วัสดุช่างเชื่อม-09

หน่วยการเรยี นรู้ท่ี 9 กาว

ประวัตขิ องกาว กาว ถูกผลติ ข้นึ ครง้ั แรกทีป่ ระเทศอังกฤษราว ค.ศ.1750 โดยในคร้ังนั้นได้ใช้ปลามาเป็นวัตถุดิบในการผลิตกาวขึ้น และ ต่อมาจึงได้มีการพฒั นาโดยการนาเอายางจากธรรมชาติ กระดูกสัตว์ แปง้ และโปรตนี จากนม มาใช้เป็นวตั ถดุ ิบในการผลติ กาว ชนิดต่าง ๆ ด้วยวิวัฒนาการที่ทันสมัยมากย่ิงขึ้น ดังน้ันใน ค.ศ.1942 Dr.Harry Coover ซึ่งในขณะน้ันได้ปฏิบัติงานอยู่ท่ี ห้องทดลองของ Kodak Research Laboratories ได้ค้นพบสารเคมีที่มีช่ือว่าไซยาโนอะคริเลต (Cyanoacrylate) ท่ีมีสมบัติ เหนียวและติดแน่น เขาจึงได้ทาการเสนอให้กับทางบริษัท โกดัก แต่ทางบริษัทได้ปฏิเสธสารชนิดนี้ เน่ืองมาจากสารชนิดนี้มี คุณสมบตั ทิ ่ีเหนยี วและตดิ แนน่ มากเกินไป ใน ค.ศ.1951 Dr.Harry Coover ไดร้ ่วมมือกบั Dr.Fred Joyner นาเอาสารไซยาโนอะคริเลตกลับมาทาการวิจัยใหม่ โดย ในขณะนั้น Dr.Harry Coover ได้ย้ายจากบริษัท โกดัก มาอยู่ท่ี The Eastman Company ในรัฐเทนเนสซี่สหรัฐอเมริกา ใน ระหว่างท่ีพวกเขากาลังทาการวิจัยเก่ียวกับความต้านทานทางด้านความร้อนของอะคริเลตโพลิเมอร์ (Acrylate-polymer) สาหรบั ใชใ้ นการทาหลังคา (Canopies) ของเครือ่ งบินเจต็ เมื่อ Dr.Fred Joyner กาลังขยายฟิล์มเพื่อดูสารเอธิลไซยาโนอะคริ เลต (Ethylcyanoacrylate) เขาได้เห็นผลึกของสารชนิดนี้จึงเกิดความสนใจข้ึนมา และได้ทาการวิจัยอย่างจริงจังกับคูเวอร์ จนกระทั่งฝันของคูเวอร์ก็เป็นจริงเม่ือเขานาเอาสารอะคริเลตโพลิเมอร์ผลิตออกมาเป็นสินค้าใน ค.ศ.1958 ในชื่อของ The Eastman Compound # 910 และเรยี กกนั จนตดิ ปากวา่ ซูปเปอรก์ ลู (Super Glue)

