ตัวยึด
ที่อยู่ในน้ำยาเคลือบจะช่วยยึดผงสีขาวให้ติดกับกระดาษรองรับได้ดีขึ้น ตัวยึดสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆคือ ตัวยึดธรรมชาติ และตัวยึดสังเคราะห์
1. ตัวยึดธรรมชาติ ตัวยึดธรรมชาติ ได้แก่ แป้งและโปรตีนจากถั่วเหลือง แป้งเป็นตัวยึดธรรมชาติที่นิยมใช้มาก
1.1 แป้ง ในประเทศสหรัฐอเมริกาจะเป็นแป้งที่ได้จากข้าวโพด ในยุโยปจะเป็นแป้งที่ได้จากมันฝรั่ง ส่วนในเอเชียจะเป็นแป้งที่ได้จากมันสำปะหลัง แป้งที่ใช้ส่วนใหญ่ในน้ำยาเคลือบปัจจุบันเป็นแป้งที่ผ่านกระบวนการปรุงแต่งให้เป็นแป้งปรุงแต่งที่มีสมบัติที่ดีขึ้น แป้งปรุงแต่งที่มีคุณภาพดีที่สุดสำหรับน้ำยาเคลือบกระดาษในประเทศสหรัฐอเมริกาคือ แป้งข้าวโพดชนิดไฮดรอกซีเอทิเลต( hydroxy ethylated corn starch ) หรือแป้งเอทิเลตแป้งข้าวโพดชนิดออกซิไดส์( oxidized corn starch ) และแป้งแอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟต( ammonium persulfate starch)
การนำแป้งมาใช้งานจะต้มเพื่อให้แป้งมีการกระจายตัวที่ดี โดยปกติแป้งจะมีสมบัติที่ละลายน้ำได้ดี คือชอบน้ำ จึงจำเป็นต้องใช้ร่วมกับสารป้องกันการละลายน้ำด้วยโดยเฉพาะกระดาษเคลือบที่นำไปพิมพ์ด้วยระบบการพิมพ์ออฟเซต
แป้งปรุงแต่งที่ใช้ในน้ำยาเคลือบจะมีความหนืดที่แตกต่างกัน แป้งที่มีความหนืดต่ำโดยเฉพาะแป้งเอทิเลตสามารถใช้ปริมาณที่มากกับน้ำยาเคลือบที่มีปริมาณเนื้อสารมากได้ ขณะเดียวกันแป้งที่มีความหนึดสูงจะใช้กับเครื่องฉาบผิว( size press) ในกรณีที่ต้องการให้กระดาษนั้นมีความต้านทานการซึมน้ำและผิวเรียบขึ้น
แป้งที่ใช้เป็นตัวยึดในน้ำยาเคลือบกระดาษจะต้องมีสมบัติที่มีแรงยึดติดสูง ความหนืดต่ำ มีสมบัติการไหลที่ดี มีความหนืดเพิ่มขึ้นน้อยเมื่อถูกทำให้มีอุณหภูมิต่ำ ไม่มีการเปลี่ยนไป มีความสามารถในการอุ้มน้ำ และสมบัติทางการพิมพ์ที่ดี สมบัติต่างๆ ยังขึ้นอยู่กับชนิดของแป้ง การปรุงแต่ง และระดับของการปรุงแต่ง
โดยปกติแป้งเป็นสารที่เป็นสารที่ประกอบด้วยพอลิเมอร์ธรรมชาติ 2 ชนิด คือ อะไมโลส และอะไมโลเพคตินโมเลกุลของอะไมโลและอะไมโลเพคตินต่างก็ประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลจำนวนมากจึงอยู่ในสถานะที่ละลายน้ำได้ดี แต่โมเลกุลอะไมโลสเป็นแบบเส้นตรงจึงมีความหนืดเพิ่มขึ้นเมื่อทิ้งไว้ให้เย็นลงและจนเปลี่ยนสภาพเป็นเจลถาวรเกิดการยึดติดได้ ส่วนโมเลกุลอะไมโลเพคตินจะมีความหนืดที่ต่ำกว่า และมีแนวโน้มที่เป็นไปได้น้อยมากที่จะเกิดเป็นเจลที่ถาวร
