โครงการวิจัยย่อยที่ 2

การพัฒนาชุดเครื่องต้นแบบขนาดย่อมเพื่อการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัด
Development on the Small Scale-Processing Plant for Manufacturing Vetiver Grass Particleboard


ความสำคัญและที่มาของปัญหาที่ทำการวิจัย และการทบทวนเอกสารที่เกี่ยวข้อง (literature survey)

ในการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัดนั้น นอกเหนือจากการคัดเลือกสายพันธุ์หญ้าแฝกที่ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตและกรรมวิธีการผลิตที่แตกต่างกันแล้ว ยังจะต้องอาศัยกระบวนการผลิต ซึ่งมีอยู่หลายขั้นตอน ในแต่ละขั้นตอนการผลิตเอง ก็ต้องใช้เครื่องมือต้นแบบในการผลิตที่แตกต่างกันไป ซึ่งการเลือกใช้เครื่องมือต้นแบบที่แตกต่างกัน ย่อมทำให้ประสิทธิภาพในการทำงาน ผลผลิตที่ได้ รวมถึงต้นทุนในการผลิต มีความแตกต่างกันไปด้วย ดังนั้นการศึกษาถึงรูปแบบเครื่องมือต้นแบบ ในกระบวนการผลิตดังกล่าว จึงถือได้ว่าเป็นปัจจัยที่มีความสำคัญในการผลิตแผ่นประกอบจากหญ้าแฝก สำหรับขั้นตอนการผลิตและเครื่องมือที่ใช้ในกระบวนการผลิตแต่ละขั้นตอน สามารถสรุปได้ดังนี้

