นวัตกรรมวัสดุ Archives - MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

นวัตกรรมวัสดุเพื่ออุตสาหกรรมไทย รับมือกติกาโลกใหม่สู่ Net Zero

Arunee Seesai — Mon, 26 Jan 2026 02:24:23 +0000

นวัตกรรมวัสดุเพื่ออุตสาหกรรมไทย รับมือกติกาโลกใหม่สู่ Net Zero

เรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้ ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) สวทช. มีเป้าหมายใหญ่ประการหนึ่งคือ การปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ หรือ Net Zero จึงดำเนินกิจกรรมและใช้เครื่องมือต่างๆ เพื่อเป้าหมายนี้ โดยการใช้เทคโนโลยีวัสดุพัฒนาและใช้ประโยชน์โครงสร้างพื้นฐานด้านข้อมูลเชิงเทคนิค โดยให้ความสำคัญกับข้อมูลสารสนเทศด้านสิ่งแวดล้อมและความยั่งยืนของประเทศ

เนื่องจากเศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) มีความสัมพันธ์เกื้อหนุนเป้าหมาย Net Zero เพราะว่าเศรษฐกิจหมุนเวียนช่วยลดการใช้ทรัพยากรใหม่และลดการเกิดของเสีย ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการลดก๊าซเรือนกระจกจากกระบวนการผลิตและขนส่ง ดังนั้น เอ็มเทคจึงมุ่งสร้างนวัตกรรมวัสดุเพื่ออุตสาหกรรมสีเขียวและดำเนินกลยุทธ์ End-of-Waste (EOW) โดยการใช้เทคโนโลยีวัสดุเปลี่ยนของเสียจากกระบวนการผลิตให้กลายเป็นวัสดุรอง (Secondary Material) หรือผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มีมูลค่าสูงขึ้น

เอ็มเทคดำเนินกิจกรรม End-of-Waste โดยร่วมกับหน่วยงานในภาครัฐที่เป็นผู้กำหนดนโยบายและบริษัทในภาคอุตสาหกรรมที่สนใจงานวิจัยและต้องการสร้างนวัตกรรมการเพิ่มมูลค่าให้กับกากอุตสาหกรรม โดยเอ็มเทคให้บริการในรูปแบบต่างๆ เช่น รับจ้างวิจัย เป็นที่ปรึกษา และวิเคราะห์ทดสอบ

ตัวอย่างผลงานในช่วงที่ผ่านมา เช่น

สารละลายไบโอโซเดียมซิลิเกต และไบโอโพแทสเซียมซิลิเกตจากเถ้าแกลบ
วัสดุก่อสร้างยิปซั่มบอร์ด จากยิปซั่มสังเคราะห์
วัตถุดิบทดแทนอะลูมินา ในการทำปูนซิเมนต์ จากอะลูมิเนียมดรอส
ไบโอชาร์จากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร เพื่อผลิตสารปรับปรุงสภาพดินที่ช่วยกักเก็บธาตุอาหารและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพืชคาร์บอนต่ำอย่างยั่งยืน
ทรายแมวจากวัสดุเกษตรไทย “เพื่อสิ่งแวดล้อมที่ยั่งยืน และสุขอนามัยที่ดีของสัตว์เลี้ยง”
บล็อกคอนกรีตประสิทธิภาพสูงจากตะกรันเหล็ก
คอนกรีตน้ำซึมผ่านเร็ว และบล็อกช่องลมจากเศษกระเบื้องเหลือทิ้ง
เม็ดมวลเบาสังเคราะห์จากของเสียหรือวัสดุพลอยได้จากอุตสาหกรรม

นวัตกรรมเหล่านี้ไม่ได้เพียงแค่สร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ แต่ยังส่งผลดีในภาพรวม เพื่อมุ่งสู่เป้าหมาย Net Zero ในด้านการใช้ทรัพยากร ลดการพึ่งพาวัตถุดิบใหม่ และลดปริมาณขยะที่ต้องกำจัดด้วยการฝังกลบ และยังเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ช่วยให้ผู้ประกอบการไทยสามารถปรับตัวเข้ากับมาตรการกีดกันทางการค้า และเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันในตลาดโลกที่เน้นความยั่งยืนได้

พบกับนวัตกรรมของเอ็มเทค (BOOTH NO. P16/1) ในงานแสดงสินค้า บริการ และสัมมนาด้านสิ่งแวดล้อม และการจัดการของเสียแห่งเอเชีย (Asia EnwastExpo) จัดโดยกลุ่มอุตสาหกรรมการจัดการเพื่อสิ่งแวดล้อม สภาอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย ระหว่างวันที่ 4-6 กุมภาพันธ์ 2569 อาคาร 5-6 อิมแพ็ค เมืองทองธานี

ติดต่อสอบถามข้อมูล
คุณระพีพันธ์ ระหงษ์
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์ 0-2564-6500 ต่อ 4789
อีเมล: rapeepr@mtec.or.th

Asia EnwastExpo 2026, End of Waste, MTEC, net zero, นวัตกรรมวัสดุ, เศรษฐกิจหมุนเวียน

The post นวัตกรรมวัสดุเพื่ออุตสาหกรรมไทย รับมือกติกาโลกใหม่สู่ Net Zero appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

บรรลัยวิทยา – การวิเคราะห์ความเสียหาย

Arunee Seesai — Thu, 23 Jan 2025 08:19:59 +0000

บรรลัยวิทยา - การวิเคราะห์ความเสียหาย

“สืบจากศพ” หลายท่านอาจจะคุ้นกับคำนี้ ซึ่งเป็นคำง่ายๆ ที่หมายถึงการนำความรู้ทางวิทยาศาสตร์มาใช้ในการระบุลักษณะและสาเหตุของการเสียชีวิต เพื่อคืนความยุติธรรมให้แก่ผู้เสียชีวิต สำหรับเครื่องจักรหรือชิ้นส่วนทางวิศวกรรรมที่เกิดความเสียหายก่อนเวลาอันควร เราก็สามารถ “สืบจากสนิมและรอยแตก” ได้เช่นเดียวกัน โดยกระบวนการที่เรียกว่า “การวิเคราะห์ความเสียหาย (failure analysis)”

การวิเคราะห์ความเสียหาย เป็นกระบวนการวิเคราะห์ในเชิงวิศวกรรมอย่างเป็นระบบและใช้เทคนิคต่างๆ ที่เหมาะสมเพื่อหาข้อสรุปว่า เหตุใดเครื่องจักรหรือวัสดุทางวิศวกรรมจึงเกิดความเสียหาย หรือไม่ทำงานตามที่ออกแบบไว้

ในกรณีที่เกิดการแตกหัก สิ่งแรกที่วิศวกรต้องทำคือ การหาจุดเริ่มต้นของรอยแตก (crack origin) กระบวนการนี้อาศัยรูปแบบที่พบบนรอยแตกหักของเครื่องจักร ซึ่งอาจมีได้หลายรูปแบบ เช่น ร่องรอยคล้ายแม่น้ำ (river mark) ซึ่งบริเวณ ‘ลำธารเล็กๆ’ ที่ต้นแม่น้ำจะชี้ไปที่จุดเริ่มต้นรอยแตก หรือหากพบลักษณะคล้ายสันทรายบนชายหาด (beach mark) ก็บ่งชี้ถึงการแตกหักเนื่องจากความล้า (fatigue) ซึ่งเกิดจากชิ้นส่วนทางวิศวกรรมได้รับแรงกระทำที่เป็นวัฏจักร (cyclic load) โดยกึ่งกลางสันทรายคือตำแหน่งเริ่มต้นของการแตก

ในกรณีที่ความเสียหายเกิดขึ้นการจากกัดกร่อน (corrosion) ก็สามารถวิเคราะห์ได้เช่นเดียวกัน เช่น สนิมสีดำบนเนื้อเหล็กมักเกิดจากชิ้นงานนั้นผ่านการใช้งานที่อุณหภูมิสูงจนเกิดเป็นสนิมชนิด FeO หรือ Fe₃O₄ หรือหากพบสนิมสีแดง-ส้ม ก็อาจเกิดจากชิ้นงานสัมผัสกับความชื้นสูงจนเกิดเป็นสนิมชนิด FeOOH หรือ หากเหล็กสัมผัสหรือปนเปื้อนคลอไรด์จากน้ำทะเลเมื่อเราตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่กำลังขยายสูง เราก็อาจเห็นสัณฐานของสนิมคล้ายกับดอกฝ้าย

เมื่อทราบจุดเริ่มต้นและสาเหตุของความเสียหายที่เกิดขึ้น ก็จะทำให้สามารถหาวิธีป้องกันและแก้ไขความเสียหายที่เคยเกิดขึ้น อันจะนำไปสู่การลดปริมาณของเสียในกระบวนการผลิต และลดความเสี่ยงต่อการเกิดอุบัติเหตุหรือความเสียหายที่ไม่คาดคิดที่อาจส่งผลกระทบต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมได้

การวิเคราะห์ความเสียหายจึงเป็นกระบวนการที่สำคัญในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ พัฒนาคุณภาพชีวิต และป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต

ขอบคุณข้อมูลจาก

บทความ “บรรลัยวิทยา” โดย โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว วิศวกรอาวุโส ทีมวิจัยการวิเคราะห์ความเสียหายและวิศวกรรมการเชื่อถือ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)

Failure Analysis, MTEC, นวัตกรรมวัสดุ, วัสดุเสียหาย, วัสดุโลหะ, วิเคราะห์ความเสียหาย

The post บรรลัยวิทยา – การวิเคราะห์ความเสียหาย appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

เส้นฟิลาเมนต์สำหรับงานพิมพ์สามมิติ

Arunee Seesai — Wed, 18 Dec 2024 09:06:17 +0000

เส้นฟิลาเมนต์สำหรับงานพิมพ์สามมิติ

สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้ ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

การพิมพ์สามมิติเป็นเทคโนโลยีที่เติบโตอย่างรวดเร็วและใช้งานอย่างแพร่หลายทั้งในการศึกษาและในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงอุตสาหกรรมการแพทย์ เนื่องจากเทคโนโลยีนี้มีความแม่นยำในการผลิตและไม่ต้องอาศัยแม่พิมพ์ อีกทั้งยังช่วยลดปริมาณวัสดุเหลือทิ้งและลดเวลาในการผลิต ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตลดลง

การพิมพ์สามมิติมีหลายเทคนิค โดยเทคนิคที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายคือ การพิมพ์สามมิติระบบเอฟดีเอ็ม (Fused Deposition Modeling, FDM) เนื่องจากราคาของเครื่องเอฟดีเอ็มไม่สูงมากและการใช้งานไม่ซับซ้อน

ในการขึ้นรูปชิ้นงานสามมิติ เส้นฟิลาเมนต์ (filament) จะถูกลำเลียงเข้าสู่หัวฉีดของเครื่องเอฟดีเอ็มที่มีการตั้งอุณหภูมิในระดับที่สามารถหลอมวัสดุฟิลาเมนต์เพื่อฉีด (พิมพ์) วัสดุลงบนฐานรองรับ โดยเครื่องจะพิมพ์วัสดุทับชั้นไปมาจนได้ชิ้นงานสามมิติ

เส้นฟิลาเมนต์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในประเทศไทยนำเข้ามาจากต่างประเทศ โดยชนิดและสมบัติของวัสดุที่มีขายในท้องตลาดมักไม่ค่อยหลากหลาย ทั้งนี้เส้นฟิลาเมนต์ที่มีสมบัติจำเพาะจะมีราคาที่สูงมาก นอกจากนี้เครื่องขึ้นรูปที่สามารถผลิตฟิลาเมนต์ได้อย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้เส้นที่มีผิวเรียบและมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตามมาตรฐานที่ใช้ในอุตสาหกรรม (1.75 และ 2.85 มิลลิเมตร) ยังมีจำนวนน้อยมากในประเทศไทย

ทีมวิจัยของเอ็มเทคได้วิจัยและพัฒนาสูตรพอลิเมอร์ผสมชนิดต่างๆ เพื่อนำมาขึ้นเป็นเส้นฟิลาเมนต์เกรดการแพทย์ที่มีสมบัติจำเพาะ โดยเครื่องขึ้นรูปเส้นฟิลาเมนต์ประกอบด้วยเครื่องหลอมอัดรีดที่ต่อเข้ากับเครื่องควบคุมคุณภาพของเส้นฟิลาเมนต์ และวัตถุดิบส่วนใหญ่ที่นำมาใช้เป็นเม็ดพลาสติกที่ผลิตในประเทศไทย

เส้นฟิลาเมนต์ที่ขึ้นรูปแล้วจะนำมาใช้ในการวิจัยและพัฒนาเพื่อพิมพ์ขึ้นรูปกายอุปกรณ์เฉพาะบุคคลด้วยเครื่องเอฟดีเอ็ม ต้นแบบกายอุปกรณ์เฉพาะบุคคลที่ทีมวิจัยเอ็มเทคพัฒนาขึ้น ได้แก่ แผ่นรองในรองเท้าเฉพาะบุคคล อุปกรณ์พยุงกระดูกสันหลังเฉพาะบุคคล และอุปกรณ์เสริมข้อเท้าและเท้าเฉพาะบุคคล

นอกจากงานวิจัยและพัฒนาเส้นฟิลาเมนต์สำหรับการใช้งานทางด้านการแพทย์แล้ว ทีมวิจัยยังดำเนินการวิจัยและพัฒนาเส้นฟิลาเมนต์สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมอื่นๆ และให้บริการทางเทคนิคในการพัฒนาสูตรและ/หรือศึกษาสภาวะการขึ้นรูปเส้นฟิลาเมนต์จากพอลิเมอร์ (ผสม) และพอลิเมอร์คอมพอสิต โดยอาจใช้รูปแบบการร่วมวิจัยหรือการรับจ้างวิจัยอีกด้วย

ข้อมูลเพิ่มเติม
สามารถดูรายละเอียดได้ที่ https://www.mtec.or.th/bmd-research-group/psd-team/

สนใจติดต่อ
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ (คุณปิยวรรณ ปนิทานเต)
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4782
อีเมล piyawas@mtec.or.th

3D printer filament, filament, MTEC, นวัตกรรมวัสดุ, พิมพ์สามมิติระบบเอฟดีเอ็ม, เส้นฟิลาเมนต์, แผ่นรองในรองเท้า

