นวัตกรรม ยิปซัมผสมเศษฝุ่นฝ้าย นวัตกรรมเพื่องานก่อสร้างภายใน ซึ่งเป็นการศึกษาวิจัยทดลองนำเศษฝุ่นฝ้ายมาผสมกับปูนยิปซัม ผลิตเป็นแผ่นยิปซัมบอร์ดสำหรับงานก่อสร้างภายในที่มีจุดเด่นรักษ์สิ่งแวดล้อม และช่วยลดต้นทุนการผลิต

ยิปซัมผสมเศษฝุ่นฝ้าย เป็นนวัตกรรมที่ถูกคิดค้นโดย อาจารย์จ่าสิบตรี ดร. มณเธียร โอทองคำ ประธานหลักสูตรวิศวกรรมสิ่งทอ รวมทั้งคณะอุตสาหกรรมสิ่งทอ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพและรองศาสตราจารย์ ดร. สุจิระ ขอจิตต์เมตต์ คณะวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี

catsทั้งนี้ อาจารย์จ่าสิบตรี ดร. มณเธียร โอทองคำ ได้อธิบายถึงโครงการวิจัยครั้งนี้ว่า “แผ่นยิปซัมเป็นวัสดุที่หลายท่านรู้จักกันเป็นอย่างดีซึ่งโดยทั่วไปใช้งานเป็นวัสดุก่อสร้างตกแต่งบ้านเป็นส่วนใหญ่ โดยมีคุณสมบัติตามลักษณะการใช้งานแต่ละประเภท ที่สำคัญมีน้ำหนักเบากว่าผนังก่ออิฐฉาบปูนถึง 5 เท่า เหมาะสำหรับบ้านหรืออาคารชั้นบนที่มีการออกแบบโครงสร้างไม่แข็งแรงมากนัก ในปัจจุบันการผลิตแผ่นยิปซัมได้มีการเพิ่มคุณสมบัติ เช่น การสะท้อนรังสีความร้อนการทนไฟ ทนความชื้น ป้องกันหรือสะท้อนเสียง ทั้งนี้แผ่นยิปซัมบอร์ดยังมีข้อจำกัด เนื่องจากผลิตจากแร่ยิปซัมซึ่งเป็นวัสดุที่มีความแข็งและเปราะ จึงได้มีการเสริมกระดาษหรือวัสดุเส้นใยในแผ่นยิปซัม เช่น เยื่อกระดาษ แร่ใยหิน เส้นใยแก้ว แต่ก็เป็นการเพิ่มต้นทุนการผลิตและเป็นอันตรายต่อสุขภาพ

ดังนั้นผมและรองศาสตราจารย์ ดร. สุจิระ จึงได้ร่วมมือกันศึกษาวิจัยทดลองนำเศษฝุ่นฝ้ายมาผสมกับปูนยิปซัม เพื่อผลิตเป็นแผ่นยิปซัมบอร์ดสำหรับงานก่อสร้างภายใน เนื่องจากเห็นว่าในปัจจุบันโรงงานอุตสาหกรรมสิ่งทอมีสิ่งของเหลือใช้จากกระบวนการผลิตจำนวนมากโดยเฉพาะเศษฝุ่นฝ้ายที่มาจากโรงงานหีบฝ้าย โรงงานปั่นด้ายและโรงงานทอผ้า เศษฝุ่นฝ้ายที่เกิดขึ้นและเหลือทิ้งมีประมาณ 1,500 กิโลกรัมต่อเดือน สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมขนาดกลาง ซึ่งเศษฝุ่นฝ้ายนี้ถูกนำไปกำจัดหลายวิธีตามลักษณะที่แตกต่างกันไป ส่วนใหญ่นำไปใช้ในด้านเกษตรกรรม เช่น นำไปผสมกับขี้เลื่อยและแกลบสำหรับทำเชื้อเพาะเห็ด นำไปผสมกับดินเพื่อใช้ในการเพาะปลูกต่างๆ แต่บางครั้งมีการกำจัดเศษฝุ่นฝ้ายที่ไม่ถูกวิธี โดยนำไปทิ้งรวมกับขยะประเภทอื่น ซึ่งมีผลเสียตามมาคือส่งกลิ่นเหม็นและเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้น้ำเน่าเสียหากทิ้งลงแม่น้ำลำคลอง ขณะเดียวกันยัง มีการกำจัดด้วยการนำไปเผาซึ่งก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศและทำให้โลกร้อนขึ้น”

