 |
| |
| |
|
| |
สำหรับ ”นวัตกรรมนวัตกรรมคอนกรีตมวลเบาอบไอน้ำเสริมเส้นใยธรรมชาติ “ นั้นผ่านการค้นคว้าวิจัย มาเป็นแรมปีที่จะมาปฏิวัติงานก่อสร้างรูปแบบใหม่ มีคุณสมบัติเด่นดังนี้
จากการศึกษาวิจัย: การนำเส้นใยมาประยุกต์ใช้ในการเสริมแรงคอนกรีตมวลเบาอบไอน้ำโดยคณะผู้วิจัยประกอบด้วยดร.บวร อิศรางกูล ณ อยุธยา อาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ หัวหน้าคณะวิจัยดร.โยธิน อึ่งกูล และนางสาววันวิสาข์ เจดีย์-ภัทรนาท ฝ่ายวิจัยพัฒนา บริษัท ซุปเปอร์บล็อก จำกัด (มหาชน) นักวิจัย
งานวิจัยนี้ ได้รับการสนับสนุนจาก ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) และมหา วิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ เพื่อนำคุณสมบัติการยืดหยุ่นของเส้นใยธรรมชาติ และเส้นใย สังเคราะห์มาประยุกต์ใช้ในการเสริมแรงคอนกรีตมวลเบาอบไอน้ำแทนโลหะ
โดยมีเป้าหมายคือ การนำเส้นใยธรรมชาติ หรือเส้นใยสังเคราะมาใช้ในการเสริมแรงของคอน กรีตมวลเบาอบไอน้ำ (Aerated autoclaved concrete, AAC) แทนเหล็กเส้น โดยอาศัยทฤษฏีการสร้างพันธะระหว่างกันด้วยพันธะอิออนิก ที่มีความแข็งแรงเนื่องจากคอนกรีตมวลเบาอบ ไอน้ำมี โครงสร้างของผลึกเทอเบอเมอร์ไรท์ (Tobermerite) ที่เกิดจากการนำเข้าวัสดุเช่นเดียวกับคอนกรีตโครงสร้างอาคารนำมาบดละเอียดให้มีขนาดโมเลกุล 60 – 90 ไมครอน หรือ 60,000 – 90,000 นาโนเมตร |
| |
 |
ทำให้โครงสร้างเกิดฟองอากาศจกการทำปฏิกิริยาของปูนขาว และผงปูนมิเนี่ยมเป็นฟองอากาศขนาดเล็กแบบปิดในลักษณะของช่องว่างขนาดเล็ก (Micro Pore) สังเคราะห์ด้วยกระบวนการอบไอน้ำที่อุณหภูมิ 180 องศาเซลเซียส แรงดัน 12 บาร์ จึงเกิดคุณสมบัติใหม่ขึ้นมาคือ ผลึกคริสตัลของแคลเซี่ยมซิลิเกตมีโมเลกุลเล็กกว่า 100 นาโนเมตร โดยวัสดุคอนกรีตมวลเบาอบไอน้ำนี้ มีคุณสมบัติเป็นอิออนบวกในขณะเดียวกันก็มีเส้นใยธรรมชาติ และเส้นใยสังเคราะห์หลายชนิดที่สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดอิออนลบได้ ทำให้โครงสร้างมีความเป็นเนื้อเดียวกัน แข็งแรงตามมาตรฐานคอนกรีตมวลเบาอบไอน้ำชนิดเสริมใยเหล็ก ลดต้นทุนการผลิต ลดค่าการนำความร้อน น้ำหนักเบา
โครงสร้างทางเคมีของเส้นใยประเภท พาราอารามิค (Para-aramid) ที่ใช้เป็นสารเสริมแรงแทนเหล็กเสริมตัวอย่าง เช่น ตาข่ายแบบเส้นทอเคลือบอารามิคสีขาว ความทนต่อแรงดึงนิวตันต่อ 25 มิลลิเมตร |
| |
 |
| |
Carbon fiber reinforced rods ซึ่งมีค่ารับแรงดึงต่ำสุด (Minimum Tenseil strength)ประมาณ 30,000 กิโลกรัมนิวตันและค่าโมดูลัสของการยือหยุ่น (Young’s Modulus) อยู่ที่ประมาณ 156.8 กิโลนิวตันต่อตารางเซนติเมตร วัสดุประเภทนี้มีคุณสมบัติต้านทานแรงดึงได้สูง และยังมีน้ำหนักเบาเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กเสริมที่มีขนาดเดียวกัน ปัจจุบันได้มีการนำมาใช้ในงานก่อสร้างโดยมีวัตถุประสงค์คือ เพื่อต้องการเสริมความแข็งแรงโครงสร้างอาคารที่ไม่ต้องการให้เกิดการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้าผ่านเหล็กเสริมเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจร หรือฟ้าผ่าโดยเฉพาะอาคาร หรือห้องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ หรือแม้แต่เสาไฟฟ้า
