ผลตภณฑวสดทดแทนไมจากหญาแฝก Wood Substitute Materials from Vetiver Grass

วรธรรม อนจตตชย กลมงานพฒนาอตสาหกรรมไม 6 สานกวจยและพฒนาการปาไม

กรมปาไม 1. มลเหตแหงการพฒนา

ความสาคญและทมาในการผลตวสดทดแทนไม จากหญาแฝก สบเนองจาก 3-มลเหตหลก คอ

(1) สภาพปญหาดานทรพยากรปาไม ทจาเปนตองลดการใชไมธรรมชาตในประเทศเพอรอการฟนฟพนทปาใหเพยงพอจนเกดความสมดลตอสงแวดลอมอยางย งยน ในขณะทความตองการใชมแนวโนมทจะเพมขนตามการเตบโตของปรมาณประชากรและเศรษฐกจ การนาไมจากพชทปลกทดแทนได เชน ไมยางพารา และไมยคาลปตส ตลอดจนวสดชวภาพทเปนเศษเหลอทางการเกษตรอน ทมศกยภาพของการนามาใชเ ปนวตถดบทดแทนไมจากธรรมชาตจงมบทบาทมากขน

(2) เปนเศษวสดเหลอทงจากการสงเสรมใหปลกหญาแฝกเพอการอนรกษดนและนาและปองกนการพงทลายของดนในพนทปาเสอมโทรมและปาตนน า ดงนนเพอเปนการสนองพระราชดารของพระบาทสมเดจพระเจาอยห ว คณะกรรมการพเศษเพอประสานงานโครงการอนเนองมาจากพระราชดาร จงไดแตงตงคณะกรรมการพฒนาและรณรงคการใชหญาแฝกอนเนองมาจากพระราชดาร เมอวนท24 มถนายน 2535 ซงไดประสานงานกบหนวยงานตางๆ และไดแตงตงคณะทางานวางแผนแมบทการพฒนาและรณรงคการใชหญาแฝก เมอวนท 13 สงหาคม 2535 และมมตเหนชอบแผนแมบทการพฒนา และ รณรงคการใชหญาแฝกอนเนองมาจากพระราชดาร เมอวนท 29 มกราคม 2536

ให กรมปาไม มหนาทรบผดชอบการดาเนนการแผนงานสาธตและสงเสรมการปลกหญาแฝกในพนทปาไม

1

ดงนนในฐานะหนวยงานทไดทาการสงเสรมและรณรงคใหมการปลกหญาแฝกเพออนรกษดนและน าในพนทปาเสอมโทรมและปาตนน าแลว กรมปาไมยงไดตระหนกถงการใชประโยชนจากหญาแฝกทางดานอน ๆ โดยเฉพาะใบหญาแฝกทตองถกตดทงจากกอเหนอพนดน 20 – 30 เซนตเมตร เพอการดแลบารงรกษาทกๆ 3 - 6 เดอน ทงนใบหญาแฝกทถกตดทงจดเปนวสดเหลอทงทางการเกษตรทปราศจากคณคาและอาจเปนสาเหตใหเกดอคคภยในพนทปาได และ

(3) เศษใบหญาแฝกมศกยภาพทางวชาการสามารถใหเสนใยในการนามาผลตเปนแผนประกอบชวภาพ (Biological Composites) ได โดยผลการศกษาวเคราะหของคณะผวจยของกรมปาไม พบวา หญาแฝกเปนพชทมเสนใยอยในตระกล Gramineae เชนเดยวกบ ไผ ขาวโพด ขาวฟาง และออย ซงมองคประกอบหลกทางเคม เปนเซลลโลสและลกนน (Lignocellulosic) (ตารางท 1) และลกษณะเสนใย (ตารางท 2) ทคลายคลงกบไม ผลการศกษาลกษณะพนฐานดงกลาวทาใหสามารถทราบถงความเปนไปไดในการนามาใชประโยชนทดแทนผลตผลจากไมได

ตารางท 1 องคประกอบทางเคมของใบหญาแฝกและไมสะเดาเทยม

ชนด รอยละขององคประกอบทางเคม

แฝกดอน แฝกลม ไมสะเดาเทยมอาย 7 ป

โฮโลเซลลโลส 72.64 72.76 79.39 ลกนน 17.03 15.98 27.31

เพนโตเซน 28.26 29.60 21.20 การละลายในนารอน 10.56 11.48 3.09

การละลายในนาเยน 7.39 9.14 2.88 การละลายใน 1 % NaOH 39.57 38.80 13.79

การละลายใน Alcohol + Benzene 9.47 10.49 2.05

2. ทศทางในการพฒนา

ปจจบน เทคโนโลยทางการใชประโยชนไม และวสดชวภาพ หรอเศษเหลอทางการเกษตรเพอผลตเปนอตสาหกรรม มความเจรญกาวหนาอยางสง สามารถใชเศษไม ปลายไม ไมขนาดเลกหรอกงใหญ และวสดเสนใยชวภาพทางการเกษตร มายอยละเอยดแลวอดเปนแผนวสดทดแทนไมธรรมชาต (wood-based panels) โดยมคณสมบตใกลเคยงไมธรรมชาตทกประการ ซงผบรโภคใหการยอมรบมากกวาผลตภณฑททาจากวสดประเภทอน เชน เหลก หรอ พลาสตก เปนตน

