วิธีการผลิตแผ่นรังผึ้ง

    การผลิตแผ่นรังผึ้งในระดับอุตสาหกรรมเริ่มต้นเมื่อประมาณช่วงปี1940จริงๆแล้วแผ่นรังผึ้งสามารถทำขึ้นมาได้จากวัสดุแทบทุกชนิดที่เป็นแผ่นแบนในปัจจุบันเราจะแยกชนิดของแผ่นรังผึ้งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือประเภทโลหะ และประเภทอโลหะ  

    กลุ่มโลหะประกอบไปด้วยวัสดุประเภท  อลูมิเนียม  เหล็กสตนเลส หรือ ไทเทเนียม  ที่พบเห็นกันบ่อยๆก็มีอลูมิเนียมตั้งแต่เกรด  3003  5052   5056 จนถึง 2024  และ 3003 นั้นจะใช้ทำรังผึ้งเกรดทั่วไป 5050 กับ 5056 จะใช้ทำเกรดพิเศษขึ้นมา ส่วน2024 ใช้ทำแผ่นรังผึ้งที่ต้องการการทนความร้อนสูง (216 c ° ) ในขณะที่แผ่นรังผึ้งอโลหะจะประกอบไปด้วยวัสดุประเภท ไฟเบอร์กลาสกระดาษ Nomex  หรือ กระดาษคราฟท์กระดาษ Nomex  นั้นนิยมนำมาทำเป็นแผ่นรังผึ้งเนื่องจากราคาที่ถูกกว่าแต่ก็ให้ความแข็งแรงที่ต่ำกว่าเช่นกัน และยังมีปัญหาเรื่องการติดไฟด้วย  ไฟเบอร์กลาสหรือผ้าใยแก้วที่มีขนาดบางๆ ไม่ว่าจะเป็นแบบทอลายตรง (plain weave) หรือลายเฉียง + - 45 องศา  (Biaxial) ก็เอามาทำแผ่นรังผึ้งที่ต้องการความเบาและมีขนาด เซลล์ เล็กๆ โดยแผ่นรังผึ้งไฟเบอร์กลาสที่ทำจากผ้าใยแก้วลายเฉียงจะทนแรงเฉือนได้ดีกว่า แต่จะทนแรงกดได้น้อยกว่าแบบที่ทำจากผ้าใยแก้วลายตรง  ส่วนกระดาษคราฟท์นั้นต้องผ่านการทรีตเมนท์ด้วยสารประกอบเกลือให้ทนไฟจนกระทั้งผ่านมาตฐาน UL ก่อนถึงจะนำมาใช้ได้นอกจากนี้ยังมีวัสดุอื่นๆที่ใช้ทำแผ่นรังผึ้งอยู่บ้างเหมือนกันแม้จะมีจำนวนน้อย เช่น ทองแดง ตะกั่ว อเบสทอส ไมล่าร์ หรือ เคฟลาร์ รวมไปถึงวัสดุใหม่ๆ  อย่างคาร์บอนไฟเบอร์ด้วย

