PMO9-1

การปรบปรงเสนใยจากตนปดส าหรบการประยกตใชงานดานสงทอ Improvement of Achasma Macrocheilos Griff Fibers Treatment for Textile Applications

กตตพงศ พฒนไพศาลสน (Kittipong Patanapisarnsin)* ดร.กลทมา เชาวชาญชยกล (Dr.Kantima Chaochanchaikul)** ดร.แววบญ แยมแสงสงข (Dr.Weawboon Yamsaengsung) ***

บทคดยอ งานวจยนไดพฒนาเสนใยจากเซลลโลสทไดจากตนปด Achasma macrocheilos Griff. หรอ Etlingera coccinea โดย

เปรยบเทยบระหวางการใชเครองบบอดเสนใยและวธทางเคม ท าการศกษาองคประกอบทางเคมของเสนใย ขนาดของเสนใย และสมบตเชงกลของเสนใย ศกษาโครงสรางจลภาพของเสนใยโดย กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดและเครองวเคราะหรงสเอกซแบบกระจายพลงงาน ผลการทดลองพบวาทงเครองบบอดเสนใยและวธทางเคมท าใหเสนใยมขนาดเลกลง โดยเครองบบอดเสนใยไดเสนใยทมสมบตเชงกลทต ากวาการใชวธทางเคม แตใชเวลาในการผลตนอยกวา สภาวะทเหมาะสมในการใชเครองบบอดเสนใยคอ ความดน 4 บาร เวลา 10 นาท ไดคาการรบแรงดงของเสนใยเทากบ 102.45 เซนตนวตน เสนใยทไดจากเสนปดสามารถน ามาผลตเปนสงทออตสาหกรรมประเภท พรมหรอเสอได

ABSTRACT

This paper reports the development of fibers from cellulose of Achasma macrocheilos Griff. or Etlingera coccinea. Compared between compression machine and chemical treatment method. Fibers were characterized for their chemical composition, fibers size and mechanical properties. The microstructure was characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDS). The results were that both chemical treatments and squeezing machine can reduce the fiber sizes. Mechanical properties of fibers obtained from the compression machine were lower than the fibers from the chemical treatment method, but the processing time was faster. The optimum condition for compression machine was at 4 Bar and 10 minutes, which the tensile of the fiber was 102.45 cN. Fibers by using compression machine are compatible with industrial textiles such as rug and mat.

ค าส าคญ: ปด เสนใย สงทอ Keywords: Achasma macrocheilos, Fibers, Textile *นกศกษา หลกสตรวทยาศาสตรมหาบณฑต แขนงวชาวทยาศาสตรและเทคโนโลย สาขาวชาเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช **ผชวยศาสตราจารย สาขาวชาวสดศาสตรอตสาหกรรม คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลพระนคร ***อาจารย แขนงเทคโนโลยอตสาหกรรม สาขาวชาวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช

133

PMO9-2

บทน า กระแสของประชาคมโลกในปจจบนใหความส าคญกบการอนรกษและใสใจสงแวดลอมมากขน ท าให

ผลตภณฑทเปนมตรกบสงแวดลอมเปนผลตภณฑทมความตองการสงขนอยางตอเนอง และนวตกรรมสงทอทเปนมตรตอสงแวดลอมกเปนอกหนงผลตภณฑทไดรบความสนใจและมศกยภาพสงดานการแขงขนทงในและตางประเทศ โดยในประเทศไทยไดเรมมการศกษาเสนใยธรรมชาตอนๆ เพอเปนทางออกในการผลตเสนใยเขาสอตสาหกรรมสงทอ โดยเฉพาะการผลตเสอผาเครองนงหมและสงทอในครวเรอน โดยมการทดลองและวจยเสนใยธรรมชาตจากพชหลายชนด เชน งานวจยการสรางมลคาเพมใหกบดาหลาในเชงพาณชยดวยการสกดเสนใยจากล าตนดาหลาเพอใชในอตสาหกรรมการทอผาในจงหวดนราธวาส (ดารกา และคณะ, 2558) การวจยการพฒนาผลตภณฑสงทอจากเสนใยตะไคร (เสาวณย และคณะ, 2556) การศกษาการผลตเสนดายจากเสนใยปอสา(บญศร, มนญ, 2556) การศกษาวธการแยกเสนใยจากกานใบบวหลวง สายพนธพระราชนและความเปนไปไดในการน าเสนใยมาผลตเปนเสนดาย (ออยทพย และคณะ, 2553) เปนตน งานวจยนไดเลอกตนปดเพอท าการศกษาเนองจาก เปนพชทองถนในจงหวดชายแดนภาคใตทมจ านวนมาก ซงมทงขนเองตามธรรมชาต และปลกเปนพชผกในครวเรอน อกทงยงเปนการเพมมลคาใหกบพชทองถนทางภาคใต และสรางโอกาสทางอาชพใหกบเกษตรกรหรอวสาหกจชมชนในพนทภาคใตไดอกชองทางหนง วตถประสงคการวจย

