ในปัจจุบัน สภาวะการแข่งขันทางธุรกิจนั้นรุนแรงมากขึ้น ผู้ประกอบการธุรกิจไม่ว่าจะขนาดใด ประเภทใด ต่างต้องสร้างหนทางหรือวิธีการในการที่จะโดดเด่นโดยการสร้างนวัตกรรมใหม่ๆเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้งาน ฉนวนกันความร้อนก็เช่นเดียวกัน เพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้าทั้งด้านคุณภาพ, ราคา, ค่าใช้จ่ายการติดตั้ง ไปจนถึงการคำนึงถึงสุขภาพของช่างผู้ติดตั้งและผู้ที่อยู่ในอาคาร ผู้ผลิตจำเป็นต้องคิดค้นหาวัสดุ หรือคิดค้นสูตรการผลิตที่ทำให้ผ่านมาตรฐานต่างๆ (เช่นมาตรฐานไฟ, การทนต่อเชื้อรา, การทนต่อสภาวะแวดล้อม ฯลฯ) , กรรมวิธีการผลิต, วิธีการลดต้นทุนให้ลูกค้าที่นำไปใช้งาน เช่นทำอย่างไรให้สามารถติดตั้งฉนวนกันความร้อนให้ง่ายและรวดเร็ว โดยอาจไม่จำเป็นต้องใช้ช่างฝีมือที่ชำนาญเป็นพิเศษ เนื่องจากปัจจุบันเป็นที่รู้กันว่าช่างฝีมือเก่งๆ หาได้ค่อนข้างยาก และมีค่าตัวสูง ในบางประเทศที่มีค่าแรงสูงหรือขาดแคลนแรงงานอย่างอเมริกา และญี่ปุ่น ส่วนใหญ่จะยินดีจ่ายเพิ่ม หากมันจะทำให้ลดปัญหาเรื่องแรงงานได้
นวัตกรรมเกี่ยวกับฉนวนนั้นทำได้หลายทาง เช่น การพัฒนาด้านวัสดุที่ใช้ทำฉนวน เพื่อให้ได้คุณสมบัติความเป็นฉนวนที่ดีขึ้น เช่น จากการใช้เป็นเส้นใยจากพืช (Cellulose Fiber)ที่เป็นวัสดุธรรมชาติล้วนๆในอดีต ค่อยๆพัฒนามาสู่การใช้วัสดุสังเคราะห์ในช่วงศตวรรษที่ 19 หรือมีการนำแร่ธาตุในธรรมชาติมาผ่านกระบวนการต่างๆเพื่อให้ได้คุณสมบัติความเป็นฉนวน เช่น กลุ่ม Mineral wool ซึ่งมีข้อดีในเรื่องความทนความร้อนสูง และตัวมันเองไม่ติดไฟ นำมาปั่นเป็นเส้นใย และ/หรือ บีบอัดเป็นก้อน เกิดเป็นช่องว่างเล็กๆ หรือรูพรุนซึ่งกักอากาศไว้ ทำให้กันการถ่ายเทความร้อนได้ดี ในขณะเดียวกัน ก็ได้มีการพัฒนาความหลากหลายของวัสดุที่ใช้เป็นฉนวนมากขึ้น เช่น ใยแก้ว, โฟมแก้ว, อิฐมวลเบา, เพอร์ไลต์ที่ขยายตัวแล้ว ไปจนถึง ยางและพลาสติก ในขณะเดียวกัน ฉนวนบางประเภทอย่างแอสเบสทอส ก็เสื่อมความนิยมลงเนื่องจากมีการศึกษาว่าอาจเป็นสารก่อมะเร็ง
ตัวอย่างการพัฒนาอื่นๆ เช่น ในกลุ่มฉนวนยางสังเคราะห์ เดิมทีทำจากยาง NBR จนกระทั่ง เมื่อมีการพัฒนาเกิดยางสังเคราะห์ EPDM ซึ่งมีสมบัติพื้นฐานที่เหมาะสมในการใช้งานเป็นฉนวนมากกว่าเนื่องจากสามารถใช้งานในที่ที่มีความชื้นสูงได้ยาวนาน ทนต่อสารละลายได้หลากหลายชนิดโดยไม่กลายเป็นเมือกที่ผิว รวมถึงมีความยืดหยุ่นมากแม้จะอยู่ภายใต้อุณหภูมิต่ำ ซึ่งการติดตั้งภายใต้อุณหภูมิต่ำๆอย่างในประเทศเมืองหนาวนั้นมักมีปัญหา เพราะยาง NBR มักจะผสม PVC เข้าไปเป็นจำนวนมาก เพื่อเพิ่มคุณสมบัติการกันไฟ และลดต้นทุน ทำให้ฉนวนชนิดนี้แข็งตัวเมื่ออยู่ในอุณหภูมิต่ำๆ จึงติดตั้งยาก ดังนั้นจึงได้เกิดเป็นฉนวนยาง EPDM ซึ่งสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้ขึ้นมาในภายหลัง อย่างไรก็ตาม ฉนวนจากยางสังเคราะห์ทั้งสองประเภทนี้ ได้มีการปรับปรุงสูตรอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ผ่านมาตรฐานต่างๆของแต่ละประเทศ เช่นมาตรฐานการลามไฟ, ความทนทานต่อสภาวะแวดล้อม, และเพิ่มขีดความสามารถในการเป็นฉนวนให้ดียิ่งขึ้น รวมถึงการพัฒนาไม่ให้เกิดเชื้อราบนฉนวน เป็นต้น
