บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ

การวจยครงมวตถประสงคเพอศกษากระบวนการผลตทมผลตอสมบตทางกายภาพและทางกลและสมบตทางความรอนของ แผนฉนวนความรอนจากชานออย (Fiber board) ซงเปนกลมแผนเสนใยชานออย ของวสดทใชทดแทนไม ทใชในอตสาหกรรมไมอดและไมประกอบในปจจบน ดงนนเนอหาทจะกลาวโดยเกยวกบแผนเสนใยทท าจากชานออยและงานวจยในอดตทเกยวของ วตถดบ ออยเปนพชใบเลยงเดยว จ าพวกหญาทอยในสกล (genus) Saccharum ซงเปนตระกลเดยวกบขาวฟาง ขาวโพดและหญาจอหนสน (Saccharum officinarum) ชอบอากาศรอน แสงแดดจดและชมชน นยมปลกพนทระหวางเสนรงท 25 องศาเหนอและใต ในประเทศไทยสามารถปลกไดทกภาคยกเวนภาคใต การปลกขยายพนธโดยใชทอนพนธ ออยทปลกในประเทศไทยม 2 ชนดคอ ออยชนดเปลอกแขง ใชในอตสาหกรรมผลตน าตาลและเปลอกออน (ออยควนใชในการขบเคยวหรอจ าหนายเปนน าออยสด)

ตารางท 2 ปรมาณผลผลตออย ปรมาณชานออยทงหมด และชานออยเปนเชอเพลง หนวย : ลานตน

ป ผลผลตออย ปรมาณชานออยทงหมด ปรมาณชานออยเปนเชอเพลง

2531 27.2 8.2 6.1

2532 36.7 11.0 9.0

2533 33.6 10.1 8.2

2534 40.7 12.2 9.4

2535 47.5 14.3 8.9

2536 39.8 11.9 9.5

2537 37.8 11.3 9.9

2538 50.6 15.2 15.0

2539 58.0 17.4 15.1

2540 56.4 16.9 14.7

9

ตารางท 3 ชนดและปรมาณของวสดเหลอทงชนดตางๆ ในประเทศไทย ชนดของวสดเหลอทง ปรมาณ (1,000 ตน/ป) 1.วสดเหลอทงทางการเกษตร ฟางขาว เศษและซงขาวโพด เศษตนถวตางๆ เศษจากตนออย 2.วสดเหลอทงทางอตสาหกรรม ชานออย ขเลอย ขยมะพราว แกลบ อนๆ 3.วดสเหลอทงจากบานเรอน ขยะเทศบาล (ในเขต กทม.และเมองหลก) 4.วสดอนๆ และวชพช ผกตบชวา มลสตวตางๆ

43,000 1,000 500 2,000 1,000 6,000 30 30 5,000 30 3,000 1,000 65,000

ทมา : ธงชย มาลา(2546). ปยอนทรยและปยชวภาพ : เทคนคการผลตและการใชประโยชน. กรงเทพมหานคร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร หนา 254.

10

ตารางท 4 ปรมาณธาตอาหารไนโตรเจนทมอยในวสดชนดตางๆ ชนดของวสด ปรมาณไนโตรเจน (%) ตะกอนน าเสย มลเปด-ไก มลสกร มลมา มลโค-กระบอ ตนถวตางๆ ผกตบชวา เปลอกถวลสง ตนฝาย ตนขาวฟาง ตนขาวโพด ใบไมแหง ฟางขาว หญาแหง กาบมะพราว แกลบ ชานออย ขเลอยเกา ขเลอยใหม เศษกระดาษ

2.0-6.0 3.5-5.0 3.0 2.0 1.2-2.0 2.0-3.0 2.2-2.5 1.6-1.8 1.0-1.5 1.0 0.7-1.0 0.4-1.5 0.4-0.6 0.3-0.2 0.5 0.3-0.5 0.3-0.4 0.2 0.1 นอยมาก

11

ทมา : ธงชย มาลา(2546). ปยอนทรยและปยชวภาพ : เทคนคการผลตและการใชประโยชน. กรงเทพมหานคร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร หนา 255.

องคประกอบทางดานเคมของเสนใยออย องคประกอบทางเคมของเสนใยจากออย โดยองคประกอบทส าคญของเสนใยออย คอ เซลลโลส องคประกอบทส าคญของสวนทไมใชเซลลโลส เชน สารเพคตน เฮมเซลลโลส ลกนน ไขมน ส และอนๆ เปนตน เซลลโลสมกตดกบสารลกนน หรอเพคตน ท าใหเสนใยทไดจากกระบวนการแยกเสนใยมลกษณะคอนขางใหญ และหยาบกระดาง เสนใยตดเปนแพ 2-8 เสน สชาดา อชชน และคณะ (2547 : 11)

ตารางท 5 องคประกอบทางเคมของเสนใยจากชานออย (สกดไขมนแลว) คดจากน าหนกแหง

องคประกอบ เปอรเซนต

แอลฟา-เซลลโลส

เฮมเซลลโลส

ลกนน

เพคตน

ไขมน และขผง

เถา

68.50

18.80

6.04

1.10

3.20

0.90

12

อนๆ (โปรตน และสารอนทรย) 1.46

ทมา : สชาดา อชชน และคณะ (2547 : 12)

โครงสรางของเสนใยจากออย ขนาด และการจดเรยงตวของเซลลเดยวในเสนใยจะน ามาพจารณาถงโครงสรางของเสนใย ซงมผลตอสมบตของเสนใยโดยโครงสรางของเสนใยขนอยกบพนธ ความออน แกของพช ต าแหนงของเสนใยในพช และสภาวะในการสกดเสนใย ลกษณะของโครงสรางของเสนใยออย และพชชนดอน แสดงในตารางท 2 พบวาโครงสราง และการจดเรยงตวของผลกในเสนใยออยมคาสง แสดงใหเหนวาคาความแขงแรงของเสนใยสงดวย

ความรเบองตนเกยวกบเสนใย ในปจจบนจากความเจรญกาวหนาทางเทคโนโลย ท าใหมนษยสามารถสงเคราะหเสนใยขนมาใชเองไดนอกเหนอจากเสนใยทมอยเดมในธรรมชาต ดงนนอาจแบงแหลงทมาของเสนใยไดดงน 1. ประเภทของเสนใย 1.1 เสนใยธรรมชาต (Natural Fiber) แบงตามแหลงก าเนดไดดงน 1.1.1 เสนใยสตว (Animal Fiber) เสนใยชนดนมองคประกอบทางเคมเปนสารโปรตนเปนสวนใหญ แหลงเสนใยไดแก ขนสตว และผม เปนเสนใยทไดจากขน และผมของสตว เชน ขนแกะ และผมอฐ เปนตน เสนใยไหม เชน เสนไหมทไดจากตวไหม 1.1.2 เสนใยไม (Wood Fiber) เสนใยชนดนมองคประกอบทางเคมเปนสารพวกคารโบไฮเดรตเปนสวนใหญไดจากไมยนตน และพวกทไมใชไม (Non-Woos) เชน ไมสน ไม ยคา ลปตส และฟางขาว เปนตน 2. แหลงก าเนดเสนใย 2.1 ไมยนตน (Wood) แบงออกเปน 2 ชนด คอ 2.1.1 ไมใบแคบ (Softwood) เปนไมจ าพวกจโนสเปรม (Gymnosperm) มใบเปนรปเขมไมผลดใบ เชน สน ในประเทศไทยม 2 ชนด คอสนสองใบ และสนสามใบ เสนใยมความเฉลยประมาณ 3 มลลเมตร เยอทไดจากไมใบแคบเรยกวา เยอใยยาว และการเรยกชอทางการคาทใชเยอส าหรบท ากระดาษมกมอกษร “N” (Needle) น าหนา เชน เยอกระดาษดราฟทฟอกเขม (Needle Bleached Kraft Pulp) เพอระบวาเปนเยอใยยาว

13

2.1.2 ไมใบกวาง (Hardwood) โดยทวไปมใบกวาง ยกเวน ไมยางบางชนด เชนสนทะเล และสนประดพทธ ในเขตอบอนไมพวกนจะผลดใบ เสนในของไมใบกวางมความยาวเฉลยประมาณ 1-2 มลลเมตร การเรยกชอทางการคาทใช เยอส าหรบท ากระดาษมกมอกษร “L” เลเวล (Leaved) น าหนา เชน เยอกระดาษดราฟทฟอกรเวล (Leaved Bleached Kraft Pulp) เพอบงชวาเปนเยอไมใบกวาง 2.2 พวกทไมใชไมยนตน (Non-Wood) เสนใยทจดอยในกลมนไดจากสวนทเหลอทงจากการเกษตร เชน ฟางขาว และชานออย พชตระกลหญา เชน ไมไผ และหญาขจรจบ พชเสนใยตางๆ (Crop Fibers) เชน เสนใยทจากสวนเปลอก และตน เชน ปอกระเจา ปอแกว และปอกระสา เปนตน เสนใยทไดจากสวนของใบ (Leaf Fiber) เชน สบปะรด และปานศรนารายณ เปนตน เสนใยทไดจากเมลด (Seed Fiber) เชน ฝาย

ตารางท 6 องคประกอบทางเคมของไมใบกวาง และไมใบแคบ

องคประกอบทางเคม

หนวย : รอยละ

ไมใบแคบ

(Softwood)

ไมใบกวาง

(Hardwood)

เซลลโลส

เฮมเซลลโลส

ลกนน

สารแทรก

~45

15-20

24-32

~34

~43

15-30

17-25

~20

14

ทมา : รงอรณ วฒนวงศ. (2541 : 20)

3. องคประกอบทางเคมของพชทใหเสนใย ตนพชทไดกลาวมาตามทไดแยกประเภทขางตน ลวนแลวแตประกอบดวยสวนประกอบทส าคญ คอ 3.1 เซลลโลส คอ โฮโมโพลเมอร (Homopolymer) ของ ด-กลเคส (D-Glucose) เกาะกนดวย 1,4-β-Glucosidic Bond 3.2 เฮมเซลลโลส คอ เฮทเทอรโรโพลเมอร (Heteropolymer) ของน าตาลชนดตางๆ หลายชนดผสมกน เชน กลโคส (Glucose) แมนโนส (Mannose) ไซโลส (Xylose) และอราบโนส (Arabinose) 3.3 ลกนน (Lignin) ประกอบดวยหนวยของฟนลโพรเพน (Phenyl Propane) เฉลยประมาณ 2,500 หนวย เปนอสณฐาน (Amorphous) จบตวเปนโครงรางสามมตดวยพนธอเธอร (Ether Bond) และพนธะคารบอน (C-C Bond) สวนใหญเปนพนธะฟนลอารอเธอร (Phenyl-0-Aryl Ether Bond) ลกนนพบมากในสวนทเรยกวา ไมดเดลลามลา (Middle Lamella) ท าหนาทเปนกาวเชอมตอระหวางเสนใย เปนสารซงไมชอบน า 3.4 สารแทรก (Extractives) หมายถง สวนประกอบในไม หรอพชทสามารถละลายไดในตวท าละลายอนทรย (Organic Solvent) เชน อะซโตน แอลกอฮอล ไดคลอโรมเทน และ คลอโรฟอรม เปนตน สวนประกอบเสนใยเซลลโลสธรรมชาต วระศกด อดมกจเดชา (2543 : 37) กลาววา เสนใยธรรมชาตจากพชทกชนดจดเปนเสนใยประเภทเซลลโลสทมองคประกอบทางเคม ประกอบดวยธาตหลก คอ คารบอน 44.4% ไฮโดรเจน 6.2% และออกซเจน 49.4% มโครงสรางประกอบดวยขนพนฐานซงเรยกวา An hydro-d-glucose (C6H10O5) ตอกนเปนลกโซโมเลกลยาว แตละหนวยของกลโคสประกอบดวย หมไฮดรอกซลทงหมด 3 หมดวยกน (เปน Primary Group 1 หม และ Secondary Group 2 หม) ซงเหมอนกบโครงสรางของน าตาลทวไปแตเนองจากโมเลกลตอกนยาวเปนลกโซท าใหไมละลายน าเหมอนกบทเกดกบน าตาล โครงสรางทางเคมนบวามบทบาทอยางยงตอการก าหนดสมบตของเสนใย กลาวคอ หมไฮดรอกซล (-OH) จะเปนตวดงดดน า ท าใหมความสามารถในการดดซมความชน

15

ไดด อกทงเปนจดกอใหเกดปฏกรยากบกรดแอซตกไดเปนเซลลโลสแอซเทต หรอเสนใยประดษฐชนดแอซเทตนนเอง

1. เซลลโลส (Cellulose) เปนโพลเมอรของ β-glucose ตอกนดวยพนธะ β(1-4) ทมสตร (C6H10O5)n เปนโครงสรางในเนอเยอพชโดยจะพบอยรวมกนกบลกนน เพนโตเซน กม แทนนน ไขมน และสารท าใหเกดส เซลลโลสจะมโมเลกลยาวและแขง การยอยเซลลโลสจะได Cellobiose และสดทายจะไดกลโคสโดยเอนไซม β-glycosidase จ านวนกลโคสทมาตอกน (Degree of Polymerizatoion (Dp)) จะมคาแตกตางกนและสามารถมคา Dp สงถง 10,000 หนวยและมน าหนกโมเลกล 1,620,000 ส าหรบ Dp เซลลโลสของเสนใยกกกานธปลกโซโมเลกลยาวของกลโคสทกลาวมา สามารถท าการตรวจวเคราะหไดโดยดจากคาของน าหนกโมเลกล ในกรณของฝายมคาตงแต 100,000 จนถง 1-2 ลานของลกนน ปาน ปอ อาจมน าหนกโมเลกลสงถง 6 ลาน เสนใยเรยอนทเปนเสนใยประดษฐอยในชวง 20,000 – 230,000 หรอเยอกระดาษมน าหนกโมเลกลเพยงประมาณ 4,000 เทานน น าหนกโมเลกลนโดยทวไปค านวณในลกษณะของคาเฉลยจากหนวยยอยทเปนกลโคสแลวคณดวยจ านวนหนวยยอยทซ ากน ท าใหเขยนสตรทางเคมทวไปของเซลลโลสไดเปน (C6H10O5)n โดย n คอคาระดบขนของการเกดพอลเมอรคา n ยงมากน าหนกโมเลกลยงสง ถงแมเสนใยเซลลโลสมอยหลายชนดกตาม แตเนองจากทกชนดมองคประกอบทางเคมในหนวยยอยทเหมอนกน ดงนนจงท าใหสมบตของเสนใยกลมนมความคลายกน สงผลสะทอนไปยงสมบตของผลตภณฑทมความส าคญตอผใช ดงสรปในตารางท

16

ตารางท 7 สมบตทเหมอนกนของเซลลโลสธรรมชาต

สมบต ความส าคญตอผใช

การดดซมความชนด

การน าความรอนไดด

ความสามารถในการทนตออณหภมสง

การคนตวจากแรงอดต า

เสนใยสามารถเกาะกนแนนในขณะปนดาย

เปนตวน าไฟฟาทด

ความหนาแนนสง (1.5+,1.5-)

ถกท างานไดดวยกรด จ าพวกกรดแร

(Minerral acid) แตมผลเลกนอย

เนองจากกรดอนทรยทนตอแมลง

ถกท าลายดวยรา

จดตดไฟ

ใสสบาย เหมาะกบการท าเปนผาเชดตว ผาออม

ท าใหผใสเยนสบายในหนารอน

ตมผาในหมออบได เพอการท าความสะอาดฆาเชอ

โรค รดผาดวยความรอนสงได

ผายบงาย

สามารถทอเปนผาทมโครงสรางแนน ถ กนลมต

ไมสะสมประจไฟฟา

ผาทอมน าหนกด เทยบกบททอดวยเสนใยอนๆ

รอยเปอนจากผลไมจะตองรบก าจดทงทนทกอนทจะ

ตดผานานจนลางไมออก

งายตอการเกบรกษา

ผาสกปรกควรจะระวงอยาใหชน

เสนใยเซลลโลสตดไฟไดรวดเรว

ทมา : วระศกด อดมกจเดชา (2543 : 38)

17

ในธรรมชาตจะพบเสนใยเซลลโลสจากสวนตางๆ ของพชแตกตางกนไดหลากหลายบางประเภทเปนเสนใยทไดจากเมลด บางประเภทเปนเสนใยจากล าตน เสนใยจากใบหรอแมกระทงจากเสนใยจากผลตามทแสดงในภาพท 1

ภาพท 1 เสนใยเซลลโลสในธรรมชาตทไดจากสวนตางๆ ของพช ทมา : ทะนง บญมมาพาสข (2549 : 28) สมบตทางกายภาพ 1. ลกษณะภายนอก หากดดวยกลองจลทรรศนจะเหนเสนใยเลกๆ มากมายเกาะกนเปนมดตามความยาวมขอหรอปลองเปนระยะๆ คลายหนอไม และพนทหนาตดมทอสงน าอยตรงกลางโดยมขอบเปนรปหลายเหลยมมมมน 2. ความยาว อยในชวง 6-40 นว (150 – 1,000 มลลเมตร) และไมควรจะสนกวา 12 นว (300 มลลเมตร) เสนใยยาวเปนพวกทมคณภาพดเรยกวาไลน (Line) ในขณะทเสนใยสนเรยกวา ทาว (Tow) 3. ส โดยทวไปมสเนอออกเหลองไปจนถงสเทา 4. ความมน เสนใยลนนมความมนดกวาฝาย

เสนใยธรรมชาตทพบใน

เสนใยจากเมลด

เชน ฝาย นน

ปอ

เสนใยจากล าตน

เชน ลนน ปาน

เสนใยจากใบ เชน

ใบออย ปาน

ศรนารายณ

เสนใยจากผล

เชน ใบมะพราว

18

5. ความแขงแรง เปนเสนใยทมความแขงแรง ในบรรดาเสนใยธรรมชาตดวยกนลนนมความแขงแรงรองจากไหมเทานน เมอเทยบกบฝายจะมความแขงแรงถง 2 -3 เทาของฝายความแขงแรงดง ณ จดขาด ในขณะแหงมคา 5.5 gpd และในขณะเปยกดขนเปน 6.5 gpd 6. การยดตวไมคอยดมการคนตวจากแรงยดไดเพยง 2.5 – 3.3 เปอรเซนตภายหลงการยดดงออก 2 เปอรเซนต 7. การยดตวจากแรงอด คอนขางต า เกดรอยยบยนไดงาย ซงสามารถแกไขหรอปรบปรงใหเปนผาชนดทนตอการยบไดดวยการตกแตงส าเรจ 8. ความรอน ทนตออณหภมไดสงเชนเดยวกบฝาย (204-323 องศาเซลเซยส) ในการรดผาลนนจ าเปนตองใชความรอนในระดบสง แตความรอนทสงเกนไป จะกอผลเสยท าใหเปลยนสและเสอมสภาพได 9. การตดไฟ ตดไฟและเผาไหมอยางรวดเรว 10. การน าไฟฟา คอนขางต าแตน าความรอนไดด 11. ความถวงจ าเพาะ 1.50 ใกลเคยงกบเสนใยเซลลโลสทวไป สมบตทางเคม 1. กรด มผลคลายกบฝาย อนเนองจากองคประกอบทางเคมทเปนเซลลโลสทนทานไดบางกบกรดเจอจางทเยน แตถกท าลายไดงายหากถกกรดเจอจางทรอน หรอกรดเขมขนทเยน 2. ดาง ทนตอดางไดด สามารถซกลางไดดวยดางแก โดยไมเกดความเสยหายและยงสามารถท าการเมอรเซอรไรสไดดวย 3. สารละลายอนทรย ลนนสามารถท าการซกแหงได ทนตอสารละลายอนทรยไดด 4. สารซกฟอก ซกฟอกไดยากกวาฝาย เนองจากความสกปรกตามธรรมชาตทตดมามความออนไหวตอสารซกฟอกประเภทไฮโปคลอไรท แตสามารถใชประเภทโซเดยมเปอรบอเรททใหผลดกวาและปลอดภย 5. รา และแมลงคลายฝาย คอ อาจมปญหาบางจากเรา แตโดยปกตถารกษาความสะอาดใหดกจะไมมปญหาเกยวกบราและแมลง 6. แสงแดด ทนทานตอแสงไดดกวาฝาย แตถาหากถกแสงเปนเวลานาน กจะท าใหเกดสภาพของออกซเซลลโลสขน ความแขงแรงลดลง

19

7. การยอมส เชนเดยวกบฝาย ปกตยอมดวยสประเภทไดเรกรแอคทฟและแวท แตตดสไมดเทาฝาย เฮมเซลลโลส และเพนโตแซน เฮมเซลลโลส เปนสวนของพชทสามารถละลายในสารละลายโซดาไฟ 17.5 เปอรเซนตทอณหภมต าซงจะตางจากเซลลโลสทเฮมเซลลโลสจะประกอบดวยหนวยน าตาลเพนโตสมากกวากลโคสและมคา Dp ต ากวาประมาณ 40 หนวย ไมละลายน า สวนเพนโตแซน เปนรปหนงของเฮมเซลลโลส และสามารถละลายน าได เฮมเซลลโลสและเพนโตแซนสวนมากจะเปน Heterpoly saccharides ซงประกอบดวยหนวยของน าตาลทแตกตางกน 2-4 ชนด สวนมากจะเปนน าตาลโซโลสดรามโนสและกรดยโรนค ถาน าเพนโตเซนมาท าปฏกรยากบกรดไฮโดรคลอรคเดอดจะไดเปนเฟอรฟวร (Furfural)

ภาพท 2 โครงสรางทางเคมของเฮมเซลลโลส ทมา : สนทร เครองค า. (2551 : 38) ลกนน เปนสารทมน าหนกโมเลกลสง มกพบอยรวมกนเซลลโลส (Cellulose) และเฮมเซลลโลสมสตรโมเลกล C49H52O14 โครงสรางจะประกอบดวยวงแหวนเบนซนทมหมฟนอลทมการเตมหมเมธลลนนสามารถทอเปนผาโครงสรางตางๆ ไดหลากหลาย ทนตอแรงดงไดด มน าหนกเบามความสามารถในการดดซมความชนไดด และแหงไดเรวกวาผาฝาย ท าใหสวมใสสบาย และไมเกดขยยอมสไดดแมจะไมดเทาฝายกตาม ผาลนนสามารถซกไดทกชนด ทงซกเปยกและซ กแหงขนกบชนดของสยอม การตกแตงส าเรจและการออกแบบโครงสรางผาสามารถทนทานตอความรอน

20

ไดสง ทนตออณหภมของเตารดถงระดบ 232-260 องศาเซลเซยส และเนองจากยบงายผาลนนจงคอนขางมปญหาในการรดทตองใชอณหภมสง 30 องศาเซลเซยส

ตารางท 8 สมบตทางกายภาพของเสนใยออย

สมบต

1. เซลลเดยว

2. ไฟลาเมนต

ความยาว

ความกวาง

อตราสวน L/B

ความเปนผลก

ความละเอยด

ความแขงแรงจ าเพาะ

การยดตวขณะขาด

3-9 mm

4-8 um

450

44-60%

1.54 tex

50 gf/tex

2-6%

21

3. กลมเสนใย

การพองตวในความแขงแรงจ าเพาะ

ความแขงแรงจ าเพาะ

ความหนาแนน

ความพรน

ความชน(ทความชนสมพทธ 65%)

18-20%

26 gf/tex

1.48 g/cc

9.0%

11.8%

ทมา : สชาดา อชชน และคณะ (2547 : 13)

ภาพท 3 ลกษณะของออย

พลงงานความรอน 1. ความรอน ความรอนทจะเปนตนเหตแหงการตดไฟตองสงพอทจะยกอณหภมของสงทเปนเชอเพลงใหจดไฟตด (Ignition Temperature) เชอเพลงนนๆ ความรอนถงจดไฟตดจะท าใหเกดการเปลยนแปลงทางเคมอยางรวดเรว เกดเปนไฟและการเผาไหมขนจดไฟตดของเชอเพลงตางๆ จะสงกวาจดวาบไฟมากหรอนอยแตลกษณะทางสารสมบตของเชอเพลงนน

22

2. อากาศ (ออกซเจน) ไดแก อากาศในบรรยากาศทมออกซเจนอยในอตราประมาณรอยละ 21 ออกซเจนเปนกาซทชวยใหไฟตด อตราสวนของออกซเจนถาลดต ากวารอยละ 15 แลวไฟจะไหมชาลงหรอดบมอด อยางไรกดแมออกซเจนจะมสวนชวยอยางส าคญในการเผาไหม แตตองมสวนผสมกบไอหรอกาซของเชอเพลงแตละอยางในระหวางรอยละ 1.4 ถง 7.6 2.1 ไอน ามนตองไมนอยกวา 1.4 และมอากาศไมมากกวา 98.6 โดยประมาณ 2.2 ไอน ามนตองไมมากกวา 7.6 และมอากาศไมนอยกวา 92.4 มฉะนนจะไมสามารถจดตดได เพราะไอน ามนอาจเจอจางไปหรอหนาแนนมากเกนไป

ตารางท 9 คาความสามารถในการน าความรอนของสารบางชนด

Material Thermal Conductivity (W/m.K) Relative Conductivity

Copper

Stee

Lead

Fibre Glass

Concrete

Brick

Cement

Wood

0.92

0.11

0.80

0.03-0.04

0.0022

0.0015

0.0007

0.0003

4842

579

421

23.4

11.6

7.9

3.7

1.6

ทมา : สภทร สนตภรมยกล (2542 : 12)

2. การน าความรอน (Thermal Conductivity) การน าความรอนในกระบวนการเกดขนบนชนอะตอมของอนภาพพบวาในโลหะการน าความรอนเปนผลมาจากการเคลอนทของอเลกตอนอสระในของเหลวและของแขงทมสภาพน าความรอนต า การสนของโมเลกลขางเคยงเปนสาเหตใหเกดการน าความรอนขน สวนกาซการน าความรอนเกดขนผานการสนระหวางโมเลกล สงผลของการถายเทความรอนดวยการน าความรอน ซงอตราการถายเทความรอน โดยการน าความรอนเปน

