Tension Fabric Structure: วัสดุผ้าใบ

ผมมีโอกาสได้ทำงานเกี่ยวกับโครงสร้างประเภท "ผ้าใบแรงดึงสูง" หรือที่ในภาษาอังกฤษเรียกว่า "Tension Fabric Structure" มาพอสมควร ในฐานะผู้ออกแบบและผู้ผลิตในประเทศไทย ผมมีโอกาศได้ร่วมงานกับสถาปนิกไทยหลายท่าน บางท่านก็มีความรู้พอสมควรเกี่ยวกับงานประเภทนี้ แต่ส่วนใหญ่ยังขาดความเข้าใจ ทำให้เกิดปัญหาตามมามากมายหลังจากการออกแบบ ผมจึงเขียน Blog นี้ขึ้นเพื่อแบ่งปันความรู้ และสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างประเภทนี้ครับ

วัสดุของผ้าใบ
"ผ้าใบ" ก็คือผ้าทอ แล้วเคลือบด้วยวัสดุกันน้ำ เพื่อไม่ให้น้ำซึมผ่านเข้าไปได้ ที่เห็นคุ้นตากันในบ้านเราก็จะเป็นผ้าทอไนล่อน แล้วเคลือบด้วย PVC มีสีสันต่าง ๆ มากมาย

ผ้าแบบนี้มีอายุการใช้งานค่อนข้างสั้นเพราะไนล่อนเป็นเส้นใยที่ไม่ทนแสง UV และการทอผ้าเต็นท์แบบนี้ก็ไม่ได้ระบุแรงดึงที่ผ้ารับได้ มักจะขายกันตามน้ำหนัก 500-1000 g/m2 ผ้าแบบนี้นอกจากจะไม่ทนทานแล้ว ผิวด้านบนของ PVC เมื่อถูกแสง UV จะคายน้ำมันออกมา จับกับฝุ่นในอากาศก็จะเป็นคราบเหนียว ล้างไม่ค่อยออก เมื่อใช้งานไป 2-3 ปีเนื้อ PVC ก็จะล่อนกรอบออกมา

ซึ่งผิดกับผ้าใบที่ใช้กับงานสถาปัตย์ที่ในภาษาอักฤษเรียกว่า "Membrane"

Membrane จะมีโครงสร้างที่คล้าย ๆ กันกับผ้าใบ มีผ้าทอเป็นตัวรับแรงดึงอยู่ตรงกลาง และมีวัสดุเคลือบกันน้ำ ประเภทของ Membrane แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ตามวัสดุที่ใช้ผลิต
1. PVC Coated Polyester เป็นวัสดุที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุด เพราะมีราคาไม่แพง ผ้าทอที่อยู่ด้านในทำจากเส้นใย Polyester ทอให้ได้ความแข็งแรงตามที่กำหนด แล้วเคลือบด้วย PVC เป็นชั้นบาง ๆ

เนื่องจาก PVC มีคุณสมบัติที่ไม่ทนแสง UV จึงต้องเคลือบด้วยสารเคมีเพื่อป้องกันไม้ให้น้ำมันเย้อมออกมา สมัยก่อนสารที่เคลื่อบจะเป็น Arcylic ใช้ในสภาพอากาศเมืองไทยได้ไม่เกิน 5 ปี Arcylic เป็นสารเคลือบที่มีราคาถูกที่สุด ปัจจุบันก็ยังมีใช้กันอยู่ มักจะใช้กับกันสาดขนาดเล็ก ในช่วงปี 1980 มีผู้ผลิตผ้าในยุโรป 2 รายแข่งกันพัฒนาสารเคลือบรุ่นใหม่ที่มีความทนทานมากขึ้น นั่นก็คือ PVDF ทำให้ Membrane มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น เรียกได้ว่าหลังเก่าสุดมีอายุถึง 22 ปี ก็ยังคงความแข็งแรงอยู่ ผู้ผลิตผ้าจึงกล้าออกใบรับประกันให้นานสูงสุดถึง 15 ปีสำหรับผ้าประเภทนี้ (เมื่อออกแบบอย่างถูกต้อง) PVC membrane มีคุณสมบัติละลายไฟได้ที่อุณหภูมิ 70 องศา C แต่ผู้ผลิตมักจะใส่สารดับไฟ (FR) ไว้ในเนื้อพลาสติก จึงจัดเป็นวัสดุประเภท ไม่ลามไฟ หรือ Frame Retardant ผ้า PVC membrane มักจะมีสีขาวเพียงสีเดียว เนื่องจากสีอื่นจะอมความร้อน และทำให้แสงทะลุผ่านได้น้อยลง สำหรับงานสถาปัตย์ ผ้าแบบนี้จะมีอัตราการส่องผ่านของแสงประมาณ 5-10%

ภาพภายในของผ้า PVC จะเห็นรอยต่อที่เกิดจากการเชื่อมเพื่อสร้างรูปร่างของหลังคา แสงที่ผ่านได้ 6% ไม่จ้าและทึบจนเกินไป

2. PTFE Coated Glass Fiber เป็นวัสดุที่มีมาก่อน PVC ใช้กันมานาน มีโครงสร้างคล้ายกับ PVC coated polyester แต่ต่างกันตรงที่ผ้าทอด้านในทำจากใยแก้ว โดยธรรมชาติใยแก้วเป็นวัสดุสีขาวที่ไม่ทำปฏิกริยากับแสงอาทิตย์ มันจึงมีความแข็งแรง และคงทนมาก ส่วนวัสดุเลือบนั้นก็ทำมาจาก PTFE หรือที่รู้จักกันในชื่อ TEFLON ซึ่งเป็นพลาสติกที่เฉื่อยต่อการเกิดปฏิกริยาเคมี จึงไม่เปลี่ยนสี ไม่เปลี่ยนรูป และทำความสะอาดได้ง่ายมาก เหมือนกับกระทะ Non-stick ที่ขายกันในท้องตลาดนั่นแหละครับ

นอกจากนี้มันยังมีคุณสมบัติ ทนไฟ ได้ถึง 380 องศา C เลยทีเดียวจึงจัดเป็นวัสดุประเภท Non-Combustible ด้วยคุณสมบัติและข้อดีต่าง ๆ เหล่านี้ จึงทำให้มันถูกใช้ในอาคารทีไม่สามารถปิดเพื่อปรับปรุงซ่อมแซมได้ เช่น สนามบิน, sky light ของห้างสรรพสินค้า

อายุการใช้งานของผ้าประเภทนี้มากกว่า 45 ปีกันเลยทีเดียว ในประเทศไทยหลังที่เก่าที่สุดเห็นจะเป็น Fasion Island และ Seri Center ซึ่งปัจจุบันเปลี่ยนมาเป็น Paradise Park