2

ตารางท 2 ขนาดและลกษณะเสนใยของใบหญาแฝกและไมสะเดาเทยม

ไมสะเดาเทยม

แฝกลม แฝกดอน ลกษณะ

อาย 7 ป โคน กลาง ปลาย โคน กลาง ปลาย

Fiber length (mm) 1.3297 1.3417 0.9572 1.0871 0.8879 0.8888 1.2275

Fiber width (mm) 0.0126 0.0122 0.0108 0.0102 0.0100 0.0099 0.0235

Cell wall thickness (mm) 0.0015 0.0014 0.0012 0.0014 0.0017 0.0013 0.0043

Lumen width (mm) 0.0096 0.0094 0.0083 0.0074 0.0066 0.0073 0.0151

Runkel’s ratio 0.312 0.287 0.296 0.379 0.529 0.350 0.637

Flexibility Coefficient 0.762 0.777 0.771 0.725 0.654 0.741 0.570

Slenderness ratio 105.14 110.28 88.77 106.50 88.43 90.18 51.79

Wall Fraction (%) 24 22 23 27 35 26 36

แตอยางไรกตาม วสดทดแทนไมธรรมชาตน ไมวาจะเปน อตสาหกรรมการผลตแผนปารตเกล (particleboard) หรอ แผนเอมดเอฟ (MDF board) จาเปนตองมการศกษาพจารณาถงศกยภาพของวตถดบชวภาพแตละชนด เชน ปาน ปอ ไผ หญา วชพช ชานออย ฟางขาว แกลบ ตนมนสาปะหลง ตนขาวฟาง เปนตน ซงโดยธรรมชาตทแตกตางกนในแตละชนด ทงคณสมบตของวตถดบเองและความเปนไปไดเชงพาณชย วาจะเหมาะสมนามาใชผลตเปนอตสาหกรรมหรอไมเพยงใด เนองจากอตสาหกรรมทง 2 ประเภทนจาเปนตองใชเงนลงทนทสง และใชเทคโนโลยการผลตทเปนความร หรอ Know how ในการปรบปรงกระบวนการผลตใหเหมาะสมกบวตถดบทใช เปนปจจยสาคญในการดาเนนงาน ดงนนหากไดมการวจยและ

พฒนาการใชประโยชนวสดชวภาพทใหเสนใยแตละชนดเพอทดแทนไมธรรมชาตเสยกอนยอมเปนประโยชนตออตสาหกรรมการผลตแผนวสดทดแทนไมธรรมชาตอยางสง และยงสามารถพฒนากระบวนการผลตขนาดเลกใหเกดขนในชมชนดวยแลว กยงเปนการสงผลบวกอยางเปนทวคณใหสามารถลด

3

กรมปาไมโดยสานกวจยและพฒนาการปาไม เปนสถาบนวจยหลกของประเทศในปจจบนทศกษาวจยและพฒนาผลตผลจากปาไม มานบเปนระยะเวลาไมตากวา 100 ป โดยมงเนนการพฒนาวตถดบไม เพอใหสามารถใชแหลงวตถดบทมอยอยางจากดใหเกดประโยชนสงสด และกระทบตอสภาพพนทปานอยทสด รวมทงการพฒนาผลตผลจากไมใหมคณภาพเหมาะสมตอการใชงานแตละประเภทใหยนยาวทสด ทงนดวยจดมงหมายสาคญเพอเปนการชวยอนรกษทรพยากรไมและรกษาสภาพแวดลอมของประเทศและของโลกได

และจากมลเหตแหงการพฒนา 3 ประการขางตน จงไดมแนวความคดในการนาวสดเหลอทงของหญาแฝก มาทาการศกษาหาแนวทางพฒนานามาใชใหเกดประโยชนเปนผลตภณฑโดยเฉพาะเพอเปนการทดแทนการใชไมจากปา และการเพมมลคาเศษเหลอทง จงไดวางกรอบแนวทางการศกษาวจยดานการใชประโยชนจากหญาแฝกเพอทดแทนไม เปน 3 กรอบใหญ ๆ ดงน

2.1 การพฒนาแผนประกอบชวภาพจากหญาแฝก (Bio-Composites)

