ไทยพลาสติก ดอทคอม

การผลิตเฟอร์นิเจอร์จากเศษกระดาษพิมพ์สิ่งพิมพ์มีค่าและขี้เลื่อย
Furniture from old banknote and sawdust

พรชัย เสมแก้ว1) ปวราย์ คำหารพล2) วรรณรัตน์ สถิตเกรียงไกร3) นุชจรินทร์ เหลืองสะอาด*4)
ชื่อผู้ทำโครงงาน1),2),3) และ ชื่อหัวหน้าโครงการ*4)

1) ภาควิชาเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
Email : yun_sp@hotmail.com
2) ภาควิชาเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
Email : my_2531@hotmail.com
3) ภาควิชาเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
Email : ann_kapolokap@hotmail.com
4) ภาควิชาเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
Email : nucharin2@yahoo.com*

บทคัดย่อ

โครงงานการผลิตเฟอร์นิเจอร์จากเศษกระดาษธนบัตรเก่าและขี้เลื่อย โดยใช้พลาสติกพอลิเอทิลีนความหนาแน่นเป็นตัวประสาน ซึ่งมีวัตถุประสงค์ดังนี้ 1. เพื่อหาอัตราส่วนที่เหมาะสมระหว่างเศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อย และพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงที่นำมาผลิตแผ่นชิ้นไม้อัด 2. เพื่อศึกษาวิธีการขึ้นรูปแผ่นชิ้นไม้อัด (Particle board) และศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของแผ่นชิ้นไม้อัด 3. เพื่อนำแผ่นชิ้นไม้อัดไปผลิตเฟอร์นิเจอร์ โดยนำขี้เลื่อยมาผสมกับเศษกระดาษธนบัตรเก่าและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงในอัตราส่วน 2:3:5 , 1:3:6 และ 0:3:7 ตามลำดับ แล้วนำไปขึ้นรูปเป็นแผ่นชิ้นไม้อัดด้วยเครื่องอัดร้อนในแนวราบ และผ่านเครื่องหล่อเย็นเพื่อให้แผ่นชิ้นไม้อัดแข็งตัว จากนั้นนำแผ่นชิ้นไม้อัดไปตัดเจียนขอบ และตัดขนาดของแผ่นชิ้นไม้อัดเพื่อทำการทดสอบตามมาตรฐานอุตสาหกรรม (มอก.876-2547)ผลการทดสอบพบว่า แผ่นชิ้นไม้อัดที่มีอัตราส่วนของเศษกระดาษธนบัตรเก่า 30 เปอร์เซ็นต์และพอลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง 70 เปอร์เซ็นต์ มีค่าความชื้นและค่าการดูดซึมน้ำน้อยที่สุด คือ 0.91 และ 5.48 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ มีค่าการต้านแรงดัด การต้านแรงดึงตั้งฉากกับผิวหน้า และการยึดเหนี่ยวของตะปูเกลียวทั้งด้านผิวและด้านขอบมากที่สุด คือ
23.55 เมกะพาสคัล 1.94 เมกะพาสคัล 588.33 นิวตัน และ 565.00 นิวตัน ตามลำดับ จากนั้นนำแผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 7:3:0 ไปผลิตเป็นชั้นวางหนังสือแบบช่องรังผึ้ง

คำสำคัญ : เศษกระดาษธนบัตรเก่า/ ขี้เลื่อย/ วัสดุรีไซเคิล/ แผ่นชิ้นไม้อัด/ มอก.876-2547

1. บทนำ

1.1 ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหา
เนื่องจากปัจจุบันมีการขยายตัวของประชากรที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงมีการนำทรัพยากรธรรมชาติมาใช้เพิ่มขึ้น โดยไม่คำนึงถึงผลกระทบที่ตามมา ในแต่ละปีมี
ขยะจากการใช้กระดาษมากเป็นอันดับหนึ่ง ทำ ให้เกิดผลกระทบต่อธรรมชาติและเกิดภาวะโลกร้อน จึงเป็นประเด็นที่ทุกคนให้ความสนใจมากขึ้นมีการคิดค้นประดิษฐ์และแปรรูปวัสดุเหลือใช้ให้กลายเป็นสิ่งมีค่าที่สอดคล้องกับการดำเนินชีวิตประจำวัน ช่วยลดปริมาณการทิ้งของเสียอย่างเปล่าประโยชน์ อีกทั้งช่วยเพิ่มมูลค่าสิ่งของเหลือใช้ให้กลับมามีคุณค่าอีกครั้ง

ในแต่ละวันโรงพิมพ์ธนบัตรจะนำธนบัตรเก่าที่ไม่ใช้แล้วเข้ามาเก็บเพื่อรอการนำไปเผาทำลาย แต่เนื่องด้วยคุณลักษณะพิเศษของกระดาษธนบัตรเก่าที่มีเยื่อใยยาวและมีความเหนียวมากเป็นพิเศษ ทนต่อการฉีกขาดทนทานต่อการเปียกน้ำ และทำให้ยากต่อการปลอมแปลง [1] จึงเป็นคุณลักษณะพิเศษที่ดีซึ่งสามารถนำไปเป็นส่วนประกอบของการผลิตแผ่นชิ้นไม้อัดเพื่อนำไปทำขึ้นรูปผลิตเป็นเฟอร์นิเจอร์ใช้ประโยชน์ต่อไป ส่วนขี้เลื่อยนั้นเป็นของเหลือทิ้งในอุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์ไม้มีโครงสร้างเป็นเส้นใยทำหน้าที่เป็นตัวให้ความแข็งแรงในเนื้อไม้สักมีสารเคมีพิเศษอยู่ชนิดหนึ่ง คือ โอ-คริซิลเมทิลอีเทอร์(O-cresyl methyl ether) ซึ่งมีความคงทนต่อปลวกและมอดได้ดี [2] จึงเหมาะแก่การนำไปส่วนประกอบในการผลิตแผ่นชิ้นไม้อัด (particle board)

จากผลงานวิจัยเรื่องแผ่นประกอบพลาสติกกับขี้เลื่อยพบว่าคุณสมบัติโดยทั่วไปของพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงมีความแข็งแรง ทนอุณหภูมิสูงและคงรูป มีลักษณะผิวแข็ง มีค่าไดเร็คทริคซิตี้(dilectricity) ดีมากไม่มีรสและกลิ่น สามารถต้มฆ่าเชื้อได้ อีกทั้งยังทนต่อสารเคมีประเภทกรด ด่างและแอลกอฮอล์ได้ดีอีกด้วย ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงเหมาะอย่างยิ่งในการใช้เป็นสารยึดติดสำหรับการผลิตแผ่นชิ้นไม้อัด (particle board) [3]

1.2 วัตถุประสงค์ของโครงงาน
1. เพื่อหาอัตราส่วนที่เหมาะสมระหว่างเศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อย และพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงที่นำมาผลิตแผ่นชิ้นไม้อัด
2. เพื่อศึกษาวิธีการขึ้นรูปแผ่นชิ้นไม้อัด (particle board) และศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของแผ่นชิ้นไม้อัด
3. เพื่อนำแผ่นชิ้นไม้อัดไปผลิตเฟอร์นิเจอร์ได้

1.3 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
1. ทำให้ทราบถึงอัตราส่วนที่เหมาะสมระหว่างเศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อย และพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงที่นำมาผลิตแผ่นชิ้นไม้อัดได้
2. ทราบวิธีการขึ้นรูปแผ่นชิ้นไม้อัด(particle board)และคุณสมบัติทางกายภาพ
3. สามารถพัฒนาแผ่นชิ้นไม้อัดนำไปขึ้นรูปประกอบเป็นเฟอร์นิเจอร์
4. สามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์เฟอร์นิเจอร์โดยส่งเสริมการใช้วัสดุเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมพิมพ์ธนบัตร
5. สามารถนำแผ่นชิ้นไม้อัดที่แปรรูปจากเศษกระดาษธนบัตรเก่าและขี้เลื่อยที่พัฒนาแล้วมาใช้ในอุตสาหกรรมวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อม(SMEs)
6. สามารถเพิ่มคุณค่า ลดต้นทุน และลดมลภาวะให้กับอุตสาหกรรมผลิตแผ่นชิ้นไม้อัดไทย

2. การดำเนินการวิจัย

2.1 วัสดุ อุปกรณ์ และเครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย
2.1.1 วัตถุดิบที่ใช้ในการวิจัย
1. เศษกระดาษธนบัตรเก่า
2. ขี้เลื่อย
3. เม็ดพลาสติกพอลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE)
4. แผ่นพลาสติกพอลีเอทิลีนเทอเรฟทาเลต (PET)
2.1.2 อุปกรณ์ที่ใช้ในการทำงานวิจัย
1. แผ่นเหล็ก
2. ถุงมือ
3. ผ้าปิดจมูก
4. ถังบรรจุวัตถุดิบ
5. รถเข็น
6. บล็อกสำหรับขึ้นรูป
7. เลื่อยวงเดือน
8. ตะปู
9. ค้อน
10. กระดาษทราย
2.1.4 เครื่องมือที่ใช้ในการทำงานวิจัย
1. เครื่องชั่งน้ำหนัก
2. เครื่องอัดร้อน และ เครื่องอัดเย็น
3. เครื่องตัดเจียนขอบ
2.1.5 เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบแผ่นชิ้นไม้อัด
1. เครื่องทดสอบความหนาแน่น
2. เครื่องทดสอบความชื้น
3. เครื่องทดสอบการดูดซึมน้ำ
4. เครื่องทดสอบการพองตัวเมื่อแช่น้ำ
5. เครื่องทดสอบการต้านแรงดัด
6. เครื่องทดสอบการต้านแรงดึงตั้งฉากกับผิว
7. เครื่องทดสอบการยึดเหนี่ยวของตะปูเกลียว
8. เครื่องทดสอบการพองตัวเมื่อแช่น้ำ

2.2 วิธีการดำเนินการวิจัยและทดลอง
2.2.1 การเตรียมเศษกระดาษธนบัตรเก่า
1. นำเศษกระดาษธนบัตรเก่ามาทำการกระจายเยื่อ
2. นำเศษกระดาษธนบัตรเก่าที่กระจายเก่าที่กระจายเยื่อเสร็จแล้วไปทำการผึ่งแดด เพื่อลดความชื้นและป้องกันเชื้อรา
3. นำเศษกระดาษธนบัตรเก่าที่ได้มาชั่งน้ำหนักให้ได้ 30 เปอร์เซ็นต์ ของส่วนผสมทั้งหมด
2.2.2 การเตรียมขี้เลื่อย
1. นำขี้เลื่อยมาล่อนเพื่อแยกสิ่งสกปรกที่ติดมาออกและให้ได้อนุภาคที่ใกล้เคียงกัน
2. นำขี้เลื่อยมาตากแดดให้แห้งเพื่อลดความชื้น
3. ชั่งน้ำหนักขี้เลื่อยให้ได้ 20 10 และ 0 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ
2.2.3 การเตรียมพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE)
ในการทดลองนี้ใช้พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงเป็นสารยึดติดระหว่างเศษกระดาษธนบัตรเก่าและขี้เลื่อย โดยใช้อัตราส่วน 50 60 และ 70 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ
2.2.4 กระบวนการขึ้นรูปแผ่นชิ้นไม้อัดจากเศษ
กระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อยและ พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ซึ่งใช้เป็นสารยึดติด
2.2.4.1 การเตรียมการผลิตชิ้นไม้อัด
การผลิตแผ่นชิ้นไม้อัดใช้อัตราส่วนระหว่างเศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อย และ พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ที่แตกต่างกันโดยเริ่มจากการชั่งน้ำหนักของงวัตถุดิบแล้วนำมาผสมกัน แล้วจึงนำมาเทลงในแม่พิมพ์

ตารางที่1 แสดงอัตราส่วนระหว่างเศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อย และ พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE)

2.2.4.2 การอัดร้อนคงรูปแผ่นชิ้นไม้อัด (Hot compression)
กรรมวิธีการอัดร้อนเป็นขั้นตอนที่สำ คัญมากในกระบวนการผลิตเป็นการอัดร้อนแบบแท่นอัดร้อน (Platen Presses) ในแนวราบวัตถุดิบทั้งหมดที่ผ่านการเทลงในแม่พิมพ์แล้วทำการเข้าเครื่องอัดร้อนโดยมีชุดโฮโดรลิกที่เป็นเครื่องอัดในการทำการขึ้นรูปเพื่ออัดให้ได้ขนาดของแผ่นตามต้องการ ขนาดความหนาที่ใช้ในการผลิตคือ กว้าง 120 เซนติเมตร ยาว 240 เซนติเมตร หนา 1 เซนติเมตร โดยใช้ความร้อนในการอัดที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส ลงบนบล็อกแม่พิมพ์สี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีแผ่นเหล็กรองด้านล่างและแผ่นเหล็กกดทับด้านบนอยู่ในแนวตั้งฉากกับเครื่องอัดร้อน โดยใช้แรงกดทับ 1 ตัน
2.2.4.3 การปรับสภาพความชื้นและอุณหภูมิ
หลังจากอัดร้อนแล้วนำแผ่นที่ได้ไปปรับสภาวะความชื้นและที่อุณหภูมิห้องประมาณ 24 ชั่วโมง เนื่องจากแผ่นที่ออกจากเครื่องอัดร้อนจะมีอุณหภูมิที่ผิวสูงมากเพื่อให้ความชื้นในแผ่นเพิ่มขึ้นและให้อุณหภูมิของแผ่นลดลงและให้ปริมาณความชื้นและอุณหภูมิกระจายสม่ำเสมอกันทั้งแผ่น ก่อนที่จะนำแผ่นที่ได้จากการอัดขึ้นรูปไปตัดขอบทิ้ง
2.2.4.4แผ่นไม้อัดสำเร็จรูป (Compressed Fiberboard)
นำแผ่นใยไม้อัดสำเร็จรูปที่ได้จากการขึ้นรูปในการทดลองนำไปทดสอบสมบัติเชิงกลตามลักษณะตามมาตรฐานกำหนดที่ใช้ในการทดสอบ

2.2.5 การทดสอบเชิงกล
การทดสอบทำได้โดยการตรวจพิจารณาตามลักษณะของการตรวจสอบสมบัติเชิงกล ตามมาตรฐานอุตสาหกรรมการทดสอบแผ่นชิ้นไม้อัดแบบอัดราบ มอก.876-2547
2.2.5.1 การตรวจสอบเชิงกล
1. ความหนาแน่น (Density)
2. ความชื้น (Moisture content)
3. การดูดซึมน้ำ (Water Absorption)
4. การพองตัวเมื่อแช่น้ำ (Thickness Swelling)
5. การต้านแรงดัด (Modulus of Rupture)
6. การต้านแรงดึงตั้งฉากกับผิว (Tensile Strength)
7. การยึดเหนี่ยวของตะปูเกลียว (Screw holding power)
2.2.6 ขั้นตอนบันทึกผล วิเคราะห์ และแปรผลข้อมูล
นำค่าต่างๆที่ได้จาการทดสอบของ เศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อยและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง(HDPE) ที่ขึ้นรูปได้มาบันทึกผล โดยการบันทึกข้อมูลต่างๆดังนี้
1. บันทึกผลอัตราส่วนของ เศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อยและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง(HDPE) ที่เหมาะสม
2. บันทึกผลการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลในหัวข้อต่างๆที่กล่าวมาข้างต้น
3. เปรียบเทียบอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดที่มีผลต่อคุณสมบัติเชิงกล
4. นำผลข้อมูลที่เหมาะสมที่สุดไปทำการผลิตเฟอร์นิเจอร์ต่อไป

3. ผลการทดลอง
ในการทำ การทดลองโครงงานเรื่อง การขึ้นรูปเฟอร์นิเจอร์จากกระดาษธนบัตรเก่าและขี้เลื่อย โดยใช้พลาสติกพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงเป็นตัวประสานเพื่อใช้ขึ้นรูปแผ่นชิ้นไม้อัดโดยเครื่องอัดขึ้นรูปด้วยความร้อน ซึ่งได้ผลการทดลองดังนี้

3.1 ผลการศึกษาอัตราส่วนในการผลิตแผ่นชิ้นไม้อัดจากเศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อยและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง
การขึ้นรูปแผ่นชิ้นไม้อัดจากเศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อยและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงในอัตราส่วนระหว่างขี้เลื่อยต่อกระดาษธนบัตรเก่าต่อพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงคือ 5:3:2, 6:3:1 และ 7:3:0 แล้วทำการอัดขึ้นรูปแผ่นชิ้นไม้อัดโดยเครื่องอัดขึ้นรูปด้วยความร้อน (ดังตารางที่ 1)
จากการทดสอบอัตราส่วนข้างต้นแล้วพบว่าพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงต่อกระดาษธนบัตรเก่าต่อขี้เลื่อย 5:3:2 และ 6:3:1 สามารถขึ้นเป็นแผ่นชิ้นไม้อัดได้โดยมีความหนาที่ 15 มิลลิเมตร เนื่องจากอนุภาคของขี้เลื่อยมีขนาดเล็กเมื่อนำมาผสมกันจะมีน้ำหนักมากกว่าเศษธนบัตรและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงจึงทำให้ขี้เลื่อยตกลงสู่ด้านล่างและขี้เลื่อยยังกระจุกตัวพร้อมทั้งสอดแทรกตัวอยู่ระหว่างชั้นกลางจึงทำให้เกิดความหนามากกว่า 10 มิลลิเมตร ส่วน 7:3:0 นั้นสามารถขึ้นเป็นแผ่นชิ้นไม้อัดได้โดยมีความหนาที่ 10 มิลลิเมตร ตามความต้องการ เมื่อสัมผัสจะพบว่าอัตราส่วนทั้งสามแบบมีความแข็งแรงแม้ว่าจะมีความหนาที่ต่างกัน
3.2 ผลการเปรียบเทียบคุณสมบัติเชิงกลของแผ่นชิ้นไม้อัดทั้งสามตัวอย่าง
ในการเปรียบเทียบคุณสมบัติเชิงกลนั้น นำแผ่นชิ้นไม้อัดทั้งสามตัวอย่างไปทดสอบสมบัติเชิงกลตามมาตรฐานอุตสาหกรรมการทดสอบแผ่นชิ้นไม้อัดชนิดอัดราบ มอก. 876-2547
ตารางที่ 2 ผลการเปรียบเทียบคุณสมบัติเชิงกลของแผ่นชิ้นไม้อัดชนิดอัดราบกับแผ่นชิ้นไม้อัดที่ผลิตจากขี้

เลื่อยกระดาษธนบัตรเก่า และพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง

3.3 ผลการเปรียบเทียบคุณสมบัติเชิงกลของแผ่นชิ้นไม้อัดชนิดอัดราบกับแผ่นชิ้นไม้อัดที่ผลิตจากขี้เลื่อยกระดาษธนบัตรเก่า และพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง
จากการขึ้นรูปแผ่นชิ้นไม้อัดแล้ว นำ ไปทดสอบคุณสมบัติเชิงกลตามมาตรฐาน มอก.876-2547 เพื่อเปรียบเทียบกับแผ่นชิ้นไม้อัดชนิดอัดราบตามมาตรฐานการทดสอบ (ดังตารางที่ 2) พบว่า ผลการทดสอบของแผ่นชิ้นไม้อัดจากเศษกระดาษธนบัตรเก่าและขี้เลื่อยมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีมากกว่าแผ่นชิ้นไม้อัดชนิดราบ มีความหนาแน่นอยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสม มีค่าความชื้นน้อยที่สุด มีค่าการดูดซึมน้ำต่ำที่สุด มีค่าการพองตัวเมื่อแช่น้ำอยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสม มีค่าการต้านแรงดัดมากที่สุดซึ่งมีความสำคัญมากต่อการนำไปใช้งานในด้านการผลิตเฟอร์นิเจอร์ มีค่าการต้านแรงดึงตั้งฉากกับผิวหน้ามากที่สุดและมีค่าการยึดเหนี่ยวของตะปูเกลียวด้านผิวและด้านขอบมากที่สุด ดังนั้นแผ่นชิ้นไม้อัดตัวอย่างที่ 3 จึงมีความเหมาะสมที่สุดที่จะนำไปผลิตเป็นเฟอร์นิเจอร์เพื่อใช้งานต่อไป

4. สรุปผลการศึกษา

โครงงานนี้เป็นการทดลองเพื่อผลิตแผ่นชิ้นไม้อัดจากเศษกระดาษพิมพ์สิ่งพิมพ์มีค่าธนบัตรเก่าผสมกับขี้เลื่อยโดยใช้พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงเป็นตัวประสานจากนั้นนำแผ่นชิ้นไม้อัดที่ได้ไปทดสอบคุณสมบัติต่างๆตามมาตรฐาน มอก. 876-2547 เพื่อหาอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดในการนำไปขึ้นรูปแผ่นชิ้นไม้อัด แล้วนำแผ่นชิ้นไม้อัดที่มีคุณสมบัติที่ดีที่สุดไปทำการผลิตเป็นเฟอร์นิเจอร์

4.1 สรุปผลการทดลองการหาอัตราส่วนระหว่างเศษกระดาษธนบัตรเก่า ขี้เลื่อย และพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงที่นำมาผลิตแผ่นชิ้นไม้อัด
จากการศึกษาผลการทดลองการผลิตแผ่นชิ้นไม้อัดจากเศษกระดาษธนบัตรเก่าผสมกับขี้เลื่อยและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง ผู้วิจัยได้ทำการทดลองการขึ้นรูปของ
แผ่นชิ้นไม้อัดในอัตราส่วนระหว่างต่อพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงกระดาษธนบัตรเก่าต่อขี้เลื่อย คือ 5:3:2, 6:3:1 และ 7:3:0 เพื่อหาอัตราส่วนที่เหมาะสม พบว่าแผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 7:3:0 มีความหนาของแผ่นไม้ที่เหมาะสม เนื้อผิวของแผ่นไม้มีความเรียบเนียนสม่ำเสมอ และมีความหนาแน่น ความต้านแรงดัด ที่สามารถทนต่อการรับน้ำหนักได้ดี
4.2 สรุปผลการศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของแผ่นชิ้นไม้อัด
จากการทดสอบตามมาตรฐานอุตสาหกรรมการทดสอบแผ่นชิ้นไม้อัดแบบอัดราบ มอก.876-2547 ผลการศึกษาจะแบ่งออกตามลักษณะดังนี้
1. ความหนาแน่น พบว่า แผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 5:3:2 มีความหนาแน่นน้อยที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 6:3:1 และ 7:3:0 แผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 6:3:1 มีความหนาแน่นมากที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 5:3:2 และ 7:3:0
2. ความชื้น พบว่า แผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 7:3:0 มีค่าความชื้นน้อยที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 6:3:1 และ 5:3:2 ซึ่งความชื้นมีผลต่อการใช้งานของแผ่นชิ้นไม้อัด
3. การดูดซึมน้ำ พบว่า แผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 7:3:0มีค่าการดูดซึมน้ำน้อยที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 6:3:1 และ 5:3:2
4. การพองตัวเมื่อแช่น้ำ พบว่า แผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 6:3:1 และ 7:3:0 มีค่าใกล้เคียงกัน เนื่องจากที่อัตราส่วน 6:3:1 มีปริมาณขี้เลื่อยน้อย จึงไม่ส่งผลต่อการพองตัวเมื่อแช่น้ำ ทำให้อัตราส่วน 6:3:1 มีค่าการพองตัวเมื่อแช่น้ำน้อยที่สุด
5. การต้านแรงดัด พบว่า แผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 7:3:0 มีค่าการต้านแรงดัดมากที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 6:3:1 และ 5:3:2 ซึ่งค่าการต้านแรงดัดมีความสำคัญมากในการนำแผ่นชิ้นไม้อัดไปผลิตเป็นเฟอร์นิเจอร์ เพื่อรองรับน้ำหนักในการใช้งาน
6. การต้านแรงดึงตั้งฉากกับผิวหน้า พบว่า แผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 7:3:0 มีค่าการต้านแรงดึงตั้งฉากกับผิวหน้ามากที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 6:3:1 และ 5:3:2
7. การยึดเหนี่ยวของตะปูเกลียว พบว่า แผ่นชิ้นไม้อัดทั้ง 3 อัตราส่วนมีคุณสมบัติด้านการยึดเหนี่ยวของตะปูเกลียวทั้งด้านผิว และ ด้านขอบ ที่เหมาะสม จึงสามารถนำไปผลิตเป็นเฟอร์นิเจอร์ได้

4.3 สรุปผลการนำ แผ่นชิ้นไม้อัดไปผลิตเป็นเฟอร์นิเจอร์

จากผลการทดสอบ ผู้วิจัยได้ทำการวิเคราะห์และนำแผ่นชิ้นไม้อัดที่อัตราส่วน 7:3:0 มาทำการผลิตเป็นเฟอร์นิเจอร์โดยออกแบบและผลิตเป็นชั้นวางของ 2 รูปแบบ คือ ชั้นวางหนังสือแบบช่องรังผึ้ง ที่มีขนาด 30x 100 x 100 เซนติเมตร และชั้นวางของลักษณะ 4 ชั้นปิดผนัง 2 ด้าน ที่มีขนาด 30 x 60 x 100 เซนติเมตร

4.4 การอภิปรายผล
จากการทดลอง การผลิตเฟอร์นิเจอร์จากเศษกระดาษธนบัตรเก่าและขี้เลื่อย โดยมีพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงเป็นตัวประสาน ซึ่งมีคุณสมบัติโดยทั่วไปของพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงมีความแข็งแรง ทนอุณหภูมิสูงและคงรูป มีลักษณะผิวแข็ง มีค่าไดเร็คทริคซิตี้ (dilectricity) ดีมาก ไม่มีรสและกลิ่น สามารถต้มฆ่าเชื้อได้ อีกทั้งยังทนต่อสารเคมีประเภทกรด ด่างและแอลกอฮอล์ได้ดีอีกด้วย ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึง
เหมาะอย่างยิ่งในการใช้เป็น สารยึดติดสำหรับการผลิตแผ่นชิ้นไม้อัด (particle board) [3] พบว่าอัตราส่วนระหว่างพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง 70 เปอร์เช็นต์
ต่อเศษกระดาษธนบัตรเก่า 30 เปอร์เซ็นต์ ต่อ ขี้เลื่อย 0เปอร์เซ็นต์ และเมื่อนำไปทำการทดสอบทางสมบัติเชิงกล ผลที่ได้ ปรากฏว่า แผ่นชิ้นไม้อัดนี้มีคุณสมบัติที่แข็งแรงและมีความเหมาะสมสามารถนำไปขึ้นรูปเป็นแผ่นไม้อัดได้ เพราะไม่มีส่วนผสมของขี้เลื่อย ที่ทำให้เกิดความชื้น และดูดซับน้ำได้มาก เนื่องจากมีโมเลกุลเล็ก ที่ทำให้กระจายไม่ทั่วถึง ซึ่งสอดคล้องกับการวิจัยในการผลิตแผ่นไม้อัดเทียมจากพอลิเอทิลีนที่ผ่านการใช้งานแล้วผสมกับขี้เลื่อยในอัตราส่วน 70:30 มีแนวโน้มที่จะทำให้แผ่นไม้อัดเทียมมีสมบัติเชิงกลที่สูงที่สุด ทั้งในด้านการทนต่อแรงดึงและการต้านทานต่อการโก่งงอ[11]

