กาว กับการเลือกใช้งาน

หน้าที่ 1 - ชนิดของกาว

                            
    ธนาวดี ลี้จากภัย
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะ และวัสดุแห่งชาติ

---

                       กาว หมายถึงวัสดุที่เราใช้ซ่อมแซม หรือติดวัตถุ 2 ชิ้นเข้าด้วยกัน เรียนรู้จากกาวในครั้งนี้จะเริ่มต้นจากเรียนรู้ศัพท์ภาษาอังกฤษกันก่อน  แล้วจึงค่อยมาดูความแตกต่าง และการใช้งานของกาวชนิดต่างๆ กัน

                       เมื่อครั้งที่เราเป็นเด็กเรามักจะท่องศัพท์คำว่า glue แปลว่ากาว แต่เมื่อเราโตขึ้นจึงเริ่มอ่านหนังสือนิตยสาร หรือบทความมากขึ้น จึงพบว่ามีศัพท์อีกคำที่แปลว่ากาวและมักพบเห็นโดยทั่วไปนั้นคือคำว่า adhesive  ทำให้เกิดความสงสัยว่า คำศัพท์ 2 คำนี้มีความหมายแตกต่างกันอย่างไร ความจริงแล้วคำศัพท์ทั้ง 2 คำนี้มีความหมายคล้ายกันมาก แตกต่างกันตรงที่คนต่างชาติมักเรียกกาวที่ได้จากสิ่งมีชีวิตว่า glue เช่น fish glue (กาวที่สกัดได้จากปลา) blood glue (กาวจากเลือดสัตว์) และ hide glue (กาวจากหนัง และกระดูกสัตว์) ส่วน adhesive มักหมายถึงกาวสังเคราะห์ต่างๆ เช่นกาวใส กาวลาเทกส์ และกาวตราช้างเป็นต้น  แต่เพื่อความสะดวกเรามักใช้คำทั้ง 2 คำนี้แทนกันอยู่เสมอ

                       กาวจากสัตว์ ส่วนใหญ่ได้มาจากการต้มเนื้อเยื่อคอลาเจน (collagen) ซึ่งเป็นโปรตีนชนิดขึ้นพบมากในหนัง และกระดูก สัตว์ ซึ่งคำว่า “collagen” มาจากคำว่า “kola” ซึ่งเป็นภาษากรีก แปลว่า กาว

                                                

                       กาวที่เราใช้กันโดยทั่วไปในปัจจุบันนี้ส่วนใหญ่เป็นกาวสังเคราะห์ ซึ่งมีให้เลือกมากมายหลายชนิดและมีสมบัติเหมาะสมในการใช้ติดวัตถุแตกต่างกัน ดังตารางข้างล่าง
 

                                                                                                            
                            

ชนิดของกาว	วัสดุที่เหมาะสม
กาวใส	กระดาษ
กาวลาเทกส์	กระดาษ ไม้ ผ้า
กาวยาง	กระดาษ ไม้ แผ่นยาง ผ้า
กาวพลังช้าง	แก้ว เซรามิกส์ พลาสติก โลหะ
กาวอีพ็อกซี	ไม้ โลหะ แก้ว พลาสติก
กาวปืนซิลิโคน	ไม้ พลาสติก แก้ว

                       เมื่อเราทราบความหมายของกาวทั้งภาษาไทย และภาษาอังกฤษ และสามารถเลือกใช้กาวได้อย่างเหมาะสมแล้ว ต่อไปเราจะเริ่มเรียนรู้และทำความรู้จักกาว 2 ประเภทแรก นั่นคือกาวใส และกาวลาเทกส์ ซึ่งเป็นกาวที่เราใช้เป็นประจำทั้งในโรงเรียน และสำนักงาน แต่เคยสงสัยหรือไม่ว่าทำไม่กาวใสจึงใส ในขณะที่กาวลาเทกส์มีสีขาวขุ่นคล้ายน้ำนมหรือน้ำยาง และถ้าหากเราสังเกตให้ดีๆจะพบว่าเมื่อกาวลาเทกส์แห้งก็จะมีลักษณะที่ใสเหมือนกัน ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น?

                                                               


                                                                  
                                                                          โครงสร้างทางเคมี โพลิไวนิลอัลกอฮอล์

                       กาวใสมีส่วนประกอบหลักคือน้ำ และโพลิไวนิลอัลกอฮอล์ (poly(vinylalcohol), PVOH) ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ สังเคราะห์ (synthetic polymer) ที่มีโครงสร้างทางเคมีเป็นสายโซ่ตรงยาวๆ หากสังเกตที่โครงสร้างทางเคมีของกาวชนิดนี้จะเห็นว่ามีหมู่ไฮดรอกซิล (OH group) ติดอยู่กับโครงสร้างหลักของสายโซ่โพลิเมอร์อยู่มาก จึงทำให้โพลิเมอร์ชนิดนี้ละลายน้ำได้ดี อนุภาคของโพลิเมอร์ในสารละลายมีขนาดเล็กมากคือมีเส้นผ่าศูนย์น้อยกว่า 10-4 เซนติเมตร ซึ่งแสงสามารถส่องผ่านสารละลายได้ ทำให้กาวมีลักษณะเป็นของเหลวใส

