โครงงานวิทย์2

ลำดับตอนที่ #1 : บทที่1-2

บทที่1 บทนำ 1.1 ที่มาและความสำคัญของโครงงาน ในปัจจุบันใยขัดผิวที่เราใช้กัน โดยปกติแล้วจะมีราคาแพงและเป็นของต่างประเทศเสียส่วนใหญ่ ทางผู้จัดทำจึงได้เล็งเห็นว่าเราควรจะหาวัสดุที่มีอยู่ในท้องถิ่นนำมาแปรรูปให้เป็นใยขัดผิวที่มีคุณภาพ โดยคิดว่า ต้นกล้วยที่เรามีอยู่ในปัจจุบันมีเส้นใยที่น่าจะนำมาแปรรูปเป็นเส้นใยขัดผิวได้โดยไม่ยากนัก และเห็นว่าใยกล้วยยังไม่ได้นำมาแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากนัก เส้นใยกล้วยเป็นเส้นใยที่ได้จากการนำต้นกล้วยไปผ่านกรรมวิธีสำหรับคัดแยกเส้นใยกล้วย จนได้เส้นใยกล้วยออกมาเป็นเส้นๆ เส้นใยกล้วยที่ได้จะมีขนาดเล็กและยาวเป็นเส้นตรงลักษณะคล้ายเส้นด้าย เส้นใยกล้วยจะมีความเหนียวและแข็งแรงทนทานไม่มากนักเมื่อเส้นใยกล้วยนั้นแห้ง ในทางกลับกันถ้าเส้นใยกล้วยได้ดูดซับน้ำเข้าไปจะทำให้เส้นใยกล้วยเหนียวและทนทานมากขึ้น สังเกตได้จากเมื่อเราใช้เชือกกล้วยผูกมัดสิ่งต่างๆต้องนำเชือกกล้วยไปแช่น้ำก่อนจึงจะใช้ได้ดี(http://www.ku.ac.th/e-magazine/february44/agri/banana.html,2549) เนื่องจากทางบ้านของผู้จัดทำมีต้นกล้วยเป็นจำนวนมากซึ่งส่วนต่างๆของกล้วยนั้นสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้เป็นอย่างดียิ่งเว้นเสียแต่ต้นกล้วยที่เป็นส่วนต้นหรือกาบกล้วยที่นำมาเป็นประโยชน์ได้ไม่มากนักทางผู้จัดทำจึงได้คิดที่จะนำเส้นใยกล้วยที่มีในต้นกล้วยมาแปรสภาพเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้ได้ดีในชีวิตประจำวัน โดยเส้นใยกล้วยนั้นจำมีความเหนียวมากและดูดซับน้ำได้ดีซึ่งเราจะสามารถสังเกตได้จากเชือกกล้วย ที่ชาวบ้านนำมาใช้ผูกสิ่งต่างๆ ทางผู้จัดทำจึงได้คิดและเสนอการแปรสภาพเส้นใยกล้วย มาทำเป็นเส้นใยขัดผิวแทนเส้นใยขัดผิวอื่นๆที่เราใช้กันในปัจจุบันที่มีราคาแพง 1.2 วัตถุประสงค์ของโครงงาน ในการศึกษาเรื่องเส้นใยกล้วยขัดผิวมีวัตถุประสงค์ของการศึกษา ดังต่อไปนี้ 1.2.1 เพื่อให้ได้เส้นใยขัดผิวที่สามารถทำได้เอง 1.2.2 เพื่อจะได้ศึกษาวีการทำใยกล้วยขัดผิว 1.2.3 เพื่อหาประสิทธิภาพของใยกล้วยขัดผิว 1.3 สมมุติฐานและตัวแปร สมมุติฐาน คือ ถ้าสามารถนำใยกล้วยมาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ที่ช่วยในการขจัดคราบสิ่งสกปรกได้แล้วจะทำให้ช่วยลดค่าใช้จ่ายในครอบครัวได้ด้วย ตัวแปรต้น คือ ใยกล้วย ตัวแปรตาม คือ ประสิทธิภาพของใยกล้วยขัดผิว เช่น ปริมาณการหลุดออกของคราบสกปรก ตัวแปรควบคุม คือ ปริมาณคราบสกปรกต่างๆ และปริมาณน้ำที่ใช้ 1.4 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ 1.4.1 ได้เส้นใยกล้วยขัดผิวที่มีประสิทธิภาพ 1.4.2 ได้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องเส้นใยกล้วย 1.5 ขอบเขตโครงงานและระยะเวลาในการทำโครงงาน ในการศึกษาเรื่องใยกล้วยขัดผิวมีขอบเขตและระยะเวลาในการทำโครงงานดังต่อไปนี้ 1.5.1 สถานที่ทำการศึกษา คือ บ้านเลขที่ 20/45 หมู่ 6 ต. เจดีย์หัก อ. เมือง จ. ราชบุรี ,บ้านเลขที่ 38 หมู่ 9 ต.