2 raw materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting...

44
Whitewares Whitewares S.T.Rattanachan S.T.Rattanachan Raw Materials Raw Materials 1 1 Raw Materials for Whiteware Industry Part II

Upload: others

Post on 27-Feb-2021

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 11

Raw Materials for Whiteware Industry

Part II

Page 2: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 22

Function of raw materials

�� Kaolin (high quality)Kaolin (high quality)�� Very white firingVery white firing�� Promote translucencyPromote translucency�� Very pureVery pure�� Ball clayBall clay�� Plasticity Plasticity

�� Disadvantages: higher iron content and reduce whitenessDisadvantages: higher iron content and reduce whiteness�� CalcinedCalcined aluminaalumina�� Improves whitenessImproves whiteness�� Improves mechanical strengthImproves mechanical strength�� Reduces fired saggingReduces fired sagging

�� Disadvantages: reduces translucency and reduces plasticity Disadvantages: reduces translucency and reduces plasticity

Page 3: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 33

Function of raw materials

�� Feldspar, Cornish stone, Feldspar, Cornish stone, NephelineNepheline syenitesyenite: primary : primary fluxflux

�� QuartzQuartz�� Provides body frameworkProvides body framework�� Reduces green deformationReduces green deformation�� Controls thermal expansionControls thermal expansion�� BentoniteBentonite�� Promotes green strength Promotes green strength �� Improves plasticity Improves plasticity

�� Disadvantages: May cause cracking, may deDisadvantages: May cause cracking, may de--stabiles casting slip and reduces whiteness stabiles casting slip and reduces whiteness

Page 4: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 44

Function of raw materials

�� Bone ashBone ash�� Flux in low quantitiesFlux in low quantities�� Filler in high quantitiesFiller in high quantities�� Promotes translucencyPromotes translucency�� Disadvantages: increased fired saggingDisadvantages: increased fired sagging

�� Pottery stone/Pottery stone/sericitessericites�� Secondary fluxSecondary flux�� Provides plasticityProvides plasticity�� requires careful, control processingrequires careful, control processing

Page 5: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 55

���������� ����������������������������ก

� ������ (kaolin, china clay)� ��������� (plastic clay, Ball clay)� �������� ��! (bentonite)

Page 6: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 66

Kaolin (Al2O3.2SiO2.2H2O)• tiny flat plates, hexagonal• average size ≈ 0.7 µm in diameter and about 0.05µm in thickness• each sheet is composed of a tetrahedral Si-O layer and an octahedral Al-OH layer – TO sheets

Page 7: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 77

Al2O3.2SiO2.2H2O (kaolin)39.5% 46.5% 14%

3/2Al2O3.2SiO2.2H2O (meta-kaolin)

450°C

3Al2O3.SiO2.SiO2 (spinel)

3Al2O3.2SiO2 (mullite)

890-900 °C

1150-1500 °C

���ก������ kaolin �� ��������������

Page 8: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 88

�����������ก���������������

�� ������������������������ (particle size)(particle size) ก� ������ก��������������������ก� ������ก�������������������� (plasticity) (plasticity) ������������ ����������������� ����� (dry strength) (dry strength) �����������ก����ก��� ������ ������������ก����ก��� ������ � ((cationcation/base exchange capacity) /base exchange capacity) ก��������� �����ก��������� ����� (dry shrinkage)(dry shrinkage)

�� � ��!��� ��!�� (particle shape)(particle shape)��!��!"���"���#�$%#�$%��� ��!���&��'!��ก��� ��������(�ก��� ��!���&��'!��ก��� ��������(�ก 0.050.05 �,��,� 1010 #����#���� "��.�� ������� !�/��!��"��.�� ������� !�/��!�� 0.50.5 #����#����

�� �����������ก����ก��� ������ ������������ก����ก��� ������ � ��!��!"���"���#�$%#�$%�������������0������ก�� ��(�ก��ก���$�$� ����������������0������ก�� ��(�ก��ก���$�$� ������� ���"�������������ก���� ���"�������������ก

�� ก��������� �����ก��������� ����� (drying shrinkage) (drying shrinkage) ������������/����ก�!�(/��ก���������กก�!�������������/����ก�!�(/��ก���������กก�!���������������

