ชุดวิชาวัสดุศาสตร์ 3 พว32024

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

ก คาํ นาํ ชุดวิชาวัสดศุ าสตร 3 รหัสวชิ า พว32024 ตามหลักสูตรการศึกษานอกระบบระดับการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 ระดับมัธยมศึกษาตอนปลายนี้ ประกอบดวยเนื้อหาหลักวัสดุศาสตร การใชประโยชนและผลกระทบจากวัสดุ การคัดแยกและการรีไซเคิลวัสดุทิศทางการพัฒนาวัสดุในอนาคต ส่ิงประดิษฐจากวัสดุตามหลักสะเต็มศึกษา และเทคโนโลยีการกําจัดวัสดุ เนื้อหาความรู ดังกลาว มีวัตถุประสงคเพ่ือใหผูเรียนมีความรู ความเขาใจเก่ียวกับหลักวัสดุศาสตร โครงสรางและสมบัติวัสดุ การใชประโยชนจากวัสดุตลอดจนสาเหตุและผลกระทบที่เกดิ จากการผลิตและการใชง านของวัสดุตอสิ่งมีชีวิตและส่ิงแวดลอม สามารถคัดแยกวัสดแุ ละกาํ จัดวัสดทุ ใ่ี ชแ ลว ในชีวิตประจําวนั ของตนเอง และชมุ ชนได สํานักงาน กศน. ขอขอบคณุ มหาวิทยาลยั ราชภัฏอบุ ลราชธานี ที่ใหการสนับสนุนองคค วามรูประกอบการนําเสนอเนื้อหา รวมทั้งผูมีสวนเกี่ยวของในการจัดทําชุดวิชา หวังเปนอยางย่งิ วา ชุดวชิ าน้ี จะเกดิ ประโยชนตอผูเรยี น กศน. และสรา งความตระหนกั ในการจัดการวัสดุทใ่ี 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 ษานอกระบบระดบั การศกึ ษาขั้นพื้นฐาน พทุ ธศักราช 2551 ระดบั มัธยมศกึ ษาตอนปลายแบง 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 นและหลงั 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 าเพ่ือใหสามารถศึกษารายละเอียดของเนื้อหาไดครบทุกหนวยการเรียนรู พรอมทํากิจกรรมตามทีก่ ําหนดใหท นั กอ นสอบปลายภาค 3. ทําแบบทดสอบกอ นเรียนของชดุ วิชาตามท่ีกาํ หนด เพ่ือทราบพื้นฐานความรูเ ดมิ ของผูเรียน โดยใหทําลงในสมุดบันทึกกิจกรรมการเรียนรูและตรวจสอบคําตอบจากเฉลยแบบทดสอบ เฉลยและแนวตอบกิจกรรมทา ยหนว ยการเรียน 4. ศึกษาเนอ้ื หาในชุดวชิ าในแตละหนว ยการเรียนรูอยางละเอียดใหเขาใจ ทั้งในชุดวชิ าและสอื่ ประกอบ (ถาม)ี และทาํ กิจกรรมที่กําหนดไวใหครบถวน 5. เมื่อทํากิจกรรมเสร็จแตละกิจกรรมแลว ผูเรียนสามารถตรวจสอบคําตอบไดจากเฉลยและแนวตอบกิจกรรมทายหนวยการเรียน หากผูเรียนตรวจสอบแลวมีผลการเรียนรูไมเ ปนไปตามทค่ี าดหวัง ใหผ เู รียนกลบั ไปทบทวนเน้อื หาสาระในเรื่องนั้นซ้ําจนกวาจะเขาใจแลวกลับมาทาํ กจิ กรรมน้นั ซ้ํา

ค 6. เมื่อศึกษาเนื้อหาสาระครบทุกหนวยแลว ใหผูเรียนทําแบบทดสอบหลังเรียนและตรวจคําตอบจากเฉลยแบบทดสอบหลังเรียนท่ีใหไวในทายเลม เพื่อประเมินความรูหลังเรียนหากผลไมเปนไปตามที่คาดหวัง ใหผูเรียนกลับไปทบทวนเนื้อหาสาระในเร่ืองน้ันใหเขาใจอีกครั้งหนึ่ง แลวกลับมาทําแบบทดสอบหลังเรียนและตรวจใหคะแนนตนเองอีกคร้ัง ผูเรียนควรทําแบบทดสอบหลงั เรยี นใหไ ดคะแนนไมนอยกวารอ ยละ 60 ของแบบทดสอบทัง้ หมด (หรอื36 ขอ) เพ่อื ใหม นั่ ใจวาจะสามารถสอบปลายภาคผาน 7. หากผเู รยี นไดทาํ การศึกษาเน้ือหาและทาํ กจิ กรรมแลวยังไมเขา ใจ ผูเรียนสามารถสอบถามและขอคาํ แนะนาํ ไดจากครู ผูรู หรอื แหลง คน ควา อืน่ ๆ เพิ่มเตมิการศึกษาคน ควา เพ่ิมเตมิ ผูเรียนอาจศึกษาหาความรูเพิ่มเติมไดจากแหลงเรียนรูอื่น ๆ เชน หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวทิ ยาศาสตร ระดบั มธั ยมศกึ ษาตอนปลาย ตามหลกั สูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพ้นื ฐาน พุทธศกั ราช 2551 คูมือประชาชนการคัดแยกขยะมูลฝอยอยางถูกวิธีและเพ่ิมมูลคาคูมือการสรางวินัยสูการจัดการขยะแบบครบวงจร วารสาร แผนพับประชาสัมพันธอินเทอรเ น็ต ผูรู และแหลง เรยี นรใู นชมุ ชน เปน ตนการวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรยี 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 ระดับมัธยมศึกษาตอนปลายสาระการเรียนรู สาระความรูพื้นฐานมาตรฐานการเรยี นรู มาตรฐานท่ี 2.2 มคี วามรู ความเขาใจ และทกั ษะพื้นฐานเกย่ี วกับคณิตศาสตรวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีมาตรฐานการเรยี นรรู ะดบั มีความรูความเขาใจ ทักษะและเห็นคุณคาเกี่ยวกับกระบวนการทางวิทยาศาสตรเทคโนโลยี ส่ิงมีชีวิต ระบบนิเวศ ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดลอมในทองถ่ิน ประเทศ โลกสาร แรง พลังงาน กระบวนการเปลี่ยนแปลง โครงงานวิทยาศาสตรของโลกและดาราศาสตรมจี ิตวทิ ยาศาสตรแ ละนาํ ความรูไปใชในการดาํ เนินชีวิตผลการเรียนรูทคี่ าดหวัง 1. มคี วามรคู วามเขาใจเก่ียวกับหลกั วสั ดศุ าสตร การใชป ระโยชนและผลกระทบจากวัสดุ การคดั แยกและการรไี ซเคลิ เทคโนโลยกี ารกาํ จดั วัสดุ ส่งิ ประดิษฐจากวัสดตุ ามหลักสะเตม็ ศกึ ษา และแนวโนม และทศิ ทางการพัฒนาวสั ดุในอนาคต 2. สามารถออกแบบและสรางส่งิ ประดษิ ฐจากวัสดุใชแ ลว ได 3. ตระหนักถึงผลกระทบทเี่ กดิ จากการใชว ัสดใุ นชวี ิตประจาํ วนั

จสรปุ สาระสําคญั 1. วัสดุศาสตร (Materials Science) หมายถึง การศึกษาที่เก่ียวของกับวัตถุเปน การนาํ ความรูทางวิทยาศาสตร และวิศวกรรมศาสตร เพ่ืออธิบายถึงความสัมพันธระหวางองคประกอบพืน้ ฐานของวสั ดุ และสมบตั ขิ องวัสดุ ซ่งึ ความรดู ังกลาว จะนํามาผลิตหรอื สรา งเปนผลิตภัณฑ เพ่ือแกปญหาหรืออธิบายสิ่งตาง ๆ ท่ีเกี่ยวเน่ืองกับวัสดุและสมบัติที่สนใจ ไดแกโลหะ พลาสตกิ หรอื พอลเิ มอร และเซรามิกส โดยวัสดุศาสตรมีความสําคัญตอการดําเนินชีวิตของมนษุ ย จึงถอื ไดว าจะเปนสว นหน่ึงของปจ จัยพ้ืนฐานในการดาํ เนินชวี ติ และเปนสวนหน่ึงในการพัฒนาประเทศ ใหก าวทันเทคโนโลยที ีท่ ันสมัยในดา นตาง ๆ ในอนาคต 2. มนุษยมีความผูกพนั กบั วสั ดุศาสตรมาเปนเวลาชา นาน โดยเราสามารถพฒั นาสมบตั ขิ องวัสดุใหส ามารถใชงานในดา นตาง ๆ ในชวี ิตประจาํ วัน ในการพฒั นาสมบตั ิของวสั 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นทาง ไดแก ครัวเรือน สถานประกอบการตา ง ๆ กอนท้ิง ในการจัดการวัสดุท่ีใชแลว จําเปนตองจัดใหมีระบบการคัดแยกวัสดุที่ใชแลว ประเภทตาง ๆ ตามแตลักษณะองคประกอบโดยมีวัตถุประสงคเ พื่อนํากลบั ไปใชป ระโยชนใหม โดยจดั วางภาชนะใหเหมาะสม ตลอดจนวางระบบการเก็บรวบรวมวสั 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นหลักการจัดการเศษวัสดุ เพ่ือลดปริมาณเศษวัสดุ ไดแก รีดิวซ (Reduce) คือ การใชนอยหรือลดการใช รียูส(Reuse) คือ การใชซ้ํา และ รีไซเคิล (Recycle) คือ การผลิตใชใหม ใชเปนแนวทางปฏิบัติในการลดปรมิ าณเศษวัสดใุ นครวั เรอื น โรงเรยี น และชมุ ชน

ฉ 4. ปจ จบุ นั วิทยาศาสตรและเทคโนโลยีมีการพัฒนาอยางตอเนื่อง เพ่ือตอบสนองตอการเจริญเติบโตของเศรษฐกิจและสังคมในปจจุบัน การพัฒนาวัสดุใหมีสมบัติท่ีเหมาะกับความตอ งการใชงาน จึงเปนส่ิงที่มีความจําเปนอยางย่ิง อันจะชวยใหการพัฒนาของเทคโนโลยีเติบโตไปพรอมกับการอนุรักษทรัพยากรธรรมชาติ ควบคูกันไป โดยทิศทางการพัฒนาวัสดุเพือ่ ใหมคี วามเหมาะกับการใชงาน จึงมุงเนนพัฒนาใหวัสดุมีความเบา แข็งแรงทนทาน ทนตอสภาพอากาศ มคี วามยืดหยุนสูง นาํ ไฟฟาย่งิ ยวด หรอื วัสดุท่ีมคี วามเปนมิตรตอส่ิงแวดลอม ตามความตองการของภาคอตุ สาหกรรม 5. สะเต็มศึกษา (STEM Education) คอื แนวทางการจดั การศึกษาท่บี รู ณาการความรูใน 4 สหวิทยาการ ไดแก วิทยาศาสตร วิศวกรรม เทคโนโลยี และคณิตศาสตร โดยเนนการนําความรไู ปใชแกป ญหาในชีวิตจรงิ รวมทั้งการพัฒนากระบวนการหรือผลผลติ ใหมท ี่เปนประโยชนต อการดาํ เนนิ ชวี ติ และการทาํ งาน 6. การเผาเศษวัสดุเหลือท้ิงเปนการจัดการเศษวัสดุเหลือท้ิง เปนวิธีท่ีไดรับความนยิ มสามารถกําจัดของเสยี ทม่ี าจากการรักษาพยาบาลและของเสียท่มี พี ิษได ดกี วา การกาํ จดั เศษวัสดุเหลือท้ิงโดยวิธีฝงกลบและอาจนําสวนท่ีเหลือน้ีไปใชประโยชนได ผลกระทบทางระบบนเิ วศนก็นอยกวา ความจําเปนท่จี ะตองแสวงหาแหลงพลังงานหมนุ เวยี นทดแทนพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลซ่ึงนับวันจะมีปริมาณลดนอยลงและมีราคาสูงข้ึน เศษวัสดุเหลือทิ้งเปนอีก ทางเลือกหนึ่งดานการผลิตพลังงาน เพราะเศษวัสดุเหลือท้ิง มีศักยภาพท่ีสามารถนํามาใชเพื่อผลิตพลงั งานได ทัง้ นี้ เนื่องจากมปี ริมาณมาก และไมตองซื้อหาแตในปจจุบันมีการนําเศษวัสดุเหลือท้ิงมาผลติ เปนพลงั งานนอ ยมากเมือ่ เทยี บกับพลังงานทดแทนดา นอ่ืน ๆขอบขา 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

