กระดาษทรายมีทรายหรือไม่?

หลายคนคงเคยใช้กระดาษทรายในการขัดแต่งผิวงานไม้ ขัดสนิมออกจากเหล็ก หรือขัดผิววัตถุสิ่งของอื่นๆ แต่คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่า กระดาษทรายใช้ทรายในการผลิตจริงรึเปล่า?

        เป็นเรื่องที่น่าสนใจว่า มนุษย์เรารู้จักวิธีการประดิษฐ์แผ่นขัดมาเป็นเวลานานแล้ว 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 อย่างคือ

1.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 หรือพลาสติกรวมกับวัสดุอื่นเช่น ไมลาร์ (mylar) หรือโลหะเงิน กระดาษทรายและแผ่นขัดที่มีแผ่นรองเป็นฟิล์มมักใช้ในงานขัดแต่งผิว (finishing) วัสดุในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์
 

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

  กาวหนังสัตว์มีประสิทธิภาพการยึดเกาะ (ผงขัด) ด้อยกว่ากาวสังเคราะห์ เพราะกาวหนังสัตว์ทนความร้อน และแรงขัดสีได้น้อย อีกทั้งไม่มีสมบัติกันน้ำ ขณะที่กาวสังเคราะห์อย่าง สารยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ สารอะคริลิก และสารอีพอกซีเรซินเป็นวัสดุพอลิเมอร์สังเคราะห์จึงให้สมบัติยึดเกาะสูงกว่า ทำให้กระดาษทรายและแผ่นขัดสามารถทนความร้อน และความรุนแรงของการขัดได้ดีกว่า ส่วนสารฟีนอลิกเรซินเป็นกาวสังเคราะห์ที่มีสมบัติการยึดเกาะสูงมาก จึงทนความร้อนและแรงขัดสีได้มากกว่ากาวชนิดอื่น ทำให้แผ่นขัดที่ใช้กาวชนิดนี้เหมาะกับงานขัดทางอุตสาหกรรม

3. ผงขัด (abrasive) เป็นหัวใจสำคัญของกระดาษทรายและแผ่นขัด ผงขัดที่ใช้ในการผลิตมีหลายชนิดด้วยกัน ทั้งที่เป็นวัสดุสังเคราะห์ และที่เป็นวัสดุจากธรรมชาติ ได้แก่

1. หินเหล็กไฟหรือฟลินต์ (flint)
2. โกเมน, การ์เนต (garnet)

3. หินกากเพชร (emery)

4. อะลูมิเนียมออกไซด์ (aluminium oxide)
5. ซิลิคอนคาร์ไบด์ (silicon carbide)
6. อะลูมินา-เซอร์โคเนีย (alumina - zirconia
7. โครเมียมออกไซด์ (chromium oxide)
8. เซรามิกอะลูมิเนียมออกไซด์ (ceramic aluminium oxide)
9. เพชร (diamond)

การแบ่งเกรด