BlogGang.com : : scimovie :

"กระดาษทราย" ทำมาจากทรายจริงหรือ ?

"กระดาษทราย" ทำมาจากทรายจริงหรือ ?

หลายคนคงเคยใช้กระดาษทรายในการขัดแต่งผิวงานไม้ ขัดสนิมออกจากเหล็ก หรือขัดผิววัตถุสิ่งของอื่นๆ แต่เคยสงสัยหรือไม่ว่า กระดาษทรายใช้ทรายในการผลิตจริงรึเปล่า ?

จากหลักฐานบันทึกทางประวัติศาสตร์มีการระบุว่า ชาวจีนรู้จักวิธีประดิษฐ์แผ่นขัดผิววัสดุมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 13 โดยนำวัสดุที่มีในธรรมชาติอย่างเปลือกหอยบด เมล็ดพืชบด หรือทราย มาเคลือบบนหนังสัตว์ที่ทาด้วยยางไม้ หรือใช้หนังสัตว์ที่มีผิวสาก เช่น หนังปลาฉลามมาเป็นอุปกรณ์ขัดแต่งผิว

ขณะที่ในยุโรปมีข้อมูลระบุว่าในกรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ นายจอห์น โอคีย์ (John Oakey) สามารถพัฒนาวิธีการเคลือบผงขัด และกระบวนการผลิตแผ่นขัดผิวเชิงพาณิชย์สำเร็จ จึงตั้งโรงงานผลิตแผ่นขัดออกจำหน่ายในปี ค.ศ.1833 ซึ่งขณะนั้นแผ่นขัดถูกเรียกว่า กระดาษแก้ว (glass paper) เนื่องจากใช้แก้วผงในการผลิต ขณะที่ปีถัดมา (ค.ศ.1834) ในประเทศสหรัฐอเมริกาก็มีการจดสิทธิบัตรกระบวนการผลิตแผ่นขัดครั้งแรกโดย นายไอแซ็ก ฟิซเชอร์ จูเนียร์ (Isaac Fischer, Jr.)

ส่วนประกอบโดยทั่วไปกระดาษทรายมีองค์ประกอบหลัก 3 อย่าง คือ

แผ่นรอง (backing) เป็นฐานรองให้ผงขัดยึดเกาะ ซึ่งวัสดุที่ใช้ในการผลิตแผ่นรองมี 4 ประเภทด้วยกัน คือ กระดาษ (paper) ผ้า (cloth) ฟิล์ม (film) และไฟเบอร์หรือวัลคาไนซ์ไฟเบอร์ (fibre or vulcanized fibre) โดยวัสดุแต่ละชนิดเหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกัน

กระดาษ เป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบาที่สุด และมีความทนทานน้อยที่สุด (เมื่อเทียบกับวัสดุชนิดอื่น) ทำให้กระดาษทรายเหมาะกับงานขัดที่ใช้มือขัด หรืองานที่ไม่ต้องใช้แรงขัดอย่างรุนแรง

ผ้า ที่ใช้ในการผลิตแผ่นขัดได้แก่ ฝ้าย เรยอง และพอลิเอสเทอร์ บางครั้งเรียกแผ่นขัดประเภทนี้ว่า ผ้าทราย ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ผ้าเป็นแผ่นรองรับจะเป็นแผ่นขัดที่มีลักษณะเป็นจานขัด (sanding disc) และสายพานขัด (sanding belt)

ไฟเบอร์หรือวัลคาไนซ์ไฟเบอร์ เส้นใยที่ใช้ผลิตเป็นแผ่นรองจะเป็นเส้นใยอื่นที่ไม่ใช่ผ้าทอ (cloth) เช่น เส้นใยแก้ว เป็นต้น หรือใช้เส้นใยฝ้ายที่ผ่านกระบวนการทางเคมี และอัดภายใต้ความดันและอุณหภูมิจนกลายเป็นวัสดุรูปแผ่นที่มีความทนทาน