The post เส้นฟิลาเมนต์สำหรับงานพิมพ์สามมิติ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ยางพาราเหลวหนืด: วัตถุดิบตั้งต้นของผลิตภัณฑ์รูปแบบใหม่

dtmd-saw — Wed, 04 Dec 2024 05:16:26 +0000

ยางพาราเหลวหนืด: วัตถุดิบตั้งต้นของผลิตภัณฑ์รูปแบบใหม่

ทีมวิจัยผลิตภัณฑ์ยางรูปแบบใหม่ กลุ่มวิจัยนวัตกรรมการแปรรูปยาง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) เห็นความสำคัญของการพัฒนาผลิตภัณฑ์ยางรูปแบบใหม่ตามโมเดลเศรษฐกิจ BCG จึงพัฒนาทางเลือกใหม่ๆ ในการแปรรูปยาง เพื่อเพิ่มมูลค่าของยางพารา ช่วยเหลือเกษตรกร ตลอดจนส่งเสริมเอกชนรายย่อยให้มีโอกาสจำหน่ายผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงกว่ายางดิบ ลดใช้สารเคมีในผลิตภัณฑ์ ปลอดภัยต่อผู้ใช้และสิ่งแวดล้อม

เมื่อนำน้ำยางสดมาเติมสารเคมีและปั่นให้น้ำยางเข้มข้นขึ้นจะได้ ‘น้ำยางข้น’ ซึ่งใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์หลายอย่าง เช่น ถุงยาง ถุงมือยาง และลูกโป่ง แต่ถ้านำน้ำยางสดมาเติมกรดให้จับตัวจนมีลักษณะเหมือนเต้าหู้ แล้วรีดน้ำออกให้เป็นแผ่น จากนั้นทำให้แห้งด้วยการนำมารมควันจะได้ ‘ยางแผ่นรมควัน’ หากผึ่งแห้งหรืออบด้วยลมร้อนจะได้ ‘ยางแผ่นผึ่งแห้ง’ หรือหากนำยางที่จับตัวเหมือนเต้าหู้มาย่อยให้เป็นฝอยๆ จากนั้นอบให้แห้งแล้วอัดเป็นแท่งจะได้ ‘ยางแท่ง’

ทั้งยางแผ่นและยางแท่งเมื่อนำมาผสมกับสารเคมีต่างๆ ในเครื่องผสมจะได้ยางคอมพาวนด์ที่นำไปอัดขึ้นรูปและวัลคาไนซ์ เพื่อผลิตเป็นผลิตภัณฑ์หลายอย่าง เช่น ยางล้อรถยนต์ ยางวงรัดของ และรองเท้า

ทีมวิจัยได้ปรับปรุงกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์จากเดิม ด้วยการปรับลักษณะทางกายภาพของยางแผ่นหรือยางแท่งให้มีลักษณะเป็นยางเหลวหนืด (โดยที่ไม่ต้องเตรียมเป็นยางคอมพาวนด์หรือขึ้นรูปด้วยกระบวนการแบบเดิม) ยางพาราเหลวหนืดนี้สามารถนำไปใช้งานได้ทั้งในรูปแบบของยางที่ไม่ผ่านการวัลคาไนซ์ (vulcanization) เช่น ใช้เป็นสารช่วยในกระบวนการผลิต และเป็นตัวประสานในการผลิตผลิตภัณฑ์ เช่น ยางปั้นจากสารธรรมชาติ หรือผลงานวิจัยจากเอ็มเทคชื่อ ‘Para Dough’

ทั้งนี้เมื่อทำการวัลคาไนซ์ ยางพาราเหลวหนืดนี้จะเปลี่ยนเป็นเจลยางที่มีสมบัติกระจายแรงได้ดีเหมาะสำหรับการผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ประเภทเจลรองนั่ง หรือ ผลงานวิจัยจากเอ็มเทคชื่อ ‘Para Cushion’, เบาะรองนอน, แผ่นฝึกการทรงตัว, และยางบีบเพื่อบริหาร เป็นต้น

เจลยางที่ได้จากการวัลคาไนซ์ยางพาราเหลวหนืด ผ่านการทดสอบสมบัติเชิงกล สมบัติการกระจายแรง และความเป็นพิษต่อเซลล์ผิวหนัง (cytotoxicity) โดยเจลยางที่พัฒนานี้มีความยืดหยุ่นสูง สามารถคืนตัวได้ดี เกิดการยุบตัวถาวรน้อย เมื่อนำมาผลิตเป็นเจลรองนั่งจะช่วยกระจายแรงได้ดี ลดแรงกดทับบริเวณก้นกบและหลังส่วนล่างจากการนั่งเป็นเวลานาน เจลให้ความรู้สึกเย็นสบายเวลานั่ง ไม่เป็นพิษต่อเซลล์จึงปลอดภัยต่อผู้ใช้ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

สนใจติดต่อ

งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ (คุณเนตรชนก ปิยฤทธิพงศ์)
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4301
อีเมล netchanp@mtec.or.th

MTEC, Para Cushion, Para Dough, rubber gel, นวัตกรรมวัสดุ, ยางแปรรูป, รองรับแรงกระแทก, วัสดุยางเจล, เจลรองนั่ง, เบาะรองนอน

The post ยางพาราเหลวหนืด: วัตถุดิบตั้งต้นของผลิตภัณฑ์รูปแบบใหม่ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

Corrosion Map: แผนที่การกัดกร่อน ช่วยคำนวณอายุการใช้งานของโครงสร้าง

dtmd-saw — Fri, 25 Oct 2024 03:36:32 +0000

Corrosion Map: แผนที่การกัดกร่อน ช่วยคำนวณอายุการใช้งานของโครงสร้าง

ดร.วนิดา พงศ์ศักดิ์สวัสดิ์ และทีมวิจัยเทคโนโลยีการผลิตและซ่อมบำรุง กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีระบบรางและการขนส่งสมัยใหม่ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) ได้พัฒนาแผนที่ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์แสดงอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าในรูปแบบเว็บ แผนที่นี้ประมวลตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนในแต่ละพื้นที่ของประเทศไทย ซึ่งสามารถนำไปใช้คาดการณ์อายุการใช้งานของเหล็กกล้าโครงสร้าง รวมถึงเลือกใช้ชนิดวัสดุที่เหมาะสมในแต่ละพื้นที่ และวางแผนบำรุงรักษาก่อนเกิดความเสียหายที่รุนแรงได้

เหล็กกล้าเป็นวัสดุวิศวกรรมที่ใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมหลายประเภท โดยเฉพาะใช้เป็นเหล็กโครงสร้าง (structural steel) สำหรับโครงสร้างพื้นฐานและอาคารบ้านเรือน เนื่องจากมีสมบัติทางกลที่ดีและมีราคาถูก อย่างไรก็ตามเนื่องจากลักษณะการใช้งานที่มักอยู่กลางแจ้ง จึงส่งผลให้เหล็กโครงสร้างเหล่านี้ต้องเผชิญปัญหาการกัดกร่อนเนื่องจากบรรยากาศ การกัดกร่อนเป็นการเสื่อมสภาพและสูญเสียเนื้อโลหะจากปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าเมื่อเหล็กสัมผัสกับบรรยากาศที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรง และความสามารถในการรับแรงของโครงสร้างทางวิศวกรรม

การกัดกร่อนของเหล็กโครงสร้างในบรรยากาศขึ้นกับสภาพอากาศและสิ่งแวดล้อมเป็นปัจจัยสำคัญ โดยอัตราการกัดกร่อน (corrosion rate) ของวัสดุแต่ละชนิดในบรรยากาศที่ต่างกันมักรุนแรงไม่เท่ากัน การกัดกร่อนส่งผลเสียหายโดยทำให้ความแข็งแรงลดลง อายุการใช้งานที่สั้นลง ตลอดจนทำให้เกิดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา จากการสำรวจต้นทุนการกัดกร่อนของไทยพบว่า อุตสาหกรรมที่มีต้นทุนการกัดกร่อนสูงที่สุดคืออุตสาหกรรมก่อสร้าง โดยคิดเป็นร้อยละ 30 ของต้นทุนการกัดกร่อนของไทย

จากความรุนแรงของปัญหาการกัดกร่อนที่กล่าวมา ทำให้มีการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับการกัดกร่อนของเหล็กกล้าในบรรยากาศอย่างแพร่หลาย ทั้งนี้ในทางปฏิบัติเหล็กโครงสร้างต้องใช้การเคลือบผิวป้องกันการกัดกร่อนก่อนนำไปใช้งาน โดยการเลือกชนิดวัสดุเคลือบจะอ้างอิงระดับความรุนแรงของการกัดกร่อน (corrosivity of atmosphere) ตามมาตรฐาน ISO 9223 Corrosion of metals and alloys — Corrosivity of atmospheres ซึ่งจัดระดับความรุนแรงจากค่าอัตราการกัดกร่อนในบรรยากาศปีที่ 1 ส่วนการเลือกใช้ระบบเคลือบผิวให้เหมาะสมกับระดับความรุนแรงของการกัดกร่อนตามสถานที่ที่ใช้งานจะอิงตามมาตรฐาน ISO 12944 Paints and varnishes — Corrosion protection of steel structures by protective paint systems

ด้วยความสำคัญของประเด็นปัญหาที่กล่าวมา ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) จึงได้ริเริ่มโครงการจัดสร้างแผนที่การกัดกร่อนของเหล็กกล้าขึ้นในประเทศไทย (ดูข้อมูลได้ที่ https://thaicorrosionmap.mtec.or.th/) โครงการนี้คำนึงถึงผลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม ได้แก่ อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ ปริมาณน้ำฝน ความเปียกชื้น ปริมาณคลอไรด์ และปริมาณซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และติดตามการกัดกร่อนต่อปีของวัสดุโครงสร้างวิศวกรรมสำคัญ ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอน (carbon steel), เหล็กกล้าต้านทานการกัดกร่อนหรือเหล็กกล้าทนบรรยากาศ (weathering steel), เหล็กกล้าเคลือบโลหะผสมอะลูมิเนียมและสังกะสี (galvalume steel) และเหล็กกล้าคาร์บอนที่ผ่านการชุบสังกะสี (galvanized steel) ทั้งนี้ ทีมวิจัยได้หาความสัมพันธ์เชิงเส้นหลายตัวแปร (multivariable linear regression) จนได้สมการทำนายการอัตราการกัดกร่อนของวัสดุต่าง ๆ โดยแบ่งเป็นพื้นที่ติดชายทะเล และจังหวัดไม่ติดทะเล

ผลลัพธ์สำคัญจากงานวิจัย คือต้นแบบแผนที่ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์แสดงอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าในประเทศไทย ที่แสดงอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าโครงสร้างในแต่ละพื้นที่ของประเทศ พร้อมแสดงชั้นข้อมูลสภาพอากาศและปริมาณคลอไรด์ ตลอดจนข้อมูลสภาพอากาศที่เป็นปัจจัยสำคัญต่ออัตราการกัดกร่อนในแต่ละตำแหน่ง ซึ่งเจ้าหน้าที่ที่เกี่ยวข้อง รวมทั้งประชาชนทั่วไปจะสามารถรับทราบความเสี่ยงและสามารถวางแผนป้องกันได้อย่างเหมาะสม ยกตัวอย่างเช่น จังหวัดภูเก็ต บริเวณติดทะเลทิศตะวันออกเฉียงใต้ของเกาะ (ดูภาพประกอบ) มีอัตราการกัดกร่อน 221.76 µm/y ทั้งนี้หากอ้างอิงตามมาตรฐาน ISO9223 ซึ่งจำแนกอัตราการกัดกร่อนออกเป็น 6 ระดับกล่าวคือ ตั้งแต่ C1 (very low) ซึ่งมีอัตราการกัดกร่อนต่ำที่สุด ไปจนกระทั่ง CX (extreme) ซึ่งมีอัตราการกัดกร่อนสูงที่สุด จะพบว่าตัวเลขอัตราการกัดกร่อนที่พบจัดอยู่ในระดับ CX (extreme) ซึ่งเป็นอัตราการกัดกร่อนระดับสูงที่สุด

เว็บไซต์ https://thaicorrosionmap.mtec.or.th/

ข้อมูลเหล่านี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการเลือกระบบสี หากผู้ออกแบบทราบพิกัดที่ตั้งของอาคารหรือสิ่งปลูกสร้าง และร่วมหารือกับเจ้าของอาคารถึงระดับความทนทานต่อการกัดกร่อน (durability) ที่ต้องการเช่น ทนทานมาก (เช่น กลุ่มโครงสร้างพื้นฐาน) ปานกลาง หรือน้อย (เช่น กลุ่มโครงสร้างชั่วคราว) ก็จะช่วยให้สามารถออกแบบระบบเคลือบป้องกัน (corrosion protection system) ได้อย่างเหมาะสมในแง่ต้นทุน

ยิ่งไปกว่านั้นแผนที่ยังสามารถช่วยคาดการณ์อายุการใช้งานได้ โดยหากเลือกกำหนดความหนาที่ยอมให้กัดกร่อนได้ (corrosion allowance) สมมติตัวเลขที่ 1,000 µm แผนที่บน web platform นี้จะสามารถคำนวณระยะเวลาที่จะถูกกัดกร่อนได้เท่ากับระยะเวลา 4.51 ปี (ดังแสดงในภาพ) นั่นหมายความว่าหากสีเกิดการหลุดลอกถึงเนื้อเหล็กก็ควรดำเนินการซ่อมบำรุงภายในระยะเวลานี้เพื่อความปลอดภัยของโครงสร้าง

สำหรับวัสดุเหล็กชุบสังกะสีและสังกะสีผสมอะลูมิเนียม สามารถใช้ข้อมูลการกัดกร่อนในการคำนวณความหนาชั้นเคลือบที่เหมาะสมกับการใช้งานให้มีอายุการใช้งานที่ต้องการ ในพื้นที่การกัดกร่อนระดับมากกว่า C3 การเลือกใช้วัสดุกลุ่มดังกล่าว อาจประหยัดค่าซ่อมบำรุงตลอดอายุการใช้งานได้มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้เหล็กเคลือบสี

แผนงานในอนาคต

ทีมวิจัยเทคโนโลยีการผลิตและซ่อมบำรุง กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีระบบรางและการขนส่งสมัยใหม่ เอ็มเทค มุ่งมั่นพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องเพื่อการซ่อมบำรุงแบบคาดการณ์ (predictive maintenance) ดำเนินการวิจัยเพื่อทำนายอายุการใช้งานและลดการกัดกร่อน จนได้เป็นต้นแบบแผนที่อัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าในประเทศไทย ที่สามารถแสดงอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าโครงสร้างในแต่ละพื้นที่ของประเทศ