ชการจดั 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 มจํานวนหนว ยกติ ระยะเวลาเรยี นตลอดหลักสตู ร จํานวน 120 ช่วั โมง รวม 3 หนว ยกติ

ซกจิ กรรมการเรียนรู 1. ทําแบบทดสอบกอนเรียนและตรวจสอบคําตอบจากเฉลยทา ยเลม รายวชิ าวสั ดุศาสตร 3 2. ศึกษาเนอ้ื หาสาระในหนวยการเรียนรูทกุ หนวย 3. ทํากจิ กรรมตามทีก่ าํ หนดและตรวจสอบคําตอบจากเฉลยและแนวตอบในทา ยเลม รายวิชาวสั ดุศาสตร 3 4. ทาํ แบบทดสอบหลงั เรียนและตรวจสอบคาํ ตอบจากเฉลยทายรายวชิ าวสั ดศุ าสตร 3

สารบญั ฌคํานาํ หนาคาํ แนะนาํ การใชช ุดวชิ าโครงสรา งชุดวชิ า กสารบัญ ขหนวยท่ี 1 หลกั วัสดศุ าสตร ง ช เร่อื งท่ี 1 ความหมายของวสั ดุศาสตรและประเภทของวัสดุ 1 เรือ่ งท่ี 2 สมบัตวิ ัสดศุ าสตร 1หนว 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 43หนวยท่ี 3 การคัดแยกและการรีไซเคิลวสั ดุ 45 เรอื่ งท่ี 1 การคัดแยกวัสดุท่ใี ชแลว 50 เรอ่ื งที่ 2 การจัดการวัสดุดว ยการรีไซเคิล 51หนวยท่ี 4 แนวโนมการใชวสั ดแุ ละทศิ ทางการพัฒนาวสั ดุในอนาคต 58 เรอื่ งท่ี 1 แนวโนม การใชวัสดุในอนาคต 70 เรือ่ งท่ี 2 ทิศทางการพัฒนาวัสดุในอนาคต 71หน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 86หนว ยท่ี 6 เทคโนโลยกี ารกําจัดวสั ดุ 91 เร่อื งท่ี 1 เทคโนโลยีการกําจัดเศษวัสดเุ หลอื ทิ้งดวยการเผา 103 เร่ืองท่ี 2 การผลิตพลังงานจากเศษวัสดเุ หลือทิ้ง 104บรรณานกุ รม 119คณะผจู ัดทํา 127 140

1 หนวยท่ี 1 หลกั วัสดุศาสตรสาระสาํ คัญ วัสดุศาสตร (Materials Science) หมายถึง การศึกษาที่เก่ียวของกับวัตถุ เปนการนําความรูทางวิทยาศาสตร และวิศวกรรมศาสตร เพื่ออธิบายถึงความสัมพันธระหวางองคป ระกอบพนื้ ฐานของวัสดุ และสมบตั ขิ องวัสดุ ซึง่ ความรูดังกลาว จะนํามาผลิตหรอื สรางเปนผลิตภัณฑ เพื่อแกปญหาหรืออธิบายสิ่งตาง ๆ ที่เกี่ยวเนื่องกับวัสดุและสมบัติท่ีสนใจ ไดแกโลหะ พลาสติก หรือ พอลิเมอร และเซรามิกส โดยวัสดุศาสตรมีความสําคัญตอการดําเนินชีวิตของมนษุ ย จงึ ถอื ไดวาจะเปน สวนหนง่ึ ของปจจัยพืน้ ฐานในการดําเนินชีวิต และเปนสวนหนึ่งในการพัฒนาประเทศ ใหก าวทันเทคโนโลยีที่ทนั สมยั ในดา นตา ง ๆ ในอนาคตตวั 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นการนําความรูทางวทิ ยาศาสตร และวิศวกรรมศาสตร เพอ่ื อธิบายถงึ ความสัมพันธระหวางองคประกอบพื้นฐานของวัสดุ และสมบัติของวัสดุ ซ่ึงความรูดังกลาวน้ี จะนํามาผลิตหรือสรางเปนผลิตภัณฑพรอมทั้งหาคาสมรรถนะในการใชงานของผลิตภัณฑ ความรูท่ีนํามาใชน้ันจะมีลักษณะเปนสหวิทยาการ คือ การใชความรูในหลาย ๆ แขนงมารวมกัน วัสดุศาสตรจึงยิ่งจําเปนตองใชความรูหลายแขนงวิชา ไมวาจะเปนความรูทางฟสิกส เคมี วิศวกรรม ชีววิทยา ไฟฟาคณิตศาสตร หรือ การแพทย เขามารวมกันเพื่อแกปญหาหรืออธิบายส่ิงตาง ๆ ท่ีเก่ียวเน่ืองกับวัสดแุ ละสมบตั ทิ ่ีสนใจ ประเภทของวสั ดุศาสตร ในปจจุบันไมวาวิศวกร นักวิทยาศาสตร หรือนักเทคโนโลยี ลวนตองเก่ียวของกับวัสดุ (Materials) อยเู สมอทั้งในเชิงของผใู ชวสั ดุ ผูผ ลติ และผคู วบคมุ กระบวนการผลิต ตลอดจนผูออกแบบทั้งในรูปแบบ องคประกอบ และโครงสราง บุคคลเหลาน้ีจําเปนอยางยิ่งท่ีจะตองเลอื กใชว สั ดุใหเ หมาะสมถกู ตอ งจากสมบตั ขิ องวสั ดุเหลานนั้ นอกจากนย้ี ังสามารถวิเคราะหไดวาเมือ่ มคี วามผิดปกตเิ กิดข้นึ มนั เปน เพราะเหตใุ ด โดยเฉพาะอยางย่งิ ในปจจุบนั การคนควาทางวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี มคี วามกา วหนาไปอยางมาก วัสดใุ หม ๆ ถูกผลิตขึ้น และมีการคนควาสมบัติพิเศษของวัสดุ เพื่อใชประโยชนมากข้ึน กระบวนการผลิตก็สามารถทําไดอยางมีประสิทธภิ 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 เหล็กทองแดง อลูมิเนียม นิกเกิล ดีบุก สังกะสี ทองคํา ตะก่ัว เปนตน โลหะเมื่อถลุงไดจากสินแรในตอนแรกน้นั สวนใหญจะเปนโลหะเน้ือคอนขางบริสุทธิ์ มีโครงสรางเปนผลึกซ่ึงอะตอมจะมีการจัดเรียงตัวอยางเปนระเบียบและเฉพาะ โดยทั่วไปโลหะเปนตัวนําความรอนและไฟฟาที่ดี แตโลหะเหลานี้มักจะมีเนื้อออนไมแข็งแรงเพียงพอท่ีจะนํามาใชในงานอุตสาหกรรมโดยตรงสว นมากจะนาํ ไปปรับปรงุ คุณสมบัตกิ อ นการใชงาน โลหะและโลหะผสม (Alloys) สามารถแบงออกเปน 2 พวก คือ 1) โลหะและโลหะผสมทีม่ ีเหล็กเปนองคประกอบ (ferrous metals andalloys) 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 ชนิดหรือมากกวา 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 ากเกดิ 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างผลึก แตบางชนิดประกอบดวยของผสมของสวนท่ีมีรูปรางผลึกและสวนมากไมมีรูปรางผลึกความแข็งแรงและความออนเหนียวของวัสดุพอลิเมอรมีความหลากหลาย เน่ืองจากลักษณะของโครงสรางภายใน ทําใหวัสดุพอลิเมอรสวนมากเปนตัวนําไฟฟาท่ีไมดี บางชนิดเปนฉนวนไฟฟาท่ดี ี โดยท่ัวไปวัสดพุ อลเิ มอร มคี วามหนาแนน ตาํ่ และมีจุดออนตัวหรืออุณหภูมิของการสลายตัวคอ นขางตํา่ ประเภทของพอลเิ มอร พอลเิ มอรเปน สารท่มี อี ยมู ากมายหลายชนดิ ซึ่งในแตล ะชนิดก็จะมีสมบตั ิและการกาํ เนิดทีแ่ ตกตา งกัน ดังนั้นการจัดจาํ แนกประเภทพอลิเมอรจ งึ สามารถทาํ ไดหลายวิธีขน้ึ 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 จะสามารถจําแนกพอลิเมอรไดเ ปน 2 ประเภท คือ พอลเิ มอรธ รรมชาติ และพอลิเมอรส ังเคราะห 1) พอลิเมอรธรรมชาติ (Natural Polymers) เปนพอลิเมอรท่ีเกิดข้ึนเองตามธรรมชาติ สามารถพบไดในส่ิงมีชีวิตทุกชนิด โดยพอลิเมอรธรรมชาติเหลาน้ีเปนสิ่งที่สง่ิ มีชีวิตผลิตขึน้ โดยอาศัยกระบวนการทางเคมตี าง ๆ ทเี่ กดิ ข้นึ ภายในเซลล และมกี ารเก็บสะสมไวใชประโยชนตามสวนตาง ๆ ดังน้ันพอลิเมอรธรรมชาติจึงมีความแตกตางกันไปตามชนิดของสิง่ มีชีวิตและตําแหนง ทพี่ บในส่ิงมีชวี ิต ตัวอยา งพอลิเมอรธ รรมชาติ ไดแก เสนใยพืช เซลลูโลสและไคติน เปนตน

5 ภาพท่ี 1.2 พอลิเมอรธรรมชาติ ที่มา : http://www.newsplus.co.th 2) พอลเิ มอรสังเคราะห (Synthetic Polymers) เกิดจากการสงั เคราะหขึ้นโดยมนุษย ดว ยวธิ กี ารนําสารมอนอเมอรจาํ นวนมากมาทําปฏกิ ริ ยิ าเคมีภายใตสภาวะทเี่ หมาะสม ทําใหมอนอเมอรเ หลา นน้ั เกดิ พนั ธะโคเวเลนตต อกนั กลายเปนโมเลกุลพอลเิ มอร โดยสารมอนอเมอรท่ีมักใชเปนสารต้งั ตนในกระบวนการสังเคราะหพอลเิ มอรคือสารไฮโดรคารบอนที่เปน ผลพลอยไดจ ากการกล่นั นาํ้ มันดบิ และการแยกแกส ธรรมชาติ เชนเอททลี 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 งพันธะรวมกนั โดยจะสามารถจาํ แนกไดเ ปน 2 ประเภท คือ 1) โฮโมพอลเิ มอร (Homopolymer) คือ พอลเิ มอรทเี่ กดิ จากมอนอเมอร 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 กันพอลเิ 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างโมเลกุลมลี กั ษณะมว นขดไปมา และบิดเปน เกลียว สามารถยดื ตัวไดเมอื่ มแี รงดงึ หดกลบั ไดเ มอ่ื ลดแรงดงึ และสามารถเกดิ การยืดตัวหดตัวซาํ้ ไป ซา้ํ มาได เชนยางรถยนต เปนตน ภาพที่ 1.6 อิลาสโตเมอร