�� ������������ ����������������� ����� (green strength)(green strength) ����0�����12�$� #�!�����������&��!��'������0�����12�$� #�!�����������&��!��'�� (/�3�(/�3��������&����3!�����'�����45%����������������������&����3!�����'�����45%��������������� �������/�����������/���� ����$� ������$� ������%����%�������"�#�$%���"�#�$%(/���(/���������������ก$� ���������������ก$� ���

�� ก�����������'�ก�����������'� (firing shrinkage) (firing shrinkage) ��������ก���������ก����(�ก'���������ก���������ก����(�ก'� ��(�������ก��(�������ก�,��,� 2020%%

Page 9: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 99

Page 10: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1010

��� ���� ��!"ก��������#$%����� �����������&���ก'(ก���$"�������)���#��*���

���"�#�$%�&�����%'����������ก ��!��ก�� &(#�ก�� 5% �+�� �,������� �"�� -%'��'����������.� (����,�ก�"�ก�� ����/���� 1200°c /����������'��'�'���3����

Page 11: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1111

!"������#$%����� �������+�ก�$"����, )���#��*���

Page 12: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1212

ก�#���ก��"������-�������ก�"��

Page 13: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1313

Flow sheet of Georgia kaolin processing

Page 14: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1414

Flow sheet of English china-clay processing

Page 15: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1515

������#ก������ �����""%��"�%�� ��ก���ก��������$"�� ����#����ก���ก��������$"�� ����#�� ������#ก�-����#���� ������#ก�-����#����

�� SiOSiO22 4040--60%60%

�� AlAl22OO33 ��#�����#��� 30%30%

�� HH22O O )�!".ก�"#���� �%���)�!".ก�"#���� �%��� 10%10%

�� TiOTiO22,Fe,Fe22OO33, , CaOCaO, , MgOMgO, K, K22O, NaO, Na22O O �"/ก����"/ก���

�� ������������ �"#������,�"#������,:: kaolinitekaolinite, , montmorillonitemontmorillonite, , illiteillite, ,

quartz and micaquartz and mica

�� ���� �%������� �%���:: linitelinite, waxed, resins, lignin , waxed, resins, lignin �"#�"# humus humus �ก" � ��ก" � �"#"���12����"#"���12���� �ก" �ก" 3�"�4�3�"�4��"#�ก" �"�"#�ก" �"���%���%�� Al, Fe, Ca, Mg, K, NaAl, Fe, Ca, Mg, K, Na

�� ���������5)�ก���"ก��" ������6"�6��#$������������5)�ก���"ก��" ������6"�6��#$��� 77--3030 milliequivalentsmilliequivalents ���� 100100 ก��������$�ก��������$�

Page 16: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1616

��� /��#-�=�%�"#���� ����� Ball clay

��#-�=�%������#-�=�%�����""%��"�%�""%��"�% � �

�� =�������������$� ��=�������������$� �� �����5�.1��6����� �����5�.1��6�����

�� �2�)$�!"�����>%ก���!�� ������/����ก�.1��2�)$�!"�����>%ก���!�� ������/����ก�.1� 3.�+#"�ก����ก$�ก�!"�����>%� ����������!�)�3.�+#"�ก����ก$�ก�!"�����>%� ����������!�)���#� �� ก����" ��������#� �� ก����" ������

�� =����2�)$��12����� �)=�)�ก��$"����� ก���$"���� �.1�=����2�)$��12����� �)=�)�ก��$"����� ก���$"���� �.1�

�� �""%��"�%�""%��"�%��=���=����2�)$��ก����=���=����2�)$��ก���?�ก������?�ก������#$�����"���)��� 1����@A�)���#�2�ก���!��#$�����"���)��� 1����@A�)���#�2�ก���!� ��B�!"�2�)$���B�!"�2�)$�!"�����>%� �� 1������B��� 1�� ��ก��!"�����>%� �� 1������B��� 1�� ��ก��

���� ��������� ������""%��"�%�""%��"�%� �

�� ��ก� ����ก��ก�+ ����ก��ก� ����ก��ก�+ ����ก �=���=�� FeFe22OO33, TiO, TiO22 � �+#�2�)$����������� 1!"�����>%�� ���� �+#�2�)$����������� 1!"�����>%�� ���

