มาทำความรู้จักกับสีทาบ้านกันครับ

หลักการทำงาน
ขอขอบคุณข้อมูลจาก 
คุณ ธนาวดี ลี้จากภัย
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะ และวัสดุแห่งชาติ

http://www.vcharkarn.com/varticle/38228

     การเลือกสีที่เหมาะสมยังทำให้รูปร่างและขนาดของห้องเปลี่ยนแปลงเช่นการเลือกใช้สีสว่างจะทำให้ห้องดูกว้างขึ้น และสียังถูกใช้ในการปรับปรุงพื้นผิวให้ดีขึ้นเช่นทำให้ผิวเป็นมันวาว และทำความสะอาดได้ง่ายอีกด้วย เราแบ่งสีทาบ้านตามลักษณะของการใช้งานเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆคือสีน้ำมัน หรือที่เรียกกันว่าสีเคลือบเงา เป็นสีที่เราต้องเติมน้ำมัน หรือทินเนอร์ลงไปก่อนใช้ เพื่อให้สามารถทาได้ง่าย ส่วนใหญ่เราจะใช้สีประเภทนี้สำหรับทาไม้ หรือเหล็กให้เงางาม ส่วนสีอีกประเภทหนึ่งเป็นสีทาบ้านสูตรน้ำ ซึ่งต้องเติมน้ำลงไปผสมก่อนการใช้งานเพื่อลดความหนืดของสี ปัจจุบันสีทาบ้านสูตรน้ำเป็นที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปและมีหลายชนิดให้เลือกใช้ เช่นสีทาภายนอก สีทาภายใน สีด้าน สีเงา และสีกึ่งเงา ซึ่งมีความแตกต่างกันทั้งสมบัติการใช้งานและราคา ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสัดส่วนขององค์ประกอบต่างๆหรือสูตรที่ใช้ในการผลิตสี

องค์ประกอบของสี

สีส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญ 4 ส่วนคือ ตัวเชื่อมประสาน (binder) ของเหลวตัวพาที่ระเหยได้ดี (volatile substance) ผงสี (pigment) และสารเติมแต่ง (additive)

ตัวเชื่อมประสาน ในสีส่วนใหญ่มักเป็นโพลิเมอร์ สารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลยาวคล้ายเส้นสปาเกตตี้ ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างหลักให้กับสี โพลิเมอร์ที่นิยมใช้เป็นตัวเชื่อมประสานในสีน้ำสำหรับทาบ้านคือโพลิเมทธิล เมทธาคริเลท หรือพีเอ็มเอ็มเอ (poly(methyl methacrylate); PMMA)

 

 

PMMA เป็นโพลิเมอร์ที่ได้จากการสังเคราะห์แบบฟรีแรดดิคัล โดยใช้เมทธิล เมทธาคริเลท (methyl methacrylate) เป็นโมโนเมอร์ PMMAนี้จะทำหน้าที่เป็นฟิล์มพลาสติกที่มีสมบัติแข็ง เหนียว ใส และเป็นมันวาวเคลือบอยู่บนพื้นผิวของวัสดุ ทำให้พื้นผิววัสดุมีความสวยงามและทนต่อสภาพแวดล้อม ในบางครั้งเราจึงเรียกสีน้ำประเภทนี้ว่าสีน้ำพลาสติก หรือสีอะคริลิค

 

 

ของเหลวตัวพาที่ระเหยได้ดี เป็นสารเคมีที่ทำหน้าที่ลดความหนืดของสี ทำให้ใช้งานได้ง่าย และระเหยออกภายหลังจากการทาทำให้สีแห้ง แบ่งเป็น 2 ชนิดคือน้ำ และตัวทำละลายอินทรีย์ เช่นทินเนอร์ แต่ชนิดหลังมักก่อให้เกิดความระคายเคืองต่อระบบหายใจของผู้ใช้ และติดไฟได้ง่าย ในการเก็บรักษาและใช้งานจะต้องห่างจากเปลวไฟ ดังนั้นในปัจจุบันนี้สีที่มีน้ำเป็นของเหลวตัวพาจะปลอดภัย และเป็นที่นิยมมากกว่า

 

 