    กระบวนการผลิต แบ่งเป็นสองวิธีตามการขึ้นรูปแผ่นรังผึ้ง 

    วิธีที่หนึ่งโดยการดึงขยาย  วิธีนี้เริ่มจากการนำม้วนวัสดุเช่นม้วนอลูมิเนียมม้วนพลาสติกหรือม้วนกระดาษมาตัดเป็นแผ่นแล้วทากาวแต่ละแผ่นเป็นแถบเว้นแถบทั้งด้านหน้าและด้านหลังโดยให้แถบกาวด้านหน้าและด้านหลังเว้นสลับกันแล้วนำแผ่นวัสดุเหล่านี้มาเรียกช้อนกันให้กาวยึดติดแผ่นต่อแผ่นภายใต้แรงกดก็จะได้ตั้งวัสดุที่เรียกว่า expansion block เมื่อกาวแห้งดีแล้วบล็อกดังกล่าวจะถูกนำมาตัดสไลด์ให้ได้ความความหนาของแผ่นรังผึ้งที่ต้องการเช่นถ้าต้องการผลิตแผ่นรังผึ้งที่ความหนา10 มิลลิเมตรก็จะนำ block มาสไลด์เป็นแถบๆ แต่ละแถบกว้าง 10 มิลลิเมตร  หลังจากนั้นก็นำมาจับให้ยืดออกทางแนวตั้ง  ส่วนที่ไม่มีกาวก็จะถูกดึงยืดออกเป็นผนังของเซลล์ ได้เป็นแผ่นรังผึ้งตามความหนาที่ต้องการถ้าวัสดุที่นำมาทำเป็นแผ่นรังผึ้งเป็นแผ่นโลหะก็จะคงสภาพอยู่ในรูปของแผ่นรังผึ้งได้เองโดยไม่ต้องไปทำอะไรต่อแต่ถ้าเป็นวัสดุอื่นๆ ที่ไม่สามารถคงตัวอยู่ได้ด้วยตัวของมันเองเช่นกระดาษหรือไฟเบอร์กลาสก็จะต้องมีการยึดให้คงรูปไว้โดยใช้โครงไม้หรือโครงเหล็กแล้วนำไปชุบสารเคลือบจำพวกเรซิ่นก่อนเข้าเตาอบให้เรซิ่นแข็งตัวแล้วคงรูปเป็นแผ่นรังผึ้งที่สมบูรณ์ซึ่งกระบวนการชุบเรซิ่นแล้วอบนี้อาจจะต้องทำหลายรอบกว่าที่จะได้ความหนาของผนังรังผึ้งตามกำหนดโดยปรกติแล้วจะทำการชุบประมาณ3รอบแต่ก็มีบางกรณีเหมือนกันที่ต้องทำการชุบถึง30รอบกว่าจะได้ความหนาของผนังเซลล์ที่ต้องการการทาหรือพิมพ์แถบกาวนั้นสามารถทำได้ทั้งตามแนวยาวหรือตามแนวขวางก็ได้ขึ้นอยู่กับการออกแบบแผ่นรังผึ้งที่จะผลิตออกมาว่าจะหลีกเลี่ยงข้อจำกัดในแง่ขนาดของแผ่นทางด้านไหนทางด้านความยาวหรือความหนาของแผ่นถ้าพิมพ์แถบกาวตามแนวยาวแผ่นรังผึ้งก็จะมีความยาว (L)ที่จำกัด แต่ถ้าพิมพ์แถบกาวตามแนวขวางแผ่นรังผึ้งก็จะมีความหนา (T) ที่จำกัด มีในบางกรณีที่ไม่สามารถติดผนังเซลล์ด้วยกาวได้เนื่องจากแผ่นรังผึ้งนั้นถูกออกแบบมาให้ใช้ในสภาพอุณหภูมิที่สูงมากๆกว่า400องศาเซลเซียสการติดผนังเซลล์จะใช้วิธีการเชื่อมแทนเช่นเดียวกับแผ่นรังผึ้งที่ทำขึ้นจากพลาสติกประเภทเทอรโมพลาสติด อย่าง โพลีโพรไพลีน ก็สามารถที่จะใช้วิธีให้ความร้อนตรงผนังส่วน node ให้หลอมตัวเข้าด้วยกันเลยไม่ต้องใช้กาวติดก็ได้

