การวิจัยและพัฒนาเพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มผลิตภัณฑ์จากวัสดุเหลือทิ้ง

บทคัดย่อ

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือ เพื่อพัฒนาพลาสติกและเศษไม้เหลือทิ้งในชุมชนเทศบาลเมืองเขารูปช้าง จังหวัดสงขลา เป็นผลิตภัณฑ์บล็อกปูพื้นทางเดิน โดยวิเคราะห์ผลกระทบชนิดขยะพลาสติก ชนิดและปริมาณผงไม้ และสภาวะทางธรรมชาติที่มีต่อสมบัติทางกลและทางกายภาพของวัสดุเชิงประกอบพลาสติกและไม้ ซึ่งในการผสมวัสดุดำเนินการโดยใช้เครื่องอัดรีดแบบเกลียวคู่ และขึ้นรูปเป็นแผ่นชิ้นงานตัวอย่างด้วยเครื่องอัดร้อน ผลจากการทดลองพบว่า การเติมผงไม้ปริมาณ 40, 50 และ 60 wt% ส่งผลให้ค่าความแข็งแรงดัด ค่าความแข็งแรงเฉือน และค่าการยึดตะปูเกลียวลดลง ทว่าค่ามอดูลัสการดัดและค่าความแข็งกลับเพิ่มขึ้นเมื่อเติมผงไม้เป็นส่วนผสมมากขึ้น ในขณะเดียวกัน จากการทดสอบสมบัติทางกลและทางกายภาพของวัสดุเชิงประกอบพลาสติกและไม้ที่ผ่านสภาวะทางธรรมชาติ 6 เดือน พบว่าค่าความแข็งแรงดัด ค่ามอดูลัสการดัด ค่าความแข็งแรงเฉือน และค่าความแข็งของวัสดุเชิงประกอบนั้นลดลงตามระยะเวลาการตากแดดที่นานขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับผลการวิเคราะห์พื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์ของชิ้นงานที่ผ่านการทดสอบสภาวะทางธรรมชาติ 0, 2, 4 และ 6 เดือน พบว่า มีความเสียหายโดยเกิดรอยแตกร้าวบนพื้นผิวของชิ้นงาน ซึ่งเหตุนี้จึงส่งผลให้สมบัติทางกลนั้นลดลง นอกจากนี้เมื่อวิเคราะห์ผลกระทบของชนิดพลาสติกพบว่า วัสดุเชิงประกอบพลาสติกและไม้ที่มีส่วนผสมขยะถุงพลาสติกมีสมบัติทางกลและทางกายภาพด้อยที่สุด ทว่ามีการลดลงของสมบัติทางกลน้อยที่สุด เมื่อวัสดุเชิงประกอบพลาสติกและไม้ถูกตากแดดเป็นระยะเวลานานขึ้น นอกจากนั้นการเติมผงไม้ชนิดต่าง ๆ คือ ผงจากกิ่งไม้ ผงจากทางใบไม้ และผงจากใบไม้ เป็นส่วนผสมในวัสดุเชิงประกอบพลาสติกปริมาณเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ค่าความแข็งแรงดัด ค่าความแข็งแรงเฉือน และความแข็งแรงการยึดตะปูเกลียวลดลงตามปริมาณผงไม้ที่เติมเป็นส่วนผสม ขณะเดียวกัน ชนิดผงไม้ที่เติมเป็นส่วนผสมในวัสดุเชิงประกอบพลาสติกและไม้ที่ให้สมบัติการดัด การเฉือน ความแข็ง และการยึดตะปูได้ดีสุด คือ ผงไม้จากกิ่งไม้ เช่นเดียวกันเมื่อวิเคราะห์สมบัติทางกลที่เปลี่ยนแปลงไปของวัสดุเชิงประกอบพลาสติกและไม้ตามระยะเวลาการทดสอบสภาวะทางธรรมชาติพบว่า วัสดุเชิงประกอบพลาสติกและผงไม้ทุกชนิดมีสมบัติทางกลลดลงตามระยะเวลาการทดสอบที่นานขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นเมื่อวิเคราะห์ถึงความเหมาะสม ความแข็งแรง และการทนต่อสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติของวัสดุเชิงประกอบพลาสติกและไม้ สูตรวัสดุเชิงประกอบพลาสติกและไม้ที่จะนำไปใช้ผลิตบล็อกปูพื้นทางเดินประกอบด้วย พลาสติกจากถุง 56 