  1. การเตรียมชิ้นหญ้าแฝก (particle preparation) เป็นการตัดทอนหรือลดขนาดของวัตถุดิบให้ได้รูปร่างและขนาดที่เหมาะสมสำหรับแผ่นประกอบที่ทำการผลิตว่าต้องการแผ่นประกอบชนิดใด สำหรับเครื่องมือที่นิยมใช้ในการตัดทอนหรือลดขนาดวัตถุดิบดังกล่าว ได้แก่ เครื่องย่อยอย่างหยาบ แบบ HOGS , เครื่องทำชิป (Chippers) , เครื่องตัดไม้สั้น (Cutter mills) , เครื่องตอกทุบและเครื่องตีชิ้นไม้ (Hammermill & Wing-beater mills) , เครื่องกระแทกชิ้นไม้ (Impact mills) ,เครื่องบดเสียดสีชิ้นไม้ (Attrition mills) เป็นต้น
  2. การอบชิ้นหญ้าแฝก (particle drying) ชิ้นหญ้าแฝกที่ใช้ในการผลิตแผ่นประกอบจะถูกอบให้แห้ง ให้ได้ความชื้นต่ำอย่างสม่ำเสมอก่อนที่จะผสมกับกาวต่อไป เครื่องอบที่ใช้จะต้องมีคุณสมบัติในการป้อนชิ้นปาร์ติเกิลเข้าเครื่องได้อย่างรวดเร็วในกระแสอากาศร้อนมากๆ และมีการหมุนเวียนอากาศอย่างรวดเร็ว เพื่อลดระยะเวลาการอบให้สั้นที่สุด ความชื้นออกไปจากชิ้นไม้ได้อย่างรวดเร็ว ทั้งยังป้องกันการลุกติดไฟของปาร์ติเกิลที่อบเป็นเวลานาน สำหรับเครื่องอบที่นิยมใช้ มีหลายแบบ เช่น เครื่องอบแบบหมุน (The horizontal rotating type) , เครื่องอบแบบอยู่กับที่ (The horizontal fixed type) เป็นต้น
  3. การคัดแยกขนาด (particle classification) เป็นการคัดขนาดชิ้นปาร์ติเกิลที่ได้จากการทอนหรือลดขนาดในขั้นตอนแรก ออกมาให้แต่ละขนาดมีความสม่ำเสมอกัน เพื่อให้แผ่นประกอบที่ได้มีโครงสร้างทางวิศวกรรม (engineering structure) ที่ดี การคัดแยกขนาดชิ้นปาร์ติเกิลมี 3 วิธี คือ
    1. การร่อน (screening) เป็นการคัดแยกชิ้นปาร์ติเกิลตามขนาด (size) โดยใช้เครื่องร่อนชนิดต่างๆ เช่น ชนิดลาดเอียง ใช้ตะแกรงสี่เหลี่ยมและร่อนแบบหมุน (Courtesy Rotex Inc), ชนิดวงกลมใช้การร่อนแบบหมุนเพื่อแยกขนาดได้ 4 ขนาด (Courtesy Allgaier. Werke Gmbtl.)
    2. การคัดแยกโดยอากาศ (air classification) เป็นการแยกตามน้ำหนักพื้นผิว (surface-to-weight) ของวัตถุ โดยการผ่านชิ้นปาร์ติเกิลที่ตัดทอนแล้วไปยังกระแสอากาศที่หมุนพัดอยู่
    3. การร่อนผสมกับการคัดแยกด้วยอากาศ
  4. การผสม (blending) เป็นการรวมกาว ขี้ผึ้ง และสารผสมอื่นๆ กับชิ้นปาร์ติเกิลเรียกว่าการผสมคลุกเคล้า โดยทั่วไปทำโดยการสเปรย์กาวน้ำ และขี้ผึ้งอีมัลชั่นไปบนชิ้นปาร์ติเกิลขณะที่เคลื่อนผ่านอยู่ในเครื่องผสม ซึ่งขณะกำลังผสมระหว่างกาวและสารผสมอื่นๆ การกระจายของส่วนผสมที่สม่ำเสมอ จะทำให้ได้แผ่นประกอบที่มีคุณภาพดี สำหรับเครื่องผสม มี 2 แบบ คือ
    1. ครื่องผสมแบบใช้เวลาผสมนาน (Long-retention time) ซึ่งแบ่งย่อยเป็นชนิดแบบกวนด้วยใบพาย (Paddle-type blenders) แบบหมุนเครื่องผสม (Rotary blenders) แบบคัดแยกชิ้นปาร์ติเกิลด้วยลมก่อนผสม (Wind-sifting or air classification blenders)
    2. เครื่องผสมแบบใช้เวลาผสมสั้น (Short-retention time) โดยทั่วไปเครื่องผสมแบบนี้จะมีขนาดเครื่องเล็กกว่าเครื่องผสมแบบแรก ใช้ความเร็วสูงในการผสม การบำรุงรักษาก็น้อยกว่า ซึ่งมีอยู่หลายประเภท เช่น Blow-line blending , Attrition-mill blenders , Vertical blending เป็นต้น
  5. การเตรียมแผ่นก่อนอัด (Mat formation) เป็นกรรมวิธีการโรยชิ้นปาร์ติเกิลที่ผ่านการผสมกาวและสารผสมอื่นๆ แล้ว โดยใช้เครื่องโรยชิ้นปาร์ติเกิล (Forming machines) ซึ่งมีอยู่หลายชนิด ได้แก่ เครื่องโรยชิ้นปาร์ติเกิลแบบคัดแยกชิ้นปาร์ติเกิลด้วยกระแสลม (Wind-sifting or air classification) , เครื่องโรยชิ้นปาร์ติเกิลแบบฟาร์นิ (Fahrni spreaders) , เครื่องโรยชิ้นปาร์ติเกิลแบบเช็งค์ (Schenck formers) , เครื่องโรยชิ้นปาร์ติเกิลแบบ Durand microfelter , เครื่องโรยชิ้นปาร์ติเกิลแบบ Wurtex , เครื่องโรยแผ่นแบบเรียงตัวตามเสี้ยน (Orienting formers) เป็นต้น การโรยชิ้นปาร์ติเกิล ให้มีความสม่ำเสมอ (uniformity) ตลอดทั่วทั้งแผ่นโดยใช้เครื่องโรยแต่ละแบบเหล่านี้ ถือว่าเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุดของขบวนการผลิต เพราะถ้าชิ้นปาร์ติเกิล มีการกระจายไม่สม่ำเสมอ จะมีผลต่อคุณสมบัติทางสกายสมบัติให้เกิดความผันผวนขึ้นได้ ความหนาแน่นภายในแผ่นจะไม่เท่ากันและจะเกิดการคืนตัวทางความหนา (thickness springback) ที่มากเกินไปในบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงกว่า นอกจากนี้การโรยแผ่นที่ไม่สม่ำเสมอยังก่อให้เกิดการโค้งงอ หรือการบิดตัวของแผ่นได้
  6. กรรมวิธีการอัด (pressing operation) เป็นขั้นตอนที่สำคัญที่ทำให้แผ่นเตรียมอัดแข็งตัวขึ้น และเกิดปฏิกริยาโพลีเมอไรเซชั่นของกาวเพื่อผลิตเป็นแผ่นปาร์ติเกิลบอร์ด ซึ่งจะอยู่ในขั้นตอนของการอัดร้อน โดยใช้เครื่องอัดร้อน (Hot presses) ซึ่งมีอยู่ 2 แบบใหญ่ๆ คือ แบบแท่น (Platen presses) และแบบต่อเนื่อง (Continuous presses) สำหรับเครื่องอัดร้อนแบบแท่น มีใช้กันอยู่ 2 แบบ คือ เครื่องอัดแบบช่องอัดหลายชั้น (Multiple-opening) และแบบช่องอัดเดียว (Single-opening)
  7. การตกแต่ง (finishing) ได้แก่ การตกแต่งขอบ (edge finishing) การตกแต่งผิวหน้า (surface finishing) การพิมพ์ลายบนแผ่นเรียบ (grain printing on flat panels) การเคลือบ (seal coat) สำหรับเครื่องมือที่มีความสำคัญในขั้นตอนการตกแต่ง ได้แก่ เครื่องขัดผิว ซึ่งจำเป็นสำหรับการขัด (sanding) ผิวหน้าของแผ่นปาร์ติเกิลให้มีความเรียบและมีความหนาสม่ำเสมอ

