สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานพัฒนาคุณภาพการเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยี
ดร.สิทธิสุนทร สุโพธิณะ และคณะ จากทีมวิจัยอีโคและฟังก์ชันนอลเซรามิกส์ กลุ่มวิจัยเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) ได้พัฒนาน้ำยาเคลือบรถยนต์เซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์ ช่วยให้สีเคลือบรถยนต์มีความมันเงา เรียบลื่น สามารถป้องกันคราบสกปรกได้ดี มีความแข็งสูง ต้านทานรอยขีดข่วน และทนทานมากกว่าการเคลือบแว็กซ์หรือโพลิเมอร์
ปัจจุบันผู้ใช้รถหรูราคาแพงและผู้ที่ใส่ใจการดูแลรถหันมานิยมเคลือบสีรถด้วยเคลือบแก้วและเคลือบเซรามิกกันมากขึ้น เนื่องจากมันเงาและมีความแข็ง สามารถป้องกันรอยขีดข่วนได้ดีกว่าการเคลือบแว็กซ์หรือโพลิเมอร์ อย่างไรก็ดี ผลิตภัณฑ์สำหรับเคลือบแก้วและเซรามิกมีราคาค่อนข้างสูงเนื่องจากต้องนำเข้าจากต่างประเทศ อีกทั้งมีกระบวนการเคลือบที่ยุ่งยากกว่าการเคลือบแว็กซ์หรือโพลิเมอร์ ดังนั้น หากมีผลิตภัณฑ์เคลือบสีรถราคาไม่แพงที่ให้ทั้งความเงางาม ความแข็ง ป้องกันรอยขีดข่วน ทนทาน สะท้อนน้ำได้ดี และใช้งานง่าย สามารถทำเองได้ที่บ้าน ก็ย่อมจะตอบสนองความต้องการของผู้รักรถได้มากขึ้น
ดร.สิทธิสุนทร สุโพธิณะ และคณะ ทีมวิจัยอีโคและฟังก์ชันนอลเซรามิกส์ กลุ่มวิจัยเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) จึงได้วิจัยและพัฒนาสารเคลือบเซรามิกไฮบริดที่เป็นการผสานจุดเด่นของเคลือบแว็กซ์และเคลือบแก้ว สำหรับเคลือบรถยนต์เพื่อตอบโจทย์ธุรกิจคาร์แคร์และกลุ่มผู้รักรถ
ที่มา
ดร.สิทธิสุนทรเล่าถึงที่มาของงานวิจัยนี้ว่า “เมื่อประมาณ 5-10 ปีก่อน เคลือบแก้วเป็นของใหม่สำหรับประเทศไทย และได้รับความนิยมในหมู่ผู้ใช้รถหรูราคาแพงและผู้ที่รักรถ เพราะเคลือบแก้วเป็นเคลือบแข็งที่ช่วยให้รถมีความเงาสูง และต้านทานการเกิดรอยขีดข่วนได้ดี อย่างไรก็ดี การเคลือบแก้วสมัยก่อนต้องทำที่คาร์แคร์ เนื่องจากต้องมีกระบวนการขัดทำความสะอาดผิวและการเคลือบหลายขั้นตอนซึ่งมักใช้เวลาเป็นวัน”
“ต่อมาเริ่มมีเคลือบเซรามิกเข้ามาในท้องตลาด เนื่องจากคนทั่วไปเชื่อว่าเคลือบเซรามิกมีความแข็งมากกว่าเคลือบแก้ว ซึ่งความจริงแล้วมีความแข็งระดับเดียวกัน เพราะแก้วก็เป็นเซรามิกประเภทหนึ่ง โดยปกติแล้วการทำผิวเคลือบเซรามิก มีกระบวนการเหมือนกับการเคลือบแก้ว แต่ยากกว่าการเคลือบแว็กซ์หรือโพลิเมอร์ แม้คนทั่วไปสามารถทำเคลือบ เซรามิกได้เอง แต่ก็นิยมไปทำที่คาร์แคร์มากกว่า เพราะน้ำยาเคลือบมีราคาค่อนข้างสูงจึงมีการให้บริการลูกค้าแบบเหมารวมเป็นแพ็คเกจเป็นระยะเวลา 1-3 ปี แม้ภายหลังจะมีผลิตภัณฑ์ที่ทำเองที่บ้านได้ แต่ราคาก็ค่อนข้างแพงเมื่อเทียบกับการเคลือบแว็กซ์”