wt% ผงไม้จากกิ่งไม้ 40 wt% สารยูวีสเตบิไลเซอร์ 1 wt% และผงสี 3 wt%คำสำคัญ: วัสดุเชิงประกอบพลาสติกและไม้ ขยะพลาสติก ขยะไม้ บล็อกปูพื้นทางเดินงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของมอร์ต้าร์และคอนกรีตผสมพลาสติกรีไซเคิล โดยศึกษาหน่วยน้ำหนักและกำลังอัดของมอร์ต้าร์ผสมพลาสติกรีไซเคิลในอัตราส่วนร้อยละ 0 20 40 60 80 และ 100 ในอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ (w/c) 0.4 0.5 และ 0.6 ในส่วนของคอนกรีตจะศึกษาหน่วยน้ำหนัก กำลังอัด โมดูลัสการยืดหยุ่น ความสมบูรณ์ของคอนกรีตด้วยวิธี Ultrasonic Pulse Velocity Test (UPV) การต้านทานไฟฟ้า การต้านทานการแทรกซึมของคลอไรด์ และการซึมผ่านน้ำของคอนกรีตผสมพลาสติกรีไซเคิลในอัตราส่วนร้อยละ 0 20 40 และ 60 ในอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ (w/c) 0.5 และ 0.6 จากผลการทดสอบพบว่า หน่วยน้ำหนักและกำลังอัดของมอร์ต้าร์และคอนกรีตผสมพลาสติกรีไซเคิลมีผลเป็นไปในทิศทางเดียวกัน คือเมื่อปริมาณเม็ดพลาสติกรีไซเคิลเพิ่มขึ้นส่งผลให้หน่วยน้ำหนักและกำลังอัดลดลง เนื่องจากพลาสติกรีไซเคิลมีลักษณะพื้นผิวเรียบและลื่น ทำให้ความสามารถในการยึดเกาะระหว่างพลาสติกรีไซเคิลและซีเมนต์เพสต์ต่ำลง ซึ่งการทดสอบโมดูลัสการยืดหยุ่นของคอนกรีตมีค่าลดลงตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณพลาสติกรีไซเคิลซึ่งลดลงต่ำสุดเฉลี่ยร้อยละ 95.29 เมื่อทำการทดสอบความสมบูรณ์ของคอนกรีตผสมพลาสติกรีไซเคิลด้วยวิธี UPV ส่งผลให้ความเร็วคลื่นอัลตร้าโซนิคลดลงตามการเพิ่มขึ้นของพลาสติกรีไซเคิล เนื่องจากคอนกรีตมีช่องว่างภายในเนื้อคอนกรีตมากขึ้น ความสมบูรณ์ของเนื้อคอนกรีตจึงลดลง จากผลการทดสอบการต้านทานไฟฟ้า เมื่อผสมเม็ดพลาสติกรีไซเคิลส่งผลให้คอนกรีตมีสภาพการต้านทานไฟฟ้ามากกว่า 20 k?cm ซึ่งหมายความว่ามีอัตราการกัดกร่อนต่ำและจากผลการทดสอบการแทรกซึมคลอไรด์และการซึมผ่านน้ำ เมื่อผสมพลาสติกรีไซเคิลเพิ่มขึ้นส่งผลให้การซึมผ่านคลอไรด์สูงขึ้นและมีค่าสัมประสิทธ์การซึมผ่านน้ำเพิ่มขึ้นเช่นเดียวกัน และที่อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ (w/c) ต่างกันนั้น ไม่มีผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของมอร์ต้าร์และคอนกรีตที่ผสมพลาสติกรีไซเคิลคำสำคัญ: พลาสติกรีไซเคิล ความสมบูรณ์ การต้านทานไฟฟ้า ความต้านทานการแทรกซึมคลอไรด์ การซึมผ่านน้ำเศษคอนกรีตเป็นส่วนหนึ่งของวัสดุที่จากการรื้อถอนโครงสร้างพื้นฐาน งานวิจัยนี้ศึกษาถึงความเป็นไปได้ของการใช้เถ้าขยะ จีโอโพลีเมอร์ เพื่อปรับปรุงกำลังของเศษคอนกรีตสำหรับวัสดุงานทาง ปัจจัยที่มีอิทธิพลในการศึกษาครั้งนี้คืออัตราส่วนเศษคอนกรีตต่อเถ้าขยะ ปริมาณสารกระตุ้น อัตราส่วนสารละลายโซเดียมซิลิเกตต่อสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (Na2SiO3:NaOH) และอายุบ่ม โดยการทดสอบกำลังอัดแกนเดียวและโครงสร้างทางจุลภาคของตัวอย่าง