�� �2�)$�����-������!"�����>%���"�2�)$�����-������!"�����>%���"

�� � ������#ก���������� ������#ก��������� �2�)$��ก�����������ก)�ก���������12�����2�$���$"�����2�)$��ก�����������ก)�ก���������12�����2�$���$"����

Page 17: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1717

"�ก(�#�C��#��""%��"�%+�ก�$"����,%�"���%�"��� %4�5��%4�5�� &��67!8���&��67!8���

���5���!�5�����5���!�5�� %%SiOSiO22 60.460.4 55.055.0 56.556.5AlAl22OO33 25.425.4 30.330.3 28.428.4FeFe22OO33 1.21.2 1.51.5 1.881.88TiOTiO22 0.50.5 0.60.6 0.220.22CaOCaO 0.30.3 0.30.3 0.310.31MgOMgO 0.50.5 0.80.8 0.310.31KK22OO 2.42.4 3.03.0 2.282.28NaNa22OO 0.30.3 1.11.1 0.160.16LOILOI 9.09.0 7.47.4 9.909.90���5���!%"���5���!%" KaoliniteKaolinite KaoliniteKaolinite KaoliniteKaolinite

MicaMica MicaMica MicaMicaQuartzQuartz QuartzQuartz QuartzQuartzOrganicOrganic OrganicOrganic OrganicOrganic

5���'������5���'������--2020 �5�� �5�� 9494 9999 9393--1010 �5�� �5�� 9595 9898 8484--55 �5�� �5�� 9292 9797 7979--22 �5�� �5�� 7676 9494 7373--11 �5�� �5�� 5757 8383 6969--0.50.5 �5�� �5�� 4242 6969 6666MBIMBI 7.57.5 13.013.0 7.07.0

Page 18: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1818

��������ก����������""%��"�%

�� ������������������ � ����"#� ��ก���������� ����"#� ��ก���������

�� �����$� �������$� �� � �����$� ��� ก���������� �����$� ��� ก��������� ก��!�����ก��!������""%�"�%�""%�"�%"��)��� 1����@A�+#=���)$��.1��6����� "��)��� 1����@A�+#=���)$��.1��6����� �"#�����������/���!"�����>%ก���!��"#�����������/���!"�����>%ก���!�

�� ก��$������ ��$�ก��$������ ��$� � ก��$������ก$� ����.1��6�ก���$"�$� =����� ก��$������ก$� ����.1��6�ก���$"�$� =�����""%��"�%�""%��"�%��1���1� �=���=�� 5��� 5��� SiOSiO22 �6+#� ก��$��������6+#� ก��$������� ���5�����5���""%��"�%�""%��"�%� ���� �%����6+#� ก��$������ก��#���� ���� �%����6+#� ก��$������ก��#��� 1515%%

�� ������/��ก���!�������/��ก���!� +#)$�������/��� ก���������+#)$�������/��� ก��������� �""%��"�%�""%��"�%� �� ������/���6�� ��2���!��� �� ������/���6�� ��2���!����B��� 1����@A�+#=����2�)$�!"�����>%� ������/���6�����������B��� 1����@A�+#=����2�)$�!"�����>%� ������/���6���������

�� ���������$"��!����������$"��!� -����ก+#��)+�� ��2�-����ก+#��)+�� ��2��""%��"�%�""%��"�%��1���!��")��� 1����@A���1���!��")��� 1����@A� �""%��"�%�""%��"�%������ ������ mica mica ���6����6� �� ��!��� ��!� mica mica +#�2�$���� ���B�������)$��ก��+#�2�$���� ���B�������)$��ก���?�ก������?�ก�����)��� 1����@A�)��� 1����@A� �2�)$��� 1�����2�)$��� 1�����"#�� ����ก�.1��"#�� ����ก�.1�

Page 19: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 1919

Page 20: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2020

��� ���� ��!"������#$%����� �����$� ���� 1"#� ���"#����2���������ก'(�"#���

Page 21: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2121

!"������#$%����2�"��� �.������%��"�% -��!������2�+�ก 3-4 �$"�

Page 22: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2222

�����#ก�� ���ก���6�)�������3�"�ก� �����("��(��'�ก���&� 4���/'�,����� '�5�����������#��������� '�ก���������"�#ก���%��#%'�ก��/�� ������ �5������:" 4��,�������������� - %�"������ �5�����';ก 4��"��'�

��.� (��ก�&�ก���

�'(���� (alumina) $���("��%"��� �-'�!&�! �ก� %'��'(������'��ก� %'�$���4��(�'(���"���&� ��/'�"���������5��•'�5�����������#��������•�,��������������5����� -��ก�+��

Page 23: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2323

ก�������������������-�� irreversible thermal expansion

� Give information on their composition and behavior during firing

•At 600°C.. α-β quartz inversion at 540°C by quartz content in clay•At 700°C ถามปีริมาณแรดินมากจะทําใหการขยายตัวที่อุณหภูมนิี้ต่ําลง

•Group A- high silica clays: มีการขยายตัวประมาณ 1.0% ที่ 600°c ดังนั้นปริมาณซิลิกานาจะมากกวา 60% และมีอนุภาคใหญ (free quartz) ทําใหสามารถเทแบบหลอไดเร็ว•Group B- dark and light blue clays: มีการขยายตัวประมาณ 0.4% ที่ 600°c •Group C-white firing clays: มีการขยายตัวประมาณ 0.2% ที่ 600°C เปนดินที่มีความเหนียวสูงและใหความแข็งแรงกอนเผาแกเนื้อดินปน

Page 24: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2424

Calcium compounds:

� ��"�3�% ��"�3 ��3�"��ก� ���3���

� =���"����6��ก���!� �� �������ก��#"6������"#3�"�ก�

� ��"�3�%�� ��!�� ���$�6�� 900°°°°c +#)$� CaO ����ก��

CaCO3 CaO + CO2 (g)

CaO +#�6�����= 1�)��ก�* �2�)$�!"�����>%��� �� ��6���$� �"�������B�!���

CaO + H2O (air) Ca(OH)2� ��"�3 ��3�"�4�����ก���!�� ���$�6���6 5�������"#� ���2�)$��ก�������)��� 1���$"��!� $�

������ก�������#ก��$"/ก �2�)$�� $"��!���"

� Barium compounds ����������"��� calcium compounds

� Magnesium compounds: ��ก�6�)��6���ก� �3�% ���-�-"���% ��ก� �3 ��3�"�4� �����#ก���ก� �3 ��+#=���"���$�6�� $� "��������4

� Iron compounds: �6�)��6��4�%��กก�3�% �4�%���ก�3�% �4�%��ก3�"��ก� �4�%��ก3�"�4�% �����#ก��$"/ก�2�)$�� $"��!�� � �$" $� ��B�+��� �12���"

Page 25: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2525

&��ก��5�!���������! (Carbonaceous matter)

� 5�!������������� CaCO3, MgCO3 ���$�ก5�!�����%'�5�!���4�ก������!&�

� ��������������ก"���/���&���� 4��+#&��,� �+��ก�����.�������("����������� �,�����ก��ก��/�%���������# (reducing) �,�����ก�����"� 5�����/'�"�&�%'�ก�

4�ก�����#/'�� �.<!� ������/��;���4�,����/'�� �.<!�ก��($�������#4�กก=��5�!��� ����/��;���ก4��ก��ก�

��� �"#�����.� (�������&(#�+�� 4+#�,�����ก��ก��/��ก��4��&�ก��� (over vitrification) %'�/'�� �.<!�������ก��ก�����������&��(�#

� ���&��ก��5�!��� �"&'����� 4��,�����ก��%��&��,��+���������������� (black core) 5��/����>���"�# 24-900°c %'���������'���"�#��,� 5-6 �.�. ��/'�� �.<!���������,�/&�

Page 26: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2626

&��ก����#��'�-�! (sulfur):� ��4�ก��';ก��'�-���� - �! FeS2 %5'�������'�-�� �"5����ก�� 500 mg/g �$��4��,���������/'�� �.<!�������������'�#�/�

��������5�' ��!�5'�! (calcined clay)� ����� (Chamotte, grog) ������/"��ก��/�%'�� ���/&������������$���

�C��������� �$���5���$��������"�#ก���%��# �&���5#&��#���������� '�ก�%�ก��� �$���5����� - �"�������'�#�/�

� ���������/�����.� (����,�ก�"�������������,� �/� ��"����������/���� 1180-1200°c ��-"��%'���,� /&�ก�����������EF� �"���3��5#&��#���#"���"�ก��+��( %'��,� �/���ก5��#��� 1250°c

� ���������/������.� (��&(# 1300-1500°c 4+# �"�ก��ก��������ก�'�#4�ก����,� /&�����������EF�%'��/������.� (����,�ก�"� 4+# �"�ก��ก�����������'�#�/���ก

Page 27: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2727

�����#ก��"���"�% (Alkali bearing minerals)

� $���(��#%"���-E���� �ก�� ��4��("��(��#�ก'�����'�'����,� �� ��"��$%�&�������'�-� ���������'�-�

�������5'� �!� '�4��&�ก������5����� - (vitrification temp.)� �����ก�� Al2O3 %'� SiO2 4��'����������.� (����,� &��ก����'

5� '�!������'�������4�ก'���3������%ก��� �"��5��������� 4+#'�5������������������� %'�'�5���%�;#%#�'�#%��# (dry strength) ��#��������

� '�'����,� �� �"����/&�����������%'���,��5'���

Page 28: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2828

���=��� ��,

Fireclays: kaolinitesecondary clays with fine impurity

Stoneware clay: highly plastic buff or brown it contains natural fluxes as impurity

Bentonite: smectite group or montmorillonite,��5�����������ก 4+#��ก����'#����������EF���� �"��5��������� �"�ก�� 1% %'��,�������EF���5���%�;#%#ก"���/�&(#

Pyrophyllite : 5'��� talc %�" �"��5��������� 5"�����#5'���������%�"����&"��ก��������,���ก �ก������ Al2O3 28.3%, SiO2 66.7% %'� H2O 5.0% ���/&��������ก������#�$���'�ก������ ����,�H��� --I����%/# --I� �3���&���� -

Page 29: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 2929

Feldspar and other fluxs� Flux: low fusion temp. (alkali or alkaline earth)� Fine (55% of materials is less than 10µm)

Feldspars:• Potash feldspar (orthoclase) : K2O.Al2O3.6SiO2•Soda feldspar (Albite): Na2O.Al2O3.6SiO2 �low vitrification temp. อาจทําใหผลิตภณัฑเสยีรุปขณะเผา•Lime feldspar (Anorthite): CaO.Al2O3.2SiO2•Barium feldspar (Celsian): BaO.Al2O3.2SiO2

Cornish Stone: ไมเปน flux ที่รุนแรงเนื่องจากมีปริมาณอัลคาไลนนอย มักประกอบดวย kaolin กับ feldspar มักมีสิง่เจือปนมาก เชน CaF2 และอาจจะทําใหเกิดสหีลังเผา

Page 30: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3030

Bone ash : ใชสําหรบัผสมในเนื้อ bone china ทําใหเนื้อมีความโปรงแสง เนื่องจากเปน calcium phosphate เมื่อหลอมรวมกับ china clay เกิดเปน CaO.Al2O3.2SiO2 ทําใหโปรงแสง โดยการเผากระดกูวัวควายที่ 900°c ปริมาณของอินทรียสารทีเ่หลืออยูหลังจากเผาไปจะมีผลตอความเหนยีว ถามีปริมาณอินทรียสารเหลืออยูมากจะทําใหเกิดการบวม ดงันั้นจึงควรเชค็ปรมิาณของอินทรียสารที่มีอยูประมาณ 1.8-2.0%

Talc: magnesium silicate and a member of the smectite or montmorillonite group.

3MgO.4SiO2.H2O

Cordierite (2MgO.2Al2O3.5SiO2)

High temp.

Low thermal expansion� excellent thermal shock resistance

BUT a narrow firing range and easily distort on firingReduce moisture expansion of the body� delayed crazing

Page 31: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3131

Limestone: almost used for wall tile Low moisture expansion

Lime used at about 10-12% � reduces the amount of glassy phase during firing

Lithium-containing minerals: Lepidolite, Spodumene or petalite�low thermal expansion.