23

สดสวนตรงกบผลตางของอณหภมดานสงและต า และพนทผวความรอนไหลผานตงฉากกบทศทางการไหลของความรอนแตจะเปนสดสวนกบความหนาหรอระยะทางทความรอนถายเทของวสดนนสามารถค านวณไดโดยใชสมการ ดงน (ตระการ กาวกสกรรม 2537 : 6)

ตาราง แสดงการ ถายเทของ วสด

เมอ

Q = ปรมาณความรอนทถายเทตอ 1 วนาท (W) K = สภาพการน าความรอน (Thermal conductivity, W/m.K) A = พนทหนาตดทความรอนไหลผาน (m2) X = ความหนา (m) T1, T2 = อณหภมสง และต าทผวแตละดานตามล าดบ (K) แนวคดทฤษฎทเกยวของ ฉนวนความรอน (Thermal Insulation) วสดทใชเพอประหยดพลงงานทส าคญ ซงเกอบทกอาคารใชฉนวนความรอนในการควบคมอณหภมภายในอาคารใหอยในชวงทตองการ ฉนวนกนความรอนมสมบตในการสกดกนการสงผานความรอนจากดานหนงไปยงอกดานหนง ในการใชงานอาจใชรกษาความรอนและความเยน ทงนขนอยกบประเภทของฉนวนและลกษณะการใชงานฉนวนนนๆ เชน ฉนวนกนความรอนในอตสาหกรรมอาหารแชแขง ตลอดจนการขนสงอาหารตองใชฉนวนในการรกษาความเยนของหองบรรจอาหาร ส าหรบอณหภมอาคาร สงกอสรางอาจท าหนาทหลายๆ อยาง เชนปองกนความรอน

วสด สมประสทธการน าความรอน (K)(W/mK) อากาศ(ทความดนบรรยากาศ) 0.026

อะลมเนยม 237 คอนกรต 1.82 ทองแดง 401 เพชร 2300

น าแขง 2.2 กระดาษ 0.05

ไม 0.1 – 0.35 เงน 429

24

ปองกนเสยง ปองกนไฟ สภาวะอณหภมอากาศของประเทศไทยมภมอากาศแบบรอนชน อากาศภายนอกมอณหภมสง ดงนนเพอใหภายในอาคารมสภาพเหมาะสมตอการอยอาศยจงตองลดความ รอนทจะเขามาภายในอาคาร การใชฉนวนกนความรอนส าหรบประเทศไทย จงมจดประสงคหลกคอ เพอปองกนการถายเทความรอนจากภายนอกเขามายงภายในอาคารเปนส าคญ (กรมพฒนาและสงเสรมพลงงาน, 2533 : 7) กระบวนการถายเทความรอนผาน (Heat transfer) ระหวางวตถ สามารถเกดขนไดเมออณหภมของวตถทงสองมคาแตกตางกน ส าหรบวสดอาคารทสมผสกบอณหภม อากาศภายนอกและรงสดวงอาทตยนน ผวสมผสดานนอกจะดดซบความรอนไว ท าใหบรเวณดงกลาวมอณหภมสงมากขนกวาพนผวทอยใกลเคยงกน จงเปนผลใหเกดความแตกตางของอณหภมภายนอก และพนผวสมผสของวสดอาคารดานนอก พลงงานความรอนบางสวนจงเกดการสญเสยใหกบอากาศภายนอกโดยเกดการพาความรอน (Convention) และพนผวรอบขางโดยการแผรงสความรอน (Radiation) และขณะเดยวกนพลงงานความรอนบางสวนจะถายเทใหกบผวสมผสทอยตดกนทมอณหภมต ากวาโดยการน าความรอน (Conductivity) ปรมาณความรอนทถายเทไปในแตละทศทางนนขนอยกบความตานทานความรอน และมวลของวสดอาคาร อณหภมอากาศภายนอก และรงสความรอนจากดวงอาทตยในแตละวน จะสงผลใหอณหภมดานนอก ของวสดอาคารรอน และเกดความไมคงทของการถายเทความรอนผานโครงสรางจากกระบวนการนจงท าใหเกดฉนวนชนดตางๆ ซงขนอยกบความตานทานความรอน และคาความจความรอนของวสดอาคารชนดนนๆ การสรางความสมพนธของการถายเทความรอนแบบ periodic ทผานวสดอาคารนน คอการสรางความสมพนธระหวางการน าความรอนของสงแวดลอม และโครงสรางภายในของวสดอาคาร กลไกทเกดขนภายในฉนวนมวลสารเกดขนไดโดยชองเลกๆ ทอยภายในวสด และลกษณะเปนโพรงอากาศทท าหนาทตานทานการไหลของอากาศ หรอกาซ ท าใหมความรอนเพยงเลกนอยเทานนทจะถายเทผานวสดดานหนงไปยงดานหนง โดยกระบวนการพาความรอนได เมอพจารณากระบวนการถายเทความรอนทเกดขน ภายในฉนวนทคาความหนาแนนของฉนวนกนความรอนเปนสดสวนกบความพรน (porosity) (มนตร องเจรญ 2537 : 94) คาหนงของวสดทน ามาผลตเปนฉนวนความรอนใดๆ นนสภาพการน าความรอนปรากฏ (Apparent thermal conductivity) ทเกดขนจะลดลงเนองจากการพาความรอนโดยอากาศภายในฉนวนกนความรอนนนลดลง เพราะการลดขนาดของชองอากาศระหวางเซลลของเสนใยทท าใหอากาศภายในฉนวนกนความรอนหยดน งไมเคลอนท จงมสภาพเปนฉนวนกนความรอนอยางดถงแมวาภายในเซลลบางสวนจะเกดการแผรงสความรอนระหวางเสนในแตละเสนภายในฉนวน

25

นนกตาม เมอความหนาแนนของวสดเพมมากขน (เสนใยแตละเสนชดกน) การแผรงสตามทศทางการเคลอนทของความรอนจะลดลงเนองจากผลของอณหภมทเสนใยตดกนมคาใกลเคยงกน เมอความหนาแนนของวสดหรอฉนวนกนความรอนเพมขนเรอยๆ การเกดการแผรงความรอน ระหวางเสนใยสเสนใย และพนผวสพนผวจะลดลงท าใหสภาพการน าความรอนปรากฏลดลงดวย จนกระทงเสนใยหรอเซลลตอเชอมจนเปนเนอเดยวกน จะเกดการน าความรอนขนภายในวสด จนถงจดทมการ แผรงสความรอนทลดลงมคานอยกวาการน าความรอนทเพมขน (จากผลของความหนาแนนของวดสทท าใหเสนใยชดกนมากขน) สภาพการน าความรอนปรากฏจะเรมตนขน ดงภาพท 1 จะเหนไดวา ในการใชฉนวนมวลสารนนจะมคาความหนาแนนของวดสทใชผลตฉนวนกนความรอนแตละประเภททเหมาะสมคาหนงเทานน ฉนวนกนความรอนทดควรเปนฉนวนความรอนทมคาสภาพการน าความรอนปรากฎรวมต าสด งานวจยทเกยวของ ศกนธ สมบรณวทย และ รงอรณ ประเสรฐศกด (2546 : 25) ไดท าการศกษากระบวนการผลตฉนวนกนความรอนจากเสนใยหญาแฝกดอน และน ายางธรรมชาต โดยใชเสนใยหญาแฝกดอน (Vetveria Nemorallis) ผานการปนกวนในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) และพบกวาสภาวะในการเตรยมเสนใยหญาแฝกทเหมาะสมคอ ทปรมาณความเขมแขงของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 15 เปอรเซนต ทอณหภม 100 องศาเซลเซยส และใชเวลาในการท าปฏกรยา 30 นาท โดยเสนใยหญาแฝกทไดจะมอตราสวนระหวางความยาวตอความกวาง (Aspect Ratio) เทากบ 58.48 ทมความออนนมเหมาะส าหรบกระบวนการขนรปแผนฉนวนกบน ายางธรรมชาตอตราสวนระหวางความยาวตอความกวาง (Aspect Ratio) จะสงผลตอการเกาะเกยวกนของเสนใยในการขนรปแผนฉนวนซงมอตราสวนระหวางความยาวตอความกวางของเสนใยหญาแฝกจะขนอยกบปจจยตอไปน 1. ความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (เปอรเซนตโดยน าหนก) 2. อณหภมในการปนกวน (องศาเซลเซยส) 3. เวลาทใชในการอบ (นาท) 4. อณหภมในการอบ (องศาเซลเซยส) 5. เวลาในการอบ (ชวโมง)

26

และไดท าการศกษากระบวนการผลตฉนวนกนความรอนจากเสนใยหญาแฝกดอน และน ายางธรรมชาต โดยใชน ายางธรรมชาตสตรเบายางทมสวนประกอบของสารเคมดงน สวนประกอบของสารเคมในน ายางธรรมชาตสตรเบายาง มรายละเอยดดงน 1. โปแตสเซยมไฮดรอกไซต 3 กรม 2. โปแตสเซยมลอเรท 1 กรม 3. ซลเฟอร 4 กรม 4. ซงคไดเอททลไดทโอคารบอเนท 2 กรม 5. วงสเตยแอล 2 กรม

6. ซงคออกไซด 1.5 กรม

7. น ายางธรรมชาต 167 กรม

โดยการปนไลแอมโมเนยในน ายางทใชรกษาน ายางขนใหระเหยออกไป ซงใชเวลาประมาณ 1 นาท โดยความเรวรอบในการกวนประมาณ 30 รอบตอนาท จากนนจงใสสารเคมดงกลาวลงในน ายางธรรมชาตตามล าดบ และท าการปนกวนน ายางธรรมชาตตอไปอกเปนเวลา 1 ชวโมง เพอใหสารเคมกระจายในน ายางไดอยางทวถง การผลตแผนฉนวนความรอนหนวงไฟจากเสนใยผกตบชวาและน ายางธรรมชาต ประยร สรนทร (2544 : 85) ศกษากระบวนการผลตและสมบตแผนฉนวนความรอนจากชานออย พบวา การน าความรอนมคาอยระหวาง 0.0724 – 0.0925 W/m.K. ซงขนอยกบคา ความหนาแนนและปรมาณกาวทใช คาการน าความรอนมแนวโนมเพมขน เมอความหนาแนนและปรมาณกาวเพมขน การดดซมน า การขยายตวทางความหนาและความยาวลดลง สวนความตานทานแรงกระแทกคามอดดสแตกราวและยดหยน คาตานทานแรงดงตงฉากกบผวหนาสงขนแผนฉนวนความรอนทผลตไดใชปรมาณกาว 25 และ 35 เปอรเซนตความหนาแนนระหวาง 600 – 700 km/m3 สามารถใชเปนฉนวนความรอนทดและยงใชเปนแผนไมอดความหนาแนนปานกลางการน าเอาน ายางธรรมชาตมาเปนตวประสานในการผลตแผนฉนวนกนความรอน ทะนง บญมมาพาสข (2549 : 72) ศกษาการผลตแผนฉนวนความรอนหนวงไฟจากเสนใยผกตบชวา และน ายางธรรมชาต พบวาการน าเสนใยผกตบชวาและน ายางธรรมชาตมาท าเปนแผนฉนวนความรอนหนวงไฟไดนน จะตองเตรยมเสนใยผกตบชวาแหงดวยสารละลายโซเดยมไฮดรอก

27

ไซดท 15 เปอรเซนต โดยน าหนกแลวน าไปท าปฏกรยากบสารละลายบอแรกซทความเขมขน 10 เปอรเซนต โดยน าหนก สวนน ายางธรรมชาตตองน าไปเจอจางดวยน าทอตราสวนน ายางธรรมชาตตอน า 1 : 3 โดยน าหนกแลวน าน ายางทเจอจางแลวไปท าปฏกรยากบสารละลายซงกบอแรกซเขมขน 40 เปอรเซนต โดยน าหนกจากนนจะไดเสนใยผกตบชวาหนวงไฟและน ายางหนวงไฟ แลวน าไปขนรปเปนแผนฉนวนความรอนหนวงไฟดวยการพนฝอยทอตราสวนเสนใยและน ายางท 1 : 3 โดยน าหนก สนทร เครองค า (2551 : 120) ศกษาการผลตแผนฉนวนความรอนจากเยอสาดขาวพบวาแผนฉนวนความรอนทผลตไดโดยใชปรมาณกาวสงเคราะห 8% มคาการน าความรอนเทากบ 0.041 W/m.K ตนทนการผลตเทากบ 60 บาทตอแผน ทปรมาณกาวสงเคราะห 12% มคาการน าความรอนเทากบ 0.039 W/m.K ตนทนการผลตเทากบ 71 บาทตอแผน และทปรมาณกาวสงเคราะห 16% มคาการน าความรอนเทากบ 0.039 W/m.K ตนทนการผลตเทากบ 86 บาทตอแผน ผลการทดสอบทางกายภาพและทางกล ทดสอบตามมาตรฐาน มอก. 876-2532 พบวา แผนฉนวนทผลตโดยใชปรมาณกาวสงเคราะห 16% โดยน าหนกของแผนปารตเกลแหงผานมาตรฐาน จากผลการทดลองชใหเหนวานอกจากใชเปนแผนฉนวนทดแลวยงสามารถใชเปนแผนชนไมอดความหนาแนนปานกลางอกดวย กตตศกด บวศร (2544 : 144) ศกษาการผลตแผนฉนวนความรอนจากวสดเหลอทงทางการเกษตร โดยใชฟางขาวเปนวตถดบโดยมคาการน าความรอนอยระหวาง 0.0564 และ 0.0957 W/m.K ขนอยกบความหนาแนน และปรมาณกาวสงเคราะห คาการน าความรอนของแผนฉนวนมแนวโนวลดลงเมอความหนาแนน และปรมาณกาวสงเคราะหลดลง นอกจากนผลการทดสอบปรมาณความชน การดดซมน า การพองตวเมอแชน า คาความตานทานทนแรงกระแทก คามอดลสแตกราว คามอดลสยดหยน และคาความตานทานแรงดงตงฉากกบผวหนา ชใหเหนวา แผนฉนวนความรอนทผลตโดยใชปรมาณกาวสงเคราะห 12% และ 16% ทความหนาแนนระหวาง 600-700 Kg/m3 นอกจากสามารถใชเปนฉนวนความรอนทดแลว ยงสามารถใชเปนแผนชนไมอดความหนาแนนปานกลาง ทมสมบตตามมาตรฐาน มอก. 876-2532 ศรวรรณ กลาหาญ (2544 : 90) ศกษาเรอง การพฒนาฉนวนความราคาถกส าหรบเครองท าน ารอนพลงงานแสงโดยใชผกตบชวา พบวา ฉนวนมเปอรเซนตการดดน าทสง เนองจากไมไดใส

28

พาราฟนแวกสในขบวนการผลต ซงมคณสมบตในการกนน า การทดลองคาความแขงแรงโมด ลสแตกหกและโมดลสยดหยน พบวา ความแขงแรงมคาคอนขางนอยเนองมาจากเปอรเซนตกาวทใชนอยและความชนทมอยในเสนใยมมากการทดสอบคาการน า ความรอนพบวาสามารถเปนฉนวนทด โดยมคาการน าความรอนต า ซงมคาเฉลยประมาณ 0.089 W/m.K และไดน า ไปใชในแบบจ าลองทางคณตศาสตรเพอหาคาอณหภมน าออกจากตวเกบรงสแผนราบทมแผนดดกลนรงส แบบทอซงจากการทดลองพบวาประสทธภาพของตวเกบรงสมคา 63 เปอรเซนต อญชล เบญจโลหนนท (2546 : 110) ศกษาความเปนไปไดในการน าวสดเหลอใชทางการเกษตรเปนสวนประกอบในการผลตแผนยปซมโดยใชเปลอกทเรยนเปนสวนประกอบในการผลต พบวามคาการน าความรอนต า และศกษาสมบตเชงความรอน และเชงกลของแผนยปซมและประเมนราคาตนทนของแผนยปซมจากเปลอกทเรยน โดยการศกษาตวแปร 3 ตวแปร คอ ความหนาท 1 2 และ 3 เทา ของความหนาของแผนยปซมมาตรฐาน ปรมาณกาวทใช 1.3 1.5 และ 1.7 เทา ของน าหนกเสนใยเปลอกทเรยนแหง และรปแบบของแผนยปซม 2 แบบ คอ แบบแผนยปซมเดยวและแบบแผนยปซมค จากผลการทดสอบ พบวา ความหนาแนนมคาอยในชวง 0.519-0.680 g/cm3 ปรมาณความชนมคาอยในชวง 7.53%-11.37% มอดลสแตกราว 0.201-0.348 kg/cm2 มอดลสยดหยน 0.083-1.428 km/cm2 และคาสมประสทธ การน าความรอนมคา 0.028-0.060 W/mK แผนยปซมจากเปลอกทเรยนนบไดวาเปนผลตภณฑใหมทนาสนใจ โดยสามารถน ามาใชเปนฉนวนภายในอาคาร และผนงในอาคาร เนองจากมคาสมประสทธการน าความรอนต า และมราคาต ากวาฉนวนส าหรบอาคารประเภทตางๆ ในทองตลาด อกทงยงชวยลดคาใชจายในการก าจดขยะ รวมถงการชวยสรางมลคาเพมใหแกวสดเหลอใชทางการเกษตรได Joseph.P.V, Joseph, K., and Thomas, S.(1999 : 1625) ศกษาสมบตทางดานความตานทานตอแรงดง (Tensil properties) ของวสดผสมระหวางโพลเอทลน ชนดความหนาแนนต า (Low Density Polyethylene, LDPE) และเสนใยปานศรนารายณ (Sisal Fiber) โดยใชเครองฉดพลาสตก พบวา ปจจยทมผลตอความตานทานตอแรงดง (Tensile strength) ไดแก กระบวนการผสมเสนใยกบโพลเมอร โดยการผสมโพลเมอรกบเสนใยหลอมเหลว (Melt Mixing) ซงเมอเพมปรมาณลงไปจะมผลท าใหความตานทานตอแรงดงของวสดผสมเพมขน แตคาเปอรเซนการยดตว

29

(Percent Elongation) ลดลง และเมอน าวสดมาฉดขนรปใหม จะไดคาเปอรเซนการยดตวเพมขนตามจ านวนครงทฉด ทงนเนองจากผลของความรอนในระหวางกระบวนการขนรปจะท าใหเกดการสลายตวทพนผวของเสนใย จงสามารถยดตดกบโพลเอทลนไดเปนอยางด นอกจากนพบวามการจดเรยงของเสนใยของวสดผสมทเปนไปตามแนวแรง จะท าใหคาความตานทานตอแรงดงดกวาวสดผสมทมการจดเรยงตวของเสนใยทตงฉากกบแนวแรง และเสนใยทมความยาว 3 mm จะท าใหความตานทานตอแรงดงทสงสด Susan L.LeVan and Hao C. Tran (1990 : 39) ศกษาความเปนไปไดในการใชบอแรกซ (Borax) เปนสารหนวงไฟ (Flame Retardant) ในไมเพอลดอตราการลามไฟ และผลของบอแรกซทมตอสมบตทางกลของไม โดยเมอบอแรกซถกเผาไหมทอณหภมสงจะเกดปฏกรยากอตวของสารประกอบโบรอนเปนผวเคลอบซงสามารถยบยงการถายเทมวลสาร (อากาศ) ในการเผาไหมท าใหสามารถลดการแพรกระจายของเปลวไฟ ซงท าการวจยโดยศกษาปรมาณของสารละลายบอรกซเอซด (Boric acid) ในชวง 1 ถง 20 เปอรเซนตโดยน าหนก โดยใชทดสอบในไมสองชนดคอ เคลยวด (Clear wood) และโพลวด (Poly wood) จากการศกษาพบวา 7.5 เปอรเซนตโดยน าหนกบอแรกซสามารถท าใหไมมความสามารถรบแรงในขณะเผาไหมไดมากทสดคอ 48 km/m3 ตามมาตรฐาน ASTM E 84 Pandey S. N. and Shaikh A.J. (1994 : 153), Gurjar (1994 : 10) ไดท าการศกษาผลของสารหนวงไฟในปารตเคลบอรดทผลตจากเมลดฝายโดยสารหนวงไฟทใชคอ 1. 70% Borax 30% กรดบอรก 2. 60%Borax 25% กรดบอรกและ 15% แอมโมเนยไดไฮโดรเจน เพอวจยหาระยะเวลาการเผาไหม ระยะทเปนถาน และเปอรเซนตของน าหนกทหายไปพรอมทงศกษาสมบตทางกล จากการศกษาพบวาสมบตตานทานอตราการลามไฟ การตานทานน า และเปอรเซนตการบวมตวดขน แตความแขงแรงในการดดงอลดลงเมอเพมความเขมขนของสารหนวงไฟ สมบตทดของฉนวนความรอน

30

1. ปองกนความรอน ความเยน ลดความรอนภายในอาคารไดอยางมาก ปองกนไมใหรงสความรอนเขาสภายในอาคาร ท าใหภายในอาคารเยนลงอยางเหนไดชด กรณภายในตดตงเครองปรบอากาศจะท าใหเครองปรบอากาศท างานไมหนกเกนไป 2. ปองกนการรวซม (Water Leaking) ฉนวนกนความรอนมคณสมบตอยางหนงคอ ชวยปองกนการรวซมจากน า ทงน าฝนและน าประปา รวมถงปองกน ไอน าและความชนจากไอน าซมผาน 3. ลดเสยงดงกนเสยง (Noise Inhibiting) คณสมบตของฉนวนกนความรอนอกประการหนงคอลดเสยงดงจากภายนอกอาคารไดในระดบหนง 4. ทนกรด ทนดาง (Acid & Base Resistant) จากการส ารวจปรมาณชานออยทงหมด จากกรมวชาการเกษตรส ารวจ ประเมนชานออยของโรงงานผลตน าตาล 46 โรงงานพบวาในปการผลต 2540 โรงงานสามารถผลตชานออยโดยเฉลย 338,544.85 ตน มเพยง 11 โรงงานมการใชชานออยเปนเชอเพลงทงหมด ม 2 โรงงานขายใหกบโรงงานผลตแอลกอฮอลในราคาเฉลย 63.33 บาทตอตน และม 3 โรงงานขายใหกบโรงงานน าตาลอนๆ ในราคาเฉลย 6.33 บาทตอตน อก 8 โรงงานขายใหกบโรงงานกระดาษและบอรดในราคาเฉลย 187.5 บาทตอตน บางโรงงานน าชานออยไปเพาะเหดฟาง นอกจากน าไปใชประโยชนแลวยงมเหลอเฉลย 30,865.29 ตน ซงจะเผาทง เมอมองถงประโยชนของชานออยใหมคณคาสงขนจากสถตปรมาณผลผลตออย สวนประกอบโครงสรางทางกายภาพของชานออย ในการผลตแผนไมอด MDF โดยการใชวตถดบจากชานออย (Bagasse) วตถดบชานออย ในสวนของเสนใยของล าตนออยหลงผานการบบคน สกดเอาน าตาลออกแลวประกอบดวย เสนใยและของแขงทละลายไดจ านวนเลกนอย ความเปนเสนใยของชานออยมสงและละเอยดมความแขงแรงและออนตวไดงาย (Flexible) และมไสกลาง (Pith) หรอ Parenchy ปะปนอยดวยในปรมาณทมากถง 30% ท าใหมผลเสยตอการน าเสนใยจากชานออยไปท าไมอดชนดความหนาแนนปานกลาง (Medium Density Fiberboard, MDF)

31

ตารางท 10 สวนประกอบโครงสรางทางกายภาพของชานออย

ชนดของเนอเยอ % น าหนก % การกระจายของ cell เนอเยอไฟเบอร (True fiber) 55 35 ทอเวสเซล (Vessel) 20 17 พท (Pith) 20 35 สวนทไมใช Fiber 5 13 ล าตนออยประกอบดวยเนอเยอไฟเบอร (True fiber) เปนเซลรปทรงกระบอกของเปลอกไมและเนอเยอล าเลยง มผนงหนาและเหนยวพท (Pith) เปน Parenchyma cell ของเนอเยอชนในของล าตน มรปรางไมแนนอนผนงบางและนม เนอเยอไฟเบอร และ พทมองคประกอบทางเคมเกอบจะเหมอนกน แตดานโครงสรางแลวแตกตางกนมาก เนอเยอไฟเบอรมอตราสวนของความยาวตอเสนผานศนยกลางสงประมาณ 70 : 1 ในสภาพเปยก เมอน ามาท าใหแหงพบวาคาสมประสทธ การยดตวและหดตวจะมคาสง เสนใยแตละเสนจะอยใกลกนมากและเชอมตดกน ท าใหมความแขงแรง ยดตวกนไดด สวน พทจะมขนาดรปรางไมแนนอน มอตราสวนของความยาวตอเสนผานศนยกลางเทากบ 5 : 1 แตละเซลจะไมเชอมตดกน ไมเหมาะทจะน าไปใชประโยชน แตมคณสมบตในการดดซมทด สามารถดดซมน าไดหลายเทาของน าหนกของมน แตการใชประโยชนไมแพรหลายสวนทเปนเนอเยอไฟเบอร มลกษณะเหนยว ผนงหนา มรปรางเปนเซลไฟเบอรยาว คลายทรงกระบอก เชนเดยวกบ เยอไม มกอยรอบนอกตนออย มเสนใยทยาวใหคาความเรยว (Slenderness) ซงก าหนดโดยอตราสวนของความยาวตอความกวางของเสนใย (Length/Width) ของเสนใยประมาณ 70 เทา สวนพทมลกษณะทออนนม ผนงบางมขนาดรปทรงทแตกตางกน และมกอยสวนในของล าตน มขนาดเสนใยสน ใหคาสดสวน (Ratio) ของ (Length/Width) เ พยง 5 เท า สวนประกอบทางเคมคล ายคลงกบไฟเบอร คาสดส วนของความเรยว (Slenderness) ของเสนใยเปนตวชใหทราบวาวสดทใหเสนใยชนดไหน มความเหมาะสมตอการน าไปผลตแผนเสนใยไมอด วสดชนดใดทใหความเรยวของเสนใยสง มกเกดการประสานตวเกาะกายกนระหวางเสนใยไดดกวา และสงผลใหแผนเสนใยไมอดทไดมคาความแขงแรงสง