เนื่องจากในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิตแผ่นปาร์ติเกิล มีเครื่องต้นแบบให้เลือกใช้หลายชนิดทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดและคุณสมบัติของวัตถุดิบที่ใช้ แต่จากเครื่องต้นแบบที่มีอยู่อย่างจำกัดและราคาแพง อีกทั้งเป็นเครื่องมือที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศทั้งสิ้น ในการศึกษาเครื่องต้นแบบเพื่อการผลิตแผ่นปาร์ติเกิลครั้งนี้จึงได้มุ่งมั่นในการออกแบบและพัฒนาชุดเครื่องของสายการผลิตที่สามารถผลิตได้เองในประเทศ


วัตถุประสงค์ของโครงการ

  1. เพื่อต้องการศึกษาถึงชุดเครื่องมือต้นแบบที่มีความเหมาะสมที่จะนำมาใช้ในการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัด
  2. เพื่อต้องการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตในการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัด
  3. เพื่อต้องการนำเครื่องต้นแบบที่มีความเหมาะสมไปส่งเสริมและเผยแพร่สู่ชุมชนที่มีศักยภาพ
  4. เพื่อต้องการศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการผลิตเชิงอุตสาหกรรม

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

  1. ทำให้ทราบถึงเครื่องต้นแบบที่มีความเหมาะสมสำหรับใช้ในการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัด
  2. ทำให้สามารถลดต้นทุนในการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัด
  3. สามารถนำเครื่องมือต้นแบบไปประยุกต์ใช้กับวัตถุดิบอื่นๆ และเผยแพร่ไปสู่ชุมชนที่มีศักยภาพในการผลิตแผ่นประกอบได้


ระเบียบวิธีวิจัย

ทำการวางแผนการทดลองวิจัย วิเคราะห์ข้อมูล และประเมินผลตามหลักสถิติ โดยทำการศึกษาข้อมูลเบื้องต้นจากเอกสาร และจะทำการสำรวจศึกษาจากโรงงานที่ผลิตแผ่นปาร์ติเกิลบอร์ด แล้วนำมาทำการวิเคราะห์หาความเหมาะสมในการวางแผนและออกแบบเครื่องต้นแบบขนาดย่อม เพื่อทำการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัด เมื่อได้เครื่องต้นแบบขนาดย่อม เพื่อทำการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัดแล้ว จะทำการศึกษาถึงกำลังผลิตและคุณภาพของแผ่นชิ้นแฝกอัดที่ได้ ในรูปของความหนาแน่นและความหนาของแผ่นชิ้นแฝกอัด และจะทำการวิเคราะห์จุดคุ้มทุน และการตลาดของแผ่นชิ้นแฝกอัดว่าจะต้องใช้ระยะเวลาเท่าใด


ขอบเขตการวิจัย

1. ทำการศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องมือต้นแบบที่ใช้ในกระบวนการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัด
2. วิจัย และพัฒนา ในการผลิตแผ่นชิ้นแฝกอัดเพื่อนำผลิตภัณฑ์ไปทำการทดสอบกับปลว
3. เผยแพร่ผลการวิจัย และนำไปถ่ายทอดเป็นเทคโนโลยีในระดับชุมชนที่มีศักยภาพ


งานอุตสาหกรรมวัสดุทดแทนไม้และกาวติดไม ้กลุ่มงานพัฒนาอุตสาหกรรมไม้
สำนักวิจัยและพัฒนาการป่าไม้ กรมป่าไม้ โทร 0-2561-4292-3 ต่อ 5471
โทรสาร 0-2940-6285 e-mail : woratham@forest.go.th

ผลการวิจัยระยะที่ 1