดวยแมพ ิมพ เชน การฉดี เขาแมพ มิ พ หรอื เอกซท รูชัน ใชท าํ โคมไฟฟา กระจกเลนส โคมไฟหนา ของรถยนต กระจกแวนตาภาชนะ และขวดพลาสติก ใบพดั เรือ และชิ้นสวน อเิ ล็กทรอนกิ ส

37 1.2.8 ไนลอน (Nylon) ไนลอนเปนพอลิเมอรที่มมี านาน คนไทยมักรูจักไนลอนในรูปของ เสื้อผา และเชอื กไนลอน ผลิตภัณฑไ นลอนทน่ี ยิ มใชแ พรหลาย มหี ลายชนิด เชน ไนลอน 4 ไนลอน 6,6 ไนลอน 6,10 ไนลอน 10 และไนลอน 11 เปนตน ผลติ ภัณฑท่ีทาํ จากไนลอน เน่ืองจากไนลอนมีสมบัติที่ดี ในดานความเหนียว และมีผิวล่ืน จึงมัก ใชทําเฟองเกียรแทนโลหะ เพื่อลดการใชสารหลอล่ืน ทําเสนใยท่ีมีเสนละเอียดมาก สําหรับทอ เปนผา และผลิตเครื่องนุงหม ลักษณะของเรซินมีทั้งที่เปนเม็ด แผน แทง และทออีกดวย ผลิตภัณฑจากไนลอนที่พบเห็นไดท่ัวไป ไดแก เครื่องมือชาง ฝาครอบไฟฟา ภายในรถยนต อุปกรณไฟฟา รอก และเชือกราวมาน อวน แห หวี เฟองเกียร ลูกปนในเครื่องจักรกลที่ไมตอง ใชน าํ้ มันหลอ ลนื่ ผา ไนลอน และใบเรอื 1.2.9 พอลิเททระฟลอู อโรเอทิลีน (Polytetrafluoroethylene : PTFE) พอลิเททระฟลอู อโรเอทิลนี (พที ีเอฟอี) เปนพลาสติกชนิดพิเศษที่รูจัก กันดีชนิดหนึ่ง มีคุณสมบัติดีเย่ียมในดานความทนทานตอการกัดกรอนของสารเคมี และทน ความรอน สูง สีขาวขุน ผิวมีความล่ืนมัน ไมตองการสารหลอลื่น เน่ืองจากมีความทนทานตอ ความรอนสูงมาก จึงทําใหกระบวนการข้ึนรูปเปนผลิตภัณฑ ตองใชความรอนสูง และมีความ ยงุ ยากกวาพลาสตกิ ชนิดอน่ื ผลิตภณั ฑท ่ีทําจากพอลิเททระฟลูออโรเอทิลีน ลักษณะของเรซินเปนของเหลว เปน เม็ด และเปนผง ใชเคลอื บดา ม เครือ่ งมือชาง เคลือบภายในหมอและกระทะทําใหไ มต อ งใชน า้ํ มนั หุมสายไฟฟา แหวนลูกสูบ ของเครื่องยนต ลกู ปน ทใ่ี ชในเครื่องจกั รกลที่ไมตอ งการสารหลอลนื่ ภาชนะและอปุ กรณท่ีใช ในการทดลองทางเคมี เชน หลอดทดลอง บีกเกอร ฯลฯ นอกจากนย้ี งั ใชผ สมกบั นาํ้ มันหลอล่ืน เพอ่ื เพิ่มประสิทธภิ าพการหลอ ลนื่ อกี ดวย ภาพท่ี 2.4 ผลติ ภณั ฑทท่ี ําจาก พอลเิ ททระฟลูออโรเอทิลนี ที่มา : http://kanchanapisek.or.th/

