แผ่นเวอร์มิคูไลต์เป็นวัสดุกันความร้อนที่ไม่ลุกติดไฟง่าย โดยส่วนใหญ่ทำมาจากเวอร์มิคูไลต์ที่ผ่านกระบวนการบวกรีด (exfoliated vermiculite) ซึ่งได้จากแร่ซิลิเกตธรรมชาติชนิดหนึ่งที่มีโครงสร้างคล้ายมิกา สิ่งที่น่าสนใจคือ เมื่อวัสดุชนิดนี้ถูกนำไปให้ความร้อนสูงประมาณ 900 ถึง 1,000 องศาเซลเซียส มันจะขยายตัวจนมีขนาดใหญ่ขึ้นถึงประมาณสามสิบเท่าของขนาดเดิม ทำให้เกิดช่องอากาศเล็กๆ ภายในที่ช่วยกันความร้อนไว้ ผู้ผลิตจะนำวัสดุที่ขยายตัวแล้วนี้มาผสมกับสารต่างๆ เช่น โซเดียมซิลิเกต เพื่อสร้างแผ่นแข็งแรงที่มีน้ำหนักประมาณ 350 ถึง 450 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งเบากว่าแผ่นยิปซัมทั่วไปที่ใช้กันในผนังและเพดานถึงประมาณร้อยละ 60
การผลิตมีทั้งหมดสามขั้นตอนหลัก:
กระบวนการนี้จะให้ได้วัสดุที่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 1200°C ขณะยังคงไว้ซึ่งความสมบูรณ์ของโครงสร้าง โดยมีการตรวจสอบยืนยันตามมาตรฐานการทดสอบไฟ BS 476 และ EN 1366
| คุณสมบัติ | ตัวชี้วัดประสิทธิภาพ | ข้อได้เปรียบ |
|---|---|---|
| ความนำความร้อน | 0.062–0.085 W/mK | ฉนวนเยี่ยมเมื่อเทียบกับยิปซัม (0.21 W/mK) |
| ความต้านทานไฟ | 60–120 นาที (EI 60/90/120) | ไม่ติดไฟและไม่ปล่อยก๊าซพิษใดๆ |
| ความแข็งแรงในการบด | 1.8–2.5 MPa | รองรับแรงดัดในโครงสร้างผนัง |
คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้แผ่นเวอร์มิคูไลต์เหมาะสำหรับระบบป้องกันอัคคีภัยแบบพาสซีฟ และเปลือกอาคารที่ประหยัดพลังงาน
เหตุใดแผ่นเวอร์มิคูไลต์จึงมีความสามารถในการทนไฟได้ดี? คำตอบอยู่ที่กระบวนการผลิตของมัน วัสดุชนิดนี้มีโครงสร้างแร่แบบชั้นซ้อนกัน ผสมผสานกับสารเคมีบางชนิดที่ไม่สนับสนุนการลุกไหม้ เมื่อเกิดความร้อนสูง เช่น อุณหภูมิเกิน 300 องศาเซลเซียส น้ำที่อยู่ภายในจะเริ่มกลายเป็นไอน้ำ ซึ่งทำหน้าที่เสมือนเกราะป้องกันความร้อน ในเวลาเดียวกัน ชั้นโครงสร้างเหล่านี้จะเริ่มขยายตัวอย่างมาก บางครั้งขยายได้มากถึง 30 เท่าของขนาดเดิม การขยายตัวนี้จะก่อให้เกิดชั้นฉนวนที่มีลักษณะคล้ายถ่านไฟซึ่งช่วยชะลอการถ่ายเทความร้อนผ่านเนื้อวัสดุ ด้วยกลไกทั้งสองประการนี้ แผ่นเวอร์มิคูไลต์จึงสามารถทนทานต่อความร้อนระดับสูงได้ดี แม้กระทั่งเมื่อเผชิญกับอุณหภูมิที่สูงถึงประมาณ 1200 องศาเซลเซียส
ตามการทดสอบเตาเผาตามมาตรฐาน EN 1363-1 แผ่นเวอร์มิคูไลต์สามารถทำได้สม่ำเสมอในระดับ
ผลลัพธ์เหล่านี้มีความทนทานต่อความร้อนสูงกว่าแผ่นยิปซัมแบบดั้งเดิมถึง 200–400%
การปรับปรุงอาคารสูงในปี 2022 ใช้แผ่นเวอร์มิคูไลต์ในผนังบันได สามารถบรรลุผลดังต่อไปนี้:
โครงการนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของเวอร์ไมไคต์ในการตอบสนองข้อกำหนดการแบ่งช่องป้องกันไฟแบบสมัยใหม่
แม้จะมีประสิทธิภาพดีในเหตุการณ์ไฟไหม้ทั่วไป แต่การเผชิญไฟต่อเนื่องเกิน 4 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 1,000°C อาจทำให้เกิดการลอกชั้นวัสดุค่อยเป็นค่อยไป ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีเปลวไฟความเร็วสูง เช่น โรงงานปิโตรเคมี ประสิทธิภาพของฉนวนอาจลดลง 12–18% ซึ่งควรใช้ทางออกแบบผสมผสานหรือเคลือบสารป้องกัน