หน่วยน้ำหนักแห้งสูงสุดของตัวอย่างเศษคอนกรีตผสมเถ้าขยะ จีโอโพลีเมอร์มีค่าเพิ่มขึ้นตามปริมาณเถ้าขยะที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากเถ้าขยะสามารถเข้าไปอุดในช่องว่างของตัวอย่าง ซึ่งทำให้หน่วยน้ำหนักมีค่าเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามสำหรับปริมาณเถ้าขยะมากกว่าร้อยละ 20 หน่วยน้ำหนักแห้งสูงสุดของตัวอย่างเศษคอนกรีตผสมเถ้าขยะ จีโอโพลีเมอร์มีค่าลดลงตามปริมาณเถ้าขยะที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากค่าความถ่วงจำเพาะของเถ้าขยะมีค่าน้อยกว่าเศษคอนกรีต อัตราส่วนผสมที่เหมาะสมของตัวอย่างเศษคอนกรีตผสมเถ้าขยะ จีโอโพลีเมอร์ คือ อัตราส่วนเศษคอนกรีตต่อเถ้าขยะเท่ากับ 90/10 ปริมาณสารกระตุ้นเท่ากับปริมาณสารกระตุ้นที่เหมาะสม อัตราส่วนสารละลาย Na2SiO3:NaOH เท่ากับ 50/50 60/40 70/30 และ 80/20 ซึ่งมีค่ากำลังอัดผ่านเกณฑ์มาตรฐานวัสดุพื้นทางของกรมทางหลวงชนบท ในขณะที่มีเพียงหนึ่งอัตราส่วนที่ผ่านเกณฑ์มาตรฐานวัสดุพื้นทางของกรมทางหลวง คือ อัตราส่วนเศษคอนกรีตต่อเถ้าขยะเท่ากับ 90/10 ปริมาณสารกระตุ้นเท่ากับปริมาณสารกระตุ้นที่เหมาะสม และอัตราส่วน Na2SiO3:NaOH เท่ากับ 60/40 ประโยชน์ของงานวิจัยนี้คือการประยุกต์ใช้เศษคอนกรีตทดแทนวัสดุมวลรวมธรรมชาติ และการใช้เถ้าขยะ จีโอโพลีเมอร์ ซึ่งเป็นวัสดุเชื่อมประสานที่ปล่อยค่า CO2 ต่ำ แทนการใช้ปูนซีเมนต์สำหรับวัสดุชั้นพื้นทางคำสำคัญ : เศษคอนกรีต, เถ้าลอย, จีโอโพลิเมอร์, หินคลุกดินลูกรังผสมเส้นใยมะพร้าว เถ้าขยะจีโอโพลิเมอร์จัดเป็นวัสดุเขียว (Green material) ชนิดหนึ่ง ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ปูนซีเมนต์เป็นวัสดุเชื่อมประสาน ดินลูกรังเป็นวัสดุธรรมชาติ เส้นใยมะพร้าวเป็นของเหลือใช้จากโรงงาน เถ้าขยะที่ใช้ในงานวิจัยนี้ได้จากโรงไฟฟ้า สารละลายอัลคาไลน์ (Activator, L) เป็นส่วนผสมระหว่างสารละลายโซเดียมซิลิเกต (Na2SiO3) และสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) งานวิจัยนี้ศึกษาการพัฒนาบล็อกประสานกำลังดัดสูงจากเส้นใยมะพร้าวผสมเถ้าขยะจีโอโพลีเมอร์เพื่อวิสาหกิจชุมชน ปัจจัยที่มีอิทธิพลในการศึกษาครั้งนี้คือ อัตราส่วนดินลูกรังต่อเถ้าขยะ ปริมาณเส้นใยมะพร้าว อัตราส่วนระหว่าง Na2SiO3:NaOH ความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) และอายุบ่ม โดยใช้อัตราส่วนดินลูกรังต่อเถ้าขยะเท่ากับ 1:1 1.5:1 และ 2:1 ปริมาณเส้นใยมะพร้าวร้อยละ 0 0.1 0.3 0.5 0.7 และ 0.9 โดยน้ำหนักของเถ้าขยะ อัตราส่วนสารละลายโซเดียมซิลิเกตต่อสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (Na2SiO3:NaOH) เท่ากับ 80:20 70:30 และ 50:50 ความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เท่ากับ 1 3 และ 5 โมลาร์ และทดสอบกำลังอัดแกนเดียวและกำลังดัดของตัวอย่างที่อายุบ่มเท่ากับ 