การผลิตแผ่นดูซับเสียงโดยใช้เส้นใยกัญชง

โดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ศิรเดช สุริต

บทนำ
กัญชงจัดเป็นพืชเศรษฐกิจ โดย ครม.ได้อนุมัติให้กัญชง สามารถปลูกได้ ในพื้นที่ๆกำหนด โดยมีผลตั้งแต่ปี 2560 จำกัดพื้นที่ 6 จังหวัด ด้วยศักยภาพด้านเส้นใย ทำให้กัญชงสามารถนำไปใช้งานได้อย่างกว้างขวาง ในทางอุตสาหกรรมการก่อสร้าง ได้มีการศึกษาการใช้งานกัญชงในหลากหลายมิติ ทั้งทางด้านวัสดุก่อสร้าง วัสดุตกแต่งและ วัสดุประกอบอาคาร จากการคำนึงถึงผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการก่อสร้าง ทำให้มีการเคลื่อนไหวอย่างเป็นวงกว้างในการพัฒนาวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตามเพื่อทำให้เกิดมูลค่าเพิ่มทางเศรษฐกิจ

การพัฒนาการใช้งานกัญชงควรมีการพัฒนาผลิตภัณฑ์โดยใช้เทคโนโลยีการวิเคราะห์และการออกแบบขั้นสูง ในขณะที่การผลิตควรใช้ระดับเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับการผลิตในอุตสาหกรรมท้องถิ่น ด้วยแนวคิดดังกล่าวผู้วิจัยจึงได้ ศึกษาถึงการนำกัญชง มาใช้เป็นแผ่นดูดซับเสียงในอาคารจากวัสดุคอมโพสิตเส้นใยกัญชง ซึ่งสามารถพัฒนาให้อยู่ในรูปห่วงโซ่อุปทาน ตั้งแต่ภาคเกษตรกรรม ถึงภาคอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังช่วยพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นที่ต้องการของอุตสาหกรรมในระดับนานาชาติ กัญชง ( Cannabis Sativa หรือ Hemp) เป็นพืชที่ใช้ประโยชน์ด้านเส้นใย โดยทั่วไปมีสารเสพติด THC ต่ำกว่า กว่า 0.3% ซึ่งกฎหมายสากลไม่ถือว่าเป็นสารเสพติด อุตสาหกรรมสำคัญของเส้นใยกัญชงได้แก่ การใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเส้นใยของเสื้อผ้าและการทำเยื่อกระดาษ โดยในประเทศไทยยังจัดเป็นพืชห้ามปลูกตามกฎหมาย ซึ่งได้รับการยกเว้นเพื่อการวิจัยและต้องขออนุญาตพิเศษ

การพัฒนาวัสดุคอมโพสิตจากเส้นใยกัญชงมาใช้ในงานวิศวกรรมและสถาปัตยกรรมกันอย่างหลากหลายอย่างไรก็ตามในกระบวนการผลิตซึ่งประกอบด้วยขั้นตอนการแปรรูปและการขึ้นรูปเป็นวัสดุคอมโพสิต เพื่อใช้ในการสร้างเป็นแผ่นดูดซับเสียงในอาคารยังต้องอาศัยกระบวนการในโรงงานอุตสาหกรรมซึ่งมีระดับเทคโนโลยีการผลิตที่สูงเพื่อให้สามารถใช้งานได้ในวงกว้างและเสริมสร้างความยั่งยืนทางเศรษฐกิจให้กับชุมชน จึงควรมีการศึกษารายละเอียดเชิงเทคนิค ในแง่คุณสมบัติการดูดซับเสียง และพัฒนาแนวทางเทคโนโลยีการผลิตที่เหมาะสมในการขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิตเส้นใยกัญชงเพื่อให้สามารถประยุกต์เป็นอุตสาหกรรมระดับชุมชน ซึ่งไม่ต้องการเทคโนโลยีการผลิตที่สูงมากอันจะเป็นการช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น โดยคาดว่าสามารถนำไปต่อยอดเชิงพาณิชย์ในการทำตลาดกับอุตสาหกรรมก่อสร้างและด้านวัสดุก่อสร้างซึ่งมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมบนพื้นฐานของการพัฒนาที่ยั่งยืน

กระบวนการแปรรูป และการผลิตแผ่นดูดซับเสียง

1. ลำต้นกัญชงถูกนำมาทำความสะอาดและลอกผิว

2. นำลำต้นกัญชงมาหั่นเป็นความยาวประมาณ 15 เซนติเมตร

3.ทำการปรับขนาดของเครื่องบดแยกเส้นใย โดยใช้ตะแกรงคดขนาดแบบหยาบ

4. คัดขนาดเส้นใยและทำการผสมกับวัสดุประสาน โดยมีสัดส่วนผสมที่แนะนำดังนี้

*, ** นับเป็นน้ำหนักต่อหนึ่งส่วนผสม ในกรณีใช้ปริมาณแต่ต่างกันสามารถเทียบสัดส่วนได้
*** ผสมน้ำ 700 cc ในส่วนผสม และ สามารถปรับสัดส่วนผสมได้

