วัสดุคอมโพสิตรักษ์โลกจากพลาสติกชีวภาพและเส้นใยธรรมชาติจากพืชท้องถิ่นภาคใต้

บทคัดย่อ

วัตถุประสงค์เพื่อศึกษากรรมวิธีการผลิตวัสดุรักษ์โลกจากพอลิแลคติคแอซิด(Poly Lactic Acid : PLA) และเส้นใยธรรมชาติจากเส้นใยมะพร้าว (Coconut fiber) และขุยมะพร้าว (Coir dust) โดยศึกษารูปร่าง ชนิด และอัตราส่วนของสารเสริมแรงจากธรรมชาติที่มีผลต่อสมบัติเชิงกลของวัสดุ ทำการผสมด้วยการคอมปาวด์ด้วยเครื่องอัดรีดแบบเกลียวหนอนคู่ (Twin screw extruder) ที่อุณหภูมิ 190-210 องศาเซลเซียส หลังจากนั้นขึ้นรูปชิ้นงานทดสอบด้วยการอัดรูปร้อน (Hot compression molding) ที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส ความดันอัด 2,500 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว เป็นระยะเวลา 15-20 นาที ทำการศึกษาสมบัติทางกลประกอบด้วยการทดสอบแรงดึง (Tensile test) การทดสอบแรงดัด (3-Point bending) การทดสอบความแข็ง (Hardness) ความหนาแน่น (Density) และพฤติกรรมการกระจายตัวของเส้นใยมะพร้าวและ/หรือขุยมะพร้าวในพอลิแลคติคแอซิดจากผลการทดลองพบว่าการเติมสารเสริมแรง 1 ชนิด ปริมาณของเส้นใยมะพร้าวหรือขุยมะพร้าวมีผลต่อการเพิ่มสมบัติของความเค้นคราก (Yield stress) ความเครียด (Strain) ความสามารถในการรับแรงดัดงอ (Flexural modulus) และวัสดุรักษ์โลกพอลิแลคติคแอซิดเส้นใยมะพร้าวและขุยมะพร้าวเป็นวัสดุเหนียวสามารถรับแรงดัดได้ดี ที่อัตราส่วน 2 wt% ของเส้นใยธรรมชาติ มีค่าโมดูลัสความยืดหยุ่น (Modulus of elasticity) และค่าการต้านทานแรงดึงสูงสุด (Ultimate tensile stress) สูงดีกว่าพอลิแลคติคแอซิดในการเติมสารเสริมแรง 2 ชนิด คือเส้นใยมะพร้าว/ขุยมะพร้าว พบว่าปริมาณการเติมเส้นใยขุยมะพร้าวมีผลต่อการลดสมบัติทางกลของวัสดุผสม เนื่องจากเส้นใยมะพร้าวเกิดการเกาะกลุ่มส่งผลทำให้เกิดการแตกหักบริเวณช่องว่างระหว่างสารเสริมแรงและวัสดุเนื้อพื้นนั่นเอง วัสดุรักษ์โลกจากพอลิแลคติคแอซิดเส้นใยมะพร้าวและ/หรือขุยมะพร้าวสามารถสร้างเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ที่เพิ่มมูลค่าให้แก่วัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร จากศึกษาสมบัติทางกลและกรรมวิธีการผลิตภาชนะใส่อาหารจากวัสดุพอลิเมอร์ผสมจากพอลิแลกติกแอซิด (Polylactic acid, PLA) หรือ พอลิบิวทิลีนซัคซิเนต (Polybutylene succinate, PBS) และเส้นใยธรรมชาติ (Natural Fibers) คือ เส้นใยตาลโตนด (Palmyra palm fruit ) เส้นใยกาบปาล์มน้ำมัน (Oil palm) และขุยมะพร้าว (Coconut coir dust) ที่อัตราส่วนวัสดุเสริมแรงธรรมชาติโดยน้ำหนัก 5 10 และ 15% โดยน้ำหนัก (wt%) โดยศึกษากรรมวิธีการอัดขึ้นรูปร้อนจานจากพอลิแลกติกแอซิดผสมกับเส้นใยตาลโตนด เส้นใยปาล์มน้ำมัน และขุยมะพร้าว ทำการอัดขึ้นรูปร้อน (Hot compression molding) ที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 15 – 30 นาที หลังจากนั้นอัดต่อด้วยแรงดัน 2,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว เป็นระยะเวลา 5 – 10 นาที โดยการจัดเส้นใยเรียงตัวแบบสุ่ม (Random distribution) จากการทดลองพบว่า การเพิ่มปริมาณวัสดุเสริมแรงทำให้ค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดและความเปอร์เซ็นต์ความยืดลดลง วัสดุรักษ์โลกจากพอลิแลกติกแอซิดหรือพอลิบิวทิลีนซัคซิเนตคอมโพสิตเสริมแรงพืชในวงศ์อะเรคาซีอีสามารถสร้างเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ที่เพิ่มมูลค่าให้แก่วัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร

คำสำคัญ