เซรามิกแบบใหม่

ตั้งแต่ปีค.ศ 1940 มาจนปัจจุบัน วิทยาการด้านวัสดุมีการค้นคว้าและพัฒนาอย่างมาก ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีด้านอวกาศ นิวเคลียร์ ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ ทำให้มีการพัฒนาวัสดุใหม่ๆขึ้น มีการศึกษาวิจัยและนำเซรามิกไปใช้ในงานเหล่านี้ จึงเกิดเซรามิกชนิดใหม่ชนิดใหม่ขึ้น เรียกกันว่า เซรามิกแบบใหม่( new ceramics )หรือเนื้อละเอียด( fine ceramics )หรือเซรามิกแบบเทคโนโลยีขั้นสูง( high-technology ceramics )เซรามิกชนิดนี้มีผลต่อการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างสูง มีการตั้งโรงงานอุตสาหกรรมขึ้นผลิตเซรามิกแบบใหม่เพื่อใช้ในประเทศและส่งออกไปขายต่างประเทศ จึงมีผลต่อการพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศอย่างมาก

  เซรามิกแบบใหม่ ผลิตจากสารที่มีความบริสุทธิ์ ซึ่งเกิดจากการสังเคราะห์แร่หรือวัตถุดิบจากธรรมชาติภายใต้การควบคุมพิเศษด้วยเทคโนโลยีชั้นสูง ให้ได้สารที่มีคุณภาพและสมบัติพิเศษตามต้งการ นำสารบริสุทธิ์ที่มีอนุภาคเล็กมากมาขึ้นรูปโดยวิธีใช้แรงดันอัด และเผาที่อุณหภูมิสูง ให้เกิดการรวมตัวของอนุภาคได้เนื้อละเอียดและแข็ง กระบวนการผลิตทั้งหมดจะอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างสูงเพื่อให้ได้เซรามิกที่มีคุณภาพเฉพาะนั้นๆ
  เซรามิกแบบใหม่ มีอยู่หลายชนิดในปัจจุบัน และนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกมีความตื่นตัวและพยายามพัฒนาวัสดุเซรามิกชนิดต่างๆ ขึ้นอีกในอนาคต เนื่องจากเซรามิกจะเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโยีทั้งทางด้านอวกาศ คอมพิวเตอร์ การสื่อสาร อิเล็กทรอนิกส์ ให้มีการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมมาก เช่น การใช้เคเบิลใยแก้วในการสื่อสาร ทำให้ปัจจุบันการสื่อสารสามารถติดต่อถึงกันได้อย่างรวดเร็วทั่วโลก เรียกกันว่า เป็นยุคของข่าวสารไร้พรมแดนขึ้น การค้นพบตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด หรือซุปเปอร์คอนดักเตอร์อุณหภูมิสูง( high-temperperature supercon-ductor) ซึ่งทำจากสารเซรามิกมีสภาพการนำไฟฟ้าได้โดยไม่สูญเสียพลังงาน และสามารถปล่อยสนามแม่เหล็กพลังมหาศาลออกมาได้ หากสามารถนำประยุกต์ใช้งานได้จะเกิดประโยชน์มหาศาล เช่น ใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าปัจจุบันมาก ใช้ในอุปกรณ์ตรวจจับต่างๆของการแพทย์ทางอวกาศ พัฒนารถไฟเหาะ แม่เหล็ก ตลอดจนใช้ในปฎิกริยานิวเคลืยร์ การใช้งานของเซรามิกแบบใหม่สามารถสรุปได้
  ชนิดของเซรามิกแบบใหม่ สามารถจัดแบ่งได้โดยอาศัยการแบ่งตามลักษณะการทำงานตามตารางข้างต้นนอกจากนี้ยังมีการแบ่งชนิดของเซรามิกแบบใหม่ตามประเภทของสารประกอบ เช่น ออกไซด์ ไนไตรล์  คาร์ไบด์ บอไรด์ ฟลูออไรด์และซัลไฟด์
  เซรามิกแบบใหม่มีการใช้ในวงการพิมพ์บ้าง โดยส่วนใหญ่งานพิมพ์จะเป็นตัวเลขหรือข้อความ ไม่ค่อยมีการใช้พิมพ์ภาพสกรีนหรือภาพฮาล์ฟโทน