5. คำสำคัญ
เศษกระดาษธนบัตรเก่า/ ขี้เลื่อย/ วัสดุรีไซเคิล/ แผ่นชิ้นไม้อัด/ มอก.876-2547

กิตติกรรมประกาศ

โครงงานเรื่อง “การผลิตเฟอร์นิเจอร์จากกระดาษพิมพ์สิ่งพิมพ์มีค่าและขี้เลื่อย” สำเร็จลุล่วงด้วยดีผู้วิจัยขอขอบพระคุณที่ได้รับทุนอุดหนุนจาก สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย ฝ่ายอุตสาหกรรม โครงการโครงงานอุตสาหกรรมและวิจัย สำ หรับปริญญาตรีประจำปี 2552 และ อาจารย์นุชจรินทร์ เหลืองสะอาด ซึ่งเป็นอาจารย์ที่ปรึกษาควบคุมในการดำเนินงานศึกษาในการจัดทำโครงงานครั้งนี้ ที่กรุณาให้แนวคิด คำแนะนำวิธีการดำเนินการศึกษาตลอดจนวิธีดำเนินการทดลองและคำปรึกษาให้ความช่วยเหลือแก้ไขปัญหาต่างๆที่เกิดขึ้นระหว่างการทำโครงงานด้วยความเมตตามาโดยตลอด
นอกจากนี้ยังได้รับความอนุเคราะห์จาก คุณวิโรจน์ วิริยะโชติ ผู้จัดการบริษัท กรีนบอร์ด (ประเทศไทย)จำกัด ที่ให้ความอนุเคราะห์ในเรื่องสถานที่ วัสดุอุปกรณ์ และเครื่องมือที่ใช้ในการทดลอง อีกทั้งยังให้ความรู้เกี่ยวกับการผลิตแผ่นชิ้นไม้อัด ขอขอบคุณธนาคารแห่งประเทศไทย (Bank of Thailand) ที่ให้ความอนุเคราะห์วัสดุในการทำโครงงาน ขอขอบคุณบริษัท อุตสาหกรรมดีสวัสดิ์ จำกัด ที่ให้ความอนุเคราะห์
ขี้เลื้อยในการทำโครงงาน

เอกสารอ้างอิง

1. เอกสารชุดความรู้เกี่ยวกับประเภทคุณสมบัติกระดาษจาก มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช เรื่อง ประเภทคุณสมบัติกระดาษ.
2. ทำไมต้องเป็นไม้สักทอง [ออนไลน์], เข้าถึงได้จาก : http://www.pantown.com/group.php?display=content&id=33933&name=content2&area=3
3. ศิริรัตน์ อภัยโส , 2539, แผ่นประกอบจากพลาสติกกับขี้เลื่อย,โครงงานวิทยาศาสตรมหาบัณทิต สาขาวนผลิตภัณฑ์ ภาควิชาวนผลิตภัณฑ์ คณะวนศาสตร์
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.
4. ธนาคารแห่งประเทศไทย อุปกรณ์ช่วยตรวจสอบธนบัตร [ออนไลน์], เข้าถึงได้จาก :http://www.bot.or.th/Thai/Banknotes/production_and_security/Pages/Tools.aspx.
5. นิธินันท์ โชติศิริมงคล และคณะ, 2551, การผลิตบรรจุภัณฑ์ขึ้นรูปจากเยื่อผสมของชานอ้อยกับหนังสือพิมพ์ที่ใช้แล้วสำหรับกันกระแทกผลิตภัณฑ์เซรามิก,โครงงานวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาเทคโนโลยีการพิมพ์ ภาควิชาเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
6. เพ็ญศรี ปลอดภัย , 2546, การกำจัดตะกั่วโดยขี้เลื่อยและกากตะกรันจากเตาหลอมเหล็ก, โครงงานวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม คณะ
พลังงานและวัสดุ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
7. จักรกฤช บู่ซัน และคณะ, 2551, การผลิตแผ่นใยไม้อัดจากเส้นใยเปลือกทุเรียนผสมยางพารา, โครงงานวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาเทคโนโลยีการพิมพ์ ภาควิชา
เทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
8. พลาสติก [ออนไลน์], เข้าถึงได้จาก :http://th.wikipedia.org.
9. ศูนย์บริการข้อมูลคลีนิกเทคโนโลยี [ออนไลน์],เข้าถึงได้จาก :
http://www.ttc.most.go.th/online/callcenter/call_Detail.asp?rid=8598.
10. ศศิวิมล ศุภอภิชาตวงศ์, 2552, การเตรียมแผ่นไม้อัดเทียมโดยใช้บรรจุภัณฑ์กระดาษแข็งที่ลามิเนตฟอยล์และลามิเนตพลาสติกเป็นวัตถุดิบ, สาขาเทคโนโลยีการ
พิมพ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยีมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
11. ประชุม คำพุฒ, 2550, แผ่นไม้อัดเทียมจากโพลีเอทธิลีนที่ผ่านการใช้งานแล้วกับผงขี้เลื่อย,เอกสารประกอบการประชุมวิชาการ วิศวกรรมโยธาแห่งชาติครั้งที่12 , หน้า 207-212.
12. เอกสารจากบริษัท กรีนบอร์ด (ประเทศไทย) จำกัดเรื่อง วัสดุใหม่เพื่อสิ่งแวดล้อม แผ่นกระดานที่ได้จากการรีไซเคิลกล่องเครื่องดื่ม.

ชื่อโครงงาน “การประยุกต์ใช้วัสดุธรรมชาติบำบัดน้ำเสียจากแหล่งชุมชนในสภาวะไร้อากาศโดยถังหมักลูกผสม”

รักชนก กลิ่นน้ำหอม, เจนจิรา เตจ๊ะสา และพรพิมล อุ้ยจันทร์ภักดี *
สาขาเทคโนโลยีชีวภาพทางอุตสาหกรรมเกษตร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ Email : aibti001@chiangmai.ac.th

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีการประยุกต์ใช้รังไหมละรังบวบเพื่อเป็นเยื่อกรองและตัวกลางในการบำบัดน้ำเสียจากตลาดสดในสภาวะไร้อากาศ โดยใช้ถังหมักลูกผสมระหว่าง Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) และ Anaerobic Fixed Film (AFF) วัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการใช้รังไหมและรังบวบ ตรึงเซลล์จุลินทรีย์ในการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบ ในช่วงเริ่มต้นระบบนั้น อัตราการป้อนสารอินทรีย์มีค่าระหว่าง 0.1-0.2 gCOD/L.dที่ระยะเวลากักเก็บน้ำเสียในช่วง 3-4 วันระบบสามารถเข้าสู่สภาวะคงที่ภายในเวลา 37 วัน ประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์อยู่ระหว่างร้อยละ55 ถึงร้อยละ 86 ในการทดลองนี้ทำการเพิ่มอัตราการป้อนสารอินทรีย์พร้อมกับลดระยะเวลา กักเก็บน้ำเสียไปด้วยกัน ระบบสามารถรับภาระสารอินทรีย์ได้สูงสุดเท่ากับ 0.90 gCOD/L.d ที่ระยะ เวลากักเก็บน้ำเสียต่ำสุด 1วัน ประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์สูงสุดและค่าเฉลี่ยเท่ากับร้อยละ 93 ถึงร้อยละ 89 ตามลำดับ องค์ประกอบของก๊าซมีเทนมีค่าอยู่ในช่วงร้อยละ 50 ถึงร้อยละ 62

คำสำคัญ ถังหมักลูกผสม การย่อยสลายโดยไม่ใช้อากาศ น้ำเสียชุมชน รังบวบ รังไหม

1. บทนำ

น้ำเสียจากแหล่งชุมชนนั้นเป็นผลมาจากการใช้น้ำในการทำกิจกรรมสำหรับการดำรงชีวิตของมนุษย์เรา เช่น อาคารบ้านเรือน หมู่บ้านจัดสรร คอนโดมีเนียม โรงแรม ตลาดสด โรงพยาบาลเป็นต้น น้ำที่ผ่านการใช้แล้วจากแหล่งต่างๆเหล่านี้ เมื่อถูกปล่อยลงสู่แม่นำลำคลองโดยไม่ผ่านการบำบัดที่ถูกต้องและเหมาะสมจะก่อให้เกิดมลภาวะและเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อม ซึ่งความเน่าเสียของน้ำคูคลองนั้นเกิดจากน้้าเสียประเภทนี้ถึงร้อยละ 75

ปัญหาสิ่งแวดล้อมนับว่าเป็นปัญหาใหญ่ที่ทั่วโลกให้ความสำคัญและสนใจเป็นอย่างยิ่ง แนวทางหนึ่งในการแก้ไขปัญหาน้ำเสีย คือ การบำบัดแบบไร้อากาศ(Anaerobic wastewater treatment) เพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ กระบวนการหมักก๊าซชีวภาพเป็นปฏิกริยาที่เกิดในสภาวะไร้อากาศ หรือที่เรียกว่า Anaerobic process ซึ่งมีข้อดีคือ สารอินทรีย์ประมาณร้อยละ 80 ถึงร้อยละ 90 จะถูกย่อยสลายกลายเป็นก๊าซมีเทน (CH4) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ส่วนที่น้ำไปสังเคาระห์เซลล์จึงมีน้อยมากทำให้ไม่เกิดปัญหาเกี่ยวกับตะกอนหรือการอุดตัน ซึ่งเป็นปัญหาที่พบมากในระบบบำบัดแบบใช้อากาศ นอกจากนี้กระบวนการหมักแบบไร้อากาศนี้จะมีความต้องการอาหารต่ำและได้พลังงานออกมาในรูปของก๊าซชีวภาพ ในกระบวนการหมักเชื้อจุลินทรีย์จะมีการเจริญเติบโตช้าทำให้ต้องใช้เวลาในการเริ่มต้นระบบ (Start up) นาน และกระบวนการหมักดังกล่าวจะปรับค่าได้ไม่ดีนักต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารอินทรีย์ในน้ำเสีย อุณหภูมิ pH และสภาวะแวดล้อมอื่นๆ จากปัญหาในการเริ่มต้นและระบบมีความอ่อนไหว (Sensitive) ต่อการเปลี่ยนแปลงของสารอินทรีย์ในน้ำเสียดังกล่าว ทำให้นักวิจัยพยายามศึกษาหาวิธีการปรับปรุงกระบวนการหมักในสภาวะไร้อากาศดังกล่าวให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น วิธีการหนึ่งที่นำมาใช้ในปัจจุบันคือ อาศัยหลักการที่เรียกว่า การตรึงเซลล์ (Immobilize) โดยให้จุลินทรีย์เกาะติดกับตัวกลาง (Attachment) หรือถูกดักจับ (Entrapment) ให้อยู่ตามที่ว่างของตัวกลาง หรือการตรึงเซลล์โดยไม่อาศัยตัวกลางซึ่งเชื้อจุลินทรีย์จะสร้าง Exopolymer ออกมายึดเกาะระหว่างเชื้อจุลินทรีย์กับเชื้อจุลินทรีย์ และเชื้อจุลินทรีย์กับของแข็งที่มีอยู่แล้วในน้้าเสีย เชื้อจุลินทรีย์จะเจริญเติบโตเป็นลักษณะของฟิล์มบางๆก่อน เรียกว่าฟิล์มชีวภาพ (Biofilm) และขยายตัวเป็นกลุ่มก้อนของเซลล์ (Colonization) ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นมาซึ่งอาจอยู่ในรูปของเม็ดตะกอน (Granule) หรืออยู่ในรูปของ Flocs ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของ Seed sludge ที่ใช้ ชนิดของน้ำเสียและสภาวะแวดล้อม (Cali and Lane, 1984 )

ที่ผ่านมานักวิจัยได้ศึกษาถึงความสามารถในการย่อยสลายสารอินทรีย์ ลักษณะการตรึงฟิล์มของแบคทีเรีย ชนิด-รูปร่างของตัวกลาง ผลของความเข้มข้นและชนิดของน้ำเสีย ลักษณะการป้อนน้ำเสียเข้าสู่ระบบ และรูปแบบของบ่อหมัก/ถังหมัก เพื่อพัฒนาและปรับปรุงระบบให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น (Ahn and Forster, 2002; Büyükkamaci and Filibeli, 2002; Herewati, 2004; Nikolaewa et al., 2002; Nuri et al., 2001; Thanikal et al., 2005; Ouichanpagdee, 2006; Hanjai et al., 2009; จีรภรณ์ และ เจตนรินทร์, 2551)

Hanjai และคณะ (2009) ทำการศึกษาผลของวัสดุตัวกลางที่มีผลต่อการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสียจากนมโดยใช้ถังหมักลูกผสมระหว่าง UASB และ Fixed film โดยถังหมักที่ 1 ใช้รังบวบเป็นตัวกลางและถังหมักที่ 2 ใช้รังบวบและรังไหมเป็นตัวกลาง พบว่าถังหมักที่ 1 สามารถรับค่า OLR ได้สูงสุดเท่ากับ 0.71 gCOD/L.d ขณะที่ถังหมักที่ 2 มีค่า OLR สูงสุดเท่ากับ 1.2 gCOD/L.d ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำเสียต่้าสุด 4 วัน ประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ทั้ง 2 ถังหมักมีค่ามากกว่าร้อยละ 80

จากกการศึกษาข้างต้นที่กล่าวมาแล้ว คณะผู้วิจัยสนใจที่จะนำรังบวบและรังไหมมาประยุกต์ใช้ในการบำบัดน้ำเสียจากแหล่งชุมชน ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าการนำวัสดุธรรมชาติมาใช้เป็นตัวกลางในการบำบัดน้ำเสียเป็นเทคโนโลยีสีเขียว (Green Technology) ที่นำมาประยุกต์ใช้กับเทคโนโลยีสีขาว (White Technology) หรือเทคโนโลยีสะอาด (Clean Technology) ในการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อม เป็นแนวทางในการพัฒนาระบบบำบัดน้ำเสียที่ยั่งยืนนั่นคือ นอกจากจะช่วยแก้ไขปัญหาน้ำเสียแล้วยังช่วยลดปัญหาสภาวะโลกร้อนจากการใช้ตัวกลาง จากโพลิเมอร์สังเคราะห์ (Synthetic Polymer) กากที่ได้จากการย่อยสลายสามารถนำไปใช้เป็นปุ๋ยชีวภาพได้อีกด้วย ซึ่งเป็นการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน ผลที่ได้จากโครงงานวิจัยนี้จะเป็นข้อมูลเพิ่มเติมในการนำไปพัฒนาระบบให้มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้นเพื่อนำไปสู่การถ่ายทอดเทคโนโลยีให้แก่ผู้ประกอบการ อีกทั้งยังเป็นการช่วยประหยัดและอนุรักษ์พลังงานให้แก่ผู้ประกอบการอีกทางหนึ่งด้วย ประการสำคัญช่วยลดปัญหาสิ่งแวดล้อมให้กับแหล่งชุมชน

2. วัสดุและอุปกรณ์

น้ำเสียที่ใช้ในการทดลองเป็นน้ำเสียจาก ตลาดสดประตูเชียงใหม่ เชื้อจุลินทรีย์ตั้งต้นที่ใช้ในการทดลองคือมูลวัวที่ผ่านการหมักแล้วเป็นเวลา 2 เดือน ถังหมักที่ใช้ในการทดลองเป็นถังหมักลูกผสมระหว่าง UASB และ Fixed Film มีปริมาตรการใช้งานเท่ากับ 56 ลิตร วัสดุที่ใช้เป็นตัวกลาง คือ รังไหมที่บรรจุในรังบวบ (รูปที่ 1)

รูปที่ 1 รายละเอียดของถังหมักแบบ Hybrid และตัวกลาง (รังไหมที่บรรจุในรังบวบ)

3. วิธีการทดลอง

3.1 ก่อนการเริ่มต้นของระบบ (Pre-Startup)

นำ Sludge จากการหมักมูลวัวเป็นเวลา 2 เดือน มาวิเคราะห์หาคุณลักษณะ โดยวิเคราะห์หาค่า TSS และ VSS เติม Seed Sludge ลงในถังหมัก ความเข้มข้นของ Seed Sludge เท่ากับ 20 g VSS/L จากนั้นนำรังไหมที่บรรจุในรังบวบมาบรรจุในถังหมักแบบสุ่ม (Random) แล้วเติมน้ำเสียจากตลาดสดประตูเชียงใหม่ลงในถังหมักจนได้ระดับปริมาตรใช้งานของระบบ ทิ้งไว้ 2 สัปดาห์ โดยไม่เติมสารอาหารลงไปเพื่อให้แบคทีเรียปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อม (acclimatization)

3.2 การเริ่มต้นระบบ (Startup period)

เติมน้ำเสียเข้าสู่ระบบแบบกึ่งต่อเนื่อง (Semi - batch) ในอัตราการป้อนสารอินทรีย์ (OLR) เท่ากับ 0.2 g COD/L.d

3.3 ศึกษาถึงผลของอัตราการป้อนสารอินทรีย์ (OLR) และระยะเวลากักเก็บน้ำเสีย (HRT) ต่อการทำงานและประสิทธิภาพของระบบ

เพิ่มอัตราการป้อนน้ำเสียเข้าสู่ระบบ โดยเพิ่มค่า OLR เป็น 50 % ของค่า OLR เริ่มต้น พร้อมๆกับการลดค่า HRT เมื่อระบบเข้าสู่สภาวะคงที่โดยวัดและวิเคราะห์จากค่า pH, VFA, วัดองค์ประกอบของก๊าซและประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ โดยวิเคราะห์ตามวิธีมาตรฐานของ APHA (1992)

4. ผลการทดลองและวิจารณ์ผลการทดลอง

ในกระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบไร้อากาศ (Anaerocbic digestion) นั้นระยะเริ่มต้นระบบมีความสำคัญอย่างมากต่อเสถียรภาพของระบบ โดยในการทดลองนี้ อัตราการป้อนสารอินทรีย์ในระยะเริ่มต้นของระบบมีค่าระหว่าง 0.1-0.2 gCOD/L.d ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำเสียอยู่ในช่วง 3-4 วัน จากการทดลองพบว่าการเริ่มต้นนั้น ระบบสามารถเข้าสู่สภาวะคงที่ได้ภายใน 37 วัน ซึ่งประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ของระบบมีค่าระหว่างร้อยละ 55-86 เมื่อระบบเข้าสู่สภาวะคงที่จึงท้าการเพิ่มอัตราการป้อนสารอินทรีย์เป็นร้อยละ 50 ของอัตราการป้อนสารอินทรีย์เริ่มต้นโดยอัตราการป้อนสารอินทรีย์ (OLR) มีค่าแปรผกผันกับระยะเวลาในการกักเก็บน้ำเสีย (HRT) ประสิทธิภาพในก้าจัดสารอินทรีย์มากกว่าร้อยละ 70 ขึ้นไปตลอดการทดลอง (รูปที่ 2) ระบบสามารถรับภาระบรรทุกสารอินทรีย์ได้สูงสุดเท่ากับ 0.9 gCOD/L.d ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำเสีย(HRT) ต่ำสุดเท่ากับ 1 วัน ประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์มีค่าสูงที่สุดเท่ากับร้อยละ 93 (รูปที่ 3, 4 และตารางที่ 1)

รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ (%) ระยะเวลาในการกักเก็บน้ำ (days) และอัตราการป้อนสารอินทรีย์เข้าสู่ระบบ (gCOD/L.d) ต่อระยะเวลาในการทดลอง (days)

รูปที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ (%) และอัตราการป้อนสารอินทรีย์เข้าสู่ระบบ (gCOD/L.d)

รูปที่ 4 ความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ (%) และระยะเวลาในการกักเก็บน้ำ (days)

ตารางที่ 1 คุณสมบัติของน้ำเสียขาเข้า-ออกจากระบบ การทำงาน และประสิทธิภาพของระบบบำบัดน้ำเสีย

เมื่อพิจารณาค่า pH ของระบบ จะเห็นได้ว่าน้ำเสียทั้งขาเข้าและขาออกนั้นมีค่าไม่แปรผันมากนัก โดยน้ำเสียขาเข้ามีค่า pH อยู่ระหว่าง 5.74-7.77 ส่วนน้ำเสียขาออกมีค่า pH อยู่ระหว่าง 6.67-7.90 (รูปที่ 5)

รูปที่ 5 ความสัมพันธ์ระหว่างความเป็นกรด-ด่าง (pH) ต่อระยะเวลาในการทดลอง (days)

จากรูป 6 จะเห็นได้ว่า COD ของน้ำขาออกยังคงมีค่าค่อนข้างสูง โดยมีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 200 mg/L. ตามมาตรฐานน้ำทิ้งกระทรวงสาธารณสุขน้ำขาออกจากระบบบำบัดควรมีค่า COD ไม่เกิน 120 mg/L. ดังนั้นควรมีการบำบัดขั้นสุดท้าย (post treatment) เพื่อลดค่า COD ให้ได้ค่าตามมาตรฐานน้ำทิ้งกระทรวงสาธารณสุขก่อนปล่อยลงสู่แหล่งน้ำสาธารณะ

รูปที่ 6 ความสัมพันธ์ระหว่าง COD ของน้ำเสียขาเข้าและขาออก (mg/L.) และประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ (%) ต่อระยะเวลาในการทดลอง (days)

จากการทดลองพบว่าปริมาณกรดอินทรีย์ระเหยง่าย (VFA) และค่าความเป็นด่าง (Alkalinity) ของน้ำเสียขาเข้ามีค่าอยู่ในช่วง 150-500 mg/L. และ 125-550 mg/L. ตามลำดับ ส่วนปริมาณกรดอินทรีย์ระเหยง่าย (VFA) และค่าความเป็นด่าง (Alkalinity) ของน้ำเสียขาออกมีค่าอยู่ในช่วง 300-620 mg/L. และ 90-300 mg/L. ตามลำดับ (รูปที่ 7) จะเห็นได้ว่าในช่วงเริ่มต้นของระบบนั้น VFA ขาออกมีค่อนข้างสูงและแปรปรวนมากเนื่องมาจากจุลินทรีย์ในระบบอาจยังอยู่ในช่วงปรับตัวให้เข้ากับสภาวะแวดล้อมของระบบ ต่อเมื่อระบบเข้าสู่สภาวะคงที่แล้วค่า VFA และ Alkalinity ของน้ำเสียขาออก นั้นมีค่าแปรผันไม่มากนัก ทั้งนี้จะเห็นได้ว่าค่าความแปรปรวนของ VFA และ Akalinity ของน้ำขาออกขึ้นอยู่กับ VFA และ Alkalinity ของน้ำเสียขาเข้า

รูปที่ 7 ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณกรดอินทรีย์ที่ระเหยได้ (mg/L.) และค่าความเป็นด่าง (mg/L.) ต่อระยะเวลาในการทดลอง (days)

เมื่อพิจารณาค่า VS ของน้ำเสียขาออกในช่วงเริ่มต้นระบบ มีค่าค่อนข้างต่ำ เพราะจุลินทรีย์ในระบบนั้นสามารถย่อยสารอินทรีย์ได้ดี แต่เมื่อมีการเพิ่มอัตราการป้อนสารอินทรีย์ พบว่า VS ของน้ำเสียขาออกมีค่าเพิ่มขึ้น เนื่องจากมีการเพิ่มปริมาณน้ำเสียเข้าสู่ระบบตามอัตราการป้อนสารอินทรีย์ จึงทำให้จุลินทรีย์ในระบบไม่สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์ได้ทัน

จากการติดตามค่า TS ของน้ำเสียขาออกมีค่าค่อนข้างแปรปรวน โดยในช่วงเริ่มต้นระบบมีค่า TS ของน้ำเสียขาออกอยู่ในช่วง 0.4-1.2 g/L. และเมื่อมีการเพิ่มอัตราการป้อนสารอินทรีย์พบว่าไม่มีผลต่อค่า TS โดยค่า TS ของน้ำเสียขาออกอยู่ในช่วง 0.4-1.0 g/L. ทั้งนี้จะเห็นได้ว่าการเพิ่มขึ้นของค่า VS และ TS ของน้ำเสียขาออกนั้นไม่ส่งผลร้ายแรงต่อระบบ เพราะประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ในรูป COD นั้นยังคงมีประสิทธิภาพสูงกว่าร้อยละ 80 (รูปที่ 8,ตารางที่ 1) อย่างไรก็ตามค่า TS ของน้ำเสียขาออกยังคงเกินกว่าค่ามาตรฐานน้ำทิ้งของกระทรวงสาธารณสุขที่กำหนดว่าค่า TS ของน้ำเสียขาออกไม่ควรเกิน 0.3 g/L.