7 14 28 60 และ 90 วัน จากผลการทดสอบพบว่าอัตราส่วนผสมที่เหมาะสมสำหรับผลิตอิฐบล็อกประสานกำลังดัดสูงจากเส้นใยมะพร้าวผสมเถ้าขยะ จีโอโพลีเมอร์ คือ อัตราส่วน LS:WA เท่ากับ 1:1 ที่ปริมาณเส้นใยมะพร้าวร้อยละ 0.5 อัตราส่วน Na2SiO3:NaOH เท่ากับ 80:20 และความเข้มข้น NaOH เท่ากับ 5 โมลาร์ เนื่องจากกำลังอัดตัวอย่างที่อายุบ่ม 7 วัน มีค่ากำลังอัดผ่านเกณฑ์มาตรฐานอิฐบล็อกประสานชนิดไม่รับน้ำหนัก (ไม่น้อยกว่า 2.5 MPa) และมีค่ากำลังดัดสูงสุด งานวิจัยนี้สามารถใช้วัสดุเหลือทิ้งจากภาคอุตสาหกรรม (เส้นใยมะพร้าว และเถ้าขยะ) แทนที่การใช้ปูนซีเมนต์ ซึ่งช่วยลดการปล่อย CO2 สู่ชั้นบรรยากาศคำสำคัญ : ดินลูกรัง, เถ้าลอย, เส้นใยมะพร้าว, จีโอโพลิเมอร์งานวิจัยการสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับวัสดุเหลือทิ้งสู่ผลิตภัณฑ์ออกแบบตกแต่งและแฟชั่น: ชุมชนต้นแบบเทศบาลเมืองเขารูปช้าง มีจุดมุ่งหมายเพื่อการแก้ปัญหา,หาวิธีกำจัดและจัดการวัสดุเหลือทิ้งจึงเป็นวิธีหนึ่งซึ่งสามารถลดจำนวนวัสดุเหลือทิ้ง,ขยะมูลฝอย อันทำให้สามารถลดมลพิษต่าง ๆ โดยมีวิธีต่าง ๆ หลายวิธี หนึ่งในวิธีที่นำมาใช้ในงานวิจัยและสามารถทำขยะให้มีมูลค่าเพิ่มในเชิงพาณิชย์ คือการ Reuse Reduce และ Recycle หรือ 3R เป็นการปรับใช้เพื่อให้ทรัพยากรเป็นไปอย่างคุ้มค่าและเกิดประโยชน์สูงสุดด้วยการใช้ศิลปะการออกแบบให้วัสดุเหลือทิ้งหรือขยะ มาเพิ่มมูลค่าเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ซึ่งชาวบ้านในชุมชนได้ร่วม ปฏิบัติการแปรรูปผลิตภัณฑ์ในตำบลเขารูปช้าง ได้ผลผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ตกแต่งบ้าน 10 ชิ้นและผลิตภัณฑ์แฟชั่น 10 ชิ้นผลจากการวิจัยเกี่ยวกับความพึงพอใจในผลิตภัณฑ์ตกแต่งบ้าน 10 ชิ้นและผลิตภัณฑ์แฟชั่น 10 ชิ้น โดยเก็บข้อมูลจากแบบสอบถามจำนวน 200 ชุด ได้ผลคือความพึงพอใจในการซื้อผลิตภัณฑ์จากวัสดุเหลือทิ้งจากผู้ตอบแบบสอบถาม 1) ในด้านราคาเหมาะสมกับสินค้า 2) มีสินค้าที่หลากหลาย 3) ด้านความประณีตสวยงาม 4) ด้านความคิดสร้างสรรค์น่าใช้งาน 5) มีเอกลักษณ์และความโดดเด่น และ 6) ด้านความแข็งแรง และปลอดภัยต่อการใช้งาน พบว่าผู้ตอบแบบสอบถามให้ความสำคัญกับผลิตภัณฑ์ในด้านราคาเหมาะสมกับสินค้าร้อยละ 71.10 ด้านความคิดสร้างสรรค์น่าใช้งานร้อยละ 51.80 ด้านความแข็งแรง และปลอดภัยต่อการใช้งานร้อยละ 38.60 ด้านเอกลักษณ์และความโดดเด่นร้อยละ 37.70 ด้านความประณีตสวยงามร้อยละ 28.10 และด้านความหลากหลายของสินค้าร้อยละ 22.80 ตามลำดับ และในด้านการจำหน่ายและสร้างรายได้แก่ชุมชน งานวิจัยทำการสร้างเพจสำหรับจำหน่ายสินค้าทางช่องทางออนไลน์โดยใช้ชื่อ ประดับบ้าน ประดับคน เพื่อเป็นช่องทางในการจัดจำหน่ายสินค้าตกแต่งบ้านและสินค้าแฟชั่นให้ชาวบ้านในชุมชนผลิตสินค้า และนำสินค้ามานำเสนอทางออนไลน์เพื่อจัดจำหน่ายและสร้างรายได้แก่ชุมชนเขารูปช้างต่อไปในอนาคต

คำสำคัญ