7 2) เสนใย (Fabric) คือ พอลิเมอรท่ีประกอบดวยโมเลกุลขนาดยาว ลักษณะโครงสร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จากการสงั เคราะห ภาพที่ 1.7 เสนใย ท่ีมา : http://santext.igetweb.com 3) พลาสตกิ (Plastic) คอื พอลิเมอรก ลุมใหญก วาพอลเิ มอรป ระเภทอน่ื ๆ เปนพอลิเมอร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 พลาสติกอาจจาํ 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องกนัตกแตง ผิวหนา ของวสั ดรุ วมถึงพอลิเมอรขนาดเลก็ ทีใ่ หส ี ใชยอมผาใหมสี ตี า ง ๆ พอลเิ มอรกนั น้าํบางชนิดเคลือบเหลก็ 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)” หมายถึงวัตถุทีผ่ า นการเผา ดังน้นั ผลติ ภณั ฑเ ซรามิกสจึงครอบคลุมผลติ ภัณฑตา ง ๆ ท่ใี ชความรอนในกระบวนการผลิต ปจจุบัน เซรามิกส หมายถึง ผลิตภัณฑที่ทําจากวัตถุดิบในธรรมชาติ เชนดิน หิน ทราย และแรธาตุตาง ๆ นํามาผสมกัน ทําเปนสิ่งประดิษฐแลวเผาเพ่ือเปลี่ยนเนื้อวัสดุให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 วัตถุดิบหลักเชน ดิน เฟลดสปาร อวอตซ และวัตถุดิบรอง ซึ่งเปนวัตถุดิบชวยเสริมใหผลิตภัณฑท่ีไดมีคณุ ภาพสูงขึน้ เชน ดิกไคซ โดโลไมต และสารประกอบออกไซดบ างชนดิ ดนิ (Clays) เปนวตั ถุดบิ สําคญั ในการผลติ เซรามกิ สห ลายประเภท โดยเฉพาะผลิตภัณฑที่ใชเปนภาชนะใสอาหาร เคร่ืองสุขภัณฑ กระเบื้อง เปนตน ถาแบงดินตามลักษณะทางกายภาพอาจจําแนกไดเปน ดินขาว (Chaina clays) และดนิ เหนียว (Ball clays)

9 เฟลดส ปาร (Feldspar) หรือหินฟนมา เปนสารประกอบอะลูมิโนซลิ ิ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 ในอุตสาหกรรมแกว เม่ือเฟลดส ปารหลอมตวั กับแกว จะทาํ ใหแกว มีความเหนียว คงทนตอ การกระแทก และทนตอความรอ นเฉยี บพลัน ควอตซ (Quartz) หรอื หนิ เข้ยี วหนุมาน เปนสารประกอบออกไซดข องซิลิคอนไดออกไซค (SiO2) หรือทเ่ี รยี กวา ซลิ ิกา สวนมากมลี ักษณะใสไมม ีสี แตถามมี ลทินเจอื ปนจะทําใหเ กดิ สีตาง ๆ ควอตซ ทําหนาทเี่ ปน โครงสรา งของผลติ ภณั ฑเ ซรามิกส ชว ยใหเกิดความแข็งแรง ไมโ คง งอ ทําใหผ ลิตภณั ฑทัง้ กอนเผาและหลงั เผาหดตวั นอย แรโ ดโลไมต (Dolomite) หรอื หินตะกอนท่ีมอี งคป ระกอบหลัก คือแคลเซียมแมกนีเซียมคารบอเนต (CaMg(CO3)2 มีลักษณะคลายหนิ ปนู ใชผสมกับเน้ือดนิ เพ่อืลดจุดหลอมเหลวของวัตถุดิบ และใชผสมในน้ํายาเคลอื บ สารประกอบออกไซด เปนสารที่ใชเตมิ เพอื่ ใหผลิตภณั ฑมสี มบตั แิ ละคุณภาพตามทต่ี อ งการ เชน มีสมบัตทิ นไฟ มสี มบตั โิ ปรง แสงทึบแสง นอกจากน้ียังมีวัตถุดิบอ่ืนๆ เชน ดิกไคต ซ่ึงมีองคประกอบเหมือนดิน แตมีโครงสรางผลึกและสัดสวนขององคประกอบตางกัน ปริมาณอะลูมินาที่องคประกอบมีผลตอสมบัติของผลิตภัณฑถาอะลูมินาเปนองคประกอบรอยละ 28 – 32 โดยมวล จะมีลักษณะเปนหินแข็งเหมาะสําหรับแกะสลักเปนรูปตางๆ แตถาอะลูมินาเปนองคประกอบรอยละ11 –28โดยมวล เหมาะสําหรับใชผลิตวัสดุทนไฟ กระเบื้องปูพื้นและถามีอะลูมินาเปนองคประกอบในสดั สวนท่นี อยกวาน้จี ะใชผสมทาํ ปูนซีเมนตขาว เปนตน

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

11เรื่องที่ 2 สมบตั ิของวสั ดุ การศกึ ษาและทดสอบสมบัตขิ องวัสดุ มีความสําคัญและมคี วามจาํ เปน ตอผูปฏิบัติงาน ท้ังในดานวิทยาศาสตร วิศวกรรม และดานเทคโนโลยี เพราะแตละกลุมยอมตองมีความรู ความเขาใจในศาสตรของวัสดุ เพ่ือใชอธิบายปรากฏการณตาง ๆ สําหรับการออกแบบหรือผลิตผลิตภัณฑ ตลอดจนการสังเคราะหวัสดุชนิดใหม แตการศึกษาสมบัติวัสดุนี้อาจศึกษาในรายละเอียดท่แี ตกตา งกัน เชน หากเปน การศึกษาทางวิทยาศาสตรข องวัสดุ จะเปนการศึกษาความสัมพันธท่ีเกิดข้ึนระหวางโครงสรางและสมบัติของวัสดุ การศึกษาทางวิศวกรรมศาสตรของวสั ดุ จะเปนการอาศัยความสัมพันธระหวางโครงสรางและสมบัติในการออกแบบ เพ่ือสรางผลติ 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างและองคประกอบของธาตุตาง ๆ ที่เปนวัสดุน้ัน ตามปกติสมบัติน้ีจะทราบไดจากการทดลองในห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) ของวสั ดุน้นั กับพลงั งานในรูปตาง ๆ กัน เชน ลักษณะของสี ความหนาแนน การหลอมเหลว ปรากฏการท่ีเกิดเก่ยี 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 วกับการยดื และหดตัวของวสั ดุ ความแข็ง ความสามารถในการรับนํ้าหนกั ความสึกหรอ และการดดู กลนืพลังงาน เปนตน 4) คุณสมบตั ทิ างความรอ น (Thermal properties) เปนการตอบสนองของวัสดุตอปฏิบัติการทางความรอน เชน การดูดซับพลังงานของของแข็งในรูปของความรอนดวยการเพิ่มข้ึนของอุณหภูมิและขนาด พลังงานจะถายเทไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิตํ่ากวาถาวัสดุมีสองบริเวณที่มีอุณหภูมิตางกัน โดยวัสดุอาจเกิดการหลอมเหลวในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูง ความจุความรอน การขยายตัวจากความรอนและการนําความรอนเปน สมบตั ิทางความรอนทส่ี ําคญั ของวัสดขุ องแข็งในการนําไปใชง าน

12 3.1 สมบัตวิ ัสดุประเภทโลหะ (Metallic Materials) วสั ดุพวกนีเ้ ปนสารอนินทรีย (Inorganic substances) ทีป่ ระกอบดว ยธาตุ 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 งตัวอยางเปน ระเบียบและเฉพาะ ทาํ ใหโลหะมีสมบตั ิ ดงั นี้ 1. การนําไฟฟา เปน ตวั นําไฟฟาไดดี เพราะมอี เิ ล็กตรอนเคลือ่ นท่ีไปไดง า ยท่ัวท้ังกอ นของโลหะ แตโ ลหะนําไฟฟา ไดน อยลง เมอ่ื อุณหภูมสิ ูงข้นึ เนอื่ งจากไอออนบวกมกี ารสัน่ สะเทอื นดว ยความถี่และชว งกวางทสี่ งู ข้ึนทาํ ใหอิเลก็ ตรอนเคลอ่ื นทไ่ี มสะดวก 2. การนาํ ความรอน โลหะนําความรอนไดด ี เพราะมอี เิ ล็กตรอนที่เคลือ่ นทีไ่ ด โดยอิเล็กตรอนซ่ึงอยูตรงตําแหนง ท่ีมอี ุณหภูมิสงู จะมีพลังงานจลนสูง และอิเล็กตรอนทม่ี ีพลังงานจลนสูงจะเคล่ือนทไี่ ปยงั สวนอน่ื ของโลหะจงึ สามารถถา ยเทความรอ นใหแ กสว นอื่น ๆ ของ แทงโลหะที่มอี ณุ หภูมิต่ํากวา ได 3. ความเหนียว โลหะตีแผเปนแผนหรือดึงออกเปนเสนได เพราะไอออนบวก แตละไอออนอยูในสภาพเหมือนกัน ๆ กัน และไดรับแรงดึงดูดจากประจุลบเทากันทั้งแทงโลหะไอออนบวกจึงเล่ือนไถลผานกันไดโดยไมหลุดจากกัน เพราะมีกลุมขอองอิเล็กตรอนทําหนาท่ีคอยยดึ ไอออนบวกเหลา น้ีไว 4. ความมนั วาว โลหะมผี ิวเปนมนั วาว เพราะกลมุ ของอิเล็กตรอนท่ีเคล่ือนท่ีได โดยอิสระจะรบั และกระจายแสงออกมา จงึ ทาํ ให โลหะสามารถสะทอนแสงซงึ่ เปน คลื่นแมเ หล็กไฟฟา ได 5. จดุ หลอมเหลว โลหะมีจุดหลอมเหลวสูง เพราะพันธะในโลหะ เปนพันธะที่เกิดจากแรงยดึ เหน่ยี วระหวา งวาเลนซอิเลก็ ตรอนอสิ ระทงั้ หมดในกอนโลหะกบั ไอออนจงึ เปนพนั ธะทีแ่ ข็งแรงมาก

13 3.2 สมบัติวัสดพุ อลเิ มอร ชนดิ ของสมบัตขิ องพอลิเมอรแบงอยางกวางๆไดเปนหลายหมวดข้ึนกับความละเอียด ในระดับนาโนหรือไมโครเปนสมบัติท่ีอธิบายลักษณะของสายโดยตรงโดยเฉพาะโครงสรางของพอลิเมอร ในระดับกลาง เปนสมบัติท่ีอธิบายสัณฐานของพอลิเมอรเม่ืออยูในที่วาง ในระดับกวางเปนการอธิบายพฤติกรรมโดยรวมของพอลิเมอร ซึ่งเปนสมบัติในระดับการใชงาน 1. จดุ หลอมเหลว จุดหลอมเหลวที่ใชกับพอลิเมอรไมใชการเปลี่ยนสถานะ จากของแข็งเปนของเหลวแตเปนการเปล่ียนจากรูปผลึกหรือ ก่ึงผลึกมาเปนรูปของแข็ง บางคร้ังเรียกวาจุดหลอมเหลวผลึก ในกลุมของพอลิเมอรสังเคราะหจุดหลอมเหลวผลึกยังเปนที่ ถกเถียงในกรณีของเทอรโ มพลาสตกิ เชน เทอรโ มเซตพอลเิ มอร ท่ีสลายตวั ในอุณหภูมิสงู มากกวาจะหลอมเหลว 2. พฤตกิ รรมการผสม โดยท่ัวไปสวนผสมของพอลิเมอรมีการผสมกันไดนอยกวา การผสมของโมเลกุลเล็กๆผลกระทบน้ีเป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และพลังงานอิสระท่ีเกย่ี วขอ งกบั การเพิ่มปริมาตรที่ใชงานไดของแตละสวนประกอบ การเพ่ิมข้ึนในระดับเอนโทรปขน้ึ กับจาํ นวนของอนภุ าคทนี่ ํามาผสมกนั 3. การแตกก่ิง การแตกกิ่ง ของสายพอลิเมอรมีผลกระทบตอสมบัติทั้งหมดของพอลิเมอร สายยาวที่แตกก่ิงจะเพิ่มความเหนียว เน่ืองจากการเพ่ิมจํานวนของความซับซอนตอสายความยาวอยางสุม และสายส้ันจะลดแรงภายในพอลิเมอรเพราะการรบกวนการจัดตัวโซขางสั้นๆ ลดความเปนผลึกเพราะรบกวนโครงสรางผลึก การลดความเปนผลึกเก่ียวของกับการเพิ่มลักษณะโปรง ใสแบบกระจกเพราะแสงผานบริเวณที่เปนผลกึ ขนาดเล็ก 4. การนาํ ความรอ น การนาํ ความรอนของพอลิเมอร สว นใหญม ีคา ต่าํ ดวยเหตนุ ีว้ สั ดพุ อลิเมอรจ ึงถูกนาํ มาใชเปน ฉนวนทางความรอน เนื่องจากคา การนาํ ความรอนตํา่ เชนเดียวกบั วัสดุเซรามิกส โดยสมบัตคิ วามเปน ฉนวนของพอลเิ มอรจะสงู ขน้ึ จากโครงสรางทม่ี ีลักษณะเปนรูอากาศเลก็ ๆ ท่เี กดิ จากกระบวนการเกดิ polymerization เชน โฟมพอลไี สตรีนหรือที่เรยี กวาStyrofoam ซึ่งมักถกู นํามาใชเ ปน ฉนวนกนั ความรอ น