เมื่อเสร็จสิ้นการทดลอง ทำการวิเคราะห์หาน้ำหนักของจุลินทรีย์ที่ยึดเกาะกับตัวกลางพบว่ามีน้ำหนักเท่ากับ 712 กรัม ส่วนจุลินทรีย์ที่อยู่ในถังหมัก พบว่ามีมวลเพิ่มขึ้นจากเริ่มต้นระบบเท่ากับ 980 กรัม เมื่อพิจารณาในภาพรวม ระบบมีการเพิ่มขึ้นของจุลินทรีย์เท่ากับ 51%

รูปที่ 8 ความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพในการจำกัดสารอินทรีย์ (%) และปริมาณของแข็งระเหยง่าย (g/L.) ต่อระยะเวลาในการทดลอง (days)

ในการทดลองนี้ทำการประยุกต์ใช้วัสดุธรรมชาติคือรังบวบและรังไหมในการบำบัดน้้าเสียจากแหล่งชุมชนที่มีความเข้มข้นของน้ำขาเข้าอยู่ในช่วง 550-1,000 mg/L. ในสภาวะไร้อากาศโดยถังหมักลูกผสม พบว่าระบบมีประสิทธิภาพสูงสุดในการกำจัดสารอินทรีย์มากกว่าร้อยละ 90 โดยสามารถรับภาระบรรทุกสารอินทรีย์สูงสุดเท่ากับ 0.9 gCOD/L.d ที่ระยะเวลาในการกักเก็บน้ำเสียต่้าสุด 1 วัน ในการเริ่มต้นระบบนั้น ระบบสามารถเข้าสู่สภาวะคงที่ได้ภายในเวลา 37 วัน ซึ่งให้ผลสอดคล้องกับ Hanjai และคณะ (2008) ที่ระยะเวลาการเริ่มต้นระบบนั้น ระบบสามารถเข้าสู่สภาวะคงที่ได้ในเวลาน้อยกว่า 2 เดือน

Hanjai และคณะ (2009) ทำการศึกษาผลของวัสดุตัวกลางที่มีผลต่อการท้างานของระบบบำบัดน้ำเสียจากนม โดยใช้ถังหมักลูกผสมระหว่าง UASB และ Fixed film โดยตัวกลางที่ใช้ใน ถังหมักที่ 1 คือรังบวบ ส่วนถังหมักที่ 2 ใช้รังบวบและรังไหม พบว่าถังหมักที่ 1 สามารถรับค่า OLR ได้สูงสุดเท่ากับ 0.71 gCOD/L.d ขณะที่ถังหมักที่ 2 มีค่า OLR สูงสุดเท่ากับ 1.2 gCOD/L.d ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำเสียต่้าสุด 4 วัน ประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ทั้ง 2 ถังหมักมีค่ามากกว่าร้อยละ 80 ทั้งนี้อาจกล่าวได้ว่าการใช้รังไหมและรังบวบเป็นตัวกลางสามารถช่วยเพิ่มความสามารถในการรับภาระสารอินทรีย์ของระบบได้มากกว่าระบบที่ใช้รังบวบเป็นตัวกลางเพียงอย่างเดียว เมื่อพิจารณาในการนำตัวกลางจากวัสดุธรรมชาติมาใช้ในการบำบัดน้ำเสีย จากการศึกษาของ Araujo และคณะ (2008) ที่มีการใช้กะลามะพร้าวเป็นตัวกลางบำบัดน้ำเสียจากครัวเรือน โดยใช้ถังหมักผสมระหว่าง UASB และ biofilter พบว่าระบบสามารถรับภาระบรรทุกสารอินทรีย์ได้สูงสุด 2.0 gCOD/L.d ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำเสีย 2 วัน มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์เท่ากับร้อยละ 92 ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับระบบที่มีการใช้ตัวกลางเป็นไม้ไผ่บำบัดน้ำเสียจากโรงงานแป้งมันโดยถังหมักแบบ UASB พบว่าระบบสามารถรับภาระบรรทุกสารอินทรีย์ได้สูงถึง 12 gCOD/L.d ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำเสียเพียง 10 ชั่วโมง และมีประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ร้อยละ 87 (Colin et al., 2006)

Banu และคณะ (2007) ได้ศึกษาการใช้พลาสติกรูปวงแหวนเป็นตัวกลางในการบำบัดน้ำเสียจากแหล่งชุมชนที่มีความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในรูป COD เท่ากับ 1,300 mg/ L โดยถังหมักแบบ HUASB พบว่าระบบสามารถรับภาระบรรทุกสารอินทรีย์ได้ 0.7 gCOD/L.d ที่ระยะเวลาในการกักเก็บน้ำเสีย 3.3 วัน ประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ร้อยละ 86 ขณะที่นำยางรถยนต์มาใช้เป็นตัวกลางในการบำบัดน้ำเสียจากกากน้ำตาลซึ่งมีความเข้มข้น COD 7,000 mg/L. โดยถังหมักแบบ AMBR ระบบสามารถรับภาระบรรทุกสารอินทรีย์ได้สูงเท่ากับ 4 gCOD/L.d ที่ระยะกักเก็บน้ำเสียต่ำสุด 1 วัน ประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ร้อยละ 87 (Herawati, 2004) ขณะที่ Rodrigues และคณะ (2003) ใช้โพลียูเรเทนโฟมเป็นตัวกลางในการบำบัดน้ำเสียสังเคราะห์(meat extract และ soluble starch) ที่มีความเข้มข้น COD 2,000 mg/L. โดยถังหมักแบบ AnSBR พบว่าระบบสามารถรับภาระบรรทุกสารอินทรีย์ได้เพียง 0.24 gCOD/L.d ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำเสีย 2 วัน มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ ร้อยละ 86

จากการทดลองนี้ และรายงานที่กล่าวมาข้างต้น สามารถสรุปได้ว่าความสามารถและประสิทธิภาพในการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสียนอกจากจะขึ้นอยู่กับ ชนิด-ความเข้มข้นของน้ำเสีย ชนิด-รูปร่างของตัวกลางแล้ว ยังขึ้นอยู่กับชนิด-รูปแบบของถังหมักอีกด้วย (ตารางที่ 2)

ตารางที่ 2 ประสิทธิภาพของระบบบำบัดน้ำเสียแบบไร้อากาศแต่ละชนิด

6. สรุปและอภิปรายผลการทดลอง
จากการศึกษาการบำบัดน้ำเสียจากตลาดสดโดยถังหมักลูกผสมที่ใช้รังบวบและรังไหมเป็นตัวกลาง พบว่าในการเริ่มต้นของระบบนั้นสามารถเข้าสู่สภาวะคงที่ได้ภายใน 37 วัน ซึ่งต่ำกว่าระยะเวลาดำเนินการของการเริ่มต้นระบบที่กำหนดไว้คือ 2 เดือน ซึ่งสามารถช่วยลดต้นทุนของระบบได้ ทั้งนี้ระบบสามารถรับภาระสารอินทรีย์ได้สูงสุดเท่ากับ 0.90 gCOD/L.d ที่ระยะเวลากักเก็บน้ำเสียต่ำสุด 1 วัน ประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์สูงสุดและเฉลี่ยเท่ากับร้อยละ 93 ถึงร้อยละ 89 ตามล้าดับ เมื่อพิจารณาค่า VS ของน้ำเสียขาออก พบว่าในช่วงของการเริ่มต้นระบบ VS ของน้ำเสียขาออกมีค่าต่ำแต่เมื่อท้าการเพิ่มปริมาณการป้อนสารอินทรีย์ (OLR) ส่งผลให้ค่า VS ของน้ำเสียขาออกเพิ่มมากขึ้น แต่ไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการทำงานของระบบเพราะมวลของจุลินทรีย์ในระบบนั้นมีค่าเพิ่มมากขึ้นจากการเริ่มต้นระบบ และระบบยังคงมีประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ในรูป COD มากกว่าร้อยละ 80 ทั้งนี้อาจกล่าวได้ว่าการใช้รังไหมและรังบวบเป็นตัวกลางในการตรึงเซลล์จุลินทรีย์นั้นช่วยในการลดระยะเวลาการเริ่มต้นของระบบ เพิ่มความสามารถและประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียได้ดีกว่าการใช้รังบวบเป็นตัวกลางเพียงอย่างเดียวอีกด้วย

7. กิตติกรรมประกาศ

ได้รับทุนอุดหนุนจาก สานักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย ฝ่ายอุตสาหกรรม โครงการโครงงานอุตสาหกรรมและวิจัย สาหรับปริญญาตรี ประจาปี 2552

เอกสารอ้างอิง

จีราภรณ์ ค้าวังพฤกษ์ และ เจตนรินทร์ ค้าแสน. 2551 “ผลของความเข้มข้นของสารอาหารและการไหลเวียนกลับที่มีผลต่อประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานนมโดยถังหมักลูกผสม” ปัญหาพิเศษระดับปริญญาตรี ภาควิชาเทคโนโลยีชีวภาพ คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่.

Ahn, J.H. and Foster, C.F. (2002). A comparison of mesophilic and thermophilic anaerobic upflow filters treating paper-pulp wastewater. Process Biochem. 38(2): 256-261.

APHA , AWWA and WPCF (1992) . Standard Method for the Examination of Water and Wastewater, 18th the Edition, American Public Health Association Washington ,D.C.

Araujo, D.J., Rocha, S.M.S., Cammarota, M.C., Xavier, A.M.F., Cardoso, V.L. (2008). Anaerobic treatment of wastewater from the household and personal products in hybrid bioreactor. Braz. J. Chemical Engineering, Vol. 25 No. 3., pp. 443-451.

Banu J.R., Kaliapan., Yeom I. T. (2007). Treatment of domestic wastewater using upflow anaerobic sludge blanket reactor. Int. J. Environ. Sci. Tech., 4 (3): 363-370, 2007.

Büyukkamaci, N. and Filibeli, A. (2002). Concentration wastewater treatment studies using anaerobic hybrid reactor. Process Biochem. 38(5); 771-775.

Colin X., Farinet J.-L., Rojas O., Alazard D. (2007). Anaerobic treatment of cassava starch extraction wastewater using a horizontal flow filter with bamboo as support. Bioresource Technology. pp. 1602-1607.

Hanjai, P., Kunapornsujarit, D., Keawsanmung J., Lum-juan R., Watnitpad N. and Ouichanpagdee , P. (2008). The effect of supporters on reactor performance by anaerobic digestion treating dairy wastewater in hybrid reactors. Int. Water Ass. The second IWA Asia-Pacific Regional Young Water Professionals Conference. 4-6 Nov. 2009. Beijing, China.

Herawati, B. (2004). Intensification of Single stage Continuously Stirred Tank Anaerobic Digestion Process using Carriers. Ph. D. Thesis Murdoch University. Perth, Wastern Australia.

Nikolaeva, S., Samchez, E., Borja, R., Travieso, L., Weiland, P. and Milan, Z. (2002). Treatment of piggery waste by anaerobic fixed bed reactor and zeolite bed filter in a tropical climate: a pilot scale study. Process Biochem. 30: 405-409.

Nuri, A., Pepi, U. and Speece, R.E.(2002). Effect of process configuration and substrate Complexity on the Performace of anaerobic process, Wat.Res. 35(3), 817-829.

Ouichanpagdee , P. (2006). Treatment of Agro-Industry wastewater by anaerobic digestion in biofilm reactor. Ph.D. Thesis, Montpellier University, Montpellier, France.

Rodrigues, J.A.D., Ratusznei, S.M., Zaiat M. (2003). Fed-Batch Operating Mode Analysis of a Stirred Anaerobic Seqencing Reactor with Self-Immobilised biomass treating Low Stength Wastewater. J. of Eviron. Manage. 69: 193-200.
Thanikal Joseph V., Ouichanpagdee , P. Torrijos, M., Godon, J.J and Moletta, R.(2005). Treatment of High COD effluents by Anaerobic Fixed Bed Reactor: Comparison of the colonization of two different support and Microbial monitoring by molecular tools. Int. Conf. On Advances in industrial Wastewater Treatment, Anna University, Chennai, India, 9 – 11 Febuary 2005: 147-156.

ชื่อโครงงาน “การเตรียมถ่านกัมมันต์จากของเสียประเภทโฟมพอลิยูรีเทน”

จีราวรรณ นารี 1) พัชรี กระจ่าง 2) และ ศรีสุดา แซ่อึ้ง *3)
1) ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา
2) ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา
3) ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา*
Email : srisudas@buu.ac.th

บทคัดย่อ

การเตรียมถ่านกัมมันต์จากของเสียประเภทโฟมพอลิยูรีเทน โดยใช้วิธีการกระตุ้นทางเคมีกับสารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนต (K2CO3) และสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) โดยใช้อัตราส่วนระหว่างวัตถุดิบกับสารกระตุ้นเท่ากับ 0.5 และ 1.5 และใช้อุณหภูมิในการกระตุ้นเท่ากับ 700 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ในสภาวะอับอากาศ ผลการทดลองพบว่าถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยสารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนตและโซเดียมไฮดรอกไซด์ ratio 1.5 ที่อุณหภูมิ 700 เซลเซียส มีความสามารถในการดูดซับไอโอดีนเท่ากับ 592.14 และ 577.56 มิลลิกรัม/กรัม และจากการถ่ายภาพ SEM ถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์จะเกิดรูพรุนขนาดเล็กกว่าถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโพแทสเซียมคาร์บอเนต และมีหมู่ฟังก์ชันที่เด่นชัดด้วยกัน 3 หมู่ คือ เอมีน, C-H ในสายโซ่ aliphatic, และ C=O
คำสำคัญ (Keywords) : ถ่านกัมมันต์, โฟมพอลิยูรีเทน, การกระตุ้นทางเคมี

1. บทนำ

พอลิยูรีเทนผลิตขึ้นเพื่อใช้ทดแทนยางธรรมชาติ ซึ่งสามารถเตรียมได้จากปฏิกิริยาของโพลิออลกับไดโอ โซไซยาเนต โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม (สาระเคมีภัณฑ์, 2546) ปัจจุบันมีการใช้พอลิยูรีเทนอย่าแพร่หลาย เช่น การนำมาปรับปรุงและพัฒนาเป็นสแปนเด็ก(Spandex Fiber) ที่มีความยืดหยุ่นได้ดี เป็นวัสดุใส่ในหมอน เบาะนั่งรถยนต์ โฟมกันกระแทกในกล่องบรรจุภัณฑ์ อุปกรณ์ทางการแพทย์แลอิเล็กทรอนิกส์ และการนำไปทำพื้นรองเท้า เป็นต้น พอลิยูรีเทน เป็นพลาสติกชนิดเทอร์โมเซต คือไม่สามารถหลอมเหลวและขึ้นรูปใหม่ได้ ซึ่งส่งผลให้เกิดเป็นขยะเหลือใช้เป็นจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันมีการพัฒนาเทคโนโลยีการ recycle และ recovery พอลิยูรีเทนขึ้นหลายๆ วิธี เช่น การนำมาบดให้เป็นผงเพื่อนำกลับมา
ใช้ในการผลิตใหม่ การนำ มาผ่านกระบวนการ Glycolysis, Hydrolysis และ Pyrolysis เป็นต้น (Zia etal., 2007) สำหรับการนำของเสียประเภทโฟมพอลิยูรี
เทนมาผลิตเป็นถ่านกัมมันต์เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการเพิ่มมูลค่าเชิงพาณิชย์ให้กับของเสียนั้นๆ
ถ่านกัมมันต์เป็นวัสดุที่มีความเป็นรูพรุนสูง จึงมีความสามารถในการดูดซับสูง สามารถเตรียมจากวัตถุดิบต่างๆ ได้แก่ ถ่านหิน ขี้เลื่อย กะลามะพร้าว(Hu and Srinivasan, 1999; Azevedo et al., 2007)เปลือกทุเรียน (Chandra et al., 2009) เปลือกปาล์ม(Adinata et al., 2007) และซังข้าวโพด (Tseng andTseng, 2005) เป็นต้น ปัจจุบันนิยมนำถ่านกัมมันต์มาใช้ประโยชน์กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ ใช้ในการดูดซับสารพิษทั้งสถานะก๊าซและของเหลว เช่น ใอุตสาหกรรมเครื่องปรับอากาศจะใช้ในการดูดก๊าซต่างๆ ที่เป็นอันตรายต่อร่างกาย อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับตัวทำละลายจะใช้ถ่านกัมมันต์สำหรับดูดซับไอระเหย ใช้ในอุตสาหกรรมการทำ น้ำ ให้บริสุทธิ์ นอกจากนี้ยังสามารถนำ มาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมและเศรษฐกิจอื่นๆ อีกมากมาย เช่น อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม อุตสาหกรรมยา ปิโตรเลียม นิวเคลียร์เหมืองแร่ และอุตสาหกรรมรถยนต์ (Chandra et al.,2009)

สำหรับกระบวนการเตรียมถ่านกัมมันต์ประกอบด้วย 2 กระบวนการ คือ กระบวนการคาร์บอไนเซชัน (carbonization) และกระบวนการกระตุ้น (Activation)โดยที่กระบวนการกระตุ้นแบ่งออกเป็น 2 วิธี ได้แก่การกระตุ้นทางกายภาพ (Physical Activation) และ การกระตุ้นทางเคมี (Chemical Activation) โดยการกระตุ้นทางกายภาพนั้น เริ่มจากการนำวัตถุดิบมาผ่านกระบวนการคาร์บอไนเซชัน คือ การเผาที่อุณหภูมิสูง (ไม่เกิน 1000 องศาเซลเซียส) ในภาวะที่มีออกซิเจนต่ำ หรือเผาภายใต้บรรยากาศของก๊าซไนโตรเจนหรือก๊าซเฉื่อยอื่นๆ แล้วจึงผ่านกระบวนการกระตุ้นด้วย
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือไอน้ำ สำหรับการกระตุ้นทางเคมีนั้น เริ่มจากการแช่วัตถุดิบในสารเคมีที่เป็นสารกระตุ้น (Activating Agent) เช่น โพแทสเซียมไฮดรอก
ไซด์ (KOH), กรดซัลฟิวริก (H2SO4), โพแทสเซียมคาร์บอเนต (K2CO3) เป็นต้น จากนั้นจึงนำมาคาร์บอไนซ์ภายใต้บรรยากาศของก๊าซไนโตรเจน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือก๊าซอื่นๆ

โดยทั่วไปแล้วโครงสร้างของรูพรุน ขนาด และการกระจายตัวของรูพรุนในถ่านกัมมันต์แต่ละชนิดนั้นจะขึ้นอยู่กับธรรมชาติของวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตและวิธีการกระตุ้น (Chandra et al., 2009) สำหรับในงานวิจัยนี้ จะใช้วิธีการกระตุ้นทางเคมีในการเตรียมถ่านกัมมันต์ และศึกษาผลของปัจจัยต่างๆ เช่นอัตราส่วนระหว่างวัตถุดิบและสารกระตุ้น และอุณหภูมิในการกระตุ้นที่มีต่อโครงสร้างรูพรุนของถ่านกัมมันต์เพื่อนำไปสู่แนวทางในการควบคุมคุณลักษณะของถ่านกัมมันต์ที่ผลิตจากโฟมพอลิยูรีเทน

2. อุปกรณ์ และวิธีการทดลอง
2.1. วัตถุดิบ

เศษโฟมพอลิยูรีเทนจากกระบวนการทำพื้นรองเท้า ซึ่งได้รับการอนุเคราะห์จาก บริษัท บดินทร์ฟุตแวร์คอร์ปอเรชั่น จำกัด โดยการนำมาตัดให้เป็นชิ้นเล็กๆขนาดประมาณ 0.5 x 0.5 x 0.5 เซนติเมตร และทำความสะอาดเบื้องด้วยการล้าง จากนั้นนำไปอบในตู้อบที่อุณหภูมิ 110 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง
การวิเคราะคุณสมบัติโดยประมาณของโฟมพอลิยูรีเทน ดังแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 การวิเคราะห์คุณสมบัติโดยประมาณของโฟมพอลิยูรีเทน

2.2. การเตรียมถ่านกัมมันต์

การเตรียมถ่านกัมมันต์จากของเสียประเภทโฟมพอลิยูรีเทน โดยการกระตุ้นทางเคมี กับสารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนต และโซเดียมไฮดรอกไซด์ โดย การแช่โฟมพอลิยูรีเทนในสารกระตุ้นเข้มข้น 25% w/v โดยคำนวณอัตราส่วนระหว่างโฟมพอลิยูรีเทนกับสารกระตุ้นที่ใช้ในการแช่จาก

สำหรับในงานวิจัยนี้ใช้ impregnation ratio เท่ากับ 0.5 และ 1.5

นำโฟมพอลิยูรีเทนที่แช่ในสารกระตุ้นแล้วใส่ในจานครูซิเบิล แล้วนำไปคาร์บอไนซ์ในเตาเผาภายใต้บรรยากาศของก๊าซไนโตรเจน ที่อัตราการไหล 150มิลลิลิตร/นาที ด้วยอัตราการให้ความร้อน 10 องศาเซลเซียส/นาที จนถึงอุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียสแล้วจึงเปลี่ยนก๊าซเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ และคงอุณหภูมิดังกล่าวไว้เป็นเวลา 2 ชั่วโมง เมื่อเตาเผาอุณหภูมิลดลงจนถึงอุณหภูมิห้อง นำตัวอย่างออกจากเตา ล้างด้วยกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 5% โดยปริมาตร สำหรับโฟมพอลิยูรีเทนที่ผสมกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ แล้วล้างด้วยน้ำกลั่นอีกครั้งจนกระทั่ง pH เป็นกลาง จากนั้นนำมาล้างด้วยน้ำอีกครั้งแต่สำหรับโฟมพอลิยูรีเทนที่ผสมกับสารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนตจะล้างด้วยน้ำร้อนจนกระทั่งไม่มีสารเคมีตกค้าง นำตัวอย่างถ่านกัมมันต์ที่ล้างเสร็จแล้ว อบในตู้อบที่อุณหภูมิ 110 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง และเก็บไว้ในโถดูดความชื้น รอการวิเคราะห์ต่อไป

2.3. การวิเคราะห์วัตถุดิบ

2.3.1. การวิเคราะห์คุณสมบัติโดยประมาณ

การวิเคราะคุณสมบัติโดยประมาณ จะดำเนินการตามวิธี GB/T12496.1-12496.22 (1999) ซึ่งได้แก่ ความชื้น, สารระเหย, เถ้า และคาร์บอนคงตัว โดยการหาความชื้นนั้น จะนำโฟมพอลิยรีเทนที่แห้งมา 1 กรัม
ใส่ในถ้วยครูซิเบิล และนำไปอบในตู้อบที่อุณหภูมิ 110องศาเซลเซียสเป็นเวลา 3 ชั่วโมง จนกระทั่งโฟมพอลิยูรีเทนแห้ง นำโฟมพอลิยูรีเทน 1 กรัมที่แห้งมาใส่ในถ้วย
ครูซิเบิลพร้อมฝา และให้ความร้อนจากอุณหภูมิห้องถึง 850 องศาเซลเซียส เป็นเลา 7 นาที ใน mufflefurnace แล้วนำครูซิเบิลออกจากเตาเผา และทิ้งให้เย็นตัวในโถดูดความชื้นจนกระทั่งถึงอุณหภูมิห้อง สำหรับการหาสารระเหย ในการหาค่าเถ้านั้นจะนำโฟมพอลิยูรีเทน 1 ใส่ในถ้วยครูซิเบิพร้อมฝาปิดและให้ความร้อนจากอุณหภูมิห้องถึง 750 องศาเซลเซียส เป็นเลา 3 ชั่วโมง ใน muffle furnace แล้วนำครูซิเบิลออกจาก
เตาเผา และทิ้งให้เย็นตัวในโถดูดความชื้น และในการหาค่าคาร์บอนคงตัวนั้นได้จากผลรวมของความชื้นสารระเหย และเถ้า จาก 100 เปอร์เซ็นต์ (Sun andJiang, 2010)

2.3.2. การศึกษาพฤติกรรมการสลายตัวทางความร้อน

การทดลองจะทำในเครื่อง Thermogravimetric Analyzer (TGA 850) เพื่อศึกษาพฤติกรรมการสลายตัวทางความร้อนของโฟมพอลิยูรีเทนที่แช่ในสารกระตุ้นแล้ว ซึ่งตัวอย่างที่ใช้ในการวิเคราะห์ คือ โฟมพอลิยูรีเทน และโฟมพอลิยูรีเทนที่แช่ในสารกระตุ้นแล้ว โดยใช้อุณหภูมิ 30-1000 องศาเซลเซียส และเพิ่มอุณหภูมิด้วยอัตราการให้ความร้อน 10 องศาเซลเซียส/นาที ภายใต้บรรยากาศของก๊าซไนโตรเจน ที่อัตราการไหล 150 มิลลิลิตร/นาที

2.4. การวิเคราะห์คุณลักษณะของถ่านกัมมันต์

2.4.1. การวิเคราะห์หาหมู่ฟังก์ชันของถ่านกัมมันต์
การวิเคราะห์จะใช้เทคนิค Fourier TransformInfrared spectroscopy (FTIR) ซึ่งก่อนทำการทดลองจะนำถ่านกัมมันต์ไปบดให้มีขนาด 0.5 ไมโครเมตรแล้วนำ ไปผสมกับโพแทสเซียมโบรไมด์ (KBr)ประมาณ 0.01 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก จากนั้นเอาไปเข้าเครื่องอัดเพื่อให้มีลักษณะเป็นแผ่นกลม โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางศูนย์กลาง 12.7 มิลลิเมตรและความหนาประมาณ 1 มิลลิเมตร แล้วนำไปเข้าเครื่องวิเคราะห์โดยใช้ความยาวคลื่นประมาณ 4000ถึง 400 cm-1

2.4.2. Scanning Electron Microscope (SEM)
ใช้ถ่านกัมมันต์ที่มีขนาดของอนุภาคระหว่าง 40-80 เมช ซึ่งได้จากการนำมาร่อนในตะแกรง นำกาวคาร์บอนไปทาบนผิวรูปวงกลม แล้วโรยตัวอย่างถ่านกัมมันต์ที่เตรียมไว้บนผิวให้บางๆ จากนั้นนำตัวอย่างที่เตรียมไปเคลือบผิวด้วยโลหะทองในเครื่องเคลือบโลหะสูญญากาศ เป็นเวลา 60 วินาที เพื่อให้ถ่านกัมมันต์มีสภาพนำ (Conductivity) สูงและทำให้เกิดอิเลคตรอนมากขึ้น และนำตัวอย่างที่เคลือบผิวแล้ว
มาวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอน เพื่อดูโครงสร้างของถ่านกัมมันต์