การวจยครงนมวตถประสงคเพอศกษาสมบตของเสนใยจากตนปดทเตรยมโดยวธเคมและวธเชงกล และศกษาความเปนไปไดในการประยกตใชเสนใยปดในงานดานสงทอ วธการวจย

การวจยนท าการศกษาสมบตของเสนใยจากตนปดทเตรยมโดยวธเคมและวธเชงกลและความเปนไปไดในการประยกตใชเสนใยปดในงานดานสงทอ โดยมขนตอนการทดลอง ดงภาพท 1 ดงน

ภาพท 1 แผนภมแสดงวธการทดลอง

- วดขนาด - ทดสอบคาความตานทานแรงดง - ภาพ SEM - องคประกอบทางเคม

- วดความละเอยด - ปรมาณโลหะ

วเคราะหสมบตของเสนใยปดทผานการปรบปรงเสนใย

สมบตทางกายภาพ สมบตเชงกล สมบตทางสณฐานวทยา สมบตทางเคม

แชสารละลาย NaOH (%) เขาเครองบบ(นาท)

0 5 10 15 20 10 15 20

การปรบปรงดวยวธเชงกล

ตนปด(ล าตน)

ตแยกดวยเครอง

อบไลความชน

กระบวนการปรบสภาพเสนใย

การปรบปรงดวยวธเคม

134

PMO9-3

การเตรยมเสนใยสด คดเลอกตนปดขนาดเสนรอบวงของล าตนไมนอยกวา 3 เซนตเมตร โดยวดสงจากพนดนประมาณ 5 เซนตเมตร ตดโคนและปลายออก เลาะใบออกใหเหลอเพยงล าตน น าตนปดเขาเครองตแยกเสนใย โดยก าหนดรอบความเรวของเครองตประมาณ 3000 – 3500 รอบตอนาท เพอใหไดเสนใยสด ซงเปนเสนใยทมความชนสง น าเสนใยสดมาอบไลความชนโดยใชเครองอบทอณหภม 80 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง พกใหอยในอณหภมปกต และจดเกบในถงปองกนความชน

การปรบปรงเสนใยดวยวธเคม เตรยมสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) ทความเขมขน 0%, 5%, 10%, 15% และ 20% โดยน าหนก ตอ

ปรมาตร 1 ลตร ใสในภาชนะส าหรบแชเสนใย น าเสนใยทผานการอบไลความชน น าหนก 5 กรมตอหนงตวอยาง ใสลงในภาชนะทบรรจสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด โดยก าหนดเวลาในการแชนาน 7 วน น าเสนใยทผานการแชสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด มาลางท าความสะอาดโดยการจมแชในน านาน 5 นาท และเปลยนน าในการจมแชทกครงเปนจ านวน 5 ครง น าเสนใยทไดไปอบไลความชนและทดสอบสมบตเสนใย

การปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกล เตรยมเครองบบเสนใย ซงเปนเครองจกรทประกอบดวยชดลกกลง 3 ลกท างานในลกษณะของการบบ หบ หรอกด

อดเพอใหเสนใยแยกออกเปนเสนใยเดยวโดยตงแรงกดท 4 Bar ปรบเวลาการท างานของเครองเปนจ านวนนาท 10, 15 และ 20 นาท ตามล าดบ น าตวอยางเสนใยใสในเครองตามเวลาทก าหนด จดเกบเสนใยบรรจในซองกนชน น าไปทดสอบ

เครองมอทใชในการทดสอบสมบตเสนใย การวเคราะหขนาดเสนใย โดยการสองดวยกลองจลทรรศน (Micro Scope) เพอดลกษณะของเสนใย และวดขนาด

ของเสนใย โดยใชก าลงขยายท 1000 เทา บนทกเปนไฟลภาพและตรวจสอบขนาดโดยใชโปรแกรม ImageJ ซงเปนโปรแกรมทสามารถค านวณสดสวนพนท วดระยะความยาวของเซลล วดความหนาแนนของรปภาพและแสดงคาตางๆในรปสถตได

การทดสอบความละเอยดของเสนใย ดวยเครอง WIRA Cotton Fineness Meter เปนการทดสอบโดยการวดการไหลผานของอากาศในกลมเสนใย โดยสมตวอยางเสนใยจ านวน 5 กลมๆ 5 กรม ซงแสดงคาเปนไมโครแนร (Micronaire) หรอไมโครกรมตอนว