mixing process of gypsum and cotton dust
ขั้นตอนการผสมผงยิปซัม และเศษฝุ่นฝ้าย

จากปัญหาดังกล่าวจึงได้มีการนำเศษฝุ่นฝ้ายมาใช้ให้เกิดประโยชน์ โดยทำเป็นผลิตภัณฑ์หรือใช้เป็นส่วนหนึ่งของวัสดุก่อสร้างภายใน เพื่อเพิ่มมูลค่า และช่วยรักษาสิ่งแวดล้อม รวมทั้งเป็นการทดแทนเยื่อกระดาษและแร่เส้นใยธรรมชาติที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ ด้วยลักษณะของเศษฝุ่นฝ้ายที่มีความละเอียดสม่ำเสมอ มีความยาวพอประมาณและมีความนุ่มเบา น่าจะเป็นวัสดุที่นำมาทดแทนได้

นวัตกรรมนี้เป็นการนำเศษฝุ่นฝ้ายมาผสมกับปูนยิปซัมเพื่อผลิตเป็นแผ่นยิปซัมบอร์ด ใช้วัสดุสำคัญ คือ ปูนยิปซัม เศษฝุ่นฝ้าย น้ำ และสารยึดติด ซึ่งได้ทดลองผลิตแผ่นยิปซัมบอร์ดในแบบหล่อที่มีขนาด 300 x 400 x 9 มิลลิเมตร และแบ่งการทดลองออกเป็น 3 ระดับ คือ

1. หาอัตราส่วนผสมที่เหมาะสมระหว่างปูนยิปซัมกับเศษฝุ่นฝ้าย
2. ทดลองผสมสารยึดติดพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) ในการผลิตแผ่นยิปซัม
3. ทดลองหาปริมาณเศษฝุ่นฝ้ายที่เหมาะสมในการผลิตแผ่นยิปซัมแล้วนำไปขึ้นรูปเป็นแผ่นยิปซัมในแบบหล่อที่เตรียมไว้ แล้วอบในเตาอบจากนั้นจึงนำมาผึ่งลมให้แห้งสนิทแล้วนำไปทดสอบค่าแรงกดประลัยและค่าโมดูลัสแตกร้าว

Gypsum board with cotton

เศษฝุ่นฝ้าย เมื่อมีการนำไปผสมในแผ่นยิปซัมในปริมาณที่เพิ่มมากขึ้นจะทำให้ความแข็งแรงลดลง คือ เส้นใยจะมีการเรียงตัวที่ไม่ดีและมีปริมาณที่มากจนเกินไป ดังนั้นจึงทดลองนำสารยึดติดชนิดพอลิไวนิลแอลกอฮอล์มาใช้ในกระบวนการผลิตแผ่นยิปซัม เพื่อที่จะทำให้แผ่นยิปซัมมีความแข็งแรงเพิ่มมากขึ้น ซึ่งสารยึดติดนี้จะทำหน้าที่เป็นตัวประสานระหว่างเส้นใยและปูนยิปซัมให้ยึดติดด้วยกันดีขึ้น ทำให้แผ่นยิปซัมมีความแข็งแรงที่เพิ่มมากขึ้น โดยเห็นได้จากค่าแรงกดประลัยและค่าโมดูลัสแตกร้าว รวมถึงน้ำหนักของแผ่นยิปซัม และอัตราส่วนผสมระหว่างปูนยิปซัมกับเศษฝุ่นฝ้ายที่เหมาะสมยังให้ค่าแรงกดประลัยและค่าโมดูลัสแตกร้าวเป็นไปตามเกณฑ์มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมปูนยิปซัมหรับการก่อสร้าง (มอก.219-2524) รวมทั้งน้ำหนักที่ได้ก็มีค่าที่ลดลงไปด้วยเมื่อมีปริมาณเศษฝุ่นฝ้ายที่เพิ่มขึ้นซึ่งสามารถนำไปพัฒนาสำหรับงานก่อสร้าง ใช้ทำฝ้าเพดานและบุผนังได้จริง

ยิปซัมผสมเศษฝุ่นฝ้ายนี้ นอกจากมีน้ำหนักเบา แข็งแรง ได้มาตรฐานและลดต้นทุนการผลิตจากการเสริมเศษฝุ่นฝ้ายแล้วยังเป็นทางเลือกใหม่ในอุตสาหกรรมการผลิตแผ่นยิปซัมที่เป็นประโยชน์ ตอบโจทย์ด้านการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมอีกด้วย

Gypsum
ผงยิปซัม
cotton dust
เศษฝุ่นฝ้าย

นิตยสาร Builder Vol.32 JUNE 2016