ทีมวิจัยได้นำ machine learning ซึ่งถือเป็นส่วนหนึ่งของ AI (artificial intelligence) มาประยุกต์ใช้ เพื่อช่วยในการเรียนรู้ชุดข้อมูลเซนเซอร์การกัดกร่อนและเซนเซอร์วัดสภาพอากาศ ทำให้เข้าใจอิทธิพลของตัวแปรต่าง ๆ เชิงลึกมากขึ้น จุดเด่นของ machine learning ก็คือศักยภาพในการจัดการข้อมูลขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องเชื่อมโยงด้วยตัวแปรที่หลากหลายซับซ้อน และความสามารถในการทำนายแนวโน้มในอนาคตจากข้อมูลในอดีต ผลลัพธ์ก็คือการทำนายอัตราการกัดกร่อนจากสภาพอากาศที่มีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น นำไปสู่แผนที่อัตราการกัดกร่อนที่มีข้อมูลน่าเชื่อถือ และช่วยประหยัดเวลารวมทั้งค่าใช้จ่ายในการทำงานอย่างมากอีกด้วย เทคนิคการติดตามการกัดกร่อนและปัจจัยที่เกี่ยวข้องด้วยเซนเซอร์ ตลอดจนการประยุกต์ใช้ machine learning ของทีมวิจัยล้วนสามารถต่อยอดไปสู่บริบทอื่นๆ ในภาคอุตสาหกรรมได้เช่นกัน ซึ่งทีมวิจัยมีศักยภาพและความพร้อมในการให้คำปรึกษา ร่วมวิจัย และให้บริการแก่ภาคเอกชนหรือหน่วยงานที่มีความสนใจ

สนใจบริการติดต่อ

ดร.วนิดา พงศ์ศักดิ์สวัสดิ์
ทีมวิจัยเทคโนโลยีการผลิตและซ่อมบำรุง (SMM)
กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีระบบรางและการขนส่งสมัยใหม่ (RMT)
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4756
อีเมล: wanida.pon@mtec.or.th
เว็ปไซต์: https://thaicorrosionmap.mtec.or.th/

ขอบคุณข้อมูลจาก

ดร.วนิดา พงศ์ศักดิ์สวัสดิ์ ทีมวิจัยเทคโนโลยีการผลิตและซ่อมบำรุง (SMM) กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีระบบรางและการขนส่งสมัยใหม่ (RMT) ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)

AtmosphericCorrosion, Corrosion Map, MTEC, นวัตกรรมวัสดุ, วัสดุทนการกัดกร่อน, แผนที่การกัดกร่อน

The post Corrosion Map: แผนที่การกัดกร่อน ช่วยคำนวณอายุการใช้งานของโครงสร้าง appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ท่อน้ำดื่มและท่อน้ำเพื่อการเกษตรจากวัสดุหมุนเวียนปรับปรุงคุณภาพ

dtmd-saw — Wed, 14 Feb 2024 09:01:44 +0000

ท่อน้ำดื่มและท่อน้ำเพื่อการเกษตรจากวัสดุหมุนเวียนปรับปรุงคุณภาพ

สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ทีมวิจัยพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติก กลุ่มวิจัยกระบวนการทางวัสดุและการผลิตอัตโนมัติ ดำเนินกิจกรรมการวิจัยพัฒนาและการให้บริการด้านเทคนิคในด้านต่างๆ ที่ทีมวิจัยมีความเชี่ยวชาญ ได้แก่ การเลือกและการพัฒนาวัสดุ การออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติก การพัฒนากระบวนการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พลาสติก และการวิเคราะห์ทดสอบผลิตภัณฑ์พลาสติก

“ผลิตภัณฑ์ท่อพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงจากวัสดุหมุนเวียนปรับปรุงคุณภาพ” เป็นหนึ่งในผลงานการวิจัยและพัฒนาของทีมวิจัยพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ช่วยแก้ปัญหาเรื่องการจัดการของเสียที่เกิดขึ้นจากกระบวนการผลิตให้แก่บริษัท วิค จำกัด (มหาชน) ซึ่งเป็นผู้ผลิตและจัดจำหน่ายท่อ HDPE (High-Density Polyethylene), PVC (Polyvinyl chloride) และ PP-R (Polypropylene Random Copolymer) ที่มีคุณภาพได้มาตรฐานระดับสากล

ที่มา

ดร.บงกช หะรารักษ์ นักวิจัย ทีมวิจัยพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติกเล่าว่า “ในการผลิตท่อ HDPE มักมีของเสียที่เกิดขึ้นจากกระบวนผลิต เช่น ท่อที่มีตำหนิ หรือท่อคุณภาพต่ำที่ผลิตในช่วงการปรับสภาวะกระบวนการขึ้นรูป เดิมทีบริษัทฯ กำจัดของเสียเหล่านี้โดยการขายทิ้งในราคาต่ำ แต่ถ้าบริษัทฯ สามารถนำเศษพลาสติกเหล่านี้กลับมาใช้งานใหม่ก็จะช่วยลดต้นทุนของวัตถุดิบ และลดปัญหาขยะพลาสติกได้ ด้วยเหตุนี้ทีมวิจัยเอ็มเทคจึงเข้าไปมีส่วนร่วมในการเพิ่มมูลค่าของเสียเหล่านี้ โดยพัฒนาสูตร HDPE คอมพาวนด์ให้มีสมบัติเทียบเท่ากับเม็ดพลาสติกใหม่ (virgin) เพื่อให้นำกลับมาผลิตเป็นท่อได้อีกครั้ง ซึ่งสอดคล้องกับนโยบายการขับเคลื่อนประเทศไทยด้วยโมเดลเศรษฐกิจ BCG (BCG Economy Model)”

แก้ปัญหาด้วยความเชี่ยวชาญ

การนำเศษ HDPE ที่เป็นของเสียกลับมาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ยังมีข้อจำกัดหลายด้าน เนื่องจากกระบวนการคัดแยก การจัดเก็บ การบดย่อย และการอัดรีดเป็นเม็ดพลาสติกอีกครั้งทำให้ลักษณะโครงสร้างทางเคมีของ HDPE เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งส่งผลต่อสมบัติทางกล (mechanical property) อัตราการไหลเมื่อหลอมเหลว (Melt Flow Rate, MFR)[1] และระยะเวลาการเกิดออกซิเดชัน (Oxidation-Induction Time, OIT)[2] ปัจจัยเหล่านี้ทำให้พลาสติก HDPE คอมพาวนด์จากวัสดุหมุนเวียนใช้ซ้ำมีสมบัติด้อยกว่าพลาสติก HDPE คอมพาวนด์ใหม่

ดร.บงกช เล่าว่า “การผลิตพลาสติก PIR (Post-Industrial Recycled plastics)[3] มีตัวแปรที่ต้องให้ความสำคัญ 2 ตัวหลักคือ ค่า OIT และค่า MFR จากการศึกษาค่า OIT ของพลาสติก HDPE คอมพาวนด์ใหม่ที่จะใช้เป็นวัสดุหลักในการผลิตท่อ เราพบว่าวัสดุในแต่ละล็อตมีความแปรปรวน (variation) ค่อนข้างสูง เช่น บางล็อตมีค่า OIT สูงมาก เมื่อนำมารีไซเคิลเป็นเม็ดพลาสติก PIR ค่า OIT ก็ยังอยู่ในเกณฑ์มาตรฐาน ในขณะที่บางล็อตมีค่าค่อนข้างต่ำตั้งแต่ต้น เมื่อนำไปรีไซเคิลก็มีโอกาสทำให้เม็ดพลาสติก PIR ตกมาตรฐานได้ (ภาพที่ 1) ส่วนค่า MFR ของพลาสติก HDPE คอมพาวนด์จากวัสดุหมุนเวียนใช้ซ้ำมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้น”

[1] อัตราการไหลเมื่อหลอมเหลว (Melt Flow Rate, MFR) คือความสามารถในการไหลของพอลิเมอร์หลอมเหลวผ่านเครื่องวัด Melt flow index tester ซึ่งเป็นการวัดค่าความหนืดของพอลิเมอร์หลอมเหลว ค่าที่รายงานคือน้ำหนักของพอลิเมอร์ที่ไหลผ่านเครื่องวัดในเวลา 10 นาที โดยค่า MFR ที่ต่างกันของพอลิเมอร์ชนิดเดียวกันเกี่ยวข้องกับการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลของพอลิเมอร์ที่ต่างกันในแต่ละตัวอย่างที่นำมาทดสอบ ดังนั้นค่า MFR ที่เปลี่ยนไปสามารถบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของค่าเฉลี่ยน้ำหนักโมเลกุล หรือลักษณะของกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลที่เปลี่ยนไปได้
[2] ระยะเวลาการเกิดออกซิเดชัน (Oxidation-Induction Time, OIT) เป็นค่าที่บ่งถึงความเสถียรของวัสดุต่อการเสื่อมสภาพแบบออกซิเดทีฟภายใต้อุณหภูมิสูง โดยค่า OIT เป็นตัวบ่งชี้ว่าวัสดุที่ผ่านกระบวนการขึ้นรูปแล้วมีความเสถียรต่อความร้อนมากเพียงใด
[3] พลาสติก PIR (Post-Industrial Recycled plastics) คือ พลาสติกรีไซเคิลที่ผลิตจากพลาสติกที่เหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตหรือแปรรูปในโรงงานอุตสาหกรรม

ภาพที่ 1 (ซ้าย) ค่า OIT ที่แปรปรวนของเม็ด HDPE คอมพาวนด์ใหม่จากผู้ผลิตเม็ดคอมพาวนด์ 2 บริษัท และ (ขวา) ค่า OIT คาดการณ์สำหรับคอมพาวนด์หมุนเวียนใช้ซ้ำหลังจากผ่านกระบวนการขึ้นรูปเป็นท่อ การบดย่อย และการอัดรีด/ตัดเป็นเม็ด

ในการแก้ไขปัญหาดังกล่าว ดร.บงกช อธิบายว่า “ทีมเลือกใช้วัสดุให้เหมาะกับปัญหาที่เกิดขึ้น อย่างปัญหาที่เกิดจากค่า OIT มีความแปรปรวน ทีมจะพิจารณาก่อนว่าควรเติมสารกลุ่มใด กรณีนี้เราเติมสารต้านอนุมูลอิสระ (antioxidant) ร่วมกับสารเพิ่มความเสถียรต่อแสง (light stabilizer) ส่วนค่า MFR ที่มีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นก็จะเติมสารเชื่อมขวาง (crosslinker) ภายหลังจากเติมสารดังกล่าวพบว่า สามารถปรับค่า OIT ได้ดีขึ้น ในขณะที่ค่า MFR ก็ลดลง”

“เมื่อศึกษาการเกิดดายดรูลิง (die drooling) ที่เป็นสาเหตุทำให้ผิวท่อไม่เรียบขณะขึ้นรูป โดยเปรียบเทียบระหว่างสูตรผสม HDPE คอมพาวนด์ใหม่กับเม็ดพลาสติกหมุนเวียนใช้ซ้ำ และ HDPE คอมพาวนด์ใหม่กับเม็ดพลาสติกหมุนเวียนใช้ซ้ำที่ผ่านการปรับปรุงคุณภาพพบว่า สูตรผสม HDPE คอมพาวนด์ใหม่กับเม็ดพลาสติกหมุนเวียนใช้ซ้ำที่ผ่านการปรับปรุงคุณภาพส่งผลให้การเกิดดายดรูลิงลดลงอย่างเห็นได้ชัด”

ภาพที่ 2 ลักษณะของผิวท่อ (ซ้าย) ผิวท่อระหว่างกระบวนการขึ้นรูป และดายดรูลิงบริเวณปากทางออก (กลาง) ผิวด้านในของท่อ (ขวา) ผิวด้านนอกของท่อและลักษณะของดายดรูลิงที่หลุดติดมากับผิวท่อ

เมื่อถามถึงประสบการณ์ของทีมวิจัยเกี่ยวกับการแก้ปัญหาดังกล่าว ดร.บรรพต ไม้งาม นักวิจัย ทีมวิจัยพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติกกล่าวว่า “ทีมวิจัยเรามีความเชี่ยวชาญในกระบวนการคอมพาวนด์ (compounding) และกระบวนการขึ้นรูปพลาสติก เพื่อพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ โดยโจทย์วิจัยส่วนใหญ่จะมาจากภาคอุตสาหกรรมที่มีหัวข้อที่หลากหลายแตกต่างกันไป ในส่วนของการพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ท่อพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงจากวัสดุหมุนเวียนปรับปรุงคุณภาพ เป็นหัวข้อวิจัยที่ทางทีมยังไม่เคยทำมาก่อน ซึ่งเราได้ใช้องค์ความรู้ที่เรามีทั้งในด้านการเลือกวัสดุ การทำคอมพาวนด์ และการตรวจสอบความถูกต้อง (validation) ที่ทีมมีความเชี่ยวชาญมาช่วยแก้ปัญหา”

“นอกจากเรื่องของวัสดุแล้ว ทีมวิจัยยังแก้ปัญหาในมิติอื่นร่วมด้วย แนวทางในการแก้ปัญหาทีมวิจัยต้องศึกษาวิจัยใน 3 มิติควบคู่กันไป ได้แก่ วัสดุ เครื่องจักร และสภาวะของกระบวนการขึ้นรูป ซึ่งในเรื่องของวัสดุเราสามารถแก้ไขได้แล้ว ส่วนเครื่องจักรเป็นสิ่งที่ไม่สามารถแก้ไขได้ แต่สิ่งที่สามารถปรับได้คือ สภาวะในการผลิต” ดร.บงกช กล่าวเสริม

การปรับสภาวะในกระบวนการผลิตจริง ทีมวิจัยต้องมีการวางแผนในการดำเนินงานเป็นอย่างดี ดร.บงกชเล่าว่า “การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ท่อต้องไปทำที่โรงงานและใช้เวลาประมาณ 3 วันต่อการผลิต 1 ครั้ง การเช็ตสภาวะเครื่องมือเป็นขั้นตอนที่ต้องใช้เวลา แม้ทีมวิจัยจะมีองค์ความรู้ในเชิงเทคนิค แต่ก็ต้องสื่อสารกับผู้ปฏิบัติงานจริง เพราะเขามีประสบการณ์และความรู้ในเชิงปฏิบัติมากกว่า ปัญหาที่เราพบคือ ในกระบวนการขึ้นรูปด้วยเครื่องอัดรีด ผู้ปฏิบัติงานใช้ความร้อนค่อนข้างสูง ซึ่งการใช้อุณหภูมิที่สูงมากจะทำให้วัสดุเกิดการเสียสภาพไปก่อนจะเริ่มการผลิต ทำให้ผิวท่อที่ผลิตได้ไม่เรียบ ดังนั้น ทีมจึงแก้ปัญหาโดยหาสภาวะที่เหมาะสมที่วัสดุจะไม่เกิดการเสียสภาพ”

ภาพที่ 3 การผลิตท่อจากคอมพาวนด์หมุนเวียนปรับปรุงคุณภาพ

“จากการทดลองผลิตท่อจากสูตรคอมพาวนด์และสภาวะการขึ้นรูปที่ทีมวิจัยเอ็มเทคพัฒนาพบว่า ทั้งผลิตภัณฑ์ท่อน้ำดื่มและท่อเพื่อการเกษตรที่ผลิตจากวัสดุหมุนเวียนปรับปรุงคุณภาพผ่านมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (มอก.) อีกทั้งได้รับอนุสิทธิบัตรเกี่ยวกับกรรมวิธีการใช้งานสารเชื่อมขวางในการแก้ไขปัญหาดายดรูลิง ส่วนผลิตภัณฑ์ยังสามารถขึ้นบัญชีนวัตกรรมไทยได้อีกด้วย ปัจจุบันผลิตภัณฑ์ท่อดังกล่าวได้ผลิตและจำหน่ายจริงแล้ว”