3. ผลการทดลองและอภิปรายผล
3.1. การศึกษาพฤติกรรมการสลายตัวทางความร้อน
จากรูปที่ 1 แสดงผลของ TG และ dTG ของโฟมพอลิยูรีเทน โดยการสลายตัวในช่วงแรกเริ่มต้นที่อุณหภูมิประมาณ 30-240 องศาเซลเซียส โดยในช่วงนี้จะมีการสูญเสียน้ำ หนักเพียงเล็กน้อย เนื่องจากความชื้นระเหยออกไปและมีการสูญเสียน้ำ ในโครงสร้าง และช่วงถัดไปเริ่มต้นที่อุณหภูมิ 240- 470องศาเซลเซียส โดยในช่วงนี้จะมีการสูญเสียน้ำหนักมากที่สุด เนื่องจากมีปริมาณสารระเหยระเหยออกไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิ 364 องศาเซลเซียส จะมีการสูญเสียน้ำหนักมากที่สุดซึ่งเห็นได้จากพีคของ dTGและหลังจากอุณหภูมิประมาณ 470 องศาเซลเซียสน้ำหนักสุดท้ายอยู่ที่ 10%

จากรูปที่ 2 แสดงผลของ TG และ dTG ของโฟมพอลิยูรีเทนที่แช่ในสารระเหยโพแทสเซียมคาร์บอเนตในช่วงแรกเริ่มต้นที่อุณหภูมิประมาณ 30-205 องศาเซลเซียส โดยในช่วงนี้จะมีการสูญเสียน้ำหนักเพียงเล็กน้อย เนื่องจากความชื้นระเหยออกไปและมีการสูญเสียน้ำในโครงสร้าง และช่วงที่สองเริ่มต้นที่อุณหภูมิ
ประมาณ 205- 300 องศาเซลเซียส โดยในช่วงนี้จะมีการสูญเสียน้ำหนักมากที่สุด สูญเสียน้ำไปประมาณ 59% เนื่องจากมีปริมาณสารระเหยระเหยออกไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิ 294 องศาเซลเซียส จะมีการสูญเสียน้ำหนักมากที่สุดซึ่งเห็นได้จากพีคของ dTGและช่วงถัดไปเริ่มต้นที่อุณหภูมิประมาณ 300-432 องศาเซลเซียส โดยในช่วงนี้จะมีการสูญเสียน้ำหนักไปประมาณ 26% โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิ 432องศาเซลเซียส จะมีการสูญเสียน้ำหนักมากที่สุดซึ่งเห็นได้จากพีคของ dTG และหลังจากอุณหภูมิประมาณ 432 องศาเซลเซียส การสูญเสียน้ำหนักเหลืออยู่ 19% ซึ่งจะเห็นได้ว่าเมื่อเราแช่โฟมพอลิยูรีเทนกับโพแทสเซียมคาร์บอเนตจะทำให้ yield เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับโฟมพอลิยูรีเทน โดยโฟมพอลิยูรีเทนจะมีนํ้าหนักเหลืออยู่ 10% แต่โฟมพอลิยูรีเทนที่แช่โพแทสเซียมคาร์บอเนต น้ำหนักสุดท้ายจะเหลืออยู่19%

จากรูปที่ 3 แสดงผลของ TG และ dTG ของโฟมพอลิยูรีเทนที่แช่ในสารระลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ในช่วงแรกเริ่มต้นที่อุณหภูมิประมาณ 30-217 องศาเซลเซียส โดยในช่วงนี้จะมีการสูญเสียน้ำหนักเพียงเล็กน้อย เนื่องจากความชื้นระเหยออกไปและมีการสูญเสียน้ำในโครงสร้าง และช่วงที่สองเริ่มต้นที่อุณหภูมิประมาณ 217- 335 องศาเซลเซียส โดยในช่วงนี้จะมีการสูญเสียน้ำหนักมากที่สุด สูญเสียน้ำไปประมาณ
50% เนื่องจากมีปริมาณสารระเหยระเหยออกไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิ 325 องศาเซลเซียส จะมีการสูญเสียน้ำหนักมากที่สุดซึ่งเห็นได้จากพีคของ dTGและช่วงถัดไปเริ่มต้นที่อุณหภูมิประมาณ 325-500องศาเซลเซียส โดยในช่วงนี้จะมีการสูญเสียน้ำหนักไปประมาณ 31% โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิ 443 องศาเซลเซียส จะมีการสูญเสียน้ำหนักมากที่สุดซึ่งเห็นได้จากพีคของ dTG และหลังจากอุณหภูมิประมาณ500 องศาเซลเซียส การสูญเสียน้ำหนักเหลืออยู่ 19%ซึ่งจะเห็นได้ว่าเมื่อเราแช่โฟมพอลิยูรีเทนกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ จะทำให้ yield เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับโฟมพอลิยูรีเทน โดยโฟมพอลิยูรีเทนจะมีน้ำหนักเหลืออยู่10%แต่โฟมพอลิยูรีเทนที่แช่โซเดียมไฮดรอกไซด์ จะมีน้ำหนักสุดท้ายอยู่ที่ 19%

รูปที่ 1 TG/dTG ของโฟมพอลิยูรีเทน

รูปที่ 2 TG/dTG ของโฟมพอลิยูรีเทนที่แช่ในสารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนต

รูปที่ 3 TG/dTG ของโฟมพอลิยูรีเทนที่แช่ในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์

3.2 ค่าไอโอดีนนัมเบอร์

จากการทดลองนำโฟมพอลิยูรีเทนมาผลิตเป็นถ่านกัมมันต์ แล้วนำถ่านกัมมันต์ที่ได้ไปวิเคราะห์หาค่าไอโอดีนัมเบอร์ ซึ่งผลการทดลองสามารถคำนวณหาค่าไอโอดีนนัมเบอร์ได้ ดังแสดงดังตารางที่ 2

ตารางที่ 2 ค่าไอโอดีนของถ่านกัมมันต์

จากตารางที่ 2 จะเห็นได้ว่าเมื่อเปรียบเทียบอัตราส่วนของโพแทสเซียมคาร์บอเนตต่อโฟมพอลิยูรีเทนทั้ง 2 อัตราส่วน ที่อุณหภูมิเท่ากัน คือ 700 องศาเซลเซียสพบว่าอัตราส่วนของโพแทสเซียมคาร์บอเนตต่อโฟมพอลิยูรีเทนที่ ratio 1.5 จะให้ค่าไอโอดีนนัมเบอร์สูงกว่าโพแทสเซียมคาร์บอเนตต่อโฟมพอลิยูรีเทนที่ ratio 0.5 โดยจะให้ค่าไอโอดีนนัมเบอร์ คือ 592.14 มิลลิกรัม/กรัม และเมื่อเปรียบเทียบอัตราส่วนของโซเดียมไฮดรอกไซด์ต่อโฟมพอลิยูรีเทนทั้ง 2 อัตราส่วน ที่อุณหภูมิเท่ากัน คือ 700 องศาเซลเซียสพบว่าอัตราส่วนของโซเดียมไฮดรอกไซด์ต่อโฟมพอลิยูรีเทนที่ ratio 1.5 จะให้ค่าไอโอดีนนัมเบอร์สูงโซเดียมไฮดรอกไซด์ต่อโฟมพอลิยูรีเทนที่ ratio 0.5 โดยจะให้ค่าไอโอดีนนัมเบอร์ คือ 577.56 มิลลิกรัม/กรัม

3.3 การวิเคราะห์หาหมู่ฟังก์ชันของถ่านกัมมันต์ด้วยเทคนิค FTIR

จากรูปที่ 4 แสดงการวิเคราะห์หาหมู่ฟังก์ชันของถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วโพแทสเซียมคาร์บอเนต ที่ ratio 1.5 อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส จะเห็นได้ว่าถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโพแทสเซียมคาร์บอเนต เกิดขึ้นที่เลขคลื่นเท่ากับ 3442.87 cm-1 คือหมู่ เอมีน ที่เลขคลื่นเท่ากับ 2932.82 cm-1 และ 2575.92 cm-1จะปรากฏหมู่ CH ในสายโซ่ aliphatic ที่เห็นพีคเกิดขึ้นค่อนข้างน้อย และที่เลขคลื่นเท่ากับ 1616.86 cm-1 จะพบหมู่ฟังก์ชันของ C=O

จากรูปที่ 5 แสดงการวิเคราะห์หาหมู่ฟังก์ชันของถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ ratio 1.5 อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส จะเห็นได้ว่า ถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ เกิดขึ้นที่เลขคลื่นเท่ากับ 3420.91 cm-1 คือหมู่ เอมีน ที่เลขคลื่นเท่ากับ 3060.47 cm-1 และ 2551.94 cm-1 จะปรากฏหมู่ CH ในสายโซ่ aliphatic ที่เห็นพีคเกิดขึ้นค่อนข้างน้อย และที่เลขคลื่นเท่ากับ 1603.04 cm-1 จะพบหมู่ฟังก์ชันของ C=O เช่นเดียวกับการกระตุ้นด้วยโพแทสเซียคาร์บอเนต

รูปที่ 4 หมู่ฟังก์ชันที่เกิดบนพื้นผิวถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโพแทสเซียมคาร์บอเนต ratio 1.5 อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส

รูปที่ 5 หมู่ฟังก์ชันที่เกิดบนพื้นผิวถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ ratio 1.5 อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส

3.1. Scanning Electron Microscope (SEM)

จากภาพถ่าย SEM ของถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโพแทสเซียมคาร์บอเนต ratio 1.5 โดยใช้กำลังขยาย 50 เท่า พบว่าเกิดรูพรุนขนาดใหญ่(Macropores) เนื่องจากมีการสูญเสียสารประกอบคาร์บอนระหว่างช่องว่างระหว่างผลึกของคาร์บอน ทำ

รูปที่ 6 ภาพถ่าย SEM ของถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโพแทสเซียมคาร์บอเนต ratio 1.5 T=700°C

4. สรุปผล

การเตรียมถ่านกัมมันต์จากของเสียประเภทโฟมพอลิยูรีเทน โดยใช้สารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนตและโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นสารกระตุ้น ทำการคาร์บอไนซ์ในสภาวะอับอากาศ ในอัตราส่วนในการแช่และอุณหภูมิแตกต่างกัน พบว่าถ่านกัมมันต์กระตุ้นด้วยสารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนตที่ ratio 1.5อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส มีค่าการดูดซับไอโอดีนสูงสุด คือ 592.14 มิลลิกรัม/กรัม และมีหมู่ฟังก์ที่
เด่นชัดเกิดขึ้น 3 หมู่ คือ เอมีน, C-H ในสายโซ่ aliphatic และ C=O และจากการถ่ายภาพ SEM ถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์จะเกิดรูพรุนขนาดเล็กกว่าถ่านกัม มันต์ที่กระตุ้นด้วยโพแทสเซียมคาร์บอเนตให้เกิดพื้นที่ผิวสัมผัสมากขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 6

จากภาพถ่าย SEM ของถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ ratio 1.5 โดยใช้กำลังขยาย 50 เท่า พบว่าเกิดรูพรุนที่มีขนาดเล็กกว่าถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโพแทสเซียมคาร์บอเนต ratio 1.5 ดังแสดงในรูปที่ 7

รูปที่ 7 ภาพถ่าย SEM ของถ่านกัมมันต์ที่กระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ ratio 1.5 T=700°C

5. กิตติกรรมประกาศ

งานวิจัยนี้ได้รับทุนอุดหนุนจากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัยฝ่ายอุตสาหกรรม โครงการโครงงานอุตสาหกรรมและวิจัย สำหรับปริญญาตรี ประจำปี 2552 และคณะผู้วิจัยใคร่ขอขอบพระคุณบริษัทบดินทร์ฟุตแวร์ คอร์ปอเรชั่น จำกัด ในการสนับสนุนวัตถุดิบโฟมพอลิยูรีเทนสำหรับการวิจัย

เอกสารอ้างอิง

สาระเคมีภัณฑ์. (2546). พลาสติกในชีวิตประจำวัน : ตอนที่ 6 โพลียูรีเทน (ออนไลน์). สืบค้นจาก : http://www.chemtrack.org/News- Detail.
asp?TID=4&ID=16 [29 กรกฎาคม 2552] Diana C.S. Azevedo, J. Cassia S. Araujo, Moises Bastos – Neto, A. Eurico B. Torres,Emerson F. Jaguaribe, and Celio L.Cavalcante, “Microporous activated carbon prepared from coconut shells using chemical activation with zinc
chloride,’’ Microporous and MesoporousMaterials 100, pp. 361-364, 2007.

Donni Adinata, Wan Mohd Ashri Wan Daud,and Mohd Kheireddine Aroua,‘’Preparation and characterization of activated carbon from palm shell by chemical activation with K2CO3,’’Bioresource Technology 98, pp. 145–149,2007.

Kang Sun, and Jian chun Jiang, “Preparation and Characterization of activated carbon from rubble-seed shell by physical activation
With steam,” Biomass and Bioenergy 34, pp. 539-544, 2010.

Khalid Mahmood Zia, Haq Nawaz Bhatti, and Ijaz Ahmad Bhatti, “Methods for polyurethane and Polyurethane composites, recycling and recovery: A review,” Reactive & Functional Polymers 67, pp. 675–692, 2007.

Ru-Ling Tseng, and Szu-Kung Tseng, “Pore structure and adsorption performance of the KOH-activated carbons prepared from corncob,” Journal of Colloid and Interface Science 287, pp. 428–437, 2005.

Thio Christine Chandra, Magdalena MariaMirna, Jaka Sunarso, Yohanes Sudaryanto, and Suryadi Ismadji, “Activated carbon from durian shell: Preparation and characterization,” Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 40, pp. 457–462, 2009.

Zhonghua Hu, and M.P. Srinivasan, “Preparation of high-surface-area activated carbons from coconut shell,” Microporous and Mesoporous Materials 27, pp.11–18, 1999.

รายงาน UGP 10
เรื่อง พลาสติกคอมโพสิตจากตะกอนเยื่อกระดาษรีไซเคิล
(Composite Plastic from Waste Recycle Pulp)

อาจารย์ที่ปรึกษา
อาจารย์ ดร. จันทิรา โกมาสถิตย์

นักศึกษาในโครงงาน
นางสาวนันทนา ศรีพุทธคุณ
นางสาวเพ็ญศิริ ขาวเผือก

เลขที่โครงงาน I352A05007
สาขาวิชาเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ชื่อโครงงาน “พลาสติกคอมโพสิตจากตะกอนเยื่อกระดาษรีไซเคิล”
“Composite Plastic from Waste Recycle Pulp”
นันทนา ศรีพุทธคุณ 1) เพ็ญศิริ ขาวเผือก 1) และ ดร.จันทิรา โกมาสถิตย์ *2)

1) ภาควิชาเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
2) ภาควิชาเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี * Email : juntira.kom@kmutt.ac.th

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาพลาสติกคอมโพสิตจากพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (LLDPE) ผสมกับเยื่อกระดาษโดยใช้สารช่วยผสมคือพอลิเอทิลีนกราฟต์มาลีอิกแอนไฮดรายด์ ทำการศึกษาปัจจัยต่างๆ ที่มีต่อสมบัติของพลาสติกคอมโพสิต ได้แก่ ปริมาณของเยื่อกระดาษที่อัตราส่วน 1.0, 3.0 และ 5.0 % โดยน้ำหนักทั้งหมด และปริมาณสารช่วยผสมที่ 3.0 และ 5.0 % โดยน้ำหนักทั้งหมด ทำการเตรียมคอมโพสิตด้วยเทคนิคการผสมแบบหลอมเหลวด้วยเครื่องอัดรีดแบบเกลียวหนอนคู่ (Twin screw extrusion) และขึ้นรูปด้วยเทคนิคฉีดขึ้นรูป (Injection molding) จากนั้น
ศึกษาสมบัติต่างๆของพลาสติกคอมโพสิตที่เตรียมได้ เช่น สมบัติเชิงกล และสมบัติทางกายภาพ จากการทดลองเติมสารช่วยผสม ผสมในพลาสติกคอมโพสิต พบว่าสมบัติเชิงกลของพลาสติกคอมโพสิตดีขึ้น ปริมาณสารช่วยผสมที่เหมาะสม คือ 5 % โดยน้ำหนัก ค่าความแข็งแรงดึงลดลง (Tensile strength) ค่ามอดูลัส (Modulus) เพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณเยื่อกระดาษ ส่วนค่าร้อยละการยืด ณ จุดขาด (%Elongation at break) และความแข็งแรงกระแทก (Impact strength) มีค่าลดลง เมื่อปริมาณเยื่อกระดาษเพิ่มขึ้น ส่วนค่าการดูดซับน้ำ (Water absorption) ของพลาสติกคอมโพสิตเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณเยื่อกระดาษเพิ่มขึ้น แต่อย่างไรก็ดี การดูดซับน้ำลดลงเมื่อใส่สารช่วยผสม เวลาในการแช่ชิ้นงานมีผลต่อการดูดซับน้ำ เมื่อเวลามากขึ้นพลาสติกคอมโพสิตสามารถดูดซับน้ำได้เพิ่มขึ้น

คำสำคัญ : พลาสติก, คอมโพสิต, เยื่อกระดาษ, รีไซเคิล, ของเสีย

1. บทนำ
เนื่องจากบริษัทกระดาษแข็งไทย จำกัด เกิดปัญหาการกำจัดกากเยื่อกระดาษที่เหลือจากกระบวนการขึ้นรูปกระดาษแข็งหน้าขาวเทา ในแต่ละวันเป็นปริมาณมาก ซึ่งไม่สามารถนำเศษเยื่อกระดาษเหล่านี้มาทำการขึ้นรูปได้อีก กลายเป็นของเสียที่ต้องกำจัด จึงเล็งเห็นว่าควรมีการศึกษาเพื่อนำเอาของเสียคือกากเยื่อกระดาษเหล่านี้มาพัฒนาให้เป็นผลิตภัณฑ์เพื่อก่อประโยชน์ทางการค้าได้ต่อ และเนื่องจากผลิตภัณฑ์จากพลาสติกพอลิเอทิลีนเป็นวัสดุที่นิยมใช้อย่างแพร่หลาย เพราะมีราคาถูกและสามารถนำไปหลอมเพื่อรีไซเคิลนำกลับมาใช้ใหม่ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้กากเยื่อกระดาษเหลือทิ้งเหล่านี้มาพัฒนากับพลาสติกพอลิเอทิลีนโดยใช้เป็นตัวเติม (filler)ในพลาสติกให้มีสมบัติแตกต่างออกไปจากเดิม ได้แก่ สีและความทึบแสง สมบัติเชิงกล และสมบัติกายภาพ ซึ่งสามารถพัฒนาสำหรับนำไปเป็นผลิตภัณฑ์พลาสติกได้ต่อไป

2. อุปกรณ์และวิธีการ
2.1 ขั้นตอนการเตรียมเยื่อกระดาษ
2.1.1 การเตรียมเยื่อกระดาษด้วยน้ำเปล่า
เริ่มจากการ ชั่งเยื่อกระดาษเปียกจำนวน 100 กรัมผสมกับน้ำปันล้างเยื่อเป็นเวลา 10 นาที นำมากรองด้วยเครื่องกรองใช้กระดาษกรองเบอร์91ให้เหลือแต่เยื่อกระดาษ จากนั้นนำเยื่อกระดาษที่กรองได้ไปอบที่ อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียสเป็นเวลา1ชม.หรือจนกว่าน้ำหนักจะคงที่

ภาพที่ 1 ปั่นล้างเยื่อด้วยเครื่องปั่น overhead

ภาพที่ 2 กรองเยื่อกระดาษด้วยเครื่องกรอง

ภาพที่ 3 เยื่อกระดาษที่ผ่านการอบแห้ง

ภาพที่ 4 บดเยื่อกระดาษหลังอบแห้งจัดเก็บใส่ขวด

2.1.2 การเตรียมเยื่อกระดาษด้วยสารละลายสบู่
เริ่มจากการชั่งเยื่อกระดาษเปียกจำนวน 100 กรัม ผสมกับ สารละลายสบู่ความเข้ม ข้น 5% ปั่นล้างเยื่อด้วย เครื่องปั่นกวนสารเป็นเวลา 10 นาทีแล้วล้างฟอง สบู่ออก ด้วยน้ำเปล่า วัดค่า pH ให้อยู่ในช่วง pH 6-7 นำมากรองด้วยเครื่องกรอง ใช้กระดาษกรองเบอร์91ให้เหลือแต่เยื่อกระดาษแล้วอบที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชม.หรือจนกว่าน้ำหนักจะคงที

2.1.3 การเตรียมเยื่อกระดาษด้วยกรดแก่เจือจาง
ในขั้นตอนนี้จะเป็นการนำเยื่อกระดาษที่ล้างด้วยน้ำเปล่ามาล้างด้วยกรดไนตริกความเข้มข้น 20% อีกครั้ง ซึ่งแบ่งการล้างออกได้ 2 วิธี ดังนี้
1) ล้างด้วยกรดไนตริกแบบใช้ความร้อนเริ่มจากการนำเยื่อกระดาษปริมาณ 50 กรัม ใส่ลงในสารละลายกรดไนตริก ที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1ชม.จากนั้นนำมาล้างและกรองน้ำออก ด้วยเครื่องกรองใช้กระดาษกรองเบอร์91นำเยื่อกระดาษที่ได้อบด้วยอุณหภูมิ 100 องศาเป็นเวลา 1 ชม. ได้เยื่อกระดาษแห้งสีเขียว
2) ล้างด้วยกรดไนตริกแบบไม่ใช้ความร้อนเริ่มจากการนำเยื่อกระดาษปริมาณ 50 กรัมใส่ลงใน สารละลายกรดไนตริกปั่นเยื่อเป็นเวลา 1 ชม.จากนั้น นำมาล้างและกรองน้ำออกด้วยเครื่องกรองใช้กระดาษกรองเบอร์ 91นำเยื่อกระดาษอบด้วยอุณหภูมิ
100 องศาเซลเซียส เป็น เวลา 1ชม.ได้เยื่อกระดาษแห้งสีเขียว
2.2 ขั้นตอนการผสมและขึ้นรูปพลาสติก
2.2.1 การผสมวัตถุดิบด้วยเครื่องผสมความเร็วสูงขั้นตอนนี้เป็นการผสมให้วัตถุดิบรวมกันด้วยเครื่องปั่นความเร็วสูง ใช้อัตราเร็ว 1000 รอบต่อนาทีก่อนที่จะนำไปผสมให้เป็นเนื้อเดียวกันในเครื่องอัดฉีดแบบเกลียวหนอนคู่ ผสมพลาสติก พอลิเอทิลีน
เยื่อกระดาษ สารป้องกันการเสื่อมสภาพร้อยละ 0.1โดยน้ำหนัก และสารคู่ควบชนิด polyethylene maleicanhydride ตามอัตราส่วน ดังแสดงในตารางที่ 1 และ 2

ตารางที่ 1 อัตราส่วนผสมพลาสติกพอลิเอทิลีนรีไซเคิลผสมเยื่อกระดาษชนิดต่างๆ

ตารางที่ 2 อัตราส่วนผสมพลาสติกพอลิเอทิลีนชนิดเม็ดใหม่และเม็ดรีไซเคิล ผสมเยื่อกระดาษที่ล้างด้วยสารละลายสบู่ในอัตราส่วนต่างๆ

2.3 การผสมวัตถุดิบด้วยเครื่องอัดรีดแบบเกลียวหนอนคู่
หลังจากผสมวัตถุดิบเข้าด้วยกันด้วยเครื่องผสมความเร็วสูงแล้วนำไปผสมให้เป็นวัสดุคอมปาวน์ด้วย เครื่องอัดรีดแบบเกลียวหนอนคู่รุ่น HAAKE PolylabRheomexCTW 100p ใช้อุณหภูมิในการหลอมผสม 160-190 องศาเซลเซียสใช้ความเร็วรอบสกรู 80 รอบต่อนาที วัสดุจะหลอมเหลว และถูกอัดรีดออกมาเป็นเส้น ทางหัวขึ้นรูป (die) ชนิดรูกลม 3 รูทำ การหล่อเย็นและตัดวัสดุที่ถูกอัดรีดให้เป็นเม็ดได้เม็ดที่เหมาะสมจะนำไปฉีดขึ้นรูป

2.4 การฉีดขึ้นรูปชิ้นงานทดสอบ
หลังจากผสมวัตถุดิบให้เป็นเม็ดคอมปาวด์แล้วนำเม็ดคอมปาวด์มาฉีดขึ้นรูปด้วยเครื่องฉีดพลาสติกให้เป็นชิ้นงานทดสอบตามมาตรฐานโดยใช้แม่พิมพ์รูปดัมเบลล์ (dumbells) อุณหภูมิที่ใช้ใน การฉีดขึ้นรูปใช้ความเร็วรอบสกรู (Screw speed) 170 รอบต่อนาทีขนาดหัวฉีด (Screw Diameter) 22 มิลลิเมตร ใช้ความดันในการฉีด (Injection pressure) 55 bar แม่พิมพ์ที่ใช้เป็นรูปดัมเบลล์ตามมาตรฐาน ASTM D638 ดังภาพที่ 5

ภาพที่ 5 ลักษณะชิ้นงานดัมเบลล์

3. วิธีการวิเคราะห์ผลการวิจัย
3.1 การวิเคราะห์สมบัติทางกล
3.1.1 การทดสอบความทนทานต่อแรงดึง
การทดสอบสมบัติความต้านทานแรงดึง คือการวัด ความทนทานของวัสดุที่ได้รับแรงคงที่หรือได้รับแรงอย่างช้าๆ บอกถึงความแข็งแรงของวัสดุเมื่อได้รับแรงดึงความแข็งแรงของการยึดเกาะระหว่าง เยื่อกระดาษกับพลาสติกพอลิเอทิลีน ทดสอบกับชิ้นงานฉีดลักษณะดัมเบลล์สมาตรฐาน ASTM:D638-03 Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics ความยาวเกจ (gaugelength) 50 มิลลิเมตรด้วยเครื่องทดสอบแรงดึงรุ่น 50 KN, Hounds field,England. (Load 1,000 N, 10 KN) ความเร็วในการดึง 50 มิลลิเมตรต่อนาที รายงานผลการทดสอบค่ายังมอดูลัส (Young’s modulus) ค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด(Ultimate tensile strength) และเปอร์เซ็นต์ในการยืดตัวณ จุดขาด (% Elongation at break)