Read more »

ประเภทของเซรามิกที่แบ่งตามลักษณะของเนื้อดิน

  การจำแนกประเภทเซรามิกแบบเดิมตามลักษณะของเนื้อดิน เป็นที่นิยมใช้มาก เซรามิกชนิดนี้ ได้แก่
2.1 เทอราคอดตา( terra cotta )เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อดินเป็นสี(ไม่ขาว) เช่น สีแดง สีน้ำตาล สีเหลืองอ่อนเกิดจากการใช้ดินเหนียวที่มีเหล็กปนอยู่ ทำให้เมื่อเผาแล้วจะเกิดเป็นสีขึ้น เผาผลิตภัณฑ์ที่อุณหภูมิต่ำประมาณ900-1050 องศาเซลเซียส ผลิตภัณฑ์มีความพรุนตัวและดูดซึมน้ำได้ เช่น กระถางต้นไม้ หม้อดิน
2.2 เอิตเทนเวร์(earthen ware) เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อละเอียด มีสีขาวหรือขาวอมเทา ผลิตภัณฑ์มีความพรุนตัวและดูดซึมน้ำได้สูงประมาณร้อยละ 10-15 เนื้อผลิตภัณฑ์ จึงมักจะได้รับการเคลือบผิว เช่น ภาชนะ จาน ชาม กระเบื้อง เครื่องประดับ ของตกแต่ง
2.3 สโตนแวร์( stone ware) เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อแน่น สีเนื้อดิน อาจมีสีขาวหรือสีอื่นๆได้ มีความแข็งแกร่งทึบแสง การดูดซึมน้ำต่ำมาก หรือไม่ดูดซึมน้ำ เนื่องจากอุณหภูมิที่ใช้ในการเผาค่อนข้างสูงประมาณ 1100-1300 องศาเซสเซียส ทำให้ผลิตภัณฑ์ถูกเผาถึงจุดสุกตัว เช่น ถ้วย จาน ชาม ชุดน้ำชา กาแฟ ซึ่งผลิตภัตฑ์ที่ได้จะมีความแข็งแกร่งกว่าเอิทเทนแวร์
2.4 พอร์สเลน(porcelain)เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อแน่นเนียนละเอียด มีสีขาว โปร่งแสง เคาะมีเสียงดังกังวาลเผาที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1200องศาเซลเซียส ขึ้นไป ทำให้ถึงจุดสุกตัว ไม่ดูดซึมน้ำ มีความแข็งแกร่ง ผลิตภัณฑ์พอร์สเลนมีมากมาย เช่น เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร เครื่องสุขภัณฑ์ ฉนวนไฟฟ้า ภาชนะสำหรับงานทดลองทางเคมี
2.5 โบนไชน่า( bone china )เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อบางโปร่งแสงมาก เนื่องจากการใช้เถ้ากระดูกสัตว์( boneash )เป็นวัตถุดิบหลักที่สำคัญของส่วนผสมเนื้อผลิตภัณฑ์  ผลิตภัณฑ์โบนไชนามีน้ำหนักเบา แต่มีความแข็งแกร่งนิยมผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ประเภทเครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร เช่น ถ้วย จาน ชาม ชุดน้ำชา กาแฟ
เซรามิกแบบเดิมนี้มักใช้เป็นวัสดุสำหรับการพิมพ์

Read more »

ประเภทของเซรามิกที่แบ่งตามลักษณะการใช้งาน

 ผลิตภัณฑ์ของเซรามิกแบบเดิม มักผลิตขึ้นเพื่อใช้ปัจจัยที่มีความสำคัญต่อการเสริมปัจจัยที่มีความสำคัญต่อการปัจจัยพื้นฐานของการดำรงชีวิต เช่น ทำภาชนะสำหรับใส่น้ำ อาหาร ยารักษาโรคทำวัตถุก่อสร้างสำหรับที่อยู่อาศัย ดังนั้นการจำแนกประเภทของเซรามิกแบบเดิมตามลักษณะการใช้งาน มีดังนี้

