อ่านบทความฉบับสมบูรณ์ในรูป PDF

เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นโลหะขายความสวยงามของผิว ในทางการค้า จำเป็นต้องระบุชนิดของผิวสำเร็จเป็นส่วนหนึ่งของข้อตกลงทางการค้า ด้วยเหตุที่ว่าผิวเหล็กกล้าไร้สนิมต่างชนิดจะให้ค่าความเงาแตกต่างกัน  ในอดีดการอ้างอิงความเงาทางการค้านิยมใช้แผ่นตัวอย่างอ้างอิงเพื่อการเทียบเคียงเปรียบเทียบ แต่ปัจจุบันนิยมใช้ค่าความเงา (Gloss value) เป็นข้อกำหนดคุณลักษณะความเงาเป็นข้อตกลงในทางการค้า

 

1. มนุษย์กับความสามารถในการมองเห็นความแตกต่างของความเงา

หากมีการวัดความเงาผิวของวัสดุสองชนิด คำถามคือหากมองด้วยสายตา เราจะจำแนกระดับค่าความเงาเป็นตัวเลขได้หรือไม่ ?  และที่สำคัญกว่านั้นคือ เราจะสามารถแยกความแตกต่างของความเงาทั้งสองผิวได้อย่างชัดเจนถูกต้องเพียงไร ?

เมื่อเราวัดค่าความเงาด้วยเครื่องวัดความเงามุม 60 องศา ก็จะได้ค่าความเงาหนึ่ง ทั้งนี้ย่อมขึ้นกับระดับความเงาของชิ้นงานตัวอย่าง เช่น ในกรณีชิ้นงานตัวอย่างที่มีค่าความเงา 3 GU กับชิ้นงานตัวอย่าง 5 GU บางทีสายตาคนเราก็สามารถแยกแยะได้ แต่ในกรณีความเงามากประมาณ 60 GU กับ 70 GU ความแตกต่างเช่นนี้ก็อาจยากเกินกว่าความสามารถของสายตา

มีหนทางหนึ่งที่เราสามารถจำแนกความคาดเคลื่อนด้านความเงาของผลิตภัณฑ์เรา โดยอาศัยประสบการณ์ หนทางหนึ่งคือ การจัดเตรียมชิ้นงานตัวอย่างหลากหลายระดับความเงาเพื่อใช้อ้างอิง วิธีการนี้เรามักใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นทางเลือกที่เราใช้กันจนเคยชินในกลุ่มผู้ใช้งานกับผู้ผลิต

ปัจจุบันมีทางเลือกหนึ่งที่เริ่มนิยมใช้กันมากขึ้น คือการใช้เครื่องวัดความเงามุม 200 600 และ 850 การวัดความเงาที่มุม 850 จะมีความแม่นยำสูงสำหรับระดับความเงาต่ำกว่า 10 GU@600 ซึ่งเหล็กกล้าไร้สนิมจะไม่มีความเงาต่ำเช่นนี้ เหล็กกล้าไร้สนิมมักนิยมใช้มุมวัดเริ่มต้นที่ 60 องศา ที่ให้ความแม่นยำระดับปานกลาง 10-70 GU@600 และมุม 20 องศา สำหรับระดับความเงาสูงกว่า 70 GU@600 การแบ่งมุมวัดออกเป็นสามแบบจะให้ผลการวัดความเงาที่แตกต่างกันอย่างมีคุณภาพ

 

2. ความสำคัญของความเงาในมุมมองเชิงกายภาพ

ความเงาเป็นแง่มุมความเข้าใจในการมองวัตถุ ซึ่งมีความสำคัญเฉกเช่นเดียวกับเฉดสี เมื่อพิจารณาจากผลกระทบเชิงกายภาพในมุมมองผู้บริโภค หรืออาจกล่าวได้ว่า “การขายความเงา” เป็นคุณลักษณะเด่นอันหนึ่งของผิวเนื่องด้วยความระยิบระยับหรือความแวววาว อันเป็นภาพลักษณ์โดดเด่นของวัสดุอย่างโลหะ

