ผลิตภัณฑ์เซรามิกส์ส่วนมากมีดินในอัตราส่วนผสม เพื่อให้เกิดความเหนียว รวมทั้งใช้น้ำเพื่อช่วยเพิ่มความเหนียว ไม่ว่าจะเป็นน้ำดิน ดินเหนียว หรือแม้กระทั่งดินผง ก็จะต้องมีความชื้นมากน้อยแตกต่างกัน เมื่อน้ำที่ใช้เพื่อช่วยสำหรับการขึ้นรูปนี้ระเหยออกจากผลิตภัณฑ์ทำให้อนุภาคของวัตถุดิบเข้ามาใกล้ชิดกัน เป็นผลให้ขนาดของผลิตภัณฑ์เล็กลง หรือผลิตภัณฑ์หดตัว เมื่อนำผลิตภัณฑ์ที่แห้งสนิทไปเผา ผลิตภัณฑ์จะเสียน้ำและสารประกอบบางชนิด เช่นสารประกอบคาร์บอน ที่อยู่ในสูตรโครงสร้างทางเคมี รวมทั้งเมื่อถึงอุณหภูมิการหลอมของวัตถุดิบชนิดใด ก็จะมีการหลอมตัวเป็นของไหล ส่งผลให้ขนาดของผลิตภัณฑ์เล็กลงอีกครั้ง ซึ่งผลของการหดตัวเมื่อแห้งและหลังเผาอาจจะทำให้ผลิตภัณฑ์เกิดการชำรุด แตกร้าว หรือบิดเบี้ยวได้ อีกทั้งขนาดของผลิตภัณฑ์ที่ได้อาจเล็กกว่าที่ต้องการ ดังนั้นผู้ปฏิบัติงานจึงจำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับทฤษฎีและปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการแห้งตัว และสามารถทดสอบเพื่อหาค่าการหดตัวได้

ความหมายและสาเหตุของการหดตัว

โดยทั่วไปการหดตัว หมายถึงการมีขนาดเล็กลง ซึ่งในทางกายภาพสามารถวัดได้ทั้งเชิงเส้น อันได้แก่ ความยาว ความกว้าง ความสูง ที่มีขนาดลดลงกว่าเดิม หรือสามารถวัดได้ในเชิงปริมาตร นั่นคือความจุ ซึ่งสาเหตุของการหดตัวนี้อาจเนื่องมาจากการสูญเสียองค์ประกอบ หรือโครงสร้าง ทำให้องค์ประกอบอื่นเข้ามาใกล้ชิดกันเป็นผลให้ขนาดในภาพรวมลดลง หรือเล็กลง หรืออาจเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน ทำให้เกิดความแน่นขึ้น ส่งผลให้ขนาดที่พิจารณาได้จากภายนอกลดลง ในทางเซรามิกส์นั้นการหดตัวเกิดขึ้นจากทั้งสองสาเหตุ คือการสูญเสียองค์ประกอบ และการรวมตัวกันของโครงสร้างภายใน

ในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์เซรามิกส์โดยทั่วไปต้องอาศัยความเหนียว ซึ่งความเหนียวนี้อาจจะได้จากดิน หรือน้ำในส่วนผสม หลังการขึ้นรูปชิ้นงานอาจมีความชื้นตั้งแต่ ร้อยละ 0 – 2 หากขึ้นรูปด้วยการอัด (Isostatic Press) แต่ถ้าขึ้นรูปด้วยการหล่อแบบ อาจมีความชื้นถึงร้อยละ 40 การขึ้นรูปที่ใช้น้ำปริมาณมาก จะเสียเวลาในการทำให้แห้งนาน เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์ชิ้นใหญ่และหนามักจะแห้งช้า และหดตัวมาก เพราะในทางปฏิบัติดินหรือผลิตภัณฑ์จะมีการหดตัวหลังการอบแห้ง เป็นการหดตัวที่เกิดขึ้นเนื่องจากการสูญเสียน้ำในดิน ขณะที่น้ำระเหยไประหว่างการอบแห้ง อนุภาคของดินจะเคลื่อนเข้ามาใกล้ชิดกันทำให้ผลิตภัณฑ์มีขนาดลดลง การหดตัวระยะนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลายอย่าง ส่วนใหญ่จะเป็นปริมาณน้ำที่มีอยู่ ถ้ามีน้ำเป็นปริมาณมากจะทำให้เกิดการหดตัวมาก ถ้าน้ำน้อยการหดตัวก็จะน้อย นอกจากนี้การหดตัวยังขึ้นอยู่กับธรรมชาติหรือสมบัติของเนื้อดินปั้นชนิดนั้น ๆ ขนาดความละเอียดของอนุภาค และวิธีการขึ้นรูปก็เป็นองค์ประกอบที่สำคัญเช่นกัน ซึ่งอัตราการหดตัวของเนื้อดินปั้นเมื่อแห้งมีความสำคัญต่อวิธีการอบแห้งผลิตภัณฑ์ นั่นคือถ้าต้องการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดใหญ่ และเนื้อดินปั้นมีการหดตัวสูง จำเป็นต้องให้ผลิตภัณฑ์แห้งอย่างช้า ๆ และสม่ำเสมอทั่วเนื้อผลิตภัณฑ์เพื่อป้องกันการแตกร้าว โค้งงอ