เปนการพฒนานาตนและใบหญาแฝกมาใชเปนวตถดบในการผลตแผนประกอบชวภาพ คลายคลงกบแผนไมประกอบ (Wood Composites) ไดแก แผนชนไมอด (Particleboard) แผนใยไมอด (Fiberboard) และแผนไมอดสารแร (Inorganic-Bonded Wood Composites) โดยไดเรมดาเนนการศกษาวจยรวมมอทางวชาการกบคณะวนศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ตงแตปงบประมาณ พ.ศ. 2543 และใชชอโครงการวา “ การพฒนาหญาแฝกเปนแผนประกอบชวภาพเพอทดแทนวสดจากไม “ การพฒนาดงกลาวใหผลการศกษาในเบองตน พบวา แผนประกอบ จากชนหญาแฝก เชนเดยวกบแผนชนไมอดหรอ แผนปารตเกล(ตารางท 3 และ 4) สามารถานามา ผลตเปนแผนประกอบชวภาพเพอทาเครองเรอน และเครองไมในครวเรอนตาง ๆ ทดแทนไมจรง ไดเปนอยางด เมอเทยบกบมาตรฐานอตสาหกรรม แผนปารตเกลของ JIS A5908 (1994) พบวา แผนประกอบจากใบหญาแฝกใหคณภาพของแผน อยในเกณฑสงสดของมาตรฐานกาหนด (18 type) ยกเวนการพองตวทางความหนาหลงแชนา ทควร จะไดรบการพฒนาปรบปรงในลาดบตอไป

4

ตารางท 3 สมบตของแผนประกอบชวภาพชนดแผนชนแฝกอดจากหญาแฝกดอน (ความหนาของแผน 10 มม.)

ความชนของหญาแฝกกอนผสมกาว (%)

ชนด Density (kg/m3)

MOR (MPa)

MOE (MPa)

IB (MPa)

Thickness Swelling

(%) 1 ชน 8 672 14.0 1725.3 0.30 15

3 ชน 8 731 19.9 2152.6 0.34 26 15 780 23.5 2386.1 0.44 22 22 750 19.5 1938.9 0.27 17

ทดสอบตามวธของ JIS A 5908-1994 : Particleboards

ตารางท 4 สมบตของแผนประกอบชวภาพชนดแผนชนแฝกอดจากหญาแฝกดอนทระดบปรมาณกาว ไอโซไซยาเนตตางๆ กน (ความหนาของแผน 16 มม. ความชนของชนแฝกกอนผสมกาว 8 %)

Condition Density (kg/m3)

Dry Wet IB

(MPa)

Thickness Swelling

(%) MOR (MPa)

MOE (MPa)

MOR (MPa)

MOE (MPa)

pMDI 3% 741 15.4 2223.4 1.9 54.2 0.12 32 pMDI 5% 751 18.7 2223.1 10.3 569.2 0.32 15 pMDI 7% 724 20.9 1926.3 10.5 526.9 0.32 12

JIS(18 type) - 18 - 9.0 - 0.3 12 ทดสอบตามวธของ JIS A 5908-1994 : Particleboards

ตวอยางกระบวนการผลตแผนชนแฝกอดในสายการผลตขนาดเลก

5

2.2 การพฒนาการผลตแผนพลาสตกเสรมแรงดวยหญาแฝก (Natural Fiber Reinforced Plastic Composites)

กรอบงานวจยนเปนการศกษาดานการเสรมแรงและลดตนทนของการผลตพลาสตก เพอเปน วสดพอลเมอรชนดใหม ทนาขอดของวสด 2 ชนด ไดแก เสนใยธรรมชาตทมความแขงแรงดานมอดลสสง หางาย เกดขนไดเองตามธรรมชาต ไมเปนพษตอสงแวดลอม กบพลาสตกทมความแขงเหนยว ความทนทานตอสภาพดนฟาอากาศไดเปนอยางด ไมดดความชน และแมลงตาง ๆ ไมสามารถทาลายได โดยสามารถนาวสดใหมนมาผลตเปนผลตภณฑตาง ๆ ได เชน ไมเทยมประเภทวงกบประตหน าต า งหรอไมพ นไม ค วไมบ วและไมรองยกของ (pallet) เปนตน เรยกวสดพอลเมอรชนดใหมนวา

Lignocellulosic / Thermoplastic Composites สาหรบแผนงานนอยระหวางการศกษาการเตรยมวสดคอมโพสตจากพอลเมอรและเสนใยแฝก เพอใชงานเปนวสดไมเทยมและวสดขนรปแบบพลาสตก โดยเนนทงานวจยทการเตรยมวสดคอมโพสตทมสมบตทด เชนสมบตทางกายภาพ (Physical properties) สมบตเชงกล (Mechanical properties) สมบตทางความรอน (Thermal properties) ฯลฯ โดยจะทาการขนรปดวยเทคนคการอดรด (Extrusion) ใหสามารถประยกตใชงานไมเทยมในรปวสดเฟอรนเจอร เชนไมปารเก แผนไมกรอบหนาตาง ประต หรอวสดฝาเพดาน ฯลฯ ทงนจะใช “พอลไวนลคลอไรด” หรอพวซ (Poly(vinyl chloride), PVC) และ พอลโพรพลน (Polypropylene,PP) หรอ พอลเอทธลน (Polyethylene,PE) เปนพอลเมอรเมตรกซ