การทดสอบคาการรบแรงดงของเสนใย และการทดสอบคาเปอรเซนตความสามารถในการยดตวของเสนใย โดยใชเครองทดสอบแรงดง (Tensile Strength Tester) รน INSTRON 5569 ตามมาตรฐาน ASTM D3822 - 01 Standard Test Method for Tensile Properties of Single Textile Fibers ก าหนดใช Load cell ขนาด 10 N ตงคาความเรวทดสอบ 30 mm/min โดยน าตวอยางเสนใยมาตดบนกระดาษแขงรปตวซ ระยะทดสอบเสนใยยาว 25 มลลเมตร โดยคาการรบแรงดงของเสนใยทท าการวดวเคราะห มหนวยเปน เซนตนวตน (cN) และคาเปอรเซนตความสามารถในการยดตว มหนวยเปนเปอรเซนต (%)

การวเคราะห SEM-EDS โดยใชกลองจลทรรศนอเลกตรอนชนดสองกราดแบบฟลดอมชชน (Field Emission Scanning Electron Microscope; FESEM) เชอมตอกบระบบการวเคราะหธาตดวยเทคนคการกระจายพลงงานรงสเอกซ (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy: EDS) เพอท าการวเคราะหธาตทเปนองคประกอบของตวอยางโดยมชวงธาตทวเคราะหไดตงแตธาตเบรลเลยม (Beryllium; Be) ถงธาตแคลฟอรเนยม (Californium; Cf)

การวเคราะหปรมาณเซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนนในเสนใยปด โดยวเคราะหหาปรมาณโฮโลเซลลโลส ดวยวธ acid chlorite ตามวธของ Browing (1963) วเคราะหหาปรมาณเซลลโลสตามวธ TAPPI (1999) วเคราะหหาปรมาณลกนน ตามวธ TAPPI (2002) และการค านวณหาปรมาณเฮมเซลลโลส (สาลน, 2559)

135

PMO9-4

การวเคราะหขอมลดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด โดยกลองจลทรรศนอเลกตรอนชนดสองกราดแบบฟลดอมชชน (Field Emission Scanning Electron Microscope; FESEM) รน NovaTM NanoSEM 450 ก าลงขยายสงสด 2,000,000 เทา ใชการถายภาพทความดนสญญากาศต าท 500 Pa เพอตรวจวเคราะหลกษณะพนผว ขนาด รปรางของอนภาค และลกษณะการกระจายของเฟสในโครงสรางจลภาค โดยในการวจยน ใชศกยไฟฟา 15 kV ก าลงขยาย 100, 200 และ 500 เทา

การเกบรวมรวมและวเคราะหขอมล น าเสนใยทผานกระบวนการปรบปรงดวยวธเคม จากการแชสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทความเขมขน 0%

5% 10% 15% และ 20% โดยน าหนก และเสนใยทผานการปรบปรงดวยวธเชงกลโดยเครองบบเสนใยแรงกด 4 Bar ทระยะเวลา 10 นาท 15 นาท และ 20 นาท น าไปวเคราะหทดสอบทางหองปฏบตการ และน าผลการทดสอบเสนใยปด ทผานการวเคราะหทดสอบจากหองปฏบตการ มาเปรยบเทยบสมบตเสนใยปดระหวางวธเคมและวธเชงกล เพอชบงในการน าเสนใยไปใชกบอตสาหกรรมสงทอในกลมทเหมาะสม ผลการวจย

ตอนท 1 การวเคราะหสมบตทางกายภาพ ผลการวเคราะหขนาดเสนใย

การปรบปรงเสนใยดวยวธเคมพบวา ขนาดเสนใย ซงวดจากความกวางของเสนใย ทปรมาณความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดท 0%, 5%, 10%, 15% และ 20%โดยน าหนก เสนใยมขนาด 0.18, 0.13, 0.07, 0.06 และ 0.06 มลลเมตร ตามล าดบ แสดงใหเหนวา เมอความเขมขนของสารละลายเพมขน ขนาดของเสนใยจะเลกลง และเรมคงทเมอสารละลายมความเขมขนตงแต 10% ขนไป เพราะสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดมฤทธเปนดาง ซงจะก าจดลกนน และเฮมเซลลโลส ไข และกรดไขมน ของเสนใยออกบางสวน (A. El. Oudiani, 2012) ท าใหเสนใยมขนาดเลกลง และการปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกล โดยใชเครองบบเสนใย ทแรงกด 4 Bar ระยะเวลา 10 นาท 15 นาท และ 20 นาท พบวาเสนใยมขนาด 0.16, 0.11 และ 0.09 มลลเมตร ตามล าดบ เปนทนาสงเกตวาเมอเพมระยะเวลาในการกด ท าใหเสนใยมขนาดเลกลง เพราะแรงกดจากการบบของลกกลงทระยะเวลานานขน จะไปกระท าตอเสนใยทยดเกาะกนอยใหแยกออกจากกน ท าใหขนาดของเสนใยมขนาดเลกลง ดงแสดงในภาพท 2 และลกษณะการแยกของเสนใยจากการปรบปรงดวยวธเชงกล โดยใชเครองบบเสนใย ดงแสดงในภาพท 3