ข้อดีและข้อเสยี ของการใชก้ าว ข้อดขี องการใช้กาวมีดงั น้ี 1. ความสามารถในการยึดติดกับวัสดุได้หลากหลายประเภท ข้ึนอยู่กับการใช้งานที่แตกต่างกัน ท้ังชนิดของวัสดุ ความ แขง็ แรงในการใช้งาน และความหนาของวัสดุ 2. พ้ืนผิวงานทไี่ ม่เรยี บ ขรขุ ระ ท่ีไม่สามารถใช้การยึดติดกันดว้ ยสกรหู รือรเี วทกส็ ามารถทาใหย้ ึดติดกันและดูสวยงามได้ 3. ใช้ยึดกบั ชน้ิ งานทพี่ ้ืนผวิ งานหรือวสั ดุทม่ี ีรูปร่าง รูปทรงสลับซบั ซ้อน ไมส่ ามารถยึดติดกันไดด้ ้วยวิธีอ่ืน 4. พ้ืนที่การกระจายของแรงบนพ้ืนท่ีทากาวมีความสม่าเสมอกัน มากกว่าการใช้โบลต์ หรือการยิงรีเวท โดยเฉพาะกับ วัสดทุ มี่ ลี กั ษณะเป็นแผน่ บาง ๆ จะทาให้ไมเ่ สยี ความแข็งแรง ช่วยให้ช้ินงานมีนา้ หนกั เบาและราคาประหยัด 5. ช่วยเพิม่ ประสิทธิภาพในการเพมิ่ ความยืดหย่นุ และลดแรงกระแทกใหก้ บั ชนิ้ งาน 6. ทาให้น้าหนักของชนิ้ งานลดลง และยงั ไม่มีรูอีกดว้ ย ทาใหก้ ารบารงุ รักษาทาไดง้ า่ ย 7. ใชก้ บั วัสดุที่ไม่ทนทานกบั ความร้อนได้ 8. กาวมสี มบัติในการเป็นฉนวนกันกระแสไฟฟา้ ความรอ้ น และเสียงอยา่ งดี และชว่ ยลดหรือปอ้ งกันการเกิดสนิมกับวัสดุ ประเภทเหล็กไดด้ ี 9. ลดคา่ ใชจ้ า่ ยกวา่ การตอ่ ด้วยกระบวนการอน่ื ลดขน้ั ตอนการทางานอ่ืน ๆ ไมเ่ พมิ่ นา้ หนกั ของช้ินงานมาก

ขอ้ ดแี ละขอ้ เสียของการใช้กาว ขอ้ เสียของการใช้กาวมีดงั นี้ 1. การยึดติดโดยวธิ ีการใชค้ วามร้อนทอ่ี ุณหภูมสิ งู ๆ อาจจะทาให้เกดิ การขยายตวั ระหวา่ งตัวกาวเองกับพ้ืนผิวของส่วนที่ ยึดตดิ ซึ่งอาจทาให้เกิดการดึง 2. ความแข็งแรงของการยึดติดจะมีความแข็งแรงนอ้ ยกว่าการเชือ่ มหรือการยดึ ติดโดยใชเ้ ครอ่ื งกล 3. ระยะเวลาของการใช้งานส้ันกว่าการต่อแบบกระบวนการอื่นหลายกระบวนการ และถ้าเลือกใช้กาวท่ีไม่เหมาะสมกับ ชิ้นงาน กอ็ าจจะทาให้เกิดความเสียหายได้ 4. กาวบางชนดิ ทใ่ี ช้น้ายาผสมทาละลายเปน็ ตวั ประสานหลายชนิด สามารถตดิ ไฟไดแ้ ละยังทาใหเ้ กดิ สารท่อี าจเป็นพษิ ขน้ึ 5. การซ่อมแซมบรเิ วณทใ่ี ช้กาวไปแลว้ อาจเป็นไปได้ยากเมอื่ ตอ้ งการซอ่ มแซม 6. การควบคมุ กระบวนการตดิ ตงั้ อย่างเขม้ งวดและการทาช้ินงานตัวอยา่ ง เป็นส่ิงทจ่ี าเป็นอยา่ งยง่ิ 7. ผู้ใช้กาวในงานต้องมีความชานาญในการติดต้ัง เช่น การเตรียมพื้นผิว การเลือกชนิดของกาว การคานึงถึง สภาพแวดลอ้ มของชิ้นงานในระยะยาว เปน็ ต้น

กาวท่ีใช้ในอตุ สาหกรรมการกอ่ สรา้ ง กาวที่ใช้ในวงการก่อสร้างมีอยู่มากมายหลายชนิด แต่ที่เป็นที่ตกลงกันในระหว่างความเห็นของผู้เชี่ยวชาญน้ัน สามารถ แบ่งออกได้เป็น 5 ประเภทใหญ่ ๆ ซ่ึงล้วนแต่เป็นกาวท่ีสามารถหาได้ในท้องตลาด เช่น อะนาอีโรบิก (Anaerobic) อะคริลิก ชนิดดัดแปลง (Modified Acrylic) ไซยาโนอะคริเลต (Cyanoacrylate) อีพอกซี (Epoxy) และพอลิยูริเทน (Polyurethene) การแบ่งประเภทน้ีจะแบ่งตามสมบัติทางเคมี ความสามารถในการรับน้าหนัก ความแข็งแรงทนทานเมื่อนามาใช้ก่อสร้าง รวมทง้ั การต้านทานต่อสภาพแวดล้อม สมบัติของกาวชนิดตา่ ง ๆ ดงั แสดงในตาราง