ฟิล์ม เป็นรูปแบบล่าสุดของแผ่นรองผงขัด วัสดุที่ใช้ผลิตอาจเป็นพลาสติกประเภทพอลิเอสเทอร์ หรือพลาสติกรวมกับวัสดุอื่น เช่น ไมลาร์ (mylar) หรือโลหะเงิน กระดาษทรายและแผ่นขัดที่มีแผ่นรองเป็นฟิล์มมักใช้ในงานขัดแต่งผิว (finishing) วัสดุในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์

กาวหรือสารยึดติด (adhesive) ทำหน้าที่ยึดผงขัดให้ติดอยู่บนแผ่นรอง กาวที่ใช้ในการผลิตกระดาษทรายและแผ่นขัดมี 2 ประเภทด้วยกัน คือ กาวธรรมชาติ เช่น กาวที่ได้จากหนัง (hide) สัตว์ และกาวสังเคราะห์ เช่น สารยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ สารอะคริลิก สารอีพอกซีเรซิน และสารฟีนอลิกเรซิน

กาวหนังสัตว์มีประสิทธิภาพการยึดเกาะ (ผงขัด) ด้อยกว่ากาวสังเคราะห์ เพราะกาวหนังสัตว์ทนความร้อน และแรงขัดสีได้น้อย อีกทั้งไม่มีสมบัติกันน้ำ ขณะที่กาวสังเคราะห์อย่าง สารยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ สารอะคริลิก และสารอีพอกซีเรซิน เป็นวัสดุพอลิเมอร์สังเคราะห์จึงให้สมบัติยึดเกาะสูงกว่า ทำให้กระดาษทรายและแผ่นขัดสามารถทนความร้อน และความรุนแรงของการขัดได้ดีกว่า ส่วนสารฟีนอลิกเรซิน เป็นกาวสังเคราะห์ที่มีสมบัติการยึดเกาะสูงมาก จึงทนความร้อนและแรงขัดสีได้มากกว่ากาวชนิดอื่น ทำให้แผ่นขัดที่ใช้กาวชนิดนี้เหมาะกับงานขัดทางอุตสาหกรรม

ผงขัด (abrasive) เป็นหัวใจสำคัญของกระดาษทรายและแผ่นขัด ผงขัดที่ใช้ในการผลิตมีหลายชนิดด้วยกัน ทั้งที่เป็นวัสดุสังเคราะห์ และที่เป็นวัสดุจากธรรมชาติ ได้แก่

หินเหล็กไฟหรือฟลินต์ (flint) ข้อมูลในบางเว็บไซต์ระบุว่า ปัจจุบันไม่มีการใช้วัสดุชนิดนี้ในการผลิตกระดาษทรายและแผ่นขัดแล้ว ขณะที่บางเว็บไซต์ระบุว่า ยังมีการนำหินชนิดนี้มาใช้เป็นผงขัดอยู่

ลักษณะเม็ดโกเมน

โกเมน, การ์เนต (garnet) เป็นกลุ่มแร่ซิลิเกตมีสีต่างๆ จนถึงไม่มีสี ผงขัดที่ผลิตจากการ์เนตมีความคม แต่มีความแข็งต่ำกว่าผงขัดที่ผลิตจากวัสดุสังเคราะห์ เมื่อนำมาใช้งานผงขัดจะสึกหรอได้เร็วกว่า กระดาษทรายที่ประกอบด้วยผงขัดชนิดนี้จะเหมาะกับการใช้ในงานไม้มากกว่างานโลหะ (หากแร่การ์เนตมีสีแดงเข้ม ใส จะใช้เป็นอัญมณีเรียกว่า โกเมน)

ผงและเม็ดหินกากเพชร

หินกากเพชร (emery) เป็นหินที่มีส่วนผสมของแร่คอรันดัม (corundum) กับเหล็กออกไซด์ (iron oxide) โดยที่แร่คอรันดัมเป็นแร่หลัก หินกากเพชรนิยมใช้เป็นผงขัดสำหรับแผ่นขัดโลหะ

