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 »

ความต้านแรงฉีกขาด

หมายถึง ความสามารถของกระดาษที่จะต้านแรงกระทำซึ่งจะทำซึ่งจะทำให้ชิ้นทดสอบหนึ่งชิ้นขาดออกจากรอยฉีกนำเดิม หน่วยที่วัดได้เป็นมิลลินิวตัน( mN )หรือ กรัม ( gram ) กระดาษที่จำเป็นที่จะต้องตรวจสอบความต้านแรงฉีกขาด ได้แก่ กระดาษทำถุง กระดาษพิพม์และเขียน หลักการในการตรวจสอบความต้านแรงฉีกขาดทำโดย ใส่ชิ้นทดสอบที่มีขนาดตามมาตรฐานกำหนด ในระหว่างปากจับบนแท่นเครื่องและบนลูกต้ม ซึ่งเคลื่อนที่ได้ ใช้ใบมีดตัดชิ้นทดสอบเป็นการฉีกนำยาวประมาณ 2 เซนติเมตร ทำการทดสอบโดยปล่อยให้ลูกตุ้มเคลื่อนที่ ชิ้นทดสอบจะฉีกขาด

Read more »

ความต้านแรงดันทะลุ

     หมายถึง ความสามารถของกระดาษที่จะทนแรงดันได้สูงสุด เมื่อได้รับแรงกระทำในทิศทางตั้งฉากต่อผิวหน้ากระดาษ มีหน่วยเป็น กิโลปาสกาล(kPa) หรือ กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตรหรือปอนด์ต่อตารางนิ้ว ความต้านแรงดันทะลุมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความต้านแรงดึงในแนวขนานเครื่อง ทั้งนี้เนื่องจากลักษณะการกระจายตัวของแรงที่มากระทำต่อชิ้นทดสอบอธิบายได้ดังนี้ จากการที่พื้นที่ทดสอบมีลักษณะเป็นวงกลม ในการทดสอบเมื่อเครื่องทดสอบทำงาน แผ่นไดอะแฟรมจะถูกดันให้โป่งขึ้นจนทำให้กระดาษแตกทะลุ ก่อนที่กระดาษจะแตกออก กระดาษจะเกิดการยึดตัวออกไปในทุกทิศทุกทาง แต่เนื่องจากกระดาษมีความยึดในแต่ละทิศทางไม่เท่ากัน ดังนั้นความสามารถในการรับแรงที่มากระทำจึงไม่เท่ากันทุกทิศทางไม่เท่ากันทุกทิศทาง แนวรอยแตกของชิ้นทดสอบที่เกิดขึ้นจะมีลักษณะตั้งฉากกับแนวขนานเครื่องของกระดาษเพราะกระดาษมีการยึดตัวในแนวนี้ต่ำกว่าแนวขวางเครื่อง ด้วยเหตุนี้จึงสามารถบอกได้ว่า แนวรอยแตกเป็นแนวเดียวกันกับแนวขนานเครื่องของกระดาษ กระดาษที่จำเป็นต้องตรวจสอบความต้านแรงดันทะลุ จะเกี่ยวข้องกับการบรรจุภัณฑ์ต่างๆ ได้แก่ กระดาษผิวกล่อง ( linerboard )ซึ่งจะนำใช้ผลิตแผ่นกระดาษลูกฟูก ( corrugated board) หรือกล่องที่ใช้เพื่อการขนส่ง( shipping container ) หลักการในการตรวจสอบความต้านแรงทะลุ วางชิ้นทดสอบระหว่างปากจับบนและล่าง ซึ่งมีลักษณะเป็นแผ่นกลมมีช่องกลมตรงกลางแล้วเดินเครื่องทำงาน กลีเซอลีน( อยู่ภายในตัวเครื่อง) จะดันแผ่นยางไดอะแฟรมจนโป่งขึ้นดันจนกระดาษแตกทะลุ

Read more »