ภาพที่ 6 ชิ้นงานขณะทดสอบความทนทานต่อแรงดึง

3.1.2 การทดสอบความทนทานต่อแรงกระแทก
เตรียมชิ้นงานทดสอบ ตามมาตรฐาน ASTM D 256 แบบ Izod impact test ขนาดความกว้าง 10 มิลลิเมตร ความหนา 4 มิลลิเมตรทำรอยบากด้วยเครื่องทำรอยบากเป็นรูปตัวV มุม 45 องศาจะได้ชิ้นงานทดสอบที่มีลักษณะ ทำการทดสอบ ด้วยเครื่องทดสอบความทนแรงกระแทก รุ่น (Izod impact) Gotech,Taiwan โดยใช้ตัวเหวี่ยง (Pendulum) ที่มีขนาด 500 กรัม ให้แรงกระแทกกับชิ้นงานบริเวณรอยบากนำค่าพลังงานที่อ่านได้มาคำนวณหาค่าความทนทานต่อแรงกระแทก

ภาพที่ 7 ลักษณะของชิ้นงานที่ใช้ทดสอบความทนทานต่อแรงกระแทก

3.2 การวิเคราะห์สมบัติทางกายภาพ
3.2.1 การทดสอบสมบัติการดูดซับน้ำ
นำชิ้นงานตัวอย่าง ไปอบที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นนำมาชั่งน้ำหนักชิ้นงานโดยละเอียด นำชิ้นงานมาแช่น้ำเป็นระยะเวลา
ต่างๆ คือ12 และ 24 ชั่วโมง หลังจากแช่ชิ้นงานเป็นระยะเวลาต่างๆ แล้วนำชิ้นงานมาซับน้ำที่พื้นผิวชิ้นงานและชั่งน้ำหนักอีกครั้ง และทำการจดบันทึกและทำการคำนวณ %การดูดซับ น้ำตามสมการ (1) ตามมาตรฐาน ASTM D 570: Standard Test Method for Water Absorption of Plastics

โดยที่       Wa คือ น้ำหนักตัวอย่างหลังแช่น้ำ
Wb คือ น้ำหนักตัวอบแห้ง

4. ผลการทดลอง
4.1 ผลจากขั้นตอนการเตรียมเยื่อกระดาษ
4.1.1 ผลจากการวิเคราะห์เยื่อกระดาษด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope ; SEM)เยื่อที่เตรียมจากน้ำเปล่าและสารละลายสบู่มีลักษณะคล้ายคลึงกัน คือเป็นอนุภาคขนาดเล็กมีรูปร่างที่ไม่แน่นอน ส่วนเยื่อกระดาษที่เตรียมจากด้วยสารละลายกรดไนตริกแบบใช้ความร้อนจะมีลักษณะรูปร่างที่ไม่แน่นอน และเยื่อกระดาษที่เตรียมจากด้วยสารละลายกรดไนตริกแบบไม่ใช้ความร้อน มีลักษณะเป็นเส้นใยยาว

ภาพที่ 8 เยื่อกระดาษที่เตรียมด้วยน้ำเปล่า

ภาพที่ 9 เยื่อกระดาษที่เตรียมด้วยสารละลายสบู่

ภาพที่ 10 เยื่อกระดาษที่เตรียมด้วยสารละลายกรดไนตริกแบบใช้ความร้อน

ภาพที่ 11 เยื่อกระดาษที่เตรียมด้วยสารละลายกรดไนตริกแบบไม่ใช้ความร้อน

4.1.2 ผลการวิเคราะห์ปริมาณธาตุที่เหลืออยู่ในตะกอนเยื่อกระดาษด้วยเครื่อง X-Ray Fluorescense Spectroscope (XRF)
จากการส่งผลวิเคราะห์ปริมาณธาตุที่เหลืออยู่ในตะกอนเยื่อกระดาษ พบว่าเยื่อที่เตรียมได้จากการล้างด้วยสารละลายสบู่สามารถล้างธาตุโลหะหนัก เช่น อะลูมิเนียม ซิลิคอนไดออกไซด์ ไททาเนียมไดออกไซด์สนิมเหล็ก ซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ เป็นต้น ออกได้มากที่สุด ส่วนเยื่อกระดาษที่เตรียมได้จากการล้างด้วยสารละลายกรดไนตริกทั้งแบบชนิดใช้ความร้อนและไม่ใช้ความร้อนสามารถล้างธาตุจำพวกแคลเซียมออกไซด์ได้ดี แต่ล้างธาตุโลหะหนักออกได้น้อยเมื่อเทียบกับเยื่อกระดาษเตรียมด้วยน้ำเปล่าและสารละลายสบู่

ภาพที่ 12 แสดงปริมาณธาตุที่เหลืออยู่ในเยื่อกระดาษแต่ละชนิด

4.2 ผลจากการผสมและขึ้นรูปพลาสติกคอมโพสิตผสมตะกอนเยื่อกระดาษรีไซเคิล
พลาสติกคอมโพสิตพอลิเอทิลีนชนิดบริสุทธิ์ผสมเยื่อกระดาษเมื่อส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์จะเห็นได้ว่าภาคตัดขวางของพลาสติกคอมโพสิตมีรูพรุนเล็กน้อยดังภาพที่ 13 เมื่อเปรียบเทียบกับพลาสติกคอมโพสิตพอลิเอทิลีนชนิดรีไซเคิลผสมเยื่อกระดาษซึ่งภาคตัดขวางมีรูพรุนมาก ดังภาพที่ 14 เนื่องจากขณะที่พลาสติกถูกรีดออกมาจากหัวดายในขั้นตอนการผสมและหลอมขึ้นรูปนั้นผ่านความร้อนสูง จึงทำให้พลาสติกคอมโพสิตพอลิเอทิลีนชนิดรีไซเคิลเกิดการพองตัวและเมื่อผ่านรางน้ำ การพองตัวจะลดลงและคงรูปในที่สุด ซึ่งเป็นผลให้เมื่อส่องภาคตัดขวางของพลาสติกคอมโพสิตรีไซเคิลด้วยกล้องจุลทรรศน์จะเห็นว่ามีรูพรุนจำนวนมากส่วนลักษณะสีของพลาสติกทั้งสองชนิดนั้นก็จะแปรผันไปตามปริมาณเยื่อที่ใส่ลงไป คือ ยิ่งใส่เยื่อมากสีของพลาสติกก็จะออกไปทางสีเขียวเข้มขึ้นตามลำดับ

ภาพที่ 13 พลาสติกคอมโพสิตบริสุทธิ์ผสมเยื่อกระดาษที่ล้างด้วยสบู่ 5% และสารคู่ควบชนิด B 3%

ภาพที่ 14 พลาสติกคอมโพสิตชนิดรีไซเคิลผสมเยื่อกระดาษที่ล้างด้วยสบู่ 5% และสารคู่ควบชนิด A 3%

4.3 ผลจากการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลและสมบัติทางกายภาพของพลาสติกคอมโพสิตผสมเยื่อกระดาษรีไซเคิล
4.3.1 ผลการทดสอบสมบัติความต้านทานแรงดึง

ภาพที่15 กราฟ stress-strain ของพลาสติกพอลิเอทิลีนบริสุทธิ์ไม่ผสมเยื่อกระดาษและสารเติมแต่ง

ภาพที่16 กราฟ stress-strain ของพลาสติกพอลิเอทิลีนบริสุทธิ์ผสมเยื่อกระดาษที่ล้างด้วยสารละลายสบู่ 5%และสารคู่ควบชนิด B 3%

จากการทดลองนำ พลาสติกพอลิเอทิลีนบริสุทธิ์ผสมเยื่อกระดาษที่ปริมาณเท่ากัน และทำการเติมสารคู่ควบที่ต่างปริมาณ คือ สารคู่ควบชนิด B ที่3% และ 5% พบว่าพลาสติกคอมโพสิตที่ผสมเยื่อกระดาษ 1% และ 5% มีค่าความต้านทานแรงดึงเพิ่มขึ้น
และพลาสติกคอมโพสิตที่ผสมเยื่อกระดาษ 3% มีค่าความต้านทานแรงดึงคงที่เมื่อเติมสารคู่ควบเพิ่มขึ้น

ภาพที่17 กราฟ stress-strain ของพลาสติกพอลิเอทิลีนชนิดรีไซเคิลไม่ผสมเยื่อกระดาษและสารเติมแต่ง

ภาพที่18 กราฟ stress-strain ของพลาสติกพอลิเอทิลีนชนิดรีไซเคิลผสมเยื่อกระดาษที่ล้างด้วยสารละลายสบู่ 1% และสารคู่ควบชนิด B 3%

จากการทดลองนำ พลาสติกพอลิเอทิลีนรีไซเคิลผสมเยื่อกระดาษที่ปริมาณเท่ากัน และทำการเติมสารคู่ควบที่ต่างปริมาณ คือ สารคู่ควบชนิด B ที่ 3% และ 5% พบว่าพลาสติกคอมโพสิตที่ผสมเยื่อกระดาษ 3% และ 5% มีค่าความต้านทานแรงดึงเพิ่มขึ้น และพลาสติกคอมโพสิตที่ผสมเยื่อกระดาษ 1% มีค่าความต้านทานแรงดึงลดลงเมื่อเติมสารคู่ควบเพิ่มขึ้น

ภาพที่19 กราฟ stress-strain ของพลาสติกพอลิเอทิลีนชนิดรีไซเคิลผสมเยื่อกระดาษที่ล้างด้วยสารละลายสบู่ 1% และสารคู่ควบชนิด A 3%

จากการเปรียบเทียบค่าความต้านทานแรงดึงของพลาสติกพอลิเอทิลีนรีไซเคิลที่ไม่เติมเยื่อและสารเติมต่างกับอัตราส่วนพลาสติกคอมโพสิตผสมเยื่อตะกอนกระดาษและสารคู่ควบทั้งสองชนิดในอัตราส่วนต่างๆพบว่าที่พลาสติกคอมโพสิตผสมเยื่อตะกอนกระดาษที่ 1% และสารคู่ควบชนิด A, 3%wt มีค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด แสดงว่าวัสดุคอมโพสิตมีค่าความเหนียวเพิ่มขึ้น
4.3.2 ผลการทดสอบสมบัติความต้านทานแรงกระแทก
จากการเปรียบเทียบค่าความต้านทานแรงกระแทกของพลาสติกพอลิเอทิลีนรีไซเคิลที่ไม่เติมเยื่อและสารเติมต่างกับอัตราส่วนพลาสติกคอมโพสิตผสมเยื่อตะกอนกระดาษและสารคู่ควบทั้งสองชนิดในอัตราส่วนต่างๆ พบว่าที่พลาสติกคอมโพสิตผสมเยื่อตะกอนกระดาษที่ 1% และสารคู่ควบชนิด B 3% และที่พลาสติกคอมโพสิตผสมเยื่อตะกอนกระดาษที่ 5% และสารคู่ควบชนิด A, 5%wt มีค่าความต้านทานแรงกระแทกสูงสุด แสดงว่าวัสดุคอมโพสิตมีค่าความแกร่งเพิ่มขึ้น

4.3.3 ผลการทดสอบสมบัติการดูดซับน้ำ
จากการเปรียบเทียบพลาสติกคอมโพสิตชนิดรีไซเคิลผสมเยื่อตะกอนกระดาษที่ 1%, 3% และ 5%รวมกับสารคู่ควบชนิด B, 5%wt มีเปอร์เซ็นต์การดูดซับน้ำมากกว่าพลาสติกคอมโพสิตที่ไม่ผสมเยื่อและสารเติมแต่งจากการเปรียบเทียบพลาสติกคอมโพสิตผสมเยื่อตะกอนกระดาษที่ 1%, 3% และ 5%และสารคู่ควบชนิด A 5% มีเปอร์เซ็นต์การดูดซับน้ำมากกว่าพลาสติกคอมโพสิตที่ไม่ผสมเยื่อและสารเติมแต่ง
จากการเปรียบเทียบพลาสติกคอมโพสิตผสมเยื่อตะกอนกระดาษระหว่างสารคู่ควบสองชนิด พบว่าสารคู่ควบชนิด A มีสมบัติการดูดซับน้ำของพลาสติกคอมโพสิตมากกว่าการเติมสารคู่ควบชนิด B

5. สรุปผลการทดลอง
5.1 วิธีเตรียมเยื่อกระดาษเพื่อขึ้นรูปกับพลาสติกพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ
วิธีการเตรียมเยื่อกระดาษที่เหมาะสมกับการขึ้นรูปกับพลาสติกพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำมากที่สุด คือ เยื่อกระดาษที่เตรียมด้วยสารละลายสบู่เนื่องจากมีขนาดเล็กและสามารถล้างธาตุโลหะหนักออกได้มากที่สุด

5.2 ส่วนประกอบที่เหมาะสมในการขึ้นรูปกับพลาสติกพอลิเอทิลีนผสมตะกอนเยื่อกระดาษรีไซเคิล
5.2.1 ผลการทดสอบสมบัติความต้านทานแรงดึง
จากการทดลองสมบัติความต้านทานแรงดึงพบว่า พลาสติกคอมโพสิตผสมตะกอนเยื่อกระดาษที่ล้างด้วยสารละลายสบู่ 1% สารคู่ควบชนิด A ที่อัตราส่วน 3% มีค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด แสดงว่าที่อัตราส่วนดังกล่าวจะไปเพิ่มความเหนียวให้กับวัสดุคอมโพสิต
5.2.2 ผลการทดสอบสมบัติความต้านทานแรงกระแทก
พบว่าพลาสติกคอมโพสิตผสมตะกอนเยื่อกระดาษที่ล้างด้วยสารละลายสบู่ 5% สารคู่ควบชนิด A5% มีค่าความต้านทานแรงกระแทกสูงสุด แสดงว่าที่อัตราส่วนดังกล่าวจะไปเพิ่มความแกร่งให้กับวัสดุคอมโพสิต
5.2.3 ผลการทดสอบสมบัติการดูดซับน้ำ
ปริมาณเยื่อกระดาษที่มากขึ้นจะเพิ่มช่องว่างรอยต่อผิวระหว่างพอลิเมอร์กับเยื่อกระดาษทำให้ดูดซับน้ำมากขึ้น และสารคู่ควบจะทำหน้าที่เป็นสะพานให้พอ
ลิเมอร์กับเยื่อกระดาษเกิดการยึดเกาะกันได้ดีขึ้น ลดช่องว่างระหว่างเยื่อและพอลิเมอร์เป็นผลให้ดูดซับน้ำได้น้อยลง

กิตติกรรมประกาศ

คณะผู้วิจัยโครงงาน ขอขอบคุณ
สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย สำนักงานโครงการ IRPUS ฝ่ายอุตสาหกรรมโครงการโครงงานอุตสาหกรรมสำ หรับศึกษาปริญญาตรี ประจำ ปี
การศึกษา 2552 ที่ได้สนับสนุนทุนวิจัยในครั้งนี้
บริษัท กระดาษแข็งไทย จำ กัด ให้การสนับสนุนการศึกษา โดยการอนุเคราะห์ตะกอนเยื่อกระดาษรีไซเคิลเพื่อใช้ในการวิจัยในครั้งนี้

เอกสารอ้างอิง

[1] ชนิดา โยธินวัฒนกำจร,2548, “การศึกษาความสามารถในการขึ้นรูปและสมบัติของวัสดุคอมโพสิทพอลิพรอพิลีนกับขี้เลื่อย”. หลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตร
มหาบัณฑิต สายวิชาเทคโนโลยีวัสดุ คณะพลังงานและวัสดุ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.

[2] ปิ่นสุภา ปีติรักษ์สกุล,2551, “คอมโพสิทไม้-พลาสติกวัสดุใหม่สำหรับงานก่อสร้าง”วารสารรามคำแหง ฉบับวิศวกรรมศาสตร์. ปีที่2. ฉบับที่1ประจำ เดือน
พฤษภาคม.

[3] รศ.อรอุษา สรวารี,2547, “สารเติมแต่งพอลิเมอร์เล่ม 1”,โรงพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กรุงเทพ.

[4] อาชาไนย บัวศรี และคณะ,2550,“การศึกษาวัสดุเสริมองค์ประกอบของพอลิโอเลฟินกับผงขี้เลื่อย”.การประชุมทางวิชาการของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ครั้ง
ที่ 45.

[5] จุฑารัตน์ ปรัชญาวรากร และคณะ,2547,“สมบัติของพอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูงที่นำกลับมาใช้ใหม่เสริมแรงโดย ขี้เลื่อยไม้เต็ง”.วารสารวิทยาศาสตร์ มก.ฉบับที่ 22(1)

[6] สัญญา แก้วเกตุ และคณะ,2542, “การผสมแกลบกับโพลีเอสเทอร์และการทดสอบคุณสมบัติเชิงกล” .เคมีอุตสาหกรรม สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ.

[7] พนิตนาฎ แย้มบุญยิ่ง และคณะ, 2543, “ผลของฟิลเลอร์ที่มีต่อสมบัติเชิงกลของวัสดุผสมระหว่างแกลบและโพลีเอสเทอร์ชนิดไม่อิ่มตัว”. เคมีอุตสาหกรรม สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ.

[8] Bin Li and Jinmei He. 2004. “Investigation of mechanical property, flame retardancy and thermaldegradation of LLDPE–wood-fibre composites”. Polymer Degradation and Stability 83:241-246.

[9] Colom, x., carrasce, F., Pages, P. and Canavate, J., 2003, “Effect of Different Treatments on the Interface of HDPE/Lignocelloosic Fiber Composites”, Composites Science and Technology, Vol 63, pp.161-169.

การลดปริมาณการใช้น้ำโดยวิธีนำน้ำล้างชิ้นงานกลับมาใช้ใหม่
The Decrease of Water Use By Recycling of Workpieces Rinse

นิภาพร มะโนใน 1) สถิตคุณ เอียสกุล1) และ ผศ. กชกร สุรเนาวรัตน์ *1)
1) ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ (บางเขน)
1) ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ (บางเขน)*
หัวหน้าโครงการ E-mail: fengkos@ku.ac.th

บทคัดย่อ

การศึกษาวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อลดการใช้น้ำล้างชิ้นส่วนมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ ในกระบวนการผลิตPretreatment การนำน้ำล้างชิ้นงานกลับมาใช้ใหม่นี้ เพื่อลดต้นทุนผลิตภัณฑ์และค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสีย เพิ่มประสิทธิภาพของการล้างชิ้นงาน และใช้เป็นระบบต้นแบบเพื่อปรับปรุงกระบวนการล้างในส่วนอื่นๆของโรงงานต่อไป
การทดลองต่างๆท้าขึ้นเพื่อที่จะศึกษาหาระบบหมุนเวียนน้ำล้างชิ้นงานกลับมาใช้ใหม่ที่เป็นไปได้แบบต่างๆ ที่มีความเหมาะสมกับองค์กร และทำการเปรียบเทียบระบบเหล่านี้ในเชิงเทคนิค เศรษฐศาสตร์ และสิ่งแวดล้อม โดยระบบนี้จะใช้เพื่อกำจัดตะกอนแขวนลอย รวมทั้งควบคุมระดับความเป็นกรด-ด่าง และค่าการนำไฟฟ้าให้อยู่ในมาตรฐานของโรงงาน
ถังกรองมัลติมีเดียทำงานร่วมกับถุงกรองและการปล่อยน้ำล้างชิ้นงานออกจากถังอย่างน้อย 3 ครั้งต่อวัน เป็นระบบบำบัดที่เหมาะสมที่สุด เงินลงทุนของระบบนี้คือ 538,531 บาท ด้วยระยะเวลาคืนทุน 9 เดือน 7 วัน และด้วยอัตราผลตอบแทนการลงทุน 51.59 % ปริมาณการใช้น้้าสามารถลดลงได้ 76.3 % เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการเดิม

คำสำคัญ : กระบวนการผลิต Pretreatment, น้ำล้างชิ้นงาน, น้ำเสีย, การนำกลับมาใช้ใหม่, ระบบบำบัด

Abstract

The purpose of this research was to decrease the amount of rinse of the motor compressor workpieces in the Pretreatment manufacturing process .The recycling of workpieces rinse was to reduce the product cost and expenses in the treatment of wastewater, enhance the efficiency of workpieces rinse, and be the pilot system, being able to be applied for the rinse process in other parts of the factory.
The experiment was performed in order to study various feasible rinse recycling systems, suitable with the organization and in comparison of the technological, economic, and environmental aspects. It can be used to remove suspended solids as well as control the pH levels and conductivity levels of workpieces rinse in agreement with the factory standards.
The multi-media filtration tank combined with the filter bags along with the release of workpieces rinse from the tank at least three times a day is the most suitable treatment . The capital investment is 538,531 baht , with a pay back period of 9 month and 7 days, and with an internal rate of return of 51.59 %. The amount of water use is decreased by 76.3% compared with the original process.

Keywords: Pretreatment manufacturing process, workpieces rinse, wastewater, recycling, treatment

1. บทนำ

สาเหตุหลักของการสูญเสียน้ำที่ใช้ล้างชิ้นงานในขั้นตอน Pretreatment ได้แก่ มีการใช้น้ำในปริมาณมากในการล้างชิ้นงาน เนื่องจากมีการเปิดน้ำประปาและปล่อยน้ำล้างชิ้นงานทิ้งอยู่ตลอดเวลาในถัง Spray Water Rinse 2 เพื่อล้างตะกอนแขวนลอยที่ติดมากับชิ้นงาน และยังมีการติดตั้ง Bag filter (ถุงกรอง) เพื่อนำน้ำกลับมาใช้ใหม่แต่ไม่สามารถใช้งานได้จริงในทางปฏิบัติ ดังนั้นจึงท้าการศึกษาค้นคว้าทดลองหาระบบบำบัดที่สามารถนำน้ำล้างชิ้นงานกลับมาใช้ใหม่ ที่สามารถก้าจัดตะกอนแขวนลอย ควบคุมค่าความเป็นกรด-ด่าง และค่าการนำไฟฟ้าให้อยู่ในมาตรฐานที่โรงงานกำหนด ซึ่งสามารถสรุประบบที่เป็นไปได้ดังนี้
1. ถังกรองมัลติมีเดีย (Multi-media filtration tank) {ทราย+แอคติเวตเตตคาร์บอน(Activated carbon)}
2. ถุงกรอง
3. รีเวอร์สออสโมซิส (Reverse Osmosis, RO)

2. วิธีการดำเนินการ

1. นำน้ำที่ผ่านการล้างชิ้นงานแล้วจากถัง Spray Water Rinse 2 ไปวิเคราะห์หา ขนาดอนุภาคของตะกอนแขวนลอย , ค่าความเป็นกรด-ด่าง และ ค่า การนำไฟฟ้า
2. จากขนาดของตะกอนแขวนลอยที่ได้นำมาเลือกและทดลองหาระบบบำบัดที่เหมาะสมกับองค์กรและเงินลงทุนในระบบต่ำถึงปานกลาง
3. นำระบบบำบัดที่เลือกมาประเมินในเชิงเทคนิค เศรษฐศาสตร์ และสิ่งแวดล้อม
4. สรุปผลหาระบบบำบัดที่เหมาะสมที่สุดเมื่อพิจารณาจากเกณฑ์ต่างๆ

3. ผลการทดลองและอภิปรายผล

จากผลการทดลองโดยใช้ถังกรองมัลติมีเดีย (รูปที่ 1 และ รูปที่ 2) พบว่าน้ำที่ผ่านการล้างชิ้นงานแล้วในถัง Spray Water Rinse 2 เมื่อนำมาผ่านระบบกรองโดยใช้ถังกรองมัลติมีเดีย ตะกอนแขวนลอยที่มีขนาดใหญ่จะถูกกำจัดออกไปทำให้น้ำที่มีสีขุ่นมีความใสขึ้นในระดับหนึ่ง

รูปที่ 1 น้ำและตะกอนของน้ำล้างชิ้นงานก่อนผ่านระบบกรองมัลติมีเดีย

รูปที่ 2 น้ำและตะกอนของน้ำล้างชิ้นงานหลังผ่านระบบกรองมัลติมีเดียที่ใช้ชั้นกรองเป็นทราย

ตารางที่ 1 ผลการวิเคราะห์ขนาดอนุภาค ด้วยเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาค

จากการศึกษาผลการวิเคราะห์ขนาดของตะกอนแขวนลอย (ตารางที่ 1) พบว่า จากค่าเฉลี่ยทั้ง 4 ตัวอย่างในตารางที่ 1 ตะกอนขนาดใหญ่กว่า 50 ไมโครเมตรขึ้นไป คิดเป็น 30% ของตะกอนทั้งหมด ตะกอนขนาดใหญ่กว่า 10 ไมโครเมตร แต่ไม่เกิน 50 ไมโครเมตร คิดเป็น 49% ของตะกอนทั้งหมด ตะกอนขนาดใหญ่กว่า 1 ไมโครเมตร แต่ไม่เกิน 10 ไมโครเมตร คิดเป็น 21% ของตะกอนทั้งหมด จะเห็นว่า เปอร์เซนต์ของตะกอนส่วนใหญ่อยู่ในช่วง 10-50 ไมโครเมตร

ตารางที่ 2 ผลการทดลองหาค่าความเป็นกรด-ด่าง และค่าการนำไฟฟ้าของน้ำในถัง Spray Water Rinse 2

จากผลการทดลองค่าความเป็นกรด-ด่าง และค่าการนำไฟฟ้าในตารางที่ 2 พบว่าตัวอย่างน้ำที่ 1 มีค่าอยู่ในเกณฑ์ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แต่ ตัวอย่างน้ำที่ 2 มีค่าการนำไฟฟ้าเกินมาตรฐานที่โรงงานกำหนด (น้้าที่ใช้ล้างชิ้นงานต้องมีค่าความเป็นกรด-ด่างอยู่ในช่วง 6-8 ค่าการนำไฟฟ้า≤ 1mS/cm) ดังนั้นจึงต้องปรับคุณภาพน้ำให้อยู่ในค่ามาตรฐาน
จากผลการทดลองหาปริมาณตะกอนแขวนลอย (ตารางที่ 3) กับผลการวิเคราะห์ขนาดของอนุภาคตะกอนแขวนลอย (ตารางที่ 1) และการทดลองโดยใช้ถังกรองมัลติมีเดีย (รูปที่ 1 และ รูปที่ 2) พบว่าระบบที่ใช้ในการแยกขนาดตะกอนแขวนลอยที่เหมาะสมคือ ถังกรองมัลติมีเดีย และถุงกรอง

ตารางที่ 3 ผลการทดลองวัดปริมาณตะกอนแขวนลอยในถัง Spray Water Rinse 2

กราฟที่ 1 ผลการนับจำนวนชิ้นงาน ที่ผ่านการล้างในถัง Spray Water Rinse 2 ก่อนค่าความเป็นกรด-ด่างจะเกินมาตรฐาน