ภาพที่ 4 คุณภาพผิวท่อที่ผลิตจากคอมพาวนด์หมุนเวียนปรับปรุงคุณภาพ

ความท้าทาย

เมื่อถามถึงความท้าทายของงานวิจัย ดร.บรรพตกล่าวว่า “ขั้นตอนการเติมสารเชื่อมขวาง โดยทั่วไปเราสามารถเติมสารในลักษณะผงเข้าเครื่องได้เลย แต่งานนี้เราทำเช่นนั้นไม่ได้ เพราะการใช้สารเชื่อมขวางในงานนี้มีข้อจำกัดที่ใช้สารเพียงปริมาณน้อยและสารสามารถโดนความร้อนได้เพียงครั้งเดียว เราจึงต้องหาวิธีใหม่โดยพยายามใช้เครื่องมือที่บริษัทมีอยู่ ส่วนวัสดุต่างๆ ก็พยายามใช้ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดจะได้ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่ม”

ดร.บงกชอธิบายเพิ่มเติมว่า “เราคิดวิธีการใส่สารเชื่อมขวางใหม่โดยนำมาละลายในตัวทำละลายอินทรีย์และใส่ในฟองน้ำในปริมาณน้อยๆ (ระดับส่วนในล้านส่วน หรือ ppm) จากนั้นเมื่อระเหยตัวทำละลายออกก็จะสามารถนำตัวทำละลายกลับไปใช้ซ้ำได้ เมื่อเติมในพอลิเมอร์ พอลิเมอร์ที่ผ่านกระบวนการ สายโซ่จะสั้นลง ส่วนสารเชื่อมขวางเมื่อโดนความร้อนก็จะทำงานโดยเข้ามาจับสายโซ่พอลิเมอร์ที่สั้นให้มาต่อกัน งานนี้ใหม่ที่เราเติมสารที่เป็นสารเชื่อมขวางในฟองน้ำ ซึ่งโดยทั่วไปสารที่เติมในฟองน้ำมักเป็นน้ำมัน”

เกี่ยวกับแนวคิดดังกล่าว ดร.บงกช เล่าว่า “ก่อนหน้านี้เคยพัฒนาฟิล์มกันฝ้า (antifog) ซึ่งจะต้องเติมน้ำมันเข้าในเนื้อพอลิเมอร์ แต่การทำเช่นนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายเพราะน้ำมันจะพยายามแยกตัวออกจากพอลิเมอร์ จึงต้องนำน้ำมันใส่ในฟองน้ำเสียก่อนที่จะนำไปใส่ในผลิตภัณฑ์ เราจึงดัดแปลงวิธีดังกล่าวนำมาใช้กับสารเชื่อมขวาง”

จุดแข็งของทีมวิจัย

ดร.บงกช กล่าวถึงจุดแข็งของทีมวิจัยพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติกว่า “ทีมวิจัยมีความเชี่ยวชาญและองค์ความรู้ในหลากหลายสาขา สามารถเป็น ‘Solution Provider’ ให้แก่อุตสาหกรรมได้ นอกจากการช่วยแก้ปัญหาแล้ว เรายังสามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ สร้างนวัตกรรม ออกแบบแม่พิมพ์และชิ้นส่วนต่างๆ อีกทั้งสามารถสร้างแบบจำลองของผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบใหม่ได้ก่อนการผลิตจริงด้วย”

“นอกจากนี้ เรายังเป็นจุดเชื่อมต่อให้แก่อุตสาหกรรม เช่น กรณีของการผลิตผลิตภัณฑ์ท่อพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงจากวัสดุหมุนเวียนปรับปรุงคุณภาพ เราได้แนะนำบริษัทผู้ผลิตคอมพาวนด์ให้แก่บริษัท วิค จำกัด (มหาชน) ซึ่งเป็นผู้ผลิตท่อ เรามีงานรับจ้างวิจัย การบริการวิเคราะห์ทดสอบต่างๆ การบริการเชิงเทคนิค โดยทดลองทำในระดับแล็บและไพลอตเพื่อประหยัดค่าใช้จ่ายให้แก่อุตสาหกรรม ตลอดจนการอบรมเรื่องเฉพาะทางให้แก่อุตสาหกรรมที่สนใจด้วย”

สิทธิประโยชน์สำหรับผู้ประกอบการ

สำหรับผู้ประกอบการธุรกิจขนาดกลางและขนาดย่อมที่ต้องการผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางเพื่อให้คำปรึกษาและช่วยเหลือสามารถขอทุนสนับสนุนจากโปรแกรมสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรม (Innovation and technology assistance program, ITAP) ซึ่งเป็นหน่วยงานภายใต้ สวทช. ได้ (https://itap.nstda.or.th/th/)

ข้อมูลเพิ่มเติม
https://www.mtec.or.th/mma-research-group/ppd-team/

สนใจรายละเอียดติดต่อ
คุณกนกพร มั่นสกุล นักวิเคราะห์
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์: 0 2564 6500 ต่อ 4305
อีเมล: kanokpom@mtec.or.th

ขอบคุณข้อมูลจาก
ดร.บงกช หะรารักษ์ และ ดร.บรรพต ไม้งาม นักวิจัย ทีมวิจัยพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติก กลุ่มวิจัยกระบวนการทางวัสดุและการผลิตอัตโนมัติ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)

BCG, CircularEconomy, MTEC, ท่อ HDPE รีไซเคิล, ท่อน้ำดื่ม, ท่อพอลิเอทิลีน, นวัตกรรมวัสดุ, พลาสติกรีไซเคิล, วัสดุหมุนเวียน

The post ท่อน้ำดื่มและท่อน้ำเพื่อการเกษตรจากวัสดุหมุนเวียนปรับปรุงคุณภาพ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ปฐมบทของการพัฒนาชิ้นส่วนรถไฟเพื่อทดแทนการนำเข้า

dtmd-saw — Fri, 27 Oct 2023 08:47:42 +0000

ปฐมบทของการพัฒนาชิ้นส่วนรถไฟเพื่อทดแทนการนำเข้า

สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

คุณภาณุ เวทยนุกูล และคณะทีมวิจัยเทคโนโลยีกระบวนการผลิตวัสดุผง กลุ่มวิจัยกระบวนการทางวัสดุและการผลิตอัตโนมัติ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) ได้วิจัยและพัฒนาชิ้นส่วนรถไฟเพื่อทดแทนการนำเข้า ได้แก่ แท่งหล่อลื่นบังใบล้อแบบของแข็ง แหนบรับไฟสำหรับรถไฟฟ้า และแผ่นเบรกรถไฟ ชิ้นส่วนที่พัฒนาขึ้นนี้จุดมุ่งหมายให้มีคุณภาพและสมรรถนะการใช้งานตามมาตรฐานสากล เพื่อให้ประเทศไทยสามารถพึ่งพาตนเองได้มากขึ้น

ระบบโครงข่ายรถไฟที่มีประสิทธิภาพและครอบคลุมทั่วทุกภูมิภาคของประเทศจะช่วยให้ผู้คนจำนวนมากเดินทางคล่องตัวสะดวกสบาย ในปัจจุบัน (พ.ศ. 2566) เรามีรถไฟฟ้า BTS และ MRT ในกรุงเทพมหานคร และมีรถไฟเชื่อมโยงหลายพื้นที่ในส่วนภูมิภาค และคาดว่ารถไฟความเร็วสูงในบางเส้นทางคงอีกไม่นานเกินรอ

การมีรถไฟและรถไฟฟ้าที่มีจำนวนเส้นทางและระยะทางวิ่งที่เพิ่มมากขึ้น ย่อมทำให้อุปสงค์ของอุปกรณ์และชิ้นส่วนต่างๆ ของระบบรางเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การพัฒนาการผลิตชิ้นส่วนดังกล่าวจึงมีความสำคัญอย่างมากต่ออุตสาหกรรมรถไฟไทย ระบบรางรถไฟของประเทศจะยั่งยืนได้ต้องอาศัยรากฐานของอุตสาหกรรมระบบรางในประเทศที่เข้มแข็ง อย่างไรก็ดีอุตสาหกรรมรางไทยในปัจจุบันผู้ประกอบการยังมีจำนวนน้อยราย ทั้งยังขาดความพร้อมในด้านความสามารถเชิงการแข่งขัน ดังนั้น นโยบายส่งเสริมการผลิตชิ้นส่วนในประเทศ (local content ) สำหรับระบบรางจึงนับเป็นปัจจัยสำคัญที่จะช่วยวางรากฐานด้านความมั่นคงและความยั่นยืนของระบบรางไทยในอนาคต

คนเหล็กผู้เห็นโอกาส

คุณภาณุ เวทยนุกูล นักวิจัยซึ่งคลุกคลีในแวดวงอุตสาหกรรมชิ้นส่วนโลหะมาอย่างยาวนาน ได้เล็งเห็นโอกาสในการต่อยอดการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีกระบวนการผลิตวัสดุผงและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง เพื่อพัฒนาสิ้นส่วนรถไฟ เสริมสร้างศักยภาพอุตสาหกรรมรถไฟไทยให้สามารถพัฒนาชิ้นส่วนรถไฟทดแทนการนำเข้าจากต่างประเทศได้

คุณภาณุกล่าวถึงระยะเวลาอันยาวนานกว่าหนึ่งร้อยปีที่ระบบขนส่งทางรางของไทยได้ถือกำเนิดขึ้นว่า “ประเทศซึ่งกิจการรถไฟมีอายุยาวนานขนาดนี้ แต่เรากลับมีองค์ความรู้เกี่ยวกับชิ้นส่วนสมัยใหม่ และความสามารถที่จะพึ่งพาตนเองได้ไม่มากนัก แตกต่างจากอุตสาหกรรมยานยนต์และชิ้นส่วนยานยนต์ของไทย ที่ถือเป็นหนึ่งในศูนย์กลางการผลิตที่สำคัญและมีชื่อเสียงระดับโลก แต่สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนรถไฟของเรา ข้อเท็จจริงคือ ทุกวันนี้ชิ้นส่วนรถไฟรุ่นใหม่ๆ ส่วนใหญ่เรายังต้องพึ่งพาอุตสาหกรรมการผลิตจากต่างประเทศเป็นหลัก”

อย่างไรก็ดี คุณภาณุ มองว่า “เรายังมีความหวัง โดยตลอดหลายปีที่ผ่านมา จะเห็นว่ารัฐบาลได้ให้ความสำคัญอย่างมากต่อการลงทุนระบบรางเพื่อเชื่อมต่อโครงข่ายการเดินทาง และไม่เพียงแต่มุ่งหวังให้ครอบคลุมทั่วทุกภูมิภาคเท่านั้น แต่เป้าหมายข้างหน้ายังเล็งถึงการที่ประเทศไทยจะต้องเป็นศูนย์กลางผลิตชิ้นส่วน อะไหล่ ไปจนถึงขบวนรถ เพื่อลดต้นทุนลดการพึ่งพิงการนำเข้าวัสดุอุปกรณ์จากต่างประเทศ โดยมีหลายหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้จับมือร่วมมือกัน เพื่อพัฒนาอุตสาหกรรมระบบรางของไทยให้มีความยั่งยืน ส่งเสริมและสนับสนุนให้มีการผลิตชิ้นส่วนในประเทศ การถ่ายทอดเทคโนโลยี พัฒนาบุคลากร วิจัยและพัฒนาต่อยอดอุตสาหกรรมทั้งระบบ ตามนโยบายไทยทำ ไทยใช้ คนไทยต้องได้รับประโยชน์ (Thai First)”

ตีเหล็กเมื่อร้อน

เมื่อเห็นสัญญาณและนโยบายที่ชัดเจนของทางภาครัฐ คุณภาณุและทีมวิจัยจึงไม่รีรอที่จะเริ่มต้นและต่อยอดการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีฐานของเอ็มเทคที่มีอยู่ ไปสู่การวิจัยและพัฒนาชิ้นส่วนทดแทนสำหรับอุตสาหกรรมรถไฟ โดยได้ประสานงานกับการรถไฟแห่งประเทศไทย เพื่อนำเสนอแนวความคิดและแสดงความพร้อมในการร่วมพัฒนาชิ้นส่วนรถไฟ เพื่อช่วยลดภาระการพึ่งพาหรือการนำเข้าเทคโนโลยีต่างชาติ โดยเฉพาะในช่วงเดินรถและบำรุงรักษา (Operation and Maintenance, O&M) ซึ่งในระยะยาวพบว่าภาระค่า O&M มักสูงกว่ามูลค่าการก่อสร้างเริ่มต้นหลายเท่าตัว

คุณภาณุ ได้เล่าถึงจุดเริ่มต้นของการวิจัยและพัฒนาชิ้นส่วนรถไฟทดแทนว่า “ทีมงานได้คัดเลือกชิ้นส่วนรถไฟจำนวน 3 ชิ้น ที่เราเล็งเห็นศักยภาพและความเป็นไปได้ในการดำเนินการนำร่อง ทั้งในแง่การใช้งานและความพร้อมของเทคโนโลยีและการผลิตที่มีในประเทศ ชิ้นส่วนรถไฟทั้ง 3 ชิ้นส่วนนั้นประกอบด้วย (1) แท่งหล่อลื่นบังใบล้อแบบของแข็งสำหรับระบบราง (Solid lubricant sticks) (2) ชิ้นส่วนตัวนำคาร์บอนของแหนบรับไฟสำหรับรถไฟฟ้า (Carbon strip of pantograph for electrical trains) และ (3) แผ่นเบรกรถไฟจากวัสดุเชิงประกอบเนื้อทองแดง (Brake pads from sintered self-lubricating composites)”

เริ่มต้นกับชิ้นส่วนรถไฟของคนไทย

สำหรับคนทั่วไปแล้วชิ้นส่วนอุปกรณ์เหล่านี้คงไม่คุ้นหู แต่มันเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญอย่างยิ่งและใช้งานในปริมาณมาก คุณภาณุเริ่มต้นเล่าถึงชิ้นส่วนชิ้นแรก ดังนี้

