โครงการวิจัย

วัสดุผสมสะอาดจากพอลิแลกติกแอซิดและเส้นใยมะพร้าว

GREEN COMPOSITES MATERIALS FROM POLYLACTIC ACID AND COCONUT FIBERS

รายละเอียดโครงการ

ปีงบประมาณ 2562
หน่วยงานเจ้าของโครงการ
ลักษณะโครงการ โครงการใหม่
ประเภทโครงการ โครงการเดี่ยว
ประเภทงานวิจัย โครงการประยุกต์
วันที่เริ่มโครงการวิจัย (พ.ศ.) 1 ตุลาคม 2561
วันที่สิ้นสุดโครงการวิจัย (พ.ศ.) 30 กันยายน 2562
วันที่ได้รับทุนวิจัย (พ.ศ.) 1 ตุลาคม 2561
ประเภททุนวิจัย งบประมาณรายได้
สถานะโครงการ สิ้นสุดโครงการ(ส่งผลผลิตเรียบร้อยแล้ว)
เลขที่สัญญา
เป็นโครงการวิจัยที่ใช้ในการจบการศึกษา ไม่ใช่
เป็นโครงการวิจัยรับใช้สังคม ไม่ใช่
บทคัดย่อโครงการ ในปัจจุบันผลิตภัณฑ์พลาสติกมีปัญหาเป็นอย่างมากเนื่องจากไม่สามารถย่อยสลายได้หรือใช้เวลาในการย่อยสลายนานหลายปี จึงทำให้เกิดการตกค้างของพลาสติกจำนวนมากมายมหาศาล อีกทั้งยังมีการกำจัดพลาสติกด้วยวิธีการเผาทำลายซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทั้งทางตรงและทางอ้อมเป็นวงกว้าง ปัญหาค่าฝุ่นในบรรยากาศ และส่งผลกระทบต่อสุขภาพของประชากรโลก หากกำจัดพลาสติกไม่ถูกวิธีและไม่เป็นระบบจะทำให้เกิดปัญหาการตกค้างของสารพิษในอากาศและอาจจะบนเปื้อนในดินรวมถึงน้ำใต้ดินด้วย เช่น หากเผาพลาสติกประเภทพีวีซีจะทำให้เกิดสารไดออกซิน ซึ่งเป็นสาเหตุของการเกิดโรคมะเร็งและส่งผลต่อฮอร์โมนในร่างกายมนุษย์ จากปัญหาดังกล่าว ทำให้ทั่วโลกหันมาตระหนักกับปัญญาที่เกิดจากการใช้งานและทำลายพลาสติก จึงเกิดการคิดค้นนวัตกรรมใหม่ๆเพื่อใช้ทดแทนผลิตภัณฑ์พลาสติกที่สามารถย่อยสลายได้ และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม นั่นคือ พลาสติกชีวภาพ (Bioplastics) พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (Biodegradable Plastic หรือ Compostable Plastic) เป็นพลาสติกที่สามารถช่วยลดของผลิตภัณฑ์พลาสติก เนื่องจากย่อยสลายได้ เช่น พอลิแลคติคแอซิด (Poly Lactic Acid, PLA) เป็นพลาสติกชีวภาพชนิดหนึ่งจัดอยู่ในกลุ่มพอลิเอสเทอร์มี สายโซ่ตรง (Aliphatic Polyester) สังเคราะห์ได้จากกรดแลคติค (Lactic Acid) ซึ่งกรดแลคติกสามารถ ผลิตได้จากการหมักแป้ง หรือน้ำตาล น้ำมันพืชที่มีแป้งน้ำตาลเป็นองค์ประกอบหลัก เช่น ข้าวโพด มันสำปะหลัง ข้าวสาลี หรือ อ้อย เป็นต้น จึงสามารถนำมาเป็นวัตถุดิบในการผลิตได้ซึ่งทรัพยากรเหล่านี้สามารถ สร้างขึ้นทดแทนใหม่ได้อย่างต่อเนื่อง ในอดีตพลาสติกในกลุ่มพอลิเอสเทอร์จำกัดอยู่ในวงการแพทย์ เช่น อุปกรณ์การปลูกถ่ายอวัยวะ (Implant Devices) วัสดุค้ำจุนสำหรับเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ (Tissue Scaffolds) และไหมละลาย (Sutures) เนื่องจากมีต้นทุนการผลิตสูงหาได้ยากและพอลิเมอร์มีน้ำหนัก โมเลกุลต่ำ ทำให้มีสมบัติทางกลต่ำ ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาเทคนิคใหม่ๆที่ช่วยในการผลิตพอลิแลกติก แอซิดที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงในเชิงพาณิชย์ขึ้นได้ การใช้งานจึงเริ่มขยายออกไปเนื่องจากพอวัสดุชนิดนี้จะช่วยลดปัญหาขยะ มีสมบัติความไม่เป็นพิษและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ทำให้พอลิแลคติกแอซิดเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับด้านบรรจุภัณฑ์และผลิตภัณฑ์เพื่ออุปโภคด้านอื่นๆ แต่พลาสติกชีวภาพยังคงมีข้อจำกัดด้านราคาที่ค่อนข้างสูงเมื่อเปรียบเทียบกับพาสติกทั่วไปที่ใช้งานในปัจจุบัน จึงเป็นที่มาของการผลิตวัสดุพอลิเมอร์ผสมระหว่างวัสดุเนื้อพื้นจากพลาสติกชีวภาพ และ/หรือเทอร์โมพลาสติก และวัสดุเสริมแรงจากธรรมชาติที่ได้จากส่วนต่างๆ ของพืช เพื่อเป็นการลดต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติที่สามารถนำมาใช้ซ้ำและสามารถย่อยสลายได้ เส้นใยธรรมชาติแบ่งได้หลายชนิดตามแหล่งที่มา เช่น พืช สัตว์ และแร่ต่างๆ เส้นใยจากพืช ทุก ชนิดประกอบด้วยเซลลูโลส และมาจากหลายแหล่ง เช่น ก้าน ใบ ผล เมล็ด เนื้อ และเปลือก เป็น ต้น ในขณะที่เส้นใยจากสัตว์ประกอบด้วยโปรตีน เช่น เส้นผม ไหม และขนสัตว์ เป็นต้น การน าเส้นใย ธรรมชาติเหล่านี้มาประยุกต์ใช้เป็นสารเสริมแรงในคอมโพสิตมีมานานหลายสิบปี และมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น เนื่องจากคอมโพสิตที่ได้มีราคาถูกลง นำมาใช้ใหม่ได้ และมีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบา เส้นใยจากพืช เป็นเส้นใยที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เส้นใยจากพืชประกอบด้วยสายเซลลูโลส (Cellulose fibrils) หลายๆสายรวมกันโดยมีลิกนินเป็นสารช่วยประสานองค์ประกอบหลักของเส้นใยพืชได้แก่ แอลฟา เซลลูโลส (α-Cellulose) เฮมิเซลลูโลส (Hemicelluloses) ลิกนิน (Lignin) เพคติน (Pectin) และแว๊กซ์ (Wax) สายเซลลูโลสเหล่านั้นจะเรียงตัวตาม แนวยาวของเส้นใยซึ่งเป็นผลให้เส้นใยมีความทนต่อแรงดึง ความทนต่อแรงดัด และความแข็ง (Rigidity) สูง อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการเสริมแรงของเส้นใยธรรมชาติก็ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของ เซลลูโลสและความเป็นผลึกของเส้นใย จากการสืบค้นสิทธิบัตร พบว่า สิทธิบัตรประเทศไทย เลขที่คำขอ 1101001615 ได้เปิดเผย