Kevlar4 rainforced rod มีค่าการรับแรงดึงต่ำสุด (Minimum tenseil load) ประมาณ 22,700 กิโลกรัมนิวตัน ค่าโมดูลัสของการยืดหยุ่น (Young’s Modulus) อยู่ที่ประมาณ 68.6 กิโลนิวตันต่อตารางเซนติเมตร และเมื่อนำไปเปรียบเทียบหน่วยน้ำหนัก (Unit weight) ระหว่าง Carbon fiber rainforced rods กับ Kevlar49 rainforced rod จะมีหน่วยน้ำหนักที่น้อยกว่า Carbon fiber rainforced rods อยู่ประมาณ 30 เปอร์เซนต์ ในปัจุจบันวัสดุKevlar49 นิยมถูกนำไปใช้เป็นวัสดุสำคัญในการทอเสื้อเกราะกันกระสุนปืน |
| |
 |
|
| |
ในการก่อสร้างมีการนำ Kevlar49 มาใช้แทนเหล็กเสริม เนื่องจากคุณสมบัติที่มีความสามารถต้านทานแรงดัดได้ดี มีน้ำหนักเบา อีกทั้งยังทนทานต่อการกัดกร่อนของสารประเภทซัลเฟตได้เป็นอย่างดี
อย่างไรก็ตาม Kevlar49 ยังมีราคาค่อนข้างสูง และโรงงานที่สามารถผลิตได้ยังมีจำนวนน้อย เมื่อเปรียบเที่ยมกับเหล็กทั่วไปจึงเป็นผลทำให้ยังไม่ได้รับความนิยมนัก จากการนำเส้นใยที่มีความต่อเนื่อง และสามารถควบคุมการจัดเรียงตัวของเส้นใยนาโนได้ อย่างแม่นยำมาใช้ในการเสริมแรงจะได้ คอนกรีตมวลเบาที่มีแนวเส้นใยอยู่ในโครงสร้างคล้ายกับคอนกรีตมวลเบาอบไอน้ำปกติที่อุณหภูมิ 180 – 195 องศาเซลเซียส ไม่ทำให้โครงสร้างของอารามิดแตกสลาย เพราะอารามิดจะเริ่มสลายตัวที่อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส จึงไม่มีผลกระทบในการเชื่อมต่อพันธะระหว่าง Fiberglasses-Aramid-Tobermcrite |
| |
 |
| |
การรับแรงดัดที่มีแนวโน้มที่สูงขึ้นตามระยะที่เพิ่มขึ้นการทดสอบแรงดัดกำลังการรับน้ำหนักที่จุดกึ่งกลางจะทำให้มีการกระจายกำลังไปที่เส้นใยส่วนหนึ่งและเนื้อคอนกรีตมวลเบาอีกส่วนหนึ่ง ซึ่งเป็นคุณสมบัตืของเส้นที่มีความยืดหยุ่นการกระจายแรง ประโยชน์ที่ได้รับจากโครงการวิจัยนี้คือ ทำให้วัสดุมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า
การเสริมด้วยเหล็ก เสริมลดต้นทุนการผลิตเนื่องจากการใช้เหล็กเส้นในการเสริมแรงนั้น ตอนที่ยุ่งยากและใช้วัสดุหลายชนิดเช่น เหล็กเส้น, สารกันสนิม และวัสดุประกอบอื่นต่างจากการใช้เส้นใยเพียงอย่างเดียว การเสริมแรงด้วยเส้ยใยจะทำให้คอน กรีตมีน้ำหนักเบาขึ้นกว่า การเสริมแรงด้วยเหล็กเส้นส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน |
|
| |
