วิวัฒนาการนวัตกรรมวัสดุไม้อัด Evolution of Plywood Innovation Series

ไม้เป็นวัสดุคลาสสิคที่มนุษย์เราใช้ในการก่อสร้างมาช้านาน เมื่อเวลาเวียนผ่านสิ่งประดิษฐ์และเทคโนโลยีเข้ามาเปลี่ยนวิถีชีวิตของคนให้มีความเป็นอยู่ที่ดีขึ้น จากวัสดุไม้แผ่นธรรมดา ๆ ก็ถูกแปรรูปให้ได้ตามความต้องการ วันนี้ Wazadu Encyclopedia จะมาพูดถึงวิวัฒนาการของไม้อัดกันครับ ว่ากว่าจะมาเป็นไม้อัดรูปแบบต่าง ๆ อย่างในทุกวันนี้มีความเป็นมาอย่างไร แล้วในปัจจุบันวัสดุไม้อัดพัฒนาไปถึงไหนแล้ว

ย้อนกลับไปตั้งแต่สมัยช่วงต้น 2600 ปีก่อนคริสตกาล นักโบราณคดีค้นพบร่องรอยไม้อัดครั้งแรกในสุสานของฟาโรห์แห่งอียิปต์ คาดว่าเป็นการเลื่อยแผ่นไม้บาง ๆ จากท่อนไม้เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ให้ได้มากที่สุด เนื่องจากดินแดนอียิปต์นั้นมีป่าไม้ไม่มากนัก เวลาต่อมาไม้อัดนั้นก็ถูกใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลก ในชาติตะวันตกเองก็ใช้ไม้อัดกันทั่วไปและพัฒนาต่อเนื่องเรื่อยมา จนกระทั่งในวันที่ 26 ธันวาคม ค.ศ.1865 John K. Mayo จากนครนิวยอร์กได้จดสิทธิบัตรเทคนิคการดัดไม้อัดเป็นครั้งแรก 

ไม้อัดถูกนำไปใช้ในงานจำพวกเฟอร์นิเจอร์เป็นอย่างแรก ๆ เช่น ตู้ ลิ้นชัก โต๊ะ และประตู ก่อนจะประยุกต์ใช้ในงานโครงสร้างภายใน เช่น ผนัง ฝ้า เป็นต้น ช่วงปี ค.ศ.1850-1890 ไม้อัดดัดเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมอย่างมาก และเริ่มมีการนำไปใช้ในการแก้ปัญหาเชิงนวัตกรรมต่าง ๆ ที่หลากหลายมากขึ้น เช่น ทำทางรถไฟโดยวิศวกรชาวนิวยอร์ก ในปี ค.ศ.1860 หรืออย่างในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ที่ชาวอังกฤษใช้ไม้อัดดัดโค้งในการสร้างเครื่องบิน ส่วนชาวเยอรมันใช้ไม้อัดดัดโค้งในนวัตกรรมรถยนต์ในปี ค.ศ.1930 และในปีค.ศ.1950-1960 ไม้อัดดัดโค้งก็ได้เริ่มรับความนิยมในการนำมาใช้เป็นวัสดุสร้างบ้านเรือนทั่วไปเนื่องจากแปรรูปได้ง่าย ส่วนใหญ่นำไปใช้ทำฝ้าหรือผนังเบา

ในช่วงทศวรรษปี 1890 คุณภาพของไม้อัดได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ตลาดก็เปิดขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งทำให้การผลิตไม้อัดพัฒนาอย่างรวดเร็ว โรงงานผลิตไม้อัดหลายแห่งจึงถือกำเนิดขึ้น กระทั่งในปีค.ศ.1905 เมืองพอร์ตแลนด์ รัฐออริกอน จัดงาน World's Fair โดยมีหลายบริษัทเข้าร่วมรวมถึง Portland Manufacturing Company โรงงานผลิตกล่องไม้ขนาดเล็ก ที่ได้จัดแสดงสินค้าใหม่เป็นไม้แผ่นที่ผลิตจากการใช้แปรงทาสีเป็นตัวทากาวและใช้แม่แรงเป็นแท่นพิมพ์ ผลิตภัณฑ์นี้เรียกว่า‘ไม้วีเนียร์ 3 ชั้น’ และกลายเป็นที่สนใจของผู้ร่วมงานอย่างมาก ทำให้ในปีค.ศ.1907 Portland Manufacturing ได้ติดตั้งเครื่องทากาวอัตโนมัติและเครื่องกดแบบมือแยกส่วน การผลิตพุ่งสูงขึ้นถึง 420 แผ่นต่อวัน และก็ได้ถือกำเนิดยุคอุตสาหกรรมไม้อัดขึ้น