สูตรผสมพอลิเมอร์เชิงประกอบของพอลิแลคติกแอซิดเสริมแรงด้วยเส้นใยธรรมชาติผสมระหว่าง เส้นใยปาล์มและเส้นใยฝ้าย สำหรับการผลิตบรรจุภัณฑ์กล่องบรรจุอาหารเครื่องดื่มร้อน และบรรจุภัณฑ์อุ่นอาหารในไมโครเวฟ ที่สามารถใช้ซ้ำได้และสามารถย่อยสลายตัวทางชีวภาพได้ ผลิตขึ้นรูปโดยวิธีการฉีดเข้าแบบ โดยทำการผสมเส้นใยธรรมชาติผสมเข้ากับตัวกลางชนิดไซเลนในเครื่องบดผสมแบบภายใน จากนั้นเตรียมส่วนผสมยางธรรมชาติดัดแปลงอีพ๊อก ผงอีพ๊อกซี่แข็ง เส้นใยผสมและผงทาคัมด้วยเครื่องบดผสมแบบลูกกลิ้ง จากนั้นนำไปผ่านเครื่องบดหลอมผสมแบบสกรูคู่เพื่อเตรียมเป็นเม็ดพอลิเมอร์เชิงประกอบ จากนั้นนำไปทำการผลิตขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีขึ้นรูปแบบฉีดเข้าแบบเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ตามต้องการ แต่การประดิษฐ์นี้มีข้อจำกัด คือ มีส่วนผสมของทาคัมซึ่งมีความเป็นพิษต่อระบบทางเดินหายใจ สิทธิบัตรไทย เลที่คำขอ 1001000745 ได้เปิดเผยส่วนผสม กรรมวิธีการผลิตเส้นใยธรรมชาติผสมเม็ดพลาสติก ส่วนผสมของเส้นใยธรรมชาติผสมเม็ดพลาสติกผสม เพื่อใช้แทนเม็ดพลาสติก ประกอบด้วย พลาสติกโพลีโอเลฟินชนิดฉีด เส้นใยเซลลูโลสจากพืช สารหล่อลื่น และ สี เป็นองค์ประกอบหลัก บทสรุปการประดิษฐ์ การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับกรรมวิธีผลิตพอลิเมอร์ผสมวัสดุเสริมแรงจากธรรมชาติด้วยวิธีการอัดขึ้นรูปร้อน โดยมีขั้นตอนดังนี้ ขั้นตอนการเตรียมวัสดุเสริมแรงจากธรรมชาติ ขั้นตอนการเตรียมพอลิเมอร์ผสมและ ขั้นตอนการขึ้นรูป เริ่มจากนำวัสดุเสริมแรงจากธรรมชาติมาลดความชื้นด้วยวิธีการตากแดดและอบ จากนั้นนำไปเตรียมเป็นพอลิเมอร์ผสม ได้แก่ การเตรียมเป็นเม็ดพลาสติกผสมกับวัสดุเสริมแรงจากธรรมชาติ โดยนำวัสดุเสริมแรงจากธรรมชาติไปอัดเป็นแผ่น จากนั้นนำเม็ดพลาสติกมาจัดเรียงในแม่พิมพ์ หรือ นำวัสดุเสริมแรงจากธรรมชาติมาผสมกับเม็ดพลาสติกแล้วนำไปอบเพื่อลดความชื้น จากนั้นนำมาจัดเรียงในแม่พิมพ์ หรือ นำวัสดุเสริมแรงจากธรรมชาติมาผสมกับเม็ดพลาสติกจากนั้นนำไปหลอมผสมด้วยเครื่องอัดรีดแบบเกลียวหนอนคู่จากนั้นนำไปตัด แล้วนำไปอบเพื่อลดความชื้น และนำมาจัดเรียงในแม่พิมพ์ แล้วนำพอลิเมอร์ผสมที่ได้ไปอัดขึ้นรูปจนได้ผลิตภัณฑ์จากพอลิเมอร์ผสมวัสดุเสริมแรงจากธรรมชาติ
รายละเอียดการนำไปใช้งาน
เอกสาร Final Paper(s)
  • -

ทีมวิจัย

หัวหน้าโครงการ
ที่ นักวิจัย หน่วยงาน ตำแหน่งในทีม การมีส่วนร่วม (%)
1ผศ.ดร. วรรธนพร ชีววุฒิพงศ์คณะวิศวกรรมศาสตร์ ราชมงคลศรีวิชัย สงขลาหัวหน้าโครงการ70
2รอมฎอน บูระพาคณะวิศวกรรมศาสตร์ ราชมงคลศรีวิชัย สงขลาผู้ร่วมวิจัย30