แป้งมีลักษณะเป็นเซลล์หรือเม็ดละเอียดมาก โดยมีรูปร่างและขนาดที่แตกต่างกัน ถ้าต้มแป้งให้ร้อนถึงระดับหนึ่ง เม็ดแป้งจะพองตัวพร้อมกับแปรสภาพไปเป็นของผสมที่ประกอบด้วยเม็ดแป้งที่พองตัวเต็มที่ เศษที่เหลือจากแป้ง และสารละลายน้ำได้ สมบัติของแป้งจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของแป้ง ระดับการพองตัวของแป้งความต้านทานของเม็ดแป้งที่พองต่อการแตกหักเชิงกล และปริมาณของโมเลกุลอะไมโลส
โดยปกติแรงยึดติดของแป้งที่ยังไม่ได้ปรุงแต่งจะมีแรงยึดติดดีกว่าแป้งที่ปรุงแต่งแล้ว แต่ในธรรมชาติแป้งมีความหนืดสูงมากถึงแม้ว่าจะมีความเข้มข้นต่ำก็ยังมีแน้วโน้มที่จะเป็นเจลได้ง่าย ทำให้น้ำยาเคลือบกระดาษมีการไหล่ไม่ดีเท่าที่ควร จึงจำเป็นแป้งธรรมชาติมาปรุงแต่งเป็นแป้งชนิดต่างๆ ปกติโมเลกุลของแป้งจะทำปฏิกิริยากับสารต่างๆ ที่หมู่ไฮดรอกซิล โดยจะเปลี่ยนแปลงหมู่ไฮโดรเจนในหมู่ไฮดรอกซิลไปเป็นหมู่อื่นๆเช่น อีเทอร์ เอสเทอร์ อะซิเตต พอลิยูริเทน และเมทิลแอลกอฮอล์
แป้งปรุงแต่งที่ต้ม แล้วเก็บในถังเก็บจะมีความหนืดสูงขึ้นเนื่องจากอิทธิพลของโมเลกุลอะไมโลส ถ้าใส่สารประเภทเอสเทอร์และอีเทอร์ลงในสารละลายแป้งก่อนที่แป้งจะเปลี่ยนเป็นเจล แล้วนำไปต้มก็จะได้สารละลายแป้งที่มีความหนืดลดลงและเก็บไว้ได้โดยที่ความหนืดไม่เปลี่ยนแปลง
1.2 โปรตีนจากถั่วเหลือง เป็นโปรตีนธรรมชาติ เมื่อนำมาไฮโดรไลซีสจะได้พอลิเมอร์ของโปรตีนถั่วเหลืองจากนั้นนำมาปรุงแต่งด้วยวิธีการเฉพาะเพื่อให้เหมาะกับการใช้เป็นตัวยึดในน้ำยาเคลือบกระดาษสำหรับเครื่องเคลือบที่ทันสมัยซึ่งใช้อยู่ในปัจจุบัน
พอลิเมอร์จากถั่วเหลืองสามารถเตรียมได้ 2 วิธี เตรียมเป็นสารละลายแล้วนำไปผสมกับผงสีที่เตรียมเป็นของเหลวข้นไว้แล้ว อีกวิธีหนึ่ง คือ เตรียมโดยใส่พอลิเมอร์ลงไปโดยตรงในขณะที่เตรียมผงสี การที่จะใช้วิธีการเตรียมพอลิเมอร์แบบใดขึ้นอยู่กับความเร็วรอบของใบมีดในถังผสมและอุปกรณ์ที่ใชัในผสม น้ำหนักโมเลกุลของพอลิเมอร์ และความข้นของน้ำยาเคลือบที่ต้องการ
ในกรณีที่เลือกวิธีการเตรียมโปรตีนจากถั่วเหลืองที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ผงสีมีความชื้นสูง เป็นผลให้พอลิเมอร์จับกันเป็นเม็ดที่เรียกว่า โปรตีนช็อค( protenin shock)
