The synthesis of near-infrared reflective red ceramic pigment การสังเคราะห์สีผงเซรามิกสีแดงสะท้อนรังสีอินฟราเรดใกล้

Abstract

บทความนี้นำเสนอผลการสังเคราะห์สีผงเซรามิกสีแดง ด้วยปฏิกิริยาของเซรามิกจากความร้อน (Solid state reaction)จากเซอร์คอน (Zircon) ที่เจือด้วยเหล็กออกไซด์ (Iron(III)oxide)อลูมิเนียมออกไซด์ (Aluminium oxide) และ ซิลิกอนไดออกไซด์ (Silicon dioxide) เพื่อเกิดเป็นผงสีสารประกอบอนินทรีย์เชิงซ้อน (Complex Inorganic Compound Pigment, CICP) ที่ให้ สีแดงปะการัง และมีความสามารถในการสะท้อนรังสีอาทิตย์ช่วงอินฟราเรดใกล้ (near infrared) ผงสีที่สังเคราะห์ได้สามารถใช้ประกอบเป็นผลิตภัณฑ์สีทาอาคารเพื่อสะท้อนรังสีอาทิตย์ และลดปริมาณความร้อนที่สะสมบนแผ่นหลังคา ส่งผลต่อการประหยัดพลังงานของระบบปรับอากาศ และช่วยเพิ่มสภาพสบายเชิงอุณหภาพ (Thermal comfort) ภายในอาคารการสังเคราะห์ผงสีทำโดยการบดผสม ZrSiO4 Fe2O3 Al2O3และ SiO2 ที่สัดส่วนต่าง ๆ เพื่อเกิดปฏิกิริยาเป็นสารประกอบอนินทรีย์ โดยใช้สัดส่วน ZrSiO4:Fe2O3:Al2O3:SiO2 ที่ 45:25:(30-x):x โดย x มีค่าระหว่าง 0 – 30 wt% แล้วนำไปเผาที่อุณหภูมิ1,100 1,200 และ 1,300 องศาเซลเซียส แล้วนำมาล้าง อบ และบดจนได้เป็นผงสีเซรามิกสีแดง สีของผงสี ซึ่งคำนวณจากระบบCIE L* a* b* ไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่ออุณหภูมิเผาเปลี่ยนแปลงสีแดงปะการังจะมีความสว่างมากขึ้นเมื่อปริมาณ SiO2 เพิ่มขึ้นเมื่อทำการวิเคราะห์ค่าการสะท้อนรังสีอาทิตย์ พบว่าผงสีเซรามิกสีแดงที่มีสัดส่วน ZrSiO4:Fe2O3:Al2O3:SiO2 ที่ 45:25:20:10 ที่เผาอุณหภูมิ 1,100oC จะได้ผงสีแดงที่มีค่าการสะท้อนรังสีอินฟราเรดใกล้สูงสุด เท่ากับ 65.9%

The synthesis of near-infrared reflective red ceramic pigment

This paper presents the research and development of red ceramic pigment synthesized by solid-state reaction of zircon doped with iron oxide, aluminium oxide and silicon dioxide that formed complex inorganic compound pigment. The pigment offered shades of coral red and high reflectivity in the near-infrared (NIR) region. The pigment can be used as a vehicle for a high solar reflective coating that reduces heat absorbed by building structures, promotes energy conservation in an air-conditioning system, and enhance human thermal comfort in the building. The synthesis was performed by ball-milling raw materials composed of ZrSiO4 Fe2O3 Al2O3 and SiO2. The compound of ZrSiO4 Fe2O3 Al2O3 and SiO2 at the ratio of 45:25:(30-x):x, where x varied between 0 and 30 wt%, was calcined at 1,100, 1,200 and 1,300oC. The calcined compound was then washed, oven-dried and ground, that yielded powdered pigment with the shade of brown. The color of pigments, measured and computed in compliance with CIE L* a* b*, did not alter as the calcining temperature changed but had a brighter shade of coral red as the quantity of SiO2 increased. It was found that the pigment synthesized from ZrSiO4:Fe2O3:Al2O3:SiO2 at 45:25:20:10 and calcined at 1,100oC offered the highest NIR reflectance at 65.9 %