กาวท่ใี ช้ในอตุ สาหกรรมการกอ่ สร้าง แสดงสมบัตขิ องกาวชนิดตา่ ง ๆ

ชนดิ ของกาว การแบง่ ประเภทต่าง ๆ ของกาวโดยพิจารณาองคป์ ระกอบทางเคมี สามารถแบ่งได้ 5 ประเภท ดงั น้ี 1. ผลิตภัณฑ์ทางธรรมชาติ ได้แก่ กาวท่ีมีวัตถุดิบที่มาจากพืชต่าง ๆ อวัยวะของสัตว์ เช่น หนังหรือกระดูก เป็นต้น กาวประเภทนี้นิยมใช้กับงานกระดาษชนิดต่าง ๆ แผ่นฟรอยด์ งานไม้ นอกจากนี้ยังใช้งานในอุตสาหกรรมบรรจุหีบห่อ กาวที่ ได้จากอวัยวะของสตั วม์ กั จะมีกาลังในการรบั นา้ หนกั ไดด้ กี วา่ กาวทไ่ี ดจ้ ากพชื และทนตอ่ ความช้นื ไดด้ กี วา่ ดว้ ย ซึ่งส่วนมากแลว้ จะใช้กับงานไมแ้ ละอตุ สาหกรรมไมอ้ ดั อยา่ งไรกต็ าม กาวประเภทนไ้ี มส่ ามารถทนตอ่ สภาพอากาศในระยะเวลานาน ๆ ได้ ทา ใหอ้ ายกุ ารใชง้ านนอ้ ย ลักษณะของกาวที่ได้ผลิตภัณฑ์ทางธรรมชาติ ดงั แสดงในรปู แสดงลกั ษณะกาวแป้งเปียกจากมันสาปะหลงั

ชนดิ ของกาว 2. เทอร์มอพลาสติก (Thermoplastics) ได้แก่ เรซินท่ีมาจากธรรมชาติและได้จากสารสังเคราะห์ กาวประเภทน้ีเม่ือ ถูกความร้อน จะเปลี่ยนสมบัติทางกายภาพได้ เช่น อ่อนตัวลงหรือละลายได้ อีกทั้งเม่ือถูกแรงกดหนัก ๆ อาจเปล่ียนรูปได้ ดังน้ันกาวประเภทน้ีจึงเหมาะกับงานที่รับน้าหนักไม่มากและไม่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีสภาพอากาศต่างกันมาก ๆ กาว ประเภทนส้ี ามารถใชต้ ดิ กบั วสั ดปุ ระเภทไม้ พลาสติก หรอื วัสดุทม่ี ีรูพรนุ ได้ นอกจากนี้ยังเหมาะกับงานท่ีออกแบบให้รอยต่อ มี ลักษณะพบั ได้ ซ้อนทับกันได้ หรือเป็นกาวเสริมช่วยให้แข็งตัวมากขึ้น ใช้กับงานบรรจุหีบห่อ เฟอร์นิเจอร์ งานตกแต่งภายใน และอตุ สาหกรรมรองเท้า กาวประเภทน้มี ีสมบตั ิในการยึดติดไดด้ กี วา่ กาวทไ่ี ด้จากผลติ ภณั ฑ์ของพชื และสัตว์ และมีสมบัติที่ทน ต่อความชื้นและการเส่ือมสภาพได้ดี ได้แก่ พอลิอิไธลีน (Polyethylene) พอลิสไตรีน (Polystyrene) พอลิคาร์บอนเนต (Polycarbonates) และพอลิอามายด์ (Polyamides)

