การป้องกันสนิม ให้กับโครงสร้างเหล็กด้วยการทาสีเคลือบ

การทาสีป้องกันสนิม เป็นวิธีที่นิยมใช้ในทางปฏิบัติทั่วไปในงานก่อสร้างภายในประเทศ เพราะเป็นวิธีที่สามารถดำเนินงานได้โดยสะดวก ไม่ซับซ้อนในทางปฏิบัติ แต่อย่างไรก็ดีความรู้ความเข้าใจทางด้านระบบสี (Painting System) เพื่อให้ได้สมรรถนะตามระดับการใช้งานที่เจ้าของงานต้องการ (เช่น ต้องการให้โครงสร้างมีอายุใช้งานได้กี่ปื เป็นต้น) ผู้ออกแบบงานโครงสร้างในประเทศเองก็ยังไม่มีมาตรฐานงานสีของสถาบันหรือหน่วยงานทางวิชาการใดในประเทศไทยที่สามารถนำไปอ้างอิงใช้ในทางปฏิบัติได้ ความรู้และความเข้าใจทางด้านสีป้องกันสนิมให้กับโครงสร้างเหล็กจึงยังเป็นศาสตร์ที่ค่อนข้างจำกัดอยู่ในหมู่นักวิชาการและผู้ผลิตสีป้องกันสนิมเฉพาะกลุ่มเท่านั้น อันเป็นอุปสรรคสำคัญต่อผู้ออกแบบโครงสร้างเหล็ก ที่จะเลือกใช้ระบบสีได้อย่างถูกวิธีตามสมรรถนะการใช้งานที่ต้องการ ทั้งยังส่งผลต่อเนื่องถึงความไม่มั่นใจในความทนทานของการใช้งานโครงสร้างเหล็ก รวมไปถึงการเกิดคำถามและข้อสงสัยมากมายที่เกี่ยวเนื่องกับอายุการใช้งานของโครงสร้างเหล็กที่ใช้ระบบสีป้องกันสนิมที่แตกต่างกันออกไป ซึ่ง ณ ปัจจุบันก็ยังคงมีคำตอบค่อนข้างคลุมเครืออยู่ ดังนั้นหากพิจารณาทำความเข้าใจกับระบบสีกันสนิมได้อย่างครอบคลุมเพียงพอ ก็จะทำให้สามารถนำไปใช้งานได้อย่างมั่นใจ ผู้ออกแบบจึงควรทำความเข้าใจกับลักษณะและองค์ประกอบของสีกันสนิมแต่ละประเภทเสียก่อน รวมไปถึงรู้ถึงมาตรฐานงานสีป้องกันสนิมตามมาตรฐานต่างประเทศที่เป็นที่ยอมรับในระดับสากลด้วย โดยองค์ประกอบของสีเคลือบนั้น ประกอบไปด้วย

1.เนื้อสี (Pigment) ซึ่งประกอบไปด้วย 1.1 Inhibitive Pigment มีหน้าที่หลัก คือ ไปสร้างผิวเคลือบเชิงป้องกัน (Passive Layer) บริเวณขั้วแอโนด ซึ่งโดยส่วนใหญ่ผลิตจากส่วนผสมของโลหะธาตุบางประเภท เช่น สังกะสี ตะกั่ว โครเมี่ยม อลูมิเนียมและสารเคมีที่เป็นผลผลิตจากแร่ฟอสฟอรัส ทั้งนี้การนำตะกั่วและโครเมี่ยมมาใช้เป็น Inhibitive Pigment มีจำกัด เพราะสาเหตุหลักทางด้านความเป็นมลภาวะที่ส่งผลต่อมนุษย์นั่นเอง 1.2 Reinforcing Pigment มักถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของเนื้อสี ทำให้สามารถทาได้หนาขึ้น และเพิ่มสมรรถนะของระบบเคลือบป้องกัน ทำให้สีไม่หลุดแตกง่าย ไปเพิ่มความแข็งที่ผิว (Hardness) และกำลังรับแรงดึง (Tensile Strength) ของสี และยังมีหน้าที่ในการช่วยในการประสานกับชั้นของสีที่ทารองพื้นหรือทาทับหน้า 1.3 Color Pigment ทำหน้าที่แต่งเติมสีสันให้พื้นผิวที่ทาเกิดความสวยงามตามต้องการ อีกทั้งยังช่วยปกป้ององค์ประกอบของสีเคลือบบางชนิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตของแสงอาทิตย์ได้ด้วย