1.1 เซรามิกที่เกี่ยวกับการก่อสร้าง( structural ceramics )ซึ่งมีอยู่หลายชนิดด้วยกัน เช่น กระเบื้องปูพื้น กระเบื้องบุผนัง กระเบื้องโมเสก กระเบื้องมุงหลังคา อิฐธรรมดา หรือ ที่นิยมเรียกกันว่า อิฐมอญ อิฐปูพื้น อิฐประดับ อิฐกลวง ท่อน้ำ ท่อร้อยสายไฟ สายโทรศัพท์

  นอกจากนี้ซีเมนต์( cement )ซึ่งเป็นสารที่ใช้ในการก่อสร้าง ก็จัดเป็นเซรามิกด้วย เนื่องจากซีเมนต์ได้จากการเผาส่วนผสมที่มีวัตถุดิบประเภท ดิน หิน ปูน

1.2 เซรามิกที่ใช้เป็นเครื่องสุขภัณฑ์(sanitary ware)เช่น อ่างล้างหน้า โถส้วม

1.3 เซรามิกที่ใช้เป็นเครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร( tableware )เช่น จาน ชาม ถ้วย ชุดน้ำชา กาแฟ

1.4 เซรามิกที่ใช้เป็นเครื่องใช้ในครัว(kichen ware) เป็นภาชนะที่ใช้ในการปรุงอาหาร หรือหุงค้ม อาจใช้กับเตาอบ หรือเปลวไฟ มีสมบัติทนต่อการเปลี่ยนแปลงของความร้อนอย่างรวดเร็ว หรือทนทานต่อความร้อนที่เกิดจากเปลวเชื้อเพลิงที่ลุกไหม้โดยตรง

1.5 เซรามิกที่ใช้เป็นเครื่องประดับตกแต่ง ของที่ระลึก ( novelty )

1.6 เซรามิกที่ใช้เป็นวัตถุทนไฟ ( refactory )เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีสมบัติด้านทนความร้อนได้สูงกว่า(สูงกว่า 1580 องศาเซสเซียส ขึ้นไป) มีความแข็งแรงทนต่อแรงกด ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ผลิตภัณฑ์ประเภทวัตถุทนไฟ เช่น อิฐทนไฟ วัสดุทนไฟ ส่วนใหญ่วัตถุไฟใช้ในอุตสาหกรรมถลุงเหล็ก ทำเตาเผา เตาหลอมเหล็ก และยังใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิก อุตสาหกรรมเคมี

1.7 เซรามิกที่ใช้เป็นฉนวนไฟฟ้า( electrical insulator )เช่น ลูกถ้วยไฟฟ้า หัวเทียน ที่ตัดไฟ

1.8 เซรามิกที่ใช้เป็นโลหะเคลือบ( enamel )สารที่ใช้เคลือบบนผิวโลหะ คือ เซรามิก เช่น การเคลือบบนผิว ทอง เงิน เหล็ก ตัวอย่างเช่น จานสังกะสี

1.9 เซรามิกที่ใช้เป็นแก้ว( glass) แก้วจัดเป็นเซรามิก ได้จากการนำทรายที่เป็นวัตถุดิบหลักมาโดยผ่านกรรมวิธีการผลิตที่ต้องใชัความร้อน

  นอกจากนี้ยังมีเซรามิกชนิดอื่นๆเช่น เซรามิกที่ใช้เป็นผลิตภัณฑ์สำหรับใช้ขัดหรือตัด ภาชนะสำหรับใช้งานเคมีในห้องปฎิบัติการ

Read more »