ความเงาของพื้นผิวมักถูกผลกระทบจากหลายปัจจัย ตัวอย่างเช่น ความเรียบเนียนของผิวในงานขัด ย่อมขึ้นกับชนิดของสารที่เคลือบบนผิวและคุณภาพของผิววัสดุ ในการออกแบบผลิตภัณฑ์เพื่อให้เกิดภาพลักษณ์ที่สวยงามที่สุด ไม่ว่าจะเป็นความแวววาวของคิ้วประดับยานยนต์ เฟอร์นิเจอร์ สถาปัตยกรรม หรือ โทรศัพท์มือถือ หากผลิตภัณฑ์ที่วางเรียงรายขายอยู่ ให้ความรู้สึกที่แตกกต่างกันในด้านสุนทรียภาพของความแวววาวแต่ละเครื่อง ลูกค้าจะมองเป็นตำหนิ คุณภาพไม่ดี

ดังนั้น ความสำคัญในแง่การควบคุมระดับความเงาที่สม่ำเสมอในผลิตภัณฑ์ทั้งหมดหรือผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในล็อดเดียวกัน จึงมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง ความเงาสามารถวัดค่าเชิงคุณภาพของผิว ใช้เครื่องวัดความเงาเพื่อการควบคุมคุณภาพจะช่วยขจัดปัญหาความแปรปรวนจากสายตาได้

 

3. หลักการวัดค่าความเงาของวัสดุโลหะและการแสดงผล

3.1 การแสดงหน่วยความเงาเป็นจียู (Gloss unit, GU)

การวัดความเงาคือการวัดระดับการส่องสว่างแสงบนผิวและปริมาณแสงที่สะท้อน ทั้งนี้ขึ้นกับวิธีการและมุมของแสงที่สะท้อน เครื่องวัดความเงาจะตรวจจับแสงสะท้อนตามมุมที่กำหนดต่อชิ่นงานตรวจสอบ ความเข้มของแสงจะขึ้นกับชนิดของวัสดุและมุมที่วัด ในกรณีของอโลหะ ปริมาณของแสงที่สะท้อนจะเพิ่มขึ้นตามมุมการส่องสว่างที่เพิ่มขึ้น แต่สำหรับโลหะจะมีการสะท้อนแสงมากและอิทธิพลของมุมสะท้อนจะน้อยกว่าอโลหะ ผลความเงาที่วัดได้จากเครื่องวัดจะสัมพันธ์กับปริมาณแสงที่สะท้อนจากมาตรฐานกระจกดำที่กำหนดเป็นดัชนีการสะท้อน และไม่เกี่ยวกับปริมาณแสงที่ตกกระทบ (incident light) ค่าการวัดความเงากำหนดตามมาตรฐานเป็น 100 หน่วย (GU) วัสดุที่มีดัชนีการสะท้อนมากจะให้ค่ามากกว่า 100 หน่วย (GU)

ช่วงความเงาเมื่อวัดด้วยมุม 60°

มุมมาตรฐานวัดความเงา:

ถ้า ความเงาปานกลาง (Semi   Gloss)   10 ถึง 70 GU

60   °

ถ้า ความเงามาก (High Gloss) > 70 GU

20   °

ถ้า ความเงาต่ำ (Low Gloss)   < 10 GU

85   °

 

ในกรณีของวัสดุโปร่งแสง ค่าความเงาที่วัดได้จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีการสะท้อนหลายรอบในตัววัสดุ แต่สำหรับโลหะมีการสะท้อนแสงมากหน่วยการวัดความเงาจะสูงถึง 2000 GU ด้วยการใช้งานเหล่านี้ มันจึงมีการระบุผลการวัดความเงาเป็นร้อยละของการสะท้อน (% reflection) ของไฟส่องสว่าง มุมของไฟส่องสว่างมีอิทธิพลอย่างมาก เพื่อที่จะแยกแยะความแตกต่างให้ชัดเจนระหว่างผิวเงากับผิวด้าน จึงได้กำหนดแนวทางช่วงการวัดเป็น 3 ระดับด้วยเกณฑ์กำหนดมุมการวัดที่ 60o