การเตรียมเป็นสารละลายของโปรตีนจากถั่วเหลืองทำได้โดยต้มน้ำให้มีอุณหภูมิระหว่าง 40 - 70 องศาเซลเซียส โดยทางตรงหรือโดยทางอ้อมด้วยน้ำที่ร้อนก็ได้ เปิดใบพัดพร้อมทั้งเติมแอมโมเนียที่มีความเข้มข้น 26 องศาโบเม่ จะทำให้พอลิเมอร์ละลายได้ดีขึ้น ปกติเนื้อพอลิเมอร์จะละลายได้ตั้งแต่ร้อยละ 10-25 เวลาที่ใช้โดยปกติประมาณ 15-20 นาที ถ้าต้องการเพิ่มคุณภาพของพอลิเมอร์ในด้านการป้องกันการขัดถูเมื่อเปียก และการถอนผิวกระดาษเมื่อเปียกสำหรับการพิมพ์ระบบออฟเซต ก็ควรจะใช้สารป้องกันการละลายน้ำ เช่น แอมโมเนียมเซอร์โคเนียมคาร์บอเนต( ammonium zirconium carbonate,AZC ) เรซินเมลามีนฟอร์มาลดีไฮด์( melamine formaldehyde resin ) ช่วยในการยึดติด
ปกติโปรตีนจากถั่วเหลืองที่ใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษอยู่ในรูปผงเท่านั้น จึงสามารถเก็บรักษาในที่เก็บได็ประมาณ 1 ปี และเมื่อเตรียมเป็นสารละลายจึงจำเป็นต้องใส่สารกันบูดช่วยป้องกันแบคทีเรียและราด้วย ปริมาณการใช้พอลิเมอร์ในสูตรน้ำยาเคลือบกระดาษจะขึ้นอยู่กับเครื่องเคลือบเป็นหลัก ปกติปริมาณที่ใช้จะเท่ากับร้อยละ 2-6 ของน้ำหนักผงสีขาวทั้งหมด
ที่อยู่ในน้ำยาเคลือบจะช่วยยึดผงสีขาวให้ติดกับกระดาษรองรับได้ดีขึ้น ตัวยึดสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆคือ ตัวยึดธรรมชาติ และตัวยึดสังเคราะห์
1. ตัวยึดธรรมชาติ ตัวยึดธรรมชาติ ได้แก่ แป้งและโปรตีนจากถั่วเหลือง แป้งเป็นตัวยึดธรรมชาติที่นิยมใช้มาก
1.1 แป้ง ในประเทศสหรัฐอเมริกาจะเป็นแป้งที่ได้จากข้าวโพด ในยุโยปจะเป็นแป้งที่ได้จากมันฝรั่ง ส่วนในเอเชียจะเป็นแป้งที่ได้จากมันสำปะหลัง แป้งที่ใช้ส่วนใหญ่ในน้ำยาเคลือบปัจจุบันเป็นแป้งที่ผ่านกระบวนการปรุงแต่งให้เป็นแป้งปรุงแต่งที่มีสมบัติที่ดีขึ้น แป้งปรุงแต่งที่มีคุณภาพดีที่สุดสำหรับน้ำยาเคลือบกระดาษในประเทศสหรัฐอเมริกาคือ แป้งข้าวโพดชนิดไฮดรอกซีเอทิเลต( hydroxy ethylated corn starch ) หรือแป้งเอทิเลตแป้งข้าวโพดชนิดออกซิไดส์( oxidized corn starch ) และแป้งแอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟต( ammonium persulfate starch)
การนำแป้งมาใช้งานจะต้มเพื่อให้แป้งมีการกระจายตัวที่ดี โดยปกติแป้งจะมีสมบัติที่ละลายน้ำได้ดี คือชอบน้ำ จึงจำเป็นต้องใช้ร่วมกับสารป้องกันการละลายน้ำด้วยโดยเฉพาะกระดาษเคลือบที่นำไปพิมพ์ด้วยระบบการพิมพ์ออฟเซต