ถึงแม้ว่าในยุคอุตสาหกรรมไม้อัดจะมีบทบาทมาก หากแต่ยังมีข้อจำกัดในเรื่องของประสิทธิภาพในการทนทานสภาพอากาศ กล่าวง่าย ๆ คือไม่ทนน้ำ ทำให้ไม่สามารถนำไปใช้งานภายนอกอาคารได้ จนกระทั่งในปี
ค.ศ.1934 เมื่อ ดร.เจมส์ เนวิน นักเคมีจาก Harbor Plywood Corporation ในเมืองอาเบอร์ดีน รัฐวอชิงตัน ได้พัฒนากาวกันน้ำได้อย่างสมบูรณ์ในที่สุด เป็นสิ่งสำคัญที่พลิกโฉมหน้าประวัติศาสตร์อุตสาหกรรมหลายประเภท แน่นอนว่ารวมไปถึงอุตสาหกรรมไม้อัดด้วย เพราะภายหลังได้นำมาผสมผสานเข้ากับไม้อัดจนเกิดเป็นไม้อัดที่มีคุณสมบัติกันน้ำ พัฒนาต่อเนื่องจนมาถึงในปัจจุบัน เช่น ไม้อัดเคลือบพลาสติกหรืออะคริลิคที่สามารถกันน้ำได้ 100% หรือการใช้นาโนเทคโนโลยีเพื่อพัฒนาเป็นไม้อัดที่ไม่ดูดซับน้ำ

แน่นอนว่าความต้องการของมนุษย์ไม่มีที่สิ้นสุด ในศตวรรษที่ 20 เป็นยุคที่เทคโนโลยีก้าวหน้า จึงทำให้สามารถพัฒนาออกแบบวัสดุไม้อัดให้สามารถกันน้ำ กันไฟและกันแมลงที่กัดกินไม้อย่างปลวกได้ โดยในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เริ่มมีการใช้สารหน่วงไฟ เช่น แอมโมเนียมฟอสเฟต เคลือบหรืออัดเข้าไปในเนื้อไม้ ปลายศตวรรษที่ 20 มีการพัฒนาไม้อัดที่ใช้สารหน่วงไฟในกาว เพื่อให้ความสามารถกันไฟคงทนกว่าแบบเคลือบผิว ปัจจุบันมีการใช้วิธี Carbonization Treatment คือ กระบวนการทางความร้อนที่ใช้เปลี่ยนวัสดุอินทรีย์ให้กลายเป็นคาร์บอนหรือถ่าน ผ่านการให้ความร้อนในสภาวะที่มีออกซิเจนต่ำหรือไม่มีออกซิเจน กระบวนการนี้มักใช้กับวัสดุ เช่น ไม้ กากพืช เศษพลาสติก หรือของเสียอินทรีย์อื่น ๆ เมื่อนำมาใช้กับไม้อัด ทำให้ไม้อัดมีโครงสร้างที่ทนไฟได้โดยไม่ต้องใช้สารเคมี หรือการพัฒนาไม้อัดกันไฟระดับ FR (Fire-Retardant) Class A ที่สามารถทนไฟได้นานขึ้น เป็นต้น เพื่อนำให้ตัววัสดุสามารถทนไฟได้นานขึ้น เพิ่มอัตราความปลอดภัยของผู้อยู่อาศัยนั่นเอง