14 3.3 สมบัตวิ สั ดุเซรามกิ ส วสั ดุเซรามิกส เปนสารอนินทรียที่ประกอบดวยธาตุที่เปนโลหะและธาตุท่ีเปนอโลหะรวมตัวกันดวยพันธะเคมี ที่ยึดจับตัวกันจากการผานกระบวนการผลิตที่อุณหภูมิสูง วัสดุเซรามิกสมีโครงสรางเปนไดทั้งแบบมีรูปรางผลึก และไมมีรูปรางผลึกหรือเปนของผสมของท้ังสองแบบ 1. การนาํ ความรอ น การนําความรอนของเซรามิกส จะเปนฉนวนความรอนมากขึ้นตามจํานวนอิเล็กตรอนอิสระที่ลดลง คาการนําความรอนของวัสดุเซรามิกอยูในชวงประมาณ 2 ถึง50 วตั ตตอเมตรเคลวิน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นการกระเจิงจากการสั่นของผลึกจะมากขึ้น ทําใหการนาํ ความรอ นของวสั ดุเซรามิกสล ดลง แตคาการนําความรอนจะกลับเพิ่มข้ึนอีกครั้งที่อุณหภูมิสูงทั้งนี้ เนื่องจากการถายเทความรอนของรังสีอินฟราเรด จํานวนหนึ่งจะสามารถทําใหความรอนถายเทผานวัสดุเซรามิกสโปรงใสได โดยประสิทธิภาพการนําความรอนของกระบวนการน้ีจะเพ่ิมขึ้นตามอุณหภูมิท่ีสูงข้ึน สมบัติดานการเปนฉนวนควบคูไปกับการทนความรอนสูง ๆ และทนตอ การขัดสี ทาํ ใหเซรามิกสหลายชนิดสามารถนําไปใชบุผนังเตาเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อหลอมโลหะ เชน เตาหลอมเหล็กกลา การนําเซรามิกสไปใชงานทางอวกาศนับวามีความสําคัญมากคือ ใชกระเบ้ืองเซรามิกสบุผนังกระสวยอวกาศ (space shuttle) วัสดุเซรามิกสเหลาน้ีชวยกันความรอ นไมใหผา นเขาไปถึงโครงสรางอะลูมิเนียมภายในกระสวยอวกาศเม่ือขณะบินออก และกลับเขา สูบ รรยากาศของโลกซง่ึ มอี ุณหภมู สิ ูงถงึ 800 องศาเซลเซียส 2. ความเหนยี วของเซรามิกส เนื่องจากพนั ธะทเ่ี กิดขึน้ ภายในโครงสรา งของเซรามิกเปนพนั ธะแบบไอออนิก – โคเวเลนต ดังน้ันวัสดุเซรามิกสจะมีความเหนียว (toughness) ที่ต่ํา มีงานวิจัยมากมายท่ีพยายามคนควาเพ่ือ ปรับปรุง ความเหนียวของเซรามิกส อาทิเชน การทําอัดดวยความรอน (hot pressing) และเติม สารเคมีบางชนิดเพ่ือใหเกิดพันธะข้ึน การทดสอบความตานทานตอ การขยายตวั ของรอยแตก (fracture – toughness tests) กับวัสดุเซรามิกสเพ่ือหาคาความสามารถกระทาํ ไดเ ชนเดยี วกบั ในโลหะ

15 3.ความแขง็ ของเซรามกิ ส เนื่องจากเซรามิกสมีความแข็งมาก ทําใหเราสามารถนําเอาวัสดุเซรามิกสมาใชเปนวัสดุสําหรับ ขัดสี (abrasive materials) เพื่อตัด บด และขัดถูวัสดุอ่ืนที่มีความแข็งนอยกวา เซรามิกสเหลานี้ ไดแกอลูมิเนียมออกไชด (aluminum oxide) และซิลิคอนคารไบด (silicon carbide) เซรามกิ สท่ีใช เปนวัสดุสําหรับขัดสีจะตองมีอนุภาคท่ีแข็งและมีปริมาณรูพรนุ ที่พอเหมาะ เพ่ือใหอ ากาศและของ เหลวไหลผานโครงสรางได อลูมิเนียมออกไซดมักจะมีความเหนียวที่สูงกวาซิลิคอนคารไบดแต ไมแข็งเทา ดังน้ันซิลิคอนคารไบดจึงถูกใชมากกวา ในขณะเดียวกันเม่ือผสมเซอรโคเนียมออกไชด (zirconium oxide) ลงไป อลูมิเนียมออกไชดจะทาํ 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 และมคี วามจําเปน ตอ ผปู ฏบิ ัตงิ านอยา งมาก เพอ่ื ใหส ามารถออกแบบและสรางผลติ ภณั ฑใหไ ดตามความตอ งการและเกดิ ประโยชนต อการใชง านมากทส่ี ุด โดยการออกแบบผลิตภัณฑจ ะตอ งคํานึงถงึ 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 แรงเหลก็ หลอ (cast iron) ไดด วยความรอนเหลก็ 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 หภูมิสงูพอลิโพรไพลนี (Polypropylene:PP)พอลไิ วนิลคลอไรด (Polyvinyl เปนฉนวนไฟฟาอยา งดี ไมตดิ ไฟ มีลักษณะเปนchloride: PVC) ของแขง็ คงรปู และออนนุมเหนียว สามารถพอลไิ วนิลอะซิเตต (Polyvinyl นําไปใชง านไดอ ยา งกวางขวาง ออนนม่ิ เปน ของเหลวขน หนืด สขี นุ ขาว เมอ่ื แหง

16ชนดิ ของวัสดุ สมบัติacetate: 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 นพอลคิ ารบ อเนต (Polycarbonate) โปรงใส และแข็งมาก ตา นทานการขีดขว น ไดดีไนลอน(Nylon) เหนียว และมีผิวลืน่พอลเิ ททระฟลอู อโรเอทลิ ีน ทนทานตอ การกัดกรอนของสารเคมี และ(Polytetrafluoroethylene : ทนความรอนสงู สขี าวขุน ผวิ มคี วามล่นื มันPTFE) ไมตอ งการสารหลอ ลน่ืฟ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 ลอมเหลวแบเรียมไทเทไนท (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 ในสมุดบันทึกกิจกรรมการเรียนรู แลวจัดสงตามทค่ี รผู สู อนกําหนด

17 หนวยที่ 2 การใชป ระโยชนแ ละผลกระทบจากวสั ดุสาระสาํ คัญ มนุษยมีความผูกพันกับวัสดุศาสตรมาเปนเวลาชานาน โดยเราสามารถพัฒนาสมบัติของวัสดใุ หส ามารถใชงานในดานตาง ๆ ในชีวิตประจําวัน ในการพัฒนาสมบัติของวัสดุยอมเกิดมลพษิ จากการผลติ และการใชงานวัสดุ และเกิดผลกระทบท่ีเกิดจากการใชวัสดุตอส่ิงมีชีวิตและสิง่ 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 ผลกระทบจากวัสดุเร่อื งท่ี 1 การใชประโยชนจ ากวสั ดุ มนุษยมีความผูกพันกับวัสดุศาสตรมาเปนเวลาชานาน หรืออาจกลาวไดวา“วัสดุศาสตรอ ยรู อบตวั เรา” ซึ่งวัตถุตา งๆ ลวนประกอบขึ้นจากวัสดุ โดยเราสามารถพัฒนาสมบัติของวัสดใุ 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 ๆ3 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 ประเภทยอ ย ๆ ได 3 ชนดิ คอื กลมุ โลหะพ้ืนฐาน เปนโลหะทีม่ แี หลงกําเนิดเปนแรประเภทออกไซดหรือซลั ไฟดซ งึ่ มีกระบวนถลงุ เอาโลหะออกมาไดง า ย เชน ทองแดง ตะกว่ั สงั กะสี ดีบกุ พลวงเปน ตน กลุมโลหะหนัก เปนโลหะท่ีมีความหนาแนนสูงกวา 5 กรัมตอลูกบาศกเซนติเมตร เชนแทนทาลัม ไทเทเนียม แคดเมียม ปรอท โครเมียม แมงกานีส นิกเกิล เปนตน และกลุมโลหะเบา ซ่ึงเปนโลหะที่มีความหนาแนนนอยกวา 5 กรัมตอลูกบาศกเซนติเมตร เชน อะลูมิเนียมแมกนเี ซียม เบรลิ เลียม เปน ตน 3) โลหะมีคา (Precious metal) เปนโลหะท่ีมีสีสันสวยงามและคงทน จึงนิยมใชทาํ เปนเคร่อื งประดับ เชน ทองคํา เงิน และแพลทินมั นอกจากนโ้ี ลหะมีคายังมีความสาํ คัญในดา นทุนสาํ รองเงนิ ตราระหวางประเทศ เนอ่ื งจากมลู คาของโลหะประเภทนี้ มีแนวโนมเพิ่มขึ้นอยางตอเนอ่ื ง

19 เนื่องดว ยโลหะมคี ุณสมบตั ทิ ี่ดีมากมายหลายประการจึงทําใหความตองการใชโลหะมเี พ่มิ มากขึน้ มาโดยตลอด ดังจะเห็นไดจากปจจุบันท่ีโลหะเขามาเปนสวนหน่ึงในชีวิตประจําวันของมนุษยจนขาดไมได ทั้งเครื่องใชครัวเรือน ภาชนะบรรจุภัณฑ เครื่องประดับ เฟอรนิเจอรอุปกรณไฟฟาอิเล็กทรอนิกส ยานพาหนะ ส่ิงกอสราง ผลงานศิลปะ หรือแมกระทั่งอาวุธยุทโธปกรณ 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นอันดับสองรองจากอะลมู เิ นียม มนุษยไดคิดคนวธิ กี ารถลุงแรเหล็กมาเปนเวลานานกวา 3,500 ป โดยในยุคเริ่มแรกไดนํามาใชเ พ่อื การสงคราม และดวยคุณสมบัติทดี่ หี ลายประการโดยเฉพาะดานความแข็งแรงสูงและมรี าคาถูก ทําใหป จจุบันเหลก็ นับเปนโลหะท่มี ีการนํามาใชประโยชนมากที่สุดในโลก โดยมีปริมาณการผลิตเหล็กคิดเปนรอยละ 95 ของปริมาณการผลิตโลหะทั้งหมด สําหรับทางอตุ สาหกรรมมกี ารนําเหลก็ มาใชอ ยางแพรห ลายในรปู ของเหล็กหลอ (Cast iron) และเหล็กกลา(Steel) การใชป ระโยชนของโลหะเหล็ก เหล็กมีการนําไปใชประโยชนมากมายนับต้ังแตการใชเปนวัสดุสําหรับงานกอสรางตา งๆ เชน โครงสรางอาคาร เสา คาน หลังคา สะพาน เสาไฟฟาแรงสูง เปนตน ในอุตสาหกรรมคมนาคมขนสงก็มีการใชเหล็กเปนวัสดุสําหรับผลิตยานพาหนะตางๆ เชน รถยนต รถบรรทุกรถไฟ เรือเดินสมุทร และเคร่ืองบิน นอกจากนี้ของใชตางๆ ในชีวิตประจําวันของเราก็ลวนมีสวนประกอบท่ที าํ จากเหล็กท้ังสนิ้ ไมวา จะเปน ตเู ยน็ เครอ่ื งปรับอากาศ พัดลม นาฬิกาเคร่ืองซักผา หมอหุงขาว กระทะ เตาแกส ถังแกส เตารีด โตะ เกาอี้ มุงลวด ทอน้ํา ชอน สอมมดี ฯลฯ