| เนื่องจากผนังที่เสริมแรงด้วยเส้นใยนั้น จะเป็นฉนวนกันความร้อนดีกว่าเหล็กเส้น จึงช่วยในการประหยัดพลังงานในการลดอุณหภูมิอาคาร และจะเป็นสิทธิบัตรที่เกิดจากการคิดค้นของนักวิจัยไทยที่เป็นการพัฒนาเทคโนโลยีวัสดุก่อสร้างด้วยการผลิตระบบนาโนเมตร การนำไปก่อสร้างอาคาร เช่น การเสริมแรงผนังตำแหน่งช่องเปิด ประตู หน้าต่าง แทนการหล่อคอนกรีตเสริมเหล็ก แผ่นคอนกรีตสำเร็จสำหรับผนังบังแสงภายนอกอาคารโครงสร้างคอนกรีตมวลเบาขนาดแผ่นใหญ่ที่นำไปประยุกต์ใช้งานแทนการก่อสร้างด้วยไม้ เนื่องจากน้ำหนักเบา และแข็งแรงเช่นเดียวกับไม้สักสามารถติดตั้งได้ในลักษณะเดียวกับงานไม้ |
| |
|
| |
เอ็มเทคให้ทุนนักวิจัยมก.ทำแผ่นใยซีเมนส์ และไม้อัดซีเมนส์จากไม้ยางพารา และเศษยูคาฯ เป็นครั้งแรกในโลก เผยเทคโนโลยีเดิมต้องใช้ "ไม้สน" นำเข้าจากต่างประเทศด้าน บริษัทเอกชนผู้รับช่วงต่อ เผยเทคโนโลยีคนไทยช่วยให้ไม่ต้องนำเข้าเครื่องจักรมูลค่า 500 ล้าน
พิธีลงนามสัญญาอนุญาตให้ใช้สิทธิในผลงานวิจัยสูตร ผลิตภัณฑ์ และกรรมวิธีการผลิตแผ่นใยซีเมนส์จากไม้ยางพารา และกระบวนการผลิตแผ่นใยไม้อัดซีเมนส์จากเส้นใยไม้ยูคาลิปตัสที่ผ่านการปรับสภาพของศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) แก่บริษัท สยามฮันนี่คอมป์ จำกัด เมื่อวันที่ 19 ม.ค.52 ณ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติอุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ภายใต้การดำเนินงานอนุญาตสิทธิโดยสำนักงานจัดการสิทธิเทคโนโลยี (TLO)
รศ.ทรงกลด จารุสมบัติ จากภาควิชาวนผลิตภัณฑ์ คณะวนศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวถึงที่มาของการทำวิจัยว่า ไม้ยางพาราถือเป็นไม้เศรษฐกิจที่สำคัญของไทยโดยในอุตสาหกรรมไม้ของไทยใช้ไม้ยางพาราถึง 80% เนื่องจากมีต้นทุนถูกกว่าไม้ชนิดอื่น
อย่างไรก็ดีในอุตสาหกรรมไม้ยางพารามีเศษเหลือทิ้งจากกระบวนการแปรรูปถึง 50-55 % ซึ่งเมื่อเราคำนวณการใช้ประโยชน์จากไม้ซุงยางพารา พบว่าใช้ประโยชน์ได้เพียง 20-25% เท่านั้น จึงเกิดความคิดที่จะนำเศษเหลือทิ้งจากไม้ยางพารามาผลิตเป็นวัสดุก่อสร้าง
หลังจากทำวิจัยเป็นเวลาปีครึ่ง ภายใต้ทุนสนับสนุน 3 ล้านบาท จากเอ็มเทค รศ.ทรงกลด พร้อมด้วยทีมวิจัยจากภาควิชาวนผลิตภัณฑ์ และนักวิชาการป่าไม้จากสำนักวิจัยการจัดการป่าไม้กรมป่าไม้ สามารถพัฒนาผลิตแผ่นใยซีเมนส์จากไม้ยางพารา และแผ่นใยไม้อัดซีเมนส์จากเส้นใยยูคาลิปตัส สำเร็จ ซึ่งบริษัท สยามฮันนี่คอมป์ จำกัด รับถ่ายทอดเทคโนโลยีดังกล่าวไปต่อยอด เพื่อผลิตและจำหน่ายผลิตภัณฑ์ต่อไป |
| |
"เราเป็นแห่งแรกในโลกที่นำ "เยื่อใยสั้น" ที่ได้จากเส้นใยไม้ยูคาลิปตัสและเส้นใยไม้ยางพารา มาผลิตเป็นแผ่นใยซีเมนส์ โดยที่ผ่านมามีการผลิตโดยใช้ "เยื่อใยยาว" จากไม้สนซึ่งต้องนำเข้าจากต่างประเทศ" รศ.ทรงกลด ระบุ