32

ตารางท 11 การเปรยบเทยบขนาดเสนใยชานออยกบวสดอน คณสมบตชานออย ความยาวเสนใย

(มม.) Length/Width Ratio(L/W)

เสนใยชานออย 1.5 70 ฟางขาว 1.4 120 ไมหยงหลว (Aspen) 1.3 56 ไมเบช (Birch) 1.2 36 ไมสนประดพทธ 1.3 66 ไมยางพารา 1.2 69 ไมเลยน 1.2 52 สวนประกอบเสนใยชานออย Cellulose เซลลโลสเปนโพลเมอรของ (1-4)ทมสตร (C6H10O5)nเปนโครงสรางในเนอเยอพชโดยจะพบอยรวมกบลกนน, เพนโตเซน, กม, แทนนน, ไขมน และสารทท าใหเกดส เซลลโลสจะมโมเลกลยาวและแขง การยอยเซลลโลสจะได cellobiose และสดทายจะไดกลโคสโดยเอนไซม -glucosidases จ านวนกลโคสทมาตอกนหรอ degree of polymerization (Dp) จะมคาแตกตางกนและสามารถมคา Dp สงถง 10,000 หนวยและมน าหนกโมเลกล 1,620,000 ส าหรบ Dp เซลลโลสของกากออยเทากบ 2,000 – 3,000 หนวย ถาใชคณสมบตโดยการละลายในโซเดยมไฮดรอไช(NaOH) ของ Cellulose แบงออกเปน 3 ประเภทคอ ก : ไมละลายในสารละลายโซดาไฟ 17.5 % ทอณหภมหอว ข : ละลายในสารละลายโซดาไฟ 17.5 % และตกตะกอนไดงายเมอท าใหสาร ละลายเปนกรด

33

ค : ละลายในสารละลายโซดาไฟ 17.5 % ไมตกตะกอนโดยกรดแตตกตะกอนได โดยแอลกฮอล

เฮมเซลลโลสและเพนโตแชน เฮมเซลลโลส เปนสวนของพชทสามารถละลายในสารละลายโซดาไฟ 17.5 % ทอณหภมต าซงจะตาง จากเซลลโลสทเฮมเซลลโลสจะประกอบดวยหนวยน าตาลเพนโต มากกวากลโคส และมคา DP ต ากวา ประมาณ 40 หนวย ไมละลายน า สวนเพนโตแซน เปนรปหนงของเฮมเซลลโลส และสามารถละลายน าได เฮม เซลล โลส และเพนโตแซน สวนมากจะเปน Heterpolysaccharides ซงจะประกอบดวยหนวยของน าตาลทแตกตางกน 2-4 ชนด สวนมากจะเปนน าตาลโซโลสดรามโนสและกรดยโรนค ถาน าเพนโตแซน มาท าปฏกรยา กบกรดไฮไดรคลอรค เดอดจะไดเปนเฟอรฟวร (Furfural)

C5H8O4 C5H10O5 C5H4O2

ลกนน ลกนนเปนสารทมน าหนกโมเลกลสง มกพบอยรวมกบ cellulose และเฮมเซลลโลสมสตรโมเลกล C49H52O14 โครงสรางจะประกอบดวยวงแหวนเบนซน ทมหมฟนอลทมและไมมการเตมหมเมธล ตารางท 12 สวนประกอบทางเคมของกากออย

สวนประกอบของกากออย อตราสวน ความสามารถในการละลายน ารอน 3.4 ความสามารถในการละลาย Alcohol-benzenc 2.3 ความสามารถในการละลาย NaOH 1 % 32.0 Cellulose 47 ลกนน 19.5 เพนโตแซน 25.1 เถา 1.4 SiO2 0.65 FeO3 0.031 CaO 0.046

34

MgO 0.016 การจ าแนกประเภทของแผนเสนใยไมอด แผนเสนใยอด (Fiberboard) เปนกลมของแผนวสดทดแทนไม ประเภทหนง ในกลมใหญทเรยกวา แผนไมประกอบ (Wood-basedpanels) ซงนอกจากประกอบดวยกลมแผนใยไมอด (Plywood) กลมแผนชนไมอด (Particleboard) และกลมแผนไมอดสารแร (Wood mineral) ในแตละกลมจะแยกยอยแบงตามลกษณะของวสดภายในทน ามาผานกระบวนการขนรป โดยแบ งตามความหนาแนนของแผน หรอกรรมวธการผลต ตารางท 13 ประเภทของแผนเสนใยอดจากชานออย ตามความหนาแนน Type of Fiber board Usual thickness Density

mm. Inch G/cm3 Ib./cu.ft. Non-compressed board 1.Insulation board 1.1 Semi-rigid insulation board 9-25 3/8-1 0.02-0.15 1.25-9.5 1.2 Rigid insulation board 9-25 3/8-1 0.15-0.40 9.5-25.0 2.Compressed board or hardboard

2.1 Medium density fiberboard 3-8 1/8-5/16 0.40-0.80 25-50 2.2 Hardboard 3-8 1/8-5/16 0.80-1.20 50-75 2.3 Special dendified 3-8 1/8-5/16 1.20-1.45 75-90

35

hardboard แผนเสนใยไมอดความหนาแนนปานกลาง (Mediun density fiberboard)หรอแผน เอม.ด.เอฟ เปนแผนทอยในกลมแผนเสนใยไมอดชนดอดรอน โดยเพงไดรบความนยมและมแนวโนมการใชสงมากขนทกๆ ป เนองจากมลกษณะของเสนใยทสม าเสมอ มการกระจายตวของเสน ใยทแนนและไดระเบยบตลอดความหนาของแผน แผนเสนใยไมอดความหนาแนนปานกลางมความหนาแนนของแผนอยในชวง 400-800 กโลกรมตอลกบาศกเมตร (25-50 ปอนดตอลกบาศกฟต) เปนแผนไมประกอบชนดหนงทใชทดแทนไมธรรมชาตในขอบขายทกวางทสด ท าเปนแผนไมแปรรป ส าหรบอตสาหกรรมเฟอรนเจอร เชน ใชท าควอาคารทอยอาศย ผนงอาคารภายในท าประตเรยบ ท ากรอบรป ฐานหรอขาโตะ และสวนประกอบอนๆ กระบวนการผลตแผนเสนใยไมอดจากเสนใยไม โดยการท าใหบรสทธทงหมด หรอบางสวนหรอท าจากเสนใยออย และมการใช สารชนดอนๆ เพอเพมความแขงแรง การทนตอความชน ไฟการผพง ดงแผนภาพกระบวนการผลต Fiberboard

ภาพท 4 แสดงกระบวนการผลต Fiberboard

การเตรยมวตถดบ ชานออยทน ามาใชไดจากโรงงานผลตน าตาลโดยสงเปนลกๆ (Bales) ตองมาแยกชานออยออก ดวยเครองฉกตะกย (Shredder) แลวน าไปเขาเครองแยกพท (depithing) ดวยเครองตอกทบ (Hammer mill) ชานออยทมความชนสงจะสามารถแยกพทไดด เนองจากเซลพทจะขยายตวใหญแตมผนงเซลบางและออนแอกวาเมออยในสภาพทเปยกชนจะเหมอนฟองน า จงสามารถตพทแยกออกไดงาย แลวท าการคดใยเพอเอาพทและเสนใยทไมไดขนาดออก ในการตแยกเยอ ชานออยประมาณ 1 ตน เมอน ามาผานกระบวนการคดเสนใยดวยเครองจะไดเสนใยทอบแลว 300 -400 กโลกรม ชานออยถกตมดวยไอน าอมตวทอณหภมประมาณ 150-160 องศาเซลเซยล เปนเวลา

36

ประมาณ 3-4 นาท จน Lignin ออนตวแลว สงไปบดในระหวางจานบดทระดบอณหภมใกลเคยงกน ตอเนองเพอแยกชานออนเปนเยอหรอเสนใย (fiber bundles) วธการแยก pith แบงออกได 3 วธคอ ก Dry depithing(แยกแหง) จะท าการแยก pith หลงจากอบชานออยแลว ข Humid derithing (แยกชน) แยกพทออกจากชานออยทไดจากโรงงานน าตาลจะมความชนอยประมาณ 49% ค Wet depithing (แยกเปยก) จะแยกพท จากชานออยทอยในรปสารแขวนลอยเจอจาง การผสมปนปลาสเตอรและการปรบปรงคณภาพ (resin-fiber blending) ปนปลาสเตอรทใชเปนตวประสาน โดยใชประมาณ 1.3-1.7 โดยน าหนกเสนใยอบแหง สารทใชในการปรบปรงสมบตดานความตานทานความชนคอ พาราฟนอมลชนใชประมาณ 1 เปอรเซนต การผสมใชเครองผสมโดย การกระจายตวของวสดทง 2 ชนดจะเกดขนอยางสม าเสมอในชวงการคลกเคลาภายในเครองหมนแกนกวนทตดใบพาย (paddles) ความเรวรอบประมาณ 700-1400 รอบตอนาท

ภาพท 5 เครองผสมปนปลาสเตอร

การท าแผน การผลตแผนเสนใยอดจากมการผสมสารปรบปรงคณภาพ (Sizing agent) ลงไปผสมกบเยอในถงเกบเยอ ในรปของอมลชน จงท าการสงผานไปยงเครองท าแผนตอไปการปรบปรงคณภาพ

37

จงตองการเพยงเพมสมบตดานตานทานน า โดยใชสารพาราฟน (paraffin) โรซน (rosin) และควมาโรนเรซน (Cumarone resin) ในการท าแผนมกรรมวธการผลตหลกอย 2 วธ คอ กรรมวธการท าแผนแบบเปยก (Wet forming) ซงเปนวธทใชน าเปนตวพาเสนใยใหประสานกนเปนแผน โดยใชเยอปนกบน า (pulp suppension) ในอตราสวนเยอแหง 1-2 % ในสวนผสมเยอกบน า (1-2% consistency) ทกระจายทวแลว ไปผานตะแกรงกรองเยอโดยมการดดน าออกทางดานใตตระแกรง ไดเปนแผนเยอเปยก ตกคางอยบนตะแกรง แผนเสนใยอดจากกรรมวธนจะมลกษณะผวเรยบดานหนงและอกดานหนงเปนรอยตะแกรง เรยกวา S-I-S (Smooth one side) สวนกรรมวธแบบแหง (Dry forming) เปนวธทใชอากาศหรอลมเปนตวพาเสนใยใหประสานกนเปนแผน เครองท าแผนเสนใยในลกษณะเปนแผนยาวตอเนองกนและจะถกตรวจสอบความสม าเสมอกนทงดานความหนาและน าหนก เนองจากแผนเสนใยทแหงจะมความฟ (bulky) มาก จงล าเลยงไปท าการอดเยน (per-pressing) ดวยเครองอดเยน (belt per-compressor) เพอใหแผนความหนาลดลงและแนนขน จากนนจะถกตดรมทง 2 ขาง ตามความยาวและถกตดขวางเพอใหไดแผนเสนใยอดทมขนาดใหญกวา 4X16ฟตเลกนอย และแผนเสนใยอดทไดจะถกสงไปเขาเครองตด (press loader) จนครบ 5 แผน เพอรอการอดรอน (hot pressing) แผนเสนใยอดจากกรรมวธนจะไดไดผวหนาทเรยบ 2 หนา เรยกวา S-2-S (Smooth two sides)

กรรมวธการอดรอน (Hot Pressing Operation) กรรมวธการอดเปนขนตอนทส าคญอยางมากและขนอยกบขบวนการผลตตางๆทผานมาอยางสง หากแผนทผานการเตรยมอดไมมคณภาพ เมอน าไปผานกรรมวธการอดกไดแผนเสนใยไมด ขนตอนการอดเปนขนตอนทใชเครองทมราคาสงในการตงโรงงานผลตแผนบอรดแบบตางๆ ละเปนขนตอนทควบคมก าลงการผลตผลตภณฑทออกจากโรงงาน โดยพจารณาจากระยะเวลาการอดทสนทสด เรวทสด ยอมสงผลดตอโรงงานเปนการเพมก าลงการผลตทด ในขนตอนการอดมปจจยทางดานอณหภมทใชในการอด (Press temperatures) รปรางและชนดของเสนใย (fiber and particle geometry) ระดบความชนและการกระจายความชนของแผนเตรยมอด (matmoisture level and distribution) การถายเทความรอนภายในแผนระหวางการอด (heat transfer or vapor pressure within the board during pressing) ระยะเวลาในการอด (press closing time) แรงดนในการอด (pressure) และการแขงตวกอนหรอหลงการอดของกาว (procure and postcure of the resin) กอนถกสงเขาไปในชองอดของเครองอดรอนดงภาพ

38

ภาพท 6 เครองอดแบบหลายชองอดและแทนรบแผนหลงอด การควบคมความหนาของแผน โดยใชแทงโลหะขนาดความหนาทตองการก าหนด (Spots or gauge bars) วางไวทขอบสองดานของชองอดแตละชอง โดยใหแทนอดขณะทอดอย สมผสแทงโลหะพอดจงหยดการอด และใชระบบไฮโดรลกควบคมความหนา (hydranlic thickness control system) โดยใชวาลวก าหนดต าแหนงความอดของไฮโดรลกในกระบอก (cylinders)ปจจบนไดมการพฒนาเครองอด เพอลดปญหาทเกดจากการอด ดวยเครองอดแบบหลายชน และเพมผลผลตในโรงงานจากการใชเวลาอดทนอยลง และลดการสญเสย โดยใชเครองอดแบบตอเนอง (ContiRoll type continuous press) ดงรป

ภาพท 7 เครองอดแบบตอเนองแบบ ContiRoll (ContiRoll type continuous press)

กาว (Adhesive) กาวยเรย-ฟอรมาดไฮล (Urea-formaldehyde) เปนกาวทอตสาหกรรมไมอด-ไมประกอบนยมใชมากทสด ซงเปนกาวประเภทพโนลคและอะมฌนปลาสต ซงสามารถเรยกอกชอหนงวา กวาประกอบฟอรมลดไฮด (formaldehydebased adhesives) เปนกาวทมใชกนแพรหลายและมากทสดโดยเฉพาะ 4 ชนดกวาหลกทเปนเรซน ประเภทแขงตวเมอรอน (Thermosetting resins) ยเรย-ฟอรมลดไฮด เมลามน-ฟอรมลดไฮดฟนอล-ฟอรมลดไฮดและเรซน-ฟอรมลดไฮดเนองจากกาวย

39

เรย-ฟอรมลดไฮด เปนกาวทใสเมอแหง ไมมส แขงตวไดรวดเรว และราคาถก และเปนสารโพลเมอร (Polymer) ทเกดจากปฏกรยาการรวมตวระหวาง ยเรยและฟอรมลดไฮด โดยขนแรง เกดปฏกรยา เมธเลชน (methylolation) ในสภาวะทเปนดางออนเพอใหมสดสวนโมล (molar ratio) ของฟอรมลดไฮดคอยเรย 2 : 1 ถง 2.4 : 1 ขนตอนตอไปเปนปฏกรยาการรวมตว (condensation) ของเมธลอลยเรยทไดจากปฏกรยาเมธโลเลชน โดยใหท าปฏกรยาในสภาพบรรยากาศและการกลนไหลกลบ (reflux) ในสภาวะทเปนกรดออนซงมคา pH ท 4-6 ปฏกรยาโพลเมอรไรซเซชน (polymerization) แบบรวมตวนจะตองมคา pH ท 7.3-8 (ดางออน) เพอท าใหหยดปฏกรยา แลวท าการลดความเขมขนของกาวดวยการกลนแบบสญญากาศ (vacuum distillyion) กาว 50 – 60 % และท าการเตมยเรยเพมลงไปในกาวแบบปกต เพอใหไดสดสวนโมลสดทายของฟอรมลดไฮดตอยเรย= 1.6 : 1 ถง 1.8 : 1 การยดตด (adhesion) การยดตด (adhesion) เปนสภาวะพนผวของวตถ 2 พนผว เชอมยดตดกนโดยแรงทเกดขนระหวางหนา (interfacial foecea) นนๆ ซงอาจจะเปนแรงทอยระดบพลงงานนอกสดของโครงสรางพนผว (valence forces) หรอการเกาะเกยวเชงกลระหวางผว (interlocking action) หรอทงสองกรณรวมกนทง 2 แบบคอ การยดตดเชงกล (mechanocial adhesion) เปนการยดตดระหวางผวหนาทมกาวยดดงสวนตางๆไว โดยการเกาะเกยว (interlock action) การยดตดจ าเพาะ (specific adhesion) เปนการยดตดระหวางผว ซงยดกนไวดวยแรงทอย ณ ระดบพลงงานนอกสดของโครงสรางผว และเปนแรงชนดเดยวกนกบทท าใหเกดการยดแนน (coheaion) ทฤษฎและกลไกของการยดตดกาว การยดกาวกบไมนนเปนความรดานทางกลศาสตรและเคมวทยา มการยดตดเชงกล (mechanical adhesion) ทกาวเหลวแทรกซมไปตามพนผวไมตามรอยแตกและรพรนของโครงสรางไม แลวเกดการแขงตวของกาวท าใหผวหนาไมเกาะเกยวกนไวดวยสายกาวทดเหมอนคลายตะขอหรอขวดหมก ซงเปนกลไกขนแรกของกรยดตด ซงจะใหผลทางออมในการยดตดขนทสองในลกษณะแรงวาเลนซหรอการยดตดจ าเพาะ (specific adhesion) แรงดงดด (พนธะไฮโดรเจน แรงเวนเดอรวาลล แรงแพรกระจาย และพนธะโคเวเลนซ) ทเกดระหวางอะตอม อออน และโมเลกล ซงขนอยกบความเปนขวของโมเลกลและระยะหางระหวางโมเลกล จะเกดขนส าหรบการเชอมยด

40

จ าเพาะระหวางกาวและพนผวไม เวนแตในกรณของการใชสารคควบ coupling agents) ซงยดเหนยวทางเคมกบต าแหนงไวปฏกรยา (reactive sites) ของกาวกบวสดตดกาวในลกษณะการสรางพนธะโคเวเลนซซงคอนขางจะมบทบาทนอยในการเชอมยดตดของกาวกบไม แรงกายภาพหรอแรงดงดดระหวางโมเลกลดจะมบทบาทส าคญในการเชอมตดกบไม ตารางท 14 สารประกอบเคมประเภทมขวและไมมขว ประเภท ชนดของสารประกอบเคม มขว(polar) ไมมขว (non-polar)

-เซลลโลส (ไม ฝาย กระดาษ) -ฟนอล-ฟอรมลดไฮดยเรยฟอรมลดไฮดเรซน -น า -แอลกอฮอล -เหลกออกไซด -สารทมกลมไฮดรอกซนในโมเลกล -ไอโซไซยาเนต -โพลสไตลน -โพลเอทธลน -เทฟลอน (terafluroethylene) -เบนซน -น ามนมนอรล (mineral oils) -โพลไวนล -โพลโพรพลน

แรงทางกายภาพ (physical forces) ระหวางโมเลกลออกเปน 2 ชนด คอ มขว (polar) และไมมขว (non polar) ดงนนของเหลวจะสามารถเปนทงมขวและไมมขว แมจะมปรมาณของการมขว (degree of polarity) ตางกน ของเหลวทมขวจะผสมกบของเหลวทมขว เชนเดยวกบ

41

ของเหลวทไมมขว ท าใหสามารถพจารณาเปนขอก าหนดเบองตนของการยดตดวา รอยตอทแขงแรงไมสามารถท าจากกาวทมบนวทไมมขว หรอกาวทมขวบนผวทมขว ขอก าหนดนยกเวนจากการใชสารควบค (coupling agrnts) โดยทแรงทท าใหเกดการดงดดระหวางโมเลกลนนม 3 ประเภท ทส าคญในการท าใหยดตด คอ แรงระหวางขวค (dipole-dipole forces) พนธะไฮโดรเจน (hydrogen bonds) และแรงทเกดจากการกระจาย (dispersion forces) หรอแรงวานเดอรวาลส (van der waals forces) ยกเวนพนธะไฮโดรเจนแรงระหวางขวเกดขนระหวางโมเลกลทเปนขวพนธะโคเวเลนซในโมเลกลทเปนประจของอะตอมทมปรมาณเทากนแตตรงขามกน ท าใหเกดขวบวกและขวลบแรงระหวางขวคแบบพเศษกคอพนธะไฮโดรเจนซงมแรงดงดดระหวางโมเลกลประจบวกไฮโดรเจนของสารประกอบและยงไมมการเชอมอเลกตรอนลบกบโมเลกลอน แรงดงดดเหลานเปนแรงดงดดผวหนา (interfacial attraction) ของกาวทส าคญ เชน ฟลโนลคอะมโนและอพอกซเรซน ซงมกลมอะไมด (amide) คารบอกซล (carboxy) และไฮดรอกซล (hydroxy) ทจะแนบตดอยางแขงแรงกบกลมไฮดรอกซลทมขวบนโตรงสรางเซลลโลสและเฮมเซลลโลสของเสนใย แรงกระจายจะดงดดโมเลกลทไมมขวดวยกน โมเลกลเหลานจะไมมขวคอยางถาวรเหมอนโมเลกลทมขวค แตจะเกดมขวคกระทนหนจากการเหนยวน าจากขวคของโมเลกลทมอย ใกลเคยง ขวคท เกดขนกระทนหนนจะไมแขงแรงมากและจะเกดแรงดงดดระหวางโมเลกลทไมมขว ทฤษฎการเกาะเกยวเชงกล (Mechancail Entanglement / interlocking theory) การเกาะเกยว (interlocking) เชงกลเชงกายภาพของกาวทแขงตวแลวในบรเวณรอยตอชองวางตางๆ ทอยบนพนผวทจะท าการยดตด กาวทมปรมาณเพยงพอจะแทรกซมไปบนชนดานบนของไม แลวถกอดลงในรพรนทวางอยบนผวหนาไมขน ปจจยหลกทเกยวของในการยดตดคอ ตองมพนผวทราบเรยบทสด แตท าไดล าบาก มกมความขรขระ แตอยางนอยผวหนาไมตองมรอยแตก นอกจากนตองปราศจากจากสงแปลกปลอมบนผวไม เชน ฝน ผง หรอเสนใยทหลดออกมาอยบนผวตางๆ ซงทฤษฎนไดในการยดตดปนปลาสเตอรหลายๆกรณ แตไมใชทฤษฎหลกส าหรบการยดตด

42

ภาพท 8 ลกษณะการแทรกซมของปนปลาสเตอรในรพรนทวางของผว เกดเปนการยดตดแบบ Mechanical interlocking ทฤษฎเกยวกบอเลกตรอน (Electronic theory) ปนปลาสเตอรและวสดตดมโครงสรางผวเปนแถบอเลกตรอนทตางกน ประจเคลอนทยายไปบนผวสมผสของทงสอง ซงจะสงผลใหเกดประจอเลกตรอน 2 ชน ทระหวางหนาของปนปลาสเตอรและวสดตดชานออย และคาดวาจะเกดแรงไฟฟาสถตจากการสมผสผวกนนเกดเป นการยดตดผวระหวางหนาของปนปลาสเตอรกบเสนใยชานออย ทเกดมแนวชนของไฟฟาคทเกดขนระหวางหนาของปนปลาสเตอรกบเสนชานออย แตกไมไดท าใหเกดการยดตดจรงๆ เนองจากพบปรากฏการณทางไฟฟาระหวางกระบวนการท าใหรอยตอแตกหกเกด แตไมใชเปนสาเหตใหเกดการยดตดระหวางหนาของ 2 วสด ทฤษฎการดดซมและการยดตดจ าเพาะ (Adsorption / specific adhesion theory) การดดซม (adsorption) ของเหลวทางกลของของแขงทเปนรพรนเขาไปในแคพลลารของของแขงนน อนเปนผลเนองมาจากแรงตงผว การดดซมนอาจจะเกดขนในแคพลลารทใหญพอจะเหนไดดวยตาเปลา หรอแคพลลารขนาดเลกทมองไมเหน ความดนไอของของเหลวทถกดดนนจะลดลง ขนอยกบขนาดของแคพลลาร พลงงานทใชในการท าใหของเหลวทระเหยไปนนจะมากกวาพลงงานทตองใชในการท าใหของเหลวทมผวหนาราบกวางระเหยไปเพยงเลกนอยการดดซม (adsorption) แกสไอของของเหลว หรอตวท าละลายจากสารละลายโดยวตถทเปนผลละเอยด วตถทเปนรพรนหรอวตถจ าพวกเจลลพองตวได การดดซบนนอาจจะเกดขนทความดนไอต า ซงแสดงวาแรงดงดดของตวดดซบ (adsorbent) ทมตอสารทถกดดซบหรอตวดดซบอาจมากกวาแรงดงดดของตวถกดดซบเอง การดดซบนจะเกดขนพรอมๆกบการปลดปลอยความรอนออกมาเสมอ เรยกวา ความรอนของการดดซบ (heat of adsorption) ในสาขาการยดตด ทฤษฎการดดซบของการยดตด บอยครงมกจะเรยกวา ทฤษฎการยดตดจ าเพาะ เปนการทปนปลาสเตอรยดตดกบวสดชานออย เนองจากแรงระหวางโมเลกลและระหวางอะตอม ( intermolecular and interatomic