ภาพท 2 กราฟแสดงขนาดเสนใยปดอบแหงและเสนใยปดทผานการปรบปรงดวยวธเคมและเชงกล

136

PMO9-5

ก) เสนใยปดทไมผานการปรบปรง ข) เสนใยปดทผานการปรบปรงดวยวธเชงกล

ภาพท 3 การแยกของเสนใยปดทผานการปรบปรงดวยวธเชงกล

ผลการทดสอบความละเอยดของเสนใย การทดลองสวนนไดน า วธการปรบปรงเสนใยทไดเสนใยทมขนาดเลกทสดท งวธเคม และวธเชงกลมา

ทดสอบความละเอยด โดยวธเคมเลอกทปรมาณความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดท 20% โดยน าหนกและวธเชงกลเลอกทแรงกด 4 Bar ระยะเวลา 20 นาท จ านวนวธละ 5 กลมตวอยาง ท าการทดสอบดวยเครอง WIRA Cotton Fineness Meter พบวา ความละเอยดของเสนใยปดทงทปรบปรงดวยวธเคมและวธเชงกล มคาความละเอยดมากกวา 8 ไมโครแนร แสดงถงความละเอยดของเสนใยอยในระดบทมความหยาบสง ซงเปนลกษณะเฉพาะตวของเสนใยทไดจากล าตนปด เปนทนาสงเกตวาการปรบปรงเสนใยดวยวธเคมและวธเชงกลทใชในงานวจยน ไมสามารถปรบปรงใหเสนใยปดมความละเอยดไดนอยกวา 8 ไมโครแนร

ตอนท 2 การวเคราะหสมบตเชงกล ผลการทดสอบคาการรบแรงดงของเสนใย ผลการทดสอบคาการรบแรงดงของเสนใย โดยใชเครองทดสอบแรงดง รน INSTRON 5569 ตามมาตรฐาน

ASTM D3822 – 01 ซงเปนมาตรฐานทใชทดสอบเสนใยเชงเดยว สามารถทดสอบไดท งเสนใยธรรมชาตและเสนใยสงเคราะห โดยแตละกลมตวอยางท าการทดสอบจ านวน 30 ตวอยาง ไดผลการทดสอบ ดงภาพท 4

ภาพท 4 กราฟแสดงคาการรบแรงดงเฉลยของเสนใยปดทผานการปรบปรงเสนใยดวยวธเคมและวธเชงกล

137

PMO9-6

คาการรบแรงดงเฉลยของเสนใยปดทผานการปรบปรงดวยวธเคมทปรมาณความเขมขนของสารละลาย

โซเดยมไฮดรอกไซด 5%, 10% 15% และ 20% โดยน าหนก มคาการรบแรงดงเฉลย 147.28, 136.10, 135.04 และ

130.56 เซนตนวตน ตามล าดบ และวธเชงกลทแรงดน 4 Bar เปนเวลา 10, 15 และ 20 นาท ซงมคา 102.45, 78.16 และ

71.42 เซนตนวตน ตามล าดบ การปรบปรงเสนใยดวยวธเคม พบวาทปรมาณความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดร

อกไซดมากขน ท าใหคาการรบแรงดงของเสนใยนอยลง เนองจาก Na+ ไอออน และ OH- ไอออน จากสารละลาย

โซเดยม ไฮดรอกไซด (NaOH) เขาไปท าปฏกรยากบเสนใย ท าใหลกนน กรดไขมน และ เซลลโลซ หลดออกจากเสน

ใย สงผลใหเสนใยมความแขงแรงลดลงนนเอง (Huang Gu, 2009) การปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกล โดยใชเครองบบ

เสนใย ทแรงกด 4 Bar ระยะเวลา 10 นาท 15 นาท และ 20 นาท พบวาเมอระยะเวลาการกดมากขนท าใหคาการรบแรง

ดงของเสนใยนอยลง เพราะ เมอเพมระยะเวลาในการบบอดมากขน ท าใหเสนใยแยกออกจากกนมากขนและมแนวโนมเลกลงเรอยๆ ยนยนไดจากภาพถาย SEM ดงแสดงในภาพท 5

ก) เสนใยปดทไมผานการปรบปรง ข) เสนใยปดทปรบปรงดวยวธเชงกล

เปนเวลา 20 นาท

ภาพท 5 เสนใยปดทไมผานการปรบปรง และผานการปรบปรงดวยวธเชงกล

138

PMO9-7

ผลการทดสอบคาความสามารถในการยดตวของเสนใย การปรบปรงเสนใยดวยวธเคม พบวาเมอปรบปรงเสนใยปดทปรมาณความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮ

ดรอกไซด 5% 10% 15% และ 20% โดยน าหนก ไดคาความสามารถในการยดตวของเสนใย 6.54% 7.21% 10.41% และ13.56% ตามล าดบ แสดงใหเหนวาเมอเพมความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ท าใหเสนใยยดตวไดงายขน เนองจากเมอสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดมความเขมขนมากกวา 5% จะเกดปฎกรยา Mercerisation เหนยวน าใหเสนใยมความเปนผลกลดลง คอ สารละลายดางจะแทรกซมเขาไปในเสนใย ท าใหเกดการบวมของเสนใย (swell) เกดการจดเรยงตวใหมของสายโซ จากรปแบบเดม คอ Cellulose I กลายเปน Cellulose II ซงมสวนทไมเปนระเบยบ (amorphous) เพมขน ในขณะทสวนทเปนผลก (crystalline) ลดลง (A. El. Oudiani, 2012) สงผลใหมการยดตวมากขนนนเอง การปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกล พบวา การปรบปรงดวยวธเชงกลทแรงดน 4 Bar มคาความสามารถในการยดตวของเสนใย 3.69%, 5.03% และ 5.29% ทระยะเวลา 10, 15 และ 20 นาทตามล าดบ โดยพบวาเมอระยะเวลาการกดมากขนท าใหคาความสามารถในการยดตวมคาเพมขน ดงแสดงในภาพท 6 เมอเพมระยะเวลาในการกดมากขน จะพบเศษผง และเศษเสนใยขนาดเลก หลดออกมาจากเครองบบเสนใย ซงเศษผงและเศษเสนใยดงกลาวคาดวาจะเปน ลกนน เฮมเซลลโลซและเซลลโลซ ทหลดออกมาจากเสนใยปด ดงนนเสนใยทผานการบบอดเปนเวลานานจงมขนาดเลกลงและยดตวไดมากขนนนเอง

ภาพท 6 กราฟแสดงคาความสามารถในการยดตวเฉลยของเสนใยปด

ตอนท 3 การวเคราะหสมบตทางเคม ผลการวเคราะห SEM-EDS ผลการทดลองพบวา ในเสนใยปด มธาตคารบอน ออกซเจน แมกนเซยม อลมเนยม ซลกอน โปตสเซยม เหลก

และแคลเซยม ดงแสดงในภาพท 7 โดยพบธาตคารบอนมากทสด รองลงมาเปนธาตออกซเจน พบธาตเหลกและแมกนเซยมเลกนอย โดยธาตคารบอน และออกซเจน ทพบมากเพราะเปนธาตทมอยในองคกระกอบทางเคมหลกของพช ซงกคอเซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน ส าหรบธาตเหลก แมกนเซยม แคลเซยม อยในกลมธาตอาหารรองทพชดดซมมาใชในการเตบโตจงสามารถพบในโครงสรางของพชได

139

PMO9-8

ภาพท 7 แสดงคาองคประกอบทางเคมของเสนใยปดโดยเทคนค SEM-EDS

ผลการวเคราะหปรมาณเซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนนในเสนใยปด ในการวจยไดเลอกตวอยางทเปนตวแทนของแตละกลม เพอวเคราะหหาปรมาณ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และ

ลกนน โดยพจารณาจาก คาการรบแรงดงสงสดของ 3 กลมตวอยาง คอ 1) เสนใยปดอบแหงทยงไมผานการปรบปรง 2) เสนใยปดทผานการปรบปรงดวยวธเคม สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 5% โดยน าหนก และ 3) เสนใยปดทผานการปรบปรงดวยวธเชงกล ทแรงกด 4 Bar ระยะเวลา 10 นาท ผลการวเคราะหพบปรมาณเซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน ในเสนใยปดอบแหงทยงไมผานการปรบปรง ม 46.93%, 31.62% และ 21.45% ตามล าดบ การปรบปรงดวยวธเคมพบปรมาณ 42.26%, 30.11% และ 19.81% ตามล าดบ และการปรบปรงดวยวธเชงกล มปรมาณ 30.55% 28.27% และ 19.19% ตามล าดบ แสดงดงภาพท 8

ภาพท 8 กราฟแสดงปรมาณเซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน ในเสนใยปด

การปรบปรงเสนใยปดดวยวธเคม พบวาปรมาณ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนนมคาลดลง เมอเทยบกบ

เสนใยปดอบแหงทยงไมผานการปรบปรง เนองจากสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด จะท าปฎกรยาไฮโดรไลซ

(Hydrolyzed) เฮมเซลลโลสบางสวนออกไป สวนลกนนจะเกดปฎกรยา Depolymerized เกดเปนน าตาลและ

สารประกอบฟนอลค ซงสารดงกลาวสามารถละลายน าได กรณการลดลงของปรมาณเซลลโลส เกดจากการเปลยนโครง