20 2. ดบี ุก ดีบุกเปนโลหะสีขาวซ่ึงมีการนํามาใชประโยชนเปนเวลานานแลว เนื่องจากดีบุกสามารถผสมเปนเนื้อเดียวกับทองแดงไดดี การใชงานในชวงแรกจึงเปนการผลิตโลหะผสมระหวางดีบุกกับทองแดงหรือท่ีเรียกวา โลหะสัมริด (Bronze) ซึ่งมีการใชคนพบมาตั้งแตประมาณ 3,500 ปกอ นครสิ ตกาล ดีบุกจัดเปนโลหะท่ีมีลกั ษณะเดน คอื มคี วามออนตัวสงูมีความตา นทานตอการกัดกรอ นสูง และมคี ณุ สมบตั ิดานหลอ ลื่นดี การใชป ระโยชนของโลหะดบี กุ โลหะดีบุกเปนโลหะออนจึงไมใชดีบุกในการผลิตช้ินสวนจักรกล แตดวยคุณสมบัติเดนที่มีความทนทานตอการกดั กรอ นของกรดและสารละลายตาง ๆ ทนตอการเปนสนิม มีความเงางาม สวยงาม และไมกอใหเกิดสารพิษที่เปนอันตรายตอรางกาย จึงนิยมใชในการเคลือบแผนเหล็กเพ่ือผลิตเปนภาชนะบรรจุอาหารและเคร่ืองด่ืม ดีบุกเมื่อรีดเปนแผนบาง ๆ สามารถนําไปใชหอส่ิงของตาง ๆ เพื่อปองกันความช้ืนไดดี นอกจากนี้โลหะดีบุกยังมีคุณสมบัติในการผสมเปน เนื้อเดียวกับโลหะอ่ืนไดดี จึงสามารถผลิตเปนโลหะดีบุกผสมที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกับการใชงานไดอยางกวางขวาง เชน โลหะดีบุกผสมตะกั่ว พลวง หรือสังกะสี ท่ีใชในการผลิตโลหะบัดกรีสําหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส เครื่องใชไฟฟา และคอมพิวเตอร โลหะดีบุกผสมตะก่ัวเพ่ือใชผลิตหมอนํ้ารถยนตและชิ้นสวนยานยนต โลหะดีบุกผสมทองแดงท่ีใชในการผลิตทองสมั ฤทธ์เิ พื่อทําระฆังและศลิ ปะวตั ถุตา ง ๆ โลหะดีบกุ ผสมเงิน ทองแดง และปรอท ใชส าํ หรับอุดฟนและงานทันตกรรม นอกจากนี้ยังใชทําโลหะดีบุกผสมทองแดงและพลวงหรือท่ี เรียกวาพิวเตอร (Pewter) ซ่ึงนิยมนําไปผลิตเปนเครื่องใช เคร่ืองประดับตกแตง ของท่ีระลึก ตลอดจนการชุบเคลือบตาง ๆ อีกดวย โลหะดีบุกท่ีสําคัญอีกชนิดหน่ึงท่ีใชทําเปนโลหะแบร่ิง มีช่ือวาBabbit เปนโลหะทป่ี ระกอบดวย ดีบุก พลวง ทองแดง และอาจมีตะกั่วผสมอีกเล็กนอย โลหะผสมชนดิ นมี้ โี ครงสรา งพนื้ ฐานท่ีออนและมีสัมประสิทธิ์ความฝดตํ่าทําใหเหมาะที่จะใชเปนโลหะแบริง่

21 3. ตะกั่ว ตะกว่ั เปนท่ีรจู กั มานานตั้งแต 3,500 ปกอนคริสตกาล ในอียิปตสมัยโบราณมีการใชแรตะกั่วเปนเคร่ืองสําอางสําหรับทาตา โลหะตะก่ัวก็นับเปนโลหะชนิดหนึ่งท่ีมีการใชมานานที่สดุ การคน พบโลหะตะก่ัวเกดิ ข้นึ โดยบังเอญิ โดยขณะท่ีมีการกอกองไฟบนแรทม่ี ีสว นผสมของตะก่วั ไดเกิดมโี ลหะตะก่ัวหลอมเหลวไหลออกมาบริเวณกองไฟน้ัน เนอื่ งจากตะกว่ั มีจุดหลอมเหลวตํ่า จงึ สามารถสกดั เอาโลหะออกจากแรไ ดโดยงา ยดว ยอณุ หภูมิที่ไมส งู นกัชาวโรมนั โบราณเร่มิ นําโลหะตะก่ัวมาใชอ ยา งจรงิ จังสาํ หรับผลิตเปนภาชนะและทอนํ้า ซึ่งยังคงหลกั ฐานอยูจ นกระทั่งปจ จุบนั นบั จากน้ันกไ็ ดม กี ารใชประโยชนจ ากโลหะตะก่ัวอยางแพรหลายจนจัดเปนโลหะท่ีมีการใชมากที่สุดเปนอันดับหารองจาก เหล็ก อะลูมิเนียม ทองแดง และสังกะสี การใชประโยชนข องโลหะตะกวั่ โลหะตะกั่วเปนมีคุณสมบัติเดนคือ มีหลอมเหลวตํ่า มีความหนาแนนสูง มีความออนตัวสูง ความแข็งแรงอยูในเกณฑตํ่า มีคุณสมบัติหลอล่ืน และตานทานการกัดกรอนไดดีการใชประโยชนโลหะตะก่ัวสวนใหญจะใชในอุตสาหกรรมทําแบตเตอร่ีรถยนต ใชเปนสารประกอบตะก่ัวสําหรับผสมทําสี ใชทําลูกกระสุนและยุทธภัณฑ ใชทําฉากก้ันเพื่อปองกันรังสีตาง ๆ เชน รังสีเอ็กซ รังสีเบตา รังสีแกมมา เปนตน นอกจากนี้ยังใชเปนธาตุผสมกับโลหะทองแดงและเหลก็ 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วยแผนข้ัวและหว งยึดแบตเตอร่ี แบตเตอรี่ทีใ่ ชใ นรถยนตจะมตี ะกว่ั ประมาณ 9 - 12 กิโลกรมั 2) เปลอื กเคเบิล ใชตะก่ัวหุมสายเคเบิลไฟฟาและสื่อสารที่อยูใตดินและใตน้ํา เพ่ือปอ งกนั ความเสยี หายจากความช้ืน และการกดั แทะของหนู ซ่ึงชว ยใหไมเกิดการขัดของในระบบไฟฟาและการสื่อสาร 3) ตะกั่วแผน เน่ืองจากตะก่ัวมีคุณสมบัติตานทานการกัดกรอน จึงใชตะก่ัวแผนเปนวสั ดุกอสรางทส่ี ําคญั ในอตุ สาหกรรมเคมี และการกอสรางอาคาร แผนก้ันรังสีตาง ๆ รวมท้ังการใชตะก่ัวแผนรวมกับแอสเบสทอสและเหล็กสําหรับปูใตฐานตึกเพื่อปองกันการสั่นสะเทือนและควบคุมเสียงสําหรับรถไฟใตดิน

22 4) ทอตะก่ัว เน่ืองจากตะกั่วมีคุณสมบัติตานการกัดกัดกรอน ดัดงองาย และแปรรูปดวยการอัดรีดงา ย จึงใชทาํ ทอไรต ะเขบ็ สาํ หรบั อุตสาหกรรมเคมีและระบบทอ สงน้าํ 5) โลหะบัดกรี จากคุณสมบัติจุดหลอมเหลวตํ่าและราคาถูก จึงใชเจือกับดีบุกเปนโลหะบัดกรี (อัตราสวนดีบุกตอตะกั่ว 60-40 หรือ 70-30) เพื่อเช่ือมชิ้นงานโลหะใหติดกันโลหะบัดกรีบางชนิดอาจผสมธาตุอ่ืน เชน พลวงและเงิน เขาไปเพ่ือเพ่ิมความแข็งแกรงและตา นทานการกัดกรอน 6) โลหะตัวพิมพที่ใชในอุตสาหกรรมการพิมพ เปนโลหะผสมระหวางตะกั่ว พลวงและดีบุก โดยตะกั่วชวยใหมีจุดหลอมตัวตํ่าและหลอไดงาย พลวงชวยเพ่ิมความแข็งแรงตา 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 เพื่อเพ่ิมความแขง็ แรงและตา นทานการกัดกรอ น นิยมใชทาํ ถงั บรรจนุ า้ํ มันรถยนต อุปกรณกรอง และมงุ หลังคา 8) ฟวสระบบตัดไฟอัตโนมัติ อาศัยคุณสมบัติท่ีมีจุดหลอมเหลวต่ํา จึงทําใหตะกั่วหลอมละลายเมอื่ มีกระแสไฟฟา ไหลผานมากเกินท่ีกาํ หนดไวในระบบ 9) รงควัตถุ ใชสําหรับเปนสีสําหรับทาเพ่ือปองกันสนิมใหเหล็กและเหล็กกลา และใชท าสีเครือ่ งหมายบนทางเทา 4. สงั กะสี สังกะสีเปนโลหะที่มีการผลิตและนํามาใชประโยชนเมื่อประมาณ 600 ปมาแลวโดยชว งแรกจะมกี ารใชมากในแถบประเทศอินเดียและจีน โดยมีการผลิตเคร่ืองใชท่ีทําจากโลหะสังกะสีผสม และนําสังกะสีออกไซดมาผสมถานหินเพื่อใชทําเคร่ืองปนดินเผา สําหรับกระบวนการผลิตโลหะสังกะสีที่เปนตนแบบของเทคโนโลยีการถลุงสังกะสีในปจจุบันถูกคิดคนในป 1738 โดยวลิ เลย่ี ม แชมเปยม ทําใหมีการใชสังกะสีอยางแพรหลาย และถือเปนโลหะท่ีมีปรมิ 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 เพราะมีระบบผลึกเปนรูปหกเหลี่ยม อัตราการยืดตัวนอย และมีคุณสมบัติตานทานการกัดกรอนไดดีนอกจากน้ียังสามารถกอใหเกิดพิษไดเน่ืองจากรวมตัวกับออกซิเจนเปนสังกะสีออกไซดไดงายซ่งึ เปน ควนั สขี าวที่มีอนั ตราย สงั กะสีถูกนําไปใชประโยชนหลายดาน ตามคุณสมบัติท่ีมีมากมายโดยอาจแบงการใชป ระโยชนต ามลักษณะการนาํ ไปใชไดดังนี้ 1) ใชเคลือบผิวเหล็กเพ่ือปองกันการเกิดสนิม และการผุกกรอน โดยสังกะสีจะทําหนาทปี่ องกัน 2 ขนั้ ตอนคอื ข้ันแรกจะทาํ หนาทป่ี องกนั ผวิ เหลก็ ไมใหสมั ผสั กับอากาศหรือสารอยางอ่ืน และหากเกดิ รอยขีดขวนหรอื ผกุ รอ นจนถงึ ผวิ เหลก็ แลว สงั กะสีจะทําหนาที่ในข้นั ตอไปรูปของ Galvanic action คือ โลหะสงั กะสีซง่ึ มคี ุณสมบัติทางเคมีไฟฟา(Electrochemical activity) สงู กวาเหลก็ จะทําตัวเปนข้ัวบวกและดึงออกซิเจนมาทําปฏิกิริยาเกดิ เปนสนิมแทนเหล็ก ทาํ ใหผ ิวเหล็กไมผกุ รอนแมผิวเหลก็ จะสมั ผสั ถูกอากาศ การใชงานดา นน้ีมีสัดสวนมากทสี่ ดุ โดยคดิ เปนรอ ยละประมาณ 45 - 50 ของการบรโิ ภคสงั กะสีท้งั หมด 2) ใชทําทองเหลืองโดยผสมกับโลหะทองแดง และอาจมีโลหะอื่น ๆ ผสมเพิ่มคุณสมบัตเิ ปน การเฉพาะตอ การใชง าน เชน ตะกวั่ อะลมู เิ นียม ดบี กุ พลวง แมงกานสี เปน ตน 3) สังกะสีออกไซดใชในอุตสาหกรรมยาง เซรามิกส ยา สีสะทอนแสง สังกะสีซัลเฟดใชใ นการผลติ สารทําใยสังเคราะหเรยอน และสังกะสีคลอไรดใชทํายาดับกล่ินปาก ยาฆาเชอ้ื 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นสารเรงในอุตสาหกรรมปโตรเลียม ชวยใหเกิดการคายไฮโดรเจนในการทําสบูจากขี้ผึ้งพาราฟนนอกจากน้ียงั ใชทาํ ดอกไมไ ฟ ผงไฟแฟลช อุตสาหกรรมน้ําตาล และกระดาษ 5) ใชทําโลหะผสมสําหรบั งานหลอ (Die casting) เน่อื งจากมจี ดุ หลอมเหลวต่ําจึงใหคุณสมบัติท่ีดีคือ งายก็การข้ึนรูป นอกจากน้ียังคงทน กลึงไสตกแตงงาย และมีสีสันสวยงาม โลหะผสมที่สําคัญ ไดแก อะลูมิเนียม แมกนีเซียม และทองแดง เปนตน สําหรับผลิตภัณฑที่ทําดวยโลหะสังกะสีผสมมีมากมายเชน ช้ินสวนยานยนต ลูกบิดประตู ของเลนเด็กเคร่อื 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 ในภาษาลาตนิ การใชป ระโยชนข องโลหะพลวง พลวงเปน โลหะสีขาวเงิน วาว มคี ณุ สมบตั ิแขง็ เปราะ ไมสามารถแปรรูปไดที่อุณหภูมิปกติ แตมีคุณสมบัติตานทานการกัดกรอนของกรดเจือจางได ท่ีอุณหภูมิสูงจะรวมตัวกับออกซิเจนไดดีและใหเปลวไปสีนาํ้ เงิน เม่อื กลายเปนออกไซดจะเปน ผงสีขาว โลหะพลวงไมสามารถใชงานไดในสภาพบริสุทธ์ิ สวนใหญจะถูกใชในลักษณะของโลหะผสม โดยการใชประโยชนข องโลหะพลวงมรี ายละเอยี ด ดังนี้ 1) การใชงานหลักของโลหะพลวง คือ เปนสารเจือในตะกั่ว สําหรับทําแผนธาตุแบตเตอรี่ นอกจากน้ียังใชในงานเกี่ยวกับเคมี ทอ แผนมุงหลังคา ใชบุถัง ทําโลหะตัวพิมพโลหะบัดกรี โลหะรองเพลา และกระสุน เปนตน เน่ืองจากชวยเพ่ิมความแข็ง ความตานทานการกดั กรอ น ลดการหดตัว และใหความคมชดั สําหรับโลหะตัวพมิ พ 2) ใชเปนสารชะลอการติดไฟ พลวงไตรออกไซดหรือไตรคลอไรดในสารละลายอนิ ทรยี ใชในการทาํ เสน ใยกนั ไฟและเปลวไฟจากการสนั ดาป 3) มีการใชพลวงไตรออกไซดในการผลิตพลาสติก เซรามิกสสเคลือบ ใชเปนสีขาวสําหรบั ทาสี และเปน สารทใี่ หล ักษณะคลา ยแกว และมีคุณสมบตั กิ ารสะทอนแสงที่ดีพลวงออกไซดใ ชร ว มกบั คลอรเิ นเทดพาราฟนและปูนขาวในอุตสาหกรรมทอผา นอกจากนี้พลวงเพนตะซลั ไฟดยังใชท าํ สีสาํ หรับพรางตา และเปน สารทาํ ใหยางแขง็ ตวั