เซรามิกแบบเดิม

เซรามิก( ceramic )มาจากภาษากรีกว่าเครามอส(Keramos)ซึ่งมีความหมายว่าของแข็งที่ได้จากการเผาในที่นี้จึงขอให้คำนิยามของเซรามิก ว่าเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการนำวัตถุดิบประเภทสารอนินทรีย์ เช่น แร่ หิน ดินที่เกิดอยู่ตามธรรมชาติมารวมกันและเผาด้วยความร้อนสูงให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็ง เซรามิกบางชนิดจะเป็นเซรามิกที่ผลิตจากดินล้วนๆเซรามิกบางชนิดจะเตรียมจากวัตถุดิบหลายชนิดผสมกัน เช่น ดิน หิน ส่วนผสมที่เตรียมขึ้นนี้จะถูกเรียกว่าเนื้อดิน
  ผลิตภัณฑ์เซรามิก ประกอบด้วยลักษณะเฉพาะ 2 ประการ คือ ใช้สารอนินทรีย์และผ่านกรรมวิธีการผลิตที่ใช้ความร้อนสูง
  ผลิตภัณฑ์เซรามิกมีอยู่มากมายหลายประเภท ซึ่งมีประวัติการพัฒนามายาวนาน  มีหลักฐานแสดงว่ามนุษย์ได้มีการทำผลิตเซรามิกมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์ในยุคหินกลาง มีการทำภาชนะเซรามิกประเภทหม้อหุงต้ม ภาชนะใส่น้ำดื่ม และภาชนะที่ใช้ในพิธีการต่างๆ จากยุคหินกลางเข้ามาสู่ยุคประวัติศาสตร์ได้มีการผลิตภัณฑ์เซรามิกขึ้นมาหลากหลายประเภท เป็นการใช้ทั้งศิลปศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ นำเอาวัตถุดิบที่องค์ประกอบหลักเป็นสารประเภทอนินทรีย์สาร ซึ่งส่วนใหญ่เป็นซิลิก้ามาใช้ในการผลิต พัฒนาเนื้อส่วนผสมกรรมวิธีการผลิตให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีสมบัติตามต้องการ เซรามิกประเภทนี้ เรียกว่า เซรามิแบบเดิม( classical ceramic)หรือเซรามิกแบบทั่วไป( conventional ceramic )ซึ่งสามารถแบ่งประเภทได้ตามลักษณะการใช้งานและตามลักษณะของเนื้อดิน

Read more »

สารเติมแต่งกระดาษ

สารเติมแต่งที่ใช้ในน้ำยาเคลือบส่วนมากเป็นสารเคมีที่มีโครงสร้างซับซ้อน  และมีหน้าที่เฉพาะที่ใช้กันในน้ำยาเคลือบ  ตัวอย่างเช่น  สารที่ช่วยทำให้กระจาย  สารช่วยอุ้มน้ำหรือสารปรับความหนืด  สารหล่อลื่น  สารป้องกันการละลายน้ำ  หรือสารช่วยให้เกิดพันธะระหว่างโซ่  สารกันบูด  สารปรับความเป็นกรด-ด่าง  สารต้านทานการซึมน้ำสารเพิ่มความขาวสว่าง  สีย้อม  และสารควบคุมการเกิดฟอง ส่วนสารอื่นที่นอกเหนือจากที่กล่าวมาแล้วจะมีการใช้ในน้ำยาเคลือบน้อยมาก  เช่น  สารช่วยจับตัวที่มีประจุบวก   สารต้านการออกซิไดส์  พอลิเมอร์จับประจุ และพลาสติกไซเซอร์

