ในปัจจุบัน การประหยัดพลังงานในรูปแบบต่างๆมีความจำเป็นมากยิ่งขึ้นทุกขณะ พลังงานความร้อนเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่สามารถลดการสูญเสียได้มากเพียงแต่หุ้มด้วยฉนวนความร้อน (Thermal Insulation) ที่เหมาะสมและความหนาถูกต้อง อาทิเช่น การหุ้มท่อน้ำร้อนในระบบเครื่องทำความร้อนแบบต่างๆ ท่อน้ำเย็นในระบบปรับอากาศในอาคารบ้านที่อยู่อาศัยและในโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ วัสดุฉนวนความร้อน ได้แก่ ฉนวนใยแก้ว (Glass fiber) , ใยหิน (Rock wool), แคลเซียมซิลิเกต (Calcium silicate), ฉนวนเพอร์ไลท์ (Perlite), ฉนวนเวอร์มิคูไลท์ (Vermiculite), ฉนวนใย-เซลลูโลส (Cellulosic fiber), โพลีสไตรีนโฟม (Polystyrene form. PS .foam), ฉนวนโพลีเอทธิลีนโฟม (Polyethylene foam), โพลียูรีเทนโฟม (Polyurethane form. PU foam.), ฉนวนฟีโนลิคโฟม (Phenolic foam), ฉนวนเซลปิดชนิดยืดหยุ่นสูง (Flexible closed cell elastomeric insulation) เป็นต้น
จากข้อมูลข้างต้น พอจะแบ่งฉนวนความร้อนได้เป็น 2 ประเภท คือ
- ฉนวนที่ทำจากสารอนินทรีย์ (Inorganic Material Insulation) ได้แก่ ฉนวนใยแก้ว, ฉนวนใยหิน, ฉนวนแคลเซียมซิลิเกต, ฉนวนเพอร์ไลท์ และฉนวนเวอร์มิคูไลท์ หรือจะเรียกฉนวนกลุ่มนี้ว่าเป็นฉนวนที่ทำจากสารเซรามิค (ceramic) สารเซรามิคเป็นสารไม่ติดไฟ ยกเว้นถ้ามีการใช้สารอินทรีย์ (Organic material) ซึ่งมักหมายถึงสารโพลีเมอร์เป็นสารช่วยยึดเกาะเส้นใยให้มีสภาพเหมาะสมกับการใช้งาน มาตรฐานการติดไฟจึงขึ้นกับชนิดและปริมาณของสารอินทรีย์ที่ใช้
- ฉนวนที่ทำจากสารอินทรีย์ (Organic material insulation) ได้แก่ ฉนวนใยเซลลูโลส, PS Foam, PU foam, Phenolic foam, PE foam และ Closed Cell elastomeric foam หรือจะเรียกฉนวนกลุ่มนี้ว่า เป็นฉนวนที่ทำจากสารโพลีเมอร์ กลุ่มวัสดุที่จัดว่าเป็นสารโพลีเมอร์ได้แก่ ยาง, พลาสติก, สีและสารเคลือบ (paint and coating), กาว, สิ่งทอและเสื้อผ้า (textile and garment), กระดาษ และไม้ สารโพลีเมอร์เป็นวัสดุที่มีบทบาทเป็นอย่างมากในสังคมปัจจุบัน สารโพลีเมอร์แต่ละชนิดมีคุณสมบัติแตกต่างกันไป การเลือกใช้ฉนวนในกลุ่มนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งานและราคา สารโพลีเมอร์ส่วนใหญ่จะติดไฟได้ (combustible material) เกิดควันและก๊าซในระหว่างการเผาไหม้จึงจำเป็นต้องมีมาตรฐานการลามไฟปริมาณควันและอาจรวมถึงชนิดก๊าซที่เกิดขึ้นเพื่อความปลอดภัยต่อชีวิตและทรัพย์สิน ไม่เฉพาะภัยอันเกิดจากเพลิงไหม้แต่ยังรวมถึงปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม ในบทความในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะฉนวนที่ทำจากสารโพลีเมอร์ ฉนวนกันความร้อนที่ทำจากโพลีเมอร์จะต้องใส่สารกันไฟชนิดและขนาดที่เหมาะสมให้ผ่านมาตรฐานการลามไฟ
อนาคตฉนวนความร้อนที่ทำจาก สารโพลีเมอร์ กับมาตรฐานการติดไฟและสิ่งแวดล้อม