25 6. นิกเกลิ นิกเกิลเปน โลหะมีสีขาวเงนิ มีความคลายคลึงกับเหลก็ ดา นความแขง็ แรงและมีความตานทานการกัดกรอนท่ีดีคลายทอง มีการคิดคนวิธีการสกัดโลหะนิกเกิลจากแรเปนครั้งแรกเมื่อประมาณ 250 ปที่ผานมา นิกเกิลเปนธาตุท่ีเช่ือวามีปริมาณมากบริเวณใจกลางของโลก เน่ืองจากผลวิเคราะหของสะเก็ดดาวที่มีแหลงกําเนิดไมตางกับโลกพบวา มีนิกเกิลในปริมาณสูงการใชประโยชนของโลหะนิกเกิล นิกเกิลเปนโลหะท่ีมีคุณสมบัติตานทานการเกิดออกซิเดช่ัน และตานทานการกัดกรอนสูง มีความเหนียวและออนตัวมากสามารถข้ึนรูปที่อุณหภูมิตํ่าไดงาย นอกจากน้ียังสามารถละลายกับโลหะอื่นไดงาย และใหสารละลายของแข็งที่มีความเหนียว งานใชงานโลหะนกิ 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 รองในอตุ สาหกรรมเคมแี ละการกลั่นน้าํ มัน 2) ใชท ําโลหะผสมชนดิ พเิ ศษ (Super alloy) ซง่ึ ตา นทานความเคนและทนการกัดกรอนท่อี ุณหภมู ิสูงสาํ หรบั อุตสาหกรรมอากาศยาน โดยใชเปนวัสดุในการผลิตอุปกรณรักษาระดับความดนั 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ทําข้ัวแอโนด แคโทด และลวดยึดในอปุ กรณอ ิเล็กทรอนกิ ส โดยอาศยั คณุ สมบัติการยดื ดึงการตานแรง และคุณลักษณะการปลอ ยอิเลก็ ตรอน 5) จากคุณสมบัติท่ีสามารถดูดติดแมเหล็กของนิกเกิลจึงใชในอุปกรณตาง ๆมากมาย เชน เคร่อื งแปลงกาํ ลงั สําหรับพลงั งานอัลตรา โซนิค อุปกรณการสาํ รวจใตนํ้าในอตุ สาหกรรมการเดินเรือ อุปกรณท าํ ความสะอาดช้นิ งานกอ นเคลอื บผิวในอุตสาหกรรมชุบเคลอื บโลหะ

26 6) ใชท ําสปรงิ แบนในระบบถา ยทอดโทรศพั ท ปล๊ักไฟซึ่งทนการกัดกรอนจอแมเหล็ก แกนเหนี่ยวนําในคลื่นเสียงวิทยุ เคร่ืองกําเนิดไฟฟาในมอเตอรไซค รถยนต และมอเตอรกระแสตรงขนาดใหญ นิกเกิลผงทอ่ี ัดเปนแทง ใชในแบตเตอรี่ทม่ี ีสารละลายเปนดางซึ่งใชในเคร่อื งบนิ 7) ในการกอสรางมีการใชนิกเกิลในรูปเหล็กกลาไรสนิมเพ่ือทําอุปกรณประดับอาคาร เน่อื งจากมีความตา นทานการกัดกรอน แข็งแรง และใหความสวยงาม 7. แทนทาลมั แทนทาลัมนับเปนโลหะใหมที่เพ่ิงมีการคนพบและนํามาใชประโยชนเมื่อประมาณ200 ปท่ีผานมา โดยมักจะพบรวมกันกับไนโอเบียม จนชวงแรกที่มีการคนพบเขาใจวาธาตุท้ังสองชนิดนี้เปนประเภทเดียวกัน แทนทาลัมเปนโลหะท่ีมีคุณสมบัติทนความรอนสูงมาก มีความเหนยี ว สามารถรีดเปนเสน ลวดขนาดเล็กหรือตเี ปน แผนบาง ๆ ได มีความตา นทานการกัดกรอนเปนส่ือนําไฟฟาและความรอนที่ดี และมีคุณสมบัติดานการเก็บประจุไฟฟาที่ดี นอกจากน้ียังสามารถนาํ 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นโทรศัพทมือถือ เคร่ืองคอมพิวเตอร เครื่องมือส่ือสาร เคร่ืองคํานวณ เครื่องสงสัญญาณเตือนภัยหมอแปลงไฟฟา และกลองวีดีโอดิจติ อล เปนตน ซึง่ การใชแทนทาลมั ในงานดา นนีค้ ดิ เปนรอยละ 55 ของการใชงานท้ังหมด 2) ใชท าํ เครอ่ื งมอื และอปุ กรณทางเคมี ซ่ึงมีความตานทานและทนตอการกัดกรอนของกรด 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ในการทําเครื่องมอื กลงึ เจาะ ไส หรือตดั เหลก็ และโลหะอื่น ๆ

27 4) ใชทําโลหะผสมท่ีมีคุณสมบัติพิเศษ เชน วัสดุท่ีใชในเคร่ืองยนตและตัวถังของยานอวกาศ ตลอดจนพาหนะที่ตองการคุณสมบัติการทนความรอนสูงท่ีเกิดจากการเสียดสีใชทําขดลวดความรอน คอนเดนเซอรวาลว และปมชนิดพิเศษ นอกจากนี้ยังใชผสมกับโลหะอนื่ ๆ เชน โคบอลต เหลก็ นกิ เกลิ ไททาเนยี ม และไนโอเบยี ม 5) ใชทําเครื่องมือพิเศษอื่นๆ เชน ตัวเช่ือมกระดูกหรือดายเย็บกระดูก เคร่ืองมือผ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 โดยมีการคน พบคร้งั แรกในป ค.ศ. 1820 ณ แหลง บอกไซด ประเทศฝรงั่ เศส ซ่ึงตอมาไดใ ชเ ปนชอ่ื เรยี กแรอ ะลูมิเนยี มจนถึงปจ จบุ ัน แมโลหะอะลมู เิ นยี มจะเปนธาตชุ นิดใหม แตม ีคุณสมบตั เิ ดนหลายประการและสามารถนําไปใชไดอยางกวางขวางในอุตสาหกรรมหลายประเภท ทําใหการใชป ระโยชนจากโลหะอะลมู ิเนียมมีปริมาณเพิม่ ขนึ้ มาโดยตลอด จนนบั เปนโลหะนอกกลุมเหล็กทม่ี ีปริมาณการใชมากทีส่ ดุ ในโลก โดยปจจุบันมีปริมาณการใชโลหะอะลูมิเนียมทั่วโลกประมาณ28 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อยนา้ํ หนักเบา และมีกําลงั วัสดตุ อหนว ยสงู (High Strength to weight ratio) มคี ณุ สมบตั ิที่ยืดตัวไดงายและมีความเหนียวมาก ทําใหสามารถข้ึนรูปดวยกรรมวิธีตาง ๆ ไดงาย มีจุดหลอมเหลวต่ําและมีคณุ สมบตั กิ ารไหลของนํา้ โลหะทีด่ ี ทาํ ใหม ีความสามารถในการขึน้ รูปดวยวิธีหลอไดดี มีคาการนําไฟฟาที่ดี มีคาการนําความรอนสูง และผิวหนาของโลหะอะลูมิเนียมมีดัชนีการสะทอนของแสงสูง ดังนั้นโลหะอะลูมิเนียมจึงนําไปใชประโยชนอยางกวางขวาง เชน