แบบ (transformation) ของสายโซพอลเมอร และกระบวนการ Mercerization (A. El. Oudiani, 2012) การปรบปรงเสน

C O Mg Al Si K Fe Ca

34.5 42.21 0.26 1.58 21.12 0.92 0.38 -

NaOH 0% 55.19 43.72 0.34 - - - - 0.92

NaOH 5% 52.43 44.91 0.47 - - - - 2.42

NaOH 10% 55.05 42.91 - - - - - 2.04

NaOH 15% 59.34 40.07 0.37 - 0.44 - - 0.38

NaOH 20% 57.54 42.15 - - - - - 0.31

10 Min 54.42 43.71 0.3 - 0.47 0.48 - 1.01

15 Min 52.18 38.17 0.27 - 16.26 0.6 - 0.65

20 Min 47.91 42.96 0.38 - 0.69 0.63 - 8.29

Mass (%)Method of Fiber

Treatment

Non Theatment

Chem

ical T

reatm

ent

Mech

anica

l

Trea

tmen

t 4 B

ar

46.93 42.26

30.55 31.62 30.11 28.27

21.45 19.81 19.19

0

10

20

30

40

50

60

70

Non Treatment Chemical Treatment Machanical Treatment

Chem

ical C

ompo

sition

(%)

Method of Fiber Treatment

เซลลโลส (%)

เฮมเซลลโลส (%)

ลกนน (%)

140

PMO9-9

ใยปดดวยวธเชงกล พบวาปรมาณ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนนมคาลดลง เมอเทยบกบเสนใยปดอบแหงทยงไม

ผานการปรบปรง เนองจากแรงบบของชดลกกลงท าใหเสนใยถกบบอด เกดการแยกออกจากกน (แสดงในภาพ 3) และ

จะพบเศษผง และเศษเสนใยขนาดเลก หลดออกมาจากเครองบบอดเสนใย ซงเศษผงดงกลางคาดวาจะเปน ลกนน เฮม

เซลลโลสและเซลลโลส ทหลดออกมาจากเสนใยปดนนเอง เมอเปรยบเทยบการปรบปรงเสนใยดวยวธเคมกบวธเชงกล

พบวาวธปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกลท าใหไดเสนใยทมปรมาณ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน ทมคาลดลง

มากกวาเมอเทยบกบวธทางเคม แตการลดลงของปรมาณเซลลโลสในการปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกล เปนสงไมพงประสงคในการปรบปรงเสนใย เนองจากเซลลโลสเปนโครงสรางหลกของเสนใยทจะน ามาใชประโยชน

ตอนท 4 การวเคราะหสมบตสณฐานวทยา ผลการวเคราะหขอมลดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด การวเคราะหทางกายภาพของเสนใย ดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning Electron

Microscope, SEM) กบกลมตวอยางเสนใยปด ดงแสดงในภาพท 9 และ 10

ก) ไมผานการปรบปรง ข) ปรบปรงดวย NaOH เขมขน 0% ค) ปรบปรงดวย NaOH เขมขน 5%

ง) ปรบปรงดวย NaOH เขมขน 10% จ) ปรบปรงดวย NaOH เขมขน 15% ฉ) ปรบปรงดวย NaOH เขมขน 20%

ภาพท 9 สณฐานวทยาของเสนใยปดปรบปรงดวยวธเคมทขนาดก าลงขยาย 200 เทา

ก) เสนใยปดไมผานการปรบปรง ข) เสนใยปดปรบปรงดวยวธเชงกลท

141

PMO9-10

แรงดน 4 Bar เปนเวลา 10 นาท

ค) เสนใยปดปรบปรงดวยวธเชงกลท

แรงดน 4 Bar เปนเวลา 15 นาท ง) เสนใยปดปรบปรงดวยวธเชงกลท แรงดน 4 Bar เปนเวลา 20 นาท

ภาพท 10 สณฐานวทยาของเสนใยปดปรบปรงดวยวธเชงกลทขนาดก าลงขยาย 200 เทา

การปรบปรงเสนใยปดดวยวธเคม พบวาเมอปรมาณความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเพมขน

เสนใยมขนาดเลกลง ทเปนเชนนนเพราะสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดมฤทธเปนดาง ซงดางจะก าจดลกนน และเฮม

เซลลโลส ไข และกรดไขมน ของเสนใยออกบางสวน (A. El. Oudiani, 2012) ท าใหเสนใยมขนาดเลกลง การปรบปรง

เสนใยปดดวยวธเชงกล เมอเพมระยะเวลาในการบบอด ท าใหเสนใยมขนาดเลกลง เพราะแรงบบอดของชดลกกลง จะ

ไปแยกเสนใยใหออกจากกน ท าใหขนาดของเสนใยมขนาดเลกลง

อภปรายและสรปผลการวจย

ตอนท 1 ผลการวเคราะหสมบตทางกายภาพ การปรบปรงเสนใยดวยวธทางเคม พบวาปรมาณความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ม