ภาพกราฟด้านล่าง ผลการศึกษาความเงาของ 13 ชิ้นงานจากผิวด้านถึงผิวเงา ทำการตรวจวัดด้วยเครื่องวัดความเงา ทำมุม 3 ระดับ กราฟความลาดชันแสดงให้เห็นถึงระดับความเงาที่แยกได้อย่างชัดเจน ขณะที่กราฟส่วนราบการวัดด้วยมุมต่างกันก็อาจให้ผลที่ไม่แตกต่างกันเท่าไหร่

 

3.2 การแสดงร้อยละการสะท้อน (Reflectance ,%)

เปอร์เซ็นต์การสะท้อน เป็นการเปรียบเทียบปริมาณของพลังงานแสงที่ส่งผ่านมายังเครื่องรับแสงโดยเครื่องวัดความเงา (gloss meter) แล้วแปลงค่าออกมาเป็นเปอร์เซ็นต์ โดยกำหนดให้ความเงาสูงสุดในแต่ละมุมการวัดเป็น 100% ในขณะที่หน่วยวัดความเงา (gu) สัดส่วนจะเป็นเส้นตรง มุมแต่ละมุมจะมีช่วงการวัดที่แตกต่างกัน โดยมุมยิ่งน้อยจะมีช่วงการวัดที่กว้างในขณะที่มุมวัดที่กว้างจะมีช่วงการวัดที่แคบ ดังนั้นการแสดงเปอร์เซ็นต์ของการสะท้อนจึงจำเป็นต้องระบุมุมการวัดด้วยทุกครั้ง ตัวอย่างเช่น เปอร์เซ็นต์การสะท้อน 50% ของมุม 20° 60° และ 85°  คือ 1,000 gu 500 gu และ 80 gu ตามลำดับ

 

4) ระดับความเงาของเหล็กกล้าไร้สนิม

เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นโลหะที่มีความแวววาว ในทางการค้าความสวยงามของพื้นผิวเป็นปัจจัยด้านการใช้งานและราคา การแบ่งชนิดของผิวมีกำหนดในมาตรฐานสากล และก็มีหลายชนิดของผิวที่เป็นเฉพาะของผู้ผลิตเอง

glosss-level

ชั้นความเงา

(Gloss level)

ผิวสำเร็จ

(Surface finished)

มุมการวัด

(measurement degree)

ค่าความเงา

(Gloss unit)

เปอร์เซ็นต์ความเงา

(Gloss percentage)

ความเงาต่ำ

(G60   <10 G.U)

-

850

-

-

ความเงาปานกลาง

(G60 =   10-70 G.U.)

1U

1C

1E

 1D (No.1)

2D

2G (HL, No.4)

600

20-30

25-35

30-40

35-45

60-80

55-75

2-3%

2.5-3.5%

3-4%

3.5-4.5%

6-8%

5.5-7.5%

ความเงามาก

(G60 >70 G.U.)

2B

Matt

2R(BA)

No.8 (Mirror)

200

100-200

300-400

700-1,000

> 1,000

5-10%

15-20%

35-50%

>50%

 

ค่าความเงาของผิวจากเครื่องวัดความเงาหลากหลายยี่ห้อในปัจจุบัน อาจมีความแม่นยำเฉพาะแต่ก็ให้ค่าความเงาไม่ต่างกันอย่างมีนัยยะ การวัดค่าความเงาของเหล็กกล้าไร้สนิม ปัจจัยที่สำคัญอาจแยกเป็นสองประเภทยใหญ่ได้แก่ ปัจจัยจากกระบวนการวัดความเงา และปัจจัยจากกระบวนการผลิตผิวเหล็กกล้าไร้สนิม

 

5. ปัจจัยที่มีอิทิพลต่อระดับความเงาของเหล็กกล้าไร้สนิม

5.1 ปัจจัยด้านกระบวนการวัดความเงา

ในหัวข้อนี้จะกล่าวถึงปัจจัย เครื่องมือวัด วิธีการวัด สภาพแวดล้อม และบุคคลากร มุมการวัด ทิศทางการวัด โดยหลัก มุมต่ำอย่างมุม 20 0 จะใช้กับการวัดความเงาเหล็กกล้าไร้สนิมผิวเงาปานกลางขึ้นไป