1. สารที่ช่วยทำให้กระจาย  เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าอินดิเคต( indicate ) ใช้สำหรับกระจายตัวผงสีขาวและช่วยให้ผงสีกระจายตัวได้ในน้ำ มีทั้งที่เป็นสารอินทรีย์ เช่น โซเดียมพอลิอะคริลิก( sodium polyacrylic ) และสารอนินทรีย์เช่น  เททระโซเดียมเฮกซะเมทาฟอสเฟต ( tetra  sodium  polyphosphate,TSPP) และโซเดียมเฮกซะเมทาฟอสเฟต( sodium polyacrylic )และสารอนินทรีย์เช่น  เททระโซเดืยมพอลิฟอสเฟต ( tera sodium polyphosphate,TSPP ) และโซเดียมเฮกซะเมทาฟอสเฟต( sodium  hexameta phosphate ) สารที่ช่วยทำให้กระจายชนิดสารอนินทรีย์จะมีสมบัติการกระจายตัวที่ดีกว่าสารอนินทรีย์ โดยเฉพาะสารอินทรีย์จะทนต่อการกระจายตัวที่อุณหภูมิสูงและเวลาที่ปั่นนานได้ดี  แต่มีราคาแพงกว่าสารอนินทรีย์
2. สารปรับความหนืด  ส่วนใหญ่จะเป็นสารเคมีที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่และได้จากการสังเคราะห์ขึ้นมาเพื่อไปควบคุมความหนืด โดยเฉพาะการวัดความหนืดด้วยเครื่องวัดความหนืด  สารปรับความหนืดนี้จะเพิ่มความสามารถในการอุ้มน้ำของน้ำยาเคลือบทำให้ยาเคลือบหนืดขึ้น  สารที่ใช้ได้แก่ คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส(  carboxymethyl cellulose,CMC ) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส( hydroxyetyl cellulose,HEC) หรือโซเดียมอัลจิเนต ( sodium alginate )แป้งที่มีความหนืดสูง และสารสังเคราะห์ประเภทอะคริลิก
3.  สารหล่อลืน สารที่ใช้เป็นสารเคมีประเภทแคลเซียมสเตียเรต ( calcium  stearate ) นิยมใช้กันมากและสารประเภทนี้ยังช่วยควบคุมการเกิดฝุ่นในระหว่างที่มีการขัดผิวกระดาษด้วย  สารเคมีอื่นที่ใช้ คือ อิมัลชันพอลิเอทิลีน  แอมโมเนียมสเตียเรต พอลิเอทิลีนไกลคอล อิมัลชันไขและน้ำมันที่ผสมซัลเฟอร์( sulfonated oil )
4. สารป้องกันการละลายน้ำ สารนี้จะใช้สายพอลิเมอร์ยึดเกาะกัน พบมากในน้ำยาเคลือบที่ใช้แป้งเป็นตัวยึดสำหรับการพิมพ์ประเภทออฟเซต  และในน้ำยาเคลือบที่มีโปรตีนจากถั่วเหลืองผสมอยู่ สารประเภทนี้จะช่วยป้องกันการขัดถูที่ผิวเมื่อเปียกได้ดี แต่ก่อนนิยมใช้สารประเภทเมลามีนหรือยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ ต่อมาพบว่าสารทั้งสองจะปล่อยสารฟอร์มาลดีไฮด์ออกมาทำให้เป็นอันตรายต่อสุขภาพ จึงมีการนำสารพวกแอมโมเนียมเซอร์โคเนียมคาร์บอเนตมาใช้งาน
5. สารกันบูด ในน้ำยาเคลือบที่ใช้ตัวยึดธรรมชาติ เช่น แป้ง จำเป็นต้องใส่สารกันบูดเพื่อยึดอายุการใช้งานแต่จะพบน้อยในน้ำยาเคลือบที่ใช้ตัวยึดสังเคราะห์ ส่วนใหญ่เป็นสารเคมีป้องกันเชื้อแบคทีเรีย  สารเคมีที่ใช้ ได้แก่ ฟีเนต (phenate)คลอโรฟีเนต( chlorophenate )
6. สารควบคุมความเป็นกรด-ด่าง ที่ใช้มาก คือ แอมโมเนีย และโซดาไฟ
7. สารต้านทานการซึมน้ำและสารทำให้แยกตัว เป็นสารเคมีประเภทซิลิโคน สารเชิงซ้อนที่มีโครเมียม( chromium compiex ) และสารที่มีฟลูออไรด์ ( fluorochemical )
8. ส่ารเพิ่มความขาวสว่าง ใช้เพื่อให้ได้กระดาษเคลือบที่มีคุณภาพสูง สารเคมีที่ใช้ ได้แก่ สารเคมีประเภทอนุพันธ์ของสติวบีน ( stilbene derivative ) อนุพันธ์ของเบนโซฟีโนน( benzophenone derivative) และไดบิวทิลไดไทโอคาร์บาร์เมต ( dibtyldithio carbamate )สารเหล่านี้ใช้มากเพื่อให้ได้กระดาษเคลือบที่มีคุณภาพสูง มีความขาวสว่างสูงขึ้น
9. สีย้อม ที่ใช้มากจะเป็นประเภทสีฟ้าและสี่ม่วง เพื่อให้กระดาษเคลือบมองดูขาวขึ้น
10. สารควบคุมการเกิดฟอง มีทั้งสารป้องกันการเกิดฟอง และสารลดฟอง( defoaming agent ) ในปัจจุบันการใช้งานจะไม่มีความแตกต่างกันมากนัก สารควบคุมการเกิอฟองมีทั้งประเภทละลายน้ำและไม่ละลายน้ำ โดยเฉพาะชนิดที่ไม่ละลายน้ำจะมีประสิทธิภาพในการควบคุมการเกิดฟองดีมาก แต่ถ้าใช้สารควบคุมการเกิดฟองชนิดไม่ละลายน้ำมากเกินไปอาจมีปัญหาที่เรียกว่า ตกปลา ( fish eyes ) ซึ่งมีลักษณะคล้ายหยดน้ำมันบนกระดาษดั้งนั้นก่อนใช้น้ำยาเคลือบสามารถตรวจสอบปัญหาตาปลาได้โดยการนำน้ำยาเคลือบมาทดลองเคลือบลงบนแผ่นกระจกแล้วสังเกตการเกิดตาปลาบนผิวกระจก      