43

forces) ของวสดทงสองประเภท โดยมการสมผสกนอยางใกลชด ซงมระยะหางระหวางอะตอมหรอโมเลกลไมนอยกวา 10 X 10-8 เซนตเมตร ทฤษฎนเปนทยอมรบและใชกนอยางกวางขวาง แรงทตยภม เชน พนธะแวนเดอรวาลล และพนธะไฮโดรเจน และแรงไฟฟาสถต (Eiectrostatic forces) มบทบาทส าคญตอการยดตดตามทฤษฎน ผลการศกษาพบวาแรงแวนเดอรวาลลปนแรงทมมากกวาแรงอน ดงตวอยางการยดตดของ (PF dimer และmethylolphrnols) กบผลกเซลลโลสของชานออย ทฤษฎพนธะโควาเลนซ (The covalent chemical bond theory) พนธะโควาเลนซเปนอกพนธะหนงทไดรบการพจารณาวาเกดขนในทฤษฎการดดซบ แตนอกจากจะเกดพนธะปฐมภมแบบโควาเลนซแลว กยงสามารถเกดพนธะไอออนนค ( ionic) และแบบโลหะ (metallic) ไดดวย ซงตวอยางการเกดพนธะโควาเลนซกบไม ไดแก การใชกาวไอโซไซยาเนต เชน MDI (dipheneylmenthan-44’-diisocyyanatte) โดยการเกดปฏกรยาของกลมไฮดรอกซลหลายประเภทบนลกนนและสารคารโบไฮเดรตของไม การแขงตวของปนปลาสเตอร (Setting of adhesives) ขณะทปลาสเตอรเปยกบนพนผววสดไม ขบวนการยดตดจะสมบรณโดยการเปลยนแปลงสภาพของปลาสเตอรเหลวเปนปลาสเตอรแขง การเปลยนสภาพมทงแบบการเปลยนแปลงทางกายภาพและการเปลยนแปลงทางเคม ซงสามารถแบงออกไดเปน 3 กลไกใหญๆ ไดแก การลดปรมาณตวท าละลาย (Solvent loss) ในระบบนจะตองท าใหตวท าละลายลดลงหรอหมดไป จดเกดเปนแผนฟลมของปลาสเตอรลวนๆ หากเปนวสดทเปนรพรน เชน ไมหรอกระดาษ ตวท าละลายเชนน ากจะแพรกระจายลงสเนอวสด แตหากวสดทไมเปนรพรน เชน พลาสตก กจ าเปนตองปลอยใหตวท าละลายระเหยไปยงอากาศหลงจากเคลอบบนผว แลวปลอยใหถงสภาวะการแตะตด (tacky state) ปลาสเตอรทกลไกการแขงตวลกษณะน ไดแก นลอาซเตต และกาวซเมนต (contact cements) การใหความเยนแกกาวรอน (cooling of the hot film) กาวประเภทรอนเหลวหรอฮอตเมลท จ าเปนตองใหความรอนถงระดบสงกวาอณหภมหลอมเหลวของปลาสเตอร จงจะใชประโยชนในการตดไมได ประเภทนจะไมมตวท าละลายเลย เปนเนอแท 100 % มการหดตวของ

44

แผนฟลมนอยกวาทใชตวท าละลาย แตจะมชวงระยะเวลาการปฏบตงานทสน หลงจากท าใหปลาสเตอรเยนตวหรอปลอยใหเยนตวเองในสภาวะบรรยากาศหองกจะเกดการแขงตวกลบทนท การเกดปฏกรยาแขงตวทางเคม (Chemical curing) เปนกลไกทเกดกบกาวทใชรปของโมโนเมอร หรอโพลเมอรขนาดเลกจากสภาวการณของการสงเคราะห ( Intermediate-small polymer condition) แลวเกดการเชอมตวทางขวางเปนโครงสรางรางแห ขณะทเกดการแขงตว กาวอพอกซ และกาวฟอรมลดไฮด จะตองใชสารท าใหแขงตว (Curing agent) และสารเรงแขง (catalyst) ผสมกาวในขณะใชงาน การแขงตวมากเกนไปและการแขงตวนอยเกนไป (Over-Under Curing)

เมอค านงถงวธการหรอกลไกทท าใหเกดการแขงตว จ าเปนตองทราบปรากฏการณ 2 สภาวะ คอ การแขงตวมากเกนไป (Over curing) และการแขงตวนอยเกนไป (Under Curing) สภาวะทปนปลาสเตอรแขงตวมากเกนไป เปนสภาวะทกาวเกดการเชอมตวทางขวางมากเกนไป จงสงผลใหปนปลาสเตอรโดยทวไปเปราะ กรอบงาย จนไมสามารถหยนรบสถานการณแวดลอมทรนแรงได เชน การกระแทกเชงกล การขยายตว หดตวจาการเปลยนแปลงอณหภม เปนตน สวนสภาวะทปนปลาสเตอรแขงตวนอยเกนไป เปนสภาวะทเกดการเชอมตวทางขวางนอยเกนไป จนเปนเหตใหการยดแนน (cohesion) มความออนแอลง และอาจเปนเหตใหมการดดซบความชนของปนปลาสเตอรขน สงผลใหความแขงแรงของปนปลาสเตอร สาเหตคาระดบ pH อณหภม แรงดน และระยะเวลา สภาวะการแขงตวมากเกนไปและการแขงตวนอยเกนไป แตกตางกบสภาวะการแขงตวกอน (precure) และการแขงตวหลง (postcure) ตรงทมลกษณะเปนการยดแนน (cohesion) และการยดตด (adhesion) วธการแขงตวของปนปลาสเตอร (Methods of Setting) การแขงตวโดยการสญเสยของตวท าละลาย (Setting by Loss Solvent) กาวทมการแขงตวของกาวโซเดยมซลเขต กาวแปง กาวไวนลเอสเตอร และอนๆ ปนปลาสเตอรแขงตวโดย การสญเสยตวท าละลาย โดยปกตแลวปนปลาสเตอรจะปรากฏในรปของแขง แตถกท าใหอยสภาพละลายซงเปนน าหรอตวท าละลายชนดอน เมอน าไมมาตดดวยกาวประเภทน ตวท าละลายจะสญหายตามดานขาง บางสวนไหลซมเขาไปในเนอไมเมอกาวสญเสยตวท าละลายจะเกดการแขงตวทนททแขงตวแลวจะกลบกลายเปนของเหลวอกไดในตวท าละลายทเหมาะสม

45

การแขงตวโดยไดรบความเยน (Setting by Cooling from the Molten state) ทมสวนประกอบของสารเยลลาตน (Gelatin) และสารบทเมน (Bitumen) สารทงสองชนดเมอไดความรอนอยางเพยงพอจะอยในสถานะของเหลว และถกน าไปใชในสภาพทเหลว เมอปลอยทงไวใหเยน ณ อณหภมหองจะเปลยนสภาพเปนของแขงทนท การแขงตวโดยกรรมวธการเปลยนแปลงทางเคมอยางถาวร (Setting by Permanent Chemical Change) กาวประเภทนเกดการแขงตว จะไมสามารถกลบคนสสภาพของเหลวไดอก การเปลยนแปลงทางเคมเกดขนได 2 วธคอ ก. โดยการใชสารผสมจ าพวกฮารดเดนเนอร (Hardeners) ชวยในการท าใหแขงตวเรวขน การแขงตวโดยใชวธนจะเกดขนอยางชาๆ และสม าเสมอทอณหภมหอง แตปฏกรยาทางเคมทเกดขนอาจท าใหมการแขงตวเรวขนโดยการเพมความรอนใหสงขน ฮารดเดนเนอรทใชหากมความเจอจางทนอยลง จ าเปนตองเพมอณหภมใหสงขนเพอนตวเรงปฏกรยาในการท าการรวมตวของปนปลาสเตอร ข. การใชความรอนในการแขงตว (Simple heating only) ไดแก กาวเมลามน ฟอรมลดไฮด และกาวฟนอลฟอรมลดไฮด กาวพวกนอยในสภาวะทเปนแผนบางๆ จะถกน าไปวางบนรอยตอของแผนไม กาวเมอไดรบความรอนทเหมาะสมจะเปลยนสภาพเปนของเหลว ซงจะน าไปสการแขงตวโดยการเปลยนแปลงทางเคมของกาว อทธพลของกาวตอคณสมบตของบอรด (Influence of resins on board properties) คณสมบตของแผนเสนใยชานออยทไดสวนใหญไดมาจากกาวทใชในปรมาณทเหมาะสมกบชนดของเสนใย ปรมาณการใชกาวผนแปรมาก จาก 0-15% กาวยเรยฟอรมลดไฮด (UF) จะอยในชวง 5-9% ความหนาแนนของแผนชนวนความรอนสงขนท าใหคาการตานแรงดดของฉนวนความรอนจะเพมขนเปนเสนตรง เมอใชปรมาณกาวในเปอรเซนทสงขน คาการขยายตวทางความหนาเปนคณสมบตทส าคญเมอมการเปลยนแปลงความชนของสภาพแวดลอมการ ขยายตวปกตจะวดหลงจากแชน าทอณหภมหองเปนเวลา 2 และ 24 ชวโมง ดงรป แสดงใหเหนวา การเพมปรมาณกาวท าใหความคงขนาดเพมขน การขยายตวทางความหนาทแชน า 2 ชวโมงจะไมสงเทาแชน า 24 ชวโมงเนองจากน ายงแทรกซมเขาไปในโครงสรางของฉนวนความรอนยงไมเตมท โดยปรมาณกาวทใชในกาวการผลตฉนวนความรอนก าหนดได 2 วธคอ

46

เปอรเซนของเนอปนปลาสเตอรโดยน าหนกแหงของฉนวนความรอน ปรมาณของเนอปนปลาสเตอรทใช (กรมหรอปอนด) ตอหนวยพนทผวชนไม

ภาพท 9 ผลกระทบของปรมาณปนปลาสเตอรทใชตอความแขงแรงและการขยายตวทางความหนาของฉนวนความรอนทความหนาแตกตางกน ปรมาณปนปลาสเตอรทใชในการขนรปฉนวนความรอน เมอใชปนปลาสเตอรต ากวา 9% เปนชวงทใหความแขงแรงและการขยายตวทางความหนาของฉนวนความรอน ชนดความหนาแนนปานกลาง สมผสกบบรรยากาศภายนอกไดมากกวา 3 ป ภาพท 8 แสดงใหเหนความแขงแรงของฉนวนความรอนทใชกาวยเรย-ฟอรมลดไฮด4% ยงคงมความแขงแรงอยโดยเฉพาะคามอดลสยดหยน (modulus of elasticity) หลงจากสมผสภายนอกถง 3 ป

ภาพท 10 ผลกระทบการสมผสอากาศภายนอกตอสมบตของฉนวนกนความรอนกบเปอรเซนตชนดปนปลาสเตอร สารท าใหเกดฟอง (Blowing agent) โดยทวไปแลวสารทท าใหเกดฟองจ าแนกออกเปน 2 ชนด คอ Chemical blowing agent (CBA) และ Physical blowing agent (PBA) ชนดแรกเปนวสดทางเคม ปอนเขาสกระบวนการผลตพรอมกบวสดโพลเมอรซงแตกตว (Decomposition) ในชวงอณหภมหนงๆ ใหแกสออกมา นนคอ

47

ไนโตเจน คารบอนไดออกไซด หรอแอมโมเนย ดงตาราง แสดง CBA ชนดตางๆ ซงใชอณหภมและปรมาณของแกสหลงการแตกตวทไดรบ การแตกตวของ CBA ท าใหเกดฟองแกสเกดขนในโพล เมอร ส าหรบสารท าใหเกดฟองชนด PBA หรอ Solvent blowing agent โดยมสภาพเปนแกสทอณหภมหอง และสามารถละลายในโพลเมอรเหลวได ในทางปฏบตใชแกสปโตรเลยมเหลว (Liquefied Petroleum Gas : LPG) ดงตาราง แสดง PBA แกสเหลานสามารถอดฉดเขาสโพลเมอรขณะทหลอมเหลวเปนเนอเดยวกนอยางสมบรณ ตารางท 15 CBA ชนดตางๆ ซงใชอณหภมและใหปรมาณแกสหลงการแตกตวตางกน Name Temperature

(๐C)

Gas yield (cc/g)

Gases

Azodicarbonamide (ACA) 4’-Oaybisbenzene sulfonylsemiccarbizide (OBSH) p-Tuluenesulfonylsemiccarbizide (TSSC) 5-Phenyltetrazine Trihydrazinatrizine (THT)

220 150-190 193 323 265-290

220 125 140 200 175

N2, CO2,

CO.NH3

N2, CO2,

CO.NH3

N2, NH3

ฉนวนความรอน (Thermal Insulation) วสดทใชเพอประหยดพลงงานทส าคญปจจยเกอบทกอาคารใชฉนวนกนความรอนในการควบคมอณหภมภายในอาคารใหอยในชวงทตองการ ฉนวนกนความรอนมสมบตในการสกดการสงผานความรอนจากดานหนงไปยงอกดานหนง ในการใชงานอาจใชรกษาความรอนและความเยน ทงนขนอยกบประเภทของฉนวนและลกษณะการใชงานฉนวนนนๆ เชนฉนวนกนความรอนในอตสาหกรรมอาหารแชแขง ตลอดการขนสงอาหารตองใชฉนวนในการรกษาความเยนของหองบรรจอาหาร ส าหรบอณหภมอาคาร สงกอสรางอาจท าหนาทหลายๆอยาง เชน ปองกนความรอน ปองกนเสยง ปองกนไฟ สภาวะภมอากาศของปะเทศไทยมภมอากาศแบบรอนชน อากาศนอกมอณหภมสง ดงนนเพอใหภายในอาคารมสภาพเหมาะสมตอการอาศยและเกดภาวะความสบาย จง

48

ตองลดความรอนทจะเขามาภายในอาคาร การใชฉนวนความรอนส าหรบประเทศไทยจงมวตถประสงคหลก เพอปองกนการถายเทความรอนจากภายนอกเขามาภายในอาคารเปนส าคญ กระบวนการถายเทความรอนผาน (Heat Transfer) ระหวางวตถสามารถเกดขนไดกตอเมออณหภมของวตถทงสองมความแตกตางกน ส าหรบวสดอาคารทสมผสกบอณหภมอากาศนอกและรงสอาทตยนน ผวสมผสดานนอกจะดดซบความรอนไว ท าใหบรเวณดงกลาวมอณหภมสงขน มากกวาพนผวทใกลเคยงและอณหภมของอากาศภายนอกจงเปนผลใหเกดความแตกตางของอณหภมระหวางอากาศภายนอกและพนผวสมผสของวสดอาคารดานนอก พลงงานความรอนบางสวนจงเกดการสญเสยใหแกอากาศภายนอก โดยเกดการพา (Covetion) และพนผวรอบๆขางดวยการแผรงสความรอน (Radiation) และขณะเดยวกนพลงงานความรอนบางสวนจะถายเทใหกบผวสมผสทอยตดกนทมอณหภมต ากวาโดยการน า (Coductivity) ปรมาณความรอนทถายเทไปในแตละทศทางนน ขนอยกบความตานทานความรอนละมวลของวสดอาคาร อณหภมอากาศภายนอกและรงสความรอน จากดวงอาทตยในแตละวน จะสงผลใหอณหภมดานนอกของวสดอาคารรอน และเกดความไมคงทของการถายเทความรอนผานโครงสราง จากกระบวนการนจะท าใหเกดฉนวนชนดตางๆ ซงขนอยกบความตานทานความรอนและคาความจความรอนของวสดอาคารชนดนนๆ การสรางความสมพนธของการถายเทความรอนแบบ Periodic ทผานวสดของอาคารนน คอ การสรางความสมพนธระหวางการน าความรอนของสงแวดลอมและโครงสรางภายในของวสดอาคาร กลไกทเกดขนภายในฉนวนมวลสารเกดขนไดโดยชองเลกๆ ทอยภายในวสด และลกษณะเปนโพรงอากาศทท าหนาท ตานทานการไหล (Flow) ของอากาศหรอกาซท าใหมความรอนเพยงเลกนอยเทานนทสามารถถายเทผานจากดานหนงของวสดไปยงอกดานหนง โดยความหนาแนนของฉนวนกนความรอนเปนสดสวนกบความพรน (Porosity) คาหนงของวสดทน ามาผลตเปนฉนวนความรอนใดๆนน สภาพการน าความรอนปรากฏ (Apparent Thermal Conductivity) ทเกดขนจะลดลง เนองจากการพาความรอนโดยอากาศ ภายใยฉนวนกนความรอนนนลดลง เพราะการลดขนาดของชองอากาศระหวางเซลลของเสนใย ทท าใหอากาศภายในฉนวนกนความรอนหยดนงไมเคลอนทจนมสภาพเปนฉนวนกนความรอนอยางด ถงแมวาภายในเซลลบางสวนจะเกดการแผรงสความรอนระหวางเสนใยแตละเสนภายในฉนวนกตาม เมอความหนาแนนของวสดเพมมากขน (เสนใยแตละเสนชดกน) การแผรงสตามทศทางการเคลอนทของความรอนจะลดลง เนองจากผลของอณหภมทเสนใยตดกนมคาใกลเคยงกน เมอความหนาแนนของวสดหรอฉนวนกนความรอนเพมขนเรอยๆ การเกดการแผรงสความรอนระหวางเสนใยสเสนใยและพนผวจะลดลงท าใหสภาพการน าความรอนปรากฏลดลงดวยจนกระทงเมอ

49

เสนใยหรอเซลลตอเชอมจนเปนเนอเดยวกน จะเกดการน าความรอนขนภายในวสดจนถงจดทการแผรงสความรอนทลดลงมคานอยกวา การน าความรอนทเพมขน (จากผลของการเพมความหนาแนนของวสดทท าใหเสนใยชดกนมากขน) สภาพการน าความรอนปรากฏจะเรมเพมขน แสดงดงรปท 11 ดงนนจะเหนไดวาในการใชฉนวนมวลสารนน จะมคาความหนาแนนของวสดทใชผลตฉนวนกนความรอนแตละประเภททเหมาะสมคาหนงเทานน ฉนวนกนความรอนทดควรเปนฉนวนความรอนทมคาสภาพการน าความรอนปรากฏรวมต าสด

ภาพท 11 แสดงการไหลของความรอนผานฉนวนมวลสาร การน าความรอน (Thermal Conductivity) การน าความรอนในกระบวนการเกดขนบนชนอะตอมของอภาคพบวาในโลหะ การน าความรอนเปนผลมาจากการเคลอนทของอเลคตรอน ในของเหลวและของแขงทมสภาพน าความรอนต า การสนของโมเลกลขางเคยง เปนสาเหตใหเกดการน าความรอนขน สวนกาซการน าคว ามรอนเกดขนผานการสนระหวางโมเลกล สงผลของการถายเทความรอนดวยการน าความรอน ซงมอตราการถายความรอนโดยการน าความรอนเปนสดสวนตรงกบผลตางของอณหภมดานสงและต า และพนผวความรอนไหลผานตงฉากกบทศทางการไหลของความรอนแตจะเปนสดสวนกบความหนาแนนหรอระยะทความรอนถายเทของวสดนน สามารถค านวณไดโดยใชสมการ 2.1

………………………………….2.1

50

เมอ Q = ปรมาณความรอนทถายเทตอ1วนาท (W) k = สภาพการน าความรอน (Thermal conductivity,W/m.K) A = พนทหนาตดทความรอนไหลผาน (m2) T1,T2= อณหภมสงและต าแตละดานตามล าดบ (K) X = ความหนา (m)

ภาพท 12 ลกษณะของแผนฉนวนใยเซลลโลสจากชานออย เสนใยเซลลโลส (Cellulose) เปนฉนวนความรอนทผลตขนจากการน าไม หรอกระดาษทใชแลวมาใชใหมอกครง (Recycle) แสดงดงรป โดยการยอยจนละเอยดประสานเขาดวยบอแรกซ สวนผสมทงสองจะชวยใหมสภาพตานทานการลกไหมไฟและการดดซบความชน การประยกตใชงานอาจใชในการเทบรรจ (Loose Fill) ในชองผนงหรอ เพดานของอาคารใชลกษณะของฉนวนแบบแผน (Batt) แบบคลมหม (Blanket) หรอเปนแบบโฟมฉดส าหรบเปนฉนวนกนความรอนใตดาดฟา หรอหลงคาโดยทวไปแลวฉนวนใยเซลลโลสทผลตเพอจ าหนายในทองตลาดปจจบน มกท าขนจากเยอกระดาษทใสสารกนไมใหไฟลาม ท าใหสามารถปองกนไฟไหมไดในระดบหนงเมอโดนไฟไหมจะมควนและดบเองไปในทสด ถาเยอกระดาษมสารเคมผสมอยางถกตองสามารถใชเปนวสดปองกนไฟได เมอเปรยบเทยบคาการน าความรอนดงภาพท 12 แสดงคาการน าความรอนปรากฏตอความหนาแนนของฉนวนกนความรอนประเภทตางๆ ทใชส าหรบงานกอสราง

51

ภาพท 13 แสดงคาการน าความรอนปรากฏตอความหนาแนนของฉนวนประเภทตางๆ งานวจยทเกยวของ Femandez และคณะ การแยกพท (pith) ออกจากชานออย ในการน ากากออยมาใชเปนวตถดบใหกบผลตภณฑอนๆ และเพมคณคาของมน จ าเปนตองแยกสวนประกอบของมนออกได 3 วธ วธแยกแหง (Dry depithing) จะท าการแยกพทออกจากหลงจากท าใหกากออยแหงแลว วธแยกชน (Humid depithimg) จะท าการแยกพทออกจากหลงจากท าใหกากออยทไดจากโรงงานน าตาลจะมความชนประมาณ 49% และวธแยกเปยก (Wet depithing) จะแยกพทจากชานออยทอยในรปสารแขวนลอยเจอจาง กากออยทผานกระบวนการแยกเปยกแลวจะใชเปนวตถดบในการผลต Particle fiber board เยอกระดาษ Furfural เปนตน ในการท าการแยกเปยกทใหผลดทสดมกใชวธท 1 และวธท 2 รวมกนในขนตอนแรก จากนนจะใชวธท 3 เปนขนตอนตอไป Paturau,J.M (1982) การผลตแผนไมเสนใยไมอด (Fiber board) ผลตจากเสนใยจากไมทมท าใหบรสทธทงหมด หรอท าบรสทธบางสวน หรอท าจากเสนใยของพชชนดอนๆ และมการใช Bonding agent หรอสารชนดอนๆ เพอเพมคณสมบตทางดานความแขงแรง การทนตอความชน ทนไฟ การผพง หรอเพอปรบปรงคณสมบตอนๆ สวนการผลต Insulation board กระบวนการ ผลตโดยการน ากากออยทไดจากโรงงานน าตาลมาแยก Pith ออก รอนผานตะแกรงจากนนเขาเครองยอยโดยใชปนขาวหรอ NaOH ท าการยอย 40 นาท ภายใตความดน 620 kPa เมอครบเวลาจะลางสงทยอยไดและสงไปท Refiner เตม Sizing agent ปกตใช 1%rosin ลงไปในเยอทมคา pH เปนกลาง เมอตกตะกอนเยอและคดขนาดโดยปรบคา pH ไปท 4.6 – 4..8 ดวยสารละลายปนขาว 3% ส าหรบการผลต Insulation board และใชสารละลาย ferric sulphaet 1.25% ส าหรบ Hard-board ทง 2 การผลตจะมการเตม termiteproofing agent เชน pentachlorophenalหรอ arsenic เพอปองกนแมลงและรา จากนนเยอทไดจะจดสงไปท Consistency regulaterแลวน าไปขนรปโดย Board-forming machine ซงใชไดทงแบบ Fourdrinier หรอแบบ single-cylinder vacuum ความชนจะถกแยกออก 40 – 50% ตดใหมขนาดทตองการท าใหแหงใน deier อณหภมสง (ประมาณ 200 องศา) Hsu. W.E,(1971) ศกษาเกยวกบแรงยดเหนยวของกาวทเหมาะสมทสด ไดจากการสงเคราะหทมความไวปฏกรยาเคมสง มการเชอมตวตามขวางเปนอยางดรวมทงใชระยะเวลาในการ

52

แขงตวสนอกดวย และในป 1988 ไดศกษา การพองตวทางความหนาของแผนปารตเกลจะลดลงอยางมากโดยท าการอบไอน า (15.5Kgf/cm2) กบชนไม (particles) ซงจะชวยความสามารถในการบบอด (Compressibility) ของไมไดอกดวย ความตานทานแรงดด (MOR) ของแผนปารตเกล ยงไมถกท าใหเสยเมอใชระยะเวลาการอบไอน าสนๆ และในป (1982) ไดศกษากระบวนการแยกพทจะเปนการเพมมลคาในการผลตกระดาษ ชานออยทไมไดผานการแยกพท หรอมการแยกบางสวนจะผลตกระดาษ Insulation board ทมคณภาพต า Kollmannและคณะ เสนอการยดตดของไมวา จ าเปนตองท าใหพนผวไมทงสองใกลกนมากทสดเพอใหเกดแรงดงดดกนตามระยะหางของการเกดพนธะและแรงดงดดของแตละชนด ซงจะตองท าใหทงสองพนผวไมมความใกลชดกนต ากวา 3 องสตรอม ( ๐A) เนองจากผวไมซงมความขรขระอยในตวอยแลวและมความแขงแรง มความสกปรก ฝน ความชน และอากาศ จงเปนไปไดยากมากทจะท าใหพนผวทงสองใกลชดกนไดตามความตองการโดยไมท าใหเนอไมเกดความเสยหาย จงตองมการใชกาวเหลวเพอใหไหลไปปดความสงต าพรอมกบไลอากาศและสงสกปรกบางชนดออกใหราบเรยบ แลวเปนตงกลางเชอมยดทจะสามารถใหผวสมผสใกลชดกนจนเกดแรงดงดด มการยดทแขงแรง วรช ชนวารน (2533) การดดซม (adsorption) ของเหลวทางกลของแขงทเปนรปรพรนเขาไปในแคพพลลารของของแขงนน อนเปนผลเนองจากแรงตงผว การดดซมนอาจจะเกดขนในแคพลลารทใหญพอจะเหนไดดวยตาเปลา หรอแคพลลารขนาดเลกทมองไมเหน ความดนไอของของเหลวทถกดดนนลดลง ขนอยกบขนาดของแคพลลาร พลงงานทตองใชในการท าใหของเหลวท ถกดดซมระเหยไปนนจะมากกวาพลงงานทตองใชในการท าใหของเหลวทมผวหนาราบกวางระเหยไปเพยงเลกนอย Kiatgrajai (1997) ไดศกษา ฟลอลก เอ (phenolic A) หรอ เอรง ของแคเทคอนเทานนทสามารถจะท าปฏกรยากบ ฟอรมลดไฮด (Formaldhyde) 2โมล แสดงวาปฏกรยาโพลเมอรไรเซซน (Polymerzation) ขนแรกจะเกดปฏกรยาโพลเมอรลกษณะเชงเสน (linear polymers) เปนสวนใหญ และยงพบวาปฏกรยาโพลเมอรไรเซซนของแคเทคนกบฟอรมลดไฮด เกดเรวกวาปฏกรยาโพลเมอรไรเซซนของฟนอลฟอรมลดไฮดถง 60 เทาตว ปจจยส าคญทท าใหคณภาพของแผนไมอดดหรอคณภาพต าเพยงไรนน ขนอยกบแรงยดเหนยวของกาวทใชผลตแผนไมอดเปนเกณฑตดสนสวนใหญ