ความต้านแรงดึงและการยืดตัว

หมายถึง ความสามารถในการรับแรงดึงสูงสุดที่กระดาษจะทนได้ก่อนจะขาดออกจากกัน มีหน่วยเป็นแรงต่อความกว้างฃองกระดาษที่ใช้ทดสอบ เช่น กิโลนิวตันต่อเมตร(KN/m) หรือปอนด์ต่อนิ้ว( lb/in ) ค่าที่วัดได้จะเป็นสิ่งที่บ่งชี้ให้เห็นถึงความทนทานและศ้กยภาพในการใช้งานของกระดาษ ซึ่งต้องรับแรงในขณะใช้งาน เช่น เพื่อการห่อของ ทำถุง ทำม้วนเทป โดยทั่วไปแล้วค่าต่ำสุดของความต้านแรงดึงของกระดาษแต่ละชนิดต้องการเพียงเพื่อไม่ให้แผ่นกระดาษฉีกขาดระหว่างการแปรรูปเพื่อใช้งาน เช่น การใช้กระดาษม้วนป้อนงานพิมพ์ นอกจากนี้ยังนำไปใช้สำหรับกระดาษที่ต้องการความต้านแรงดึงขาดเมื่อเปียก ( wet-tensile strength ) เพื่อให้แน่ใจว่ากระดาษไม่ยุ่ยง่ายเมื่อถูกน้ำในขณะใช้งาน โดยการตรวจสอบความต้านแรงดึงขาดขณะที่กระดาษยังเปียกอยู่ หลักการในการตรวจสอบความต้านแรงดึง นำกระดาษที่ได้รับการต้ดแล้วตามมาตรฐานทดสอบโดยยึดไว้ ระหว่างปากจับชิ้นทดสอบ ปากจับชิ้นทดสอบจะเคลื่อนที่ดึงจนชิ้นทดสอบขาด โดยดึงด้วยตวามเร็วคงที่ เครื่องทดสอบแบบนี้เรียกว่า แบบลูกตุ้ม( pendulum type )เป็นการดึงให้กระดาษขาดด้วยอัตราการยึดตัวคงที่( constant straining rate) ที่วัดโดยปากจับข้างหนึ่งจะตรึงนิ่งอยู่กับที่ ส่วนอีกข้างหนึ่งเคลื่อนที่ไปด้วยอัตราเร็วคงที่ เครื่องทดสอบแบบนี้เรียกว่า เครื่องทดสอบแบบอิเล็กทรอนิกส์ สมบัติการยึดตัวของกระดาษนับว่ามีความสำคัญมากดังที่ได้กล่าวในสมบัติทางเชิงกลพื้นฐานเกี่ยวกับค่า TEA ของกระดาษแล้ว ค่าตวามยึดที่เพิ่มขึ้นมีผลต่อการเพิ่ม TEA ซึ่งเป็นตัวบ่งบอกศักย์ภาพการใช้งานของกระดาษชนิดพิเศษที่ต้องการมีความสูงมากพอที่จะทนแรงที่มากระทำได้ เช่น กระดาษที่ใช้ทำถุงหลายชั้น เพราะกระดาษที่มีความยึดสูงจะไม่แตกเปราะง่าย การที่กระดาษมีค่าแรงดึงสูงเพียงอย่างเดียวไม่ก่อให้เกิดประโยชน์ในลักษณะการใช้งานของกระดาษชนิดนี้ เพราะกระดาษจะเกิดการแตกเนื่องจากไม่มีความแข็งแรงพอจะรับแรงมากระทำให้เกิดยึดตัวได้ ความยึดของกระดาษสามารถเพิ่มได้โดยเพิ่มการบดเยื่อ แต่ถ้าต้องการเพิ่มความยึดของกระดาษให้สูงขึ้นอีสามารถทำได้โดยการทำให้กระดาษย่น ซึ่งเป็นการทำให้เกิดรอยย่นขนาดเล็ก ( microcrepe ) บนผิวกระดาษ กระดาษยึดพิเศษ ( extensible paper ) กระดาษชนิดนี้จะให้ค่า TAE สูง เปรียบเทียบค่า TEA ของกระดาษทำถุงหลายชั้น และกระดาษยึดพิเศษจะสูงกว่ากระดาษทำถุงหลายชั้น

Read more »