แป้งปรุงแต่งที่ใช้ในน้ำยาเคลือบจะมีความหนืดที่แตกต่างกัน แป้งที่มีความหนืดต่ำโดยเฉพาะแป้งเอทิเลตสามารถใช้ปริมาณที่มากกับน้ำยาเคลือบที่มีปริมาณเนื้อสารมากได้ ขณะเดียวกันแป้งที่มีความหนึดสูงจะใช้กับเครื่องฉาบผิว( size press) ในกรณีที่ต้องการให้กระดาษนั้นมีความต้านทานการซึมน้ำและผิวเรียบขึ้น
แป้งที่ใช้เป็นตัวยึดในน้ำยาเคลือบกระดาษจะต้องมีสมบัติที่มีแรงยึดติดสูง ความหนืดต่ำ มีสมบัติการไหลที่ดี มีความหนืดเพิ่มขึ้นน้อยเมื่อถูกทำให้มีอุณหภูมิต่ำ ไม่มีการเปลี่ยนไป มีความสามารถในการอุ้มน้ำ และสมบัติทางการพิมพ์ที่ดี สมบัติต่างๆ ยังขึ้นอยู่กับชนิดของแป้ง การปรุงแต่ง และระดับของการปรุงแต่ง
โดยปกติแป้งเป็นสารที่เป็นสารที่ประกอบด้วยพอลิเมอร์ธรรมชาติ 2 ชนิด คือ อะไมโลส และอะไมโลเพคตินโมเลกุลของอะไมโลและอะไมโลเพคตินต่างก็ประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลจำนวนมากจึงอยู่ในสถานะที่ละลายน้ำได้ดี แต่โมเลกุลอะไมโลสเป็นแบบเส้นตรงจึงมีความหนืดเพิ่มขึ้นเมื่อทิ้งไว้ให้เย็นลงและจนเปลี่ยนสภาพเป็นเจลถาวรเกิดการยึดติดได้ ส่วนโมเลกุลอะไมโลเพคตินจะมีความหนืดที่ต่ำกว่า และมีแนวโน้มที่เป็นไปได้น้อยมากที่จะเกิดเป็นเจลที่ถาวร
แป้งมีลักษณะเป็นเซลล์หรือเม็ดละเอียดมาก โดยมีรูปร่างและขนาดที่แตกต่างกัน ถ้าต้มแป้งให้ร้อนถึงระดับหนึ่ง เม็ดแป้งจะพองตัวพร้อมกับแปรสภาพไปเป็นของผสมที่ประกอบด้วยเม็ดแป้งที่พองตัวเต็มที่ เศษที่เหลือจากแป้ง และสารละลายน้ำได้ สมบัติของแป้งจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของแป้ง ระดับการพองตัวของแป้งความต้านทานของเม็ดแป้งที่พองต่อการแตกหักเชิงกล และปริมาณของโมเลกุลอะไมโลส
โดยปกติแรงยึดติดของแป้งที่ยังไม่ได้ปรุงแต่งจะมีแรงยึดติดดีกว่าแป้งที่ปรุงแต่งแล้ว แต่ในธรรมชาติแป้งมีความหนืดสูงมากถึงแม้ว่าจะมีความเข้มข้นต่ำก็ยังมีแน้วโน้มที่จะเป็นเจลได้ง่าย ทำให้น้ำยาเคลือบกระดาษมีการไหล่ไม่ดีเท่าที่ควร จึงจำเป็นแป้งธรรมชาติมาปรุงแต่งเป็นแป้งชนิดต่างๆ ปกติโมเลกุลของแป้งจะทำปฏิกิริยากับสารต่างๆ ที่หมู่ไฮดรอกซิล โดยจะเปลี่ยนแปลงหมู่ไฮโดรเจนในหมู่ไฮดรอกซิลไปเป็นหมู่อื่นๆเช่น อีเทอร์ เอสเทอร์ อะซิเตต พอลิยูริเทน และเมทิลแอลกอฮอล์