53

ซงนอกจากชนดของสารเคมทใชสงเคราะหเปนกาวแลว ยงมปจจยอนๆอก เชน ปรมาณความชนของไม การเตรยมผวหนาไม การผสมกาวและการทากาว วธการประกบไมทากาว การใชขนาดของแรงดนอดและอณหภม และเวลาเพอใหกาวแขงตว กเปนปจจยทส าคญอนมผลท าใหแรงยดเหนยวมคณภาพดในทสดได Houwinkและ Salomon (1965) ศกษาถงภาวะทจะท าใหแรงยดเหนยวทดนนขนอยกบความสามารถทกาวจะเปยกผวไมไดมากนอยเพยงไร (Wellability) และการยดเหนยวทระหวางโมเลกลทใกลเคยง (Intimate molecular contract) คาใชวดความสามารถของกาวทจะเปยกผวหนาไดดหรอไม โดยทวไปใชมมสมผส (Contact angle) ของผวหนาไมกบกาวซงมคามมนจะแปรผนกลบกนกบคาทดสอบแรงดงของไมอดและรอยแตกของไมใกลแนวกาวนนๆ ปจจยทเปนตวแปรของความสามารถทกาวจะเปยกผวหนาไมนอกจากจะขนอยกบคณสมบตของกาวทใชแลวยงแปรผนตามลกษณะทางกายภาพสมบตของไมทใชอกดวย Southen pine และ Koch (1967) กลาววา อตราความเรวของการหลดลอกออกระหวางแผนไมบาง (Rate of delamination) จะมสวนสมพนธกบเวลาเปนเสนตรง และไมทมความถวงจ าเพาะมากกวา 0.5 มกจะมการหลดลอกออกไดมากกวาไมทมความถวงจ าเพาะต ากวา ดงนนหากตองการไมทมความถวงจ าเพาะสงขน โดยการทดลองตองการใหมการหลดลอกออกในอตราทต าทสดนน จ าเปนอยางยงทจะตองใชเวลาในการประกบ (Assembly time) ทสน สวนความชนของไมบาง โดยทวไปนยมใชปรมาณความชนประมาณ 8 – 10% ส าหรบกาวยเรย (Urea) และ 3 – 5% กาวฟนอล (Freenol) รตตยา และคณะ ไดศกษาการผลตแผนปารตเกลบอรดความหนาปลานกลางจากตนหญาสลาบหลวง ในการผลตโดยใชกาวยเรยฟอรมลดไฮด และกาวยเรยเมลามน ฟอรมลดไฮดเรซน เปนสารยดตดทไดตดทไดสงเคราะหขนในหองปฏบตการในการทดลองและทดสอบสมบตทางกายภาพคอคาความหนาแนน คาการดดซบน า คาความตานทานแรงดดและคาความตานทานแรงดงตงฉากกบผวหนา จากการทกสอบพบวา สงทมผลตอสมบตกายภาพคอ ชนดของชนไม ชนดของสารยดตด ปรมาณสารยดตดกลาวคอถาใชสารยดกาวย เรย -เมลามนฟอรมลดไฮด (Urea-Melmine formaldehyde resin) กบหญาสลาบหลวงทปรมาณสารยดตดเทากน พบวามสมบตทใชกาวยเรยเมลามนฟอรมลดไฮดเปนสารยดตดจะดกวากาวยเรยฟอรมลดไฮดเปนสารยดตด ถาใชสารยดตด

54

ชนดเดยวกนปรมาณสารยดตดเทากน พบวาชนไมยคาลปตส จะมคณสมบตดกวาแผนทใชตนหญาสลาบหลวง และหากใชสารยดตดในปรมาณทแตกตางกน กมผลตอสมบตเชนเดยวกน วาท และคณะ ไดศกษาปรมาณเนอกาวทมผลสภาพสมบตเชงกลและสมบตของแผนเสนใยไมอดความหนาแนนปานกลางจากไมยางพารา โดยท าทดลองเปนแผนใยไมอดชนเดยวผลตโดยกรรมวธแหง (Dry Process) มลกษณะเปนแบบ Smooth 2 side มขนาดของแผน 350 x 350 x 10 มม. มความหนาแนน 750 – 800 ก.ก/ลบ.ม อณหภมอดรอนท 150 – 160 เวลาในการอด 5 นาท และใชความดน 150 กก./ตร.ซม ใชปรมาณกาวยเรยฟอรมลดไฮด13% และสารพาราฟนเหลว 1% โดยใชอตราสวนของเนอกาวแหงตอเยอแหงในอตราสวน 47, 52, 57 และ 62% ตามล าดบ และความชนกอนผสมกาวและหลงผสมกาว 5% และ 15% ตามล าดบ จากการทดสอบระดบปรมาณกาวทอตราสวนดงกลาวมาเปรยบเทยบกบคามาตรฐาน พบวาปรมาณเนอกาวท 47% เปนแผนทมคณสมบตตานทานแรงดด (MOR) และมอลดลสยดหยน (MOE) สง เนองจากเกดการยดหยนของกาวสง และมคาการดดซมน า (Water adsorption) นอยสวนการขยายตวตามความหนา (Swelling in water) ต ากวาระดบปรมาณของเนอกาว Carvajal O.(1995) ศกษาถงการน ากากออยมาผลตเปนแผนปารตเกลบอรด ส าหรบใชในอตสาหกรรมการกอสราง โดยการผสมกากออยกบกาวเรซนสงเคราะหหรอ Inorganic binder ในป 1996 ไดศกษาถง การผลตแผนปารตเกลบรอด (Particle Board) จากกากออยใช black liquor และสารเตมแตงอนๆ เพอเปน Plasticizer โดยไมมการใชกาวสงเคราะห ทงนเปนการประหยดตนทนในการผลตและลดอนตรายจากสารเคม เชน ยเรยฟอรมลดไฮดเรซน Odozi T.O. Akaranta O. และ Ejike P.N. ไดศกษาถงลกษณะของแผนปารตเกลบอรดจากเศษเหลอทงทางการเกษตร โดยใชเปลอกไมโกงกาง ซงขาวโพด ชานออย และขกบ น ามาบดใหมขนาด 60 เมทช ใชกาว Urea และ Resorcinol formaldehyde resin มาท าการพอลเมอรไรเซชนกบกาวแทนนน ทไดจากเปลอกไมโกงกางจากการทดลองพบวา แผนทใชกาว Tannin –resorcinol formaldehyde resin ท 10% ทใชอตราสวนผสมของซงขาวโพด และชานออย อยางละ 50% มคา Bending strength เทากบ 200 และ 159 Psi ทแชน า 5 ชม. และคาการดดซมน าเทากบ 8.6 % ท 5 ชม. สวนแผนทใชกาว Tannin –resorcinol formaldehyde resin ท 25% จะมคา Bending strength ทสง 204.7 Psi และ 175 Psi ทแชน า 5 ชม. และมคาการดดซมน าลดลงเทากบ 44% ท 5 ชม. สวนแผนทใชกาว Tannin –resorcinol

55

formaldehyde resin ท 10% ทใชอตราสวนผสมของขกบ 50% ชานออยและซงขาวโพด อยางละ 25% จะมคา Bending strength ทต ามากและการดดซมน าสงถง 60% ทแชน า 5 ชม. Browne และ Brouse ไดเสนอการยดตดกาวกบไมนนเปนความรดานทางกลศาสตรและเคมวทยา มการยดเกาะเชงกล (Mechanical adhesion) ทกาวเหลวแทรกซมไปตามผวไมตามรอยแตกและรพรนของโครงสรางไม แลวเกดการแขงตวของกาวทท าใหไมเกาะเกยวกนไวดวยสายกาวทดเหมอนคลายตะขอหรอหนวดหมก ซงเปนกลไกขนแรกของการยดตด ซงเปนผลทางออมในการยดตดขนทสองในลกษณะแรงแวนเดอรวาลลหรอการยดตดจ าเพาะ Knapp et al. (1957) ทไดท าการเปรยบเทยบชานออยลกษณะตางๆดงน ชานทไมไดผานกระบวนการใดๆเลย ชานทผานกระบวนการท า Dry screen ชานออยทผสมกบน าความชนท 10% น าไปกวนทอณหภม 90 องศาเซลเซยส ความชนจะลดลงเหลอ 1% เพอใหกาวไหลเขาเครอง Hammer mill เปนในทศทางเดยวกน ในป (1957) ไดศกษาเวลาทใชในการยอยชานออยทเวลาตางๆ โดยใช Sulphiteprocressในการผลตเยอ พบวาชวงเวลา 30 นาทลกนนจะละลายออกมาดวยอตราสวนทสงมากในขณะทเพนโตแซนจะละลายออกมาในอตราสวนคงท และหลงเวลา 30 นาทแรกลกนนจะเรมตกตะกอนในอตราสวนทลดลงมากจนไมมผลกระทบตอปรมาณเยอทไดและเพนโตแซนยงสามารถละลายไดจนถง 90 นาทผานไป จากนนอตราสวนการตกตะกอนของลกนนจะเพมมากขนจะมผลปรมาณเยอ Tedjiowahjono, 1995 ในการผลต Particle board โดยใชกากออยมกรรมวธการผลต โดยการน ากากออยมาท าใหแหงจนมความชน 3% ของตวามชนเรมตน ผานเครองกรองทมขนาด 14 mesh น าอนภาคขนาดเลกทผานตะแกรง มาผสมกาว 35% เรซน19% และ Paraffin wax 1.9% สวนผสมของกาวประกอบดวย Urea – foemaldehyde 80% Hardner 8% Ammonia 2% และน า 10% ตอจากนนน าสวนผสมทงหมดมาอดดวยความดน 10 กโลกรมตอตารางเซนตเมตร ทอณหภม 150 องศาเซลเซยส เปนเวลา 5 นาท

ประวตความเปนมาของแบบพมพปนปลาสเตอร ไดมผบนทกในประวตศาสตรเกยวกบปนปลาสเตอรในอตาลครงแรกในป ค.ศ. 1545 ประมาณ 450 ปมาแลว แตยงไมเปนทรจกแพรหลาย ตอมาประมาณป 1770 ไดมการท าปนปลาสเตอรกนอยางแพรหลายในประเทศฝรงเศส ซงเปนตนก าเนดของชอปลาสเตอร ออฟ ปารส (Plast of paris) จากนนเปนตนมาวสดปนปลาสเตอรไดใชกนทวไป ในอตสาหกรรมเครองปนดนเผาในยโรป คอ องกฤษ ฝรงเศส อตาล และเยอรมน การคนพบวตถดบปนปลาสเตอรท าใหกรรมวธการผลตปฏรปใหมหมดในระบบอตสาหกรรมเครองปนดนเผา ซงตรงกบยค

56

ปฏวตอตสาหกรรมพอด สามารถผลตชนงานไดมากขน โดยไมตองอาศยการปนจากชางฝมอทละชน ปจจบนปนปลาสเตอรกยงคงใชกนอยางกวางขางในวงการอตสาหกรรมเครองปนดนเผา โดยยงหา วสดอนทดกวาและมราคาถกกวามาทดแทนไมได กอนทคนเราจะรจกการพมพจากปนปลาสเตอร แบบพมพสมยกอนท าจากเครองปนดนเผา ปนดวยดนแลวน าไปเผาไฟใหแกรงกอนใช ตอมาเมอปนปลาสเตอรเปนทรจกกนอยางแพรหลายแบบพมพทท าจากเครองปนดนเผากหมดความนยมไป ดงจะเปรยบเทยบคณสมบตของแบบพมพปนปลาสเตอรกบแบบพมพเครองปนดนเผาคอ

1. แบบพมพปนปลาสเตอรสามารถดดซมความชนจากพมพไดดกวาพมพดนเผา 2. แบบพมพปนปลาสเตอรไมตองน ามาเผากอนใชงาน แตพมพดนจะตองเผากอนทกชนถงแมจะเปนพมพกดเพยง 2 -3 กตาม 3. แบบพมพปนปลาสเตอรสามารถผลตไดรวดเรว 4. แบบพมพปนปลาสเตอรไมหดตว แตพมพดนเผาหดตวหลงการเผาอยางต า 10% เนองจากดนเปนวตถดบทความเหนยวและหดตวหลงการเผา แตขอเสยของพมพปนปลาสเตอรคอความคงมนนอยกวา ผวหนาพมพสกหรอไดงาย ตองท าพมพชดใหมแทนพมพเกาทเสยสภาพตลอดเวลา ตางกบพมพดนเผาทสามารถใชงานไดตลอดไป แบบพมพดนเผา 2 ชนพบในประเทศกรก เปนพมพรปหวแกะถวยสวนบนปนดวยแปนหมน แลวน ามาตดเปนชนเดยวกนกบสวนลาง และพมพดนเผาและแบบพมพปนปลาสเตอรในยคแรกๆ ใชดนเหนยวอดเขาไปในแบบพมพทง 2 ชนใหตดกน การขนรปดวยวธหลอน าดน เพงจะรกนมาเมอประมาณ 200 ปมานเอง ประมาณป ค.ศ. 1790

ชนดของปนปลาสเตอรและกรรมวธการผลต ปนปลาสเตอรทผลตจ าหนายในสหรฐอเมรกามมากกวา 300 ชนดใหเลอกใชไดตามความเหมาะสมกบงาน ชนดแขงตวเรว แขงตวชาหรอมความละเอยดมากเปนพเศษ ไดแกปนปลาสเตอรหนส าหรบการแพทยและทนตกรรม ปนปลาสเตอรส าหรบงานปตมากรรม (Casting Plaster) และปนปลาสเตอรส าหรบแบบพมพเครองปนดนเผา (Pottery Plaster) โดยทวไปปนปลาสเตอรทใชท าเครองปนดนเผา จะมคณภาพดกวาปนปลาสเตอรส าหรบงานปตมากรรม มเนอละเอยดกวาไมมเมดทรายเจอปน ปนปลาสเตอรทผลตในประเทศไทย มเฉพาะปนปลาสเตอรชนดธรรมดายงไมมการผลตปนปลาสเตอรหน ซงปจจบนยงตองน าเขาจากตางประเทศเพอใชในการท าแบบพมพอตสาหกรรม ใชในงานการแพทยและทนตกรรม ปนปลาสเตอรหนมเนอปนละเอยดมาก เมอแหงมความแขงแกรงทนทานและมราคาแพงกวาปนปลาสเตอรธรรมดาหลายเทา

57

การทคณภาพแตกตางกนออกไปเนองจากการกอนแรยปซมทผลตปนแตกตางกน วธการผลตกแตกตางกน แรยปซมเปนเกลอชนดหนงเรยกเปนภาษาไทยวา แกวแกลบ หรอเกลอจด ซงเกดจากระเหยของแหลงน าทะเลเดม หรอเกลอจดและสารตางๆตกตะกอนรวมกนอย แรยปซมมหลายชนด เชน หนยปซม (Rock gypsum) และยปไซด (Gypsite) ซงประกอบดวยยปซมและดน ซงแตละชนดมคณภาพแตกตางกนไป ปนปลาสเตอรทมคณภาพดจะเลอกกอนแรทมความบรสทธ 96% ขนไปในการผลต ปนปลาสเตอรมเนอละเอยดมากๆ จะมการเตมผลกของซลกาละเอยด (Cystallineailica) ผสมลงไปดวย บางครงกมชอเรยกตามภาษาฝรงเศสวา ครสตลแคลเซยม ซลเฟตซงนยมใชตนแบบพมพคณภาพด ปนปลาสเตอรผลตจากแรยปซม ซงมสตรทางเคมคอ แคลเซยมซลเฟตCaSO4 2H2O ประกอบดวยผลกของแคลเซยมซลเฟต 1 โมเลกล และน า 2 โมเลกล โดนการน ากอนแรยปซมทคดเลอกเกรดแลว บดละเอยดน ามาเผาผานความรอนไลน าออกจากแรยปซมไปหนงโมเลกลครง ยงคงเหลอน าในผงปนปลาสเตอรทเผาแลวครงโมเลกล ผงปนปลาสเตอรทเตรยมไวไดดงน เมอน ามาผสมกบน าปนกจะคนตวกลบสสภาพกอนแขงดงเชนกอนแรเดมอก จากการรวมตวทางเคมของน าในผลกแรยปซมใหเปนสองโมเลกลตามทางเคมของผลกน าในแรยปซมใหเปนสองโมเลกลตามเดมกรรมวธการผลตปนปลาสเตอรสามารถแบงออกไดเปน 2 วธ วธการผลตแตกตางกนท าใหคณภาพของปนปลาสเตอรแตกตางกนดวย คอ ปนชนดเบตาปลาสเตอร (Beta - Plaster) ชนดอลฟาปลาสเตอร (Alpha – Plaster ) วธท 1 การผลตปนโดยวธการควใหใหไอน าระเหยออกจากผลกปน

น ากอนแรยปซมทใชแลว มาบดยอยเปนผงละเอยดแลวน ามาเผาผานความรอนในกระทะเหลก ถาท าในปรมาณนอยใชพายกวนดวยมอ ใหไอน าระเหยออกไปทางดานบนแตถาผลตในจ านวนมากจะกวนดวยเครองจกรดวยความเรวรอบ 15 รอบตอนาท โดยท าเปนถงโลหะส าหรบกวนผงปนขณะใหความรอน 160 ๐C น าในผลกปนระเหยตวออกครงแรกทอณหภม 128 ๐C เปนการเดอดครงแรก น าในผลกปนจะเกดการระเหยตวออกอกครงหนงทอณหภม 163๐C เปนการเดอดครงทสอง การผลตโดยวธนเรงอณหภมอยางชาๆ ถงโลหะซงใชในโรงงานผลตปนปลาสเตอรมแกนหมนตดมอเตอรไฟฟาท าหนาทกวนผงปนขณะทเผาผานความรอนโดยใชความเรว 15 รอบตอนาท

58

ปนทผลตโดยวธนจะไดปนปลาสเตอรชนดเบตาปลาสเตอร (Beta - Plaster) หรอปนปลาสเตอรชนดธรรมดาทใชท าพมพทวไปและงานปตมากรรม ปนปลาสเตอรทท าจากเกลอจดกผลตโดยวธนเชนกน เมอผงปนเยนตวลงแลวรอนผานตะแกรงเบอร 80 – 100 รตอหนงตารางนวแลวน าไปบรรจใสถงเกบไวเตรยมขนสงเพอจ าหนายตอไป กระบวนการผลตปนปลาสเตอร ใชถงโลหะขนาดความจ 100–200 กก. ตอการเผาแตละครง ในถงกวนมแกนเหลกคอยเกลยผงปนใหไดรบความรอนอยางทวถง ถาผลตเกน 20 ตนตอวน มกจะใชระบบโรตารแทนซงถงกวนเปนทรงกระบอกตามแนวนอนตดมอเตอรไฟฟาหมนรอบตวเอง วธท 2 การผลตปนปลาสเตอรโดยวธอบดวยแรงดนไอน า การผลตวธนจะไดปนปลาสเตอรหน หรอยปซมซเมนต โดยคดเลอกคณภาพกอนแรยปซมทจะน ามาผลต น าผงแรยปซมเผาผานความรอนในหมออบความดนทอณหภม 120 ๐C การเผาผานความรอนในหมอความดนไอน า หรความชนในหมออบ การใชวธนท าใหไดปนปลาสเตอรชนดอลฟาปลาสเตอร (Alpha - Plaster) ซงเปนปนปลาสเตอรทมความแขงเปนพเศษ ใชน าเปนปรมาณนอยในการผสมปน มสมบตแขงตวชา แขงตวแลวมผวเรยบมน มน าหนกมากกวาปลาสเตอรธรรมดา และยงสามารถทนความรอนไดด ปนปลาสเตอรหนหรอยปซมนไดถกผลตขนโดยน ามาผลตกบสฝนใหเกดสตางๆ แบงเปนหลายเกรดมความแขงมากหรอแขงนอยตามความตองการของผใช ปนปลาสเตอรหนหรอยปซมซเมนตมราคาแพงมาก เหมาะส าหรบใชท าพมพครอบ พมพตนแบบหรอพมพอดทใชแรงดนสงในระบบไฮโดรลก ในประเทศสหรฐอเมรกา องกฤษ ฝรงเศสและเยอรมน ตางกผลตปนปลาสเตอรหนหรอยปซมซเมนตมากกวา 30 ชนด เพอใหผบรโภคสามารถเลอกใชไดตามคณสมบตความแขงและระยะเวลาการแขงตวตามทตองการในงาน โดยวธควบคมคณภาพของวตถดบ การเผาผานความรอนและแรงดนไอน าทแตกตางกนจงผลตไดหลากหลายคณภาพ ส าหรบประเทศไทยมการผลตปนปลาสเตอรชนดธรรมดาหรอเบตาปลาสเตอรเพยงอยางเดยว ยปซมซเมนตไมมการผลตตองน าเขาจากตางประเทศ ตารางท 16 ชนดของปนปลาสเตอรและกรรมวธการผลต วตถดบ สตรเคม กรรมวธการผลต Dihdrate CaSO4 . 2H2O กอนแรยปซมตามธรรมชาต

59

CaSO4 . 1/2H2O อบดวยแรงดนไอน า

CaSO4 . 1/2H2O เผาผานความรอน

ตารางท 17 เปรยบเทยบคณสมบตปนปลาสเตอรธรรมดากบปนปลาสเตอรหน ปนปลาสเตอรธรรมดา ปนปลาสเตอรหนหรอยปซมซเมนต 1. ราคาถก 2. มความละเอยดปานกลาง 3. ดดซมน าไดด 4. ผวมความพรน 5. น าหนกเบา 6. การผลตงาย 7. ใชน าผสมมาก 8. แขงตวเรว 9. มความเหนยวมากกวา 10. มความแขงนอย 11. เมอแขงตวมรพรน

1. มราคาแพง 2. มความละเอยดมากกวา 3. เนอแนน ดดซมน านอย 4. ผวเรยบเปนมน 5. น าหนกมากกวา 6. ใชปรมาณน าผสมนอย 7. แขงตวชา 8. การผลตยาก 9. มความเหนยวนอยขณะเปยก 10. ความแขงแกรงมาก 11. เมอแขงตวมลกษณะคลายหนผวเรยบมน

60

ประโยชนของปนทท าจากแรยปซม

1. ผลตวสดกอสราง เชน ยปซมบอรด ฝาเพดาน ผนง 2. ท าแบบพมพงานอตสาหกรรมเครองปนดนเผา งานประตมากรรม 3. ท าอปกรณทางการแพทย เชน เฝอก และงานทนตกรรม 4. ใชท าชอลค

ความรทวไปเกยวกบปนปลาสเตอร ประวตของปนปลาสเตอร ค.ศ. 1545 (พ.ศ. 2088) ประเทศอตาล ยงไมแพรหลาย ค.ศ. 1700 (พ.ศ. 2313) ประเทศฝรงเศส (Plaster of paris) ใชกนแพรหลาย ใชในงานอตสาหกรรมเซรามกสในยโรป องกฤษ ฝรงเศส อตาล และเยอรมน ประโยชนของปนปลาสเตอร

1. ดานศลปหตถกรรม เชน งานปนรป หนตกตาตางๆ เครองตกแตง 2. อตสาหกรรมผลตเซรามกส ใชท าแบบพมพตางๆ เชน ตนแบบ (Model) พมพถาย (Case

mode) ฯ 3. ทางการแพทย ใชท าเฝอกคนไข ท าแบบพมพฟน 4. ดานการเรยนการสอน ใชท าชอลค

5. ดานการกอสราง และสถาปตยกรรม ไดแก ท าฝาเพดาน เชงบว ฝาผนง และโคม ฯ วตถดบทใชผลตปนปลาสเตอร

2(CaSO4.2H2O) 120 – 200 ๐C 2(CaSO4.H2O + 3H2O …………….. (1)

2(CaSO4.H2O) 500 ๐C 2CaSO4 + H2O ………………………………….. (2)