ชนิดของกาว 3. เทอร์มอเซ็ต (Thermosets) ได้แก่ พอลิเมอร์ที่เป็นสารสังเคราะห์และเรซิน กาวประเภทนี้สามารถทาให้แข็งตัวได้ ดว้ ยการใช้ความร้อนหรือให้เกดิ ปฏิกริ ยิ าทางเคมี ซึง่ แตกต่างจากกาวเทอรม์ อพลาสติกตรงทจ่ี ะไมล่ ะลายหรืออ่อนตวั ลงเมื่อถูก ความร้อนอีกครั้ง กาวบางชนิดสามารถแข็งตัวได้ที่อุณหภูมิห้อง แต่หากจะให้กระบวนการแข็งตัวรวดเร็วขึ้นจะใช้ความร้อน เพือ่ เร่งปฏกิ ิรยิ าและยังทาใหเ้ พมิ่ สมบัติการยึดติดได้ดีขึ้นด้วย กาวประเภทนี้มีทั้งรูปแบบท่ีเป็นสารเคมี 2 ส่วนผสมกันเพื่อทา ให้แข็งตัว หรือรูปแบบสารเคมีชนิดเดียวท่ีใช้ความร้อนทาให้แข็งตัว ขึ้นอยู่กับชนิดของสารเคมีที่เลือกใช้สารเคมีท่ีใช้กับกาว ประเภทนี้มักจะให้ความแข็งแรงสูง สามารถใชก้ บั งานโครงสรา้ งบางประเภทได้ สว่ นมากการรับแรงกดจะดีมาก แต่การรับแรง ดึงพอใช้ ดังน้ัน การยึดติดจึงมีความแข็งแรง แต่จะมีความเปราะ แตกง่าย สมบัติในการยืดหยุ่นน้อย พอลิเมอร์ที่เป็น ส่วนประกอบของกาวประเภทนี้ ได้แก่ อะมิโน (Amino) ฟโี นลิก (Phenolic) อีพอกซี - เรซิน (Epoxy Resins) พอลิเอสเตอร์ - เรซิน (Polyester Resins) กาวประเภทน้ีสามารถใช้ได้กับงานไม้ เหล็ก กระจก งานโครงสร้าง หากได้ผสมกับสารเคมี ประเภทอิลาสโทเมอร์

ชนดิ ของกาว 4. อิลาสโทเมอร์ (Elastomers) ไดแ้ ก่ กาวทไี่ ดจ้ ากวัตถดุ ิบประเภทยางทั้งจากธรรมชาติและสารสังเคราะห์ โดยท่ัวไป แล้วกาวประเภทอิลาสโทเมอร์จะมีสมบัติในการรับแรงได้น้อย แต่มีความยืดหยุ่นสูงมาก ใช้กับการยึดติดผิวงานประเภท กระดาษ ผา้ หรือยาง ซึ่งไม่มแี รงกดมากหรอื มกั จะใช้เปน็ สว่ นผสมกับกาวพอลิเมอร์ 2 ส่วน กาวประเภทนี้สามารถอ่อนตัวลง ได้เช่นเดียวกับกาวเทอร์มอพลาสติกแต่จะไม่หลอมละลายจนหมด กาวประเภทน้ีเป็นยาง ดังนั้นสมบัติในด้านต่าง ๆ ได้แก่ ความทนทาน การยึดติด การกันน้าการเคลือบผิว จะเหมือนกับยาง กาวอิลาสโทเมอร์ ได้แก่ ไนท ริล (Nitrile) นีโอพริน (Neoprene) ยางซลิ โิ คน (Silicone Rubbers) และยางพอลิไอโซบิวไทลีน (Polyisobbutylene Rubbers)

