พื้นฐานของโค้ทติ้ง

หัวข้อ

1 คำจำกัดความ

2 การแบ่งประเภทโค้ทติ้ง

3 ส่วนประกอบของโค้ทติ้ง

4 พิกเมนต์

4.1 รูปร่างของพิกเมนต์

5 เวฮิเคิล

5.1 ไบน์เดอร์ เรซิน

5.2 ซอล์ฟเว้น

5.2.1 คุณลักษณะของซอล์ฟเว้น

5.2.2 อัตราการระเหยของซอล์ฟเว้น

5.2.3 อาการ ซอล์ฟเว้น “น็อก”

5.2.4 ความปลอดภัยเกี่ยวกับ ซอล์ฟเว้น

5.3 สารเติมแต่งอื่นๆ

1 คำจำกัดความ

‘โค้ทติ้ง’ คือคำศัพท์รวมๆที่เรียก วัสดุที่ใช้ปกปิดพื้นผิวงานที่เราต้องการจะปกป้องจากสภาวะการใช้งาน, การกัดกร่อน, สภาวะแวดล้อมจากธรรมชาติ ฯลฯ ส่วนใหญ่จะต้องเริ่มจาก การก่อตัวเป็น ‘ฟิล์ม’ ก่อน

โค้ทติ้งไม่จำกัดว่าจะต้องเป็น ‘สี’ หรือมีสีสันเท่านั้น (สามารถมีลักษณะใส, มองทะลุได้) เช่นว่า ปูน, คอนกรีต, โลหะบางชนิด หรือแม้กระทั่ง แก้ว ก็มีการนำมาประยุกต์เป็น โค้ทติ้งมาแล้ว

2 การแบ่งประเภทโค้ทติ้ง

โดยทั่วไปแล้ว โค้ทติ้ง แบ่งได้เป็นสองประเภท ออร์แกนิก กับ อินออร์แกนิก โดยประเภทที่เป็นออร์แกนิกมีมากกว่า

ออร์แกนิก หมายถึง ต้องธาตุ คาร์บอน ส่วนมากมีวัสดุดิบเป็นสิ่งมีชีวิต เช่น ต้นไม้ (ต้นตุง),ถั่ว, เมล็ดพันธุ์, ปลา หรือ จากสิ่งที่เกิดจากสิ่งที่เคยมีชีวิตอยู่เช่น ถ่านและปิโตรเลียม

อินออร์แกนิก หมายถึง มีวัสดุดิบเป็นที่ไม่มีชีวิต เช่น โซเดียม ซิลิเคท, แคลเซียม ซิลิเคท, ลิเทียม ซิลิเคท หรือ อีทิล ซิลิเคท เป็นต้น

3 ส่วนประกอบของโค้ทติ้ง

ตามหลักทั่วไปแบ่งโค้ทติ้งเป็นสองส่วน

·         พิกเมนต์

·         เวฮิเคิล

4 พิกเมนต์

อาจทำความเข้าใจง่ายๆว่าเป็นเม็ดสีของโค้ทติ้ง หมายถึง อนุภาคของแข็งที่ให้สีสันและมีคุณสมบัติในการปกป้องพื้นผิว พิกเมนต์จะไม่ละลายในโค้ทติ้ง แต่ จะคงสภาพที่เสถียรเป็นอนุภาคของแข็งอยู่เสมอไม่ว่าโค้ทติ้งนั้นจะเป็นของเหลวหรือแห้งเป็นฟิล์มของแข็งแล้วก็ตาม

พิกเมนต์นั้นอาจรวมถึง ฟิลเลอร์ หรือสารที่เติมไปเพื่อเพิ่มปริมาตรแต่จะไม่ทำปฏิกริยาทางเคมี อาจเพิ่มเพื่อให้มีคุณสมบัติต่างๆเช่นความมันวาว

หน้าที่ของพิกเมนต์มีดังนี้

·         ให้คุณลักษณะต่อต้านการเกิดสนิมกับโค้ทติ้ง

·         ลดการซึมของ ของเหลวผ่านผิวฟิล์ม

·         ทำให้ไม่โปร่งแสง ควบคุมลักษณะภายนอก

·         ป้องกันฟิล์มจากแสง ยูวี และ สภาพอากาศ

·         ให้ความแข็งแรง ควบคุมระดับความมันวาว ให้ความขรุขระกับผิวโค้ทติ้งเพื่อการยึดติดที่ดีของสีชั้นบนที่พ่นเคลือบทับ พิกเมนต์ที่เม็ดใหญ่จะทำให้ยึดติดกับพื้นผิวที่มีการพ่นเคลือบได้ดียิ่งขึ้น