แป้งปรุงแต่งที่ต้ม แล้วเก็บในถังเก็บจะมีความหนืดสูงขึ้นเนื่องจากอิทธิพลของโมเลกุลอะไมโลส ถ้าใส่สารประเภทเอสเทอร์และอีเทอร์ลงในสารละลายแป้งก่อนที่แป้งจะเปลี่ยนเป็นเจล แล้วนำไปต้มก็จะได้สารละลายแป้งที่มีความหนืดลดลงและเก็บไว้ได้โดยที่ความหนืดไม่เปลี่ยนแปลง
1.2 โปรตีนจากถั่วเหลือง เป็นโปรตีนธรรมชาติ เมื่อนำมาไฮโดรไลซีสจะได้พอลิเมอร์ของโปรตีนถั่วเหลืองจากนั้นนำมาปรุงแต่งด้วยวิธีการเฉพาะเพื่อให้เหมาะกับการใช้เป็นตัวยึดในน้ำยาเคลือบกระดาษสำหรับเครื่องเคลือบที่ทันสมัยซึ่งใช้อยู่ในปัจจุบัน
พอลิเมอร์จากถั่วเหลืองสามารถเตรียมได้ 2 วิธี เตรียมเป็นสารละลายแล้วนำไปผสมกับผงสีที่เตรียมเป็นของเหลวข้นไว้แล้ว อีกวิธีหนึ่ง คือ เตรียมโดยใส่พอลิเมอร์ลงไปโดยตรงในขณะที่เตรียมผงสี การที่จะใช้วิธีการเตรียมพอลิเมอร์แบบใดขึ้นอยู่กับความเร็วรอบของใบมีดในถังผสมและอุปกรณ์ที่ใชัในผสม น้ำหนักโมเลกุลของพอลิเมอร์ และความข้นของน้ำยาเคลือบที่ต้องการ
ในกรณีที่เลือกวิธีการเตรียมโปรตีนจากถั่วเหลืองที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ผงสีมีความชื้นสูง เป็นผลให้พอลิเมอร์จับกันเป็นเม็ดที่เรียกว่า โปรตีนช็อค( protenin shock)
การเตรียมเป็นสารละลายของโปรตีนจากถั่วเหลืองทำได้โดยต้มน้ำให้มีอุณหภูมิระหว่าง 40 - 70 องศาเซลเซียส โดยทางตรงหรือโดยทางอ้อมด้วยน้ำที่ร้อนก็ได้ เปิดใบพัดพร้อมทั้งเติมแอมโมเนียที่มีความเข้มข้น 26 องศาโบเม่ จะทำให้พอลิเมอร์ละลายได้ดีขึ้น ปกติเนื้อพอลิเมอร์จะละลายได้ตั้งแต่ร้อยละ 10-25 เวลาที่ใช้โดยปกติประมาณ 15-20 นาที ถ้าต้องการเพิ่มคุณภาพของพอลิเมอร์ในด้านการป้องกันการขัดถูเมื่อเปียก และการถอนผิวกระดาษเมื่อเปียกสำหรับการพิมพ์ระบบออฟเซต ก็ควรจะใช้สารป้องกันการละลายน้ำ เช่น แอมโมเนียมเซอร์โคเนียมคาร์บอเนต( ammonium zirconium carbonate,AZC ) เรซินเมลามีนฟอร์มาลดีไฮด์( melamine formaldehyde resin ) ช่วยในการยึดติด
ปกติโปรตีนจากถั่วเหลืองที่ใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษอยู่ในรูปผงเท่านั้น จึงสามารถเก็บรักษาในที่เก็บได็ประมาณ 1 ปี และเมื่อเตรียมเป็นสารละลายจึงจำเป็นต้องใส่สารกันบูดช่วยป้องกันแบคทีเรียและราด้วย ปริมาณการใช้พอลิเมอร์ในสูตรน้ำยาเคลือบกระดาษจะขึ้นอยู่กับเครื่องเคลือบเป็นหลัก ปกติปริมาณที่ใช้จะเท่ากับร้อยละ 2-6 ของน้ำหนักผงสีขาวทั้งหมด