Read more »

ตัวยึดกระดาษสังเคราะห์

ตัวยึดสังเคราะห์เป็นสารที่ได้จากสารสังเคราะห์มักนิยมใชัในรูปลาเทกซ์   ซึ่งจะมีขนาดเม็ดสารประมาณ 0.1-  0.5  ไมครอน และใช้ผสมในน้ำยาเคลือบในอัตราส่วนประมาณร้อยละ 10  โดยน้ำหนักต่อเนื้อสารทั้งหมดลาเทกซ์จะมีอิทธิพลต่อสมบัติเกี่ยวกับการพิมพ์ของกระดาษเคลือบ ต้นทุนการผลิต  และความสามารถในการผลิตของเครื่องเคลือบกระดาษ

• ลาเทกซ์สำหรับอุตสาหกรรมกระดาษเคลือบแบ่งออกเป็นชนิดต่างๆ ได้ดังนี้ คือ ลาเทกซ์ไตรีนบิวตาไดอีน พอลิไวนิลอะซิเตต  ลาเทกซ์ไวนิลอะคริลิก และพอลิไวนิลแอลกอฮอล์  ลาเทกซ์สไตรีนบิวตาไดอีน
• ลาเทกซ์ไตรีนบิวตาไดอีนเป็นลาเทกซ์ที่มีแรงยึดติดที่แข็งแรงมาก สังเคราะห์ได้จากปฎิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์ระหว่างสไตรีนกับบิวตาไดอีนเกิดเป็นพอลิเมอร์ร่วมกระจายตัวในน้ำร่วมกับสารลดแรงตึงผิว ลาเทกซ์ชนิดนี้จะให้ชั้นฟิล์มที่แข็งหรือนิ่มขึ้นกับค่าอุณหภูมิที่ลาเทกซ์เริ่มแข็งตัวกลายเป็นฟิล์มแห้ง( glass transition  temperature,Tg ) ปกติอัตราส่วนของสไตรีนที่น้อย คือ ระหว่างร้อยละ 50-55 จะให้ค่า Tg ต่ำ กล่าวคือ ฟิล์มจะนิ่มหักงอ  อ่อนตัวได้ดีและมีความเหนียวหนึด

โดยทั่วไปลาเทกซ์ชนิดนี้จะมีอัตราส่วนของสไตรีนต่อบิวตาไดอีนเท่ากับ 65  ต่อ  35 โดยน้ำหนักจะให้สมบัติที่ดีในด้านความมันวาว การห้กงออ่อนตัวง่าย  ความเหนียวหนืดต่ำ  และมีแรงยึดติดกับสารอื่นดี  น้ำยาเคลือบกระดาษที่ใช้ลาเทกซ์ชนิดนี้จะออกเป็นสีเหลี่ยมเมื่อถูกแสงแดด

• ลาเทกซ์ที่ใช้มากเป็นอันดับรองมา  คือ  ลาเทกซ์อะคริลิก  ให้สมบัติด้านการหักงออ่อนตัวดี  แรงยึดติดกับสารอื่นดีคล้ายกับลาเทกซ์ไดรีนบิวตาไดอีนแต่มีราคาแพง  ลาเทกซ์อะคริลิกมีกลิ่นจากพอลิเมอร์ร่วมน้อยต้านทานต่อแสงแดดดีมาก  ปกติจะใช้กับกระดาษเคลือบที่ต้องการคุณภาพสูง

Read more »

ตัวยึดกระดาษ

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
             

     

Read more »