กราฟที่ 2 ผลการนับจ้านวนชิ้นงาน ที่ผ่านการล้างในถัง Spray Water Rinse 2 ก่อนค่าการนำไฟฟ้าจะเกินมาตรฐาน

จากการทดลองหาระบบในการกำจัดไอออนเพื่อควบคุมค่าความเป็นกรด-ด่าง และค่าการนำไฟฟ้า ในถัง Spray Water Rinse 2 พบว่ามีระบบที่เป็นไปได้คือ ระบบรีเวอร์สออสโมซิส หรือการปล่อยน้ำทิ้งออกจากถัง 3 ครั้งต่อวัน เพื่อควบคุมค่าเหล่านี้ให้อยู่ในเกณฑ์มาตรฐาน
โดยปริมาณนำที่ปล่อยออกจากถังนั้น คิดจากการทดลองนับจ้านวนชิ้นงานที่ผ่านการล้างในถัง Spray Water Rinse 2 ก่อนค่าความเป็นกรด-ด่าง และค่าการนำไฟฟ้าจะเกินมาตรฐาน จากการต่อเส้นกราฟในกราฟที่ 1 และ กราฟที่ 2 พบว่า สามารถล้างชิ้นงานได้ประมาณ 2,460 ชิ้น ก่อนค่าการนำไฟฟ้าจะเกินค่ามาตรฐาน และสามารถล้างชิ้นงานได้ประมาณ 7,186 ชิ้น ก่อนค่าความเป็นกรด-ด่างจะเกินค่ามาตรฐาน เพราะฉะนั้นจึงต้องใช้ค่าการนำไฟฟ้าเป็นค่ามาตรฐานในการเปลี่ยนน้ำ โดยสรุปใน 1 วันจะต้องปล่อยน้ำในถัง Spray Water Rinse 2 ทิ้งและเติมน้ำใหม่เต็มถังอย่างน้อย 3 ครั้งต่อวัน

4. การศึกษาความเป็นไปได้

ทางเลือกที่ 1) ถังกรองมัลติมีเดีย + ถุงกรองขนาด 10 μm + ถุงกรองขนาด 1 μm + ระบบรีเวอร์สออสโมซิส
ทางเลือกที่ 2) ถังกรองมัลติมีเดีย + ถุงกรองขนาด 10 μm + ถุงกรองขนาด 1 μm + ปล่อยน้้าทั้งหมดในถังทิ้งอย่างน้อย 3 ครั้งต่อวัน

การวิเคราะห์ความเป็นไปได้ของทางเลือกที่ 1)

รูปที่ 3 การเปรียบเทียบการทำงานระหว่างระบบเดิมและระบบใหม่ของทางเลือกที่ 1)

ด้านเทคนิค:
-ถังกรองมัลติมีเดีย บรรจุสารกรองได้แก่ ทรายกรอง และ แอคติเวตเตตคาร์บอน โดยทั่วไปต้องเปลี่ยนสารกรองปีละ 1 ครั้ง การล้างย้อนนั้นสามารถล้างย้อนได้ในตัวเองด้วยระบบอัตโนมัติ ซึ่งความถี่ในการล้างย้อนนั้นจะขึ้นกับคุณภาพน้ำที่เข้าถังกรอง โดยทั่วไปจะล้างย้อนสัปดาห์ละ 1 ครั้ง ถ้าในกรณีที่น้้ามีความขุ่นมากอาจต้องมีการล้างย้อนทุกวัน
-ถุงกรอง โดยทั่วไปมีอายุการใช้งาน 3 เดือน กรณีที่ตะกอนแขวนลอยในน้ำมีปริมาณสูง ถุงกรองจะมีอายุการใช้งานที่สั้นลง เพราะฉะนั้นใน 1 ปีจึงควรทำการเปลี่ยนถุงกรองอย่างน้อย 4 ครั้ง ซึ่งอาจถึง 6 ครั้งต่อปีกรณีที่ตะกอนแขวนลอยในน้ำมีปริมาณสูง
-ระบบรีเวอร์สออสโมซิส เกิดปัญหาจากการเสียหายของเมมเบรนได้ง่าย หากในน้ำมีการปนเปื้อนสูงจากสารแขวนลอยที่มีโมเลกุลใหญ่และสารประกอบคลอไรด์ จึงต้องมีการทำความสะอาดหรือเปลี่ยนบ่อยขึ้นซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง การล้างและเปลี่ยนเมมเบรน จะขึ้นอยู่กับคุณภาพของน้ำที่เข้าระบบ ส่วนใหญ่จะมีการล้างเมมเบรน 2 ครั้ง/ปี และเมมเบรนมีอายุการใช้งานประมาณ 1 ปี

ด้านเศรษฐศาสตร์:
จากการประเมินราคาเบื้องต้นทางเลือกที่ 1)
เงินลงทุนทั้งหมด 1,259,771 บาท
ระยะเวลาในการคืนทุน 2 ปี 9 เดือน
มูลค่าปัจจุบันสุทธิ (NPV) ( - )
การวิเคราะห์ผลประโยชน์ ต้นทุน (B/C Ratio) 0.54 เนื่องจาก NPV เป็นลบและ B/C Ratio มีค่าน้อยกว่า 1 เพราะฉะนั้นผลตอบแทนไม่คุ้มค่ากับการลงทุน

ด้านสิ่งแวดล้อม:
-ไม่สามารถนำตะกอนแขวนลอยกลับมาใช้ใหม่ในถัง Phosphating ได้ เนื่องจากเป็นตะกอนแขวนลอยที่เกิดจากการทำปฎิกิริยาเคมีของโลหะหนัก นิเกิล แมงกานีส และสังกะสี
-ลดปริมาณไอออนในน้ำล้างชิ้นงานก่อนที่จะเข้าสู่ระบบบำบัดน้ำเสีย และตะกอนของโลหะหนักได้ใกล้เคียง 100%
-เป็นการแยกตะกอนของโลหะหนักและไอออนในน้ำล้างชิ้นงานออกมา โดยทำให้มีสภาพเข้มข้น ซึ่งจะรวมอยู่กับน้ำที่ใช้ล้างย้อนถังกรองมัลติมีเดียและ น้ำล้างเมมเบรนของรีเวอร์สออสโมซิส
-ช่วยลดปริมาณน้ำเสียหรือภาระที่เข้าสู่ระบบบำบัดน้ำเสียได้ 89.6 %

การวิเคราะห์ความเป็นไปได้ของทางเลือกที่ 2)

รูปที่ 4 การเปรียบเทียบการทำงานระหว่างระบบเดิมและระบบใหม่ของทางเลือกที่ 2)

ด้านเทคนิค:
-ถังกรองมัลติมีเดีย บรรจุสารกรองได้แก่ ทรายกรอง และ แอคติเวตเตตคาร์บอน โดยทั่วไปต้องเปลี่ยนสารกรองปีละ 1 ครั้ง การล้างย้อนนั้นสามารถล้างย้อนได้ในตัวเองด้วยระบบอัตโนมัติ ซึ่งความถี่ในการล้างย้อนนั้นจะขึ้นกับคุณภาพน้ำที่เข้าถังกรอง โดยทั่วไปจะล้างย้อนสัปดาห์ละ 1 ครั้ง ถ้าในกรณีที่น้ำมีความขุ่นมากอาจต้องมีการล้างย้อนทุกวัน
-ถุงกรอง โดยทั่วไปมีอายุการใช้งาน 3 เดือน กรณีที่ตะกอนแขวนลอยในน้ำมีปริมาณสูง ถุงกรองจะมีอายุการใช้งานที่สั้นลง เพราะฉะนั้นใน 1 ปี จึงควรท้าการเปลี่ยนถุงกรองอย่างน้อย 4 ครั้ง ซึ่งอาจถึง 6 ครั้งต่อปีกรณีที่มีตะกอนแขวนลอยในน้ำมีปริมาณสูง
-ต้องมีการปล่อยน้ำในถัง Spray Water Rinse 2
ออกจากถังทั้งหมดในช่วงเวลาพักเปลี่ยนกะการทำงานอย่างน้อยวันละ 3 ครั้ง โดยการปล่อยน้ำนั้นจะอ่านจากค่า Conductivity Controller เมื่อใดที่ค่าการนำไฟฟ้า สูงกว่ามาตรฐานของโรงงานก็จะท้าการปล่อยน้ำนั้นทิ้ง

ด้านเศรษฐศาสตร์:
จากการประเมินราคาเบื้องต้นทางเลือกที่ 2)
เงินลงทุนทั้งหมด 538,531 บาท
ระยะเวลาในการคืนทุน 9 เดือน 7 วัน
มูลค่าปัจจุบันสุทธิ (NPV) ( + )
การวิเคราะห์ผลประโยชน์ ต้นทุน (B/C Ratio) 1.42
อัตราผลตอบแทนการลงทุน (IRR) 51.59 %

ด้านสิ่งแวดล้อม:
-ไม่สามารถนำตะกอนกลับมาใช้ใหม่ในถังPhosphating ได้ เนื่องจากตะกอนที่ได้เกิดจากการทำปฎิกิริยาเคมีของโลหะหนัก นิเกิล แมงกานีส และสังกะสี
-ไออนบางส่วนถูกปล่อยลงสู่ระบบบำบัดน้ำเสีย
-เป็นการแยกตะกอนของโลหะหนักในน้ำล้างชิ้นงานออกมา โดยทำให้มีสภาพเข้มข้นขึ้น ซึ่งจะรวมอยู่กับน้ำที่ใช้ล้างย้อนถังกรองมัลติมีเดีย
-ช่วยลดปริมาณน้ำเสียหรือภาระที่เข้าสู่ระบบบำบัดน้ำเสียได้ 76.3%

5. บทสรุป

รูปที่ 5 การเปรียบเทียบปริมาณการใช้น้ำ และการประเมินทางเศรษฐศาสตร์ระหว่างระบบเดิม และทางเลือกที่ 1) และทางเลือกที่ 2)

จากรูปที่ 5 ระบบบำบัดที่เหมาะสมคือทางเลือกที่ 2) ซึ่งประกอบด้วย ถังกรองมัลติมีเดีย + ถุงกรองขนาด 10 μm + ถุงกรองขนาด 1 μm + ปล่อยน้ำออกจากถัง Spray Water Rinse 2 อย่างน้อยวันละ 3 ครั้ง ในช่วงเวลาพักเปลี่ยนกะการทำงาน

การประเมินเชิงเทคนิค :
- ถังกรองมัลติมีเดียต้องเปลี่ยนสารกรองปีละ 1 ครั้ง การล้างย้อนนั้น โดยทั่วไปจะล้างย้อนสัปดาห์ละ1ครั้งถ้าในกรณีที่น้้ามีความขุ่นมากอาจต้องมีการล้างย้อนทุกวัน
-ถุงกรอง โดยทั่วไปใน 1 ปีจึงควรทำการเปลี่ยนถุงกรองอย่างน้อย 4 ครั้ง ซึ่งอาจถึง 6 ครั้งต่อปี กรณีตะกอนแขวนลอยในน้ำมีปริมาณสูง
-ต้องมีการปล่อยน้ำในถัง Spray Water Rinse 2
ออกจากถังทั้งหมดอย่างน้อยวันละ 3 ครั้ง โดยการปล่อยน้ำนั้นจะอ่านจากค่า Conductivity Controller เมื่อใดที่ค่าการนำไฟฟ้า สูงกว่าค่ามาตรฐานของโรงงานก็จะทำการปล่อยน้ำนั้นทิ้ง

การประเมินเชิงเศรษฐศาสตร์ :
เงินลงทุนทั้งหมด : 538,531 บาท
ระยะเวลาคืนทุน : 9 เดือน 7 วัน
อัตราผลตอบแทนการลงทุน : 51.59 %

การประเมินเชิงสิ่งแวดล้อม :
ลดปริมาณน้ำที่ใช้ลงจากเดิม : 22,663.43 ลบ.เมตร/ปี
คิดเป็นปริมาณน้ำที่ลดลงจากกระบวนการเดิม 76.3%

6. กิตติกรรมประกาศ

ข้าพเจ้าขอกราบขอบพระคุณคณาจารย์
ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
ผศ.กชกร สุรเนาวรัตน์ และ
บริษัทกุลธร เคอร์บี้ จ้ากัด (มหาชน)
ที่ให้คำปรึกษาและให้ความอนุเคราะห์
ในการดำเนินโครงงาน
งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนทุนวิจัยจาก
สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัยฝ่ายอุตสาหกรรมโครงการโครงงานอุตสาหกรรมและวิจัย
สำหรับปริญญาตรี ประจำปี 2009
และคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

7. เอกสารอ้างอิง

ข้อมูลการใช้ทรัพยากรของโรงงาน “บริษัทกุลธรเคอร์บี้
จ้ากัด (มหาชน)”, กรุงเทพมหานคร, 2551
“คู่มือการประเมินโอกาสเทคโนโลยีสะอาด”, สถาบันสิ่งแวดล้อมอุตสาหกรรม, สภาอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย, 2545, หน้า 1 ถึง หน้า 20
ปราณี พันธุมสินชัย, “ความรู้เบื้องต้นเรื่องการป้องกัน
มลพิษ (Pollution Prevention Basic)”,
สมาคมวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมแห่งประเทศไทย,
บริษัท สามเจริญพาณิชย์,กรุงเทพมหานคร, 2542,
หน้า 1 ถึง หน้า 20
ดร. มั่นสิน ตัณฑุลเวศม์, คู่มือวิเคราะห์คุณภาพน้้า,
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, กรุงเทพมหานคร, 2538, หน้า 5/3 ถึง หน้า 5/4
นางสาววิชุดา กันทัศ, นางสาวปณิตา พฤกษ์ไพโรจน์
กุล, “โครงงานวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
การเปลี่ยนแปลงปรับปรุงกระบวนการล้างชิ้นงาน
ขนาดเล็ก”, ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม,
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ , 2551
รศ.ดร.ศิริกัลยา สุวจิตตานนท์, ผศ.พัฒนา มูลพฤกษ์,
ผศ.ดร.ธ้ารงรัตน์ มุ่งเจริญ, “การป้องกัน
และควบคุมมลพิษ”, ส้านักพิมพ์ มหาวิทยาลัย
เกษตรศาสตร์, กรุงเทพมหานคร, 2541, หน้า
184 ถึง หน้า 226
Edward S. Rubin, “Introduction to Engineering &
The environment” McGraw-Hill,
International Edition, Singapore , 2001, page
545 to 566
EPA/625/5-85/016(1985), “Reducing Water
Pollution Control Costs in the Electroplating Industry”

“การประยุกต์ใช้ฟิล์มพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพเป็นซองบรรจุสาร
ดูดความชื้น”

จารุวรรณ์ รักษ์สุวรรณ์ นริศา จักคงธรรมกุล โศรดา ศรีศิริเกียรติ นิทัศน์ ทิพยโสตนัยนา และ กฤติกา ตันประเสริฐ *
ภาควิชาเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
*E-mail :krittika.tan@kmutt.ac.th

บทคัดย่อ

จากการศึกษาพบว่าอุณหภูมิมีผลต่ออัตราการซึมผ่านของไอน้ำ (WVTR) และค่าสัมประสิทธการซึมผ่านของไอน้ำ (P) ของฟิล์มจากวัสดุย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (Bio) แต่ความชื้นสัมพัทธ์มีผลต่อค่า WVTR เพียงอย่างเดียวค่า P ของ Bio ที่เจาะรูจะมีค่ามากกว่าค่า P ของกระดาษที่เจาะรูจำนวนเท่ากัน เมื่อเปรีบเทียบคุณสมบัติ เคลย์มีความสามารถในการดูดความชื้นน้อยกว่าซิลิก้าเจล และคายน้ำที่ดูดไว้ออกมาน้อยกว่าเช่นกันเมื่อนำเคลย์มาทดสอบในซองดูดความชื้นพบว่าซองดูดความชื้นทำให้เคลย์ดูดความชื้นได้ช้าลงและน้อยลง โดยซองแบบ non-woven มีผลต่อปริมาณและอัตราการดูดน้อยที่สุด ในขณะที่ซอง Bio มากที่สุด แต่ผลของวัสดุทำซองดูดความชื้นจะน้อยลงเมื่ออุณหภูมิและความชื้นเพิ่มขึ้น ซองทุกชนิดที่นำมาทดสอบสามารถทนสภาวะการขนส่งจำลองได้ใกล้เคียงกัน

คำสำคัญ สารดูดความชื้น วัสดุย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มอนต์โมริโลไนต์เคลย์ ซิลิกาเจล อัตราการซึมผ่านไอน้ำ

1. บทนำ

สารดูดความชื้นที่บรรจุในซองขนาดเล็ก (desiccant sachets) เป็นแอคทีฟ
แพคเกจจิ้งที่ใช้สำหรับสินค้าที่เกิดการเปลี่ยนแปลง ได้ง่ายเนื่องจากความชื้นในบรรยากาศในขณะขนส่งโดยเฉพาะผลิตภัณฑ์ชิ้นส่วนอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์แผงวงจร และผลิตภัณฑ์โลหะ เพื่อรักษาคุณภาพของสินค้า เมื่อเสร็จสิ้นการขนส่ง สาร
ดูดความชื้นพร้อมซองจะถูกทิ้งไปกลายเป็นขยะบรรจุภัณฑ์ และนำมาซึ่งปัญหาสิ่งแวดล้อม ผู้วิจัยจึงต้องการศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้พลาสติกจากพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพชนิดนี้มาเป็นบรรจุภัณฑ์ของมอนต์โมริลโลไนต์เคลย์ซึ่งเป็นสาร
ดูดความชื้นที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมโดยจะทำให้ได้ซองสารดูดความชื้นที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง อีกทั้งยังเป็นการสร้างนวัตกรรมใหม่ ๆ ในการประยุกต์และส่งเสริมการใช้พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพอีกด้วย

2. วิธีทำการทดลอง
2.1 การศึกษาสมบัติและอัตราการซึมผ่านของไอน้ำพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
2.1.1 การทดสอบโดยวิธี Isostatic

จะทดสอบกับฟิล์มพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพแบบ (Bio) ไม่เจาะรูเพียงชนิดเดียวเท่านั้นโดย โดยใช้ เครื่อง Permatan-W318 (MoconInc. MN, USA) และทดสอบที่อุณหภูมิและความชื้นต่างๆดังนี้ ที่ 25 อ งศาเซลเซียสความชื้นสัมพัทธ์ 50 และ90 % ที่ 37 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 50และ 90 % ในแต่ละอุณหภูมิและความชื้น (3 ซ้ำ)

2.1.2 การทดสอบโดยวิธี Gravimetric

ทดสอบกับวัสดุ 3 ชนิด คือ Bio ที่เจาะรู ชนิดไม่เจาะรู และซองกระดาษชนิดเจาะรู โดยทำการทดสอบตามวิธีการของ ASTM E96 ยกเว้นตัวอย่างที่ทดสอบเป็นซองพลาสติก และทดสอบที่อุณหภูมิและความชื้นต่างๆ ดังนี้ ที่ 26 องศาเซลเซียสความชื้นสัมพัทธ์ 55 79 และ 96% ที่ 54 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 46 61 และ 77 % การควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ทำตามมาตรฐาน ASTME104 ค่าอัตราการซึมผ่านที่ได้ นำมาคำนวณเป็นค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการซึมผ่านโดยนำมาหารด้วยผลต่างของความดันย่อยของไอน้ำ

2.2 การทดสอบสมบัติการดูดและคายความชื้นของสารดูดความชื้น

นำสารดูดความชื้นมอนต์โมริลโลไนต์เคลย์ (Montmorillonite Clay) และซิลิก้าเจล (Silica Gel)มาทดสอบเพื่อศึกษาความสามารถในการดูดความชื้นและคายความชื้นที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียสความชื้นสัมพัทธ์ 34 60 และ 82% ที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 27 58 และ 75% โดยการควบคุมความชื้นใช้วิธีเดียวกับที่กล่าวไว้ข้างต้น

นำสารดูดความชื้นแต่ละชนิดบรรจุลงกล่องที่ควบคุมความชื้นสัมพทธ์และอุณหภูมิจากนั้นนำมาชั่งน้ำหนักเพื่อดูการดูดเมื่อถึงจุดอิ่มตัวแล้วจึงนำไปไว้ในสภาพที่มีความชื้นสัมพัทธ์ใกล้เคียง 0% และชั่งน้ำหนักเพื่อดูการคายความชื้นของสารดูความชื้นทั้ง 2 ชนิด จากนั้นนำมาคำนวณร้อยละการดูด/คาย ความชื้นคำนวณโดยเทียบกับน้ำหนักของสารเมื่อเริ่มต้นทำการทดลอง

2.3 การเปรียบเทียบผลของวัสดุทำซองดูดความชื้นต่อคุณสมบัติการดูดความชื้น

นำซอง Bio (เจาะรูและไม่เจาะรู) ซองพลาสติกซองกระดาษเจาะรู และ ซอง non-woven ที่บรรจุมอนต์โมริลโลไนต์ เคลย์ (Montmorillonite Clay)ผลิตโดยบริษัท แอ๊ดวานซ์ แพคเกจจิ้ง จำกัด มาทำการทดสอบการดูดความชื้นที่อุณหภูมิ 25องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 34 70 และ 79% และอุณหภูมิ 48 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 29 55 และ 67% โดยเก็บซองที่บรรจุสารดูดชื้นไว้ในกล่องที่มีกาควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ ตามมาตรฐาน ASTM E104 และนำไปไว้ในห้องที่มีการควบคุมอุณหภูมิ จากนั้นนำซองมาชั่งน้ำหนักเพื่อหาน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นโดยคำนวณเป็นเปอร์เซ็นเทียบกับน้ำหนักเริ่มต้น

2.4 ขั้นตอนการทดสอบสภาพบรรจุภัณฑ์ระหว่างการจำลองการชนส่ง

ทำการทดสอบกับซองบรรจุสารดูดความชื้นมอนต์โมริลโลไนต์เคลย์ ชนิดต่างๆได้แก่ซอง Bio เจาะรู ซอง Bio ไม่เจาะรู ซองกระดาษเจาะรู ซอง non-woven และซองพลาสติก (5 ซ้ำ) โดยนำซองเหล่านี้มาบรรจุในซองพลาสติกที่ทราบน้ำหนักแล้วบรรจุลงกล่องพร้อมกับตัวบันทึกเก็บค่าอุณหภูมิและความชื้นจำ ลองการขนส่งทางไปรษณีย์ โดยส่งไปกลับกรุงเทพ – เชียงใหม่ จากนั้นนำตัวอย่างออก นำถุงพลาสติกที่บรรจุซอง ไปชั่งเพื่อหาน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นน้ำหนักของ สารดูดความชื้นที่รั่วออกมาภายนอกซองใส่ ส่วนซองสารดูดความชื้นนำมาทำการทดสอบการรั่งของแถบปิดผนึก โดยใช้วิธี Dye penetration (ASTM D1929)

3. ผลการทดลอง
3.1การศึกษาสมบัติและอัตราการซึมผ่านของไอน้ำพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
3.1.1 การทดสอบโดยวิธี Isostatic

จากการศึกษาพบว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์มีผลต่อค่าอัตราการซึมผ่านของไอน้ำ โดยเมื่ออุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์เพิ่มขึ้นให้ฟิล์มจะมีค่าอัตราการซึมผ่านของไอน้ำ มากขึ้นแต่สำหรับค่าสัมประสิทธิการซึมผ่านนั้นจนเปลี่ยนแปลงเนื่องจากอุณหภูมิเท่านั้น

รูปที่ 1. Permeance ของฟิล์ม Bio Bio เจาะรู และกระดาษเจาะรู ที่อุณหภูมิ 26 และ54 องศา

ค่า Permeance ของสัมประสิทธิ์การซึมผ่านของฟิล์ม Bio ไม่เจาะรูเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับค่าที่ได้จากวิธี isostatic ค่า Permeance ฟิล์ม Bio และกระดาษที่เจาะรู เปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน

รูปที่ 2. Permeance ของฟิล์ม Bio Bio เจาะรู และกระดาษเจาะรู เมื่อทดสอบด้วยวิธี gravimetricโดยใช้ซิลิกาเจล มอนต์โมริลโลไนต์เคลย์ และแคลเซียมคลอไรด์

จากการทดสอบหาสัมประสิทธิการซึมผ่านของไอน้ำด้วยวิธี gravimetric โดยใช้สารดูดความชื้น 3 ชนิดคือ ซิลิก้าเจล มอนต์โมริลโลไนต์เคลย์ และแคลเซียมคลอไรด์ พบว่าค่าสัมประสิทธิ์ที่ได้มีความแตกต่างกันเล็กน้อย แต่ทุกการทดลองให้ผลไปในทำนองเดียวกันคือค่าฟิล์ม Bio เจาะรูมีสัมประสิทธิ์การซึมผ่านของไอน้ำสูงที่สุด รองจากนั้นคือฟิล์ม Bio ไม่เจาะรู และกระดาษเจาะรู

ค่า WVTR และ P ที่ได้จากวิธี Isostatic และ gravimetric มีค่าต่างกันเล็กน้อย แต่ถือว่าไม่มีนัยสำคัญ เมื่อนำค่านี้ไปใช้งาน จึงสามารถนำค่าจากวิธีใดไปใช้ก็ได้

3. 2 การ ทดส อบส มบัติการดูดและคายความชื้นของสารดูดความชื้น

ซิลิก้าเจลมีความสามารถในการดูดความชื้นได้ดีกว่ามอนต์โมริลโลไนต์เคลย์ ในทุกอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ที่ทดสอบ ปริมาณการคายน้ำของซิลิก้าเจลที่อิ่มตัวเมื่อนำไปไว้ในที่แห้ง ก็มีมากกว่าเคลย์ ผลต่างระหว่างน้ำที่ถูกดูดเข้าไปและน้ำที่คายออกมาของเคลย์นั้นมากกว่าของซิลิก้าเจลแสดงว่าไอน้ำระเหยออกจากเคลย์ได้ยากกว่าซิลิก้าเจล รูปที่ 3 แสดงตัวอย่างผลการดูดและคายความชื้นที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 82%

รูปที่ 3. ร้อยละการดูดซับไอน้ำ (A) ของมอนต์โมริลโลไนต์เคลย์ และซิลิก้าเจล ความชื้นสัมพัทธ์ 82 %และร้อยละการคายน้ำ (B) ของสารเดียวกันที่ความชื้นสัมพัทธ์ประมาณ 0% ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส

เมื่อเปรียบเทียบผลของอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์พบว่าเมื่อความชื้นสัมพัทธ์เพิ่มขึ้น สารดูดความชื้นทั้งสองชนิดจะดูดความชื้นได้มากขึ้น แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความสามารถในการดูดความชื้นของสารจะลดลง

3.3 การเปรียบเทียบผลของวัสดุทำซองดูดความชื้นต่อคุณสมบัติการดูดความชื้น

รูปที่ 4. ร้อยละการดูดซับไอน้ำ (A) ของมอนต์โมริลโลไนต์เคลย์ในซองที่ทำจากวัสดุต่าง ๆ ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 90 % (A) และ 25 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 90 % (B)

3.4 ขั้นตอนการทดสอบสภาพบรรจุภัณฑ์ระหว่างการจำลองการชนส่ง

จะพบว่าเมื่อนำถุงพลาสติกที่บรรจุซองใส่สารดูดความชื้น ไปชั่ง น้ำหนักพบว่าน้ำ ห นักซองถุงพลาสติกทุกถุง มีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยซึ่งน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นนั้นน่าจะมีสาเหตุมาจากฝุ่นผงของสารดูดความชื้น เนื่องจากเมื่อสังเกตค่าซองพลาสติกเปล่าพบว่า มีผงละเอียดสีขาวในถุงที่บรรจุซองสารดูดความชื้นแบบมีการเจาะรูแต่น้ำหนักของฝุ่นผงละเอียดที่หลุดออกมาเหล่านี้อาจจะน้อยเกินไป ทำให้เครื่องชั่งตัวอย่างแบบ
ละเอียด (± 0.00005 กรัม) จึงมาสามารถบอกความแตกต่างได้ ในด้านการทดสอบการรั่วของแถบปิดผนึกด้วยความร้อนพบว่า มีรอยรั่วของแถบปิดผนึกด้วยความร้อนของซองพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพชนิดไม่เจาะรูจำนวน 1 ซอง และซอง Non-woven จำนวน 1 ซองจากการทดสอบทั้งหมด25 ซอง ซึ่งคิดเป็นเพียง 8% ซึ่งเป็นปริมาณที่น้อยมากโดยสาเหตุอาจเกิดจากกระบวนการการปิดผนึกซองดูดความชื้น

ซองที่ทำจากวัสดุประเภท Non- woven มีการขัดขวางการดูดความชื้นของมอนต์โมริลลโลไนต์เคลย์น้อยที่สุด ทั้งนี้เพราะโครงร่างที่เป็นร่างแหของวัสดุ จึงทำให้มีอัตราการซึมผ่านมากที่สุด ซองพลาสติกขัดขวางการดูดน้ำของเคลย์มากที่สุดรองลงมาคือซอง Bio ซึ่งซองทั้งสองชนิดนี้เป็นซองที่ไม่ได้เจาะรู ผลต่างของการดูดน้ำของสารดูดความชื้นในซองแต่ละชนิดเมื่อเทียบกับซอง nonwoven ลดลงเมื่ออุณหภูมิและความชื้นเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะซองพลาสติกและซอง bio ทั้งนี้เนื่องจากวัสดุที่ใช้ทำซองเหล่านี้เนื่องจากอุณหภูมิทำให้โมเลกุลของพลาสติกเคลื่อนที่ได้มากขึ้น และยอม
ให้ไอน้ำผ่านได้มากขึ้น ดังจะเห็นได้จากผลการทดลองของค่า WVTR และค่า P ในหัวข้อ 3.1.2 รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างผลการทดลองที่ 25 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 90 % เทียบกับผลการทดลองที่ 54 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 33%

4. สรุปผลการทดลอง

ฟิล์ม Bio สามารถนำมาประยุกต์ใช้เป็นซองบรรจุสารดูดความชื้นชนิดมอนต์โมริลโลไนต์เคลย์ซึ่งจะทำให้ได้ซองสารดูดความชื้นที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง แต่ถ้าจะให้ได้ประสิทธิภาพใกล้เคียงกับซอง non-woven จะต้องมีการเจาะรูบนซอง โดยเฉพาะเมื่อต้องการทำนำไปใช้งานที่อุณหภูมิความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ การเจาะรูสามารถช่วยลดความต้านทานการซึมผ่านของไอน้ำได้ แต่ต้องระวังเรื่องฝุ่นผงของสารดูดความชื้นที่อาจจะหลุดออกมาในระหว่างการขนส่ง โดยเฉพาะเมื่อนำไปบรรจุผลิตภัณฑ์ที่ต้องอยู่ในระดับที่อากาศสะอาด

5. กิตติกรรมประกาศ

ได้รับทุนอุดหนุนจาก สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย ฝ่ายอุตสาหกรรม โครงการโครงงานอุตสาหกรรมและวิจัย สำหรับปริญญาตรี ประจำปี2552

6. เอกสารอ้างอิง

ธนาวดี ลี้จากภัย,2549,พลาสติกย่อยสลาย ได้เพื่อสิ่งแวดล้อม,ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงวิทยาศาสตร์.สุรีรัตน์ หัตถะผาสุ, สุวิมล แซ่จ๊ง, และ อรวรรณ์แก่งมงคล,2551, การพัฒนาพอลิเมอร์ผสมที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อเป็นวัสดุสิ่งพิมพ์บรรจุภัณฑ์ ,รายงานโครงงานระดับปริญญาตรีหลักสูตรวิทยาศาสตร์บัณฑิต , คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.

Folk,MJ.and Hop,1993,P.S. Polymer Blends andAlloys, 1st Ed.newYork.Multiform Desiccant, Inc.,1985,Moisture inPackaging:Selecting the right Desiccant,Package Engineering.
Shi, X.Q., H. Ito, and T. Kikutani, 2005 ,Characterization on mixed-crystal structure and properties of poly(butylene adipate-coterephthalate)biodegradable fibers, Polymer,. 46(25): p. 11442-11450.

‘‘การออกแบบและสร้างโปรแกรมสำเร็จรูปสำหรับงานฉีดพลาสติก’’
Design and Create of PC-Tool Program for Injection Molding

รุ่งกานต์ สุขาทิพย์ 1) รัตนสิริ โศภิตวจนะ 1) และ ชวลิต แสงสวัสดิ์ 1*)1) ภาควิชาวิศวกรรมเคมีและวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี

Email : sangswasd@rmutt.ac.th

บทคัดย่อ

โครงงานนี้เป็นโครงงานการออกแบบและสร้างโปรแกรมสำเร็จรูปสำหรับงานฉีดพลาสติกโดยใช้โปรแกรม VisualBasic 6.0 ในการเขียน โปรแกรมจะช่วยให้เกิดความสะดวกในการคำนวณหาสภาวะการตั้งเครื่องฉีดพลาสติก และลดปัญหาการสูญเสีย เวลา และวัตถุดิบในการผลิต ทั้งนี้โปรแกรมจะพิมพ์สภาวะการตั้งเครื่องจักรออกมาในรูปแบบของใบรายงาน (Data sheet) สำหรับการทดลองใช้งานโปรแกรมจะใช้กับเครื่องฉีดพลาสติกชนิดทั่วไป ขนาดแรงปิดแม่พิมพ์ 40 ตัน ฉีดพลาสติกพอลิสไตรีน (PS) และพอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูง (HDPE) ในแม่พิมพ์มาตรฐาน ใช้ผลิต
ชิ้นงานกล่องสี่เหลี่ยม กว้าง 75.33 มิลลิเมตร ยาว 100.42 มิลลิเมตร สูง 20 มิลลิเมตร หนา 2 มิลลิเมตร และมีสปรูปริมาตร 665 ลูกบาศก์มิลลิเมตร จากผลการทดลองพบว่า ตัวแปรการผลิตที่คำนวณมาจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์สามารถนำไปตั้งเครื่องฉีดผลิตชิ้นงานได้ ชิ้นงานมีน้ำหนักต่ำกว่าทางทฤษฎีประมาณ 24-29 เปอร์เซ็นต์
คำสำคัญ : โปรแกรมสำเร็จรูป, การฉีดพลาสติก, ใบปรับตั้งเครื่องจักร, เครื่องฉีดพลาสติก

1. บทนำ
กระบวนการฉีดมีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมพลาสติกเป็นอย่างมากในปัจจุบัน เนื่องด้วยเป็นกระบวนการผลิตที่มีรอบเวลาการผลิตเร็วและใช้ผลิตสินค้ามวลมาก (Mass production) แต่ในกระบวนการผลิตนั้นมักจะพบเจอกับปัญหาความยุ่งยากและซับซ้อนในการปรับตั้งค่าตัวแปรต่างๆ ซึ่งในการทำ งานต้องการบุคลากรที่มีความชำ นาญงาน มีประสบการณ์สูงควบคุมและสังเกตการผลิตอยู่ตลอดเวลา จึงจะสามารถ
ผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพออกมาได้ อย่างไรก็ตามการลองผิดลองถูกอาจทำให้เกิดของเสีย สิ้นเปลืองวัตถุดิบ และเวลาได้ ด้วยเหตุนี้ทางผู้จัดทำ จึงมีความคิดที่จะออกแบบและสร้างโปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยคำนวณขึ้น เพื่อที่จะใช้งานได้ง่าย สะดวกและรวดเร็วในการหาค่าตัวแปร ลดปัญหาการคำนวณด้วยมือที่ยุ่งยากลง และลดความสิ้นเปลืองของวัสดุที่ใช้

2. ทฤษฎี
2.1 เครื่องฉีดพลาสติก
เครื่องฉีดพลาสติกใช้สำหรับเปลี่ยนรูปเม็ดหรือผงวัตถุดิบพลาสติก ไปเป็นชิ้นงาน โดยผ่านขั้นตอนหลอม ฉีด ย้ำ และหล่อเย็น เครื่องฉีดมาตรฐาน จะมีส่วนประกอบสำคัญคล้ายกันคือ ระบบฉีด ระบบปิดและแม่พิมพ์ (ดูรูปที่1)

2.1.1 ระบบฉีด
ประกอบด้วยกรวยเติมเม็ด สกรูซึ่งเคลื่อนที่ไปกลับได้ชุดกระบอกฉีดและหัวฉีด ระบบนี้จำกัดและส่งผ่านพลาสติก คืบหน้าไปกับขั้นตอน การป้อน อัด ไล่ก๊าซหลอมเหลว และฉีด

รูปที่ 1 เครื่องฉีดพลาสติกยี่ห้อ Battenfeld ขนาดแรงปิดแม่พิมพ์ 40 ตัน

2.1.2 ระบบแม่พิมพ์
ระบบแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกประกอบด้วยเหล็กยึด (Tie bars) แผ่นเพลตอยู่กับที่ และแผ่นเพลทเคลื่อนที่ซึ่งก็คือฐานรองรับการติดตั้งแม่พิมพ์อันมี คาวิตี้  (Cavity) สปรู (Sprue) และระบบทางวิ่ง (Runner system) เข็มกระทุ้ง (Ejector pin) และช่องน้ำหล่อเย็น (Cooling channels) ระบบแม่พิมพ์จะขึ้นรูปพลาสติก ภายในคาวิตี้ และกระทุ้งชิ้นงานออกมา แผ่นเพลตอยู่กับที่จะติดอยู่กับกระบอกฉีดของเครื่องจักรและเชื่อมต่อเข้ากับแผ่นเพลทเคลื่อนที่ด้วยเหล็กยึด แผ่นเพลทคาวิตี้ของแม่พิมพ์หรือแผ่นแม่พิมพ์ตัวเมียจะยึดอยู่กับแผ่นเพลตอยู่กับที่ของเครื่องจักรนี้ และเป็นเรือน
ให้หัวฉีดเข้าชิด ส่วนแม่พิมพ์คอร์ (Core plate) หรือแผ่นแม่พิมพ์ตัวผู้จะเคลื่อนที่ไปกับแผ่นเพลทเคลื่อนที่ตามแนวแกนของเหล็กยึด

2.1.3 ระบบไฮดรอลิก
ระบบไฮดรอลิกในเครื่องฉีดพลาสติกเตรียมไว้เพื่อเป็นต้นกำเนิดกำลังในการเปิดและปิดแม่พิมพ์ สร้างและย้ำแรงปิดแม่พิมพ์ หมุนสกรู ขับสกรูเดินหน้าและถอยหลัง และให้กำลังกับเข็มกระทุ้ง รวมทั้งเคลื่อนที่แผ่นคอร์ อุปกรณ์ไฮดรอลิกจำนวนมากถูกตระเตรียมไว้เพื่อการสร้างกำ ลัง เช่น เครื่องสูบ ลิ้นปิดเปิดมอเตอร์ไฮดรอลิก ข้อต่อไฮดรอลิก สายท่อไฮดรอลิกรวมทั้งถังเก็บน้ำมันไฮดรอลิก

2.1.4 ระบบควบคุม
ระบบควบคุมเตรียมพร้อมไว้เพื่อให้เกิดความแม่นยำและทวนซ้ำได้ ในการปฏิบัติงานระบบจะเฝ้าตรวจและควบคุมตัวแปรการผลิตซึ่ง ได้แก่ อุณหภูมิความดัน ความเร็วฉีด ความเร็วรอบ ตำแหน่งของสกรูและตำ แหน่งไฮดรอลิก ระบบควบคุมการฉีดจะมี
ผลกระทบโดยตรงต่อคุณภาพของชิ้นงานสำเร็จและความประหยัดของกระบวนการ ระบบควบคุมมีพิสัยตั้งแต่ระบบควบคุมแบบรีเลย์ ปิด/เปิดอย่างง่ายๆ ไปถึงระบบควบคุมแบบวงจรปิดชนิดไมโครโพรเซสเซอร์

2.1.5 ระบบปิดแม่พิมพ์
ระบบนี้จะปิดและเปิดแม่พิมพ์ รองรับบรรทุกชิ้นส่วนสำคัญของแม่พิมพ์ และกำเนิดแรงที่เพียงพอป้องกันการเปิดออกของแม่พิมพ์ แรงปิดแม่พิมพ์อาจมาจากการล็อคทางกลหรือข้อพับ หรือการล็อคทางไฮดรอลิก หรืออาจมาจากทั้งสองแบบใช้ร่วมกันก็ได้

2.1.6 ระบบการฉีด
ประกอบด้วยระบบทางวิ่ง และชิ้นงานที่ขึ้นรูปดังแสดงไว้ในรูปที่ 2 ระบบทางวิ่งพลาสติกเตรียมไว้เพื่อเป็นทางผ่านของพลาสติกหลอมจากปลายหัวฉีดเข้าสู่คาวิตี้ ปกติแล้วประกอบด้วย สปรู บ่อดักเศษพลาสติกทางวิ่งหลัก ทางวิ่งสาขา และเกท การออกแบบระบบทางวิ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อรูปแบบการเติมเต็มพลาสติก ซึ่งหมายถึง คุณภาพของชิ้นงานด้วย หลังการฉีด ระบบทางวิ่งจะถูกตัดออกและนำมารีไซเคิล
ต่อไป ดังนั้นโดยทั่วไประบบทางวิ่งจะใช้วัสดุพลาสติกปริมาณไม่มากนัก ขณะที่ยังคงรักษาฟังก์ชันของการขนส่งพลาสติกหลอมเหลวเข้าสู่คาวิตี้ในรูปแบบที่ต้องการ (ชวลิต, 2551)

รูปที่ 2 ชิ้นงานพร้อมระบบทางวิ่ง

2.2 การคำนวณเกี่ยวกับกระบวนการฉีด
สำหรับการคำนวณจะใช้สมการในการหาตัวแปรการผลิตต่างๆ ดังนี้
2.1) ความดันฉีด หน่วยเป็น บาร์

2.2) เวลาฉีด หน่วยเป็น วินาที

2.3) เวลาหล่อเย็น หน่วยเป็น วินาที

2.4) ความเร็วรอบสกรู หน่วยเป็น รอบต่อนาที

2.5) แรงปิดล๊อคแม่พิมพ์ หน่วยเป็น ตัน

2.6) ระยะช่วงชัก หน่วยเป็น มิลลิเมตร

3. อุปกรณ์และวิธีการทดลอง
3.1 วัสดุและเครื่องมือ
3.1.1 วัสดุ
1) พอลิสไตรีนความหนาแน่น 1.05 g/cm3
2) พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูงความหนาแน่น 0.957 g/cm3
3.1.2 เครื่องมือ
1) เครื่องฉีดพลาสติกยี่ห้อ Battenfeld ขนาดแรงปิดแม่พิมพ์ 40 ตัน เส้นผ่านศูนย์กลางสกรูฉีด 25 มิลลิเมตร
2) แม่พิมพ์มาตรฐาน ใช้ผลิตชิ้นงานกล่องสี่เหลี่ยมกว้าง 75.33 มิลลิเมตร ยาว 100.42 มิลลิเมตร สูง 20 มิลลิเมตร หนา 2 มิลลิเมตร และมีสปรูปริมาตร 665
ลูกบาศก์มิลลิเมตร (ดูรูปที่ 2)

3.2 วิธีการทดลอง
เมื่อทำ การออกแบบและสร้างโปรแกรมเสร็จเรียบร้อยแล้ว ก็จะทดสอบโปรแกรมโดยนำค่าตัวแปรการผลิตจากใบปรับตั้งที่พิมพ์ออกมาไปปรับตั้งเครื่องฉีดพลาสติก แล้วทำการตรวจสอบความถูกต้อง โดยเปรียบเทียบกับค่าที่ตั้งได้จากสภาวะการฉีดจริง ดังขั้นตอนต่อไปนี้
3.2.1 ทำการเลือกวัตถุดิบ

รูปที่ 5 หน้าจอเลือกวัตถุดิบ

3.2.2 ใส่รายละเอียดอุณหภูมิในกระบอกฉีด

รูปที่ 6 อุณหภูมิในกระบอกฉีด

3.2.3 ใส่รายละเอียดความดันฉีด

รูปที่ 7 หน้าจอความดันฉีด

3.2.4 ใส่รายละเอียดแรงปิดล๊อคแม่พิมพ์

รูปที่ 8 หน้าจอแรงปิดล๊อคแม่พิมพ์

3.2.5 ใส่รายละเอียดเวลาฉีดและเวลาหล่อเย็น

รูปที่ 9 หน้าจอเวลาฉีดและเวลาหล่อเย็น

3.2.6 ใส่รายละเอียดความเร็วและช่วงชัก

รูปที่ 10 หน้าจอความเร็วและช่วงชัก

3.2.7 ใช้โปรแกรมคำนวณและพิมพ์ใบปรับตั้งเครื่อง (ดูรูปที่ 11)

รูปที่ 11 ใบปรับตั้งเครื่อง

3.2.8 นำค่าตัวแปรที่คำนวณได้ไปทดลองปรับตั้งเครื่องฉีดพลาสติกเปรียบเทียบกับค่าที่ตั้งได้จากสภาวะการผลิตจริง สำหรับตัวอย่างตัวแปรการผลิตของ PS มีดังนี้
ตารางที่ 1 ตัวแปรการผลิต PS

จากการตั้งค่าตัวแปร ทดลองฉีดชิ้นงาน PS 30 ชิ้น ได้น้ำหนักเฉลี่ย 23.72 กรัม และตัวอย่างตัวแปรการผลิตของ HDPE มีดังนี้
ตารางที่ 2 ตัวแปรการผลิต HDPE

และจากการตั้งค่าตัวแปร ทดลองฉีดชิ้นงาน HDPE 30 ชิ้น ได้น้ำหนักเฉลี่ย 20.23 กรัม

4. ผลการทดลอง
จากชิ้นงานมาตรฐานที่ต้องการ รวมทั้งสปรูสามารถคำนวณปริมาตรได้ประมาณ 29.70 ลูกบาศก์เซนติเมตร ดังนั้นชิ้นงาน PS ซึ่งมีความหนาแน่นเท่ากับ 1.05 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ควรมีน้ำหนักสูงสุดประมาณ 31.18 กรัม และชิ้นงาน HDPE ที่มี
ความหนาแน่นเท่ากับ 0.957 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ควรมีน้ำหนักสูงสุดประมาณ 28.42 กรัมในขณะที่เมื่อฉีดชิ้นงานจริง จะได้ชิ้นงาน PS และ HDPE หนัก 23.72 กรัม และ 20.23 กรัม ตามลำดับโดยชิ้นงานยังคงมีอัตราการหดตัวอยู่ในพิกัดเผื่อที่
ยอมรับได้ของ PS และ HDPE ตามลำดับ แสดงว่าการตั้งค่าตัวแปรจากการใช้โปรแกรมคำนวณในการฉีดใช้ได้จริง ชิ้นงานมีรูปร่างตามที่ต้องการ ไม่เกิดครีบหรือฉีดไม่เต็ม แต่อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาน้ำหนักแล้ว จะเห็นว่า ชิ้นงาน PS มีน้ำหนักขาดไป 31.18 -23.72 = 7.46 กรัม หรือหายไปประมาณ 0.24 กรัม ต่อ 1 กรัม ของ PS และชิ้นงาน HDPE มีน้ำหนักขาดไป 28.42 – 20.23 = 8.19 กรัม หรือหายไประมาณ 0.29 กรัม ต่อ 1 กรัม ของ HDPE ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าคลาดเคลื่อนจากความเป็นจริงไป ทั้งพลาสติก อสัณฐานและแบบกึ่งผลึก อยู่ไม่ต่ำกว่า 24-29 เปอร์เซ็นต์เหตุที่เป็นเช่นนี้เนื่องจากโปรแกรมจะคำนวณระยะช่วงชักสกรู และความดันย้ำในระดับต่ำสุดที่พอฉีดได้ จึงทำให้ได้น้ำหนักของชิ้นงานต่ำกว่าพิกัด ดังนั้นในการฉีดชิ้นงานให้ได้น้ำหนักตามพิกัด ต้องเพิ่มระยะช่วงชักและความดันย้ำอีกครั้งหนึ่ง อย่างไรก็ตามในการฉีดชิ้นงานที่ไม่ต้องการความละเอียดของน้ำหนักมากนักแต่ให้ได้ขนาดและมิติตามต้องการ ก็สามารถนำค่าตัวแปรการผลิตที่คำนวณได้จากโปรแกรมไปใช้ได้เลย
ทั้งนี้ควรพิจารณาปัญหาเทคนิคอื่นประกอบด้วยตัวอย่าง เช่น รอยยุบ และในส่วนเพิ่มเติมเมื่อพิจารณาดูตารางที่ 1และ 2 ก็พบว่า ค่าตัวแปรการผลิตที่คำนวณได้และค่าที่ตั้งจริงของพลาสติกอสัณฐาน (PS)และของพลาสติกกึ่งผลึก (HDPE) มีค่าใกล้เคียงกัน
เป็นที่ยอมรับได้ ทำให้ง่ายต่อพนักงานในการปรับตั้งเครื่องฉีด ยกเว้นเวลาหล่อเย็นและความเร็วรอบสกรูเหตุที่เป็นเช่นนี้เพราะความเร็วรอบสกรูจากการคำนวณเป็นไปตามทฤษฎีมีค่ามาก แต่เมื่อปฏิบัติงานจริงเครื่องฉีดไม่สามารถหมุนสกรูตามความเร็วรอบนั้นได้ ตลอดจนอาจมีฟองอากาศเกิดขึ้นในการฉีดชิ้นงานจึงจำเป็นต้องลดความเร็วรอบลงมาเพื่อความเหมาะสมและสำหรับเวลาหล่อเย็นค่าที่ตั้งจริงมีเวลามากกว่า
ค่าที่ได้จากการคำนวณอย่างเห็นได้ชัด ทั้งนี้เนื่องจากในการปฏิบัติการทดลองครั้งนี้ แม่พิมพ์ที่ใช้ไม่ได้เชื่อมต่อระบบทางน้ำหล่อเย็นไว้เช่นเดียวกับการผลิตทางอุตสาหกรรม แต่ใช้วิธีการหล่อเย็นแม่พิมพ์ด้วยอากาศแทน ทำให้ต้องใช้เวลามากกว่าที่คำนวณ เพื่อจะทำให้ชิ้นงานแข็งตัว และไม่โก่งงอเสียรูป
5. สรุปผลการทดลอง
จากการปรับตั้งตัวแปรสภาวะการผลิต ของเครื่องฉีดพลาสติกขนาดสกรู 25 มิลลิเมตร แรงปิดแม่พิมพ์ 40 ตัน ฉีดชิ้นงาน PS และ HDPE ในแม่พิมพ์กล่องสี่เหลี่ยมขนาด 75.33×100.42×20 มิลลิเมตร หนา 2มิลลิเมตร พบว่า ตัวแปรการผลิตที่คำนวณมาจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์สามารถนำไปตั้งเครื่องฉีด ผลิตชิ้นงานได้จริงทั้งพลาสติกอสัณฐานและกึ่งผลึก ค่าตัวแปรจากการคำนวณใกล้เคียงกับค่าที่ตั้งจริง ยกเว้นเวลาหล่อเย็นและความเร็วรอบสกรูที่ใช้ น้ำหนักของชิ้นงานที่ฉีดได้เบากว่าทางทฤษฎีประมาณ 24-29 เปอร์เซ็นต์ โดยสรุปถือว่าโปรแกรมที่ออกแบบและ
สร้างขึ้น สามารถนำไปใช้ประโยชน์ลดการสูญเสียเวลา วัตถุดิบและความยุ่งยาก ในการปรับตั้งเครื่องฉีดพลาสติกได้พอสมควร
6. กิตติกรรมประกาศ
โครงงานวิจัยนี้ได้รับทุนสนับสนุนจาก สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย ฝ่ายอุตสาหกรรม โครงการโครงงานอุตสาหกรรมและวิจัย สำหรับปริญญาตรีประจำปี 2552 และขอขอบคุณอาจารย์สมปอง อินทองที่ให้โอกาสเข้าไปศึกษาและทดลองโปรแกรมงานฉีดพลาสติกตลอดจนข้อแนะนำ ต่างๆในการใช้งานเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่สถาบันค้นคว้าและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตทางอุตสาหกรรมมหาวิทยาลัย
เกษตรศาสตร์

เอกสารอ้างอิง

ชวลิต แสงสวัสดิ์. 2551. กระบวนการผลิตเทอร์โมพลาสติก 2.
ปทุมธานี : คณะวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี
สถาบันไทย- เยอรมัน. ม.ป.ป. “ Material Data for
Injection Moulders.” [บรรทัดคำนวณ]
Tool-Temp Asia Pte Ltd. 2007. “Injection