หลังจากเนื้อดินปั้นแห้งสนิทแล้ว เมื่อทำการเผา จะทำให้ดินเกิดการหดตัวอีกครั้งหนึ่งการหดตัวหลังการเผามีองค์ประกอบสำคัญคือ ชนิดของดิน ขนาดความละเอียดของดินสารอินทรีย์ที่อยู่ในดิน วิธีการขึ้นรูป และอุณหภูมิการเผา เพราะเมื่อนำไปผ่านการเผาสารอินทรีย์และน้ำในองค์ประกอบของโมเลกุล ตลอดจนสารที่สลายตัวที่อุณหภูมิสูง เกิดสลายตัวไป และมีการจัดเรียงตัวใหม่ อันมีผลให้ขนาดของชิ้นงานลดลง โดยค่าการหดตัวหลังการเผามีความสำคัญในการกำหนดวิธีการและระยะเวลาของการเผาผลิตภัณฑ์มาก เพราะถ้าเนื้อดินมีการหดตัวสูง จำเป็นที่จะต้องเผาอย่างช้า ๆ และควบคุมอุณหภูมิให้มีความสม่ำเสมอ มิฉะนั้นแล้วผลิตภัณฑ์ จะเกิดการบิดเบี้ยวหรือแตกเสียหายได้

ดังนั้นการหดตัวของวัตถุดิบหรือดิน ที่นำมาทำงานเซรามิกส์ จึงมี 2 ระยะ คือ การหดตัวหลังการ อบแห้ง และการหดตัวหลังการเผา ซึ่งการหดตัวนี้จะเป็นตัวบ่งชี้ว่าควรผึ่งแห้ง หรือเผาผลิตภัณฑ์ในอัตราที่ช้าหรือเร็วเพียงใด โดยปกติแล้วดินที่มีความเหนียวมาก มักจะมีการหดตัวมาก ร้อยละของการหดตัวเชิงเส้นหลังการอบแห้ง (Percent Drying Linear Shrinkage) ของวัตถุดิบที่ใช้ในงานเซรามิกส์จะมีตั้งแต่ร้อยละ 0 สำหรับการเผาวัตถุดิบที่ไม่มีความเหนียวเช่น หินเขี้ยวหนุมาน จนถึงร้อยละ 15 สำหรับดินเหนียวบางชนิด และร้อยละการหดตัวจะแตกต่างกันออกไปตามชนิดของวัตถุดิบ ปริมาณวัตถุดิบในอัตราส่วนผสม และอุณหภูมิที่ใช้เผา

การหดตัวของดินที่อยู่ในเกณฑ์ที่สามารถนำไปใช้ได้คือ ดินมีการหดตัวเมื่อแห้งร้อยละ 4 - 15 การหดตัวหลังเผาร้อยละ 12 - 15 ส่วนการหดตัวรวมมีค่าประมาณร้อยละ 15 – 25 (อายุวัฒน์ สว่างผล, 2531, หน้า 23; อ้างอิงจาก Dickerson, John, 1974, p. 22) โดยที่ดินต่างชนิดกันจะมีการหดตัวต่างกันคือ ดินขาวไม่ล้างมีการหดตัวเมื่อแห้งประมาณร้อยละ 5 - 8 ส่วนดินขาวล้างมีการหดตัวร้อยละ 3 - 10 และดินดำมีการหดตัวเมื่อแห้งร้อยละ 5 - 12

http://www.teacher.ssru.ac.th/reudee_ni/file.php/1/Book-CeramicTest/physic-chapter6.html