สมบัติทางเชิงกลประยุกต์

สมบ้ติทางเชิงกลประยุกต์เป็นสมบัติเชิงกลของกระดาษที่บ่งชี้ถึงค่าความต้านทานแรงที่มากระทำต่อกระดาษในหลายลักษณะจนกระดาษขาด ได้แก่ แรงดึง แรงฉีก และแรงเฉือน สมบัติทางเชิงกลของกระดาษได้แก่ ความต้านแรงดึง และการยึดตัว ความต้านแรงดันทะลุ ความต้านแรงฉีกขาด ความทนต่อการพับขาดและความทรงรูป สมบัติทางเชิงกลเหล่านี้ยกเว้นความต้านแรงดันทะลุจะขึ้นกับทิศทางการเรียงตัวของเส้นใยว่าจะเป็นแนวขนานเครื่อง( MD ) หรือแนวขวางเครื่อง ( CD ) โดยทิศทางของเส้นใยจะทำให้ค่าสมบัติทางเชิงกลของกระดาษตามแนวขนานเครื่องและขวางเครื่องแตกต่างกัน เช่น ความต้านแรงดึงขาดในแนวขนานเครื่องจะมีค่ามากกว่าแนวขวางเครื่อง หรือความต้านแรงฉีกขาดในแนวขนานเครื่องมีค่าน้อยกว่าแนวขวางเครื่อง นอกจากนี้ความชิ้นก็มีผลต่อสมบัติเหล่านี้ด้วยเช่นกัน การทดสอบสมบัติทางเชิงกลเหล่านี้ มีความหมายต่อการนำไปใช้งาน และการตรวจสอบด้านคุณภาพ

Read more »

สมบัติทางเชิงกลพื้นฐาน

     เป็นสมบัติทางเชิงกลที่บ่งบอกถึงพฤติกรรมของกระดาษที่เกิดขึ้นในขณะที่ได้รับแรงดึงซึ่งกระดาษแต่ละชนิดจะมีพฤติกรรมในลักษณะเดียวกันซึ่งสามารถอธิบายได้โดยใช้ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด( stress-strain plot ) ความเค้นในที่นี้ หมายถึง แรงที่กระทำให้วัตถุเกิดการยึดตัว ยกตัวอย่างเช่น แขวนตุ้มน้ำหนักไว้ที่ปลายลวด ลวดจะได้รับแรงดึงทำให้เกิดการยึดตัวขึ้น แรงที่กระทำเรียกว่า เทนไซล์สเตรส(tensile stress) มีหน่วยเป็นแรงต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ เช่น นิวตันต่อตารางเมตร( N/m2) ความเครียดในที่นี้ หมายถึง การยึดตัวของวัตถุเมื่อถูกแรงดึง หน่วยที่ใช้เป็นร้อยละ โดยคิดจากความยาวที่เพิ่มขึ้นต่อความยาวเดิมของวัตถุ เช่น วัตถุเดิมยาว 100 มิลลิเมตร หลังได้รับแรงดึงมีความยาวเพิ่มขึ้นเป็น 105 มิลลิเมตร ดังนั้นวัตถุนี้จะมีความเครียดหรือความยึดเท่ากับร้อยละ 5 พฤติกรรมของกระดาษอธิบายจากกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้น-ความเครียดได้ ดังภาพที่ 9.27 จากภาพจะเห็นว่าค่าแรงดึงของแนวขนานเครื่องจะสูงกว่าแนวขวางเครื่องและความยึดตัวของแนวขวางเครื่องจะสูงกว่าแนวขนานเครื่องอันเป็นผลเนื่องมาจากการเรียงตัวของเส้นใย ที่ระดับความยึดร้อยละ 0.005 ของกระดาษทุกชนิด ค่าความสัมพันธ์ระหว่างแรงดึงและความยึด จะเป็นสมการเส้นตรง โดยเมื่อได้รับแรงดึงกระดาษจะมีการยึดตัวออกและสามารถหดตัวกลับไปที่ความยาวเดิมได้เมื่อเอาแรงออกเรียกพฤติกรรมนี้กระดาษว่าพฤติกรรมที่ยืดหยุ่นได้( elastic behavier ) แต่ที่ระดับความยึดตัวสูงกว่านี้กระดาษจะแสดงสมบัติคล้ายพลาสติก คือ เมื่อได้รับแรงดึงกระดาษจะยึดตัวออกแล้วไม่สามารถหดตัวกลับไปที่ความยาวเดิมได้เมื่อเอาแรงออก ซึ่งเป็นลักษณะการยึดตัวของพลาสติก ที่ระดับความยึดร้อยละ0.022และ0.03 ซึ่งเป็นวงจรที่สองและสามของการยึดตัวและหดตัวของกระดาษ( straining-destrining cycles ) ในช่วงวงจรนี้กระดาษยึดตัวออกโดยมีแรงกระทำที่คงที่ แต่ไม่สามารถหดตัวกลับไปที่ความยาวเดิมได้เมื่อเอาแรงออกจะเห็นได้ว่ากระดาษสามารถแสดงสมบัติทั้งของยางและพลาสติกได้เมื่อได้รับแรงดึง( viscoselastic) จากเส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างค่าแรงดึงและความยึดต้ว สามารถจัดสมบัติเชิงกลพื้นฐาน โดยพิจารณาจากพื้นที่ใต้เส้นโค้งของแรงดึงและความยึดตัวหรือทีอีเอ ( tensilr energy absorption,TEA) มีหน่วยเป็นพลังงานต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่เช่น จูลต่อตารางเมตร(j/m2)กระดาษแต่ละชนิดจะมีพื้นที่ภายใต้เส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างค่าแรงดึงและความยืดตัวต่างกัน ยกตัวอย่างดังภาพที่9.28 กระดาษ2 ตัวอย่างaและbจะมีค่าTEA ไม่เท่ากัน กระดาษA มีค่าแรงดึงสูงกว่ากระดาษb แต่กระดาษ Bจะมีค่า TEA สูงกว่ากระดาษ A ซึ่งมีค่าแรงดึงสูงกว่าทั้งนี้เป็นเพราะกระดาษ B มีค่าความยึดสูงกว่า A มาก จึงให้ค่า TEA สูงกว่าด้วย เพราะค่า TEA สูงกว่าด้วย เพราะค่า TEA เป็นผลลัพธ์ที่ได้จากค่าแรงดึงและความยึดตัว ดังกล่าวแล้วข้างต้น