2(CaSO4.2H2O) 1,000 – 1,100 ๐C 2CaSO + 2SO3 ……………..….. (3) แหลงแรยปซม

61

ภาคเหนอ จ.ล าปาง , จ.อตรดตถ ภาคกลาง อ.บางมลนาก จ.พจตร , จ.นครสวรรค ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ จ.เลย ภาคใต อ.นาสาร จ.สราษฎรธาน , อ.ทงใหญ จ.นครศรธรรมราช ความหมาย ปนปลาสเตอร (Plaster of paris หรอ Boiled plaster หรอ Boiled gypsum หรอ Calcine hydrate sulphate) สารประกอบของแคลเซยมซลเฟต เฮมไฮเดรตCalcium sulphate hemihydrates ; (CaSO4. 1/2H2O, 2CaSO4H2O) ทไมไดเตมสารหนวงปฏกรยาการกอตว มลกษณะเปนผงละเอยดสวนมากมสขาวสามารถดดซบน าได ซงไดมาจากการเผาไลน า (Calcination) ออกจากแรยปซมหรอเกลอจด ประเภทปนปลาสเตอร แบงตามมาตรตราฐานส าหรบงานกอสราง 5 ประเภท ปนปลาสเตอร หมายถง แรยปซมทไดไลน าผลกบางสวนออกดวยความรอนจนเหลอน าเพยงครงโมเลกล เรยกวาแคลเซยมซลเฟต เฮมไฮเดรต

1. ปนยปซม เฮมไฮเดรต กอตวชา (Retarder hemihydrate) 2. ปนปลาสเตอรแอนไฮดรส (Anhydrous gypsum plaster) 3. ปนยปซมคน (Keen’s plaster)

ปนปลาสเตอรผสมเสรจชนดเบา แบงตามการใชงาน 3 ประเภท

1. ปนปลาสเตอรส าหรบงานพมพ(Instrial molding plaster) 2. ปนปลาสเตอรส าหรบงานหลอแบบ(Casting plaster) 3. ปนปลาสเตอรส าหรบงานศลปะ(Art plaster)

แบงตามลกษณะผลกทางเคม 2 ชนด

1. เบตาปลาสเตอร 2. อลฟาปลาสเตอร

62

เอฟจดยปซมจากโรงไฟฟาแมเมาะ จ.ล าปาง โรงไฟฟาแมเมาะ จงหวดล าปาง มมาตรตราการควมคมปรมาณการปลอยมลพษตางๆ ออกสสงแวดลอม โดยเฉพาะกาซซลเฟอรไดออกไซด (Sulfur dioxide , SO2 ) ซงเปนของเสยทเปนพษตอรางกายซงเกดจากการเผาลกไนตเปนเชอเพลงส าหรบผลตกระแสไฟฟา โดยตดตงเครองก าจดกาซซลเฟอรไดออกไซด(Flue Gas Desulfurization Plant , FGD) เพอก าจดกาซซลเฟอรไดออกไซดออกจากกาซไอเสยกอนทปลอยออกสบรรยากาศ เครองก าจดกาซซลเฟอรไดออกไซด มประสทธในการจบกาซกาซซลเฟอรไดออกไซดสงถง 92 – 95% โดยใชกระบวนการก าจดกาซซลเฟอรไดออกไซดดวยระบบเปยก (Wet limestone Processหรอ Wet Purifition) โดยใชหนปน (Calcium carbonate ,CaCO3)เปนตวดดซบ (Absorbant) และจะไดเอฟจดยปซม (FGD – Gypsum ,CaSO4 . 2H2O) เปนผลพลอยได (By - product) แตละปตองใชปรมาณหนปนมากวา 1ลานตน และไดเอฟจดยปซมเปนผลพลอยไดมากถง 2.25 ลานตนโดยประมาณ และจ าหนายในราคาทถกมากคอ 40 บาทตอตน แตกไมไดรบความนยมในการน าไปแปรรปเพอน าไปใชประโยชนในเชงพาณชย มอตสาหกรรมจ านวนนอยมากทน าเอฟจดยปซมไปใชประโยชนอาท อตสาหกรรมปนซเมนตทใชเอฟจดยปซมประมาณ 10%ของทงหมด จงท าใหโรงงานไฟฟาแมเมาะเหลอเอฟจดยปซมจากการจ าหนายปละ 2 ลานตน ซงไมไดน าไปใชประโยชนแตอยางใด อกทงยงเปนของเสยตองการพนทในการก าจด โดยทวไปผลกยปซมมขนาดตงแต 1 – 200ไมโครเมตร และมรปทรงผลกหลายแบบตงแต ผลกรปลกบาศก (Cubic Sharp) ไปจนถงผลกรปแทง (Rod Sharp) ส าหรบผลกเอฟจดยมซม โดยทวไปมขนาด 5 – 20ไมโครเมตร และมลกษณะเปนรปแทง

ภาพท 14 โครงสรางผลกยปซม

63

เอฟจดยปซมมสมบตทางกายภาพ ทางเคมและทางแรธาตเหมอนกบยปซมจากธรรมชาต แสดงดงตารางและทกๆเดอนโรงไฟฟาแมเมาะจะตรวจสอบผลการวเคราะหองคประกอบทางเคมของเอฟจดยปซมมคาใกลเคยงกนในทกสายผลต แสดงใหเหนวาคณภาพของเอฟจดยปซมในแตละการผลตมความสม าเสมอ ตารางท 18 การเปรยบเทยบสมบตทางกายภาพ ทางเคมและทางแรของเอฟจดยปซมและยปซมธรรมชาต สมบต เอฟจดยปซม ยปซมธรรมชาต ส น าตาลออน ขาว ความถวงจ าเพาะ ( g/cm3 ) 2.23 2.10 ความเปนกรด – ดาง 7.3 6.5 องคประกอบทางเคม มองคประกอบหลกคอ

CaO=42% SO3=55%

มองคประกอบหลกคอ CaO=59% SO3=41%

องคประกอบทางแร FGD – Gypsum (CaSO4.2H2O)

FGD – Gypsum (CaSO4.2H2O)

ตารางท 19 คาเฉลย สวนเบยงเบนมาตรฐาน และสมประสทธความแปรผนขององคประกอบทางเคมของเอฟจดยปซมในระยะเวลา 6 เดอน (5 มถนายน 2549 – 21กมภาพนธ 2550)

คาสถต CaO SO3 MgO Al2O3 Fe2O3 P2Os SiO2 K2O SrO Tio2 LOI คาเฉลย 37.19 50.32 0.73 0.73 0.35 1.66 1.66 0.04 0.04 0.12 8.81

สวนเบยงเบนมาตรฐาน

2.43 3.25 0.18 0.18 0.05 0.05 0.31 0.01 0.00 0.03 5.64

ส.ป.ความแปรผน (%) 6.54 6.46 16.59 25.01 15.73 65.68 18.75 28.87 13.84 24.93 63.95

จากตาราง 18 จะเหนวาสวนเบยงเบนมาตรฐานขององคประกอบทางเคมของเอฟจดยปซมมคาต ามาก แสดงใหเหนวาคณภาพของเอฟจดยปซมในแตละการผลตมความสม าเสมอ และเมอพจารณาคา สมประสทธความแปรผนขออง CaO และ SO3 36.51 – 37.87% และ 49.41 – 51.23% ตามล าดบ ดวยระดบความเชอมน 99% แมเอฟจดยปซมจะมสารปนเปอนอยบาง แตกมในปรมาณนอย อกทงยงมคณสมบตทางกายภาพ เคม และแรธาตเหมอนกบยปซมธรรมชาต จากคณสมบตทกลาวมาสามารถสนบสนนวาเอฟจดยปซมมคณภาพเหมาะสมทจะน าไปใชเปนวตถดบในเชงอตสาหกรรมอาทเชน อตสาหกรรมฝาเพดาน อตสาหกรรมปนซเมนต และอตสาหกรรมเซรามก

64

ความรทวไปเกยวกบปนปลาสเตอร ปนปลาสเตอร ปนปลาสเตอรเปนวสดชนดหนงทมนษยน ามาใชประโยชนตงแตยคโบราณกอนครสตศกราช หลกฐานเกาแกทสดของปนปลาสเตอรคอเมอ 9000 ปมาแลว โดยพบทดนแดนอนาโตเลย (ปจจบนคอประเทศตรก ) และซเรย และชาวอยปตโบราณผลตปนปลาสเตอรวสดประสานในการกอสราง พระมด ในครสตศตวรรษท 18กษตรยฝรงเศสไดออกกฎหมายใหชาวกรงปารสใชปนปลาสเตอรฉาบบานไมเพอปองกนไฟไหม ท าใหเกดโรงงานผลตปนปลาสเตอรขนากใหญทชานกรงปารสเพอรองรบความตองการใชงานดงกลาว ท าใหกรงปารสไดชอวาเปนเมองหลวงของปนปลาสเตอร จนเปนทมาของค าวา Plaster of Parisอนเปนชอเรยกปนปลาสเตอรในภาษาองกฤษทกนในปจจบนน ปนปลาสเตอรมสตรทางเคมวา CaSo4 . 0.5H2O (Calcium Sulfats Hemihydrate) เปนผลตภณฑทไดจากแรยปซม (CaSO4 . 2H2O) ผลตโดยกรรมวธการเผาจนกระทงน าบางสวนระเหยออกไปจากโครงสรางกลายเปนปนปลาสเตอร ในโครงสรางของแรยปซม(CaSO4 . 2H2O) จะมน า 2 หนวยตอแคลเฟตซลเฟต1หนวย สวนโครงสรางผลกของปนปลาสเตอรหรอแคลเซยมซลเฟตเฮมไฮเดรต จะมน าเพยง 1 โมเลกลตอแคลเซยมซลเฟต 2 หนวย ปฏกรยาดงกลาวนเปนปฏกรยาผนกลบได ดงนนเมอเราเตมน าใหใหปนปลาสเตอร ปนปลาสเตอรจะท าปฏกรยากบน าเกดเปนผลกรปเขมของยปซมและยปซมและกลายเปนและกลายเปนกอนของแขงอกครงกระบวนการดงกลาวนจะใชเวลาประมาณ 20 – 30 นาท ซงนานเพยงพอทปนเหลวจะไหลตวเตมพมพไดอยางอสระ ปนปลาสเตอรจงเปนวสดทเหมาะสมมากกบการหลอแบบใหเปนรปรางตางๆ ไดตามตองการ ปนปลาสเตอรทเรมแขงตวใหมจะคอนขางรอน เนองจากปฏกรยาการกอตวของปนปลาสเตอรเปนปฏกรยาคายความรอน ปนปลาสเตอรมหลายชนด แตละชนดจะมคณสมบตแตกตางกนออกไป เชน ระยะเวลาการกอตว และความแขงแรง ประโยชนของปนปลาสเตอรทส าคญคอ ใชในการหลอแบบชนงาน เชน ตกตา สงของประดบบาน งานประมาตมากรรมและศลปกรรม ท าเฝอกส าหรบคนไขทประสบอบตเหตกระดกแขนหรอขาหก ใชพมพรอยมอหรอเทาส าหรบศกษาและงานสบสวน ใชเปนวตถดบในการผลตวอลลบอรด และใชในงานกอสรางเชน ใชฉาบผนงและปรองพนกระเบอง รวมไปถงการใชเปนสวนผสมในซเมนต เปนตน

65

ภาพท 15 วตถดบทน ามาท าปนปลาสเตอร

ในวงการอตสาหกรรม วตถดบหลกทใชผลตปนปลาสเตอร คอ แรหนยปซม (GypsumRock) สตรทางเคมของยปซมคอ CaSO4 . 2H2O ยปซมทจากแหลงทมความบรสทธสงจะมแรปรมาณแรยปซมสงถง 99% แตยปซมจากแหลงทไมคอยมความบรสทธจะมปรมาณแรยปซมเพยง 65% เทานน และมกเจอปนดวยหนปน (Limestone) หนเขยวหนมาน (Quartz) หรอหนฉนวน หากใชแรยปซมทไมคอยบรสทธเปนวตถดบในการผลตจะไดปนปลาสเตอรทคณภาพต า นอกจากนวตถดบชนดอนๆ ทสามารถน ามาผลตปนปลาสเตอร ไดแก

1. แรยปซมและหนแอนไฮไดรด (Gypsum and Anhydrite Rock) 2. ยปซมผลพลอยไดจากแกสก ามะถน (SO2- Flue Gas Gypsum By - product) 3. ฟอสโฟยปซม (Phosghogypsum) 4. ยปซมผลพลอยไดจากแหลงอนๆ (Other By – product Gypsum)

แรยปซมและหนแอนไฮไดรด (Gypsum and Anhydrite Rock) แรยปซมเปนแรธรรมชาต ชอเรยกอนๆ ของยปซมไดแก เกลอจด หนแกว แกวแกลบ ยปซมเปนแรอโลหะทมความเปราะมากมความแขง 2 ความถวงจ าเพาะ 2.7 องคประกอบทางเคมประกอบดวยแคลเซยมออกไซดรอยละ 32.56 และซลเฟอรไดออกไซดรอยละ 46.51 และองคประกอบทางแรประกอบดวยแคลเซยมซลเฟต (CaSO4 ) รอยละ 79.07 และน ารอยละ 20.93แรยปซมคอเกลอของแคลเซยมทมผลกน า 2 โมเลกล ยปซมทเกดโดยธรรมชาตจดอยในกลมของแรอแวพอไรด (Evaporite) ซงเปนกลมแรทตกผลกจากน าทะเล (Brine) ละสะสมตงในแหลงระเหยขนาดใหญ (Evaporite Basin) ในบรเวณชายฝงทะเลในเขตภมอากาศแหงแลง หรอในทะเลสาบชายทะเล (Lagoonal Basin) ดวยสภาวะแวดลอมดงกลาวเมอน าทะเลระเหยออกไปจากแหลงสะสมท าใหทเหลอมความเขมขนสงสดขนจนถงจดทแรกลมนสามารถตกผลกออกมาได แรยปซมแบงไดเปน 3 ลกษณะคอ

66

- เปนผลกโปรงใส มชอเรยกวาเซเลไนต (Selanite) - เนอแรเปนเสนใยและมความวาวแบบไหม เรยกวา ซาตนสปาร (Satin spar) - ผลกละเอยด เนอแนน และขาว เรยกวา อะลาบาสเตอร (Alabaster) แรยปซมมความส าคญตอเศรษฐกจของประเทศไทย มการสงออกมลคาหลายรอยลานบาทตอป ประเทศไทยมแหลงแรยปซมทมแรยปซมทมปรมาณคอนขางสงอยหลายแหลงกระจายอยตามภมภาคตางๆ ภาคใตพบทอ าเภอนาสาร จงหวดสราษฎรธาน และอ าเภอทงใหญ จงหวดนครศรธรรมราช ภาคเหนอทแหลงบานแมกว จงหวดล าปาง และอตรดตถ ภาคกลางพบทอ าเภอหนองบว จงหวดนครสวรรค แหลงทส าคญและขนาดใหญทสดคอ อ า เภอบางมลนาก จงหวดพจตร คาดวามยปซมประมาณ 30 ลานตน มคณภาพด มความบรสทธสงถงรอยละ 90 ยปซมผลพลอยไดจากแกสก ามะถน (SO2- Flue Gas Gypsum By - product) Flue Gas Gypsumคอ ยปซมทเปนผลพลอยไดจาการก าจดแกสซลเฟอรไดออกไซด (Desulphurization) ทเกดจากการเผาไหมเชอเพลงฟอสซลเชน แอนทราไซด บทมนส ถานหน ลกไนต และน ามน กระบวนการก าจดกาซซลเฟอรไดออกไซดอาศยปฏกรยาทางเคมระหวางหนปนกลกาซซลเฟอรไดออกไซด ท าใหไดยปซมสงเคราะหเปนผลพลอยได โดยล าดบปฏกรยาดงน

(1) ปลอยน าหนปนรอนเขาจบกบ Flue Gasทเกดจากการเผาไหมโดยตรง จากปฏกรยานจะท าใหไดแคลเซยมซลเฟต (CaSo3. 0.5H2O) ทไมละลายน าออกมามสมการเคมแสดงปฏกรยาคอ SO2(g) + CASO3(s) + 0.5H2O CaSO3 . 0.5H2O(s) + Co2(g):PH 7 - 8 (2) ท pHต ากวา 5 :แคลเซยมซลเฟต (CaSO3 . 0.5H2O) ทแขวนลอยจะถกเปลยนเปนแคลเซยมไบซลเฟต (Ca(HSO3)2) ทละลายน าได สมการเคมแสดงปฏกรยาคอ CaSO3 . 0.5H2O(s) + SO2(g) + H2O (Ca(HSO3)2)(sol) : pH < 5 (3) แคลเซยมไบซลเฟต (Ca(HSO3)2) จะถกออกซไดซในบรรยากาศของออกซเจนไปเปน แคลเซยมซลเฟตไดไฮเดรต (CaSO4.2H2O) หรอเปนยปซมทเราเรยกวา Flue Gas Desulfurzation – Gypsum สมการเคมแสดงปฏกรยาคอ

67

Ca(HSO3)2(sol) + O2(g) + H2O CaSO4 . 2H2O(g) + H2SO4 : pH < 5 (4) กรดซลฟวรกทไดจะท าปฏกรยากบหนปนตอกลายเปนยปซม สมการเคมแสดงปฏกรยา คอ H2SO4 + CaCo3(s) + H2O CaSO4 . 2H2O(g) + Co2(g) หรอปฏกรยารวม คอ SO2(g) + CaSO3 + 0.5O2(g) CaSo4 . 2H2O(g) + Co2(g) ซง FGD – Gypsum (Flue Gas Desulfurzation – Gypsum) จากโรงงานไฟฟาทแมเมาะ จงหวดล าปาง มปรมาณของแรยปซมสงถง 90% และมสคอนขางเหลอง เมอเทยบกบแรยปซมธรรมชาตเนองจากมสงเจอปนจ าพวกเหลก ฟอสโฟยปซม (Phosghogypsum) เปนยปซมทไดจากกระบวนการผลต Wet Phosphoric Acidจากหนฟอสเฟต (Fluorapatite) กบกรดซลฟวรก โดยมสมการของปฏกรยาทางเคมเปน Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O 5CaSO4 . 2H2O + 3H3PO4 + HF

ฟอสโฟยปซมทไดจะเปนผงละเอยดและมความชนประมาณ 20 – 30% ปญหาทพบในการใชฟอสโฟยปซมคอ มปรมาณความชนสงและสงทเจอปนมาจากหนฟอสเฟส ยปซมผลพลอยไดจากแหลงอนๆ (Other By – product Gypsum) ยปซมทเปนผลพลอยไดจากกระบวนการผลตทเกยวของกบกรดอนทรย เชน กรดทารทารก กรดซตรกและกรดออกซาลก หรอกรดอนนทรย เชน กรดบอรก ปฏกรยาระหวางเกลอแคลเซยมของ

68

กรดเหลานกบกรดก ามะถนทเกดในกระบวนการดงกลาว จะท าใหเกดยปซมเปนผลพลอยไดในปรมาณไมมากนก ชนดของปนปลาสเตอร ปนปลาสเตอรเปนวสดทผลตจากแรยปซม สามารถแบงปนปลาสเตอรเปนชนดตางๆไดหลายแบบขนอยกบเกณฑทใชจ าแนก ชนดของปนปลาสเตอรทจ าแนกตามลกษณะการใชงาน ปนปลาสเตอร (Plaster of Paris)

ปนปลาสเตอร (CaSO3 . 0.5H2O) ผลตจากยปซมทผานการเผาแคลไซนไลน าออกจาก

โครงสรางผลกท าใหเหลอน าในผลกเพยงครงโมเลกล ปนปลาสเตอรชนดนผลตเปนหลายคณภาพ

แตกตางกน ไดแก แอลฟา และเบตา ปลาสเตอร ส าหรบใชงานประเภทตางๆกน เชน ปน

ปลาสเตอรส าหรบงานประตมากรรม (Casting plaster) และปนปลาสเตอรส าหรบแบบพมพ

เครองปนดนเผา (Pottery plaster) โดยทวไปปนปลาสเตอรทใชท าเครองปนดนเผา จะมคณภาพ

ดกวาปนปลาสเตอรส าหรบงานประตมากรรม มเนอละเอยดกวาและไมมเมดทรายเจอปน

(1) ปนปลาสเตอรเฮมไฮเดรตกอชา

ปนปลาสเตอรชนดนเตมสารหนวงการกอตว เพอยดระยะเวลากอชา แบงออกเปน 2 คอ

ปนยปซมรองพน (Under Coat Plaster) และปนยปซมฉาบหนา (Final Coat Plaster)

(2) ปนปลาสเตอรแอนไฮดรส (Anhydrous Gypsum Plaster)

ปนปลาสเตอรชนดน ประกอบดวย แอนไฮดรสแคลเซยมซลเซยม (Anhydous Calcium

Sulfate, CaSo4) ไดจากการแคลไซนเพอไลน าออกจากโครงสรางผลกของยปซมจนหมดท าใหไดปน

ปลาสเตอรชนดแอนไฮดรส

(3) ปนปลาสเตอรคน (Keen’s Plaster)

ปนปลาสเตอรเหมาะสมฉาบ เพราะสามารถฉาบใหผวเรยบตอเนองกนไดโดยงาย เนองจาก

ปนยปซมคอยๆ กอตว

ชนดของปนปลาสเตอรทจ าแนกตามตามลกษณะกระบวนการใหรอนแกยปซม

69

ในกระบวนการเผาหรอใหความรอนแกยปซม จะสามารถผลตปนปลาสเตอรได 2 ชนด

(1) ปนปลาสเตอรชนกแอลฟา ( )

เปนปนปลาสเตอรผลตโดยใชกระบวนการทใหความรอนแกยปซมในบรรยากาศทมความชนอย

เพยงพอ หรอโดยการเผาในสภาวะแบบไอน า (Steam Treatment)

(2) ปนปลาสเตอรชนดเบตา ( )

เปนปนปลาสเตอรผลตโดยวธการควใหไอน าระเหยออกจากผลกปน กระบวนการนจะใหความรอน

แกยปซมอยางรวดเรว และมการกวนอยตลอดเวลาเพอใหไอน าระเหยออกไปไดด

ปนปลาสเตอรชนดแอลฟาและเบตามความแตกตางในดานลกษณะและสมบตสรปไดดง

ตารางท 20 เปรยบเทยบลกษณะและสมบตทแตกตางกนของปนปลาสเตอรชนดแอลฟาและเบตา

ลกษณะและสมบต ปนปลาสเตอรชนดแอลฟา ปนปลาสเตอรชนดเบตา

ขนาดผลก มขนาดเลก (10 – 20 ) มขนาดเลกมาก (1 – 5 )

รพรนภายในอนภาค ไมมรพรน มรพรน

พนทผวจ าเพราะ มปรมาณนอย มปรมาณมาก

ต าหนทพนในผลก พบนอย พบมาก

ความตองการน าในการท าปฏกรยา ตองการน านอย ตองการน ามาก

อตราเรวในการใหแขงแรง เกดขนอยางชา เกดขนอยางรวกเรว

ความแขงแรง แขงแรงสง แขงแรงต า

ดวยสมบตทแตกตางกนของปนปลาสเตอรชนดแอลฟาและเบตา ท าใหรปแบบการใชงานทแตกตางกน ปนปลาสเตอรซงมความแขงแรงมากกวาและคณสมบตแขงตวชา แขงตวแลวมผวเรยบมน เหมาะส าหรบใชงานท าพมพครอบ พมพตนแบบหรอพมพอดทใชแรงดนสงในระบบไฮโดรลก ส าหรบปนปลาสเตอรชนดเบตา เหมาะสมใชพมพโดยทวไปและงานประตมากรรมเนองจากมราคาถก

การผลตปนปลาสเตอร หลกการท าการปนปลาสเตอรจากวตถดบยปซม

70

ปนปลาสเตอรเปนวสดทผลตจากแรยปซม ในอตสาหกรรมผลตปนปลาสเตอรมกรรมวธการผลตปนปลาสเตอร 2 วธ ท าใหคณภาพของปนปลาสเตอรแตกตางกนไปดวย การผลตปนโดยวธการควใหไอน าระเหยออกจากผลกปน การผลตปนปลาสเตอรวธการนท าใหไดปนปลาสเตอรชนดเบตา( ) โดยจะตองใชยปซมทผานการบกยอยจนเปนผงละเอยด แลวน ามาควในกระทะเหลก (Steel Pans) โดยใหความรอนแกรอนแกยปซมประมาณ 160 องศาเซลเซยส และจะตองมการกวนอยตลอดเวลาเพอใหไอน าระเหยออกไปไดด ถาผลตปนปลาสเตอรในปรมาณนอยสามารถใชพายกวนดวยมอ ใหไอน าระเหยออกไปทางดานบน แตถาผลตในปรมาณมากควรใชเครองจกรกวนดวยความเรวรอบประมาณ 15 รอบตอนาท โดยท าเปนถงโลหะส าหรบการกวนผงปนขณะใหความรอน น าในผลกยปซมจะระเหยครงแรกทอณหภม 128 องศาเซลเซยส เปนการเดอดครงแรก (First Boil) และน าในผลกจะระเหยอกครงทอณหภม 163 องศาเซลเซยส เปนการเดอดทสอง (Second Boil) และถากระบวนการดงกลาวด าเนนตอเนองไปอกจนกระทงไมมน าเลยเหลออยเลย (หรอ Dead - Bumt) จะไดแคลเซยมซลเฟตทไมมน าอยเลย (Anhydrous Calcium Sulphate) ดงแสดงความสมพนธระหวางการสญเสยน ากบอณหภม การผลตปนโดยวธอบดวยแรงดนไอน า การผลตวธนจะไดปนปลาสเตอรชนดแอลฟา ( ) โดยน าแรยปซมทบดเปนผงมาเผาในหมออบความดนทอณหภม 120 องศาเซลเซยส การใชวธนท าใหปนปลาสเตอรทมความแขงเปนพเศษ ใชน าเปนปรมาณนอยในการผสมปน มคณสมบตแขงตวชา แขงตวแลวมผวเรยบมน มน าหนกมากกวาปลาสเตอรธรรมดา และยงสามารถทนความรอนไดด ปนปลาสเตอรชนดปลาสเตอรชนดแอลฟาไดทผลตโดยผสมกบสฝนใหเกดสตางๆ แบงเปนหลายเกรดตามความแขงแรง ทงนขนอยกบความตองการของผใช ปนปลาสเตอรชนดแอลฟามราคาแพงมาก เหมาะส าหรบใชงานท าพมพครอบ พทพตนแบบหรอพมพอดทใชแรงดนสงในระบบไฮโดรลก