                                                                      

                                                                    โครงสร้างทางเคมี โพลิไวนิลอะซิเทต

                       ในขณะที่กาวลาเทกส์มีส่วนประกอบสำคัญคือ   โพลิไวนิลอะซิเทต (poly(vinyl acetate), PVAC)  ซึ่งเป็นโพลิเมอร์สังเคราะห์อีกชนิดหนึ่งที่มีสายโซ่ยาว แต่ละลายน้ำได้ไม่ดีนัก เมื่ออยู่ในน้ำจึงอยู่ในลักษณะของสารอีมัลชัน (emulsion) คือเป็นอนุภาคเล็กๆ มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10-7 – 10-4 เซนติเมตร กระจายอยู่ทั่วไปในน้ำ ขนาดของอนุภาคในสารอีมัลชันมีขนาดใหญ่เกินไปกว่าที่จะทำให้แสงส่องผ่านไปได้ ดังนั้นเมื่อมีแสงตกกระทบกับอนุภาคของกาวจึงเกิดการหักเห และสะท้อนกลับ ทำให้กาวลาเทกส์มีลักษณะเป็นสีขาวขุ่นคล้ายน้ำนม  หรือน้ำยางซึ่งมีอนุภาคเล็กๆของโปรตีน และเนื้อยางกระจายอยู่ทั่วไปในน้ำตามลำดับเช่นกัน แต่เมื่อกาวลาเทกส์แห้งก็จะมีลักษณะใสเหมือนกาวใส

    
                          เราสามารถทำการทดลองได้โดยการหยดกาวลาเทกส์ลงบนกระดาษบริเวณที่มีเส้นบรรทัด หรือลวดลาย 1 หยด ใช้มือหรือพู่กันเกลี่ยให้เรียบเล็กน้อย แล้วปล่อยให้แห้ง แล้วสังเกตผลการทดลอง เราจะพบว่าหลังจากที่เราทากาวลาเทกส์ลงบนกระดาษเราจะยังเห็นกาวมีสีขาวขุ่นมองไม่เห็นเส้นบรรทัดหรือลวดลายบนกระดาษ เนื่องจากแสงที่ตกกระทบอนุภาคของเนื้อกาวเกิดการสะท้อนกลับ เมื่อกาวเริ่มแห้งเนื่องจากการระเหยออกของน้ำทำให้อนุภาคของเนื้อกาวเข้ามาชิดกันมากขึ้น แต่ยังคงมีอนุภาคเล็กๆของโพลิเมอร์กระจายอยู่จึงทำให้เกิดการสะท้อนกลับของแสงเราจึงยังคงเห็นกาวมีสีขุ่นอยู่ จนกระทั่งเมื่อน้ำที่อยู่ในกาวระเหยออกจนหมดกาวจะแห้ง แข็งและใสขึ้น ทั้งนี้เนื่องจากอนุภาคเล็กๆของกาวถูกบังคับให้เข้ามาใกล้กันมากขึ้น เพราะปริมาตรของกาวลดลงเนื่องจากน้ำระเหยออกจนหมดนั่นเอง  เมื่ออนุภาคเล็กๆของโพลิเมอร์ถูกบังคับให้เข้ามาติดกันในระยะเวลาหนึ่งก็จะเกิดการรวมกันเป็นเนื้อเดียวจนมีลักษณะเป็นชั้นฟิล์มบางๆขึ้น สามารถอธิบายเพื่อเปรียบเทียบให้เห็นได้ชัดเจนและเข้าใจได้ง่ายขึ้นได้โดยการที่เราเอาดินน้ำมันก้อนกลมๆที่มีขนาดเล็กมากๆ 2 ก้อนมาวางแล้วจับให้สัมผัสกันค้างไว้สักครู่จะพบว่าดินน้ำมันทั้ง 2 ก้อนสามารถรวมเข้ากันกลายเป็นก้อนเดียวกันได้ แสดงว่าเมื่อกาวลาเทกส์แห้งจะไม่มีอนุภาคของเล็กๆของกาวกระจายอยู่และกลับกลายเป็นชั้นฟิล์มบางๆแทน เมื่อมีแสงตกกระทบชั้นฟิล์มบางของกาวซึ่งตอนนี้ไม่มีอนุภาคใดๆมาคอยกั้นทางเดินของแสงแล้ว ทำให้แสงสามารถทะลุผ่านชั้นฟิล์มไปได้ เราจึงมองเห็นว่ากาวมีความใสเพิ่มขึ้นจนสามารถเห็นเส้นบรรทัดหรือลวดลายบนกระดาษได้ชัดเจน หากสนใจอยากทำการพิสูจน์ปรากฏการณ์ข้างต้นก็ลองทำการทดลองดูนะคะ