การพัฒนาพอลิเมอร์เชิงประกอบเสริมแรงด้วยเส้นใยเพ็ก

Abstract

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาการพัฒนาหญ้าเพ็ก (Vietnamosasa Pusilla, VP) ที่เป็นพืชตระกูลไผ่ที่มีการขยายพันธ์อย่างรวดเร็วและยังเป็นวัชพืชที่กำจัดได้ยากและไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้เนื่องจากเส้นใยของหญ้าเพ็กเหนียวมาก จึงมีแนวความคิดที่จะนำหญ้าเพ็กมาทำให้มีมูลค่าเพิ่ม โดยการนำมาพัฒนาเป็นแผ่นอัดเชิงประกอบกับพอลิเมอร์ใช้เป็นวัสดุทางเลือกเป็นวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับนำไปประยุกต์ใช้ในงานตกแต่งภายใน โดยพอลิเมอร์ที่นำมาศึกษา คือ พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูง, (HDPE) พอลิเอทิลินความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น, (LLDPE), พอลิโพรพิลิน, ( PP) และพอลิแลคติคแอซิต, (PLA) จากนั้นทำการเตรียมโดยนำหญ้าเพ็กมาทำการริดใบและทำการตัดให้เป็นชิ้นเล็ก ๆ แล้วนำไปแช่ในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ ความเข้มข้นร้อยละ 7 โดยน้ำหนักเป็นเวลา 8 ชั่วโมง และหลังจากนั้นทำการล้างเส้นใยด้วยน้ำกลั่นจนมีค่า pH 7 ทำการอบไล่ความชื้นที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส 24 ชั่วโมง จากนั้นนำไปบดและคัดแยกขนาด นำเส้นใยที่ได้ไปผสมกับ HDPE, PP, LLDPE และ PLA ด้วยเครื่องผสมแบบสองลูกกลิ้งอุณหภูมิที่ใช้ในการผสม 160, 160, 130 และ130 องศาเซลเซียสตามลำดับ และขึ้นรูปชิ้นงานด้วยเครื่องอัดเบ้าแบบไฮดรอลิคที่ความดัน 250 เมกกะปาสคาอุณหภูมิ 190 องศาเซลเซียส เพื่อศึกษาผลของปริมาณเส้นใยเพ็กต่อสมบัติเชิงกลและสมบัติทางกายภาพของแผ่นอัดที่ขึ้นรูปได้ โดยปริมาณของเส้นใยเพ็กที่ใช้ คือ ร้อยละ 0, 10, 20, 30 และ 50โดยน้ำหนัก วัสดุเชิงประกอบที่เสริมแรงด้วยเส้นใยเพ็กจะมีสีน้า ตาลและมีลวดลายคล้ายหินอ่อน จึงนำมาทำการทดสอบสมบัติเชิงกล ซึ่งพบว่าค่ายังโมดูลัสนั้นสูงขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณของเส้นใยเพ็กลงไปและความแข็งของแผ่นอัดเชิงประกอบก็มีความแข็งมากขึ้น เนื่องจากเส้นใยเพ็กนั้นเข้าไปเสริมแรงให้กับในพอลิเมอร์เมทริกซ์แต่ค่าการทนต่อแรงดึงและร้อยละการยืดตัว ณ จุดขาด และความต้านทานต่อแรงกระแทกลดลง เมื่อเปรียบเทียบสมบัติเชิงกลและราคาต้นทุนพบว่าวัสดุเชิงประกอบที่ขึ้นรูปได้นี้มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำมีสมบัติเชิงกลที่เหมาะสมและสามารถนำไปใช้เป็นวัสดุตกแต่งภายใน

This research studied the development of Vietnamosasa pusilla fiber (VP), which is a species in the genus Vietnamosasa (family Poaceae) and has a high growth rate, as well as its fiber is quite tough. The VP fiber cannot be widely used owing to the toughness. The study developed a polymer composite by reinforcing VP as alternative material. The composites produced would be environmentally friendly and can be used as interior decoration application. The polymers used in this study were comprised of high density polyethylene (HDPE), linear low density Polyethylene, (LLDPE), polypropylene (PP), and polylactic acid (PLA). To prepare the fiber, VP leaves were removed and cut into small pieces before immersing in 7%w/w of NaOH for 8 hours. The treated VP fiber was, then, rinsed in refined water which has a pH 7 before being dried in the oven at 60 °C for 24 hours. After that, the fiber was ground and sieved. The VP fiber was, then, mixed with HDPE, LLDPE, PP and PLA by the two-roll mill at 160, 160, 130, and 130 °C, respectively. The composites were fabricated by compression molding at 250 MPa and 190°C. To investigate the amount of VP fiber that had an effect on mechanical and physical properties of the composites, various amounts of VP fiber (0, 10, 20, 30 and 50 %w/w) were prepared. The VP fiber-reinforced composite was brown and marble-like. After being tested mechanically, it was found that the more the Young’s Modulus, the more the amounts of VP fiber. Moreover, the hardness increased when increasing the amouants of the fiber. This was because the VP fiber reinforced the strength of matrix polymer. However, tensile strength, Elongation at break and impact strength decreased when increasing the amounts of the fiber. When comparing mechanical properties and production costs, the VP-reinforced composites were more reasonable and could be used as interior decoration application.