“เริ่มที่ชิ้นส่วนรถไฟชิ้นแรก คือ แท่งหล่อลื่นบังใบล้อ แต่ก่อนอื่นคงต้องรู้จัก ‘บังใบล้อ’ ก่อน ศัพท์แปลกๆ คำนี้ในภาษาอังกฤษเรียกว่า wheel flange หากก้มลงมองล้อรถไฟจากด้านหน้ารถ เราจะพบว่าบริเวณส่วนล้อที่สัมผัสกับรางนั้นไม่ได้เรียบเสมอกันทั้งหมด แต่มีช่วงขอบด้านนอกของล้อที่ยื่นโค้งออกมาคล้ายครีบ ซึ่งทำหน้าที่ประหนึ่งตัวบังคับล้อให้ล้อนั้นไหลไปตามรางรถไฟและไม่หลุดตกรางขณะที่รถไฟวิ่งด้วยความเร็วสูงหรือเข้าโค้ง บริเวณจุดส่วนโค้งเว้าดังกล่าวของล้อซึ่งสัมผัสกับรางจะเกิดภาระการรับแรงและการเสียดสีมากที่สุด นี่เป็นสาเหตุที่ต้องมีการหล่อลื่นเพื่อช่วยลดการเสียดสีและยืดอายุของทั้งล้อรถไฟและรางรถไฟที่ตำแหน่งดังกล่าว อุปกรณ์หล่อลื่นที่ว่านี้คือ แท่งหล่อลื่น (lubricant sticks) ซึ่งทำหน้าที่เสมือนเป็นลิปมันแต้มฟิล์มบางๆ เคลือบบนล้อ เพื่อช่วยลดแรงเสียดทานมหาศาลที่เกิดขึ้นขณะสัมผัสกับรางรถไฟ”

ตำแหน่งบังใบล้อที่เกิดการเสียดสีจากแรงกดทับและแรงเฉือน

คุณภาณุเล่าว่า “ชิ้นส่วนสิ้นเปลืองเหล่านี้เป็นชิ้นส่วนที่เป็นที่ต้องการและต้องใช้จำนวนมาก แต่คนไทยกลับมีความรู้กับเจ้าสิ่งนี้น้อยมาก เรานิยมเรียกมันกันว่า carbon stick เพราะลักษณะภายนอกเป็นสีดำ แต่แท้ที่จริงชิ้นส่วนนี้ที่เรานำเข้าจากต่างประเทศนั้นทำมาจากโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ (molybdenum disulfide)”

“วัสดุที่นำเข้ามา มีคุณสมบัติและการใช้งานที่เหมาะกับเขตอากาศหนาวเย็นและแห้งตามเขตภูมิศาสตร์ที่ตั้งของประเทศผู้ผลิต แต่ด้วยลักษณะสภาพภูมิอากาศในเขตร้อนชื้นของไทย ไม่ว่าจะเป็นฟ้าฝนที่ตกชุก หรืออากาศที่ร้อนชื้นอบอ้าวเกือบทั้งปี ปัจจัยเหล่านี้ล้วนส่งผลและลดทอนประสิทธิภาพของแท่งหล่อลื่นที่ทำจากโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ จึงเป็นเหตุให้ทีมวิจัยต้องเสาะหาและพัฒนาหาทางเลือกอื่น จนสุดท้ายได้มาลงตัวกับวัสดุแกรไฟต์”

“แม้ว่าในแง่คุณสมบัติการทนต่อความสึกหรอ (wear resistance) อาจไม่เทียบเท่าผลิตภัณฑ์จากต่างประเทศ แต่ด้วยประสิทธิภาพโดยภาพรวมและการใช้งานที่เหมาะสมกับสภาพภูมิอากาศของไทย รวมทั้งราคาที่ย่อมเยากว่าอย่างมีนัยสำคัญ เท่านี้ก็เป็นเหตุผลที่เพียงพอแล้วในแง่ความคุ้มค่าและไม่ยากต่อการตัดสินใจให้หันมาเลือกใช้ นอกจากนี้การถอดเปลี่ยนชิ้นส่วนก็สามารถทำได้ง่าย”

คุณภาณุเปรียบเทียบให้เห็นภาพว่า “ลองจินตนาการตัวดินสอเปลี่ยนไส้ที่เป็นที่นิยมในสมัยก่อน เมื่อไส้ดินสอหดทู่ เราก็เพียงถอดเปลี่ยนโดยดึงตัวไส้จากด้านล่างแล้วไปเสียบที่ด้านบน เพื่อให้ตัวไส้อันใหม่เลื่อนลงมาทดแทน ซึ่งในกรณีของรถไฟการติดตั้งช่องใส่แท่งหล่อลื่นหนึ่งๆ จะสามารถรองรับได้ราว 4 ชิ้นเรียงต่อกัน”

แท่งหล่อลื่นบังใบล้อแบบของแข็งสำหรับระบบราง (Solid lubricant sticks)

“มาถึงชิ้นส่วนตัวที่สอง ซึ่งทุกวันนี้ยังต้องนำเข้าจากต่างประเทศและมีราคาสูงมากเช่นกันคือ ชิ้นส่วนตัวนำคาร์บอนของแหนบรับไฟสำหรับรถไฟฟ้า (carbon strip of pantograph for electrical trains) ชิ้นส่วนนี้มาพร้อมกับโจทย์ยากและท้าทายกับทีมวิจัยมาก นั่นคือกระบวนการขึ้นรูป”

เพื่อให้เข้าใจชิ้นส่วนนี้ได้ดียิ่งขึ้น คุณภาณุได้ถอยกลับไปเริ่มที่ภาพใหญ่ของการทำงานสำหรับระบบจ่ายไฟฟ้าของรถไฟ ดังนี้ “รถไฟที่เราเห็นวิ่งกันอยู่ทุกวันนี้นั้น ไม่ได้มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนขบวนรถไฟเอง แต่ต้องอาศัยระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าจากภายนอกให้กับตัวรถไฟ โดยทั่วไประบบจ่ายไฟฟ้าจะมีอยู่ 2 รูปแบบคือ ระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือพื้นดิน (Overhead Catenary System, OSC) ตัวอย่างที่มีใช้เช่น Airport Rail Link กับอีกแบบคือ ระบบจ่ายไฟฟ้าแบบใช้รางที่สาม (Third Rail System) ตัวอย่างที่มีใช้ก็เช่น BTS”

“สำหรับชิ้นส่วนแหนบรับไฟนั้นเป็นวัสดุอุปกรณ์ที่ถูกใช้สำหรับระบบจ่ายไฟฟ้าเหนือพื้นดิน (OCS) ซึ่งระบบนี้จะจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้แก่ตัวรถผ่านสายไฟฟ้าที่อยู่บนเสาไฟฟ้าซึ่งตั้งคู่ขนานเรียงรายไปกับทางรถไฟ โดยกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านขารับกระแสไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่ด้านบนตัวรถไฟ ก่อนเข้าสู่ระบบขับเคลื่อนขบวนรถต่อไป ขารับที่ติดตั้งอยู่ด้านบนตัวรถไฟและแตะกับสายส่งที่ว่าก็คือ แหนบรับไฟ”

ชิ้นส่วนตัวนำคาร์บอนของแหนบรับไฟสำหรับรถไฟฟ้า (Carbon strip of pantograph for electrical trains)

ชิ้นส่วนนี้มีความยาวราว 1 เมตร และเนื่องจากมีหน้าที่เป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าจากระบบจ่ายไฟฟ้าผ่านสายส่งตัวนำ (contact wire) เข้าสู่ตัวรถไฟ จึงทำให้เกิดการรับแรงและเกิดความร้อนขึ้นอย่างมหาศาล ส่งผลให้สึกหรอได้ง่าย ต้องถอดเปลี่ยนบ่อยครั้ง สำหรับในเชิงวัสดุทางทีมยังคงเลือกใช้ตัวกราไฟท์ที่ให้สมบัตินำไฟฟ้าที่ดี

อย่างไรก็ดี ประเทศไทยไม่ได้มีองค์ความรู้ด้านกระบวนการผลิตหรือเคยมีการพัฒนาชิ้นส่วนลักษณะนี้มาก่อน เอ็มเทคจึงถือเป็นหน่วยงานแรกๆที่ได้ออกแบบและพัฒนา ที่สำคัญใช้พื้นฐานข้อมูลการใช้งานและสภาพแวดล้อมจริงๆ ของประเทศไทย ทีมวิจัยของคุณภาณุ เลือกใช้กระบวนการผลิตแบบการอัดรีดแบบร้อน (hot extrusion) ซึ่งมีกรรมวิธีการอัดขึ้นรูปที่เหมาะสมกับลักษณะรูปร่างภายนอกของชิ้นส่วนนี้ โดยการลดพื้นที่หน้าตัดชิ้นงานลง แล้วบรรจุแท่งชิ้นงาน (billet) ภายในแม่พิมพ์ จากนั้นจึงอัดชิ้นงานให้ไหลออกผ่านปากแม่พิมพ์

สำหรับชิ้นส่วนรถไฟชิ้นสุดท้ายที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้นคือ แผ่นเบรกรถไฟจากวัสดุเชิงประกอบเนื้อทองแดง (brake pads from sintered self-lubricating composites) คุณภาณุอธิบายหลักการทำงานว่า “เพื่อห้ามล้อหรือเบรกให้รถไฟที่กำลังวิ่งอยู่เคลื่อนช้าลงจนกระทั่งหยุดนั้น จะอาศัยหลักการทำงานเดียวกันกับของรถยนต์ กล่าวคือเป็นการใช้แผ่นเบรกกดลงบนจานเบรกเพื่อให้เกิดแรงเบรกขึ้น และแรงเบรกดังกล่าวจะส่งกำลังไปหยุดล้อที่กำลังหมุนอยู่จนกระทั่งหยุดลง”

“ปกติแผ่นเบรกรถไฟของไทยในปัจจุบันนิยมทำจากเหล็กหล่อ (cast iron) ด้วยเหล็กชนิดนี้ให้คุณสมบัติเหนียวและแข็งแรงและราคาถูก ซึ่งสำหรับชิ้นส่วนนี้ประเทศไทยเราสามารถผลิตได้เอง การรถไฟมีองค์ความรู้และมีโรงงานเป็นของตัวเอง แต่ข้อเสียของแผ่นเบรกประเภทนี้คือ มีอัตราการสิ้นเปลืองที่สูง สึกเร็วทำให้ต้องเปลี่ยนใช้บ่อย แตกต่างจากแผ่นเบรกที่ทำจากวัสดุคอมโพสิต (composite material) หรือก็คือวัสดุที่เกิดจากการรวมตัวกันของวัสดุมากกว่าหนึ่งชนิดขึ้นไปแล้วทำให้สมบัติของวัสดุรวมดีขึ้น วัสดุคอมโพสิตให้สมบัติที่ดีกว่า น้ำหนักเบากว่า แต่ก็มาพร้อมกับราคาที่สูงกว่าด้วยเช่นกัน”

“ที่สำคัญประเทศไทยขาดองค์ความรู้ในการผลิตชิ้นส่วนดังกล่าว นอกจากนี้ปัญหาหนึ่งที่พบและถือเป็นโจทย์ใหญ่จากผู้ใช้อย่างการรถไฟโดยตรงก็คือ ปัญหากลิ่นไม่พึงประสงค์เกิดขึ้นขณะรถไฟเบรกเป็นต้นว่าขณะรถไฟกำลังเข้าเทียบชานชลา ซึ่งทีมวิจัยต้องทำการบ้านเพิ่มเติมในการศึกษาองค์ประกอบทางเคมี โดยเฉพาะการเสาะหาและปรับปรุงวัตถุดิบหรือเรซิน (resin) ที่เหมาะสม เพื่อไม่ให้เกิดหรือลดการปลดปล่อยกลิ่นลงด้วย

แผ่นเบรกรถไฟจากวัสดุเชิงประกอบเนื้อทองแดง (Brake pads from sintered self-lubricating composites)

นอกจากนี้สิ่งที่ทีมงานคุณภาณุและทีมวิจัยให้ความสำคัญอย่างยิ่ง เรียกได้ว่าขาดไม่ได้ก็คือ การทดสอบคุณภาพของตัวผลิตภัณฑ์ทั้งในแง่ประสิทธิภาพและความปลอดภัยตามแนวทางมาตรฐานสากล เพื่อให้เกิดความเชื่อมั่นและเป็นที่ยอมรับของผู้ใช้งาน โดยผลิตภัณฑ์ชิ้นส่วนรถไฟแต่ละชิ้นจะมีมาตรฐานที่ใช้อ้างอิงแตกต่างกันไป เป็นต้นว่า มาตรฐาน EN 16028:2012 ก็เป็นมาตรฐานในด้านประสิทธิภาพของตัวผลิตภัณฑ์แท่งหล่อลื่น เป็นต้น ทั้งนี้ปัจจุบันผลงานทั้งสามอยู่ในขั้นการขยายผลสู่การทดลองใช้จริงภาคสนาม

ความท้าทายที่รออยู่ข้างหน้า

ด้วยบริบทโลกในปัจจุบันทั้งด้านสังคมและเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไป คุณภาณุฉายภาพต่ออุตสาหกรรมเหล็กไทยที่กำลังเผชิญความท้าทาย และกังวลกับข้อเท็จจริงที่พบว่า “ศักยภาพในการแข่งขันและกำลังการผลิตเหล็กของผู้ประกอบการไทยลดต่ำลง อุตสาหกรรมเหล็กถือเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมต้นน้ำและเป็นพื้นฐานของอีกหลายอุตสาหกรรมในไทย ที่ผ่านมาผู้ผลิตพยายามเน้นพัฒนาประสิทธิภาพการผลิตและแนวทางการทำธุรกิจมาโดยตลอด แต่ก็ยังประสบปัญหาที่แก้ไม่ตกไม่ว่าจะเป็นปัญหาการแข่งขันทางการค้าที่ไม่เป็นธรรม ปัญหาความไม่สมดุลระหว่างระดับความต้องการใช้และผลผลิต ปัญหาต้นทุนทางด้านพลังงานที่สูงขึ้น”

ทางออกทางหนึ่งคือการสนับสนุนผู้ประกอบการให้ปรับเปลี่ยนและพัฒนาตนเองในด้านกระบวนการผลิตให้เท่าทันกับบริบทโลกที่เปลี่ยนแปลงไป เป็นต้นว่า ตามแนวทางคำแนะนำของสภาอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทยที่สนับสนุนการพัฒนากระบวนการผลิตจากปัจจุบันที่โรงงานผลิตเหล็กต้นน้ำของไทย หลอมเศษเหล็กด้วยเตาอาร์คไฟฟ้า (electric arc furnace) และเตาเหนี่ยวนำ (induction furnace) ก็ต้องปรับเปลี่ยนให้มีทางเลือกใช้ไฟฟ้าสีเขียว ซึ่งผลิตมาจากแหล่งพลังงานที่ไม่ใช่ฟอสซิล หรือส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีอื่นที่ทันสมัยยิ่งขึ้น เช่น การผลิตเหล็กจากพลังงานไฮโดรเจน เป็นต้น เพื่อเพิ่มความสามารถในการแข่งขันให้สามารถส่งออกไปสหภาพยุโรป หรือสหรัฐฯ ซึ่งมีการส่งเสริมมาตรการด้านสิ่งแวดล้อมในลักษณะเดียวกันได้