1)      เครื่องวัดความเงา (Gloss meter) แน่นอนว่าเครื่องวัดความเงามีหลากหลายยี่ห้อ หลากหลายแบบ บางแบบอาจวัดได้หลายมุม บางแบบก็วัดได้มุมเดียว อุณหภูมิใช้งานก็ไม่ควรละเลย โดยทั่วไป อาจไม่เกิน 40o ช่วงการวัดเป็นเรื่องสำคัญที่ต้องรู้ ช่วงการวัดอาจมีตั้งแต่ 100-2000 หน่วย ความคาดเคลื่อนของเครื่องวัดประมาณราว 2 เปอร์เซ็นต์ พื้นที่การวัดก็เป็นปัจจัยหนึ่งในการเลือกใช้เครื่องวัดความเงา อาจใช้พื้นที่ 4.5-500 ตารางมิลลิเมตร

2)      การสอบเทียบ โดยปกติเครื่องวัดความเงาจะมีแผ่นสอบเทียบมาด้วยลักษณะเป็นกระจกดำเงา ตอนสอบเทียบจะให้ค่าในแต่ละมุมที่ต่างกัน ซึ่งเป็นเฉพาะของแต่ละเครื่อง จำเป็นต้องทำการสอบเทียบทุกครั้งก่อนที่จะทำการวัดจริง

ช่วงความเงา

ค่าความคลาดเคลื่อนของเครื่องวัด

0-150   GU

0.2   GU

150-1000   GU

0.5   GU

1000-2000   GU

1   GU

 

3)      วิธีการวัด  ในการวัดความเงาต้องคำนึงปัจจัยหลายด้านด้วยกัน ได้แก่ ทิศทางการวัด หมายถึงแนวทิศทางของผิวที่วัด สำหรับผิวรีด การวัดความเงาตามแนวทิศทางการรีด หรือ ทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการรีดก็ให้ผลที่แตกต่างกัน และสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดผิวขัดลวดลาย การวัดความเงาตามทิศทางของเส้นลายกับตั้งฉากกับเส้นลายก็ให้ผลที่แตกต่างกัน นอกจากนี้การวัดค่าความเงาในชิ้นงานเดียวกันแต่แตกต่างตำแหน่ง ก็อาจให้ความความเงาที่แตกต่างกันในระดับถึงร้อยละ 10 ได้

4)      สภาพแวดล้อม ประเด็นเรื่องอุณหภูมิต้องดูที่สเปกของเครื่องโดยปกติควรวัดได้ถึงระดับ 40 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์น้อยกว่าร้อยละ 85 ส่วนประเด็นแสงตกกระทบที่อาจส่งผลลบกวนจะมีผลต่อความเงาที่วัดได้ดังตารางด้านล่าง

 

มุมการวัด

ความคลาดเคลื่อน

มุม 20 o

2 GU

มุม 60 o

1 GU

 

5.2 ปัจจัยด้านกระบวนการผลิต

กระบวนการผลิตเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เหล็กกล้าไร้สนิมมีความเงาที่แตกต่างกัน ในผลิตภัณฑ์เดียวกัน ชนิดผิวเหมือนกัน ความหนาเดียวกัน ก็ให้ผลความเงาจากการวัดที่แตกกต่างกันอย่างมีนัยยะสำคัญได้ ด้วยเหตุผลดังนี้

1) ผลการเจียรผิว (grinding) เหล็กกล้าไรสนิมรีดเย็น ใช้วัตถุดิบจากเหล็กกล้าไร้สนิมรีดร้อน และเหล็กกล้าไร้สนิทรีดเย็นใช้วัตถุดิบเป็นสเล็บ (slab) หากในกระบวนการผลิตมีการเจียรผิวไม่ว่าจะเป็นการเจียรตอนก่อนรีดเย็น หรือเจียรหลังรีดร้อน หรือ เจียรผิวสเล็บก่อนรีดร้อน ไม่ว่าจะเจียรขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งหรือทั้งสามขั้นตอน ย่อมส่งผลให้ความเงาของผลิตภัณฑ์สุดท้ายแตกต่างกัน กล่าวคือยิ่งเจียรผิวมากยิ่งส่งผลให้ความเงาในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเงามากตาม

2) สัดส่วนการรีดลดขนาด (reduction ratio) ปกติการดลดขนาดความหนาในการะบวนการรีดเย็นจะอยู่ระหว่างร้อยละ 50-85 จากวัสดุตั้งต้น แน่นอนสัดส่วนการลดขนาดส่งผลต่อระดับความเงาของเหล็กกล้าไร้สนิม การลดขนาดมากก็เหมือนการทำงานทางกลมาก หรือเหมือนการเอาฆ้อนไปทุมเหล็กมากๆ เหล็กก็จะเงา เช่นใดก็เช่นนั้น สัดส่วนการลดขนาดที่มากกว่าย่อมให้ความเงาที่มากกว่า แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นกับความเงาของลูกรีดด้วยเช่นกัน กล่าวคือ ลูกรีดมีความเงามากย่อมส่งผลต่อความเงาของผิวเหล็กกล้าไร้สนิมให้เงามากเช่นนั้น

3) กระบวนการอบอ่อน (Annealing process) กรณีการอบอ่อนในบรรยากาศปกติ ผิวจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศอุณหภูมิสูงเกิดออกไซด์ที่ผิว จำเป็นต้องนำไปผ่านกระบวนการกัดกรด ขัดล้างจนได้ผิวที่สะอาด ส่วนในกรณีการอบอ่อนในบรรยากาศที่ควบคุมไม่ว่าจะเป็นไนโตรเจนหรือไฮโดรเจน ผิวเหล็กกล้าไร้สนิทจะไม่เกิดออกไซด์ ด้วยเหตุนี้ ผิวเหล็กกล้าไร้สนิมจากการอบ่อนแบบควบคุมบรรยากาศจึงให้ผิวที่เงากว่าผิวที่อบอ่อนแบบไม่ควบคุมบรรยากาศ

4) กระบวนการปรับผิว (Skin pass mill) กระบวนการปรับผิวจะใช้ลูกรีดเจียรเงาขนาดใหญ่สองลูก เหล็กกล้าไร้สนิมจะถูกรีดผ่านลูกรีดคู่นี้ ความเงาจากลูกรีดจะส่งผ่านมายังผิวเหล็กกล้าไร้สนิมที่ผ่านการอบอ่อนแล้ว ส่งผลให้ผิวเกิดความเงามากขึ้นตามสัดส่วนความเงาของลูกรีดปรับผิว

5) การเคลือบผิวด้วยพลาติก (Film coated) การเคลือบผิวเหล็กกล้าไร้สนิมด้วยฟิมล์กาวยึดติด คราบกาวอาจเหลือบนผิวเหล็กกล้าไร้สนิมเมื่อเราลองฟิล์มออก ดังนั้นก่อนจาทำการวัดความเงาผิวจำเป็นต้องทำความสะอาดคราบเหล่านี้ก่อน

6) ตำหนิบนผิว (Surface Defect) ตำหนิบนผิวลักษณะเป็นริ้วสั้นลึกตั้งฉากกับแนวการรีด หรือ เกิดรอยเส้นบางๆ ขนานกับแนวการรีด หรือ ตำหนิลักษณะเป็นฟ้าขาวบนผิว ซึ่งส่งผลให้ความเงาที่วัดได้ต่ำกว่าที่ควรจะเป็น

 

6. แนวทางเลือกการตรวจพินิจกับการตรวจด้วยเครื่อง

ความเงาของพื้นผิวเหล็กกล้าไร้สนิมสามารถวัดได้ด้วยเครื่องวัดความเงา ปัจจุบันเครื่องวัดความเงาแบบพกพาหาซื้อได้ทั่วไปในเมืองไทย มีหลากหลายยี่ห้อ ราคายังถือว่าสูงอยู่ หลักแสนกว่าบาทขึ้นไป การวัดความเงาของพื้นผิวเหล็กกล้าไร้สนิมจะใช้มุม 20o และ 60o เป็นหลัก นอกจากเครื่องวัดแล้ว วิธีการและสภาพแวดล้อมที่วัดอาจส่งผลต่อความเงาที่ได้ ดังนั้นการใช้ความเงาเพื่อการอ้างอิงในเชิงการค้าต้องระบุความชัดเจนถึงเงื่อนไขการได้มาซึ่งความเงาด้วยทุกครั้ง