28 1) เนอื่ งจากอะลูมิเนยี มมคี วามแขง็ แรงเทียบกบั นํ้าหนกั สูง จึงนิยมใชทําเครื่องจักรอุปกรณ ตลอดจนช้ินสวนหลายอยางในเครื่องบิน จรวด และรถยนต เพื่อลดนํ้าหนักของยานพาหนะใหนอ ยลงและชวยในการประหยัดเชอื้ เพลิง 2) อะลูมิเนียมสามารถทําปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศไดดี ทําใหเกิดฟลมอะลูมิเนียมออกไซด (Al2O3) ท่ีผิวของชิ้นงาน ซ่ึงฟลมน้ีมีความแนนทึบมากจึงชวยใหสามารถตอตานการเปนสนิมไดดวยตัวเองและตานทานการกัดกรอนในช้ันบรรยากาศไดดี ดังน้ัน โลหะอะลูมเิ นียมจึงนยิ มนําไปใชง านในอุตสาหกรรมหลายประเภท เชน ใชท าํ ทอ กรอบประตูกรอบหนา ตาง และวัสดุกอ สรา งตา ง ๆ เปน ตน 3) อะลูมิเนียมสามารถผสมกับโลหะอื่น ๆ ไดหลายชนิด เชน ซิลิกอน ทองแดงแมกนีเซยี ม และสงั กะสี ซึ่งโลหะอะลมู เิ นยี มผสมแตละประเภทจะมคี ุณสมบตั ิทแี่ ตกตา งกนัทําให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 โดยเฉพาะกระปองท่ีบรรจุเคร่ืองด่ืมคารบอนเนต เน่ืองจากไมกอใหเกิดสารพิษท่ีเปนอันตรายตอรางกายและทนตอการ กัดกรอนไดดี โดยปจจุบันกระปองเครื่องด่ืมกวารอยละ 97 และกระปองเบียรเกอื บทั้งหมดลว น ทําจากโลหะอะลูมิเนียมท้ังส้นิ 6) ใชท าํ แผนสะทอ นแสงในแฟลชถายรูป จานสะทอ นแสงในโคมไฟหรือไฟหนารถยนต

29 9. แมกนเี ซยี ม แมกนีเซียมเปนธาตุที่มีมากที่สุดเปนอันดับ 8 บนพื้นผิวโลก โดยแหลงท่ีสําคัญคือ น้ําทะเลซึ่งจะมีปริมาณของแมกนีเซยี มคลอไรด (MgCl2) ซ่งึ ถาคิดน้ําหนกั ของแมกนเี ซยี มที่มีอยู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มากนักไดแก มีความแข็งแรงและความเหนียวต่ํา ขาดคุณสมบัติตานทานการกัดกรอน นอกจากนี้ยังรวมตัวกับออกซเิ จนเกิดเปนเปลวไฟท่ีอุณหภูมิสูงไดงาย ทําใหแมกนีเซียมมีการใชงานสวนใหญในรูปธาตผุ สมกบั โลหะอื่น โดยการใชประโยชนของโลหะแมกนีเซยี มมีดงั น้ี 1) โลหะแมกนีเซียมเมื่อผสมดวยโลหะตางๆ ในปริมาณเล็กนอย เชน อะลูมิเนียมแมงกานีส โลหะแรเอิรธ ทอเลียม สังกะสี และเซอรโคเนียม จะไดโลหะที่มีความแข็งแรงรับนา้ํ หนกั ไดมากที่อณุ หภมู สิ ูงและอณุ หภูมปิ กติ ทนการส่นั สะเทือน และสามารถกลึงไสและแปรรูปไดงาย 2) ใชกําจัดออกซิเจนและกํามะถันในการผลิตโลหะนิกเกิลผสมและทองแดงผสมใชก ําจัดกํามะถนั ในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกลา ใชกําจดั บสิ มทั ในตะกว่ั และเปน สารลดออกซเิ จนในการผลติ เบรลิ เลียม ไทเทเนียม เซอรโคเนียม ทอเรียม และยูเรเนียม ใชการผลิตซลิ โิ คนและสารประกอบอนิ ทรยี เ คมตี า ง ๆ 3) ใชส าํ หรับปอ งกนั การกดั กรอ นโดยเปนแอโนดเพื่อปองกันแคโทดของโลหะอื่น ๆโดยเฉพาะท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 ๆเชน คารบเู รเตอร ตะแกรงหนา วัสดปุ ด เครอ่ื งทําความสะอาดอากาศ คันโยกถายกําลัง คลัช ลอพวงมาลัย เส้ือสูบ เกียร มอเตอร เปนตน ทําใหรถยนตมีน้ําหนักลดลงและชวยประหยัดพลงั งานไดม ากข้นึ

30 10. ทองแดง โลหะทองแดงนับเปนโลหะที่มนุษยรูจักและนํามาใชงานเปนเวลานานมากท่ีสุดประเภทหนึง่ ทองแดงมสี ัญลักษณทางเคมี คือ Cu ซง่ึ มาจากภาษาลาตินวา Cuprumท่หี มายถงึ ชื่อเกาะไซปรัส (Cyprus) อนั เปนแหลงแรทองแดงขนาดใหญท ม่ี ีการคนพบและนําโลหะทองแดงมาใชประโยชนเ มอื่ หลายพนั ปกอ น แรทองแดงสามารถพบในสภาพบรสิ ุทธิ์โดยธรรมชาติ คือ พบในสภาพที่เปนโลหะ (Metallic state) หรือในสภาพทองแดงธรรมชาติ(Native copper) ทําใหรวบรวมและนํามาหลอมเปน โลหะสาํ หรบั ใชง านไดงา ย แตถือเปน ธาตุท่ีพบปริมาณไมมากบนผิวโลก (ประมาณ 0.0001% ของธาตุบนพื้นผิวโลกทั้งหมด) และถือวานอ ยมากเม่ือเทียบกับแรอ ะลูมเิ นียมและเหล็กท่ีมีปริมาณ 8.07% และ 5.06% ของธาตุทั้งหมดตามลําดบั การใชป ระโยชนข องโลหะทองแดง โลหะทองแดงมีคุณสมบัติเดนมากมายโดยเฉพาะการนําไฟฟาและการนําความรอนที่สูง มีความตานทานการกัดกรอน สามารถแปรรูปดวยวิธีตางๆ ไดงาย นอกจากนี้ยังมี ความแขง็ แกรง และมีความตานทานความลาสูง ดังนนั้ โลหะทองแดงจงึ มกี ารนําไปใชประโยชนอยางกวางขวางดังนี้ 1) เนื่องจากทองแดงเปนตัวนําไฟฟาท่ีดีการใชงานสวนใหญจึงเกี่ยวของกับอตุ สาหกรรมไฟฟา เชน ใชทําสายไฟ เคเบลิ มอเตอร เครอื่ งกําเนิดไฟฟา ไดนาโม พัดลม ระบบควบคุมในโรงงาน อปุ กรณไ ฟฟา ระบบจา ยกําลงั เครื่องปรับอากาศ และอุปกรณอิเล็กทรอนิกสตา ง ๆ 2) ดวยคุณสมบตั ติ า นทานการกดั กรอนทองแดงจงึ นาํ มาใชใ นการกอ สรางหลายอยา 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 และเนื่องจากมีความสามารถตานทานการกัดกรอนของนํ้าทะเลและมกี ารถา ยเทความรอ นสงู จงึ ใชทําทอ วาลว ขอตอ ในโรงกล่ันนา้ํ จากนา้ํ ทะเล อปุ กรณแลกเปลีย่ นความรอน และเครื่องมือกลอน่ื ๆ 4) ใชในอุตสาหกรรมยานยนต และชิ้นสวนเคร่ืองบิน เรือเดินสมุทร หัวจักรรถไฟอุปกรณส วติ ซ และสญั ญาณตาง ๆ 5) การใชประโยชนดานอื่น ๆ ของทองแดง เชน ใชผลิตยุทธภัณฑ ใชในอุตสาหกรรมเคมี 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 ที่มีความหมายถึง แสงสวางแหงรุงอรุณ ทองคําเปนแรท่ีประกอบดวยธาตุชนิดเดียวหรือสามารถปรากฏพบในสภาพบริสุทธ์ิโดยธรรมชาติ (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านการผลิตเคร่ืองประดับตา ง ๆ การใชประโยชนของโลหะทองคาํ ทองคํามคี ณุ สมบตั ินาํ ไฟฟาและนาํ ความรอ นไดดี มคี วามเหนียว สามารถข้นึ รูปไดงา ย มคี วามตา นทานการกัดกรอ น และเปนธาตุเฉอื่ ยท่ีไมทําปฏิกิริยากับสารใด ๆ ในอุณหภูมิปกติ จึงทําใหทองมีความเงางามไมหมองอยูตลอดเวลา นอกจากน้ีทองคํายังเปนธาตุที่หายากและมีความคงทนไมแปรสภาพแมเวลาจะผานไปนานเทาใด จึงถูกนํามาเปนส่ือกลางในการแลกเปลี่ยนซ้ือขายเชิงพาณิชย และเปนปจจัยทางดานเศรษฐศาสตรในการแสดงฐานะ ความมง่ั คง รวมถงึ ใชเ ปนทนุ สาํ รองสาํ หรับแตละประเทศในการเจรจาทําธรุ กรรมตา ง ๆ นอกเหนือจากการใชงานหลักในการทําเครื่องประดับ และของตกแตงตาง ๆ แลวโลหะทองคาํ ยังมีการนําไปใชประโยชนในดานตาง ๆ อีกมากมาย ดงั น้ี 1) ทองคําใชเปนสวนประกอบในลวดตัวนําของอุปกรณอิเล็กทรอนิกสตาง ๆ เพ่ือใชใ นการเชือ่ มตอ กบั ระบบแผงวงจรควบคุมทีท่ ําหนา ทปี่ ระมวลผล หรอื สงขอมูลในระบบสั่งงานขนาดเลก็ โดยเฉพาะอุปกรณท ี่ตองการความเรว็ ในการประมวลผลสูง 2) ใชเคลือบอุปกรณไฟฟาของดาวเทียมเพ่ือปองกันรังสีคอสมิคและการเผาไหมของดวงอาทติ ย เพราะทองคาํ มคี ุณสมบัติการสะทอนแสงทดี่ แี ละมีความทนทานตอการกัดกรอ น 3) ใชใ นงานทันตกรรม เชน การทาํ ครอบฟน และการทําฟนปลอม 4) ทองคําถกู นํามาใชผสมในไอออนของแสงเลเซอร เพือ่ เปนตวั ควบคมุปรับความชัดเจนของโฟกัสในการผาตัดเซลลมะเร็งดวยการยิงเลเซอร โดยจะเลือกทําลายเฉพาะเซลลม ะเรง็ และไมกอ ใหเกดิ อันตรายกบั รา งกาย