·         ทำให้ไบน์เดอร์(เรซิน) บ่มตัวแห้งง่ายขึ้น

·         ทำให้เก็บรักษาโค้ทติ้งได้นานขึ้น

·         ทำให้เนื้อโค้ทติ้งมีความสม่ำเสมอ ทำให้สร้างความหนาของฟิล์มได้ตามต้องการ

·         ให้มีความต่างศักย์ระหว่างพื้นผิวที่ต้องการจะปกป้องกับ โค้ทติ้ง เพื่อเป็นการปกป้องพื้นผิวโดยให้โค้ทติ้งถูกกัดกร่อนก่อน

ปัจจุบันมีพิกเมนต์ให้เลือกใช้เป็นร้อยชนิด และ อาจมีคุณลักษณะต่างกันขึ้นอยู่กับผู้ผลิต, วิธีการผลิต และ อีกหลายปัจจัย

ควรสังวรณ์ไว้เสมอว่าพิกเมนต์ทุกชนิด เป็นสารที่อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพ โดยมีบางชนิดที่มีอันตรายมาก ดังนั้นไม่ควรสูดดมหรือนำสารเหล่านั้นเข้ามาในร่างกาย

4.1 รูปร่างของพิกเมนต์

รูปร่างของพิกเมนต์แต่ละชนิดมีผลต่อคุณลักษณะของมัน รูปร่างทั่วไปมีดังนี้

ประเภท ‘โนดดูล่า’ มีลักษณะเป็นก้อนๆ และทำหน้าที่ให้สีสัน เช่น (ไททาเนียม ไดอ็อกไซด์) หรือให้ความต่างศักย์ทางไฟฟ้า (ซาคริฟิเชียล) เป็นประเภทที่นิยมใช้ที่สุด

ประเภท ‘อะกริคูล่า’ มีลักษณะเป็นเข็ม เช่นซิงค์อ็อกไซด์ หรือ กลาสไฟเบอร์ (ใยแก้ว) ทำหน้าที่เสริมความแข็งแรงหรือให้สีสัน

ประเภท ‘ลาเมลล่า’ มีลักษณะเป็นแผ่น เช่น กลาส เฟลก จะซ้อนทับกันเป็นชั้นๆทำให้กันความชื้นได้อย่างดี

5 เวฮิเคิล

 (แปลตรงตัวว่าพาหนะ) หมายถึงฐานที่เป็นของเหลวของโค้ทติ้งประกอบด้วย

ซอล์ฟเว้น (สารละลาย) ซึ่งสามารถระเหยเป็นไอได้

 ไบน์เดอร์ (แปลตรงตัวว่าสารที่ทำหน้าที่ยึดให้ติดกัน) อาจเรียกไบน์เดอร์ได้ว่า เรซิน ซึ่งจะทำหน้าที่สร้างฟิล์ม

 แอดดิทีฟ (สารปรุงแต่ง) ซึ่งมีทั้งประเภทที่ระเหยได้ และ ไม่ได้ แล้วแต่จุดประสงค์การใช้งาน

โดยรวม เวฮิเคิล หมายถึงส่วนที่กลายสภาพเป็นฟิล์มสี

5.1 ไบน์เดอร์ เรซิน

โค้ทติ้งส่วนใหญ่จะมีชื่อเรียกตามชื่อของเรซิน หลัก ของโค้ทติ้งนั้น เรซินมีทั้งที่เป็นสารธรรมชาติและที่เป็นสารสังเคราะห์ ส่วนมากเป็นสารออร์แกนิก และ จำเป็นต้องมีซอล์ฟเว้น ในการใช้งาน

ในการพ่นเคลือบ เรซิน จะต้องเปลี่ยนสภาพจากของเหลว (ซึ่งเป็นสภาพที่ทำให้ใช้งานได้ง่าย) เป็นของแข็งที่สามารถยึดติดและปกป้องพื้นผิวได้ ความสามารถในการเปลี่ยนสถานะนี้เองที่กำหนดความเหมาะสมในการใช้งานของ เรซิน ในฐานะตัวกลางที่ทำให้โค้ทติ้งทำงานได้