Read more »

สมบัติทางเชิงกลของกระดาษ

  สมบัติเชิงกลของกระดาษเป็นตัวบ่งชี้ถึงศักย์ภาพในการใช้งานกระดาษ ซึ่งหมายถึง การที่กระดาษมีความทนทานต่อการใช้งาน(  durability   ) และความสามารถในการต้านทานแรงที่มากระทำในลักษณะต่างๆเช่น แรงดึง  แรงเฉือน  แรงบิด  และแรงที่ทำให้กระดาษโค้งงอ  ซึ่งแรงเหล่านี้เกิดขึ้นในหลายขั้นตอนตั้งแต่การผลิตกระดาษ  การแปรรูปจนถึงการใช้งาน  กระดาษจะตอบสนองแรงที่มากระทำเหล่านี้ได้มากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของกระดาษ  ซึ่งสามารถวัดออกมาได้ในรูปของเชิงกลได้ ดังนั้นในการเลือกกระดาษเพื่อนำไปใช้งานจะต้องคำนึงถึงสมบัติทางเชิงกลของกระดาษด้วย

            สมบัติทางเชิงกลของกระดาษ แบ่งเป็น 2  ประเภท คือ

            1.   สมบัติทางเชิงกลพื้นฐาน และ

             2.  สมบัติทางเชิงกลประยุกต์

             สมบัติทางเชิงกลพื้นฐานจะพิจารณาจากลักษณะที่ปรากฏให้เห็นของกระดาษในขณะรับแรงที่มากระทำซึ่งจะสัมพันธ์กับทฤษฏีว่าด้วยการเสียรูปของกระดาษที่เกิดจากการรับแรง( mechanical  deformation  )  ส่วนสมบัติทางเชิงกลประยุกต์จะพิจารณาจากสมบัติทางเชิงกลต่างๆ ของกระดาษ ซึ่งมีการทดสอบและรวบรวมข้อมูลเพื่อใช้ควบคุมคุณภาพในขั้นตอนการผลิตและการแปรรูป

Read more »