ชนิดของกาว 5. องค์ประกอบของพอลิเมอร์ 2 ส่วนผสมกัน ได้แก่ กาวท่ีได้จากสารเคมีท้ังกาวเทอร์มอพลาสติก เทอร์มอเซ็ต และอิลาสโทเมอร์ ส่วนมากแล้วจะเป็นการผสมกันระหว่างเรซิน - เทอร์มอเซ็ต และอิลาสโทเมอร์ หรือกาวเทอร์มอพลาสติก โดยส่วนผสมน้ันจะเหมาะสมกับงานตามความต้องการเฉพาะกิจ เรซินที่เพิ่มยางเข้าไปจะช่วยในการยึดติดได้ดีขึ้น และทนต่อ อุณหภูมิที่สูงขึ้นได้ และยังมีความยืดหยุ่นในตัวได้ดี ไม่เปราะและแตกง่าย กาวประเภทนี้ยังนิยมใช้กับงานโครงสร้างผนัง 2 ช้ัน โดยเฉพาะการยดึ ติดวสั ดุประเภทโลหะ และลามเิ นตกับแผ่นกระดาษรังผ้ึงหรือโฟมที่เป็นฉนวนตรงกลาง กาวสังเคราะห์ที่ ใช้ ได้แก่ ฟีโนลิก - พอลิไวนลิ อะซเิ ทล (Phenolic-polyvinyl Acetal) ซ่งึ สามารถรับแรงดึง แรงเฉือน และแรงกดได้ดี แต่ก็มี แนวโน้มว่าจะอ่อนตัวลงเมื่ออยู่ในสภาพท่ีมีอุณหภูมิสูง กาวประเภทที่มีองค์ประกอบของพอลิเมอร์ 2 ส่วนผสมกัน มีท้ังใน รูปแบบท่ีเป็นแผ่นฟิล์มของเหลว หรือผงกาว ซึ่งในกระบวนการยึดติดต้องใช้แรงอัดและความร้อนสูงเพ่ือให้เกิดการแข็งตัว สาหรับการผสมเรซิน เทอร์มอเซ็ต กับกาวประเภทน้จี ะทนต่อสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูงได้ เช่น อีพอกซี (Epoxy) และฟีโน ลกิ - เรซนิ (Phenolic Resins) เป็นตน้ ลักษณะของกาวพอลเิ มอร์ 2 ส่วนผสมกัน ดงั แสดงในรปู แสดงลกั ษณะพอลเิ มอร์ 2 สว่ นผสมกัน

การใชง้ านกาวชนิดตา่ ง ๆ แสดงสมบตั ิและการใชง้ านของกาวชนดิ ตา่ ง ๆ

กาวท่ใี ชใ้ นงานโลหะ กาวอีพอกซี การใชง้ านของกาวอพี อกซี กาวอีพอกซี วิธีใช้อย่างถูกต้องในช่วงก่อนกาวจะแข็งตัวก็คือ ถ้าต้องจะ นากาวชนิดนไ้ี ปเชื่อมติดหรอื อดุ ซ่อมแซมส่ิงใด จะเร่ิมต้นจากทาความสะอาด วัสดุท่ีจะนาไปติดเสียก่อน ส่ิงสาคัญ คือ ต้องกาจัดฝุ่นและคราบน้ามันออก เสียให้หมด กรณีถ้ามีฝุน่ อาจทาให้การประสานเชื่อมทาได้ไม่แนบสนิท คราบ น้ามันก็เช่นกัน แต่ที่ต้องระวังมากข้ึนก็คือ คราบน้ามันอาจทาปฏิกิริยา บางอย่างกับตัวกาวและทาให้เกิดอันตรายกับผู้ใช้งานได้ และถ้าวัสดุที่จะนา กาวไปตดิ นนั้ เป็นรอยแยกและรอยมคี วามขรขุ ระมากก็ให้หากระดาษทรายไป ขดั ขอบรอยแยกใหเ้ รียบเสยี กอ่ นการเชือ่ มประสานกจ็ ะแน่นมากย่ิงขนึ้