ในทัศนะของคุณภาณุ กระแสการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยี จากยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ประเทศไทยมีความชำนาญไปสู่ยานยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ย่อมส่งผลกระทบต่อความต้องการชิ้นส่วนยานยนต์ที่ทำจากโลหะซึ่งมีทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไป อุตสาหกรรมจะมีความต้องการวัสดุชนิดพิเศษเพิ่มมากขึ้น เช่น เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงพิเศษ หรือวัสดุคอมโพสิตที่ให้คุณสมบัติด้านความแข็งแรงและน้ำหนักที่เบาลง หรือโลหะที่สามารถผ่านมาตรฐานความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) เป็นต้น

อีกทางเลือกที่น่าสนใจอย่างการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีโลหะผง ซึ่งเทคโนโลยีนี้เป็นกระบวนการขึ้นรูปชิ้นงานโดยมีวัสดุตั้งต้นเป็นผง นํามาอัดให้ได้รูปทรงที่ต้องการแล้วนําไปให้ความร้อน เพื่อให้ผงและส่วนผสมอื่นประสานติดกันเป็นชิ้นงานของแข็ง เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการผลิตแบบอื่นๆ แล้ว จุดเด่นประการหนึ่งของกระบวนการขึ้นรูปโลหะผงคือ ความสามารถในการผลิตชิ้นงานที่มีความซับซ้อนได้อย่างมีความเที่ยงตรงสูง ให้โครงสร้างจุลภาคสม่ำเสมอ และมีการใช้พลังงานของชิ้นส่วนที่ต่ำมาก

คุณภาณุจึงอยากฝากถึงผู้ประกอบการไทยที่สนใจ และประสงค์อยากต่อยอด หรือปรับเปลี่ยนตัวเองให้สอดรับกับทิศทางของเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่เปลี่ยนแปลงไปว่า เอ็มเทคมีความพร้อมด้วยองค์ความรู้ ทักษะ และประสบการณ์ ตลอดจนบุคลากรที่มีความรู้ความชำนาญในหลากหลายสาขาเทคโนโลยีไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีกระบวนการผลิตวัสดุโลหะผง กระบวนการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ หรือเทคโนโลยีวัสดุอลูมิเนียมโฟมและโลหะผสม ซึ่งพร้อมที่จะเป็นส่วนหนึ่งในการช่วยให้การเปลี่ยนแปลงต่อยอดสู่ความสำเร็จและเพิ่มศักยภาพในการแข่งขันได้อย่างมั่นคงในอนาคต

แผนงานในอนาคต

ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบของรถไฟนั้นอาจกล่าวได้ว่ามีจำนวนมากมาย ขณะที่ชิ้นส่วนรถไฟทั้งสามส่วนที่คนไทยได้ร่วมแรงร่วมใจกันพัฒนาขึ้นนั้น เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการประกอบฟันเฟืองตัวแรกๆ หนทางไกลเริ่มต้นที่ก้าวแรกเสมอ ยังมีชิ้นส่วนอีกมากมายหลายชิ้นที่รอเราคนไทยในการพัฒนาต่อเนื่อง คุณภาณุมีความเชื่อมั่นว่าหัวรถไฟอย่างประเทศไทยมีความพร้อมและศักยภาพที่จะเติมเต็มช่องว่างตลอดจนพัฒนาให้รถไฟไทยพุ่งทะยานเดินทางไปได้อีกยาวไกล

แต่ความคาดหวังของคุณภาณุนั้น จะไม่เพียงแค่ภาพรถไฟที่โลดแล่นในผืนแผ่นดินไทยและใช้ชิ้นส่วนรถไฟที่ทำโดยฝีมือคนไทยแล้วเท่านั้น ยังจะหมายมั่นขยายไปถึงประเทศเพื่อนบ้านใกล้เคียงในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ที่มีการใช้รถไฟฟ้าหรือรถไฟความเร็วสูง จะหันมาสนใจและกลายเป็นตลาดสำคัญสำหรับผู้ประกอบการชิ้นส่วนรถไฟของไทยในอนาคตต่อไป

สนใจพัฒนาผลิตภัณฑ์ติดต่อ
คุณพวงพร พันธุมคุปต์
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4784
อีเมล: puangpp@mtec.or.th

คุณกนกพร มั่นสกุล
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4305
อีเมล: kanokpom@mtec.or.th

ขอบคุณข้อมูลจาก
คุณภาณุ เวทยนุกูล นักวิจัย ทีมวิจัยเทคโนโลยีกระบวนการผลิตวัสดุผง กลุ่มวิจัยกระบวนการทางวัสดุและการผลิตอัตโนมัติ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)

แหล่งข้อมูลอ้างอิง
ขอขอบคุณข้อมูลจาก
https://www.mtec.or.th/news-event/35232/
https://www.thairath.co.th/money/economics/analysis/2708048

MTEC, ชิ้นส่วนรถไฟ, ชิ้นส่วนระบบราง, นวัตกรรมวัสดุ, ระบบรางไทย, อุตสาหกรรมระบบราง

The post ปฐมบทของการพัฒนาชิ้นส่วนรถไฟเพื่อทดแทนการนำเข้า appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

น้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์

dtmd-saw — Thu, 03 Aug 2023 04:31:14 +0000

น้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์

สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ดร.สิทธิสุนทร สุโพธิณะ และคณะ จากทีมวิจัยอีโคและฟังก์ชันนอลเซรามิกส์ กลุ่มวิจัยเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) ได้พัฒนาน้ำยาเคลือบรถยนต์เซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์ ช่วยให้สีเคลือบรถยนต์มีความมันเงา เรียบลื่น สามารถป้องกันคราบสกปรกได้ดี มีความแข็งสูง ต้านทานรอยขีดข่วน และทนทานมากกว่าการเคลือบแว็กซ์หรือโพลิเมอร์

ปัจจุบันผู้ใช้รถหรูราคาแพงและผู้ที่ใส่ใจการดูแลรถหันมานิยมเคลือบสีรถด้วยเคลือบแก้วและเคลือบเซรามิกกันมากขึ้น เนื่องจากมันเงาและมีความแข็ง สามารถป้องกันรอยขีดข่วนได้ดีกว่าการเคลือบแว็กซ์หรือโพลิเมอร์ อย่างไรก็ดี ผลิตภัณฑ์สำหรับเคลือบแก้วและเซรามิกมีราคาค่อนข้างสูงเนื่องจากต้องนำเข้าจากต่างประเทศ อีกทั้งมีกระบวนการเคลือบที่ยุ่งยากกว่าการเคลือบแว็กซ์หรือโพลิเมอร์ ดังนั้น หากมีผลิตภัณฑ์เคลือบสีรถราคาไม่แพงที่ให้ทั้งความเงางาม ความแข็ง ป้องกันรอยขีดข่วน ทนทาน สะท้อนน้ำได้ดี และใช้งานง่าย สามารถทำเองได้ที่บ้าน ก็ย่อมจะตอบสนองความต้องการของผู้รักรถได้มากขึ้น

ดร.สิทธิสุนทร สุโพธิณะ และคณะ ทีมวิจัยอีโคและฟังก์ชันนอลเซรามิกส์ กลุ่มวิจัยเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) จึงได้วิจัยและพัฒนาสารเคลือบเซรามิกไฮบริดที่เป็นการผสานจุดเด่นของเคลือบแว็กซ์และเคลือบแก้ว สำหรับเคลือบรถยนต์เพื่อตอบโจทย์ธุรกิจคาร์แคร์และกลุ่มผู้รักรถ

ที่มา

ดร.สิทธิสุนทรเล่าถึงที่มาของงานวิจัยนี้ว่า “เมื่อประมาณ 5-10 ปีก่อน เคลือบแก้วเป็นของใหม่สำหรับประเทศไทย และได้รับความนิยมในหมู่ผู้ใช้รถหรูราคาแพงและผู้ที่รักรถ เพราะเคลือบแก้วเป็นเคลือบแข็งที่ช่วยให้รถมีความเงาสูง และต้านทานการเกิดรอยขีดข่วนได้ดี อย่างไรก็ดี การเคลือบแก้วสมัยก่อนต้องทำที่คาร์แคร์ เนื่องจากต้องมีกระบวนการขัดทำความสะอาดผิวและการเคลือบหลายขั้นตอนซึ่งมักใช้เวลาเป็นวัน”

“ต่อมาเริ่มมีเคลือบเซรามิกเข้ามาในท้องตลาด เนื่องจากคนทั่วไปเชื่อว่าเคลือบเซรามิกมีความแข็งมากกว่าเคลือบแก้ว ซึ่งความจริงแล้วมีความแข็งระดับเดียวกัน เพราะแก้วก็เป็นเซรามิกประเภทหนึ่ง โดยปกติแล้วการทำผิวเคลือบเซรามิก มีกระบวนการเหมือนกับการเคลือบแก้ว แต่ยากกว่าการเคลือบแว็กซ์หรือโพลิเมอร์ แม้คนทั่วไปสามารถทำเคลือบ เซรามิกได้เอง แต่ก็นิยมไปทำที่คาร์แคร์มากกว่า เพราะน้ำยาเคลือบมีราคาค่อนข้างสูงจึงมีการให้บริการลูกค้าแบบเหมารวมเป็นแพ็คเกจเป็นระยะเวลา 1-3 ปี แม้ภายหลังจะมีผลิตภัณฑ์ที่ทำเองที่บ้านได้ แต่ราคาก็ค่อนข้างแพงเมื่อเทียบกับการเคลือบแว็กซ์”

“ด้วยเหตุนี้ บริษัท เน็กซ์สเต็ป คาร์ เวิลด์ จำกัด ซึ่งเป็นบริษัทสัญชาติไทยในกลุ่มอุตสาหกรรมคาร์แคร์มีความสนใจที่จะพัฒนาสารเคลือบที่เป็นการผสานจุดเด่นของเคลือบแว็กซ์และเคลือบแก้วหรือเซรามิกสำหรับเคลือบรถยนต์ ประกอบกับทีมวิจัยเอ็มเทคมีความเชี่ยวชาญและมีองค์ความรู้เกี่ยวกับวัสดุเคลือบไฮโดรโฟบิกมาก่อน จึงเกิดโครงการรับจ้างวิจัยการพัฒนาสารเคลือบเซรามิกไฮบริดสำหรับเคลือบรถยนต์”

ต่อยอดเทคโนโลยี

ดร.สิทธิสุนทร และคณะ มีความเชี่ยวชาญในการพัฒนาสารเคลือบสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตัวอย่างผลงานวิจัยที่เกี่ยวกับสารเคลือบ เช่น ผงสีและผิวเคลือบสะท้อนรังสีอาทิตย์เพื่ออนุรักษ์พลังงาน สารเคลือบหน่วงการติดไฟ สารเคลือบสะท้อนน้ำและคราบสกปรก และสารเคลือบป้องกันการเกิดไฮเดรชันของอิฐทนไฟ ทีมวิจัยจึงนำองค์ความรู้เดิมมาต่อยอดในการพัฒนาสารเคลือบเซรามิกผสมกราฟีนออกไซด์สำหรับเคลือบรถยนต์

เครดิตภาพ: ทีมวิจัยเคมีเซรามิก

ผลงานวิจัยของ ดร.สิทธิสุนทร และคณะ ที่เกี่ยวกับสารเคลือบสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

ดร.สิทธิสุนทรเล่าถึงขั้นตอนในการวิจัยและพัฒนาว่า “เราเริ่มจากการค้นคว้าข้อมูลและสิทธิบัตรต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับน้ำยาเคลือบเซรามิกทั้งที่เติมและไม่เติมกราฟีนหรือกราฟีนออกไซด์ที่จำหน่ายในท้องตลาด รวมทั้งศึกษาเอกสารทางวิชาการเกี่ยวกับข้อมูลทางเคมีด้วย อีกทั้งเมื่อได้รับตัวอย่างน้ำยาเคลือบจากบริษัทฯ ก็นำมาวิเคราะห์ด้วยเทคนิค FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) เพื่อศึกษาหมู่ฟังก์ชันและองค์ประกอบของน้ำยาเคลือบสำหรับเป็นข้อมูลเบื้องต้น ก่อนที่จะพัฒนาเป็นสูตรน้ำยาเคลือบต้นแบบที่แตกต่างจากน้ำยาเคลือบเซรามิกเชิงพาณิชย์เดิม”

น้ำยาเคลือบเซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์ที่พัฒนาโดยทีมวิจัยเอ็มเทค และบริษัท เน็กซ์สเต็ป คาร์ เวิลด์ จำกัด จำหน่ายผลิตภัณฑ์ในชื่อ WIBWUB GRAPHENE HYBRID CERAMIC SEALANT ภายใต้แบรนด์ WIBWUB HYPER CLEANING CAR

“หลังจากพัฒนาจนได้ต้นแบบก็จะนำมาทดสอบเปรียบเทียบกับน้ำยาเคลือบเชิงพาณิชย์ โดยดูลักษณะของน้ำยาเคลือบ เช่น ความใส การแข็งตัวในระยะเวลาที่เหมาะสม อีกทั้งศึกษาสมบัติของเคลือบเซรามิกที่ทดลองเคลือบบนแผ่นอะลูมิเนียม เช่น ความเป็นไฮโดรโฟบิก (hydrophobic) ความแข็ง ความทนทาน ความง่ายในการทำความสะอาด และเมื่อได้สมบัติที่ต้องการก็นำไปให้บริษัทฯ ทดสอบการใช้งาน”

ต้นแบบน้ำยาเคลือบเซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์ที่ทีมวิจัยเอ็มเทคพัฒนามี 2 สูตร ได้แก่ สูตรเคลือบแบบปกติ และแบบเข้มข้น ดร.สิทธิสุนทร เล่าว่า “เราวิจัยและพัฒนาจนได้สูตรน้ำยาเคลือบที่ใช้งานง่าย เพียงแต่ก่อนการเคลือบจะต้องทำความสะอาดพื้นผิวให้ดี จากนั้นหยดน้ำยาเคลือบลงบนฟองน้ำไมโครไฟเบอร์ (microfiber applicator) แล้วลูบไปบนพื้นผิวรถให้เป็นฟิล์มโดยทำทีละส่วน เมื่อน้ำยาเคลือบสัมผัสความชื้นก็จะเริ่มเซ็ตตัวซึ่งใช้เวลาประมาณ 1-3 นาทีขึ้นกับสภาพอากาศเวลานั้น จึงเริ่มเช็ดด้วยผ้าไมโครไฟเบอร์เพื่อให้เกิดชั้นฟิล์มที่สม่ำเสมอ”

“สารเคลือบเซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์นี้มีลักษณะใส และยึดติดกับโลหะได้ดี เมื่อทดสอบผิวเคลือบด้วยการล้างด้วยน้ำยาตามมาตรฐานจะให้ผลใกล้เคียงกับน้ำยาเคลือบเชิงพาณิชย์ เมื่อทดลองกับรถยนต์จริงพบว่า มีความทนทานอย่างน้อยประมาณ 1 ปี ซึ่งจากการวัดสมบัติไฮโดรโฟบิก โดยวัดค่ามุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำและพื้นผิว (water contact angle) ได้ประมาณ 110 องศาจึงสามารถสะท้อนน้ำได้ดี ช่วยลดการเกาะตัวของฝุ่นและสิ่งสกปรก มีความแข็งสูงใกล้เคียงเคลือบแก้วและเซรามิก”