แน่นอนว่าไม้มาพร้อมกับศัตรูธรรมชาติอย่างปลวกและเชื้อราจากความชื้น ช่วงกลางของศตวรรษที่ 20 จึงเกิดการใช้สารเคมีอย่างบอแรกซ์และโซเดียมซิลิเกตในการเคลือบไม้อัด มีการพัฒนากระบวนการอบไม้ด้วยอุณหภูมิสูงเพื่อฆ่าแมลง พอถึงช่วงปลายศตวรรษได้พัฒนาไม้อัดที่ใช้ไม้ที่มีสารต้านปลวกตามธรรมชาติ เช่น ไม้ยูคาลิปตัสและไม้สัก มีการพัฒนาไม้อัดเคลือบสารนาโนซิงค์ออกไซด์(Nano ZnO) ซึ่งช่วยป้องกันปลวกโดยไม่ใช้สารเคมีที่เป็นพิษ ส่วนในปัจจุบันเองนั้นมีไม้อัดที่ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ เช่น การใช้แบคทีเรียหรือเชื้อราในการสร้างสารต้านปลวก ตลอดจนพัฒนาไม้อัดที่ใช้กาวชีวภาพที่สามารถป้องกันแมลงและเชื้อราได้

ส่วนไม้โปร่งแสงนั้นถูกคิดค้นขึ้นเป็นครั้งแรกในปีค.ศ.1992 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ซิกฟรีด ฟิงก์โดยการนำแผ่นไม้จากธรรมชาติไปผ่านกระบวนการทางเคมีเป็นการสกัดเอาสารลิกนิน ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ที่ทำให้เนื้อไม้กลายเป็นสีเหลือง/สีน้ำตาล และช่วยสร้างความแข็งแกร่งให้แก่เนื้อเยื่อออกไป เปลี่ยนให้คุณสมบัติของเนื้อไม้ให้มีลักษณะโปร่งใสราวกับกระจก ซึ่งไม้ที่ผ่านกระบวนการนี้จะมีความแข็งแรงทนทานได้ ด้วยการเติมเรซินอย่างอีพ็อกซี่เข้าไปแทนลิกนิน และสามารถย่อยสลายได้ง่ายไปในเวลาเดียวกัน 

ต่อมานักออกแบบและวิศวกรเริ่มทดลองนำวัสดุโปร่งแสง เช่น เรซินหรือไฟเบอร์กลาส มาใช้ร่วมกับไม้อัด มีการทดลองเคลือบชั้นบาง ๆ ของพลาสติกหรือเรซินลงบนไม้อัดเพื่อสร้างพื้นผิวที่สามารถให้แสงผ่านได้บางส่วน  แนวคิดนี้เริ่มแพร่หลายในงานออกแบบที่ต้องการความเป็นธรรมชาติของไม้ ร่วมกับคุณสมบัติที่สามารถให้แสงส่องผ่านได้ มุ่งหวังที่จะใช้ประโยชน์ในแวดวงสถาปัตยกรรมและการก่อสร้าง เพื่อเป็นวัสดุทางเลือกทดแทนแผ่นกระจกหรือพลาสติกใสเนื้อแข็ง แม้ในกระบวนการผลิต มันจะเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าการทำกระจก แต่มันก็มีประสิทธิภาพในการใช้งานดีกว่าถึงห้าเท่า และไม้อัดโปร่งแสงก็ยังใช้พลังงานในการผลิตน้อยกว่าพลาสติกใสเนื้อแข็งนั่นเอง การพัฒนาไม้อัดโปร่งแสงนี้คาดว่าเป็นการทดลองเพื่อมองหาวัสดุทดแทนใหม่ ๆ ในอุตสาหกรรมวัสดุก่อสร้างนั่นเอง

และในยุคที่โลกได้ตระหนักถึงปัญหาภาวะโลกร้อน กระแสรักษ์สิ่งแวดล้อมเริ่มมีบทบาทสำคัญในการผลิตวัสดุ มีการพัฒนาเทคนิคการปลูกป่าแบบยั่งยืน เช่น การปลูกป่าใหม่ทดแทนไม้ที่ถูกตัดไป ที่ช่วยควบคุมแหล่งที่มาของไม้ ต่อมาต้นศตวรรษที่ 21 โรงงานผลิตไม้อัดเริ่มหันมาใช้พลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานชีวมวล เกิดการพัฒนากาวชีวภาพที่ทำจากวัสดุธรรมชาติ เช่น ถั่วเหลืองและลิกนิน เพื่อลดการใช้สารเคมีที่เป็นอันตราย