Micas and illites: เชน Potash mica (K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O) ลดความทนไฟและ illites (or hydrous micas)

Page 32: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3232

Silica� ����0� earthenware ��SiO2 � ��,� 72-76% ;, �(/�!��'���&� free silica (flint

or sand) 35%� ��'��!��4������ thermal expansion 3!� ��0�����12�����ก����������� ��(�ก���

����� �ก�!�����<� ��=��ก��ก����ก���������� � ������������/����������ก!��'������0�����12�� ��ก�������ก!��'�� ��������$� ��� silica ��(�� !��� � flint (water+interstitial amorphous

silica) �� �'�(/#�� cristobalite ��>���3��� flint (/<��/��ก�����!� chalk ก!���?����3����� calcinationก!��$� 1100°c <� �#�! organic ��/$?�������!���,0�

� ��������$� �� !��� ���� sand (/��SiO2 > 99% ��(/�� Fe2O3, TiO2 � ?� ��/�������������ก

� Non-crystalline form of silica: fused silica (cooled the molten mass) ��ก����������� ��(�ก�������� ?� ��/<� ����$�#@

� Silica $� �� !�� body (/$?����ก���������� ��,0� (crystalline form)��! silica $� �� !������(/�� !��� ���� amorphous $?����ก�������������

Page 33: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3333

Inversion and conversion of silica

�� Quartz (stable form up to 870Quartz (stable form up to 870°°c)c)�� TridymiteTridymite�� CristobaliteCristobalite

Atoms are less closely packed than in quartz� Lower specific gravity, form at high temp.

Quartz s.g. 2.65Tridymite s.g. 2.32Cristobalite s.g. 2.28

Page 34: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3434

α-quartz β-quartz β2-Tridymite

β1-Tridymite

α-Tridymite

β-Cristobalite

α-Cristobalite

573°C 870°C 1470°C

163°C

117°C

220-280°C

α� β Quartz Vol. expansion 1.0%α� β Cristobalite Vol. expansion 3%α� β1 Tridymite Vol. expansion 0.3%

Size change : ทําใหเกิดการแตกราวขณะเผา ถาเผาผานอุณหภูมิที่มีการเปลี่ยน phase เร็วเกินไป

Page 35: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3535

Cristobalite squeeze�� αα--ββ cristobalitecristobalite inversioninversion I�#ก�ก�%�ก����#�5'���I�#ก�ก�%�ก����#�5'���

bisque

Unfired glaze

bisque

Body expands at 220°C(α-β cristobalite inversion)

bisque

Glaze melts and flows to cover body

bisque

Glaze solidified on cooling

bisque

Glaze in compression

Body contractsDue to β-α cristobalite

inversion

heat

heat

coolcool

<220°C

Page 36: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3636

Alumina

�� As a filler instead of silicaAs a filler instead of silica�� Lower thermal expansion than crystalline Lower thermal expansion than crystalline

silica silica �� �.��/��,�7�ก����ก���.��/��,�7�ก����ก�� silica silica 4� ��4� �� silicatesilicate--aluminatealuminate

glass (high thermal expansion) glass (high thermal expansion) ��44��,�����ก����44��,�����ก��5���%�ก�"�#�����#4�กก����������� �"��"�ก�����"�#%ก��%'�5���%�ก�"�#�����#4�กก����������� �"��"�ก�����"�#%ก��%'�silica silica �,�����ก��ก�%�ก��� ���,�����ก��ก�%�ก��� ��

�� Alumina Alumina �����("��(�����("��( bauxite bauxite 4���&��#�4�����ก4���&��#�4�����ก

Page 37: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3737

���5���� ��,

� Plaster of Paris (calcium sulphate hemihydrate) CaSO4.1/2H2O

� CaSO4.2H2O = CaSO4.1/2H2O + 1 ½ H2O gypsum 160°C plaster water

� “Dead-burned” = anhydrous calcium sulphate (CaSO4)� Forms: β-form �����4�ก dry (no stream)