นอกจากนี้ เรซิน ที่เหมาะสมกับการใช้งานควรมีคุณลักษณะดังนี้

·         มีการยึดเกาะและกระจายตัวบนผิวได้ดี

·         ต่อต้านการแทรกซึมเข้ามาของออกซิเจน และ ความชื้น

·         ทนต่อความเปลี่ยนแปลงและสภาวะการใช้งาน เก็บรักษา

·         ใช้เวลาแห้งไม่นานจนเกินไปนัก

·         สามารถสร้างฟิล์มและคงคุณลักษณะทางกายภาพเช่นความยืดหยุ่น, ความแข็ง, แรงดึง ฯลฯ

จึงทำให้การเลือกเรซินที่จะใช้งานเป็นการตัดสินใจ ที่สำคัญที่สุดในการเลือกระบบโค้ทติ้ง

5.2 ซอล์ฟเว้น

โค้ทติ้งทั่วไปจะมีซอลฟเว้นเป็นส่วนประกอบ สามารถแบ่งประเภทได้ดังนี้

ซอล์ฟเว้นหลัก มีหน้าที่ละลายเรซินให้เหลวเพื่อการใช้งาน เพราะเรซินสังเคราะห์ส่วนใหญ่มีสถานะเป็นของแข็ง

ซอล์ฟเว้นรอง มีหน้าที่เสริมการทำงานของซอล์ฟเว้นหลัก เช่นทำให้พ่นเคลือบง่ายขึ้น, ควบคุมการระเหย, หรือปรุงแต่งลักษณะต่างๆของฟิล์มที่แห้ง

ซอล์ฟเว้นเจือจาง เช่นน้ำ ต้องใช้กับซอล์ฟเว้นหลักเพื่อเจือจางและปรับปรุงสภาพของฟิล์ม แต่จะไม่ผสมหรือทำปฏิกริยาใดๆกับโค้ทติ้ง

ในบางกรณีการใช้ซอล์ฟเว้นเจือจางนั้นก็เพื่อลดต้นทุน และในการใช้งาน ซอล์ฟเว้นเจือจาง ควรระเหยออกจากฟิล์มก่อนซอล์ฟเว้นหลักเพื่อให้ได้ฟิล์มที่มีคุณภาพดี

ซอล์ฟเว้นจัดเป็นสารระเหยประเภทออร์แกนิก (Volatile Organic Compounds – VOC) ปริมาณของซอล์ฟเว้นนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของเรซินและวิธีการพ่นเคลือบ ตั้งแต่ไม่กี่เปอร์เซ็น (ของน้ำหนัก) ของเรซิน อย่างในกรณีของโค้ทติ้งอีพ็อกซี่ที่มีปริมาณของแข็งสูง จนถึง 75% อย่างในกรณีของไวนิล สามารถคำนวนเป็นสัดส่วนของปริมาตรได้เช่นกัน โดยจะมีย่านระหว่าง 50-90% ของปริมาตร สำหรับโค้ทติ้งไวนิลและสำหรับอีพ็อกซี่ที่มีปริมาณของแข็งสูง จะอยู่ประมาณ5-10%

(ด้วยเหตุที่มีปริมาณสารระเหยสูงนี้เอง ทำให้การใช้งานของไวนิลโค้ทติ้ง ลดลงเป็นอย่างมากในอเมริกา เพราะกังวลด้านสุขอนามัยของผู้ปฏิบัติงาน)

การเพิ่มซอล์ฟเว้นในการพ่นเคลือบทำให้ความหนืดของโค้ทติ้งลดลง และทำให้ความหนาของฟิล์มเปียกลดลงจากปรกติ ดังนั้นยังส่งผลให้ความหนาของฟิล์มแห้งลดลงตามไปเนื่องจากสัดส่วนของแข็งลดลง ซึ่งเป็นผลกระทบที่ทำให้การผสมซอล์ฟเว้นเพิ่มไม่เป็นที่แนะนำ

นอกจากนั้น การเพิ่มปริมาณซอล์ฟเว้นอาจก่อให้เกิดปัญหาทำให้ซอล์ฟเว้นติดอยู่ในฟิล์มสีที่กำลังจะแห้ง หรือ ทำให้ลักษณะการแห้งตัวของฟิล์มถูกกระทบเนื่องจากมีการระเหยมากกว่าที่ออกแบบไว้