ส่วนในโฟมแก้ว ก็เริ่มมีการพัฒนาให้มีขนาดอนุภาคและรูพรุนเล็กลงในระดับไมโคร และนาโนตามลำดับ ขณะเดียวกันก็ยังมีการพัฒนาเพื่อให้สามารถโค้งงอและรับน้ำหนักได้ดียิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม บางประเทศยังไม่ยอมรับเนื่องจากยังไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าอนุภาคระดับนาโนเมตรนั้นมีอันตรายต่อสุขภาพในระยะยาวหรือไม่ เนื่องจากอนุภาคตั้งแต่ 100 นาโนเมตรลงมานั้น สามารถซึมผ่านชั้นผิวหนังและเนื้อเยื่อในร่างกายได้ นอกจากนี้ยังมีราคาแพงมากอีกด้วย
การพัฒนาเพื่อช่วยให้การติดตั้งทำได้ง่าย และไม่ต้องอาศัยช่างฝีมือที่ชำนาญมากๆนั้นก็เป็นอีกหนึ่งในนวัตกรรมเพื่อลดปัญหาขาดแคลนช่างติดตั้งที่มีฝีมือ และปัญหาค่าแรงแพงในหลายๆประเทศ ตัวอย่างเช่นการขึ้นรูปฉนวนแบบสำเร็จรูปหรือ Pre-insulated thermal insulator ซึ่งมีหลายรูปแบบ ตั้งแต่แบบที่มีการฉีดโพลียูรีเทนหุ้มท่อซึ่งมีมานานกว่า 30 ปีมาแล้ว ซึ่งการผลิตโดยการฉีดโพลียูรีเทนลงในช่องว่างระหว่างท่อทั้งสองนั้นได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 1981 ที่ประเทศอเมริกา (US4269436 – PRE-INSULATED PIPE SYSTEM) และในขณะนี้ก็ได้มีพัฒนาการสูงขึ้นโดยใช้ Aerogel แทนโพลียูรีเทนโฟม โดยสิทธิบัตรนี้ได้รับการจดในปี 2012 ในประเทศแคนาดา (CA2803198A1 – Pre-insulated piping system) เป็นต้น
รูปที่ 1 ตัวอย่างฉนวน Pre-insulated ที่ใช้ Aerogel เป็นฉนวน แทนโพลียูรีเทน[http://www.brederoshaw.com/solutions/oilsands/insul-8_ag.html]
ตัวอย่างด้านล่าง คือ Pre-Insulated Thermal Insulation ที่ใช้กับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นที่นิยมมากในยุโรป โดยเฉพาะในเยอรมันนี
รูปที่ 2 ฉนวนยาง EPDM หุ้มด้วยพลาสติก PE
Credit : AEROLINE GmbH http://www.tubesystems.com/_Website/wAmer/produkte/solarthermie_edelstahlwellrohre/index.php?navanchor=1010002
นอกจากนี้ ยังมีฉนวนที่ตัดเป็นข้องอ ข้อต่อต่างๆ เพื่อลดเวลาการตัด ประกอบ ดังรูปที่ 3
รูปที่ 3 ฉนวนยางที่มีการตัดประกอบไว้เป็นรูปทรงต่างๆ เพื่อให้ง่ายต่อการนำไปใช้งาน และยังมีการใช้เทปกาวพิเศษที่ช่วยตัดขั้นตอนการทากาว ซึ่งเป็นเรื่องยุ่งยาก และมีปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูหนาวของบางประเทศ ที่กาวมักจับตัวแข็ง ใช้งานไม่ได้ นอกจากนี้ ยังลดปัญหาการสูดดมสารระเหยจากกาว (Volatile Organic Compounds – VOC) ของช่างที่ติดตั้งฉนวนอีกด้วย