การแบ่งประเภทของการเปียก (wettability) อาศัยการวัดมุมสัมผัสระหว่างหยดของเหลวและพื้นผิว โดยค่ามุมสัมผัส ~0 องศา แสดงถึงพื้นผิวเปียกโดยสมบูรณ์ และเมื่อค่ามุมสัมผัสมากขึ้นความเปียกจะลดลงตามลำดับ จนกระทั่งค่ามุมสัมผัสมากกว่า 150 องศา ลักษณะหยดของเหลวเกือบเป็นทรงกลม ไม่สามารถแทรกซึมไปบนพื้นผิวได้เลยจึงมีสมบัติสะท้อนน้ำได้ดี

เบื้องหลังการวิจัยและพัฒนา

ปัจจุบันน้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์ได้ถ่ายทอดเทคโนโลยีให้แก่ บริษัท เน็กซ์สเต็ป คาร์ เวิล์ด จำกัด และบริษัทฯ ได้ผลิตผลิตภัณฑ์ออกจำหน่ายแล้ว แต่เบื้องหลังของการวิจัยและพัฒนากว่าจะมาถึงหยุดนี้นั้นต้องฝ่าฟันอุปสรรคหลายอย่าง

ดร.สิทธิสุนทรเล่าถึงประสบการณ์ในการวิจัยและพัฒนาที่ผ่านมาว่า “เนื่องจากข้อมูลเกี่ยวกับสารเคมีสำหรับการพัฒนาน้ำยาเคลือบเซรามิกมีน้อยมาก และในประเทศไทยยังไม่เคยมีการพัฒนาน้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกผสมกราฟีนออกไซด์มาก่อน เอ็มเทคถือเป็นหน่วยงานแรกที่พัฒนา เราเริ่มต้นจากการค้นคว้าข้อมูลเกี่ยวกับสารเคลือบรถยนต์กลุ่มต่างๆ พบว่ากลุ่มแว็กซ์หรือโพลิเมอร์ซึ่งเป็นกลุ่มเคลือบอ่อนนั้นมีสมบัติไฮโดรโฟบิกดี แต่ไม่ทนทาน มีความแข็งต่ำ เมื่อล้างรถสารเคลือบจะหลุดได้ง่ายกว่ากลุ่มเคลือบแก้วและเซรามิกที่มีจุดแข็ง คือ ทนทานต่อการล้าง แข็งและทนต่อการขีดข่วน แต่มีสมบัติไฮโดรโฟบิกด้อยกว่าแว็กซ์หรือโพลิเมอร์”

“เราใช้องค์ความรู้ที่เคยมีมาพัฒนาสูตรน้ำยาเคลือบ โดยเริ่มจากการวิเคราะห์กลุ่มของสารเคมีก่อนว่าควรเป็นกลุ่มไหน เช่น เป็นสารอินทรีย์ หรือสารอนินทรีย์ ซึ่งต้องมีการปรับองค์ประกอบให้เหมาะสมเพื่อให้ได้สารเคลือบที่เหมาะสมกับสภาพภูมิอากาศของประเทศไทยซึ่งมีอากาศร้อนชื้น คือจะต้องเซ็ตตัวได้ตามเวลาที่กำหนดโดยไม่ต้องอบอินฟราเรดเพื่อให้สามารถทำเองที่บ้านได้ นอกจากนี้ยังได้ร่วมกับบริษัทผู้ผลิตกราฟีนในประเทศเพื่อทดสอบชนิดของวัสดุกราฟีน ที่เหมาะสม ซึ่งพบว่ากราฟีนออกไซด์ซึ่งเป็นกราฟีนที่อยู่ในรูปออกซิไดซ์มีการกระจายตัวและเสถียรตัวดีในสารเคลือบของเรา”

“สูตรแรกที่เราพัฒนาและคิดว่าน่าจะเป็นต้นแบบนั้น เมื่อทดลองนำไปเคลือบบนแผ่นโลหะพบว่า การใช้งานง่ายสามารถลูบไปบนพื้นผิวได้ลื่นดี แต่น้ำยาเคลือบไม่แข็งตัว เราจึงปรับสูตรด้วยการเพิ่มคะตะลิสต์เพื่อเร่งกระบวนการแข็งตัว แต่ก็ยังไม่ประสบความสำเร็จ”

แม้จะพบอุปสรรค แต่ทีมวิจัยก็มิได้ย่อท้อ ดร.สิทธิสุนทรเล่าว่า “เราเริ่มสืบค้นข้อมูลเพิ่มเติม จนกระทั่งพบข้อมูลที่สำคัญที่น่าจะมาพัฒนาต่อได้ และในที่สุดก็สามารถพัฒนาต้นแบบแรกได้สำเร็จ ต้นแบบน้ำยาเคลือบสูตรแรกที่เราพัฒนาได้นั้นให้ผิวเคลือบที่มีความทนทานดี แต่มีสมบัติการสะท้อนน้ำต่ำคือมีค่ามุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำและพื้นผิวประมาณ 90 องศา ในขณะที่น้ำยาเคลือบเชิงพาณิชย์มีค่าประมาณ 109 องศา เราจึงพัฒนาต่อโดยการเติมโพลิเมอร์เพื่อเพิ่มสมบัติไฮโดรโฟบิก ทำให้ได้น้ำยาเคลือบสูตรใหม่ (สูตรที่ 2) ที่เป็นเซรามิกไฮบริด (hybrid ceramic) ซึ่งเป็นสูตรที่นำจุดเด่นของวัสดุแต่ละชนิดมารวมในน้ำยาเคลือบสูตรเดียวกัน”

“จากการทดสอบสมบัติต่างๆ ของน้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์พบว่า ผิวเคลือบมีความเงาใส มีความแข็งระดับ 9H ต้านทานรอยขีดข่วนได้ดี มีความทนทานนานกว่า 1 ปี มีสมบัติไฮโดรโฟรบิก เมื่อวัดมุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำและพื้นผิวมีค่าประมาณ 110 องศา ซึ่งใกล้เคียงกับน้ำยาเคลือบเชิงพาณิชย์”

ลักษณะของผิวเคลือบภายหลังการใช้งานกับรถยนต์

การถ่ายทอดเทคโนโลยี

ปัจจุบันผลงานนี้ได้ถ่ายทอดเทคโนโลยีให้แก่บริษัทฯ เป็นที่เรียบร้อยแล้ว นอกจากถ่ายทอดสูตรน้ำยาเคลือบแล้ว ทีมวิจัยยังได้แนะนำอุปกรณ์และเครื่องมือที่จำเป็น รวมถึงขั้นตอนต่างๆ อย่างละเอียดในกระบวนการผลิตให้แก่บริษัทฯ อีกทั้งในอนาคตหากบริษัทฯ มีการผลิตน้ำยาเคลือบในปริมาณที่มากขึ้น อาจส่งมาที่เอ็มเทคเพื่อตรวจสอบคุณภาพได้อีกทางหนึ่ง

แผนงานในอนาคต

เมื่อถามถึงแผนการพัฒนาในอนาคต ดร.สิทธิสุนทร กล่าวว่า “สำหรับน้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกไฮบริดสูตรที่พัฒนาขึ้นนี้คงเป็นการรับข้อเสนอแนะจากผู้ใช้งานมาปรับปรุง แต่ในส่วนของการพัฒนาต่อยอดนั้นอาจเป็นการเพิ่มสมบัติอื่นๆ เช่น สมบัติ self-healing เพื่อให้สารเคลือบสามารถซ่อมแซมตัวเองได้ เป็นต้น”

สนใจพัฒนาผลิตภัณฑ์ติดต่อ
คุณภัทรวรรณ เฉยเจริญ
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4046
อีเมล pattarac@mtec.or.th

สนใจผลิตภัณฑ์ติดต่อ
บริษัท เน็กซ์สเต็ป คาร์ เวิลด์ จำกัด
https://www.wibwubcar.com/

ขอบคุณข้อมูลจาก
ดร.สิทธิสุนทร สุโพธิณะ นักวิจัย ทีมวิจัยอีโคและฟังก์ชันนอลเซรามิกส์ กลุ่มวิจัยเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง (CCM) ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)

CeramicCarCoating, GrapheneOxide, MTEC, นวัตกรรมวัสดุ, เคลือบผิวรถยนต์, เคลือบสีรถยนต์

The post น้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

การพัฒนาเซรามิกพรุนเพื่อการใช้งานในรูปแบบต่าง ๆ

dtmd-saw — Tue, 01 Feb 2022 08:07:19 +0000

การพัฒนาเซรามิกพรุนเพื่อการใช้งานในรูปแบบต่าง ๆ

สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ดร.จรัสพร มงคลขจิต และคณะ [*] ได้พัฒนาเซรามิกพรุนสำหรับการใช้งานด้านต่าง ๆ อย่างหลากหลาย เช่น ไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิตที่รวมคุณสมบัติที่หลากหลายไว้ภายในไส้กรองเพียงแท่งเดียว หลอดดูดเซรามิกกรองน้ำดื่มฉุกเฉิน และเซรามิกพรุนสำหรับใช้เป็นตัวรองรับ

รู้จักเซรามิกพรุน

เซรามิกพรุนคือเซรามิกที่มีความพรุนตัว มีสมบัติเช่นเดียวกับเซรามิกทั่วไป คือทนต่อสารเคมี ทนความร้อนได้สูง ทนต่อการกัดกร่อน นำความร้อนได้ต่ำ เป็นฉนวนไฟฟ้า แต่ยังแถมพ่วงด้วยสมบัติเฉพาะตัวอันเนื่องมาจากโครงสร้างที่มีรูพรุน เช่น มีน้ำหนักเบา มีความหนาแน่นต่ำ มีพื้นที่ผิวสูง มีความแข็งแรงเชิงกล มีสมบัติการไหลผ่านได้สูง และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน เซรามิกพรุนสามารถขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีรูปทรงหลากหลาย เช่น ท่อกลวง ท่อตัน แผ่น รังผึ้ง ขึ้นกับการนำไปใช้งาน

เซรามิกพรุนที่ทีมวิจัยพัฒนากับการใช้งานในลักษณะต่าง ๆ

ดร.จรัสพร และคณะ ได้พัฒนาเซรามิกพรุนที่มีความพรุนตัวในระดับต่าง ๆ ตามความเหมาะสมกับการใช้งาน เช่น ควบคุมเวลาในการบดส่วนผสมเพื่อให้ได้ขนาดวัตถุดิบตั้งต้นหรือสารตัวเติมชนิดต่าง ๆ ตามที่ต้องการ ทั้งนี้ขนาดของอนุภาคจะมีผลต่อขนาดรูพรุนของชิ้นงาน รวมทั้งควบคุมอุณหภูมิและเวลาที่ใช้ในการเผาชิ้นงานเพื่อให้ได้ความพรุนระดับต่าง ๆ

ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้นมีดังต่อไปนี้

ไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิต : รวมคุณสมบัติที่หลากหลายไว้ในไส้กรองเพียงชิ้นเดียว

ไส้กรองน้ำเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญในเครื่องกรองน้ำ ทำหน้าที่กำจัดสิ่งปนเปื้อนที่มากับน้ำ เช่น ตะกอน สี กลิ่น และจุลินทรีย์ ดร.จรัสพรกล่าวว่า “เครื่องกรองน้ำที่ใช้ทั่วไปมักใช้ไส้กรอง 3 คอลัมน์ที่ทำหน้าที่แตกต่างกัน ได้แก่ 1) คอลัมน์ที่แพ็กด้วยอนุภาคของถ่านกัมมันต์ (activated carbon) ทำหน้าที่ดูดซับกลิ่น คลอรีน และสารสนิมเหล็ก ซึ่งส่วนใหญ่มักผลิตจากถ่านหินหรือถ่านกะลามะพร้าวที่ผ่านการกระตุ้นทางความร้อนหรือทางเคมีแล้วบดย่อยให้มีขนาดตามความต้องการ 2) คอลัมน์ที่แพ็กด้วยเรซินแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งทำหน้าที่ลดความกระด้างของน้ำโดยการจับไอออนบวก และ 3) ไส้กรองรูพรุนสูง ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งอะลูมินาพรุนหรือโพลิเมอร์พรุนทำหน้าที่กรองตะกอนขุ่นและจุลินทรีย์บางชนิด”

เครื่องกรองน้ำที่ใช้ทั่วไป

ดร.จรัสพร อธิบายว่า “ผลงานนี้เป็นการพัฒนาไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิตด้วยวิธีการเทแบบ (slip casting) โดยใช้วัสดุหลายชนิด เช่น ถ่านกัมมันต์ ซีโอไลต์เอ (zeolite A) และซิงค์ออกไซด์ (zinc oxide)

ถ่านกัมมันต์เป็นองค์ประกอบหลักของไส้กรอง ทำหน้าที่ดูดซับกลิ่น คลอรีน และสารสนิมเหล็ก ถ่านกัมมันต์ที่ใช้ในงานวิจัยนี้ผลิตจากเถ้าแกลบที่นำมาบดให้ได้ขนาดตามที่ต้องการ

ซีโอไลต์เป็นสารประกอบอะลูมิโนซิลิเกต (aluminosilicate) ที่โครงสร้างมีช่องว่างหรือโพรงที่เชื่อมต่อกันอย่างเป็นระเบียบในสามมิติ ซีโอไลต์มีมากกว่า 600 ชนิด แต่ซีโอไลต์ชนิดเอมีสมบัติการแลกเปลี่ยนไอออนที่สูงกว่าชนิดอื่น ทีมจึงเลือกใช้ซีโอไลต์เอเพื่อช่วยลดความกระด้างของน้ำ โดยซีโอไลต์จะจับไอออนบวกที่อยู่ในน้ำกระด้างไว้ในโครงสร้าง

ซิงค์ออกไซด์ (zinc oxide) สำหรับใช้ในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์

ไส้กรองน้ำคอมโพสิตนี้จึงมีสมบัติดูดกลิ่น ลดความกระด้างของน้ำ กรองตะกอนขุ่น และกำจัดเชื้อจุลินทรีย์ครบถ้วนอยู่ในไส้กรองชิ้นเดียว”

ไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิตที่พัฒนาโดยทีมวิจัย (ซ้าย) แบบยาว และ (ขวา) แบบสั้น

โครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวรอยหักของไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิต
(C คือ ถ่านกัมมันต์ P คือ รูพรุน และ Z คือ ซีโอไลต์)