ทั้งนี้ รศ.ดร.วีระศักดิ์ อุดมกิจเดชา อำนวยการเอ็มเทค กล่าวเสริมว่า การพัฒนาแผ่นใยซีเมนส์ โดยใช้เยื่อใยสั้นนั้น มีความสำคัญเพราะเยื่อใยสั้นมีความแตกต่างจากเยื่อใยยาวมาก และการวิจัยเพื่อใช้เยื่อใยสั้นทดแทนเยื่อใยยาวนั้นเป็นเรื่องที่ยากมาก อีกทั้งอุตสาหกรรมไม้ที่มีเศษยางพาราเหลือทิ้ง ในบางครั้งมีมูลค่าติดลบเพราะต้องเสียค่าใช้จ่ายในการกำจัด และงานวิจัยนี้ยังช่วยลดค่าใช้จ่ายในการซื้อวัสดุนำเข้าจากต่างประเทศด้วย
"พันธกิจหลักของสวทช. คือทำให้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นกลไกในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจ ซึ่งงานวิจัยถือเป็นนิมิตหมายอันดี และได้รับอนุสิทธิบัตรแล้ว ถึงแม้ไม่ใช่งานวิจัยตรงจากสวทช.แต่ก็เป็นงานผลงานของพันธมิตรจากมหาวิทยาลัย ซึ่งความร่วมมือในการทำวิจัยเช่นนี้ เป็นเรื่องจำเป็นสำหรับประเทศที่มีทรัพยากรจำกัดอย่างไทย และไม่ใช่แค่ผลงานภายในของสวทช.ที่ช่วยขับเคลื่อนเศรษฐกิจได้แต่ผลงานจากภายนอกก็มีส่วนสำคัญยิ่ง" รศ.ดร.วีระศักดิ์ กล่าว
ทางด้าน นายปัญญชัย กีรติมงคลเลิศ กรรมการบริษัท สยามฮันนี่คอมป์ จำกัด กล่าวว่า บริษัทเราทำอุตสาหกรรมผลิตกระดาษอัด (Hard Board) และมีเศษวัสดุเหลือทิ้งจากไม้ยูคาลิปตัสจำนวนมาก ทั้งนี้เมื่อทราบทางเอ็มเทคมีงานวิจัยเกี่ยวกับการผลิตแผ่นใยซีเมนส์จากเส้นใยยางพาราและไม้ยูคาลิปตัส จึงมีความสนใจเนื่องจากบริษัทมีเครื่องที่สามารถปรับปรุงเพื่อรองรับการผลิตดังกล่าวได้ และต้องนำเข้าเครื่องจักรเพียงบางส่วน
ทั้งนี้ หากใช้เทคโนโลยีผลิตแผ่นใยซีเมนส์แบบเดิมซึ่งใช้เส้นใยยาวนั้น นายปัญญชัย ระบุว่า ต้องนำเข้าเครื่องจักรมูลค่าถึง 500 ล้านบาท แต่เมื่อมีเทคโนโลยีของคนไทยเองทำให้ลดต้นทุนดังกล่าวเหลือเพียง 1 ใน 4 เท่านั้น และจากนี้ยังต้องวิจัยเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์อีกประมาณ 1 ปี จึงคาดว่าจะมีผลิตภัณฑ์เพื่อวางจำหน่ายได้
นายปัญญชัย กล่าวว่า แม้แผ่นใยซีเมนส์จากต่างจากกระดาษอัดแต่ก็เป็นสินค้าในไลน์เดียวกันคือ เป็นวัสดุในการก่อสร้าง โดยปัจจุบันผลิตเป็นผนังห้องและฝ้าเพดานได้แล้ว ทั้งนี้กระดาษอัดสู้แผ่นใยซีเมนส์ไม่ได้ตรงที่ไม่สามารถทนน้ำ หรือความชื้นมากๆ ได้แต่แผ่นซีเมนส์ไทยชื้น และนำไปใช้กับผนังนอกอาคารได้ อีกทั้งยังกันมอด และเชื้อราได้ และนอกจากแผ่นผนังแล้ว บริษัทจะร่วมกับ เอ็มเทคเพื่อพัฒนาเป็นแผ่นพื้นสำหรับตกแต่งต่อไป
"การซื้อผลงานที่เกิดจากงานวิจัยของไทย ช่วยประหยัดเงินลงทุนได้ส่วนหนึ่ง เนื่องจากไม่ต้องซื้อเทค โนโลยีจากต่างประเทศ ทั้งนี้บริษัทได้มองหางานวิจัยที่ช่วยให้บริษัทมีสินค้าที่หลากหลาย โดยทางบริษัทมีเครื่องจักรที่สามารถปรับปรุงเพื่อผลิตสินค้านี้ได้ และไม่ต้องซื้อลิขสิทธิ์จากต่างประเทศ อย่างไรก็ดีอยากให้ สวทช. ประชาสัมพันธ์ผลงานวิจัยมากกว่านี้ และเชื่อว่ายังมีผลงานวิจัยมากกว่านี้ ทั้งนี้งานวิจัยของไทยควรให้คนไทยได้ใช้ประโยชน์ เพราะบางครั้งต่างชาติซื้อแล้วไปเก็บไว้แต่คนไทยคงไม่ทำอย่างนั้น" นายปัญญชัย กล่าว |
| |