รูปที่ 4 ฉนวนยางที่มีเทปกาวชนิดพิเศษติดตามรอยผ่าแนวยาวของท่อ
รูปที่ 5 ฉนวนยางที่มีเทปกาวชนิดพิเศษติดที่บริเวณปลายท่อฉนวน เพื่อให้ต่อเข้ากับฉนวนยางอีกเส้นหนึ่งอย่างง่ายดายและคงทน
อย่างไรก็ตาม เทปกาวนั้นจะต้องสามารถทำปฏิกริยากับเนื้อฉนวน เพื่อให้มีการเชื่อมต่อกันอย่างสมบูรณ์เป็นเนื้อเดียวกัน ไม่ปริแยกหลังใช้งานไประยะหนึ่ง ซึ่งยางหรือวัสดุแต่ละชนิด อาจไม่สามารถใช้กาวชนิดเดียวกันได้ และยางบางประเภท ก็ไม่สามารถใช้กาวในการยึดเกาะได้ดี เนื่องจากมีส่วนผสมของเคมีประเภท wax ซึ่งค่อยๆซึมออกมาที่ผิวฉนวนหลังการใช้งาน หรือเก็บไว้ระยะหนึ่ง wax เหล่านี้ ส่วนใหญ่จะใส่เพื่อปรับปรุงคุณภาพในด้านความทนต่อสภาพแวดล้อมอย่างน้ำ ความร้อน โอโซน เป็นต้น
การพัฒนาอีกเรื่องหนึ่งที่สำคัญคือการพัฒนาโครงสร้างของฉนวน เนื่องจากสิ่งที่เป็นฉนวนที่ดีและหาง่ายที่สุดนั้นคืออากาศแห้ง จากอดีต ที่มีการนำเอาเส้นใยธรรมชาติจากพืชอย่างเส้นใยเซลลูโลส หรือจากแร่ธาตุอย่างใยแก้ว ใยหินนั้น มาบีบอัดเป็นก้อน เพื่อให้ใช้งานง่าย แต่โครงสร้างเหล่านั้นมีจุดอ่อนที่เป็นเซลเปิด ทำให้น้ำซึมผ่านได้ง่ายเพราะมีช่องว่างระหว่างกันแม้จะมีการเคลือบสารเพิ่มแรงตึงผิวและเคลือบฟอยล์เพื่อลดการซึมผ่านของน้ำ แต่ก็ยังมีการซึมผ่านของน้ำได้อยู่ดีหากอยู่ในที่เปียกชื้นเป็นเวลานาน, การอยู่ภายใต้แรงดันสูง และ/หรือมีรอยรั่วขอฟอยล์ และเมื่อน้ำซึมผ่านไปได้แล้ว จะทำให้สารยึดเกาะ (Binder) เสื่อมสภาพ อาจเกิดกลิ่นเหม็นฟุ้งกระจายเหมือนกลิ่นแอมโมเนีย นอกจากนี้ binder เหล่านี้มักเป็นอาหารชั้นดีของเชื้อราจึงมีโอกาสที่เชื้อราจะขึ้น หากมีปัจจัยพร้อม คือ อาหาร และ ความชื้น ดังนั้น ฉนวนเซลเปิดนี้ จึงเหมาะกับการใช้ในระบบหุ้มท่อนำความร้อนมากกว่า
เพื่อแก้ไขจุดอ่อนดังกล่าว จึงได้เกิดฉนวนเซลปิดขึ้น ซึ่งการที่มีผนังเซลจำนวนมากคอยสกัดกั้นการซึมผ่านของน้ำ ทำให้สามารถคงสภาพความเป็นฉนวนได้ยาวนานกว่า แต่จะยาวนานกว่าแค่ไหน ก็ต้องดูชนิดของวัสดุ หากเป็นวัสดุมีขั้วสูง (polar) ก็อาจจะทนได้ไม่นานเท่าวัสดุที่ไม่มีขั้ว (non-polar) เป็นต้น
จะเห็นได้ว่า ฉนวนเองก็มีวิวัฒนาการมาเรื่อยๆเพื่อตอบสนองและแก้ปัญหาการใช้งานที่หลากหลาย งานบางประเภทต้องการฉนวนที่ไม่เกิดฝุ่น ไม่เกิดเชื้อรา เพื่อความสะอาดและปลอดภัยในตัวอาคารอย่างเช่นในโรงพยาบาล ในห้องทดลองทางวิทยาศาสตร์และทางการแพทย์ เป็นต้น บางประเทศมีปัญหาเรื่องค่าแรงที่สูงมาก และบางแห่งก็มีฤดูหนาวที่ยาวนานซึ่งทำให้ไม่สามารถติดตั้งโดยใช้กาวในช่วงนั้นๆได้ ดังนั้นผู้ประกอบการฉนวนกันความร้อนทุกราย ต่างก็มุ่งพัฒนาสินค้าของตนให้ดีขึ้น พยายามแก้ไขข้อจำกัดของผลิตภัณฑ์ของตนเพื่อแก้ไขและตอบสนองความต้องการของผู้ใช้งานให้มากที่สุด
โดย รวีณา วิทูรปกรณ์
บริษัท แอร์โรเฟลกซ์ จำกัด