“ด้วยเหตุนี้ บริษัท เน็กซ์สเต็ป คาร์ เวิลด์ จำกัด ซึ่งเป็นบริษัทสัญชาติไทยในกลุ่มอุตสาหกรรมคาร์แคร์มีความสนใจที่จะพัฒนาสารเคลือบที่เป็นการผสานจุดเด่นของเคลือบแว็กซ์และเคลือบแก้วหรือเซรามิกสำหรับเคลือบรถยนต์ ประกอบกับทีมวิจัยเอ็มเทคมีความเชี่ยวชาญและมีองค์ความรู้เกี่ยวกับวัสดุเคลือบไฮโดรโฟบิกมาก่อน จึงเกิดโครงการรับจ้างวิจัยการพัฒนาสารเคลือบเซรามิกไฮบริดสำหรับเคลือบรถยนต์”
ต่อยอดเทคโนโลยี
ดร.สิทธิสุนทร และคณะ มีความเชี่ยวชาญในการพัฒนาสารเคลือบสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตัวอย่างผลงานวิจัยที่เกี่ยวกับสารเคลือบ เช่น ผงสีและผิวเคลือบสะท้อนรังสีอาทิตย์เพื่ออนุรักษ์พลังงาน สารเคลือบหน่วงการติดไฟ สารเคลือบสะท้อนน้ำและคราบสกปรก และสารเคลือบป้องกันการเกิดไฮเดรชันของอิฐทนไฟ ทีมวิจัยจึงนำองค์ความรู้เดิมมาต่อยอดในการพัฒนาสารเคลือบเซรามิกผสมกราฟีนออกไซด์สำหรับเคลือบรถยนต์
เครดิตภาพ: ทีมวิจัยเคมีเซรามิก
ผลงานวิจัยของ ดร.สิทธิสุนทร และคณะ ที่เกี่ยวกับสารเคลือบสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
ดร.สิทธิสุนทรเล่าถึงขั้นตอนในการวิจัยและพัฒนาว่า “เราเริ่มจากการค้นคว้าข้อมูลและสิทธิบัตรต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับน้ำยาเคลือบเซรามิกทั้งที่เติมและไม่เติมกราฟีนหรือกราฟีนออกไซด์ที่จำหน่ายในท้องตลาด รวมทั้งศึกษาเอกสารทางวิชาการเกี่ยวกับข้อมูลทางเคมีด้วย อีกทั้งเมื่อได้รับตัวอย่างน้ำยาเคลือบจากบริษัทฯ ก็นำมาวิเคราะห์ด้วยเทคนิค FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) เพื่อศึกษาหมู่ฟังก์ชันและองค์ประกอบของน้ำยาเคลือบสำหรับเป็นข้อมูลเบื้องต้น ก่อนที่จะพัฒนาเป็นสูตรน้ำยาเคลือบต้นแบบที่แตกต่างจากน้ำยาเคลือบเซรามิกเชิงพาณิชย์เดิม”
น้ำยาเคลือบเซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์ที่พัฒนาโดยทีมวิจัยเอ็มเทค และบริษัท เน็กซ์สเต็ป คาร์ เวิลด์ จำกัด จำหน่ายผลิตภัณฑ์ในชื่อ WIBWUB GRAPHENE HYBRID CERAMIC SEALANT ภายใต้แบรนด์ WIBWUB HYPER CLEANING CAR
“หลังจากพัฒนาจนได้ต้นแบบก็จะนำมาทดสอบเปรียบเทียบกับน้ำยาเคลือบเชิงพาณิชย์ โดยดูลักษณะของน้ำยาเคลือบ เช่น ความใส การแข็งตัวในระยะเวลาที่เหมาะสม อีกทั้งศึกษาสมบัติของเคลือบเซรามิกที่ทดลองเคลือบบนแผ่นอะลูมิเนียม เช่น ความเป็นไฮโดรโฟบิก (hydrophobic) ความแข็ง ความทนทาน ความง่ายในการทำความสะอาด และเมื่อได้สมบัติที่ต้องการก็นำไปให้บริษัทฯ ทดสอบการใช้งาน”
ต้นแบบน้ำยาเคลือบเซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์ที่ทีมวิจัยเอ็มเทคพัฒนามี 2 สูตร ได้แก่ สูตรเคลือบแบบปกติ และแบบเข้มข้น ดร.สิทธิสุนทร เล่าว่า “เราวิจัยและพัฒนาจนได้สูตรน้ำยาเคลือบที่ใช้งานง่าย เพียงแต่ก่อนการเคลือบจะต้องทำความสะอาดพื้นผิวให้ดี จากนั้นหยดน้ำยาเคลือบลงบนฟองน้ำไมโครไฟเบอร์ (microfiber applicator) แล้วลูบไปบนพื้นผิวรถให้เป็นฟิล์มโดยทำทีละส่วน เมื่อน้ำยาเคลือบสัมผัสความชื้นก็จะเริ่มเซ็ตตัวซึ่งใช้เวลาประมาณ 1-3 นาทีขึ้นกับสภาพอากาศเวลานั้น จึงเริ่มเช็ดด้วยผ้าไมโครไฟเบอร์เพื่อให้เกิดชั้นฟิล์มที่สม่ำเสมอ”
“สารเคลือบเซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์นี้มีลักษณะใส และยึดติดกับโลหะได้ดี เมื่อทดสอบผิวเคลือบด้วยการล้างด้วยน้ำยาตามมาตรฐานจะให้ผลใกล้เคียงกับน้ำยาเคลือบเชิงพาณิชย์ เมื่อทดลองกับรถยนต์จริงพบว่า มีความทนทานอย่างน้อยประมาณ 1 ปี ซึ่งจากการวัดสมบัติไฮโดรโฟบิก โดยวัดค่ามุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำและพื้นผิว (water contact angle) ได้ประมาณ 110 องศาจึงสามารถสะท้อนน้ำได้ดี ช่วยลดการเกาะตัวของฝุ่นและสิ่งสกปรก มีความแข็งสูงใกล้เคียงเคลือบแก้วและเซรามิก”
การแบ่งประเภทของการเปียก (wettability) อาศัยการวัดมุมสัมผัสระหว่างหยดของเหลวและพื้นผิว โดยค่ามุมสัมผัส ~0 องศา แสดงถึงพื้นผิวเปียกโดยสมบูรณ์ และเมื่อค่ามุมสัมผัสมากขึ้นความเปียกจะลดลงตามลำดับ จนกระทั่งค่ามุมสัมผัสมากกว่า 150 องศา ลักษณะหยดของเหลวเกือบเป็นทรงกลม ไม่สามารถแทรกซึมไปบนพื้นผิวได้เลยจึงมีสมบัติสะท้อนน้ำได้ดี
เบื้องหลังการวิจัยและพัฒนา
ปัจจุบันน้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์ได้ถ่ายทอดเทคโนโลยีให้แก่ บริษัท เน็กซ์สเต็ป คาร์ เวิล์ด จำกัด และบริษัทฯ ได้ผลิตผลิตภัณฑ์ออกจำหน่ายแล้ว แต่เบื้องหลังของการวิจัยและพัฒนากว่าจะมาถึงหยุดนี้นั้นต้องฝ่าฟันอุปสรรคหลายอย่าง
ดร.สิทธิสุนทรเล่าถึงประสบการณ์ในการวิจัยและพัฒนาที่ผ่านมาว่า “เนื่องจากข้อมูลเกี่ยวกับสารเคมีสำหรับการพัฒนาน้ำยาเคลือบเซรามิกมีน้อยมาก และในประเทศไทยยังไม่เคยมีการพัฒนาน้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกผสมกราฟีนออกไซด์มาก่อน เอ็มเทคถือเป็นหน่วยงานแรกที่พัฒนา เราเริ่มต้นจากการค้นคว้าข้อมูลเกี่ยวกับสารเคลือบรถยนต์กลุ่มต่างๆ พบว่ากลุ่มแว็กซ์หรือโพลิเมอร์ซึ่งเป็นกลุ่มเคลือบอ่อนนั้นมีสมบัติไฮโดรโฟบิกดี แต่ไม่ทนทาน มีความแข็งต่ำ เมื่อล้างรถสารเคลือบจะหลุดได้ง่ายกว่ากลุ่มเคลือบแก้วและเซรามิกที่มีจุดแข็ง คือ ทนทานต่อการล้าง แข็งและทนต่อการขีดข่วน แต่มีสมบัติไฮโดรโฟบิกด้อยกว่าแว็กซ์หรือโพลิเมอร์”
“เราใช้องค์ความรู้ที่เคยมีมาพัฒนาสูตรน้ำยาเคลือบ โดยเริ่มจากการวิเคราะห์กลุ่มของสารเคมีก่อนว่าควรเป็นกลุ่มไหน เช่น เป็นสารอินทรีย์ หรือสารอนินทรีย์ ซึ่งต้องมีการปรับองค์ประกอบให้เหมาะสมเพื่อให้ได้สารเคลือบที่เหมาะสมกับสภาพภูมิอากาศของประเทศไทยซึ่งมีอากาศร้อนชื้น คือจะต้องเซ็ตตัวได้ตามเวลาที่กำหนดโดยไม่ต้องอบอินฟราเรดเพื่อให้สามารถทำเองที่บ้านได้ นอกจากนี้ยังได้ร่วมกับบริษัทผู้ผลิตกราฟีนในประเทศเพื่อทดสอบชนิดของวัสดุกราฟีน ที่เหมาะสม ซึ่งพบว่ากราฟีนออกไซด์ซึ่งเป็นกราฟีนที่อยู่ในรูปออกซิไดซ์มีการกระจายตัวและเสถียรตัวดีในสารเคลือบของเรา”