ค่าความเงาแม้สะท้อนความแวววาวของพื้นผิวเหล็กกล้าไร้สนิม โดยค่าความเงามากจะสื่อถึงพื้นผิวมีความแวววาวมาก แต่ในบางกรณีอาจไม่เป็นเช่นนั้น เมื่อตำหนิบางอย่างบนพื้นผิวอาจรบกวนค่าความเงาที่วัดได้ ส่งผลให้ค่าความเงาต่ำ ซึ่งอาจแย้งกับการตรวจพินิจด้วยสายตา หรืออาจกล่าวได้ว่า ในบางกรณีแม้ชิ้นงานค่าความเงาที่วัดได้จากเครื่องต่ำกว่า แต่เมื่อดูด้วยสายตากลับรู้สึกว่าดีกว่าชิ้นงานที่เครื่องวัดความเงาได้ค่าความเงาที่สูงกว่าได้ ดังนั้น ต้องเข้าใจว่าเครื่องวัดความเงาไม่ได้มีความแม่นยำ 100 % แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าการวัดความเงาด้วยสายตาจะดีกว่า ผู้เขียนยังเชื่อว่าการวัดด้วยสายตาให้ความแปรปรวนสูงกว่า โดยเฉพาะความเงาที่ใกล้เคียงกัน และมีปัจจัยคนเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย

ด้วยเหตุดังกล่าว หนทางในการเลือกแนวทางในการกำหนดคุณลักษณะความเงาของผิวเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับ ผู้ผลิต ผู้ค้า และผู้ใช้งาน อาจเริ่มต้นตั้งแต่กำหนดลักษณะผิวที่ต้องการ กำหนดกระบวนการผลิตที่ชัดเจน กำหนดวิธีการอ้างอิงความเงา กำหนดวิธีการวัดความเงา และกำหนดช่วงการยอมรับ หรือ แม้กระทั่ง หากจะอ้างอิงด้วยการตรวจพินิจด้วยสายตา อาจต้องกำหนดวิธีการสุ่มตัวอย่าง วิธีการดูตัวอย่าง และขอบเขตความคลาดเคลื่อนให้ชัดเจน

เมื่อจะใช้ความเงาเป็นข้อกำหนดลัษณะของชิ้นงาน ก็ต้องระลึกเสมอว่า ไม่ว่าจะเลือกหนทางใดในการเปรียบเทียงความเงา ก็มีข้อเด่นข้อด้อยใจแต่ละแบบ การเลือกวิธีการที่เหมาะสม อาจไม่ได้คำนึงถึงแค่ความง่าย ความสะดวก แต่จำเป็นอย่างยิ่งต้องคำนึงถึง การใช้งานได้จริง ดังนั้น ความแม่นยำของความเงา จึงเป็นปัจจัยสำคัญทีควรตะหนัก

ในความเป็นจริง เหล็กกล้าไร้สนิมแต่ละลูกมีความแตกต่างกันของความเงา เมื่อเอามาเรียงต่อกันอาจให้ความรู้สึกว่าต่างกัน ดังนั้น ในการใช้งานจริง ไม่ใช่แค่การควบคุมความเงา แต่ผู้ใช้งานควรเลือกใช้เหล็กกล้าไร้สนิมลูกเดียวกันมาผลิตสินค้าในล็อดเดียวกัน เพื่อให้มั่นใจได้ว่าสินค้าจะไม่เกิดความแตกต่างด้านสุนทรียภาพด้านความเงา

 

อ่านบทความฉบับสมบูรณ์ในรูปไฟล์ PDF

siamstainless-downloads-smartrue

 

บทความโดย เตคีออน (Tachyon) สเตนเลสเพื่อคนไทย  www.siamstainless.com