ความสมพนธตอขนาดเสนใย เมอความเขมขนของสารละลายเพมขน ขนาดของเสนใยจะเลกลง และเรมคงทเมอสารละลายมความเขมขนตงแต 10% การปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกล โดยใชเครองบบเสนใย พบวาระยะเวลาในการบบอดมความสมพนธตอขนาดเสนใย เมอมการบบอดดวยระยะเวลาทนานขนเสนใยมขนาดเลกลงเพราะแรงกดจากการบบของลกกลง จะไปกระท าตอเสนใยทยดเกาะกนอยใหแยกออกจากกน ท าใหขนาดของเสนใยมขนาดเลกลง ความละเอยดของเสนใยทปรบปรงดวยวธเคมและวธเชงกลทใชในงานวจยน มคาความละเอยดของเสนใยมากกวา 8 ไมโครแนร ซงอยในกลมเสนใยทมความหยาบสง ซงเปนลกษณะเฉพาะของเสนใยทไดจากล าตนปด

ตอนท 2 ผลการวเคราะหสมบตเชงกล การปรบปรงเสนใยดวยวธเคม พบวา คาการรบแรงดงของเสนใยนอยลงเมอปรมาณความเขมขนของ

สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดมากขน การปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกลโดยใชเครองบบเสนใย พบวาระยะเวลาการบบอดมากขน ท าใหคาการรบแรงดงของเสนใยลดลง เพราะ เมอเพมระยะเวลาในการบบอดมากขน ท าใหเสนใยแยกออกจากกนมากขนและมแนวโนมเลกลงเรอยๆ คาการรบแรงดงของเสนใยจงลดลง ทงนการปรบปรงเสนใยดวยวธเคม เสนใยจะมคาการรบแรงดงของเสนใยสงกวาเสนใยทปรบปรงดวยวธเชงกล

142

PMO9-11

ตอนท 3 ผลการวเคราะหสมบตทางเคม พบวาเสนใยมธาตคารบอน และออกซเจน เปนจ านวนมากเพราะเปนธาตทมอยในองคกระกอบทางเคมหลก

ของพช ซงกคอเซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน และพบธาตเหลกและแมกนเซยมซงเปนธาตอาหารรองทพชดดซมมาใชในการเจรญเตบโตในสดสวนเลกนอย

เสนใยปดอบแหงทยงไมผานการปรบปรงมปรมาณ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน สงกวาเสนใยปดทปรบปรงดวยวธเคมและวธเชงกล การปรบปรงเสนใยดวยวธเคม พบวาปรมาณ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนนมคาลดลง เมอเทยบกบเสนใยปดอบแหงทยงไมผานการปรบปรง

การปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกล พบวาปรมาณ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนนมคาลดลง เมอเทยบกบเสนใยปดอบแหงทยงไมผานการปรบปรง เนองจากการบบอด ลกนน เฮมเซลลโลซและเซลลโลซ ทเปนองคประกอบในผนงเสนใยจะหลดออกมาจากเสนใย โดยจะพบในลกษณะของเศษผงละเอยดจากการบบอด เมอเปรยบเทยบการปรบปรงเสนใยดวยวธเคมกบวธเชงกล พบวาวธปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกลท าใหไดเสนใยทมปรมาณ เซลลโลส เฮมเซลลโลส และลกนน ทมคาลดลงมากกวาเมอเทยบกบวธทางเคม แตการลดลงของปรมาณเซลลโลสในการปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกล เปนสงไมพงประสงคในการปรบปรงเสนใย เนองจากเซลลโลสเปนโครงสรางหลกของเสนใยทจะน ามาใชประโยชน

ตอนท 4 ผลการวเคราะหสมบตสณฐานวทยา ลกษณะของเสนใยจากการปรบปรงเสนใยดวยวธเคม เมอปรมาณความเขมขนของสารละลายโซเดยมไฮดร

อกไซดเพมขน เสนใยมขนาดเลก เพราะสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดมฤทธเปนดาง ซงจะก าจดลกนน และเฮมเซลลโลส ไข และกรดไขมน ของเสนใยออกบางสวน ท าใหเสนใยมขนาดเลกลง ลกษณะเสนใยจากการปรบปรงเสนใยดวยวธเชงกล ท าใหเสนใยมขนาดเลกลง เมอเพมระยะเวลาในการบบอด เพราะแรงบบอดของชดลกกลง จะไปแยกเสนใยใหออกจากกน ท าใหขนาดของเสนใยมขนาดเลกลง สรปผลการวจย