มาตรฐานสากลส่วนใหญ่ยังคงใช้การลามไฟของวัสดุเป็นเกณฑ์ในการพิจารณา และมีหลายมาตรฐานที่เพิ่มเติมในเรื่องของปริมาณควันและการเกิดหรือไม่เกิดหยอดไฟที่ทำให้กระดาษหรือสำลีข้างใต้ติดไฟ อย่างไรก็ตามมาตรฐานการลามไฟ ปริมาณควันและการเกิดหยดไฟของแต่ละประเทศแตกต่างกัน เนื่องจากลักษณะการทดสอบ การเผาชิ้นงาน ซึ่งบางแห่งอาจใช้เปลวไฟที่อุณหภูมิห้อง บางแห่งก็ที่อุณหภูมิสูงหรืออาจจะใช้การแผ่รังสีความร้อน ขนาดชิ้นตัวอย่าง รวมถึงเกณฑ์การพิจารณาก็แล้วแต่แต่ละประเทศหรือแต่ละสถาบันจะระบุกันเอง ในบางประเทศจะมุ่งเน้นเฉพาะการลามไฟเท่านั้น ให้มีการลามไฟหรือติดไฟต่ำมากที่สุดโดยไม่มีการวัดปริมาณควันที่เกิดขึ้น โดยอาจใช้หลักที่ว่าถ้าการลามไฟหรือติดไฟต่ำมาก ปริมาณควันก็อาจจะมีปริมาณต่ำเช่นกันเพราะไม่มีการเผาไหม้ ซึ่งในความจริงอาจมีปริมาณควันสูงมากก็ได้ เพราะผู้ผลิตฉนวนอาจใส่สารกันไฟชนิด Halogen Chemicals บางชนิดหรือกลุ่มที่ให้ควันมากเป็นจำนวนมากก็ได้ ในบางประเทศก็จะคำนึงทั้งการลามไฟ ปริมาณควัน และอาจรวมถึงการไม่เกิดหยดไฟ ผลิตภัณฑ์ฉนวนความร้อนบางชนิดอาจผ่านมาตรฐานบางมาตรฐานที่ระบุการลามไฟและปริมาณควัน ทั้งที่เกิดหยดไฟ ซึ่งเป็นกรณีศึกษาว่าควรจะระบุมาตรฐานของฉนวนความร้อนที่เกิดหยดไฟ และเกิดการลุกไหม้บนพื้นของเตาเผาอย่างไร หรือบางมาตรฐานมีการทดสอบทั้งการลามไฟ ปริมาณควันและการเกิดหยดไฟหรือไม่ จนทำให้ผู้ใช้ผลิตภัณฑ์ในตลาดโลกมีความสับสนต่อการเลือกใช้ฉนวนความร้อนกับมาตรฐานที่แตกต่างกัน มาตรฐานปัจจุบันทั้งหมดยังมิได้คำนึงถึงก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้และความรุนแรงของก๊าซพิษซึ่งเกิดจากการเผา เนื่องจากขั้นตอนในการตรวจเช็คและมาตรฐานการเผายังมีความยุ่งยากสลับซับซ้อน อาทิเช่น ความร้อนหรือเปลวไฟที่ใช้เผาตัวอย่าง ปริมาณออกซิเจน ตำแหน่งของวัสดุในการเผา ระยะเวลา ความร้อนในเตาเผา เครื่องมือที่ใช้เก็บก๊าซ และอื่นๆอีกหลายปัจจัย อย่างไรก็ตามการพิจารณาเหตุการณ์อัคคีภัยต่างๆที่เกิดขึ้นโดยเฉพาะในประเทศที่มีมาตรฐานสูง จากการสำรวจพบว่าในอัคคีภัยนั้นจะมีผู้เสียชีวิตส่วนใหญ่กว่า 45% มาจากการสูดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ประมาณ 25% จากก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์กับก๊าซพิษชนิดอื่นๆ และประมาณ 20% จากการถูกเผาจนเสียชีวิต ส่วนที่เหลือประมาณ 10% ไม่ทราบสาเหตุ ในการเกิดอัคคีภัย ก๊าซพิษกลุ่ม HCI, HF, HCN และNOX ไม่ได้ทำให้เสียชีวิตทันที แต่ทำให้เกิดการระคายเคืองและลดประสิทธิภาพการตอบสนองของสมองลงอย่างมาก ทำให้การหนีออกจากสถานที่เกิดอัคคีภัยไม่ทันเวลา ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เร่งการหายใจเร็วขึ้น ซึ่งทำให้ต้องสูดอากาศที่เป็นพิษเข้าไปในร่างกายจำนวนมากในระยะเวลาอันสั้น ข้อมูลตัวเลขข้างใต้นี้ คงทำให้เข้าใจความเป็นพิษของก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้วัสดุได้พอสมควร
“ต้องสูดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จำนวน 18 เท่าของก๊าซคาร์บอนมอน๊อกไซด์ (CO) จึงจะเสียชีวิต ต้องสูดก๊าซคาร์บอนมอน๊อกไซด์ (CO) จำนวน 25 เท่าของก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์ (HCN) จึงจะเสียชีวิต