α-form �����4�ก steam treatment� Plaster + water � interlocking mass of gypsum crystals� ���.��,���ก 4��,���� plaster ��5���$�������ก 4+#�,����5���&������ก��(���,���#%����ก ��"� casting

moulds ��&��&"�� 100 plaster/80 water %'� flatware moulds ��&��&"�� 100 plaster/70 water

� 5�.&�������# plaster 4���ก��'����%'# �� �+����("ก��ก��ก;��ก6� ก�/&�%'�ก���;������# plaster

Page 38: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3838

Glaze raw materials

Basic oxides:� K2O: pearl ash (K2CO3)

Potassium nitrate (KNO3)Potash feldspar (K2O.Al2O3.6SiO2)

� Na2O: Soda ash (Na2CO3)Borax (Na2B4O7.10H2O)Soda feldspar (Na2O.Al2O3.6SiO2)

� CaO:Whiting (CaCO3)Fluorspar (CaF2)Colemanite (2CaO.3B2O3.5H2O)

� BaO:Witherite (BaCO3) or barytes (BaSO4)� PbO:White lead (2PbCO3.Pb(OH)2)

Red lead (Pb3O4)

Page 39: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 3939

Glaze raw materials

Amphoteric oxide� Al2O3: China clay (Al2O3.2SiO2.2H2O)

Bauxite (Al2O3.2H2O)FeldsparNepheline syenite (K2O/Na2O &(#)

Acidic oxides� SiO2: quartz, sand, flint, clay, feldspar� B2O3: Borax (Na2B4O7.10H2O)

H3BO3 boric oxideColemanite (2CaO.3B2O3.5H2O)

Page 40: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 4040

Colours: colouring agents and stains

�� Colored bodiesColored bodies�� Colored slips (Colored slips (engobesengobes))�� UnderUnder--glazeglaze�� InIn--glazeglaze�� OnOn--glazeglaze

Page 41: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 4141

Colouring agents and stains

Example� Cobalt: blue� Chrome: Cr2O3 dark green

K2Cr2O7 bright orange� Cadmium and Selenium colours:Yellow orange and red

colours� Gold: AuCl3� Zirconium-based stains:green

ZrO2 + V = blueZrO2 + Mn2O = greyZrO2+chromium fluoride = greenZrO2 + terbium fluoride = yellow

Page 42: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 4242

���5����� ���B����=�����#���)��� 1��� (organic binder)

� &�������!���5��������� &�����/�%'��&'�������������.� (�����. 400-500°c ������# �"�,�7�ก����ก���������� ���'�#ก��/�

� &�������!�������'�'����,� �� ���ก�������������/&���,� $���5���������("���#���/&������������������,��5'����,����'����� �"�ก��ก����"� Dextrin, gum arabic, lignin extract, methyl cellulose, starch

� &�������!������� �"'�'����,� /&�ก��������������+��(������8����/#%��#����%#���&(# ���������������� �"��5��������� ��"� cellulose acetate, methyl ethyl cellulose, tannic acid, ceresin wax

Page 43: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 4343

���� ���B����$"�" ��)��� 1����"#�������%

� ���# �"�,�'����������� �"��7�ก�����3�����'��'�'���'�#�/�� �"�����"�#����3�(��ก�J�'�#�/� ��%ก"� Oil� Paraffin emulsion, wax emulsion� Cellulose acetate &,�����+��(�����8����5������%'�%#���&(#� Badilla �3�ก����,�4�ก%�ก���������'��ก��4' /&������������ ก'�"�&������ ���/&�������������(��������/# �"'�'����,� ��"� magnesium

stearate, zinc stearate, barium stearate, aluminiumstearate

Page 44: 2 Raw Materialseng.sut.ac.th/ceramic/old/course_link/35.pdf · 2010. 11. 6. · stabiles casting slip and reduces whiteness . Whitewares S.T.Rattanachan Raw Materials 4 Function of

Whitewares Whitewares S.T.RattanachanS.T.Rattanachan Raw MaterialsRaw Materials 4444

�2�5��������

� &"���ก��������"� ��� ��/'��"�# �"�5�.&�������#ก�� �$��#��� : Al2O3,SiO2, Na2O and K2O, CaO, Fe2O3