2.3 การพฒนาการผลตแผนฉนวนความรอนเสรมแรงดวยหญาแฝก (Thermal Insulation from Natural Fiber)

ฉนวนความรอนเปนวสดทใชในอาคาร บานพกอาศย และ โรงงาน ฉนวนความรอนทเปนทแพรหลายในปจจบน ไดแก ฉนวนใยแกว และ แผนโฟม เปนตน วตถดบทใชในการผลตฉนวนเหลาน โดยเฉพาะอยางยง ฉนวนใยแกว เปนวสดนาเขาจากตางประเทศ จากหลกฐานการนาเขาเสนใยแกว (Glass fibers) ในป พ.ศ. 2542 และ 2543 ซงรายงานโดยกรมเศรษฐกจการพาณชย แสดงยอดการนาเขาจากตางประเทศสงถง 62,028,488 บาท และ 45,149,891 บาท ตามลาดบ ซงเปนตวเลขคอนขางสง และเปนปญหาในดานดลยการคา นอกจากน ฉนวนความรอนเหลาน ผลตจากวสดสงเคราะห ซงมกประสบปญหา และคาถามเกยวกบความปลอดภยตอสขภาพเมอนามาใชงาน

6

จากปญหาดงกลาวขางตน การพฒนาฉนวนความรอนทอาศยเสนใยจากพชทหาไดจากธรรมชาต ดวยความร ความสามารถ และ เทคโนโลยของคนไทย ยอมสงผลดนานาประการในการลดปญหาดลยการคา และปญหาดานสขภาพ หญาแฝกจดเปนฉนวนความรอนทด จากการทดสอบคาการนาความรอนของ

หญาแฝกแหงทนามาอดจนมความหนาแนนประมาณ 80 กโลกรม ตอ ลกบาศกเมตร ตามวธมาตรฐาน ASTM C177 พบวามคาอยระหวาง 0.045 – 0.05 1 ในขณะท ฉนวนใยแกว (Fiberglass) มคาการนาความรอน ประมาณ 0.03 – 0.04 2 ขนอยกบชนด และความหนาแนน จากการเปรยบเทยบคาการนาความรอนระหวาง หญาแฝก และ ฉนวนใยแกว จะเหนไดวา มความเปนไปไดอยางยงทจะนาหญาแฝกมาผลตเปนฉนวนความรอนทดได

/W m K

/W m K

กรอบงานนมงวจยและพฒนาใยฉนวนความรอนจากหญาแฝก ทมสมบตทางกายภาพ และสมบตเชงความรอนแตกตางจากผลตภณฑอน ๆ จากหญาแฝก กลาวคอมความหนาแนนตา สามารถมวนงอ หรอพบได แตกตางจากแผนวสดทดแทนไมททาจากเสนใยเซลลโลสอนๆ ทมความแขงเกรง (Rigidity)

1 การทดสอบอยางไมเปนทางการ โดยนายประยร สรนทร นกศกษาสายวชาเทคโนโลยวสด คณะพลงงานและวสด มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอม

เกลาธนบร เมษายน 2544

2 ขอมลจากแผนพบประชาสมพนธ ของบรษท สยามไฟเบอรกลาส จากด

7

3. การถายทอดเทคโนโลย

ปจจบน กลมงานพฒนาอตสาหกรรมไม โดย งานอตสาหกรรมวสดทดแทนไมและกาวตดไม ไดทาการวจยพฒนาผลตภณฑแผนประกอบหญาแฝก ในระดบอนเปนทนาพอใจแลวคอสามารถนามาทาเปนผลตภณฑจากหญาแฝกได ประกอบกบความสนใจของประชาชนทประสงคจะศกษาเทคโนโลยการผลตแผนประกอบหญาแฝกน จงไดจดใหมการถายทอดเทคโนโลยการผลตแผนประกอบหญาแฝก ดวยความสนบสนนอยางเตมทจากสานกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต ใหกบกลมเกษตรกรและประชาชนทสนใจจากทวประเทศ จานวน 5 รน ราว 150 คน โดยไมเสยคาใชจายใดๆทงสน เพอทจะไดนาไปปฏบตไดอยางถกตอง เปนประโยชนตอชมชนและสงคมตอไป

8

9

ผลตภณฑจากหญาแฝก

10