แผ่นเวอร์ไมไคต์มีค่า R ระหว่าง 2.9–3.8 ต่อนิ้ว โดยมีค่าการนำความร้อน (λ) ที่ 0.048 วัตต์/เมตร·เคลวิน ซึ่งต่ำกว่าโฟมพอลิสไตรีนขยายตัว (EPS) ถึง 40% ประสิทธิภาพนี้เกิดจากชั้นของสารอลูมิโนซิลิเกตตามธรรมชาติที่กักอากาศและต้านทานการเสื่อมสภาพจากความชื้น ทำให้วัสดุชนิดนี้มีประสิทธิภาพสูงมากทั้งในระบบก่อสร้างใหม่และระบบปรับปรุงใหม่
สถาปนิกใช้แผ่นเวอร์มิคูไลต์ใน:
การศึกษาปี 2021 เกี่ยวกับงานปรับปรุงในยุโรปพบว่าผนังด้านนอกที่ทำจากเวอร์มิคูไลต์ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนรายปีลง 19% เมื่อเทียบกับการก่อสร้างด้วยอิฐทั่วไป
เมื่อรวมเข้ากับระบบฉนวนกันความร้อนแบบต่อเนื่อง แผ่นเวอร์มิคูไลต์ช่วยลดภาระของระบบปรับอากาศลง 18–27% ในพื้นที่ที่มีสภาพอากาศผสม โดยมีส่วนประกอบจากวัสดุรีไซเคิล 94% และมีค่าคาร์บอนไดออกไซด์สะสม (CO₂eq/kg) 0.007 ซึ่งต่ำกว่าโฟมแข็งถึง 63% ช่วยให้เป็นไปตามข้อกำหนดของ LEED v4.1 ผู้รับเหมาก่อสร้างรายงานว่าสามารถคืนทุนจากการประหยัดพลังงานภายใน 6–8 เดือนสำหรับอาคารพาณิชย์ขนาดกลาง
แผ่นเวอร์ไมคูไลต์มีน้ำหนักเบากว่าฉนวนแร่ดั้งเดิมถึง 70% ช่วยลดน้ำหนักโครงสร้าง และลดการใช้เหล็กเสริมแรงในอาคารสูง นอกจากนี้ ความแข็งแรงอัดของมัน (≥1.2 MPa) ยังรับประกันความทนทาน และช่วยให้ติดตั้งง่ายขึ้นในงานปรับปรุงอาคารเก่าที่มีข้อจำกัดด้านการรับน้ำหนัก—ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากในเขตที่มีความเสี่ยงจากแผ่นดินไหว
แผ่นเวอร์ไมคูไลต์ไม่มีสาร VOCs ที่เป็นอันตรายที่เราได้ยินกันบ่อยๆ ในปัจจุบัน แถมยังสามารถนำกลับมารีไซเคิลได้ทั้งหมด ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการสร้างอาคารที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ในแง่ของการผลิต แผ่นเหล่านี้ใช้พลังงานน้อยลงประมาณ 35 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับการผลิตวัสดุสังเคราะห์ ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานและทำให้อาคารมีสิทธิ์ได้รับคะแนน LEED v4.1 ที่เกี่ยวข้องกับการใช้วัสดุอย่างมีประสิทธิภาพและการลดขยะ การทดสอบโดยหน่วยงานภายนอกยืนยันว่า เวอร์ไมคูไลต์ทำงานได้ดีกับระบบที่เป็นระบบนิเวศ ผ่านการรับรองต่างๆ เช่น Cradle to Cradle ผู้รับเหมาส่วนใหญ่ก็ชอบวัสดุนี้เช่นกัน จากการสำรวจพบว่าผู้เชี่ยวชาญมากกว่าแปดในสิบเลือกใช้เวอร์ไมคูไลต์ในการออกแบบบ้านประหยัดพลังงาน เพราะเข้ากับแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) ที่เน้นการนำทรัพยากรกลับมาใช้ซ้ำมากกว่าทิ้งขว้าง
นวัตกรรมล่าสุดผสมผสานวอร์ไมไคต์กับซิลิกาและกราไฟต์ เพื่อผลิตแผ่นวัสดุที่บางลงและมีสมรรถนะดีกว่าวัสดุทนไฟมาตรฐานทั่วไป งานวิจัยล่าสุดจากสมาคมวัสดุก่อสร้างแห่งสหรัฐอเมริกา (US Construction Materials Association) แสดงให้เห็นว่าความต้องการประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ในปัจจุบันมาจากไซต์งานก่อสร้างและโรงงานต่างๆ โดยเฉพาะเนื่องจากผู้รับเหมาก่อสร้างต้องการวัสดุที่มีน้ำหนักเบาและทำงานร่วมกับระบบอาคารอัจฉริยะในปัจจุบันได้ดี บริษัทหลายแห่งในอุตสาหกรรมเริ่มหันมาใช้กาวที่ทำจากพืชแทน เนื่องจากพยายามเพื่อให้ได้รับการรับรอง LEED v4.1 การเปลี่ยนแปลงนี้ช่วยส่งเสริมให้มีการพัฒนาผลิตภัณฑ์ทนไฟที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจริงๆ
การเปลี่ยนแปลงของรหัสอาคารใหม่เกี่ยวกับวัสดุปิดผิวที่ไม่ติดไฟและมาตรฐาน NFPA 285 ได้ผลักดันให้วัสดุแผ่นเวอร์มิคูไลต์เข้าสู่จุดสนใจหลักในโครงการก่อสร้างเชิงพาณิชย์ รหัสสากลว่าด้วยการป้องกันอัคคีภัยล่าสุดปี 2023 กำหนดให้ใช้แผ่นเวอร์มิคูไลต์ในระบบประกอบที่ต้องทนไฟสำหรับอาคารอพาร์ตเมนต์ และเรากำลังเห็นการเคลื่อนไหวในลักษณะเดียวกันนี้ในยุโรปเช่นกัน ซึ่งมีการปรับปรุงกฎระเบียบ EN 13501-1 ของพวกเขา อีกทั้งด้วยหน่วยงาน OSHA และ EPA ที่เพิ่มการควบคุมผลิตภัณฑ์ที่มีแร่ใยหินมากขึ้น ผู้รับเหมาก่อสร้างจึงหันมาใช้เวอร์มิคูไลต์แทน ซึ่งเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าและสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดทั้งหมดได้ ทำให้วัสดุชนิดนี้ได้รับความนิยมเป็นพิเศษเมื่อทำการปรับปรุงอาคารเก่าที่มีข้อกังวลเรื่องความปลอดภัยเป็นประเด็นสำคัญ
จากข้อมูลของ Grand View Research ในปี 2023 ตลาดเวอร์มิคูไลต์บอร์ดทั่วโลกอาจแตะระดับมูลค่าประมาณ 1.2 พันล้านดอลลาร์ภายในสิ้นทศวรรษนี้ โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยประมาณร้อยละ 7.8 ต่อปี ปัจจัยขับเคลื่อนการเติบโตที่สำคัญที่สุดน่าจะมาจากภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกและบางส่วนของตะวันออกกลาง เนื่องจากเมืองต่างๆ ในพื้นที่เหล่านี้ยังคงมีการขยายตัวอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้องการในด้านโซลูชันสำหรับหลังคาที่มีคุณสมบัติทนไฟ ซึ่งมีแนวโน้มคาดการณ์ว่าจะเพิ่มขึ้นเกือบร้อยละ 30 ในระยะยาว ขณะที่ในอเมริกา ผู้ผลิตต่างคาดการณ์ว่าปริมาณการผลิตของตนเองจะเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 18 ต่อปี จนถึงปี 2027 ซึ่งการเพิ่มขึ้นนี้ดูเหมือนจะถูกขับเคลื่อนโดยความนิยมที่เพิ่มขึ้นของอาคารสำเร็จรูปและโครงสร้างแบบแยกส่วน (modular structures) ที่ต้องการวัสดุกันความร้อนที่มีคุณสมบัติทางความร้อนที่ดี เวอร์มิคูไลต์สามารถตอบโจทย์ตรงจุดนี้ได้ เนื่องจากมีค่าความต้านทานความร้อน (R value) เกิน 1.25 เมตรยกกำลังสอง·เคลวินต่อวัตต์ และยังมีความทนทานต่อไฟได้ดี
แผ่นเวอร์มิคูไลต์ผลิตขึ้นเป็นหลักจากเวอร์มิคูไลต์ที่ผ่านการขยายตัวแล้ว ซึ่งเป็นแร่ซิลิเกตธรรมชาติ ผสมกับโซเดียมซิลิเกตและสารเติมแต่งอื่น ๆ
เมื่อแผ่นเวอร์มิคูไลต์ถูกความร้อนสูง น้ำที่อยู่ภายในจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ทำให้เกิดเกราะป้องกัน ในขณะที่ชั้นของแร่ขยายตัวออก สร้างเป็นชั้นฉนวนที่ถูกเผาไหม้ซึ่งช่วยป้องกันการถ่ายเทความร้อน
แผ่นเวอร์มิคูไลต์ถูกนำไปใช้ในโครงสร้างผนังทนไฟ หลังคา ผนังด้านนอก โครงสร้างอาคารประสิทธิภาพสูง และโครงการปรับปรุงใหม่ที่ต้องการฉนวนความร้อนและความต้านทานไฟฟ้า
แผ่นเวอร์มิคูไลต์มีความยั่งยืน เนื่องจากไม่ปล่อย VOCs ที่เป็นอันตราย สามารถนำกลับมารีไซเคิลได้ทั้งหมด และกระบวนการผลิตใช้พลังงานน้อยกว่าวัสดุสังเคราะห์
EN