นอกจากเรื่องอัคคีภัยแล้ว การกำจัดขยะของวัสดุเหล่านี้ ต้องพิจารณาถึงสิ่งแวดล้อมและเครื่องจักรอุปกรณ์ที่ใช้ในการกำจัดด้วย ซึ่งก็แตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ ประเทศที่มีพื้นที่เพียงพอก็มักจะใช้การฝังกลบ สิ่งที่คำนึงถึงก็คือสารเคมีในวัสดุเหล่านั้น มีผลกระทบต่อดิน แหล่งน้ำ และสิ่งมีชีวิตใกล้เคียงอย่างไร ซึ่งฉนวนที่ทำจากวัสดุโพลีเมอร์ไม่ค่อยมีปัญหาด้านนี้ แต่ในประเทศที่มีประชากรหนาแน่นและมีความจำเป็นต้องกำจัดด้วยการเผาก็ต้องคำนึงถึงก๊าซที่มีผลต่ออุปกรณ์เครื่องจักรและชุมชนที่อยู่ใกล้ เช่น ก๊าซ HCI และก๊าซ HF ที่กัดกร่อนโลหะทำให้ชำรุดเสียหาย เสียค่าซ่อมบำรุงสูง หรืออาจมีผลต่อระบบไฟฟ้าอิเล็คโทรนิค ตลอดจนอาจมีผลต่อสิ่งแวดล้อมอาจทำให้แหล่งน้ำมีความเป็นกรดสูง และอาจเกิดปฏิกิริยากับหินปูนทำให้แหล่งน้ำมีความกระด้างสูง ต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง ถ้าต้องการนำน้ำจากแหล่งดังกล่าวมาใช้เพื่ออุปโภค บริโภค ก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้มีผลกระทบต่อสุขภาพของประชาชน อาทิเช่น Dioxin และ Furan ซึ่งก๊าซทั้ง 2 ชนิด ในขณะนี้หลายประเทศยังเป็นปัญหาที่ต้องแก้ไขอย่างเร่งด่วน และก๊าซชนิดอื่นๆก็กำลังศึกษาผลกระทบต่อสุขภาพของประชาชน ไม่เฉพาะก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้เท่านั้น ผลิตภัณฑ์ฉนวนสำเร็จรูปบางชนิดอาจมีสารระเหยที่ไม่ปลอดภัยตกค้างอยู่ในฉนวนความร้อน อาทิเช่น Nitrosamines ซึ่งเป็นสารที่ก่อมะเร็งได้ก็เป็นสารที่ต้องคำนึงถึงเป็นอย่างมากเช่นกัน สารระเหยนี้มาจากการใช้สารเคมีบางชนิดในอุตสาหกรรมยางบางประเภท ซึ่งในปัจจุบันมีการใช้น้อยลงโดยลำดับและหลายแห่งได้เลิกใช้สารเคมีเหล่านี้ไปแล้ว และสารระเหย CFCS ซึ่งมีผลต่อชั้นโอโซนของโลก ในปัจจุบันบริษัทผู้ผลิตฉนวนเกือบทั้งหมดได้เลิกใช้ไปแล้ว
ฉนวนความร้อนที่ทำจากสารโพลีเมอร์ในอนาคต นอกจากจะเป็นฉนวนที่มีคุณสมบัติครบถ้วนในด้านความเป็นฉนวนตามมาตรฐาน อาทิเช่น ASTM C 534 และได้มาตรฐานการลามไฟต่ำ ปริมาณควันต่ำ และไม่เกิดหยดไฟแล้ว ยังต้องปราศจากสารพิษหรือลักษณะเป็นพิษทั้งในตัววัตถุดิบในระหว่างการผลิต การติดตั้ง การใช้งาน และเมื่อต้องกำจัดด้วยการฝังกลบ หรือการกำจัดด้วยการเผาทำลาย ต้องไม่มีปัญหาต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม การจะบรรลุเป้าหมายดังกล่าวได้นั้น ผู้ผลิตฉนวนความร้อนต้องปรับปรุงโดยเลือกใช้ชนิดโพลีเมอร์ สารกันไฟและอื่นๆที่เหมาะสมและผู้จัดทำมาตรฐานก็ต้องปรับปรุงมาตรฐานในปัจจุบันให้สอดคล้องกับความต้องการใหม่ในด้านความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม ชีวิตและสุขภาพ ซึ่งในอนาคตก็จะได้มาตรฐานใหม่ของฉนวนความร้อนที่คำนึงถึงทุกๆด้านอย่างเหมาะสม
ชำนาญ วิทูรปกรณ์
นักวิทยาศาสตร์เคมี
ผู้บริหารกลุ่ม บริษัท อีสเทิร์นโพลีเมอร์ กรุ๊ป จำกัด (มหาชน)