2. ตัวประสาน (Binder) ทำหน้าที่เป็นตัวประสานเนื้อสีชนิดต่างๆ เข้าด้วยกัน และไปเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะของเนื้อสีกับพื้นผิวที่ทา อีกประการหนึ่งคือ Binder มีส่วนผสมของตัวทำละลาย (Solvent) และสารเพิ่มไหล (Plasticizer) เพื่อให้สามารถทาสีได้ง่ายยิ่งขึ้น ตัวอย่างของ Binder ที่ใช้ทั่วไป ได้แก่ 2.1 น้ำ ปกติจะไม่มีกลิ่นฉุนรุนแรงและแห้งเร็ว เหมาะสำหรับงานทาสีบ้านพักอาศัยและอาคารทั่วไป 2.2 น้ำมัน (Enamel) ให้สีที่มันวาวเมื่อแห้ง การแห้งตัวค่อนข้างช้า ให้ความคงทนถาวรกว่าสีน้ำ แต่ต้องให้ความระมัดระวังสูงเมื่อสีลอกออกเพราะอาจส่งผลเสียต่อสภาพแวดล้อมได้ 2.3 อะคริลิก (Acrylic) สารประเภทอีมัลชั่น ที่สามารถผสมกับน้ำได้ แต่มีคุณลักษณะที่ทนน้ำเมื่อสีแห้งตัวลง การแห้งตัวทำได้เร็วกว่าสีน้ำมัน 2.4 พีวีซี (PVC) หรือสีพลาสติกที่เรารู้จักกันทั่วไป มีสมรรถนะทนกรด ทนด่าง และทนน้ำได้ดีพอสมควรสามารถให้ความยืดหยุ่นได้ดี แต่ไม่ทนต่อแสงแดด การขีดข่วน และการกระแทก 2.5 บิทูมินัส (Bituminous) เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนประเภทที่มีความหนาแน่นสูง เช่น ยางมะตอย (Asphalt) หรือน้ำมันดิบ (Coal Tar) ที่ผสมกับสารละลายอื่น เช่น น้ำมันเบนซิน บิทูมินัสเป็น Binder ที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง สามารถทาได้ค่อนข้างหนาเนื่องจากมีความหนาแน่นสูง แต่มีสีสันและพื้นผิวไม่สวยงาม 2.6 แลกเกอร์หรือทินเนอร์ (Lacquer of Thinner) เป็น Binder ที่มีสารประกอบอินทรีย์ที่ระเหยได้ง่ายสูง (Volatile Organic Compound - VOC) เมื่อระเหยแล้วจะเหลือส่วนที่เป็นของแข็ง (Solid) อยู่น้อย 2.7 Chlorinated Rubber Resin ผลิตจากน้ำมันยางธรรมชาติมาปรับสภาพผสมกับคลอรีน 2.8 อัลคิด (Alkyds) เป็น Binder ที่ให้ความเงาสูง สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ (Oxidization) เพื่อให้เกิดการแข็งตัว สามารถผลิตได้จากน้ำมันพืชบางประเภท เช่น น้ำมันจากเมล็ดฝ้าย (Linseed Oil) ส่วนอีกประเภทหนึ่งเป็นอัลคิดสังเคราะห์ ซึ่งผลิตจากน้ำมันระเหยที่ผ่านปฏิกิริยาเคมีที่สามารถเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Synthetic Resin 2.9 อีพ็อกซี่ (Epoxy) หรือ โพลียูรีเทน (Polyurethane) เป็น Binder ประเภทที่มี Polymer มากกว่า 1 ตัวมารวมกัน และเกิดการเปลี่ยนพันธะใหม่จนไม่อยู่ในสถานะของ Polymer เดิม (เรียกว่าการเกิด Cross Linkage) ที่มีความแข็งแกร่งทนทานต่อสภาวะแวดล้อมได้เป็นอย่างดี หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งได้ว่า อีพ็อกซี่หรือโพลียูรีเทนนี้จะไม่สามารถคืนรูปให้กลับสู่ Polymer ตั้งต้นเดิมได้ภายหลังจากที่เกิดการประสานเป็นพันธะใหม่เรียบร้อยแล้ว และไม่สามารถ Recycle หรือนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ทั้งนี้แม้ว่าอีพ็อกซี่และโพลียูรีเทน จะมีลักษณะกระบวนการของการแข็งตัวที่คล้ายคลึงกัน แต่ก็มีความแตกต่างด้านการใช้งาน คือ อีพ็อกซี่จะมีความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนได้ดี แต่ข้อเสียคือไม่ทนต่อแสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งจะทำให้สีของอีพ็อกซี่เปลี่ยนไปจากเดิม ในขณะที่โพลียูรีเทนจะทนต่อแสงอัลตราไวโอเลต แต่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ในระดับปานกลางเท่านั้น

ทั้งนี้ชนิดของ Binder ที่ใช้คำเรียกระบบสีมาตรฐาน ISO12944 เช่น Polyurethane Paint, Acrylic Paint, Epoxy Paint เป็นต้น สำหรับคุณสมบัติพื้นฐานของสีแต่ละประเภทนั้น อาจกล่าวได้ว่าสีแต่ละประเภทให้คุณสมบัติตาม Binder ที่มีความเด่นและความด้อยแตกต่างกันไปตามลักษณะการใช้งาน และตามราคาของผลิตภัณฑ์ ซึ่งผู้ออกแบบควรทำการเลือกประเภทของสีที่จะนำมาทาให้กับโครงสร้างเหล็กในแต่ละชั้น ให้สอดคล้องกับลักษณะหรือสภาพแวดล้อมในการรองรับการใช้งานโครงสร้าง เช่น ส่วนของโครงสร้างนั้นอยู่ภายในอาคารหรือภายนอกอาคาร สภาพความเป็นกรด เป็นเกลือ หรืออุณหภูมิการใช้งานเป็นอย่างไร โครงสร้างสัมผัสกับแสงอาทิตย์หรือไม่ ตลอดจนความต้องการ (Demand) ที่จะสงวนรักษาให้โครงสร้างเหล็กสามารถคงสมรรถนะ (Performance) ได้โดยไม่จำเป็นต้องมีการซ่อมบำรุงขนานใหญ่ (Major Repair Work) ซึ่งนอกจากประเภทสีที่ต้องเลือกนำมาใช้และความหนาที่ต้องทา ซึ่งมักจะพิจารณาความหนาเมื่อแห้ง (Dry Film Thickness - DFT) หรือความหนาระบุเมื่อแห้ง (Nominal Dry Film Thickness - NDFT) ในหน่วยไมโครเมตรในแต่ละชั้นแล้ว ยังมีบริบทของขั้นตอนการดำเนินการ การเตรียมพื้นผิว (Surface Treatment) และความสามารถในการเกาะยึดระหว่างพื้นผิวของสีในแต่ละชั้น (Interface Bonding) เช่น สีบางประเภทมีประจุไฟฟ้าใกล้เคียงกับสีบางประเภท ทำให้มีลักษณะของการ ‘ผลักกัน’ มากกว่าจะ ‘ยึดติดกัน’ อันส่งผลต่อความเสียหายที่เรียกว่า การหลุดร่อนระหว่างชั้น (Delamination) และในคราวหน้าเรามาทำความเข้าใจและรู้จักประเภทของสีเคลือบกันต่อนะครับ...