กาวทใ่ี ชใ้ นงานโลหะ กาวอีพอกซีเป็นกาวที่ค่อนข้างแห้งเร็ว และเมื่อแห้งแล้วจะแข็งเหมือนหิน ถ้ากาวแห้งแล้วจะมาแก้ไขอะไรจะทาได้ยาก ฉะนน้ั ก่อนกาวแข็งตวั จงเก็บรายละเอยี ดงานและตรวจเชค็ ความเรยี บร้อยของพน้ื ผวิ งานให้ดีเสียก่อน อีกอย่างหนึ่งสาหรับกาว อพี อกซี วธิ ใี ชอ้ ีกจุดหนึ่งท่สี าคัญมองข้ามไม่ได้กค็ ือ การทาความสะอาดทัง้ พื้นผิวที่ติดและในส่วนของร่างกายของผู้ใช้งาน แม้ จะระวงั อย่างไรกต็ ามก็เป็นไปได้ว่าอาจจะมีบางส่วนของกาวที่เลอะเทอะพื้นผิวส่วนอื่น หรือมาถูกร่างกายของเรา และต้องรีบ ทาความสะอาดโดยใชเ้ อทานอลกอ่ นทีก่ าวจะแหง้ และแขง็ ตัว เพราะจะทาความสะอาดได้ง่ายกว่าขั้นตอนการใช้งานกาวอีพอก ซี ดังแสดงในรปู แสดงข้นั ตอนการใชง้ านกาวอพี อกซี

กาวท่ีใช้ในงานโลหะ การจะเก็บรายละเอียดงานหรือตกแตง่ ช้ินงานท่มี กี ารเช่ือมประสานดว้ ยกาวอีพอกซจี ะต้องรอให้กาวแห้งสนิทเสียก่อน รอ ใหก้ าวแห้งจนแข็งจึงทาใหก้ ารตกแต่งไดส้ ะดวก ไม่ควรทาในขณะทีก่ าวเร่มิ เซตตวั ประสานพ้ืนผวิ หรือชิ้นงาน จะต้องรอให้กาว แห้งจริง ๆ เสียก่อน ไม่เช่นน้ันอาจจะทาให้พ้ืนผิวเสีย หรือต้องมาเสียเวลาขูดหรือขัดตัวกาวออก ซ่ึงเป็นเร่ืองท่ีไม่ง่าย เหมือนกัน ส่ิงท่ีน่ารู้ในเรื่องกาวอีพอกซี วิธีใช้อย่างถูกต้องทั้งก่อนและหลังกาวแข็งตัว อย่างไรก็ดีก่อนใช้งานกาวอีพอกซีกับ งานใด ๆ ควรอ่านและศึกษาคมู่ ือผลิตภัณฑ์ใหด้ กี ารทางานจะได้ไม่พลาดนัน่ เอง กาวอพี อกซีอกี ชนดิ หนึง่ เป็นกาวทม่ี แี รงยดึ เกาะสูงเป็นกาวเชื่อม อุด ยึดเกาะวัสดุนานาชนิดให้ติดแน่น มีความแข็งแกร่ง ทนทาน รับน้าหนักได้มากกว่าปกติ ใช้ได้ดีกับงานซ่อมแซมรอยแตกหัก เชื่อมเหล็กต่อคาน เสริมพ้ืนปูน ติดต้ังแท่นเหล็ก แท่นเคร่ืองเพอ่ื รบั น้าหนัก เนื่องจากมแี รงยึดเกาะสูงทาใหส้ ามารถใช้ตดิ วสั ดุไดห้ ลากหลายชนิด สามารถใช้ในงานก่อสร้างได้ดี เนื่องจากการรับน้าหนักได้มาก ติดแน่น มีความแข็งแกร่ง และทนทาน สามารถใช้เชื่อมเหล็ก คอนกรีต ยาง พีวีซีและอื่น ๆ หรือสาหรับใช้ในการกอ่ สร้าง เชน่ ซอ่ มแซม รอยแตกหัก เชื่อมเหล็กต่อคาน เสริมพื้นปูนติดต้ังแท่นเหล็ก ปรับพ้ืนเพ่ือรับแรง และน้าหนัก เปน็ ต้น มคี วามแข็งแกร่ง ทนทาน ลกั ษณะการใชง้ านเช่ือมเหล็กตอ่ คาน ดงั แสดงในรูป

กาวที่ใชใ้ นงานโลหะ แสดงขั้นตอนการใชง้ านกาวอพี อกซี