องค์ประกอบของน้ำยาเคลือบกระดาษ

ผงสีขาว 
  1. ดินขาว ในบรรดาผงสีขาวชนิดต่างๆ ดินขาว เป็นผงสีที่มีโครงสร้างผลึกเป็นแผ่นหกเหลี่ยม ส่วนใหญ่ดินขาวจะเป็นผงสีหลักที่ใช้มากสำหรับช่วยให้กระดาษเคลือบมีความมันวาวและความเรียบสูง พร้อมทั้งมีความสามารถในการรับหมึกที่ดีหลังจากที่ขัดผิวหน้าด้วยเครื่องขัดพิเศษ ขนาดเม็ดของดินขาวเป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อคุณภาพของกระดาษเคลือบ เช่น ความขาวสว่าง ความโปร่งใส ความมันวาว และการแห้งตัวของหมึก ถ้ามีขนาดเม็ดยิ่งเล็กก็จะทำให้เพิ่มสมบัติดังกล่าวของกระดาษเคลือบดี ทำให้น้ำยาเคลือบมีแนวโน้มที่จะมีความหนึดมากขึ้น และอาจมีผลเสียต่อการเตรียมน้ำยาเคลือบ ดินขาวส่วนใหญ่ผลิตมาจากประเทศสหรัฐอเมริกา พบมากในรัฐจอร์เจีย( Georgia ) และในประเทศอังกฤษ ในประเทศไทยประมาณร้อยละ 80 ของดินขาวจะนำเข้ามาจากประเทศสหรัฐอเมริกา

 2. แคลเซียมคาร์บอเนต แคลเซียมคาร์บอเนตที่ใช้เป็นผงสีขาวในน้ำยาเคลือบมีรูปแบบการใช้ 2 แบบ คือ แบบบดและแบบตกตะกอน( precipitated ) ปัจจุบันการผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตให้มีจำนวนเม็ดสารที่มีขนาดเล็กกว่า 1 ไมครอน มีมากกว่าร้อยละ 80 สามารถทำการผลิตได้โดยกระบวนการบดแบบเปียก( wet grinding process ) แม้ว่าแคลเซียมคาร์บอเนตจะมีสมบัติที่ด้อยกว่าดินขาวในด้านความมันวาว ความเรียบ และความสามารถในการรับหมึก แต่จะมีสมบัติที่เด่นกว่าดินขาวสว่าง ความแข็งแรงของผิวหน้า สมบัติการไหล และต้นทุนที่ต่ำกว่าไททาเนียมไดออกไซด์

3. ไททาเนียมไดออกไซด์ ในบรรดาผงสีขาวที่ใช้เคลือบกระดาษ ไททาเนียมไดออกไซด์จะมีค่าด้ชนีห้กเหแสงผนึกสูงสุดที่สุด จึงให้สมบัติในด้านความทึบแสงดีที่สุด จึงให้สมบัติในด้านความทึบแสงดีที่สุด แต่ทั้งนี้ขึ้นกับชนิดผลึกของไททาเนียมไดออกไซด์ด้วย ไททาเนียมไดออกไซด์จะมีค่าดัชนีหักเหแสงเท่ากับ 2.70 สำหรับโครงสร้างผลึกที่เป็นแบบรูไทล์ ส่วนโครงสร้างผลึกที่เป็นแบบแอนนาเทส จะมีค่าดัชนีหักเหแสงเท่ากับ 2.55 ปกติจะใช้ไททาเนียมไดออกไซด์ในปริมาณมากเนื่องจากไททาเนียมไดออกไซด์จะให้คุณภาพในด้านความทึบแสงที่สม่ำเสมอหลังจากการเคลือบด้วยไข (waxing)หรือการอาบมันด้วยวานิชไททาเนียมไดออกไซด์จะให้ความขาวสว่างที่สูง ไททาเนียมไดออกไซด์จะมีขนาดเม็ดสารที่เล็กและมีพื้นที่ผิวหน้ามาก ทำให้ต้องใช้ปริมาณตัวยึดมาก ไททาเนียมไดออกไซด์จะมีราคาที่แพงกว่าผงสีขาวชนิดอื่นๆ จึงไม่นิยมใช้ในน้ำยาเคลือบกระดาษทั่วไปจะใช้เฉพาะกระดาษเคลือบที่ต้องการคุณภาพในด้านความทึบแสงสูงมากๆ