โดย ค่า NRC คือ ค่าสัมประสิทธิ์การลดเสียงรบกวน (Noise Reduction Coefficient, NRC) ค่า NRC ที่สูง หมายถึงความสามารถในการซับเสียงที่สูงมากขึ้น ความสัมพันธ์ระหว่าง NRC และ วัสดุประสานที่ความหนาแน่น ต่างๆ เป็นไปดังกราฟดังต่อไปนี้

5. นำส่วนผสมที่ได้ใส่ในแม่พิมพ์ การอัดลงแม่พิมพ์ ให้อัดให้ความหนาแน่นใก้ลเคียงกับค่าแนะนำข้างต้นให้มากที่สุด จึงจะทำให้ ค่า NRC เป็นไปตามที่ออกแบบไว้ โดยระยะเวลาในการถอดแบบได้ ของวัสดุประสานแต่ละชนิดคือ

• กาวลาเท็กซ์ 12 - 20 ชั่วโมง จากนั้นจึงปล่อยแห้งสนิท 2 วัน
• ยางพาราคือ 4 - 6 ชั่วโมงจากนั้นจึงปล่อยแห้งสนิท 2 วัน
• ปูนปลาสเตอร์ 1-2 ชั่วโมง จากนั้นจึงปล่อยแห่งสนิท 1-2 วัน

การผลิตรูปแบบของแผ่นดูดซับเสียง เน้นที่ การสร้างสัดส่วนของพื้นที่ผิวที่มากที่สุดในวัสดุที่น้อยที่สุด รูปแบบของแบบหล่อที่แนะนำเป็นรูปทรง ปิรามิดยอดตัด โดยสามารถ Download model เพื่อผลิตแม่พิมพ์ได้ที่นี่ และสามารถ download แม่แบบสำหรับการทดสอบความหนาแน่นของวัดุได้ที่นี

การผลิตต้นแบบแม่พิมพ์ได้รับการสนับสนุนจากห้องปฏิบัติการต้นแบบดิจิตัล คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ หากพบปัญหา หรือ มีข้อสอบถามเพิ่มเติม สามารถติดต่อได้ที่ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ศิรเดช สุริต ภาควิชานัวตกรรมอาคาร คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เขตจตุจักร กรุงเทพ 10900 หรือ siradech.s@ku.th

กิติกรรมประกาศ

โครงการวิจัยเรื่อง แผ่นดูดซับเสียงในอาคารจากวัสดุคอมโพสิตเส้นใยกัญชง เป็นโครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจาก สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ปี พ.ศ. 2561
ขอขอบคุณ สถานีใบยา ท่าพล จังหวัด เพชรบูรณ์ ที่ได้เอื้อเฟื้อและอำนวยความสะดวกในการเก็บตัวอย่างกัญชง และ การออกเอกสารอนุญาต เพื่อการขนส่งตัวอย่างกัญชง    
ขอขอบคุณ คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ที่ได้ช่วยอำนวยความสะดวกด้าน สถานที่เพื่อดำเนินการวิจัย และ พื้นที่ในการทดสอบ
ขอขอบคุณ ศูนย์วิจัยนวัตกรรมอาคารคณะสถาปัตย์กรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ซึ่งได้ให้คำแนะนำในการทดสอบ และแปรรูปตัวอย่างตลอดจนการเก็บข้อมูลตลอดการวิจัย
ขอขอบคุณ ห้องปฏิบัตการต้นแบบดิจิตัล คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์สำหรับการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์
ขอขอบคุณ อาจารย์  ผู้ช่วยวิจัย และเจ้าหน้าที่คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ทุกท่านที่ช่วยสนับสนุนให้การวิจัยสามารถดำเนินการแล้วเสร็จอย่างราบรื่น
ท้ายที่สุดขอขอบคุณภรรยาอันเป็นที่รักและกำลังใจ  ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญที่ทำให้งานวิจัยนี้แล้วเสร็จโดยสมบูรณ์

โครงการวิจัย
แผ่นดูดซับเสียงในอาคารจากวัสดุคอมโพสิตเส้นใยกัญชง Sound absorption panel from Hemp-fiber composite material
ดำเนินการโดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ศิรเดช สุริต ได้รับการสนับสนุนจาก KU-RDI ปี 2561