การศึกษาฤทธิ์ของสารสกัดสมุนไพรต่อการเจริญของเซลล์รากขน

Evaluation of Proliferative Effect of Sesame oil on Dermal Papilla Cells
and Keratinocyte Cells

ปิยะวรรณ วิริยะกุลชัย1) กมลวรรณ ดุรงค์ดารงชัย1) ภัททิยา ผุดผ่อง1)
ภาคภูมิ เต็งอานวย1) ปิติ จันทร์วรโชติ2)*
1) ภาควิชาวิทยาการเภสัชกรรมและเภสัชอุตสาหกรรม คณะเภสัชศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
2) ภาควิชาเภสัชวิทยาและสรีรวิทยา คณะเภสัชศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย Email : pithi_chan@yahoo.com

บทคัดย่อ

เซลล์รากผมซึ่งประกอบด้วยเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลาและเซลล์เคอราทิโนไซท์ เป็นเซลล์ที่มีบทบาทสาคัญต่อ การเจริญของเส้นผม จากรายงานวิจัยพบว่าน้ามันงา (Sesamum indicum) มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ และคาดว่าสามารถกระตุ้นการเจริญของเซลล์รากผมได้ กลุ่มผู้วิจัยจึงมีความสนใจที่จะศึกษาฤทธิ์ของน้ามันงาในการกระตุ้นการเจริญของเซลล์รากผม โดยเพาะเลี้ยงเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลาและเซลล์เคอราทิโนไซท์ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส ในสภาวะ 5% CO2 โดยประเมินฤทธิ์ในการเพิ่มจานวนเซลล์เป็นเวลา 72 ชั่วโมง ด้วยวิธี MTT assay จากการวิจัยพบว่าน้ามันงาเข้มข้น 18.75 x 10-4%v/v มีฤทธิ์กระตุ้นการเจริญของเซลล์เคอราทิโนไซท์มากกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสาคัญทางสถิติ (p-value < 0.05) โดยมี %cell proliferation เท่ากับ 130.03% นอกจากนี้ยังพบว่าน้ามันงาเข้มข้น 6.25, 12.5 และ 18.75 x 10-4%v/v มีฤทธิ์กระตุ้นการเจริญของเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา มากกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสาคัญทางสถิติ (p-value < 0.05) โดยมี %cell proliferation เท่ากับ 123.90, 146.80 และ 195.96% ตามลาดับ จึงสามารถสรุปผลการวิจัยได้ว่าน้ามันงามีฤทธิ์กระตุ้นการเจริญของเซลล์รากผมทั้งสองชนิดได้ในสภาวะที่ทาการทดลอง ซึ่งอาจเป็นแนวทางไปสู่การพัฒนาผลิตภัณฑ์เวชสาอางที่มีศักยภาพในการรักษาอาการผมร่วงต่อไป
คำสำคัญ : การกระตุ้นการเจริญของเซลล์รากผม เซลล์เดอร์มัล แพพพิลา เซลล์เคอราทิโนไซท์ น้ามันงา
1. บทนำ
ปัญหาผมร่วง ผมบาง ศีรษะล้าน เป็นปัญหาที่พบได้มาก ซึ่งอาจเกิดจากสาเหตุต่างๆ ได้แก่ พันธุกรรม โรคต่างๆ ความเครียด ยาเคมีบาบัดเพื่อรักษามะเร็ง ซึ่งปัญหาที่กล่าวมานี้เป็นปัจจัยหนึ่งที่ทาให้สูญเสียความมั่นใจ เสียบุคลิกภาพ และบางรายอาจถึงขั้นเสียสุขภาพจิตเนื่องจากความวิตกกังวล ดังนั้น จึงได้มีความพยายามที่จะคิดค้นวิธีการมากมายที่จะช่วยแก้ไขปัญหาดังกล่าว ได้แก่ แชมพูป้องกันผมร่วง ยาปลูกผม มีทั้งการใช้ตัวยาสาคัญที่เป็นสารเคมี และสมุนไพรจากภูมิปัญญาชาวบ้าน ซึ่งยังไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ที่แน่ชัดว่าสามารถใช้ได้ผลจริง ไปจนถึงการปลูกถ่ายเซลล์บนหนังศีรษะซึ่งเป็นวิธีการที่มีค่าใช้จ่ายสูงมาก จนถึงยุคปัจจุบันซึ่งเป็นยุคที่ให้ความสนใจกับเวชสาอาง (cosmeceuticals) มากขึ้น จึงเริ่มมีงานวิจัยทาง
วิทยาศาสตร์เพื่อหาสารที่มีฤทธิ์ในการรักษาได้จริงและ มีความปลอดภัยต่อผู้ใช้ เซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา และเซลล์เคอราทิโนไซท์ เป็นส่วนประกอบที่สาคัญของต่อมรากผม และเป็นเซลล์ที่มีบทบาทสาคัญมากต่อการเจริญของผม การสร้างต่อมรากผมใหม่จาเป็นต้องอาศัยปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา และเซลล์เคอราทิโนไซท์และยังพบว่าเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลากระตุ้นการเจริญของเส้นผมจากต่อมรากผม (Weinberg และคณะ, 1993) นอกจากนี้มีงานวิจัยที่แสดงว่าจานวนเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา มีความสัมพันธ์กับขนาดของต่อมรากผมและปริมาณของเส้นผมอีกด้วย (Ibrahim และคณะ, 1982) ดังนั้น จึงเกิดแนวความคิดว่าหากสามารถกระตุ้นการเจริญของเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา ได้ก็จะสามารถกระตุ้นการเจริญของเส้นผมและแก้ไขปัญหาผมร่วงหรือศีรษะล้านได้ โครงการวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์หลักในการทดสอบฤทธิ์ของน้ามันงา (Sesamum indicum) ซึ่งมีรายงานว่ามีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ (Kim และคณะ, 2006) จะมีฤทธิ์ช่วยกระตุ้นการเจริญของเซลล์รากผมได้หรือไม่ เพื่อเป็นการพิสูจน์ประสิทธิผลหรือข้อกล่าวอ้างด้วยกระบวนการวิจัยที่เป็นขั้นตอนรวมถึงอาจนาไปสู่การค้นพบสารสกัดใหม่ๆที่มีศักยภาพในการรักษาอาการผมร่วง
2. สารที่ใช้ในการทดลอง
น้ามันงา (Sesame oil) จากบริษัท เอช เอ พลัส จากัด DMEM (Dulbecco’s Modified Eagle Medium powder), Ultra-purified water, Sodium bicarbonate, Fetal Bovine Serum (FBS), Penicillin/Streptomycin antibiotic, L-Glutamine, 0.25% Trypsin-EDTA, Ethanol, Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide (Sigma®, Germany), Dimethylsulphoxide Analytical Reagent A.R. (Lab-Scan, Thailand)
3. วิธีการทดลอง
3.1 การเตรียมสารตัวอย่าง
ปิเปตน้ำมันงาด้วย Microliter pipette (PIPETMAN® Gilson S.A.S, France) ปริมาณ 5 ไมโครลิตร ผสมกับเอธานอล 10 ไมโครลิตร และอาหารเลี้ยงเซลล์ 985 ไมโครลิตร นำไปปั่นด้วยเครื่อง Vortex เพื่อให้ได้สารละลายเนื้อเดียวกัน ได้สารละลาย S1ปิเปตสารตัวอย่าง S1 100 ไมโครลิตร ผสมกับอาหารเลี้ยงเซลล์ 900 ไมโครลิตร ได้สารตัวอย่าง S2 ปิเปตเอธานอล 10 ไมโครลิตรผสมกับอาหารเลี้ยงเซลล์ 990 ไมโครลิตร ผสมให้เข้ากัน ได้เอธานอลเข้มข้น 1.0%v/v ใช้เป็นสารควบคุม
3.2 การเตรียมอาหารเลี้ยงเซลล์
ผสม DMEM 1 ซองลงใน Ultra-purified water 950 มิลลิลิตร ในบีกเกอร์ขนาด 1000 มิลลิลิตร เติมโซเดียมไบคาร์บอเนต 3.7 กรัม ปรับ pH ให้ได้ 7.3-7.4 (pH meter; ORION 420A) จะได้สารละลายสีแดง ปรับปริมาตรด้วย Ultra-purified water ให้ครบ 1000 มิลลิลิตร กรองสารละลายด้วยเครื่องกรองสุญญากาศ (Corning Inc., USA) ได้ Serum free media บรรจุในขวดพลาสติกขนาด 500 มิลลิลิตร (Corning Inc., USA) จานวน 2 ขวด นำ Serum free media 88 มิลลิลิตร ผสมกับ FBS (10x) 10 มิลลิลิตร Penicillin/Streptomycin antibiotic (100x) 1 มิลลิลิตร และ L-Glutamine (100x) 1 มิลลิลิตร ภายใต้สภาวะไร้เชื้อใน Lamina hood ลงในขวดแก้วที่ผ่านการนึ่งฆ่าเชื้อด้วยแรงดันไอน้า (autoclave) เก็บอาหารเลี้ยงเซลล์ในตู้เย็น อุณหภูมิ 2-8°C
3.3 การเตรียม Phosphate Buffer Solution (PBS)
ผสม PBS (10x) 10 มิลลิลิตร ลงใน Sterile Deionized Water 90 มิลลิลิตร ได้ PBS (1x) บรรจุลงในขวดแก้ว (SCHOTT DURAN, Germany) ที่ผ่านการนึ่งฆ่าเชื้อด้วยแรงดันไอน้าแล้ว เก็บสารละลายที่ได้ในตู้เย็น อุณหภูมิ 2-8°C
3.4 การเลี้ยงเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา และเคอราทิโนไซท์
ปิเปต (STRIPETTE® Corning Inc., USA) อาหารเลี้ยงเซลล์ลงใน Cell culture dish (Corning Inc., USA) 5 มิลลิลิตร ภายใต้สภาวะไร้เชื้อใน Lamina hood เติมอาหารเลี้ยงเซลล์ 1 มิลลิลิตร ลงในเซลล์เดอร์มัลแพพพิลลา ที่แช่แข็งไว้ ทาการ triturate ให้เซลล์แยกจากกัน แล้วปิเปตลงในอาหารเลี้ยงเซลล์ใน Cell culture dish พลิก Cell culture dish ไปมาเพื่อให้เซลล์กระจายทั่ว แล้วนาเซลล์ไปเลี้ยงใน Forma Direct Heat CO2 Incubator (THERMO ELECTRON Corporation) อุณหภูมิ 37°C ภายใต้สภาวะ 5%CO2 เปลี่ยนอาหารเลี้ยงเซลล์ทุก 2-3 วัน โดยสังเกตจากสีของอาหารเลี้ยงเซลล์เมื่อเปลี่ยนจากสีแดงเป็นสีส้มเหลือง การเลี้ยงเซลล์เคอราทิโนไซท์ทาโดยวิธีเดียวกันกับการเลี้ยงเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา
3.5 การเตรียมเซลล์เพื่อทดสอบฤทธิ์ของสารตัวอย่าง
นาเซลล์ที่เลี้ยงไว้ออกจาก Incubator ปิเปตอาหารเลี้ยงเซลล์ออก ล้างเซลล์ด้วย PBS 3 มิลลิลิตร โดยพลิก Cell culture dish ไปมาให้ PBS กระจายทั่ว แล้วดูด PBS ออก ทาซ้าอีกครั้ง ปิเปต 0.25% Trypsin-EDTA 500 ไมโครลิตร ลงใน Cell culture dish แล้วพลิกไปมาให้ทั่ว วางใน Incubator 90 วินาที นาไปส่องกล้องจุลทรรศน์ (OLYMPUS CKX 41) เพื่อตรวจสอบว่าเซลล์หลุดออกจาก Cell culture dish แล้ว โดยจะเห็นเซลล์รูปร่างกลมและลอยไปมา จากนั้นปิเปต Trypsin-EDTA ออก เติมอาหารเลี้ยงเซลล์ แล้วทาการ triturate จากนั้นถ่ายเซลล์ใส่ Centrifuge tube (Corning Inc., USA) เติมอาหารเลี้ยงเซลล์ปริมาณเพียงพอต่อการทดสอบในแต่ละครั้ง triturate เซลล์ใน centrifuge tube ให้กระจายทั่ว ปิเปตเซลล์ลงใน 96 Well Cell Culture Cluster (Corning Inc., USA) ด้วย Microliter pipette (PIPETMAN® Gilson S.A.S, France) หลุมละ 200 ไมโครลิตร จนครบจานวนหลุมที่ต้องการทดสอบ เซลล์ที่เหลือให้ใส่ลงใน Cell culture dish แล้วเติมอาหารเลี้ยงเซลล์ปริมาณเหมาะสมเพื่อเลี้ยงต่อไป นาเซลล์ใน 96 Well Cell Culture Cluster ไปเลี้ยงใน Forma Direct Heat CO2 Incubator (THERMO ELECTRON Corporation) อุณหภูมิ 37°C ภายใต้สภาวะ 5%CO2 เป็นเวลา 24 ชั่วโมง
3.6 การทดสอบฤทธิ์ของสารตัวอย่าง
นาเซลล์ที่เลี้ยงไว้ใน 96 Well Cell Culture Cluster ครบ 24 ชั่วโมงแล้วออกจาก Incubator มาไว้ภายใต้สภาวะไร้เชื้อใน Lamina hood
ปิเปตสารตัวอย่าง S2 ปริมาณ 2.5, 5.0, 7.5 และ 10.0 ไมโครลิตรลงในหลุมแต่ละหลุม จะได้ความเข้มข้นสุดท้ายของสารตัวอย่างเท่ากับ 6.25, 12.5, 18.75 และ 25.0 x 10-4%v/v โดยทาความเข้มข้นละ 3 หลุม
ปิเปตเอธานอลเข้มข้น 0.1%v/v ปริมาณ 10 ไมโครลิตรลงในแต่ละหลุมจานวน 3 หลุม จะได้ความเข้มข้นสุดท้ายของเอธานอลเท่ากับ 0.05% v/v ในอาหารเลี้ยงเซลล์เป็นกลุ่มควบคุม และใช้กลุ่มควบคุมที่ไม่ใช้เอธานอลอีก 3 หลุม
นาเซลล์ใน 96 Well Cell Culture Cluster ไปเลี้ยงใน Forma Direct Heat CO2 Incubator (THERMO ELECTRON Corporation) อุณหภูมิ 37°C ภายใต้สภาวะ 5%CO2 เป็นเวลา 72 ชั่วโมง
3.7 การประเมินฤทธิ์ของสารตัวอย่างในการกระตุ้นการเจริญของเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา และเซลล์เคอราทิโนไซท์
นาเซลล์ใน 96 Well Cell Culture Cluster ที่ทาการทดสอบด้วยสารตัวอย่างครบ 72 ชั่วโมงแล้วออกจาก Incubator เทอาหารเลี้ยงเซลล์และสารตัวอย่างออก ล้างด้วย PBS หลุมละ 100 ไมโครลิตร จานวน 2 ครั้ง
เติม Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide (MTT) ความเข้มข้น 0.45 มิลลิกรัมต่อมิลลิตร ลงในแต่ละหลุม หลุมละ 50 ไมโครลิตร นาเซลล์ไปเลี้ยงใน Forma Direct Heat CO2 Incubator (THERMO ELECTRON Corporation) อุณหภูมิ 37°C ภายใต้สภาวะ 5%CO2 เป็นเวลา 4 ชั่วโมง จากนั้นนาออกมาเทสารละลาย MTT ทิ้ง เติม Dimethylsulphoxide (DMSO) หลุมละ 50 ไมโครลิตร นาไปวัดค่าการดูดกลืนแสงด้วยเครื่อง Microplate Reader (Perkin Elmer) และคานวณ %Cell proliferation ด้วยสมการ %Cell proliferation = ODs x 100 / ODctrl (1) โดยที่ ODs คือ ค่าการดูดกลืนแสงที่ 570 นาโนเมตรของกลุ่มตัวอย่าง ODctrl คือ ค่าการดูดกลืนแสงที่ 570 นาโนเมตรของกลุ่มควบคุม
ทาการทดลองซ้าอีก 3 ครั้ง นาข้อมูลที่ได้มาเปรียบเทียบความแตกต่างของ %Cell proliferation ของสารตัวอย่างความเข้มข้นต่างๆด้วยสถิติ One-way ANOVA : Post hoc Multiple Comparisons (Dunnett) ด้วยโปรแกรม SPSS ที่ความเชื่อมั่น 95%
4 ผลการทดลองและอภิปรายผลการทดลอง
เมื่อทดสอบฤทธิ์ของน้ามันงาในการกระตุ้นการเจริญของเซลล์เคอราทิโนไซท์ ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส ในสภาวะ 5% CO2 เป็นเวลา 72 ชั่วโมง พบว่า น้ามันงาเข้มข้น 18.75 x 10-4%v/v มีฤทธิ์กระตุ้นการเจริญของเซลล์เคอราทิโนไซท์อย่างมีนัยสาคัญทางสถิติที่ความเชื่อมั่น 95% (p-value < 0.05) โดยมี %Cell proliferation เท่ากับ 130.03% ดังรูปที่ 1 และแสดงค่า %Cell proliferation
ดังตารางที่ 1 รูป

รูปที่ 1 %Cell proliferation ของน้ามันงา (Sesamum indicum) ที่ความเข้มข้นต่างๆ ในเซลล์เคอราทิโนไซท์
ตารางที่ 1 ฤทธิ์ของน้ามันงา ในการกระตุ้นการเจริญของเซลล์เคอราทิโนไซท์

ส่วนผลการทดสอบฤทธิ์ของน้ามันงาในการกระตุ้นการเจริญของเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส ในสภาวะ 5% CO2 เป็นเวลา 72 ชั่วโมง พบว่า น้ามันงาเข้มข้น 6.25, 12.5 และ 18.75 x10-4 %v/v มีฤทธิ์กระตุ้นการเจริญของเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา อย่างมีนัยสาคัญทางสถิติที่ความเชื่อมั่น 95% (p-value < 0.05) โดยมี %Cell proliferation เท่ากับ 123.90, 146.80 และ 195.96% ตามลาดับ ดังรูปที่ 2 และแสดงค่า %Cell proliferation

ดังตารางที่ 2

ตารางที่ 2 ฤทธิ์ของน้ามันงาในการกระตุ้นการเจริญของเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา

จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ความเข้มข้นของน้ามันงาที่สูงขึ้น ส่งผลให้เซลล์เคอราทิโนไซท์มี %Cell proliferation สูงขึ้น อาจเนื่องมาจากสารสกัดเหล่านี้มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระจึงช่วยลดปริมาณอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นในเซลล์ได้ ทาให้เซลล์สามารถดารงชีวิตและแบ่งตัวได้มากขึ้น
5 สรุปผลการทดลอง
การเจริญของผมอาศัยอันตรกิริยาระหว่างเซลล์เคอราทิโนไซท์กับเซลล์เดอร์มัล แพพพิลลา ดังนั้นน้ามันงาซึ่งมีฤทธิ์กระตุ้นการเจริญของเซลล์ทั้งสองชนิดนี้ จึงมีแนวโน้มที่จะนาไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์สาหรับรักษาอาการผมร่วงได้
6 กิตติกรรมประกาศ
การศึกษาโครงงานนี้ ผู้วิจัยขอกราบขอบพระคุณ รองศาสตราจารย์ เภสัชกร ดร.ภาคภูมิ เต็งอานวย อาจารย์ที่ปรึกษาโครงการ และอาจารย์ เภสัชกร ดร.ปิติ จันทร์วรโชติ อาจารย์หัวหน้าโครงการ ที่กรุณาให้คาปรึกษาแนะนาและช่วยตรวจสอบแก้ไขข้อบกพร่อง ตลอดจนให้ความรู้และข้อคิดเห็นที่เป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อโครงงาน
ขอกราบขอบพระคุณบริษัท เอช เอ พลัส จากัด ที่อนุเคราะห์สารสกัดสมุนไพรเพื่อใช้ในโครงงาน

โครงงานนี้ได้รับทุนอุดหนุนจากสานักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย ฝ่ายอุตสาหกรรม โครงการโครงงานอุตสาหกรรมและวิจัยสาหรับปริญญาตรี ประจาปี 2552
เอกสารอ้างอิง
Ibrahim L, Wright EA. A quantitative study of hair growth using mouse and rat vibrissal follicles. I. Dermal papilla volume determines hair volume. Journal of Embryology and Experimental Morphology 1982; 72: 209-224.
Kim KS, Park SH, Choung MG. Nondestructive determination of lignans and lignan glycosides in sesame seeds by near infrared reflectance spectroscopy. J Agric Food Chem 2006; 54(13): 4544-50.
Weinberg WC, Goodman LV, George C, Morgan DL, Ledbetter S, Yuspa SH, et al. Reconstitution of hair follicle development in vivo : determination of follicle formation, hair growth, and hair quality by dermal cells. The Journal of Investigative Dermatology 1993; 100: 229-236.

ปัจจุบันการดำเนินธุรกิจของผู้ประกอบการโดยเฉพาะผู้ที่อยู่ในแวดวงธุรกิจที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรม ที่เป็นแรงขับเคลื่อนของประเทศไทยให้ก้าวไกล โดยเฉพาะในยุคที่มีการแข่งขันกันสูงเช่นในปัจจุบัน ตอกย้ำนโยบายของภาครัฐในการส่งเสริมการลงทุนด้านอุตสาหกรรม การค้นหาข้อมูลผ่านทางเว็บไซต์จึงเป็นเรื่องจำเป็น ในการที่จะช่วยให้นักธุรกิจมีสายตากว้างไกล รู้ทันคู่แข่ง ยิ่งมีการพัฒนาด้านเทคโนโลยีสารสนเทศมากเท่าใดก็จะมีส่วนช่วยในการพัฒนารูปแบบในการดำเนินธุรกิจเพื่อวัตถุประสงค์ในการประชาสัมพันธ์และส่งเสริมกิจกรรมการตลาดผ่านช่องทางสื่อออนไลน์บนเครือข่ายอินเตอร์เน็ตก็จะเป็นที่นิยมมากยิ่งขึ้นเพราะมีความสะดวกรวดเร็วและสื่อถึงกลุ่มเป้าหมายได้ง่าย สามารถสื่อถึงกลุ่มลูกค้าได้หลากหลาย โดยที่กลุ่มลูกค้าก็สามารถได้รับข้อมูลที่เป็น
ประโยชน์ประกอบการตัดสินใจในการเลือกซื้อสินค้าหรือบริการมากขึ้น
ความเป็นมาของ www.thai-plastic.com
www.thai-plastic.com จัดตั้งขึ้นโดย บริษัท ไทยพลาสติก ดอทคอม จำกัด ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของกลุ่มบริษัทพิพัฒน์กรุ๊ป ที่มีความรู้ความเชี่ยวชาญในการดำเนินธุรกิจในอุตสาหกรรมพลาสติกเป็นระยะเวลาไม่น้อยกว่า 40 ปี ทำให้ได้เห็นถึงปัญหาของผู้ประกอบการที่ต้องการค้นหาสินค้าหรือ Suppliers ประเภทสินค้าพลาสติก วัตถุดิบชนิดต่างๆ และเครื่องจักรที่ใช้ในอุตสาหกรรม ที่ต้องใช้ระยะเวลานานในการค้นหาและติดต่อทำธุรกิจ เพราะไม่มีแหล่งที่รวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับผู้ผลิต ผู้จัดจำหน่าย และสินค้าประเภทนี้เอาไว้ ทั้งที่อุตสาหกรรมพลาสติกเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญต่อระบบเศรษฐกิจของประเทศและมีความเกี่ยวข้องกับธุรกิจในสาขาอื่นอีกเป็นจำนวนมาก
จากปัญหาดังกล่าว บริษัท ไทยพลาสติก ดอทคอม จำกัด ซึ่งประกอบด้วยทีมงานที่ความชำนาญด้านต่างๆ อาทิ การผลิตและสร้างสรรค์สื่อ การตลาด เทคโนโลยีสารสนเทศ โปรแกรมเมอร์ที่ความสามารถสูง ในการนำเสนอสื่อโฆษณาและบริหารเว็บไซต์ผ่านสื่ออินเตอร์เน็ต จึงได้จัดทำเว็บท่า (Portal Web) และอี-มาร์เก็ตเพลส (E-Marketplace) สำหรับอุตสาหกรรมพลาสติกภายใต้ชื่อ www.thai-plastic.com ซึ่งเป็นเว็บไซต์ที่รวบรวมข้อมูลของผู้ประกอบการในอุตสาหกรรมพลาสติกและตลาดซื้อขายในแบบ B2B (ธุรกิจกับธุรกิจ) หรือ B2C (ธุรกิจกับบุคคล) เพื่อตอบสนองและแก้ปัญหาให้ผู้ที่ต้องการข้อมูลเพื่อดำเนินธุรกิจ ซึ่งเหตุผลที่สำคัญอีกประการหนึ่งก็คือ สินค้าอุตสาหกรรมพลาสติกมีมูลค่ารวมนับแสนล้านบาทต่อปี และในประเทศไทยเองก็ไม่มีเว็บไซต์ที่รวบรวมข้อมูลสินค้าด้านพลาสติกสำหรับผู้ประกอบการและบุคคลที่สนใจมาก่อน
ความมุ่งมั่นและเป้าหมายของ www.thai-plastic.com
www.thai-plastic.com มีเป้าหมายที่จะก้าวไปสู่การเป็นสื่อกลางในการโฆษณาออนไลน์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นการเปิดโอกาสในการทำธุรกิจ ในโลกออนไลน์ ให้ผู้ประกอบการในอุตสาหกรรมพลาสติก ด้วยจุดมุ่งหมายที่จะเป็น Portal website สำหรับอุตสาหกรรมพลาสติกโดยเฉพาะ แต่มีมาตรฐานสากล และยังมีบริการจัดทำเว็บไซต์ในราคาที่เหมาะสมให้กับผู้ประกอบการเพื่อเป็นการช่วยสร้างโอกาสในการประชาสัมพันธ์และทำการตลาดผ่านช่องทางสื่อ Internet ที่ต้องการ เปิดโลกการค้าสู่ตลาดที่หลากหลายกว่าเดิม ซึ่งทาง www.thai-plastic.com จะมีการพัฒนารูปแบบของ www.thai-plastic.com ให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นไปในอนาคตเพื่อตอบสนองความต้องการด้านต่างๆ ของผู้ประกอบการ

ตารางราคาใหม่ dell-r200