    วิธีที่สองโดยการขึ้นรูปลอนลูกฟูก   
      เริ่มต้นจากการนำม้วนวัสดุที่ขึ้นรูปได้โดยการกดเช่นม้วนโลหะมาผ่านลูกกลิ้งที่ทำเป็นลอนตามลักษณะของเซลล์ที่ออกแบบไว้นำลูกฟูกที่ไหลออกมาจากลูกกลิ้งมาตัดเป็นแผ่นตามความยาวของแผ่นรังผึ้ง (L) ที่ต้องการก่อนนำไปติดกาวหรือเชื่อม node ในแต่ละแผ่น แล้ววางแผ่นลูกฟูกนั้นทับซ้อนกันให้ได้ความสูงตามความกว้างของแผ่นรังผึ้งที่ต้องการ (W) เมื่อกาวหรือรอยเชื่อมแห้งสนิทดีแล้วจะได้เป็น block รังผึ้งที่จะถูกสไลด์เป็นแผ่นรังผึ้งอีกทีตามความเป็นจริงแล้ววิธีขึ้นลอนลูกฟูกนี้เป็นวิธีแรกเริ่มที่พัฒนามาก่อนวิธีดึงขยายที่ได้กล่าวถึงไปก่อนหน้าในปัจจุบันมีการผลิตเพียง5% ของการผลิตแผ่นรังผึ้งที่ยังใช้วิธีนี้อยู่เหตุที่ถูกทดแทนโดยวิธีดึงขยายเพราะวิธีการขึ้นรูปลอนลูกฟูกต้องใช้คนงานมากิโลกรัมว่าเนื่องจากมีขั้นตอนการทำงานที่มากกว่าและยาวกว่าทั้งในการทากาวหรือการเชื่อมnodeรวมไปถึงการนำแผ่นวัสดุนั้นๆมาซ้อนกัน นอกจากนี้ยังมีข้อจำกัดในการให้น้ำหนักกดทับในขั้นตอนการติดกาว node ที่จะใช้แรงกดมากไม่ได้ไม่เช่นนั้นวัสดุที่ขึ้นรูปเป็นลูกฟูกก็จะเสียรูปทรงไปและทำให้เซลล์ไม่ได้เป็นรูปทรงที่ต้องการผลที่จะตามมาจากการใช้แรงกดน้อยนั้นจะทำให้รอยต่อกาวตรง node จะหนากว่าวิธีแรกมากโดยน้ำหนักของกาวอาจสูงถึง 10 %ของน้ำหนักรังผึ้งเลยทีเดียวขณะที่ถ้าใช้วิธีดึงขยายนั้นน้ำหนักของกาวจะอยู่ที่1%ของน้ำหนักรังผึ้งเท่านั้นด้วยปัจจัยความยุ่งยากในการผลิตทำให้แผ่นรังผึ้งที่ผลิตโดยวิธีขึ้นลอนลูกฟูกจะมีต้นทุนและราคาที่สูงกว่าแบบดึงขยายมากแต่ก็ยังมีการผลิตอยู่ในกรณีเฉพาะที่ต้องการแผ่นรังผึ้งที่มีความหนาแน่นสูง(กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร) ปัจจัยที่กำหนดความหนาแน่นของแผ่นรังผึ้งคือวัสดุที่ใช้ความหนาของผนังเซลล์รูปร่างและขนาดของเซลล์ปรกติแผ่นรังผึ้งความหนาแน่นสูงจะทำจากแผ่นโลหะจำพวกแผ่นอลูมิเนียมที่ความหนาตั้งแต่0.076มิลลิเมตรถึง 0.152  มิลลิเมตรใช้ทำแผ่นรังผึ้งที่ความหนาแน่นตั้งแต่192ถึง880กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตรแต่ที่ความหนาแน่นระดับนี้การขึ้นรูปแผ่นรังผึ้งโดยการดึงขยายจะทำไม่ได้การดึงขยายจะต้องใช้แรงดึงที่สูงมากเกินกว่าที่กาวที่ยึดอยู่ตามnodeจะทนรับได้เราจึงยังเห็นการผลิตแผ่นรังผึ้งแบบนี้โดยวิธีขึ้นลอนลูกฟูกอยู่แน่นอนว่าแผ่นรังผึ้งความหนาแน่นสูงนั้นมีความแข็งแรงมากกว่าแผ่นรังผึ้งชนิดเดียวกันที่ความหนาแน่นต่ำกว่าเพราะมีผนังเซลล์ที่หนากว่าและขนาเซลล์ที่เล็กกว่าแต่แรงยึดเกาะระหว่างผนังเซลล์ตรงnodeอาจจะต่ำกว่าก็ได้ถ้าแผ่นรังผึ้งที่มีความหนาแน่นต่ำนั้นถูกผลิตโดยวิธีการดึงขยายเนื่องการเชื่อมติดกาวของวิธีการผลิตแบบดึงขยายนั้นทำภายใต้แรงกดที่สูงกว่ามากดังที่อธิบายไปแล้วข้างต้นโดยปรกติแล้วเกณฑ์ในการเลือกวิธีผลิตคือที่ดูที่ความหนาแน่นของแผ่นรังผึ้งที่ต้องการผลิตเป็นสำคัญโดยใช้ความหนาแน่นที่192กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตรเป็นเส้นแบ่งนั่นคือที่ความหนาแน่นต่ำกว่า 192 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตรก็ควรผลิตโดยวิธีแบบดึงขยายซึ่งมีต้นทุนต่ำกว่าและมีแรงยึดตัวของกาวระหว่างเซลล์สูงกว่าในขณะที่ความหนาแน่นตั้งแต่192กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตรขึ้นไปก็ต้องผลิตด้วยวิธีขึ้นลอนลูกฟูกข้อจำกัดอีกอย่างของแผ่นรังผึ้งความหนาแน่นสูงคือการหลุดหรือฉีกของกาวระหว่างผนังเซลล์ เมื่อต้องทำการม้วนแผ่นรังผึ้งไม่ว่าเพื่อการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์หรือการขนส่งก็ตามนี่ก็เกิดจากแรงยึดเกาะของกาวในการผลิตแบบลูกฟูกที่จะต่ำกว่าแบบดึงขยายนั่นเอง

เรียบเรียงโดย จุติ  เพียรล้ำเลิศ

ติดต่อเรา

contact us

อาคารปฏิบัติการไฟเบอร์กลาส
สำนักพัฒนาอุตสาหกรรมรายสาขา
กรมส่งเสริมอุตสาหกรรม ซอยตรีมิตร
ถนนพระราม 4 กล้วยน้ำไท คลองเตย
กรุงเทพฯ 10110
โทรศัพท์ 0-2713-5033
โทรสาร 0-2713-5032

FiberglassLab Center,
Department of Industrial Promotion.
Soi Trimitr, Rama 4 Rd., Klong Toey,
BKK 10110 Thailand.
Phone: (662) 713-5033
Fax: (662) 713-5032

Facebook

สมาคมไทยคอมโพสิท (ไฟเบอร์กลาส)

 

Email       

:  thaicomposites@gmail.com