5.2.1 คุณลักษณะของซอล์ฟเว้น

ซอล์ฟเว้นมีคุณลักษณะหลักอยู่สองอย่างได้แก่

·         ฤทธิ์ในการละลาย หมายถึงความสามารถในการละลายสารเคมี เช่น เรซิน

·         อัตราการระเหย หมายถึง ความรวดเร็วในการที่ซอล์ฟเว้นจะระเหยออกจากโค้ทติ้งไป

ควรใช้เฉพาะซอล์ฟเว้นที่ได้รับการแนะนำในข้อมูลผลิตภัณฑ์ของโค้ทติ้งนั้นๆเท่านั้น หากจะใช้ซอล์ฟเว้นอื่น ควรได้รับการอนุญาติเป็นลายลักษณ์อักษรจากผู้ผลิต

หากใช้ซอล์ฟเว้นนอกเหนือจากที่ระบุไว้ อาจมีปัญหาตามมามากหลาย เช่น การสร้างตัวของฟิล์ม

5.2.2 อัตราการระเหยของซอล์ฟเว้น

แม้ว่าจะไม่มีกฎเหล็กตายตัวระหว่าง ฤทธิ์ในการละลายกับอัตราการระเหย แต่สมารถพูดได้คร่าวๆว่า ยิ่งมีฤทธิ์มากเท่าใดยิ่งจะลดอัตราการระเหย ซึ่งก็จะมีผลต่อความเรียบของฟิล์ม และ ความเงามันวาวด้วย

อัตราการระเหยที่เหมาะสมที่สุดนั้นต่างกันไปเยอะ ขึ้นอยู่กับวิธีการพ่นเคลือบ เริ่มจากการพ่นเสปรย์ที่ควรจะระเหยเร็วที่สุด, เร็วปานกลางสำหรับการเคลือบด้วยแปรง และ ช้าสุดสำหรับการชุบสี ในการพ่นเสปรย์เอง หากพ่นด้วยระบบแอร์เลส ก็จะระเหยเร็วกว่าระบบ แอร์เสปรย์ธรรมดา

อัตราการระเหยของซอล์ฟเว้นต่างๆจะเทียบกับสาร เอ็นบิวทิลแอ็กซิเทท ซึ่งมีอัตราการระเหยกำหนดค่าเป็น 1

ดังนั้นหากอัตราการระเหยของสารชนิดหนึ่งมีค่าเป็น 0.5 หมายถึง สารชนิดนั้นระเหยช้ากว่า เอ็นบิวทิลแอ็กซิเทท ครึ่งหนึ่ง แต่ถ้าหากว่าสารนั้นมีอัตราการระเหยเป็น 3 ก็หมายความว่าระเหยเร็วกว่า เอ็นบิวทิลแอ็กซิเทท สามเท่า

5.2.3 อาการ ซอล์ฟเว้น “น็อก”

อาการนี้มีชื่อเรียกเป็นภาษาอังกฤษว่า โซลูชั่น คิกเอ้าท์ (คิกเอ้าท์ แปลได้ตรงตัวว่าไล่ออก)

หากทำการผสมซอล์ฟเว้นลงไปในเรซินเรื่อยๆ จะมีจุดหนึ่งที่เป็นขีดจำกัด จนทำให้เรซินตกตะกอน (ถือเป็นการไล่ออก)  มักแสดงขีดจำกัดการเจือจางนี้ เป็นอัตราส่วนของเรซินเมื่อการตกตะกอนเริ่มขึ้น (เช่นว่า การตกตะกอนเริ่มที่อัตราส่วนเรซินกี่ลิตรต่อซอล์ฟเว้นกี่ลิตร) และ ก็เป็นอัตราส่วนที่บ่งบอกถึงระดับ ความเข้ากันได้ ระหว่างซอล์ฟเว้นกับเรซิน

หากใช้ ซอล์ฟเว้น ผิดประเภท อาการตกตะกอนจะเปลี่ยนเป็นการเกิดเยลเหนียวขึ้น ประปรายในส่วนผสม ซึ่งไม่ควรนำมาใช้งานได้ต้องไปกำจัดทิ้ง