“สูตรแรกที่เราพัฒนาและคิดว่าน่าจะเป็นต้นแบบนั้น เมื่อทดลองนำไปเคลือบบนแผ่นโลหะพบว่า การใช้งานง่ายสามารถลูบไปบนพื้นผิวได้ลื่นดี แต่น้ำยาเคลือบไม่แข็งตัว เราจึงปรับสูตรด้วยการเพิ่มคะตะลิสต์เพื่อเร่งกระบวนการแข็งตัว แต่ก็ยังไม่ประสบความสำเร็จ”
แม้จะพบอุปสรรค แต่ทีมวิจัยก็มิได้ย่อท้อ ดร.สิทธิสุนทรเล่าว่า “เราเริ่มสืบค้นข้อมูลเพิ่มเติม จนกระทั่งพบข้อมูลที่สำคัญที่น่าจะมาพัฒนาต่อได้ และในที่สุดก็สามารถพัฒนาต้นแบบแรกได้สำเร็จ ต้นแบบน้ำยาเคลือบสูตรแรกที่เราพัฒนาได้นั้นให้ผิวเคลือบที่มีความทนทานดี แต่มีสมบัติการสะท้อนน้ำต่ำคือมีค่ามุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำและพื้นผิวประมาณ 90 องศา ในขณะที่น้ำยาเคลือบเชิงพาณิชย์มีค่าประมาณ 109 องศา เราจึงพัฒนาต่อโดยการเติมโพลิเมอร์เพื่อเพิ่มสมบัติไฮโดรโฟบิก ทำให้ได้น้ำยาเคลือบสูตรใหม่ (สูตรที่ 2) ที่เป็นเซรามิกไฮบริด (hybrid ceramic) ซึ่งเป็นสูตรที่นำจุดเด่นของวัสดุแต่ละชนิดมารวมในน้ำยาเคลือบสูตรเดียวกัน”
“จากการทดสอบสมบัติต่างๆ ของน้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกไฮบริดผสมกราฟีนออกไซด์พบว่า ผิวเคลือบมีความเงาใส มีความแข็งระดับ 9H ต้านทานรอยขีดข่วนได้ดี มีความทนทานนานกว่า 1 ปี มีสมบัติไฮโดรโฟรบิก เมื่อวัดมุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำและพื้นผิวมีค่าประมาณ 110 องศา ซึ่งใกล้เคียงกับน้ำยาเคลือบเชิงพาณิชย์”
ลักษณะของผิวเคลือบภายหลังการใช้งานกับรถยนต์
การถ่ายทอดเทคโนโลยี
ปัจจุบันผลงานนี้ได้ถ่ายทอดเทคโนโลยีให้แก่บริษัทฯ เป็นที่เรียบร้อยแล้ว นอกจากถ่ายทอดสูตรน้ำยาเคลือบแล้ว ทีมวิจัยยังได้แนะนำอุปกรณ์และเครื่องมือที่จำเป็น รวมถึงขั้นตอนต่างๆ อย่างละเอียดในกระบวนการผลิตให้แก่บริษัทฯ อีกทั้งในอนาคตหากบริษัทฯ มีการผลิตน้ำยาเคลือบในปริมาณที่มากขึ้น อาจส่งมาที่เอ็มเทคเพื่อตรวจสอบคุณภาพได้อีกทางหนึ่ง
แผนงานในอนาคต
เมื่อถามถึงแผนการพัฒนาในอนาคต ดร.สิทธิสุนทร กล่าวว่า “สำหรับน้ำยาเคลือบสีรถยนต์เซรามิกไฮบริดสูตรที่พัฒนาขึ้นนี้คงเป็นการรับข้อเสนอแนะจากผู้ใช้งานมาปรับปรุง แต่ในส่วนของการพัฒนาต่อยอดนั้นอาจเป็นการเพิ่มสมบัติอื่นๆ เช่น สมบัติ self-healing เพื่อให้สารเคลือบสามารถซ่อมแซมตัวเองได้ เป็นต้น”
สนใจพัฒนาผลิตภัณฑ์ติดต่อ
คุณภัทรวรรณ เฉยเจริญ
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4046
อีเมล pattarac@mtec.or.th
สนใจผลิตภัณฑ์ติดต่อ
บริษัท เน็กซ์สเต็ป คาร์ เวิลด์ จำกัด
https://www.wibwubcar.com/
ขอบคุณข้อมูลจาก
สิทธิสุนทร สุโพธิณะ นักวิจัย ทีมวิจัยอีโคและฟังก์ชันนอลเซรามิกส์ กลุ่มวิจัยเซรามิกส์และวัสดุก่อสร้าง (CCM) ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)