ผงสี มีลักษณะเป็นผงละเอียด อาจเป็นสารอินทรีย์หรืออนินทรีย์ก็ได้ เป็นสารให้สี ทำให้เกิดสีสรรสวยงาม และเพิ่มความแข็งให้กับชั้นสี  ก่อนการใช้งานสีเหล่านี้จะแขวนลอยอยู่ในสี และจะติดอยู่ภายใต้ชั้นฟิล์มของโพลิเมอร์ภายหลังจากที่สีแห้ง ตัวอย่างผงสีที่มักใช้เติมในสีทั่วไปคือ TiO2  ซึ่งเป็นผงสีขนาด 0.22 ไมครอนที่ทำให้สีมีสีขาว และทึบแสง สำหรับสารเคลือบผิวบางชนิดที่ไม่มีเม็ดสีเป็นส่วนประกอบเช่น วานิชหรือสีเคลือบเงา ทำให้ไม่เกิดสีสรรสวยงามภายหลังจากการใช้งาน จึงทำหน้าที่ป้องกันพื้นผิว และง่ายต่อการทำความสะอาดเท่านั้น

 

สารเติมแต่ง เป็นสารที่ช่วยทำให้องค์ประกอบทั้ง 3 ที่กล่าวมาข้างต้นทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพเกิดเป็นผิวเคลือบที่เรียบสม่ำเสมอและดูสวยงาม สารเติมแต่งบางตัวทำหน้าที่ป้องกันการจับตัวเป็นก้อนของเม็ดสี และตัวเชื่อมประสาน ป้องกันไม่ให้สีแข็งตัวเมื่อถูกเก็บหรือใช้ในที่เย็นจัด และยังอาจเป็นสารป้องกันเชื้อรา ต้านทานแสงยูวี หรือเป็นสารที่เติมลงไปเพื่อใช้แทนส่วนประกอบอื่นที่มีราคาแพง ทำให้สีมีราคาถูกลง

 

 

หลักการทำงานของสี

เมื่อเราทำการทาสีน้ำลงบนพื้นผิววัสดุเช่นผนังบ้าน น้ำจะเริ่มระเหยออก ทำให้โมเลกุลของโพลิเมอร์เคลื่อนที่เข้ามาใกล้กันมากขึ้นจนเกิดการพันกันระหว่างสายโซ่โพลิเมอร์ขึ้น เมื่อน้ำระเหยออกจนหมด การพันกันของสายโซ่จะเริ่มแน่นขึ้น เกิดเป็นเป็นชั้นฟิล์มบางๆเคลือบทับเม็ดสีให้ติดแน่งบนพื้นผิวของวัสดุที่ถูกทา

 

เจาะลึกการทำงานของโพลิเมอร์ในสี

PMMA เป็นโพลิเมอร์มีสมบัติแข็ง เหนียว ใสและเป็นมันวาว เมื่อถูกผสมเป็นส่วนประกอบของสีจึงทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมประสาน ทำให้สีมีพื้นผิวที่แข็ง เหนียว และเป็นมันวาว แต่ PMMA เป็นโพลิเมอร์ที่ไม่ละลายน้ำ การผลิตสีน้ำทาบ้านเป็นสิ่งที่ไม่ง่ายนัก เพราะต้องทำให้อนุภาคของ PMMA และผงสีแขวนลอยไม่ตกตะกอนหรือรวมตัวเป็นก้อนในขณะที่เก็บสีไว้ในกระป๋อง และต้องป้องกันไม่ให้เกิดการแยกชั้นของสี ในการผลิตสีประเภทนี้จึงต้องมีการเติมสารที่เรียกว่าอิมัลสิฟายเออร์ (emulsifier) ลงในถังสี

     หรืออีกทางเลือกหนึ่งสามารถทำได้โดยสังเคราะห์โคโพลิเมอร์ของไวนิลอัลกอฮอล์ กับไวนิลอะซิเทต หรือ poly(vinyl alcohol-co-vinyl acetate) ทำให้มีหมู่อัลกอฮอล์ (-OH) ซึ่งมีสมบัติชอบน้ำ ทำให้ละลายน้ำได้ดี ในขณะที่หมู่อะซิเทต (COOCH3) มีสมบัติไม่ชอบน้ำ จึงละลายน้ำได้ไม่ดี ดังนั้นเมื่อเราเติมโคโพลิเมอร์นี้ลงในน้ำ โพลิเมอร์จะจับตัวกันเป็นก้อนกลมๆคล้ายลูกบอล โดยมีหมู่อัลกอฮอล์ชี้ออกจากลูกบอล เนื่องจากมีน้ำอยู่ล้อมรอบ ในขณะที่หมู่อะซิเทต ก็ซ่อนตัวอยู่ภายในลูกบอล ตามโครงสร้างที่แสดงไว้ด้านล่าง เนื้อที่ภายในลูกบอลจึงเป็นที่ที่เหมาะสมสำหรับ PMMA ที่จะเข้าไปอยู่ ดังนั้นการเติมโคโพลิเมอร์จึงช่วยให้ PMMA แขวนลอยอยู่ในสีได้