ลักษณะเม็ดอะลูมิเนียมออกไซด์

อะลูมิเนียมออกไซด์ (aluminium oxide) หรืออะลูมินา (alumina) เป็นผงขัดที่นิยมใช้มากที่สุด เนื่องจากวัสดุมีสมบัติแข็งแต่เปราะ (friable) จึงเหมาะสำหรับการใช้เป็นผงขัดมาก เนื่องจากในขณะขัด เมื่อผงขัดเกิดการแตกหักออกมา รอยแตกที่เกิดใหม่จะมีความคม จึงสามารถคงประสิทธิภาพการขัดได้ดี (เมื่อเทียบกับผงขัดที่ทำจากวัสดุอื่น) ผงขัดอะลูมิเนียมออกไซด์ สามารถใช้เป็นผงขัดกระดาษทราย และแผ่นขัดสำหรับงานไม้และงานโลหะ

ลักษณะเม็ดซิลิคอนคาร์ไบด์

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (silicon carbide) ผงขัดที่ผลิตจากซิลิคอนคาร์ไบด์มีสมบัติเด่นทั้งในเรื่องความคมและความแข็ง จึงสามารถใช้กับวัสดุได้หลากหลายชนิดไม่ว่าจะเป็นโลหะที่มีเนื้ออ่อน (ทองเหลือง อะลูมิเนียม) พลาสติก ชิ้นงานไฟเบอร์กลาส เซรามิก และไม้ ผงขัดซิลิคอนคาร์ไบด์นำมาใช้ในการผลิตกระดาษทรายน้ำ (wet and dry paper) ซึ่งสามารถใช้ขัดได้ทั้งการขัดเปียก (wet sanding) และขัดแห้ง

อะลูมินา - เซอร์โคเนีย (alumina - zirconia) เป็นโลหะผสมของอะลูมิเนียมออกไซด์กับเซอร์โคเนียมออกไซด์ (an aluminium oxide/zirconium oxide alloy) วัสดุมีสมบัติเด่นมากในเรื่องความแข็งและความคม จึงสามารถใช้กับโลหะเนื้อแข็งอย่างเหล็กกล้า และไทเทเนียมได้ดี

โครเมียมออกไซด์ (chromium oxide) เป็นผงขัดสำหรับกระดาษทรายและแผ่นขัดเกรดละเอียดพิเศษ โดยผงขัดโครเมียมออกไซด์ที่ใช้ในการผลิตจะมีขนาดอนุภาคเล็กมาก เฉลี่ยประมาณ 0.5 ไมครอนเท่านั้น

เซรามิกอะลูมิเนียมออกไซด์ (ceramic aluminium oxide) เป็นผงขัดชนิดพิเศษเหมาะกับวัสดุที่แข็งมาก เช่น เหล็กสเตนเลส เหล็กกล้าละมุน (mild steel) และโลหะผสมเกรดต่างๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมอากาศยาน เป็นต้น

เพชร (diamond) เป็นวัสดุที่แข็งที่สุด ผงขัดจากเพชรแท้ หรือเพชรเทียม (เพชรสังเคราะห์) เหมาะสำหรับการใช้งานขัดวัสดุอย่างคอนกรีต หิน แก้ว และวัสดุที่มีความแข็งมาก เช่น ทังสเตนคาร์ไบด์ เป็นต้น

การแบ่งเกรด

โดยทั่วไปกระดาษทรายและแผ่นขัด ที่วางจำหน่ายจะแบ่งเป็นเบอร์ต่างๆ ตามขนาดของผงขัด โดยเบอร์ของกระดาษทรายจะเริ่มต้นจาก เบอร์ 0 จนถึงหลักพัน โดยกระดาษทรายและแผ่นขัด เบอร์ 0 จะเป็นกระดาษทรายหยาบ เม็ดผงขัดมีขนาดใหญ่ เหมาะกับงานขัดหยาบที่ต้องการกำจัดผิววัสดุออกจำนวนมาก ส่วนเบอร์หลักพันเป็นเบอร์ของกระดาษทรายที่มีขนาดผงขัดเล็กมาก เหมาะกับการขัดแต่งผิวให้เรียบเนียน

โดย บุญรักษ์ กาญจนวรวณิชย์

ที่มาข้อมูล :
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

Create Date : 09 พฤษภาคม 2553

0 comments

Last Update : 9 พฤษภาคม 2553 17:05:07 น.

Counter : 9541 Pageviews.