71

ภาพท 16 การตดขวาง (1) ถงโลหะ (2)ชองไฟใหความรอน (3) ชองใสปนปลาสเตอรเขาและชองระบายความรอน (4)ชองเทปนออก (5) แกนหมนเกลยผงปนขณะเผา Weight loss (%) CaSO4 2H2O (100%) CaSO4 ⅟/2 H2O (84.30%) CaSO4 (79.07%)

110 167 170 400 Temperature (C) ภาพท 17 กราฟของรอยละของโมเลกลของน าทหลดจาก CaSo4 . 2H2O ท าใหเกด CaSo4 . 0.5H2O และ CaSo4

72

ตารางท 21 เฟสทพบในกระบวนการผลตปนปลาสเตอร เฟสทพบในการผลตปนปลาสเตอร

สงทพบ สญลกษณ รปรางผลก ความเสถยรทางเทอรโมไดนามก

แอนไฮไดรต (CaSo4)

-แอนไฮไดรตทมอณหภมสง -แอนไฮไดรทไมละลายน า -แอลฟา – แอนไฮไดรตทละลายน า -เบตา – แอนไฮไดรตทละลายน า

A – I A – II A – III A – III

ลกบาศก รอมบก เฮกซะโกนอล

>1180 <1180 เสถยรทชวงอณหภมกลางๆ

เฮมไฮดรต (CaSo4 . 0.5H2O)

-แอลฟา – เฮมไฮเดรต -เบตา – เฮมไฮเดรต

-HH -HH

ออรโทรอมบก เสถยรทชวงอณหภมกลางๆ

ไดไฮเดรต (CaSo4 . 2H2O)

-ไดไฮเดรต (ยปซม) DH โมโนคลนก < -45

สมบตของปนปลาสเตอร สมบตกายภาพทส าคญของปนปลาสเตอรไดแก ความแขงแรง (Mechanical Strength) ความแขงแรงของปนปลาสเตอรจะเกดหลงจากทน าปนปลาสเตอรผสมกบน าแลวเกดการกอตวจนไดยปซมทมความแขงแรง โดยความแขงแรงจะแปรผนแบบผกผนกบอตราสวนของปรมาณน ากบปนปลาสเตอรคอ ถามอตราสวนน าตอปนปลาสเตอรมากจะท าใหคาความแขงแรงนอย ปกตในการใชงานทวไปอตราสวนผสมน าตอปนปลาสเตอร หรอ Consistency อยในชวง 60-80 (น า 60-80 มลลตรตอปนปลาสเตอร 100 กรม) และคาความแขงแรงยงคงแปรผนตรงกบคาความหนาแนน หากความหนาแนนสงจะสงผลตอคาความแขงแรงสงตามไปดวย นอกจากนความแขงแรงยงแปรผนแบบผกผนกนกบปรมาตรของรพรนและคาการดดซมน า โดยถามรพรนมากจะดดซมน าไดมากและท าใหความแขงแรงนอย

73

การดดซมน า (Water Adsorption) การดดซมน าของปนปลาสเตอรแปรผนตรงกบปรมาตรรพรนของชนงาน ซงปรมาตรรพรนนแปรผนตรงกบอตราสวนของน าตอปนปลาสเตอรหรอคาคอนซสเทนซ คอถามอตราสวนน าตอปนปลาสเตอรสง จะมปรมาตรรพรนมากตามไปดวย นอกจากนปรมาตรรพรนยงขนอยกบฟองอากาศทเกดขนระหวางการผสม โดยปกตแลวจะทดสอบการดดซมของชนงานจากปนปลาสเตอรโดยแชชนงานในน าทอณหภมหองเปนเวลา 24 ชวโมง การกอตวของปนปลาสเตอร (Setting of Plaster) เมอปนปลาสเตอรผสมกบน าในอตราสวนทเหมาะสม ประมาณ 20 นาท ปนปลาสเตอรจะเรมกอตวและการกอตวจะสมบรณเมอเวลาผานไป 20 นาท การกอตวเกดจากการสานกายกนไปมาของผลกรปเขม ทดสอบคาการกอตวโดยใชเครองวดการกอตว (Vicat) การกอตวของปนปลาสเตอรมความสมพนธกบกระบวนการดดซบระหวางโมเลกลของน ากบผวผลกของปนปลาสเตอร และการแสดงคณสมบตทางไฟฟาทผวของปลาสเตอรเมออนภาคของปลาสเตอรกระจายในน าจะแสดงประจและสมบตการดดซบไอออนเปนประจสองชน (Electronic Double Layer) ทบรเวณผวของอนภาค โดยประจสองชนจะเปนตวก าหนดความสามารถในการกอตวของปลาสเตอร ปจจยทท าใหอนภาคแสดงสมบตทางไฟฟาคอ ความสามารถในการดดซบไอออนทอยในน า ความสามารถในการแตกตวของ Ca2+ และ SO2-

4 ไอออน โดยปรมาณของไอออนขนอยคา pKa ของปลาสเตอรและคา pH ของน า และความแตกตางของคา Dilectric Constant ระหวางอนภาคปลาสเตอรกบน า การดดซบ (Absorption) การดดซบเปนกระบวนการทโมเลกลของกาซหรอของเหลวเกดการยดเกาะหรรวมตวกนบรเวณผวหนาของของแขง โดยโมเลกลทเขายดเกาะบรเวณผวหนาของของแขงเรยกวาตวถกดดซบ (Absorbent) ดงแสงในรปกระบวนการดดซบเกดจากการเกดปฏกรยาระหวางพนผวของ

74

ตวดดซบกบตวถกดดซบ และการจบกนระหวางโมเลกลของตวถกดดซบกบตวถกดดซบเอง กระบวนการดดซบนขนอยกบปจจยหลายประการไดแก โครงสรางตวถกดดซบ สมบตทางเคมของตวดดซบและตวถกดซบ จ านวนชนของตวถกดดซบบนพนผวของตวดดซบและขนาดรพรนของตวดดซบ

ภาพท 18 การยดเกาะของโมเลกลของตวถกดดซบบนตวดดซบ

ประเภทของการดดซบ แบงออกเปน 2 ประเภท ดงน (1) การดดซบทางกายภาพ (Physical Adsorptoin)

เปนการดดซบทมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลไมสง โดยสวนใหญมกเปนแรงยดเหนยวทเกดจากแรงแวนเดอรวาลล (Van der wall’ Forces) และการดดซบทางกายภาพนเปนปฏกรยาคายความรอน (Exothrmic Reaction) เมอมการดดซบจะทความรอนเกดขน (Heat of

Adsorption , ) ในชวง -10 ถง -40 กโลจลตอโมล การดดซบทางกายภาพสามารถเกดขนบรเวณใดกได เชนบรเวณผวหนาของตวดดซบ หรอระหวางโมเลกลของตวดดซบกบตวถกดดซบดวยกนเอง แตโดยสวนใหญแลวการดดซบทางกายภาพจะเกดระหวางโมเลกลของตวถกดดซบกบ

75

ตวดดซบมากกวา โดยการดดซบนสามารถเกดไดหลายชน (Multilayer Adsorption) ดงแสดงในภาพท 16

(2) การดดซบทางเคม (Chemical ADsorption) เปนการดดซบทมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลสงมาก แรงยดเหนยวของการดดซบลกษณะนไดแก พนธะโควาเลนซ (Covalent Bond) หรอพนธะไอออนก (Ionic Bond) และปรมาณความรอนทเกดขนเมอมการดดซบทางเคมจะสงกวาปรมาณความรอนทเกดขนเมอมการดดซบทางกายภาพมาก คออยในชวง -40 และ -1000 กโลจลตอโมล และการดดซบทางเคมนเกดขนเฉพาะบรเวณผวหนาของตวดดซบกบตวถกดดซบเทาน น และเกดไดเพยงชนเดยว (MonolayerAdsorption) ดงแสดงในรปท 17 การดดซบในลกษณะนสามารถ Desorption ได โดยการรบกวนสภาวะทสมดลนน เชน การเพมอณหภมหรอลดความดน

ภาพท 19 การดดซบทางเคมและทางกายภาพ (ก) การดดซบแบบชนเดยว (Monolayer Adsorption) (ข)การดดซบแบบหลายชน (Multilayer Adsorption) ขอแตกตางระหวางการดดซบทางเคมและทางกายภาพ

76

การดดซบทางกายภาพมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลต ากวาการดดซบทางเคมเปนใหการดดซบทางกายภาพสามารถท าการ Desorption ไดงายกวาการดดซบทางเคมมาก และการดดซบทางเคมเปนการดดซบทบรเวณผวหนาของตวดดซบ เมอบรเวณผวหนาตวดดซบถกปกคลมดวยตวดดวบเตมพนแลว จะสามารถเกดการดดซบอกได เปนผลใหการดดซบทางเคมเปนการเกดพยงชนเดยว ขณะทการดดซบทางกายภาพเปนการดดซบระหวางโมเลกลของตวถกดดซบกบตวถกดดซบเอง จงเปนการดดซบทสามารถเกดไดหลายชน การดดซบไอออนแบบประจสองชน (Electrical Double Layer) เมอผวอนภาคของปลาสเตอรสมผสน า โดยสมมตใหมประจบวกถกดดซบอยบนผวตามแนว aa’ ชนทถดออกมาจะม Counter Ion ซงในกรณนคอไอออนลบไปจบกบไอออนบวกทผวอนภาคอยางหนาแนน เรยกวา Fixed Layer หรอ Shear Plane ซงจะสนสดทแนว bb’ โดยชนนจะยดตดและเคลอนทไปพรอมกบอนภาค ชนถดมาอยระหวางแนว bb’ กบ cc’ ชนนไอออนลบจะลดลงเรอยๆ ตามระยะทางทหางจากแนว aa’ มากขน ชนนเรยกวา Mobile Layer หรอ Diffuse Layer ทงสองชนนเรยกรวมกนวา Electrical Double Layer เมอพนแนว cc’ ออกไปไอออนบวกและลบจะสมดลกน ชนนเรยกวา Electro-Neutral Region แสดงดงรปซงมคาความตางศกดไฟฟาทเกดขนบนผวอนภาคจะเกดการเปลยนแปลงไปตามระยะหางจากผวของอนภาคแสดงดงรปท าใหคาความตางศกยทางไฟฟาทผวอนภาคม 2 ชนดคอ

1. Electrothermodynamic Potential (E) เปนความตางศกยผวทแทจรงของอนภาคกบ ElectroneutralRegion ของน า

2. Electrokinatic Potential (ElectroneutralRegion ) เปนความตางศกยระหวางFixed Layer

กบ ElectroneutralRegion ของน า โดยพบวาความตางศกยจะลดลงอยางรวดเรวในชวงแรกและจะลดลงอยางชาๆ เมอระยะหางระหวางผวอนภาคเพมขนเนองจาก Counter Ion ทเกาะอยทผว

77

อนภาคจะท าหนาทเปนฉากกนแรงดงดดระหวางไอออนทผวอนภาคกบ Coutner Ion ทอยหางออกไปโดยคาซตาโพเทนเชยล (ElectroneutralRegion )จะบอกถงความคงตวของอนภาคทแขวนลอย เนองจากคานจะบงบอกถงแรงผลกระหวางอนภาคทอยใกลกน ถาคาซตาดพเทนเชยลลดลงจนถงคาหนงจะท าใหแรงดงดดมคามากกวาแรงผลก อนภาคจะสามารถยดเกาะกนอยางหลวมๆ สงผลใหอนภาคเกดการรวมตวกนและตกจม ท าใหปลาสเตอรแขงตวได การขยายตวของปลาสเตอรทกอตวแลว (Expansion of Plaster on Setting) หลงจากเกดการกอตวในชวงแรกปนปลาสเตอรจะเกดการขยายตวอยางรวดเรวแตเมอผานไปประมาณ 20 นาท การขยายตวจะเรมชาและลดลง การขยายตวจะเรมตงแตปนปลาสเตอรเกดการกอตวและขณะขยายตวของปนปลาสเตอรจะท าใหอณหภมสงขนเนองจากการคายความรอน การขยายตวจะเกดขนอยางรวดเรวในบางกรณ แตการขยายตวอยางสมบรณจะตองใชเวลาถง 24 ชวโมง และมคาการขยายตวประมาณ 0.2 – 0.4% ซงคาการขยายตวจะขนอยกบปจจยดงน

(1) ธรรมชาตของปนปลาสเตอร (2) อตราสวนของปนปลาสเตอร (3) เวลาในการผสม

ภาพท 20 การดดซบไอออนแบบประจสองชน (Electrical Double Layer) ทผวของอนภาค

ปลาสเตอร

78

ภาพท 21 การดดซบไอออนแบบประจสองชน (Electrical Double Layer) และซตาโพเทนเชยล (Zeta Potential) ทผวของอนภาคปลาสเตอร ปฏกรยาไฮเดรชนของปนปลาสเตอร ขนตอนการเกดปฏกรยาไฮเดรชนของปนปลาสเตอร “ปฏกรยาไฮเดรชน” เปนปฏกรยาเคมระหวางปนปลาสเตอรกบน า จะเกดขนเมอน าปนปลาสเตอรมาผสมกบน า ปฏกรยาดงกลาวจะคายความรอนออกมาซงในการเกดปฏกรยาไฮเดรชน ประกอบดวยกน 2 ขนตอน คอ

1. การละลาย (Dissolution) เมอปนปลาสเตอรผสมกบน าแลว CaSO4 . 0.5H2O จะเกดการละลาย โดยเรมจากการทผลกของปนปลาสเตอรคอยๆ เคลอนทเขามาหากน แลวรวมตวกนจากสองผลกเปนผลกเดยว หลงจากนนจะเกดการแตกตวเปนไอออนของ Ca2+ และ SO2-

4 และเกดสารละลายทมคา พเอชเปนกลางดงสมการ (1) CaSO4 . 0.5H2O(s)+H2O(exceed) + heat Ca2+ + SO2-

4H2O……………………(1)

2. การตกตะกอน (Preciptation) หลงจากการละลายเกดขนสมบรณแลว ระบบจะเกดการตกตะกอนอยางชาๆ กลายเปนยปซมทมน า 2 โมเลกลในโครงสรางผลก โดยผลกของยปซมมลกษณะเปนรปเขมและสานกายกนไปมา เมอผลกเตบโตขนจะท าใหเกดการผลกตวของโครงสรางผลก ( Interlocking) ท าใหเกดโครงสรางผลกทมความแขงแรง ปฏกรยาทเกดขนเปนดงสมการ (2) CaSO4 . 0.5H2O(s)+1.5H2O CaSO4 . 2H2O + heat……………………(2) กลไกการเกดปฏกรยาไฮเดรชน กลไกการเกดปฏกรยาไฮเดรชนแบงออกไดเปน 3 ชวงเวลา จ าแนกโดยใชปรมาณการละลายของไอออนเปนตวชวด ไดแก ชวงเรมตนการเกดปฏกรยา ซงจะพบวาการละลายของไอออนเรมเกดในชวงเวลาน ชวงเวลาทสองเปนชวงทไอออนเกดการละลายอยางรวดเรว และ

79

ชวงเวลาสดทาย เปนชวงทการละลายของไอออนสนสด แสดงถงการเกดปฏกรยาไฮเดรชนอยางสมบรณ ดงสมการท (3) และรปท 19

= 1 – exp(-atm)......................................(3)

ก าหนดให คอ คาการเกดปฏกรยา และ t คอ เวลาในการเกดปฏกรยา โดย m จะขนอยกบเวลาในการเกดและอตราการเกดผลก a คอ คาคงทของอตราการเกดปฏกรยา

ภาพท 22 ปฏกรยาไฮเดรชน

ของปน ปลาสเตอร

ภาพท 23 กลไกการเกดปฏกรยาไฮเดรชนของปนปลาสเตอร

80

อตราการเจรญเตบโตของผลกในแนวแกน c เมอผลกเกดการเจรญเตบโต ความกวางและความยาวของผลกจะเพมขน ดชนชวดการเจรญเตบโตของผลกในแนวแกน c คอ อตราการเตบโตของผลกในแนวแกน c (Crystal Ratio) ค านวณไดจากน าความยาวของผลกหารดวยความกวางของผลก ถาอตราการเจรญเตบโตของผลกเพมขนจะท าใหความยาวของผลกเพมขน สงผลใหผลกสามารถสานเกยวกนไดด ซงท าใหผลกจดเรยงตวกนไดด มการจดเรยงตวของอนภาคท สงผลใหความหนาแนนรวมและความแขงแรงเพมขน ในทางกลบกนหากอตราการเจรญเตบโตของผลกในแนวแกน c ลดลง จะท าใหใหการเตบโตของผลกในดานยาวมคาลดลง สงผลใหผลกไมสามารถเกยวสานกนได สงผลกระทบใหผลกจดเรยงตวกนไดไมแนน และมการจดเรยงกนอยางหลวมๆ เกดเปนชองวางหรอรพรนในโครงสรางวสด สงผลใหความหนนาแนนรวมและความแขงแรงลดลง

ภาพท 24 ผลของอตราการเจรญเตบโตของผลกตอสมบตบางประการของปนปลาสเตอร

ปจจยทมผลตอปฏกรยาไฮเดรชนของปนปลาสเตอร

(1) อตราสวนของปนปลาสเตอรตอน าทใชในการผสม (P/W)

ควรเลอกคาคอนซสเทนซทเหมาะสมกบการใชงาน เปนคาคอนซสเทนซทท าให

ระยะเวลาการกอตวมคาประมาณ 20 นาท ซงเปนระยะเวลาทเรวและไมชาเกนไป และเปนคา

คอนซสเทนซทท าใหชนงานมคาความแขงแรงสง ซงคาคอนซสเทนซหรออตราสวนของปน

ปลาสเตอรตอนมผลตอปนปลาสเตอรดงน

81

1.1 การผสมและการกอตว (Blanding and Setting Time)

- ถาใชปรมาณน ามาก (P/W ต า) ปนปลาสเตอรจะเหลวและแหงชา ตองใชเวลาในการกอตวนาน

- ถาใชปรมาณน านอย (P/W สง) ปนปลาสเตอรจะขนและแหงเรว ใชเวลาในการกอตวนอย

1.2 ความแขง (Strength)

- ถาใชปรมาณน ามาก (P/W ต า) จะสงผลใหไดวสดทมความแขงแรงต า

- ถาใชปรมาณน านอย (P/W สง) จะสงผลใหไดวสดทมความแขงแรงสง

1.3 อตราการดดซมน า (AbsorptionRate) และความสามารถในการดดซมน า

(Absorption Capacity)

- ถาใชปรมาณน ามาก (P/W ต า) จะสงผลใหอตราการดดซมน าสงและเรว ความสามารถในการดด

ซมของวสดสง

- ถาใชปรมาณน านอย (P/W สง) จะสงผลใหอตราการดดซมน าต าและชา ความสามารถในการดด

ซมของวสดต า

1.4 การขยายตวของปนปลาสเตอร (Expansion)

- ถาใชปรมาณน ามาก (P/W ต า) จะสงผลใหคาการขยายตวของวสดต า

- ถาใชปรมาณน านอย (P/W สง) จะสงผลใหคาการขยายตวของวสดสง

(2) คณภาพของน า

2.1 ตองเปนน าทไมมไอออน

2.2 น าตองมคาพเอชเปนกลาง เพาระถาน าเปนดาง จะสงผลใหคาการกอตว

สงขน และถาน าเปนกรดจะสงผลใหคาการกอตวลดลง

(3) อณหภมของน า

82

เนองจากปฏกรยาไฮเดรชนของปนปลาสเตอรเปนปฏกรยาคายความรอน ดงนนถา

อณหภมของน าสง จะสงผลใหปนปลาสเตอรกอตวชา แตหากอณหภมของน าต าจะสงผลใหปน

ปลาสเตอรกอตวชา

(4) คณภาพของปนปลาสเตอร

4.1 ปนปลาสเตอรตองสะอาดและสงเจอปน

4.2 ความละเอยดของปนปลาสเตอร มผลดงน

- ถาปนปลาสเตอรมความละเอยดมาก จะสงผลใหความแขงแรงสง

- ถาปนปลาสเตอรมความละเอยดมาก จะสงผลใหคาการขยายตวสง

4.3 ปนปลาสเตอรทเหมาะสมตอการใชงานคอปนใหม เนองจากปนปลาสเตอรเกา

จะดดความชนเกบไวและกลายเปนยปซม ท าใหเมอน าไปใชงานจรงจะดดซมน าเพมและไดนอยและ

เกดปฏกรยาไฮเดรชนในอตราทต า ท าใหประสทธภาพในการท างานลดลง

4.4 ลกษณะของเนอปนปลาสเตอร

- ถาปนปลาสเตอรมเนอละเอยด เมอผสมน าแลวปนปลาสเตอรจะไมเกาะกนเปนเมด ท าใหเกด

สารละลายทเปนเนอเดยวกน (Homogeneous)

- ถาปนปลาสเตอรมเนอหยาบ เมอผสมน าแลวปนปลาสเตอรจะเกาะกนเปนเมด ท าใหเกด

สารละลายทไมเปนเนอเดยวกน (Heterogeneous)

4.5 ชนดของปนปลาสเตอร ปนปลาสเตอรแบงออกเปน 2 ชนด จ าแนกตาม

กระบวนการผลตไดแก ชนดแอลฟาและชนดเบตา โดยปนปลาสเตอรชนดแอลฟาจะใหความ

แขงแรงมากกวาปนปลาสเตอรชนดเบตาและการใชงานอตราสวน P/W ของปนปลาสเตอรชนด

แอลฟา จะสงกวาชนดเบตา

(5) การผสมปน จ าเปนตองควบคมปจจยตางๆดงน

5.1 อตราสวนตอน าตองคงท

5.2 ใชน าสะอาดและเปนกลาง

83

5.3 ภาชนะส าหรบผสมปนตองสะอาด เพราะสงสกปรกทตดอยทภาขนะจะท าให

ปนปลาสเตอรกอตวเรว ท าใหไดวสดทมความหนาแนนไมเทากนและเวลาในการท างานลดลง

5.4 การโรยปนตองโรยอยางสม าเสมอและพยายามโรยปนใหกระจายตวและแชปน

จนปนคอยๆ ตกจมลงไปในน าเองจนหมด ซงอตราสวนโดยน าหนกของปนปลาสเตอรตอน าท

เหมาะสมและเพยงพอในการเกดปฏกรยาไฮเดรชน คอปนปลาสเตอร 100 สวนตอน า 30 สวน

แตในการใชงานจรงมกใชปรมาณน ามากกวาอตราสวนดงกลาว เชน ปนปลาสเตอร 100 สวนตอ

น า 70 สวน เพอชวยในการไหลตว ควรแชปนทงไวประมาณ 3 – 5 นาท เพอใหน าซมเขาไปใน

เนอปนทงหมดกอน หลงจากนนกวนปนปลาสเตอร โดยพยายามไมใหเกดฟองอากาศ หากกวนปน

ปลาสเตอรเรวเกนไปจะท าใหปนปลาสเตอรแขงตวเรวและเกดฟองอากาศไดงาย แตหากกวนชา

เกนไป เนอปนจะไมเขาเปนเนอเดยวกน ท าใหความหนาแนนและความสามารถในการดดซมน า

ตางกน ในกรณทตองผสมปนปลาสเตอรในปรมาณมากๆ ควรชงปนตามอตราสวนทก าหนดไวแลว

ผสมโดยใชเครองกวนชนดใบพดเพอใหความเรวรอบของการกวนคงท

(6) สารหนวงปฏกรยาไฮเดรชน

6.1 ชนดของสารหนวงปฏกรยา

จากการศกษางานวจยทเกยวของพบวาเอฟจดปลาสเตอร มระยะเวลาการกอตว

ทเรวกวาปนปลาสเตอรทางการคา เนองจากสารปนเปอนจ าพวกเกลอในเอฟจดปลาสเตอรมปรมาณ

สงกวาปนปลาสเตอรทางการคา ถาหากตองการน าเอฟจดปลาสเตอรไปใชประโยชนในเชงพาณชย

จ าเปนตองท าใหเวลาการกอตวของเอฟจดปลาสเตอรเทยบเทากบปนปลาสเตอรทางคา การกอตว

เรวหรอชาของเอฟจดปลาสเตอรจะมผลตอการท างานมาก จงเกดแนวคดในการใชสารยดเวลาการ

กอตวหรอสารหนวงการกอตว ซงพบวากรดออนชนดอนทรย และเกลอของกรด กรดและเกลอของ

กรดอนนยบางชนดรวมทงเบสแก เปนสารหนวงปฏกรยาไฮเดรชน โดยกลไกการเกดปฏกรยาเปน

ดงนคอ

84

1. สารหนวงปฏกรยาจะท าใหกระบวนการละลายของไอออนและการกอ

ตวเกดอยางชาๆ

2. เมอปลาสเตอรละลายและมผลกเรมตนเกดขน พบวาสารหนวง

ปฏกรยาจะเขาไปแทรกตวตามบรเวณพนผวของผลกเรมตน สงผลใหอตราการโตของผลกเกดขนชา

ลง สามรถยนยนถงกระบวนการทสารเขาไปแทรกตวปกคลมทมผวของผลกไดดวย เทคนค DSC

และเทคนค FTIR

6.2 ปจจยทมผลตอการหนวงปฏกรยา

ผลของการท าปฏกรยาของสารหนวงการกอตว (Retarder) ยงมความผนแปรซง

ขนอยกบปจจยตอไปน

1. สารประกอบและชนดของปนปลาสเตอร

2. ตราสวนของการผสมของสารหนวงการกอตวกบปนปลาสเตอร

3. อณหภมขณะทดลอง

การเตมสารหนวงปฏกรยาจะสงผลโดยตรงตอระยะเวลาในการกอตว พบวาเมอ

ปรมาณสารหนวงปฏกรยาเพมขน ระยะเวลาในการกอตวจะนานขนแสดงดงภาพท 22

คณสมบต C3S C2S C3A C4AF

ปฏกรยาไฮเดรชน เรว(ชม.) ชา(วน) ทนททนใด เรวมาก(นาท)