38 1.2.10 ฟนอลฟอรมาลดีไฮด (Phenol Formaldehyde : Bakelite) ฟนอลฟอรมาลดไี ฮด หรอื เบกาไลต เปนพลาสตกิ ประเภท เทอรโ มเซ็ตชนดิ แรก ทีร่ ูจักมานาน มสี นี ํ้าตาลคลายขนมปง มคี วามแขง็ และอยตู ัว เรซินชนิดน้ี มีทง้ั ท่ีเปนของเหลวใส เหมาะสาํ หรบั หลอในพิมพ และแบบท่เี ปน ผงสําหรับการขนึ้ รูปดวย แมพ มิ พ ซงึ่ ชนิดหลังนี้ มีสนี ้ําตาลดาํ เพียงอยางเดียว ผลติ ภณั ฑท่ีทําจากฟน อลฟอรม าลดีไฮด ใชทําปลอกหุมขดลวดทองแดงรถยนต แกนคอยลในเครื่องรับวิทยุ และโทรทัศน เปลอื กเคร่อื งโทรศัพทสมยั โบราณ ดามเครื่องมือชา ง หหู มอ หูกระทะ ดา มมีด ลูกบิลเลียด แผงวงจรและอุปกรณอิเล็กทรอนิกส กาว สารเคลือบผิว ตลอดจนใชเปนสารเติม แตงในอุตสาหกรรมยาง 1.3 วสั ดุประเภทเซรามกิ ส ผลติ ภัณฑเซรามิกสที่พบหรอื ใชใ นชวี ิตประจาํ วนั มีมากมายหลายชนดิ ตัวอยาง ผลิตภณั ฑเ ซรามกิ สตามลักษณะการใชงาน ไดแ ก 1) ผลิตภณั ฑเ ซรามกิ สท่ีใชเ ปนภาชนะรองรบั หรือปรงุ อาหาร เชน ถว ย ชาม 2) ผลติ ภณั ฑเคร่ืองสุขภณั ฑ เชน โถสวม อา งลา งหนา ที่วางสบู 3) ผลติ ภัณฑก ระเบือ้ ง เชน กระเบ้ืองปพู ้นื กระเบอื้ งกรุฝาผนงั 4) ผลิตภณั ฑท ี่ใชง านดานไฟฟา เชน กลองฟว ส ฐานและมอื จบั สะพานไฟฟา 5) ผลิตภณั ฑท ่ีใชเ ปน วสั ดทุ นไฟ เชน อิฐฉนวนทนไฟ 6) ผลติ ภณั ฑแกว เชน แกว กระจก การใชผลิตภัณฑเซรามิกส ควรคํานึงถึงอันตรายท่ีอาจเกิดข้ึนจากสารเคมี ตาง ๆ ที่เก่ียวของในกระบวนการผลิต เชน สารตะก่ัวที่ใชเปนตัวชวยลดอุณหภูมิการหลอม ละลายและเคลือบใหมีสีสดใส ถานํ้าเคลือบยึดติดกับผิวเน้ือดินปนไมดี สารตะกั่วที่เคลือบ อาจหลุดกะเทาะออกมาได ซึ่งเปนอันตรายตอการบริโภค นอกจากน้ีการนําผลิตภัณฑดังกลาว ไปใสอ าหารทเ่ี ปนกรดหรอื เบส จะทาํ ใหส ารตะก่วั ที่เคลอื บอยลู ะลายปนมากับอาหารได

39 ภาพท่ี 2.5 ผลิตภัณฑเ ซรามกิ ส มีหลากหลายรูปแบบ และสีสนั ทมี่ า : http://fieldtrip.ipst.ac.th เซรามิกส (ceramic) มีความหมายวา ความรอ น คําจาํ กัดความของคําวา เซรามิกส คือ วัสดุที่เกิดจากการรวมกันของสารอนินทรีย (inorganic) ท่ีอุณหภูมิสูง และ สําหรับคําจํากัดความตาม ASTM คือ วัสดุที่เร่ิมตนจากสารอนินทรีย มาประกอบกัน เกิดปฏิกิริยา ท่ีอุณหภูมิสูง สงผลใหอนุภาคของวัสดุเกิดการรวมชิดติดกันจนเกิดเปนอนุภาค ขนาดเปล่ียนไปหรอื เกดิ เฟสใหมขน้ึ และทําใหโ ครงสรา งผลกึ เปลยี่ นไปจากเดิม เม่ือกลา วถงึ คาํ วา เซรามิกส มักจะนกึ ถึงผลิตภัณฑป ระเภทตา ง ๆ ที่ใชใน ชีวิตประจําวัน เชน ผลิตภัณฑบนโตะอาหาร ไดแก ถวยกาแฟ จานชาม เหยือก ผลิตภัณฑ ประเภทสขุ ภัณฑ อางลางหนา ท่ใี สสบู แกวนํา้ กระเบอื้ งปูพ้ืนและบุผนงั กระเบ้ืองหลังคา เซรามกิ ส โอง กระถาง และของตกแตงตาง ๆ แตในความเปนจริง ปจจุบันผลิตภัณฑเซรามิกส มีมากกวาท่ีกลาวมาแลวขางตน ซ่ึงทุกคนอาจไมคิดวาสิ่งของท่ีใชในชีวิตประจําวัน เชน อุปกรณอิเลคโทรนิคตาง ๆ เชน โทรศัพทมือถือ โทรทัศน วิทยุ รถยนต อุปกรณในเคร่ืองจักร ตา ง ๆ อุปกรณท างดานการแพทย กระดูกเทียม ฟนปลอม จะมีสวนท่ีเปนเซรามิกสประกอบอยู ดว ยทงั้ ส้นิ