                 

 

     จากที่กล่าวไว้แล้วข้างต้นว่าสีทาบ้านมีความแตกต่างกันทั้งสมบัติการใช้งานและราคา ขึ้นอยู่กับสูตรที่ใช้ในการผลิตสี เช่นถ้าเราเพิ่มสัดส่วนที่เป็นตัวเชื่อมประสาน เมื่อสีแห้งจะเกิดชั้นฟิล์มพลาสติกที่มีความเรียบสม่ำเสมอครอบคลุมผงสี ทำให้สีติดสีบนพื้นผิวได้ดี ทนทานต่อการขัดถู ขูดขีด และเช็ดทำความสะอาดได้ง่าย สีสูตรนี้จะเพิ่มความเงางามให้กับพื้นผิววัสดุเนื่องจากมีพื้นผิวที่เรียบจึงทำให้เกิดการสะท้อนของแสงที่ตกกระทบพื้นผิวในทิศทางเดียวกัน เราจัดสีประเภทนี้ว่าสีเงา หรือกึ่งเงาทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสัดส่วนของตัวเชื่อมประสานที่เพิ่มขึ้นในสูตรการผลิตสี สีประเภทนี้เหมาะสำหรับใช้ทาผนังห้องครัว และ ห้องเด็กเล็กที่มักเกิดคราบสกปรก และต้องทำความสะอาดอยู่เสมอ

ในขั้นตอนการผลิตสีหากเราเพิ่มสัดส่วนของผงสี และลดปริมาณของตัวเชื่อมประสาน เมื่อสีแห้งจะพบว่าชั้นฟิล์มบางที่เกิดจากตัวเชื่อมประสานไม่เพียงพอที่จะคลอบคลุมผงสีได้ทั้งหมด ทำให้เกิดช่องว่างเล็กๆภายในชั้นสี  ผิวของสีมีความขรุขระไม่เรียบสม่ำเสมอ เมื่อแสงตกกระทบพื้นผิวดังกล่าวจะทำให้เกิดการสะท้อนกลับในทิศทางที่แตกต่างกัน ทำให้เห็นเป็นพื้นผิวที่ด้านไม่เป็นมันวาว ช่วยลดการสะท้อนของแสง นอกจากนี้ช่องว่างที่อยู่ภายในชั้นสีอาจเป็นที่สะสมของคราบสกปรก และฝุ่นละอองทำให้ยากต่อการทำความสะอาด  สีประเภทนี้เหมาะสำหรับใช้ทาผนังภายในบ้าน ห้องนอน และฝ้าเพดานที่ไม่มักไม่สกปรกจนต้องทำความสะอาดเป็นประจำ

 

สำหรับสีทาภายนอกจำเป็นต้องทนทานต่อแสงแดด ฝน และสิ่งสกปรก มักมีส่วนผสมของตัวเชื่อมประสานสูงเพื่อให้ติดทนนาน และมีสารเติมแต่งที่มีสมบัติป้องกันเชื้อรา ต้านทานแสงยูวีจึงมักมีราคาแพงกว่าสีทาภายใน

ถ้าเรามีความรู้สักนิดเกี่ยวกับสี ช่างทาสีคงไม่สามารถหลอกใช้สีไม่ถูกประเภท เช่นเอาสีทาภายในราคาถูก มาทาผนังด้านนอกของบ้านเรา ก็จะทาสีบ้านทั้งทีนี่น่า นอกจากจะเลือกสีที่ถูกใจได้แล้ว ต้องเลือกให้ถูกงานด้วย บ้านของเราจะได้มีสีสวยสดใส สร้างความภูมิใจให้กับเจ้าของบ้านไปได้นานๆ

 

แหล่งอ้างอิง
[1] http://www.psrc.usm.edu/macrog/pva.htm
[2] http://www.projectlabs.com/htmldocs/Quantative.html
[3] http://se-ed.net/winyou2/100_1000_3/263.htm 
[4] http://education.sdsc.edu/SE/cpaintstud.html
[5] http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/pubs/cbd/cbd076_e.html
[6] http://www.rd.com/familyhandyman/content/18081/
[7] http://pslc.ws/macrogcss/pva.html