ทีมวิจัยได้ทดสอบประสิทธิภาพการกรองของไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิตพบว่า ไส้กรองมีขนาดรูพรุนเฉลี่ย 0.66 ไมโครเมตร ซึ่งเล็กกว่าในท้องตลาดที่มีขนาดรูพรุนเฉลี่ย 2.11-2.37 ไมโครเมตร ทำให้ไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิตกรองตะกอนขุ่นได้ดี แต่จะมีอัตราการไหลผ่านของน้ำที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ดี ชิ้นงานสามารถทนแรงดันของน้ำได้ โดยมีอัตราการไหลผ่านของน้ำเฉลี่ย 150.22 กรัมต่อนาที

การทดสอบความสามารถในการกรองตะกอนขุ่นของไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิต
(ซ้าย) ก่อนกรอง (ขวา) หลังกรอง

เมื่อนำน้ำที่ผ่านการกรองมาวิคราะห์ความกระด้างโดยวิเคราะห์ปริมาณแคลเซียมด้วยเทคนิค ICP-OES (Inductive Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy) กลิ่นโดยการวิเคราะห์ปริมาณคลอรีนอิสระในน้ำด้วยเครื่อง Free Chlorine Meter (HANNA, Model: HI-701) และความสามารถในการกำจัดเชื้อจุลินทรีย์ด้วยวิธีการกระจายเชื้อ (spread plate) ซึ่งวิธีนี้สามารถบอกประสิทธิภาพโดยแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของเชื้อที่ลดลง (อ้างอิงตามมาตรฐานของ JIS Z 2801)

ผลการทดสอบพบว่า ไส้กรองเซรามิกคอมโพสิตมีประสิทธิภาพในการลดความกระด้างในน้ำได้ประมาณ 31.78 % ซึ่งต่ำกว่าระดับที่ทีมวิจัยคาดหมายไว้อยู่บ้าง ส่วนประสิทธิภาพในการดูดซับกลิ่นคือ 100 % ในขณะที่สามารถลดเชื้อจุลินทรีย์ E. coli ได้ 99.98 % (เชื้อที่เหลืออยู่อาจเป็นผลมาจากการสัมผัสเชื้อในภาชนะที่ใช้ในการทดสอบ)

จำนวนโคโลนีของแบคทีเรีย E. coli ในน้ำดิบจำลอง (ก) ก่อนกรอง และ (ข) หลังกรอง

“ไส้กรองน้ำแบบ 3-in-1 นี้ นอกจากจะมีคุณสมบัติดูดกลิ่น ลดความกระด้างของน้ำ กรองตะกอนขุ่น และกำจัดเชื้อจุลินทรีย์บางชนิดได้แล้ว ยังมีข้อดีในแง่ประหยัดเนื้อที่ในการติดตั้งใช้งาน อีกทั้งไม่ต้องบำรุงรักษา เพราะเมื่อหมดอายุการใช้งานก็สามารถนำไส้กรองกลับคืนสู่ธรรมชาติโดยการนำไปปลูกต้นไม้ได้ เพราะถ่านกัมมันต์ผลิตจากเถ้าแกลบ อย่างไรก็ดี แม้จะมีอัตราการไหลผ่านของน้ำที่ช้ากว่าไส้กรองในท้องตลาด แต่ก็สามารถกรองตะกอนได้ดีด้วยไส้กรองชิ้นเดียว ทั้งนี้หากได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในบางเรื่องก็น่าจะช่วยให้ไส้กรองมีประสิทธิภาพดีขึ้น” ดร.จรัสพร กล่าว

หลอดดูดเซรามิกกรองน้ำดื่มฉุกเฉิน

ในสถานการณ์ที่น้ำดื่มสะอาดหายาก เช่น อุทกภัย หรือการเดินป่า อุปกรณ์ที่สามารถทำน้ำให้สะอาดและพกพาสะดวกย่อมเป็นสิ่งจำเป็น ทีมวิจัยจึงเกิดแรงบันดาลใจในการพัฒนาหลอดดูดเซรามิกกรองน้ำดื่มฉุกเฉินขึ้น

ดร.จรัสพร กล่าวว่า “ผลงานนี้ผลิตจากเซรามิกเมมเบรนที่มีความพรุนตัวสูง ซึ่งวัสดุเซรามิกที่ใช้คืออะลูมินาที่นำมาขึ้นรูปในลักษณะท่อกลวงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 เซนติเมตร มีปลายปิด 1 ด้าน มีรูพรุนขนาดเล็กกว่า 0.3 ไมโครเมตรเพื่อกรองไม่ให้จุลินทรีย์และสารแขวนลอยผ่านได้ นอกจากนี้ ยังใช้การจุ่มคลือบ (dip coating) เพื่อสร้างผิวเคลือบบนท่ออะลูมินาด้วยวัสดุที่มีองค์ประกอบเดียวกับไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิตคือ ถ่านกัมมันต์ ซีโอไลต์เอ และซิงค์ออกไซด์ เพื่อทำหน้าที่ดูดซับกลิ่น ลดความกระด้าง และกำจัดเชื้อจุลินทรีย์ที่ปะปนมากับน้ำ”

แบบจำลองหลอดดูดเซรามิกกรองน้ำดื่มฉุกเฉิน

“หลอดดูดเซรามิกกรองน้ำดื่มฉุกเฉินมีขนาดเล็ก พกพาสะดวก ใช้งานง่าย และไม่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้า เพียงแค่ใส่หลอดพลาสติกที่ใช้ทั่วไปในท่อเซรามิกและจุ่มในน้ำก็จะสามารถดื่มน้ำสะอาดที่ผ่านการกรองเข้ามาในท่อเซรามิกได้โดยไม่ต้องใช้แรงดูดมาก และยังสามารถใช้งานได้หลายครั้งอีกด้วย” ดร.จรัสพรกล่าวเสริม

เซรามิกพรุนสำหรับใช้เป็นตัวรองรับ

ตัวรองรับ (substrate) เป็นชิ้นวัสดุที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางหรือโครงนั่งร้าน (scaffold) ที่สามารถเพิ่มหน้าที่ให้เหมาะสมกับการใช้งานโดยการเคลือบหรือปกคลุมด้วยสารชนิดอื่น เช่น เคลือบบนผิวของตัวรองรับด้วยคะตะลิสต์ (catalyst) หรือเคลือบด้วยวัสดุถ่านกัมมันต์ที่ใช้ผลิตไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิต ดร.จรัสพรเล่าว่า “ทีมวิจัยสามารถผลิตตัวรองรับได้หลายรูปแบบ เช่น ท่อ รังผึ้ง แผ่น หรือ เม็ด แล้วแต่ลักษณะของการใช้งาน อย่างใช้เป็นวัสดุรองเผาในเตาก็มีลักษณะเป็นแผ่นหนา ถ้าใช้ทำวงจรอิเล็กทรอนิกส์ก็มีลักษณะเป็นแผ่นบาง ถ้าใช้ทำเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยา (catalytic converter) จะมีลักษณะเป็นรังผึ้ง หรือกรณีของหลอดดูดเซรามิกกรองน้ำดื่มฉุกเฉินก็ใช้ลักษณะเป็นท่อ”

“สำหรับวัสดุที่ใช้ผลิตเซรามิกพรุนเป็นตัวรองรับจะเลือกตามลักษณะในการใช้งานเป็นหลัก กรณีที่ใช้งานอุณหภูมิสูงก็สามารถเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสม เช่น อะลูมินาหรือซิลิคอนคาร์ไบด์ แต่ในกรณีการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำก็อาจไม่จำเป็นต้องใช้อะลูมินา งานวิจัยนี้เลือกใช้อะลูมินาเนื่องจากมีความเฉื่อย (inert) ไม่เกิดปฏิกิริยาได้โดยง่าย และใช้งานได้ค่อนข้างหลากหลาย อย่างไรก็ดี การเลือกใช้วัสดุที่แตกต่างกันก็จำเป็นจะต้องศึกษาปัจจัยในการขึ้นรูปที่เหมาะสมกับวัสดุนั้น ๆ เนื่องจากวัสดุแต่ละชนิดมีธรรมชาติที่แตกต่างกัน” ดร.จรัสพรกล่าว

ตัวรองรับรูปแบบต่าง ๆ

ตลอดระยะเวลาที่ทีมวิจัยพัฒนาเซรามิกพรุนได้สั่งสมองค์ความรู้มาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเห็นได้จากทรัพย์สินทางปัญญาที่เกิดขึ้นดังนี้

การยื่นจดสิทธิบัตร (ในประเทศ)

1) สูตรระบบตัวเติมอินทรีย์สำหรับการรีดขึ้นรูปเซรามิกส์รูปร่างรังผึ้ง (เลขที่คำขอ 0901003449)

2) การเตรียมเซรามิกรังผึ้งคอร์เดียไรต์จากของเสียในอุตสาหกรรมวัสดุทนไฟ (เลขที่คำขอ 1001001200)

3) สูตรระบบตัวเติมสำหรับการรีดขึ้นรูปเซรามิกรูปร่างรังผึ้งเนื้อซีโอไลต์ (เลขที่คำขอ 1101000721)

4) สูตรส่วนผสมตัวรองรับอะลูมินาเมมเบรนที่มีอุณหภูมิการเผาต่ำลง (เลขที่คำขอ 1301002568)

5) ไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิตสำหรับงานกรองน้ำ (เลขที่คำขอ 1401002797)

6) สูตรผสมอะลูมินาพรุนที่มีการหดตัวต่ำ (เลขที่คำขอ 1501004285)

การยื่นจดอนุสิทธิบัตร (ในประเทศ)

1) สูตรน้ำสลิปเซรามิกที่มีปริมาณสัดส่วนผงเซรามิกสูง (เลขที่คำขอ 1203001025)

2) กรรมวิธีการผลิตคะตะลิสต์เซรามิกส์รังผึ้งสำหรับการผลิตไฮโดรเจนโดยการรีฟอร์มมีเทนด้วยไอน้ำ (เลขที่คำขอ 1203000836)

3) สูตรอะลูมินาสเลอรี่สำหรับผลิตอะลูมินาความหนาแน่นต่ำและกระบวนการเตรียมอะลูมินาความหนาแน่นต่ำ (เลขที่คำขอ 2003002012)

4) สูตรอะลูมินาสำหรับผลิตอะลูมินาเผาที่อุณหภูมิต่ำ (เลขที่คำขอ 2103002064)

สถานภาพงานวิจัย:

งานวิจัยนี้อยู่ในขั้นเสาะแสวงหาผู้ร่วมวิจัย เพื่อขยายสเกลการผลิตไปสู่ระดับไพลอตและอุตสาหกรรม หรือพัฒนา ต่อยอดกับผลิตภัณฑ์ตามความต้องการของภาคอุตสาหกรรม

สนใจติดต่อ
ผู้สนใจงานวิจัย หรือ การพัฒนาต่อยอดร่วมกัน ติดต่อได้ที่
คุณระพีพันธ์ ระหงษ์ งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4789
โทรสาร 0 2564 6369
อีเมล: rapeepr@mtec.or.th

ขอบคุณข้อมูลจาก
ดร.จรัสพร มงคลขจิต ทีมวิจัยเคมีเซรามิก กลุ่มวิจัยเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)

CeramicFilter, MTEC, PorousCeramic, นวัตกรรมวัสดุ, วัสดุกรองน้ำ, วัสดุคอมโพสิต, เซรามิกพรุน

The post การพัฒนาเซรามิกพรุนเพื่อการใช้งานในรูปแบบต่าง ๆ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

โฟมอะลูมิเนียม : วัสดุดูดซับเสียงออกแบบได้

dtmd-saw — Tue, 06 Nov 2018 03:03:29 +0000

โฟมอะลูมิเนียม : วัสดุดูดซับเสียงออกแบบได้

ปัญหาเสียงดังจากยานพาหนะ เครื่องมือ เครื่องจักร ในโรงงานอุตสาหกรรม และการก่อสร้างต่างๆ ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพทั้งทางร่างกายและจิตใจของผู้ที่อยู่ใกล้เคียง

วิธีการแก้ไขแบบหนึ่งคือ การใช้วัสดุดูดซับเสียง ซึ่งปัจจุบันมีหลากหลายชนิด ไม่ว่าจะเป็น โพลีเอสเตอร์ เยื่อกระดาษ ใยแก้ว ใยไม้ ใยหิน เป็นต้น แต่พบปัญหาการใช้งานบางอย่าง เช่น หนา หนัก ไม่แข็งแรง เสื่อมสภาพง่าย ไม่ทนไฟ เป็นพิษ หรือดูดซับเสียงไม่ได้ตามต้องการ

โฟมอะลูมิเนียม

โฟมอะลูมิเนียม เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติในด้านการดูดซับเสียงดี แข็งแรง ทนแรงกระแทก น้ำหนักเบา สวยงาม ไม่ลุกติดไฟ ไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ โฟมอะลูมิเนียมมีการผลิต จำหน่ายและใช้งานในต่างประเทศ แต่ปริมาณยังไม่มากนัก เนื่องจากมีต้นทุนวัตถุดิบและการผลิตสูง

นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการโลหะวิทยาขั้นสูง หน่วยวิจัยโลหะ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ สวทช. พัฒนาโฟมอะลูมิเนียมที่มีคุณสมบัติเด่น คือ ดูดซับเสียงที่ความถี่เสียงต่างๆ ได้ตามความต้องการของผู้ใช้งาน

วิธีการผลิตที่นักวิจัยคิดค้นขึ้นใหม่ ใช้วัสดุทรงกลมซึ่งสามารถทนอุณหภูมิสูง และมีพื้นผิวรูปแบบต่างๆ เป็นวัสดุที่ทำให้เกิดรูพรุนรูปแบบต่างๆ ภายในโฟมอะลูมิเนียม วิธีการดังกล่าวมีต้นทุนการผลิตต่ำกว่าแบบเดิมถึง 50 % ช่วยลดการนำเข้าจากต่างประเทศได้อีกด้วย

วัสดุทรงกลมรูปแบบต่างๆ

ผลิตภัณฑ์นี้สามารถใช้กั้นเสียงที่เกิดจากโรงงาน สถานที่ก่อสร้าง งานจราจร เพราะมีความทนทาน และใช้ลดเสียงจากชิ้นส่วนภายในเครื่องใช้ไฟฟ้า รวมทั้งใช้เป็นแผ่นดูดซับเสียงภายในอาคาร มีคุณสมบัติไม่ติดไฟ และไม่เป็นพิษต่อผู้อยู่อาศัยได้อีกด้วย

ขนาด พื้นผิวและรูปแบบของรูพรุน

ขณะนี้อยู่ระหว่างทดสอบการใช้งานจริงร่วมกับภาคอุตสาหกรรม
และได้ดำเนินการถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตวัสดุทรงกลมให้แก่บริษัทเอกชนจำนวน 1 บริษัท

AluminumFoam, MetalFoam, MTEC, นวัตกรรมวัสดุ, วัสดุดูดซับเสียง, โฟมอะลูมิเนียม

The post โฟมอะลูมิเนียม : วัสดุดูดซับเสียงออกแบบได้ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.