การพฒนาก าลงอด เรว(ชม.) ชา(สปดาห) เรวมาก(1 วน) เรวมาก(1วน)

ก าลงอด สง คอนขางสง ต า ต า

ความรอนจากปฏกรยา (J/g) 500 250 850 420

ปรมาณโดยน าหนก (รอยละ) 35-55 15.-35 15-35 15-10

85

ภาพท 22 ผลของการเตมสารหนวงการเกดปฏกรยาไฮเดรชนชนดกลโคส กรดซตรก และ

โซเดยมไบคารบอเนต

ชนดของสารเตมแตง

ในทางเคมนยมจ าแนกสารประกอบเปน 2 ประเภท คอสารอนทรยและสารอนนทรย

งานวจยนสนใจผลของสารเตมแตงชนดสารอนทรยและอนนทรยทมผลตอการหนวงปฏกรยาไฮเดรชน

เนองจากเอฟจดปลาสเตอรทใชในการทดลองเกดปฏกรยาไฮเดรชนเรวกวาปนปลาสเตอรทางการคา

มาก จนท าใหไมสามารถขนรปวสดได การใชสารอนทรยและสารอนนทรยเปนสารเตมแตง

(Chemical Additi) เพอหนวงปฏกรยาไฮเดรชนโดยสารเตมแตงจะไปดดซบตรงบรเวณผวหนาของ

ผลกเอฟจดยปซมจนไมเหลอพนทใหโมเลกลของน าเขาท าปฏกรยาสงผลใหเกดการหนวงปฏกรยา

ไฮเดรชนขน

การดดซบบนอนภาคของแขง

เมออนภาคของของแขงกระจายตวอยในตวกลางชนดของเหลวอนภาคของแขงจะเคลอนท

เขาหากนได พลงงานรวมทผวของอนภาค (Van de waals Total, VT) เกดจากผลรวมของแรงท

เกดระหวางอนภาค 2 อนภาค ไดแก แรงผลก (Van de waals Repulsion, VR) และแรงดงดด

(Van de waals Attraction, VA) ซงแรงดงกลาวจะขนกบระยะหางของอนภาคทงสอง ตามทฤษฎ

ของ DLVO คอความสมพนธของแรงผลก (VR) กบระยะทางจะเปนแบบ Exponential Function

โดยแรงผลกจะคอยๆ มคาลดลงเมอระยะทางเพมขน ส าหรบความสมพนธของแรงดงดด (VA) กบ

ระยะทาง แรงผลกจะมคาลดลงเปนสวนกลบกบระยะทาง ถาแรงผลกมคาสงกวาแรงดงดดจะท าให

พลงงานทผวของอนภาค (VT) มคาเปนบวกสง ท าใหเกดการอนภาคผลกกน แตถาอนภาคเขาใกล

กนในระยะนอยกวา 100 mm พบวาอนภาคของของแขงจะเคลอนทเขาไปดดซบเกาะตดกนแนน

โดยอนภาคขนาดเลกจะแทรกอยระหวางชองวางของอนภาคขนาดใหญ และอนภาคจะเกดการเกาะ

ตดกนเนองจากน าหนกทกดทบกน

สารเตมแตงชนดสารอนทรย

86

สาอนทรย หมายถงสารทมคารบอนเปนองคประกอบหลก และมธาต อนๆ เปน

องคประกอบรวม เชนธาต H O N P S Cl และ Br เปนตน สารอนทรยทกชนดจะตองมธาต

C เปนองคประกอบอยดวยเสมอ จงกลาวไดวาสารอนทรยคอสารประกอบของคารบอน ยกเวน

สารประกอบของคารบอนบางชนดทแมวาจะมคารบอนเปนองคประกอบแตไมจดวาเปนสารอนทรย

เชน สารประกอบคารไบน สารประกอบคารบอเนต สารประกอบไซยาไนต และออกไซดของ

คารบอน

สารอนทรยเปนสารประกอบทไดจากธรรมชาตและสงมชวต นอกจากนนกวทยาศาสตรยง

สามารถสงเคราะหสารอนรยจากสารอนนทรยได ดงนนแหลงก าเนดของสารอนทรยอาจเปนไดทง

สงมชวตและไมมชวต แตตนก าเนดของสารอนทรยสวนใหญคอสงมชวต ปจจบนนกวทยาศาสตร

คนพบสารอนทรยมากกวา 2 ลานชนด และในแตละวนยงมการคนพบสารอนทรยใหมอยาง

ตอเนอง ตวอยางของสารอนทรยไดแก กาซธรรมชาต น ามนเชอเพลง โปรตน น าตาลและกรด

อนทรย

เปนตน สารเตมแตงชนดสารอนทรยทเลอกใชเปนสารหนวงปฏกรยาไฮเดรชนในงานวจยนไดแก

กรดซลซนค กรดซตรก กรดมาลกกรดอะซตรก กรดลกโนซลโฟนก และโซเดยมลกโนซลโฟลก

สตรโมเลกลและโครงสรางของสารอนทรยทใชในงานวจยนแสดงดงตารางท16

สารเตมแตงชนดสารอนนทรย

สารอนนทรย หมายถงสารประกอบอนๆ ทไมใชสารอนทรย สารอนนทรยประกอบดวย

ธาตตางๆ จ านวนมาก เชน S O Cl Na Mg Al และ C เปนตน ยกตวอยางสารอนนทรย

ไดแก เกลอแกง ปนขาว กรดซลฟวรก โซดาไฟ ดางทบทม เปนตน สารเตมแตงชนดสารอนทรย

ทเลอกใชเปนสารหนวงปฏกรยาไฮเดรชน ในงานวจยน ไดแก กรดฟอสฟอรก และโพแทสเซยมได

ไฮโดรเจนฟอสเฟต สตรเคมและโครงสรางของสารอนนทรยทใชในงานวจยน แสดงดงตาราง.....

กลไกการดดซบของสารเตมแตง

กลไกการดดซบของสารอนทรย

87

สารอนทรยมลกษณะโครงสรางเปนสายโซยาว และเมอเขาไปดดซบอยบนอนภาค

ของเอฟจดปลาสเตอร จะท าหนาทเสมอนเปนก าแพงปองกน ทเรยกวา “Steric Hindrsnce”

ไมใหน าเขาท าปฏกรยาไฮเดรชนกบเอฟจดปลาสเตอร ดงนนสารอนทรยจงหนวงปฏกรยาไฮเดรชน

ได

กลไกการดดซบของสารอนทรย

สารอนนทรยประเภทเกลอสามารถแตกตวเปนไออน และไอออนเหลานจะเขาไป

ดดซบอยบรเวณของเอฟจดปลาสเตอรและท าหนาทเปนเคานเตอรไอออน ซงเปนตวก าหนดสภาพ

พนผวของอนภาคใหมความเปนบวกหรอเปนลบ จงสงผลใหอนภาคของเอฟจดปลาสเตอรอยชดหรอ

หางกน

กลไกการดดซบของสารเตมแตง

ภาพท 25 กลไกการดดซบของสารเตมแตงชนดสารอนทรยและสารอนนทรย

88

ตารางท 22 การเปรยบเทยบขอแตกตางระหวางอนทรยและสารอนนทรย

สมบต สารอนทรย สารอนนทรย

1.ธาตทเปนองคประกอบ สวนใหญธาต C และ H

ธาตอนๆ เชน N O S P Cl

Br และ I มเปนสวนนอย

มธาตทกชนด

2.ชนดของพนธะเคม พนธะโคเวเลนต มทงพนธะโคเวเลนตและพนธะไอออ

นก (สวนมากเปนพนธะไอออนก)

3.การละลายน า สวนมากไมละลายน ายกเวนพวก

โมเลกลมขวขนาดเลกๆ เชน

แอลกอฮอล กรดอนทรย

สวนมากละลายน าไดด

4.การน าไฟฟาของสารละลาย (ใน

น า)

ไมน าไฟฟาหรอน าไฟฟาไดนอย

มาก

สวนใหญพวกทละลายน าจะน าไฟฟาได

ด โดยเฉพาะสารไอออนก

89

ตารางท 22 การเปรยบเทยบขอแตกตางระหวางอนทรยและสารอนนทรย (ตอ)

สมบต สารอนทรย สารอนนทรย

5.การละลายในตวท าละลาย

อนทรย

สวนมากละลายน าไดด สวนมากไมละลายน า

6.จดเดอด-จดหลอมเหลว สวนมากคอนขางต า สวนมากคอนขางสง

7.การเผาไหม ตดไฟงาย อาจมเขมา ตดไฟยาก ตองใชความรอนสง

มาก และเมอตดไฟแลวจะม

กากของแขงเหลออย

8.อตราการเกดปฏกรยาเคม เกดคอนขางชา เกดเรว

9.ตวเรงปฏกรยา สวนมากตองใช สวนมากไมตองใช

สาระส าคญของงานวจยทเกยวของ

งานวจยทเกยวของกบการใชสารหนวงปฏกรยาไฮเดรชนของปนปลาสเตอร

กรกนก บญเสรม และเกศรนทรพมรกษา ศกษาการผลตแผนชนวนกนความรอนจากเอฟจ

ดยปซมของโรงไฟฟาแมเมาะ โดยการศกษาเบองตนพบวาเอฟจดปลาสเตอรทไดจากการน าเอฟจด

ยปซมมาเผาแคลไซนเมอผสมกบน าแลวเกดการกอตวเรวมาก ท าใหไมมเวลาเพยงพอในการน ามาใช

งาน จงมการใชเตมสารเตมแตงเพอหนวงปฏกรยาไฮเดรชนของเอฟจดปลาสเตอร โดยใชสารเตม

แตงชนดสารเคมไดแก กลโคส กรดซตรก และโซเดยมคารบอเนต และสารเตมแตงชนดเสนใยจาก

ธรรมชาตไดแก ขยมะพราว เสนใยยาสบ และขเลอย ผลการทดสอบพบวาสารเตมแตงดงกลาว

ยกเวนขยมะพราวและขเลอย สามารถหนวงปฏกรยาไฮเดรชนสงผลใหเวลาการกอตวของเอฟจด

ปลาสเตอรเพมขน โดยกรดซตรกสามารถหนวงปฏกรยาไฮเดรชนไดดทสด นอกจากนยงพบวากรด

90

ซตรก 0.03% โดยน าหนก และเสนใยยาสบ 0.02% โดยน าหนกในเอฟจดปลาสเตอร ท าใหเวลา

การกอตวเพมขนจนเทยบเทากบปลาสเตอรทางการคาคอ ประมาณ 25 -26 นาท นอกจากนได

ศกษาสมบตเชงกลของแผนฉนวนกนความรอนและโครงสรางทางสณฐานวทยาของผลกยปซมเมอม

การเตมสารเตมแตง แลวพบวาผลกยปซมมลกษณะสนลง เปนผลใหแรงดงดดภายในผลกออนลง

ซงเปนสาเหตท าใหแผนฉนวนกนความรอนทเปนวสดผสมระหวางเอฟจดปลาสเตอรกบสารเตมแตงม

คาความทนตอแรงอดลดลง 40% เมอเทยบกบแผนฉนวนกนความรอนทผลตจากเอฟจดปลาสเตอร

ทไมไดเตมแตงสารเตมแตงใดๆ

ชฎาพร กาสยะ ศกษาเอฟจดปลาสเตอรทเตมสารหนวงปฏกรยาโฮเดรชน คอ กลโคส

กรดซตรก และโซเดยมไบคารบอเนต พบวาการเตมกรดซตรก0.04 – 0.05% โดยน าหนก

สามารถใหสมบตเชงกลทดกวาสารหนวงชนดอน คอ มคาการกอตว ความหนาแนน และคาความ

ทนตอแรงอด เปน 21 – 27 นาท, 1.08 กรมตอลกบาศกเซนตเมตร และ 25 – 26 กโลกรมตอ

ตารางเซนตเมตร ตามล าดบ นอกจากนผลการศกษาโครงสรางทางจลภาคพบวาเมอเตมกรดซตร

กลงไปแลว ผลกเอฟจดยปซมบางสวน มอตราการเจรญเตบโตของผลกลดลงสงผลใหผลกมขนาดสน

และเลก ซงผลกดงกลาว จะเขาไปแทรกตามผลกทสมบรณ ท าใหมการแพคตวทแนน ซงสงผลท า

ใหคาความหนาแนนและคาความทนตอแรงอดของเอฟจดยปซมทมการเตมกรดซตรกเพมขน

ภาวรนทร กนนา ศกษาอทธพลชนดและขนาดของกากใยธรรมชาต ทมผลตอคาการน า

ความรอน ความแขงแรง การดดซมน า และโครงสรางทางจลภาคของเอฟจดยปซม โดยกากใย

ธรรมชาตทใชคอ ขเลอย และวสดอนทรยสารชนด ดนเบาและเถาไม พบวาเมอโดยปรมาณของ

กากใยธรรมชาตเพมขน ระยะเวลาการกอตวจะลดลง และคาการดดซมน าจะเพมขน สงผลใหคา

การเปนวสดฉนวนด คอ มคาการน าความรอนลดลง นอกจากนยงไดศกษาสารหนวงปฏกรยาไฮเดร

ชนของเอฟจดปลาสเตอร คอ ซโครส กลโคส และกรดออกซาลก พบวากลโคส 5% โดยน าหนก

สามารถหนวงปฏกรยาไดดกวาสารอน ท าใหระยะเวลาการกอตวเพมขนจาก 8 นาท เปน 18

นาท เมอเทยบกบปนปลาสเตอรทางการคาอยท 24 นาท

สายรง ปนค า ศกษาการน าไฟฟาของเอฟจดปลาสเตอร ทเตมสารหนวงปฏกรยาเคม คอ

กลโคส กรดซตรก และโซเดยมคารบอเนต และตดตามอตราการเกดปฏกรยาเคม โดยวดคาการน า

91

ไฟฟา พบวาคาการน าไฟฟาของเอฟจดปลาสเตอร เมอเตมดวยกลโคสมแนวโนมลดลงไดเรวกวาเมอ

เตมกรดซตรก ซงแสดงวา กรดซตรกสามารถหนวงปฏกรยาไดดกวากลโคส และท าใหระยะเวลา

การกอตวเพมขนเปนสองเทา และเมอเปรยบเทยบคาการน าไฟฟาเมอเตมดวยกรดซตรก และ

โซเดยมไบคารบอเนต พบวาคาการน าไฟฟาของเอฟจดปลาสเตอรเมอเตมดวยกรดซตรกมแนวโนม

ลดลงไดเรวกวาเมอเตมดวยโซเดยมไบคารบอเนต ดงนนสรปไดวา โซเดยมไบคารบอเนต สามารถ

หนวงปฏกรยาไดดกวากรดซตรก และท าใหระยะเวลาการกอตวเพมขนเปน 2 เทา

สพตรา จนาวฒน พฒนาผลตภณฑทไดจากเอฟจดยปซมจากโรงไฟฟาแมเมาะ โดยลาง

เอฟจดยปซมโดยวธชะดวยกรดซลฟวรกและตกตะกอนเพอใหสจางลงเปนสน าตาลออนแลวน าไปเผา

แคลไซนเพอผลตเบตาปลาสเตอร จากนนน าปลาสเตอรทสงเคราะหไดมาขนรปเปนผลตภณฑตางๆ

เชน แผนฉนวนกนความรอนและปลาสเตอรฉาบผนง เทยบกบปลาสเตอรธรรมชาต พฒนาคณภาพ

ผลตภณเบตาปลาสเตอร โดยการเตมสารเตมแตงชนดตางๆ ไดแก โซเดยมลกโนซลโฟเนต เมทล

เซลลโลส ไวนลแอซเตท กรดซตรก กรดแอซตรก และโวเดยมบอเรท โดยพบวาการเตมกรดซตรก

0.04% โดยน าหนกสามารถเพมระยะเวลาการกอตวไดนานทสดคอ 12.41 – 13.59 นาท

รองลงมาคอ เมทลเซลลโลส ซงสารเตมแตงเหลานสามารถปรบปรงใหคณภาพของเอฟจดยปซมเทา

เทยมกบยปซมธรรมชาตและเทาเทยมกบผลตภณฑทางการคา

Arikan และคณะ ศกษาสมบตของยปซมในเรอง การกอตว ความสามารถในการท างาน

ความทนตอแรงอด ความสามารถในการยดและหดตว ความเปนฉนวนความรอนและฉนวนเสยง

โดยท าการทดลอง 4 วธ วธแรกเปนการเตมกรดซตรกเพอหนวงปฏกรยา วธทสองเปนการเตมสาร

โพลเมอรชนดเมทลเซลลโลสซงสามารถละลายน าได วธทสามเปนการเพมอากาศเขาไปในยปซม

เพอใหเกดรพรนโดยการเตมสารโอเลฟนซลเฟตโซเดยมซอลท วธทสเปนการเตมสารซเปอรพลาสตก

ไซเซอรชนดเมลามนฟอรมลดไฮดซลโฟเนต โดยอตราสวนระหวางน ากบปลาสเตอรเทากบ 0.45

จากผลการทดลองพบวา การเตมกรดซตรกลงไปในสารละลาย 0.05 – 0.2% จะท าใหคาการกอตว

เพมขนจาก 1 ชงโมง เปน 2.40 ชวโมง สงผลใหคาความทนทานตอแรงอดลดลงจาก 11.3

92

กโลกรมตอลกบาศกเซนตเมตร เปน 8.23 กโลกรมตอลกบาศกเซนตเมตร ส าหรบการเตมสาร

เมทลเซลลโลส การเพมอากาศ และการเตมสารซเปอรพลาสตกไซเซอรจะชวยเพมคากอตวได

เชนเดยวกนแตใหผลนอยกวาการเตมกรดซตรก ส าหรบคาความทนตอแรงอดพบวาเมอเตมกรดซ

ตรกในปรมาณมากขนจะสงผลใหคาความทนตอแรงอดลดลงมากทสด รองลงมาคอการเพมอากาศ

และการเตมสารซเปอรพลาสตก แตส าหรบการเตมสารเมทลเซลลโลสจะสงผลใหคาความคงทนตอ

แรงอดเพมขน

Hamdona และคณะ ศกษาผลของฟอสเฟสและพอลฟอตเฟสทมตอการเกดผลกของแคล

ซยมซลเฟสไฮเดรต ในสารละลายโซเดยมคลอไรด โดยใชสารเตมแตงชนดกรด H3PO4

และสารประกอบพอลฟอสเฟตชนด NaH2PO4, Na2HOP4, Pyrophosphat YP,

Hexmametaphosphat HMP ดวยความเขมขน 1 , 5 , 10 , 15 และ 30 mol-1 เพอยด

ระยะเวลาในการเกดผลกยปซม จากการศกษาพบวาสารเตมแตงชนดฟอสเฟตเหลานจะเขาไปดดจบ

ผวผลกของยปซม ท าใหสารละลายไมสามารถเขาท าปฏกรยไฮเดรชนได จงสามารถหนวงการเกด

ผลกของยปซมได แตพบวาหากใชความเขมขนของสารเตมแตงนอยกวา 10-6 โมลลาร จะไม

สามารถหนวงการเกดผลกของยปซมได โดยเรยงล าดบความสามารถในการหนวงการเกดผลกของ

สารเตมแตงแตละชนดพบวามล าดบดงน คอ H3PO4 > NaH2PO4 > Na2HPO4 > MHP > PYP

งานวจยทเกยวของกบการเตบโตของผลกยปซมในระบบทมสารเตมแตง

สพตรา จนาวฒน ศกษาผลของโซเดยมซคซเนตและกรดซคซนก ตอสมบตของแอลฟา

ปลาสเตอร ทสงเคราะหจากเอฟจดปลาสเตอรจากโรงไฟฟาแมเมาะเทยบกบยปซมธรรมชาต พบวา

สารเตมแตงนมผลตอปรมาณและโครงสรางจลภาคของผลกแอลฟาปลาสเตอรทสงเคราะหได ซงจะม

ผลสบเนองถงผลกยปซม ผลการทดลองพบวา สารเตมแตงในปรมาณชวยเพมปรมาณแอลฟา

ปลาสเตอร แตมแนวโนมจะลดคา Aspect Ratio (c/a Axis) ของทงผลกแอลฟาปลาสเตอรและ

ผลกยปซม โดยผลกของแอลฟาปลาสเตอร เปลยนรปรางจากแทงยาวไปเปนทรงกระบอกสน สวน

ผลกของยปซมเปลยนรปรางจากแผนบางยาว ไปเปนขนาดเลกสนและหนา และตรวจสอบสมบต

ทางกายภาพและทางกลของปลาสเตอรทเตรยมจาก แอลฟาปลาสเตอร โดยใชมาตรฐานของ

93

Dental Stone (Type III) พบวาเอฟจดยปซมทไดจากปลาสเตอรซงใชอตราสวนระหวางน าตอ

ปลาสเตอรเทากบ 0.32 มคาความทนตอแรงอด 28.75 กโลกรมตอตารางเซนตเมตร และ

เปรยบเทยบระหวางเอฟจดยปซมกบยปซมธรรมชาต พบวาสารเตมแตงจะมผลตอเอฟจดยปซม

มากกวา และกรดซคซนกจะมผลท าใหเกดการเปลยนแปลงมากกวาโซเดยมซคซเนต

Elisabeth และคณะ ศกษาการตกผลกของยปซมเมอมการเตมสารเตมแตงประเภทกรด

อนทรย ซงไดแก กรดซตรก กรดแอดพก กรดมาลก และกรดทารทารก เปรยบกบการตกผลก

ของยปซมทไมมการเตมสารเตมแตงลงไป สารเตมแตงดงกลาวท าหนาทหนวงปฏกรยาไฮเดรชนใหชา

ลงโดยสารเตมแตงจะเขาไปดดซบทบรเวณผวผลกของปลาสเตอรแทนน า ผลการทดลองพบวากรด

ซตรกสามารถหนวงปฏกรยา ไฮเดรชนไดดทสด รองลงมาคอกรดมาลก สวนกรดแอดพกไม

สามารถหนวงปฏกรยาได และพบวาเมอความเขมขนของกรดสงขน ความสามารถในการหนวง

ปฏกรยากเพมตามไปดวย นอกจากนยงพบวาการเตมกรดซตรกทมความเขมขนต ากวา 200 ppm

ไมสามารถหนวงปฏกรยาไฮเดรชนได ส าหรบการศกษาผลของสารเตมแตงตอดครงสร างสณฐาน

วทยาของผลกยปซม พบวาการเตมกรดซตรกและกรดมาลกลงไปจะสงผลใหโครงสรางและรปราง

ของผลกยปซมเกดการเปลยนแปลงจากรปรางยาวเหมอนเขมเปลยนเปนผลกทสนลงและมลกษณะ

แบนราบและมขนชรขระคลายรปทรงหกเหลยมแบบเฮกซะโกนอล แตถากรดทเตมลงไปมความ

เขมขนต าจะไมสงผลตอการเปลยนแปลงรปรางของผลกหรอเปลยนแปลงแตนอยมาก ส าหรบการ

เตมกรดแอดพกและกรดทารทารกจะท าใหผลกยปซมมความยาวเพมขนจากเดม 18 ไมโครเมตร

เปน 25 – 30 ไมโครเมตร

Moussaouiti และคณะ ศกษาพฤตกรรมการตกผลกของยปซม โดยสรางแบบจ าลองของ

นวคลเอชน (Nucleation) และแบบจ าลองการเตบโตขอผลกยปซม (Crytal Growth Rates) ใน

สารละลายกรดฟอสฟอรก และน าขอมลทไดจากแบบจ าลองมาเปรยบเทยบกบขอมลจากการวด

ผวจยไดวดความหนาแนนของจ านวนผลกตอหนงหนวยปรมาตร ซงเปนฟงกชนของอตราสวนความ

เขมขนของสารละลายอมตวยงยวดตอความเขมขน ณ สมดลของแคลเซยม ความเขมขนของกรด

ซลฟวรก และอตราการกวนสารละลาย แบบจ าลองนวคลเอชนและแบบจ าลองอตราการเตบโตของ

94

ผลกยปซมสรางโดยวธ Moment Analysis โดยใชขอมลจากความหนาแนนของจ านวนผลก ซง

แบบจ าลองนสรางเพออธบายกระบวนการตกผลกของยปซมเปนฟงกชนก าลงสอง (Quadratic

Function) ของอตราสวนความเขมขนของสารละลายอมตวยงยวด แตถาอตราสวนความเขมขน

ของสารละลายอมตวยงยวดมคาเทาเดม อตราการเตบโตของผลกยปซมไมเปลยนแปลงอยางม

นยส าคญ นอกจากนยงพบวาการเกดนวคลเอชนไมขนอยกบอตราการกวนสารละลาย และอตรา

การกวนสารละลายตงแต 500 rpm มผลกระทบตออตราการเตบโตของผลกยปซมเพยงเลกนอย

และเมอน าขอมลจากการทดลองมาค านวณพบวา การใชวธ Moment Method เปนวธทใหผล

ลพธสอดคลองกบขอมลจากการทดลองทสด

Singh และ Middendorf รวบรวมเอกสารงานวจยทเกยวของกบการตกผลกของยปซม

โดยอภปรายในประเดนตางๆ ซงไดแก คณสมบตและลกษณะเฉพาะของปฏกรยาไฮเดรชนของ

ปลาสเตอรทงชนดแอลฟาและเบตา กลไกของปฏกรยาไฮเดรชนและการเตบโตของผลกยปซม รวม

ไปถงอภปรายเรองผลของสารเตมแตงตอการเปลยนแปลงโครงสรางจลภาคของยปซมทกอตวแลว

ซงการเปลยนแปลงดงกลาวสงผลใหยปซมมความแขงแรงลดลง