5.2.4 ความปลอดภัยเกี่ยวกับ ซอล์ฟเว้น

ความปลอดภัยกับการทำงานกับ ซอล์ฟเว้น นั้นขึ้นอยู่กับความเสี่ยงสองปัจจัยได้แก่

ความเสี่ยงอัคคีภัย – อุณหภูมิ แฟลช พ็อนต์

แฟลช พ็อนต์ คืออุณหภูมิต่ำสุดที่จะมีไอระเหยของสารละลาย ระเหยลอยตัวอยู่พอที่จะทำให้ติดไฟได้หากเกิดการจุดประกาย จากแหล่งประกายไฟ ไม่ว่าจะเป็นบุหรี่,ประกายไฟฟ้า,ประกายจากโลหะที่เสียดสีกัน ฯลฯ

ยิ่งอุณหภูมินี้ต่ำเท่าไร หมายถึง ไอระเหยของสารนั้นก็จะมีอยู่มาก กล่าวคือสารนั้นเสี่ยงต่อการติดไฟมาก

นอกจากนี้ ยังมีศัพท์อีกสองคำที่ควรรู้คือ

LEL (Lower explosive limit) คือระดับต่ำสุดของความเข้มข้นของไอของซอล์ฟเว้นในอากาศ ที่จะสามารถติดไฟได้

UEL (Upper explosive limit) คือระดับสูงสุดของความเข้มข้นของไอของซอล์ฟเว้นในอากาศ ที่จะสามารถติดไฟได้ หากระดับความเข้มข้นสูงกว่านั้น อากาศจะเปี่ยมเกินไป จุดไฟไม่ติด

ความเสี่ยงทางด้านสุขอนามัย

แม้ว่า ซอ์ฟเว้นทุกชนิดนั้นจะไม่มีผลดีกับสุขภาพ แต่มีซอ์ฟเว้นบางชนิดที่จะอันตรายกว่าชนิดอื่นๆ ควรสวมใส่อุปกรณ์ป้องกันโดยเฉพาะเครื่องช่วยหายใจตลอดเวลาที่อยู่ในพื้นที่ และ ทำงานกับ ซอ์ฟเว้น

ศัพท์ที่จำเป็นต่อความเสี่ยงด้านสุขอนามัย

TLV-Threshold limit value: ความเข้มข้นของแก๊ส หรือ ไอระเหยที่ผู้ปฏิบัติงานสามารถสูดหายใจได้ช่วงหนึ่ง กำหนดตามกฎหมายที่มีผลบังคับใช้ (เช่น กฎของ OSHA ในสหรัฐ)

TWA/TLV – Time weighted average/ threshold limit value: ความเข้มข้นโดยเฉลี่ย ของแก๊ส หรือ ไอระเหย ตลอดช่วงเวลาที่กำหนด เช่น ค่าเฉลี่ยระหว่างการทำงาน 8 ชม

STEL/TLV – Short-term exposure limit/ threshold limit value: ความเข้มข้นสูงสุดของแก๊ส หรือ ไอระเหยที่ผู้ปฏิบัติงานสามารถสูดหายใจได้ตลอด ไม่จำกัดระยะเวลา

การเก็บรักษาซอล์ฟเว้นควรเป็นไปตามระเบียบทางกฏหมายและคำชี้แจงจากผู้ผลิต การเคลื่อนย้ายหรือทำงานกับซอล์ฟเว้นควรเป็นไปด้วยความระมัดระวัง หากมีข้อสงสัยเกี่ยวกับการทำงานหรือชุดป้องกันใดๆต้องติดต่อสอบถามกับพนักงานเซฟตี้โดยด่วน

5.3 สารเติมแต่งอื่นๆ

เรียกว่า ฟิลเลอร์ หรือ แอดดิทีฟ มีเหตุผลหลายประการที่จะเติมสารเช่น ทราย, อลูมิเนียมอ็อกไซด์, PTFE, ฟลูโรคาร์บอน ฯลฯ เช่น

·         ลดการลื่นไถล

·         เพิ่มความคงทน

·         เพิ่มความหนาของฟิล์ม

·         ต้านทานการเติบโตของเชื้อราและสิ่งมีชีวิตที่ไม่พึงประสงค์

·         ต้านทานไฟฟ้าสถิต

·         เพิ่มความยืดหยุ่น

·         เพิ่มความสม่ำเสมอ