ผลการวเคราะหและทดสอบ พบวา เสนใยจากปดทไดจากการปรบปรงดวยวธเคม และวธเชงกล มลกษณะของการแยกออกเปนเสนใยทมขนาดลดลง การใชวธเชงกล ใหความสะดวกรวดเรวในการปรบปรงเสนใย แตคาการรบแรงดงของเสนใยจะต ากวาวธเคม โดยคาการรบแรงดงเฉลยของเสนใยจากวธเชงกลทมากสดไดจากขนาดแรงกด 4 Bar เปนเวลา 10 นาท มคาการรบแรงดงเฉลยท 102.45 cN การใชวธเคมจะใชระยะเวลานาน และอาจมผลกระทบตอสงแวดลอมจากสารเคมทใชในกระบวนการปรบปรงเสนใย แตเสนใยจะมสมบตเชงกลทดกวาการปรบปรงดวยวธเชงกล

ลกษณะความละเอยดของเสนใย มคาเฉลยอยในกลมเสนใยหยาบ เทยบไดกบเสนใยธรรมชาตจาก ดาหลา และ ผกตบชวา ซงเปนการน าเสนใยจากสวนของล าตนหรอกานมาใชประโยชน โดยสามารถน าเสนใยปดไปใชงานในลกษณะของ เคหะสงทอได เชน ผามาน ผาปทนอน ผาหมเฟอรนเจอร เปนตน ทงยงสามารถน าเสนใยปดไปใชกบสงทอเครองนงหม โดยควรผสมเสนใยปดกบเสนใยฝายในสดสวนทนอย เชน เสนใยปด 1%-5% โดยน าหนก เปนตน เพอปองกนปญหาผาหยาบกระดาง หรอระคายเคองจากความหยาบของเสนใยปดทมากกวาเสนใยฝายทเปนเสนใยละเอยด

143

PMO9-12

กตตกรรมประกาศ ผวจยขอขอบพระคณ ดร.แววบญ แยมแสงสงข และผศ.ดร.กลทมา เชาวชาญชยกล ทไดกรณารบเปนอาจารย

ทปรกษาทใหความทมเททงการปรกษาแนะน าและก าลงใจในการท าวทยานพนธจนส าเรจไดเปนอยางดขอขอบพระคณ ผศ.ดร.ศรนทร ทองแสง ทใหค าแนะน าทผวจยจะไดน าไปฏบตใหเกดประโยชนตอไป ขอขอบพระคณศาสตราจารย ดร.ณรงคฤทธ สมบตสมภพ สายวชาเทคโนโลยวสด คณะพลงงานสงแวดลอมและวสด มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร ทใหความอนเคราะหในการใชหองปฏบตการ และทมงานหองวจยทกๆทาน ผชวยศาสตราจารยพรรณราย รกษงาร ภาควชาวศวกรรมสงทอ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร อาจารยสาลน ศรวงษชย คณะวทยาศาสตรและสงคมศาสตร มหาวทยาลยบรพา วทยาเขตสระแกว ทใหค าแนะน าความรและความอนเคราะหในการวเคราะหทดสอบเสนใย เอกสารอางอง ดารกา ดาวจนอด, อนนต อกษรศร และคณะ. การสรางมลคาเพมใหกบดาหลาในเชงพาณชยดวยการสกดเสนใยจากล า

ตนดาหลาเพอใชในอตสาหกรรมการทอผาในจงหวดนราธวาส. ผลงานวจยดเดน กรมวชาการเกษตร; 2558; 123-136.

บญศร คสขธรรม และมนญ จตตใจฉ า. การผลตเสนดายจากเสนใยปอสา. กรงเทพมหานคร:มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลกรงเทพ; 2556.

สาลน ศรวงษชย. การผลตน าตาลรดวซจากการปรบสภาพกอนเชอเหดเกาดวยความรอนชน. การประชมเสนอผลงานวจยระดบชาต มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช ครงท 6; 25 พฤศจกายน 2559; กรงเทพมหานคร.กรงเทพมหานคร: มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช; 2559.

เสาวณย อารจงเจรญ, นฤพน ไพศาลตนตวงศ, รตนพล มงคลรตนาสทธ และสาคร ชลสาคร. การพฒนาผลตภณฑสงทอจากเสนใยตะไคร. กรงเทพมหานคร:มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลพระนคร; 2556.

ออยทพย ผพฒน และคณะ. การศกษาวธการแยกเสนใยจากกานใบบวหลวงสายพนธพระราชนและความเปนไปไดในการน าเสนใยมาผลตเปนเสนดาย. ปทมธาน:มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร; 2553.

A. El Oudiani, Yassin Chaabouni, Slah MsahliSlah FaouziSakli. Morphological and crystalline characterization of NaOH and NaOCl treated Agave americana L. fiber. Industrial Crops and Products 2012; 36(1):257-266

Huang Gu. Tensile behaviours of the coir fibre and related composites after NaOH treatment. Materials and Design 2009; 30(9):3931-3934

144