ปีค.ศ.2010 เป็นต้นมา หลายประเทศเริ่มออกกฎหมายและมาตรฐานเกี่ยวกับการลดคาร์บอนในวัสดุก่อสร้าง ไม้อัดคาร์บอนต่ำถูกนำมาใช้ในโครงการอาคารเขียว เช่น อาคารที่ได้รับมาตรฐาน LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) มาตรฐานด้านอาคารเขียวที่พัฒนาโดยสหรัฐอเมริกา และ BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) มาตรฐานด้านการประเมินความยั่งยืนของอาคารจากประเทศอังกฤษซึ่งพัฒนาโดย Building Research Establishment (BRE)

ไม้อัดคาร์บอนต่ำที่ว่านี้หมายถึงตัววัสดุที่มีส่วนช่วยในการลดการปล่อยคาร์บอน กล่าวคือตัววัสดุซึ่งทำมาจากไม้ที่มาจากป่าปลูกทดแทน ต้นไม้จะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศและเมื่อนำมาผลิตเป็นไม้อัดคาร์บอนก็จะยังถูกกักเก็บไว้ในเนื้อไม้ สองคือลดการใช้สารเคมีคือใช้กาวที่ปล่อยสารระเหยต่ำ (Low VOCs  หรือ Volatile Organic Compounds คือ สารประกอบอินทรีย์ระเหย เป็นสารประกอบและสารตัวทำละลายในงานอุตสาหกรรมต่างๆ ระเหยง่ายในอุณหภูมิและความดันปกติ สามารถคงตัวอยู่ในอากาศได้เป็นระยะเวลานาน ทำให้เกิดการสะสมอยู่ในสิ่งแวดล้อมรอบตัว อาทิ อากาศ น้ำ เป็นต้น อีกทั้งยังเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิต)

โดยเปลี่ยนมาใช้กาวที่มีสารสกัดจากธรรมชาติแทน เช่น กาวจากพืชหรือกาวชีวภาพ นอกจากไม่เกิดสารพิษแล้ว ยังมีกระบวนการผลิตเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ใช้พลังงานสะอาดและลดของเสียจากการผลิตอีกด้วย

สรุปคุณสมบัติของนวัตกรรมไม้อัดแต่ละประเภท

คุณสมบัติไม้อัดดัดโค้ง

ข้อดีของไม้อัดดัดโค้ง

• รองรับดีไซน์ที่ซับซ้อนและทันสมัย
• น้ำหนักเบาแต่ยังคงความแข็งแรง
• มีความยืดหยุ่นสูงกว่าวัสดุไม้ทั่วไป
• ใช้ร่วมกับวัสดุอื่นได้ง่าย เช่น โลหะ กระจก และผ้า

ข้อจำกัดของไม้อัดดัดโค้ง

• อาจมีราคาสูงกว่าการใช้ไม้อัดปกติ
• ต้องใช้เทคนิคเฉพาะในการดัดโค้งเพื่อลดโอกาสเสียหาย
• หากไม่ได้รับการซีลขอบอย่างดี อาจมีความเสี่ยงต่อความชื้น

คุณสมบัติไม้อัดกันน้ำ

ข้อดีของไม้อัดกันน้ำ

• ทนทานต่อความชื้นและน้ำ ไม่บวมหรือเปื่อยยุ่ยง่ายเมื่อโดนน้ำ เหมาะสำหรับการใช้งานในพื้นที่เปียก เช่น ห้องน้ำ ห้องครัว หรือเฟอร์นิเจอร์ภายนอก
• ลดโอกาสบวมหรือเสียรูปจากการซึมน้ำ
• ไม่ดูดซับง่ายจึงช่วยยืดอายุการใช้งาน

ข้อจำกัดของไม้อัดกันน้ำ

• เนื่องจากใช้กาวและกระบวนการผลิตพิเศษเพื่อให้กันน้ำได้ จึงมีราคาสูงกว่าไม้อัดทั่วไป
• น้ำหนักมากกว่า อาจทำให้การติดตั้งและขนย้ายยุ่งยากขึ้น
• หากไม่ได้มาตรฐานอาจกันน้ำได้ไม่ดีจริง ควรเลือกไม้อัดเกรดดีจากผู้ผลิตที่เชื่อถือได้
• หากใช้กาวคุณภาพต่ำ อาจมีการปล่อยสารระเหยซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพ

คุณสมบัติไม้อัดกันไฟ

ข้อดีของไม้อัดกันไฟ

• ผ่านกระบวนการเคลือบสารกันไฟ ทำให้สามารถชะลอการลุกไหม้ได้
• ไม้อัดกันไฟที่ได้มาตรฐานมักใช้สารเคมีที่ไม่ปล่อยควันพิษเมื่อเกิดไฟไหม้
• เหมาะสำหรับอาคารที่ต้องการมาตรฐานป้องกันอัคคีภัย เช่น โรงแรม โรงพยาบาล ห้างสรรพสินค้า
• ลดความเสียหายต่อโครงสร้างอาคารและทรัพย์สิน

ข้อจำกัดของไม้อัดกันไฟ

• เนื่องจากผ่านกระบวนการผลิตพิเศษและใช้สารกันไฟที่มีต้นทุนสูง
• มีความหนาแน่นสูงกว่าปกติ ทำให้ขนย้ายและติดตั้งยากกว่าไม้อัดธรรมดา
• ไม้อัดกันไฟบางประเภทอาจมีสารเคมีที่อาจเป็นอันตรายหากไม่ได้มาตรฐาน
• เป็นเพียงวัสดุที่ช่วยชะลอการลามไฟ แต่ไม่สามารถป้องกันไฟไหม้ได้อย่างสมบูรณ์

คุณสมบัติไม้อัดกันปลวก

ข้อดีของไม้อัดกันปลวก

• ป้องกันปลวกและแมลง ลดปัญหาการถูกกัดกิน
• ลดการผุกร่อนจากปลวกและความชื้น
• ไม่ต้องซ่อมแซมบ่อย ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
• อายุการใช้งานยาวนาน คุ้มค่าต่อการลงทุน

ข้อจำกัดของไม้อัดกันปลวก

• เนื่องจากต้องผ่านกระบวนการอัดน้ำยากันปลวกพิเศษ
• หากไม่ได้ผ่านมาตรฐาน อาจมีสารเคมีตกค้างที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ เช่น ฟอร์มาลดีไฮด์
• ยังต้องการการดูแลในระยะยาว แม้จะกันปลวกได้ดีแต่หากอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงมาก อาจเสื่อมสภาพเร็วขึ้น

คุณสมบัติไม้อัดโปร่งแสง

ข้อดีของไม้อัดโปร่งแสง

• เพิ่มความสวยงามให้กับงานออกแบบ
• ช่วยกระจายแสง ทำให้พื้นที่ดูสว่างขึ้น
• มีความแข็งแรงกว่ากระจกและมีความยืดหยุ่นมากกว่าไม้อัดทั่วไป
• ปรับแต่งสีและระดับความโปร่งแสงได้ตามต้องการ

ข้อจำกัดของไม้อัดโปร่งแสง

• ราคาสูงกว่าไม้อัดปกติ
• ต้องใช้กระบวนการผลิตที่ซับซ้อนและมีเทคโนโลยีเฉพาะ
• ไม่สามารถใช้แทนกระจกได้ในทุกกรณี เพราะอาจมีข้อจำกัดด้านความโปร่งใส

คุณสมบัติไม้อัดกักเก็บคาร์บอน

ข้อดีของไม้อัดกักเก็บคาร์บอน

• ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
• มีความแข็งแรงเทียบเท่าไม้อัดปกติ
• ปลอดภัยต่อสุขภาพ ลดการปล่อยสารเคมีที่เป็นอันตราย
• ช่วยลดภาวะโลกร้อนโดยการกักเก็บคาร์บอนในวัสดุ

ข้อจำกัดของไม้อัดกักเก็บคาร์บอน

• ราคาสูงกว่าไม้อัดทั่วไป เนื่องจากใช้วัสดุและกระบวนการผลิตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
• ยังไม่แพร่หลายในทุกตลาด อาจหาซื้อได้ยากกว่าผลิตภัณฑ์ไม้อัดทั่วไป