32 5) ใชเคลือบกระจกเคร่ืองบินในหองนักบิน เพื่อปองกันความรอนจากแสงอาทิตยและชวยรักษาอุณหภูมิภายในหองนักบิน กําจัดเมฆหมอกท่ีอาจบดบังทัศนวิสัยในการมองเห็นของนักบิน 6) ในเครื่องตรวจวัดความชื้นใชทองคําเปนตัวเคลือบระบบตรวจวัดปริมาณของแกสคารบอน ไดออกไซดท ีม่ ีสว นสําคัญในการปอ งกันการเนาเสียของอาหาร เน่อื งจากทองไมทําปฏิกิริยากับความช้ืนในอากาศที่เปนสภาพท่ีเหมาะสมของการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตจําพวกเห็ดและรา 7) ทองใชเปนตัวเคลือบที่กระเปาะของเทอรโมมิเตอร เน่ืองจากมีคุณสมบัติในการสะทอ นความรอ นไดดี ทาํ ใหก ารวัดอณุ หภูมิเปนไปอยางถกู ตองแมนยํา นอกจากนี้ ยังมีการใชตะกั่วในการทําหลอดบรรจุสีสําหรับงานศิลปะ ออกไซดของตะก่ัวใชสารออกซิไดซในการผลิตสียอม ไมขีดไฟ ยางเทียม กลั่นน้ํามัน กาว และใชเปนโลหะถวงนํา้ หนัก เปน ตน 1.2 วัสดปุ ระเภทพอลิเมอร( พลาสติก) พอลิเมอร(พลาสตกิ ) แตล ะประเภทแตกตา งกนั เนอื่ งจากมหี ว งโซคารบอนที่ตางกัน สามารถจาํ แนกออกเปน 10 ประเภท ดังนี้ 1.2.1 พอลิเอทิลีน (Polyethylene: PE) โดยทั่วไปแลว พอลิเอทิลีนมีสีขาวขุน โปรงแสง มีความลื่นมันในตัวเมื่อสมั ผัสจงึ รูสึกล่นื หยุนตัวได ไมม กี ลน่ิ ไมมีรส ไมต ดิ แมพ มิ พ มีความเหนียว ทนความรอนไดไ มมากนัก ทนตอการกัดกรอนของสารเคมี เปนฉนวนไฟฟา ใสสีผสมไดงาย มีความหนาแนนต่ํากวาน้ํา จึงลอยน้ําได เมื่อความหนาแนนสูงข้ึน จะทําใหมีความแข็ง และความเหนียวเพิ่มข้ึนอณุ หภูมิหลอมตัวสูงขึ้น และอัตราการคายกาซเพ่ิมข้ึน เมื่อความหนาแนนลดลง จะทําใหอัตราการเสื่อมสลายของผิวเพิม่ 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าภาชนะตา งๆ เคร่อื งเลนของเด็ก ถุงเยน็ ถาดทาํ นํ้าแข็ง ช้นิ สว นของแบตเตอรี่ ชิน้ สว นอเิ 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 วามหนาแน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องและตลับเครอ่ื 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 งนาํ้ 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 มกัเรยี กกนั ทั่วไปวา พีวซี ี เน้ือพีวซี มี ักมลี กั ษณะขนุ ทึบ แตกส็ ามารถผลติ ออกมาใหมสี ีสนั ไดท กุ สีเปน ฉนวนไฟฟาอยางดี ตวั มันเองเปนสารท่ีทําใหไ ฟดับจงึ ไมตดิ ไฟ มีลกั ษณะท้ังท่ีเปน ของแขง็คงรูป 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าเดินทางกระเปา ใสส ตางค รองเทา เขม็ ขดั หมุ สายไฟฟา สายเคเบลิ หมุ ดามเครอื่ งมอื หมุ ลวดเหล็กท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มีความเปนผลึก จึงมีลักษณะออนนิ่มมากจนเปนของเหลวขนหนืด สีขุนขาว เม่ือแหงจะใสเน่ืองจากความออนนิ่ม จนมีลักษณะเปนของเหลวขนหนืด จึงไมสามารถหลอขึ้นรูปดวยวิธีแมพ ิ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 และเคลอื บหลอดไฟแวบ็ สาํ หรับถา ยรปู ในสมยั กอน

35 1.2.5 พอลิสไตรีน (Polystyrene: PS) เปนพอลิเมอรเ กาแกท่รี ูจกั กนั มานานแลว โดยท่วั ไปสไตรีนพอลิเมอร จะมคี 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ดีขึ้นเมื่อรวมตัวกับพอลิเมอรอื่นจะทําใหมีคุณสมบัติเปล่ียนไป เชน มีความเหนียว และความแข็งเพิ่มขึน้ ทนความรอ นเพิม่ ขึ้น อุณหภูมิจุดหลอมตัวสูงขึ้น พอลิสไตรีนบริสุทธิ์มีลักษณะใสคลายกระจก ปจจบุ นั นักวิทยาศาสตรไดพัฒนาเทคโนโลยี การผลิตพอลิสไตรนี ใหมีคณุ ภาพดขี ึ้นมีความเปนผลึกใส แข็ง และข้ึนรูปไดงาย พอลิสไตรีนเปนพอลิเมอรที่มีอุณหภูมิ หลอมเหลวเปน ชวงกวา ง ทําใหงายตอการหลอข้ึนรูปดวยแมพิมพ สามารถเลือกต้ังอุณหภูมิ และความดันของเครื่องจักรไดงาย พอลิสไตรนี เปนพอลิเมอรท ม่ี ีนา้ํ หนักเบา ราคายอมเยา ผลิตภัณฑท่ที าํ จากพอลสิ ไตรนี พอลสิ ไตรีนเรซนิ มลี ักษณะเปนเม็ด เปนผง และเปน ของเหลว เหมาะสําหรับการขึน้ 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 มลูกอมขนมเด็ก ขวดหรอื กระปกุ ใสยาเฟอรนเิ จอรบ างอยา ง ชิน้ สวนในตูเ ยน็ โฟมกันแตก สําหรับบรรจุภณั 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จากผลิตภัณฑปโตรเลียม สามารถผลิตไดจากมอนอเมอรหลายชนิด พลาสติกประเภทน้ีที่เปนพ้ืนฐาน ไดแก เมทิลเมทาคริเลต (Methyl methacry late) พอลิอะคริเลต เปนพลาสติกที่มีโครงสรางเสนสายเปนแบบ อะแทกติก (Atactic) กลาวคือ โมเลกุลมีกิ่งหรือแขนงไมแนนอนสัน้ 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 ลมสําหรับหมวกนิรภัยช้นิ สว นทางอิเลก็ ทรอนิกส เสนใยนาํ แสง (Fiber optics) กระจกโคมไฟรถยนต แผน ปา ยและปายโฆษณา 1.2.7 พอลิคารบอเนต (Polycarbonate) พอลิคารบ อเนตเปนพลาสตกิ ที่มีความโปรงใส และแข็งมาก ตานทานการขดี ขวนไดดี จึงมักใชท าํ ผลติ ภัณฑแ ทนแกว หรือกระจก ผลิตภัณฑท ีท่ ําจากพอลิคารบอเนต ลักษณะของเรซนิ มีท้ังเปนเม็ดใส เปนผง และเปน แผน เหมาะสาํ หรับการขึ้นรูปด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วนอเิ ล็กทรอนกิ ส

37 1.2.8 ไนลอน (Nylon) ไนลอนเปนพอลิเมอรที่มมี านาน คนไทยมักรูจักไนลอนในรูปของเสื้อผา และเชอื กไนลอน ผลิตภัณฑไ นลอนทน่ี ยิ มใชแ พรหลาย มหี ลายชนิด เชน ไนลอน 4ไนลอน 6,6 ไนลอน 6,10 ไนลอน 10 และไนลอน 11 เปนตน ผลติ ภัณฑท่ีทาํ จากไนลอน เน่ืองจากไนลอนมีสมบัติที่ดี ในดานความเหนียว และมีผิวล่ืน จึงมักใชทําเฟองเกียรแทนโลหะ เพื่อลดการใชสารหลอล่ืน ทําเสนใยท่ีมีเสนละเอียดมาก สําหรับทอเปนผา และผลิตเครื่องนุงหม ลักษณะของเรซินมีทั้งที่เปนเม็ด แผน แทง และทออีกดวยผลิตภัณฑจากไนลอนที่พบเห็นไดท่ัวไป ไดแก เครื่องมือชาง ฝาครอบไฟฟา ภายในรถยนตอุปกรณไฟฟา รอก และเชือกราวมาน อวน แห หวี เฟองเกียร ลูกปนในเครื่องจักรกลที่ไมตองใชน าํ้ มันหลอ ลนื่ ผา ไนลอน และใบเรอื 1.2.9 พอลิเททระฟลอู อโรเอทิลีน (Polytetrafluoroethylene : PTFE) พอลิเททระฟลอู อโรเอทิลนี (พที ีเอฟอี) เปนพลาสติกชนิดพิเศษที่รูจักกันดีชนิดหนึ่ง มีคุณสมบัติดีเย่ียมในดานความทนทานตอการกัดกรอนของสารเคมี และทนความรอน สูง สีขาวขุน ผิวมีความล่ืนมัน ไมตองการสารหลอลื่น เน่ืองจากมีความทนทานตอความรอนสูงมาก จึงทําใหกระบวนการข้ึนรูปเปนผลิตภัณฑ ตองใชความรอนสูง และมีความยงุ ยากกวาพลาสตกิ ชนิดอน่ื ผลิตภณั ฑท ่ีทําจากพอลิเททระฟลูออโรเอทิลีน ลักษณะของเรซินเปนของเหลว เปน เม็ด และเปนผง ใชเคลอื บดา มเครือ่ งมือชาง เคลือบภายในหมอและกระทะทําใหไ มต อ งใชน า้ํ มนั หุมสายไฟฟา แหวนลูกสูบของเครื่องยนต ลกู ปน ทใ่ี ชในเครื่องจกั รกลที่ไมตอ งการสารหลอลนื่ ภาชนะและอปุ กรณท่ีใชในการทดลองทางเคมี เชน หลอดทดลอง บีกเกอร ฯลฯ นอกจากนย้ี งั ใชผ สมกบั นาํ้ มันหลอล่ืนเพอ่ื 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 ประเภทเทอรโ มเซ็ตชนดิ แรก ทีร่ ูจักมานาน มสี นี ํ้าตาลคลายขนมปง มคี วามแขง็ และอยตู ัว เรซินชนิดน้ีมีทง้ั ท่ีเปนของเหลวใส เหมาะสาํ หรบั หลอในพิมพ และแบบท่เี ปน ผงสําหรับการขนึ้ รูปดวยแมพ มิ พ ซงึ่ ชนิดหลังนี้ มีสนี ้ําตาลดาํ เพียงอยางเดียว ผลติ ภณั ฑท่ีทําจากฟน อลฟอรม าลดีไฮด ใชทําปลอกหุมขดลวดทองแดงรถยนต แกนคอยลในเครื่องรับวิทยุและโทรทัศน เปลอื กเคร่อื งโทรศัพทสมยั โบราณ ดามเครื่องมือชา ง หหู มอ หูกระทะ ดา มมีดลูกบิลเลียด แผงวงจรและอุปกรณอิเล็กทรอนิกส กาว สารเคลือบผิว ตลอดจนใชเปนสารเติมแตงในอุตสาหกรรมยาง 1.3 วสั ดุประเภทเซรามกิ ส ผลติ ภัณฑเซรามิกสที่พบหรอื ใชใ นชวี ิตประจาํ วนั มีมากมายหลายชนดิ ตัวอยางผลิตภณั 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 ควรคํานึงถึงอันตรายท่ีอาจเกิดข้ึนจากสารเคมีตาง ๆ ที่เก่ียวของในกระบวนการผลิต เชน สารตะก่ัวที่ใชเปนตัวชวยลดอุณหภูมิการหลอมละลายและเคลือบใหมีสีสดใส ถานํ้าเคลือบยึดติดกับผิวเน้ือดินปนไมดี สารตะกั่วที่เคลือบอาจหลุดกะเทาะออกมาได ซึ่งเปนอันตรายตอการบริโภค นอกจากน้ีการนําผลิตภัณฑดังกลาวไปใสอ 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าเซรามิกส คือ วัสดุที่เกิดจากการรวมกันของสารอนินทรีย (inorganic) ท่ีอุณหภูมิสูง และสําหรับคําจํากัดความตาม ASTM คือ วัสดุที่เร่ิมตนจากสารอนินทรีย มาประกอบกันเกิดปฏิกิริยา ท่ีอุณหภูมิสูง สงผลใหอนุภาคของวัสดุเกิดการรวมชิดติดกันจนเกิดเปนอนุภาคขนาดเปล่ียนไปหรอื เกดิ เฟสใหมขน้ึ และทําใหโ ครงสรา งผลกึ เปลยี่ นไปจากเดิม เม่ือกลา วถงึ คาํ วา เซรามิกส มักจะนกึ ถึงผลิตภัณฑป ระเภทตา ง ๆ ที่ใชในชีวิตประจําวัน เชน ผลิตภัณฑบนโตะอาหาร ไดแก ถวยกาแฟ จานชาม เหยือก ผลิตภัณฑประเภทสขุ ภัณฑ อางลางหนา ท่ใี สสบู แกวนํา้ กระเบอื้ งปูพ้ืนและบุผนงั กระเบ้ืองหลังคาเซรามกิ 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นอุปกรณอิเลคโทรนิคตาง ๆ เชน โทรศัพทมือถือ โทรทัศน วิทยุ รถยนต อุปกรณในเคร่ืองจักรตา ง ๆ อุปกรณท างดานการแพทย กระดูกเทียม ฟนปลอม จะมีสวนท่ีเปนเซรามิกสประกอบอยูดว ยทงั้ ส้นิ