 4. อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ( aluminium hydroxide ) หรืออะลูมินาไตรไฮเดรต ( alumina trihydrate ) เป็นผงสีขาวที่มีความขาวสว่างที่สูง แต่ก็ยังน้อยกว่าของไททาเนียมไดออกไซด์ที่มีผลึกแบบแอนนาเทส มีขนาดเม็ดสารตั้งแต่เล็กมากถึงหยาบมาก แต่ที่ใช้ในน้ำยาเคลือบกระดาษต้องการขนาดเม็ดสารที่เล็กมากๆ การผลิตอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์มีทั้งแบบผงและแบบเหลวข้น( slurry form ) เรียกกันโดยทั่วไปว่า แบบน้ำ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่มีขนาดเล็กมากๆ มีขนาดเม็ดสารโดยเฉลี่ย 1 ไมครอน ต้องการตัวยึดใกล้เคียงกับไททาเนียมไดออกไซด์ ส่วนขนาดที่หยาบมากจะต้องการตัวยึดใกล้เคียงกับดินขาวเบอร์ 2 จากสมบัติของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่มีขนาดเม็ดสารที่เล็กมากและให้ความขาวสว่างสูง จึงช่วยให้กระดาษเคลือบมีความมันวาวก่อนพิมพ์และหลังพิมพ์สูงมาก บางครั้งกระดาษเคลือบที่ทนไฟก็ใช้อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ผสมในน้ำยาเคลิอบ

Read more »

ความทรงรูปของกระดาษ

     ความสามารถของกระดาษที่จะต้านทานแรงที่มาแรงที่มากระทำให้กระดาษโค้งงอด้วยน้ำหนักกระดาษจากภายนอก หน่วยที่ใช้เป็น นิวตัน-เมตร หรือ นิวตัน หรือหน่วยอื่นที่เกี่ยวข้อง ความต้องการค่าความทรงรูปของผู้ใช้งานอาจสูงหรือต่ำก็ได้ตามความเหมาะสมของกระดาษ เช่น กระดาษสำหรับพิมพ์ระบบป้อนเป็นแผ่น กระดาษแข็งชนิดต่างๆ เช่น กระดาษแฟ้มปกแข็ง กระดาษการ์ดต่างๆ เช่น กระดาษโปสเตอร์ กระดาษทำถ้วย นอกจากนี้สมบัติด้านความทรงรูปของกระดาษนับเป็นสมบัติทางเชิงกลที่สำคัญที่สุดของกระดาษบรรจุภัณฑ์ ทั้งนี้เพื่อให้บรรจุภัณฑ์สามารถต้านทานการเสียรูป หรือการโป่งพองของสินค้า( bulging ) ในขณะบรรจุและตั้งวางอยู่บนชั้นสินค้า หลักการในการตรวจสอบ ใส่ชิ้นทดสอบลงในการจับ ทำการทดสอบโดยแรงกระทำจะทำให้กระดาษโค้งงอไปเป็นมุม 7.5 องศาหรือ 15 องศา แลัวแต่ชนิดกระดาษ

Read more »

ความทนต่อการพับขาดของกระดาษ

หมายถึง จำนวนการพับไปพับมา( double folds ) ของชิ้นทดสอบจนกระทั่งชิ้นทดสอบขาดออกจากกันภายใต้แรงที่กำหนด หน่วยที่ใช้เป็น จำนวนครั้ง หรือ log 10 ค่าความทนทานต่อการพับขาดในแนวขนานเครื่องสูงกว่าแนวขวางเครื่อง ความทนต่อการพับขาดจะเป็นการวัดที่รวมความต้านแรงดึงการยืดตัว การแยกชั้นของกระดาษ และความต้านทานแรงกด ซึ่งจะชี้ให้เห็นถึงอายุการใช้งานของกระดาษ เช่น กระดาษปก หลักการในการตรวจสอบความทนต่อการพับขาดจะทำโดยยึดปลายข้างหนึงของชิ้นทดสอบด้วยแรงคงที่ส่วนปลายอีกข้างหนึ่งถูกจับด้วยปากจับแล้วพับไปมาด้วยความเร็วคงที่และองศาตามมาตรฐานกำหนด จนกระทั่งชิ้นทดสอบขาด

Read more »