อ่างทอง อ. เมือง จ. ราชบุรี และ บ้านเลขที่ 102/13 หมู่ 13 ต. เจดีย์หัก อ. เมือง จ. ราชบุรี 1.5.2 ศึกษาเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์จากเส้นใยกล้วยโดยการนำมาจัดทำเป็นเส้นใยขัดผิวจากเส้นใยกล้วย 1.5.3 กล้วยที่ศึกษาเป็นกล้วยน้ำว้า ที่โตเต็มที่ มีขนาดลำต้นพอเหมาะ ไม่เล็กจนเกินไปซึ่งนำมาจากสวนหลังบ้านของผู้จัดทำ 1.5.4 ระยะเวลาในการทำโครงงาน ตั้งแต่ต้นเดือนตุลาคม-ต้นเดือนมกราคม 1.6 นิยามคำศัพท์เฉพาะ ในการศึกษาเรื่องใยกล้วยขัดผิวมีนิยามคำศัพท์เฉพาะในการทำโครงงานดังต่อไปนี้ เส้นใยกล้วย หมายถึง เส้นใยที่ได้มาจากลำต้นของกล้วย โดยผ่านกรรมวิธีต่างๆ จนได้เส้นใยออกมา ขัดผิว หมายถึง การนำวัสดุที่สามารถใช้ในการขัดผิวมาทำความสะอาดสิ่งสกปรกที่อยู่บนผิวที่หนา เช่น มือและเท้า ให้สะอาด ประสิทธิภาพ หมายถึง ความสามารถที่ทำให้เกิดผลในการงาน บทที่2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง ในการศึกษาเรื่องเส้นใยกล้วยขัดผิวมีเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องดังนี้คือ 2.1 ลักษณะทั่วไปของกล้วย 2.2 สภาพแวดล้อมโดยทั่วไปที่เหมาะแก่การปลูกกล้วย 2.3 ลักษณะทางพฤกษศาสตร์ 2.4 ลักษณะเส้นใย 2.5 กระบวนการผลิตเส้นใย 2.6 ใยขัดผิวและกระบวนการผลิต 2.7 งานวิจัยการแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง 2.1 ลักษณะทั่วไปของกล้วย กล้วยเป็นไม้ผลเขตร้อน ที่มีถิ่นกำเนิดในแถบเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ผลสุกนอกจากจะใช้รับประทานเป็นผลไม้แล้ว ยังสามารถนำมาปรุงอาหารคาวหวาน และแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์อาหารแปรรูปชนิดต่าง ๆ อีกหลายชนิด ได้แก่ กล้วยตาก ท๊อปฟี่ กล้วยทอด กล้วยบวชชีกระป๋อง กล้วยในน้ำเชื่อมกระป๋อง เป็นต้น ส่วนใบตองสดสามารถนำไปใช้ห่อของ ทำงานประดิษฐ์ศิลปะต่าง ๆ ได้แก่ กระทง บายศรี ใบตองแห้งใช้ทำกระทงใส่อาหาร และใช้ห่อผลไม้ เพื่อให้มีผิวสวยงามและป้องกันการทำลายของแมลงก้านใบและกาบกล้วยแห้งใช้ทำเชือก กาบสดใช้สำหรับการแทงหยวกประกอบเมรุในการฌาปนกิจศพ หัวปลี (ดอกกล้วยน้ำว้า) ยังใช้รับประทานแทนผักได้ดีอีกด้วย สำหรับคุณค่าทางอาหาร กล้วยเป็นผลไม้ที่อุดมไปด้วยคาร์โบไฮเดรต แคลเซียม ฟอสฟอรัส และวิตามินเอ เนื่องจากกล้วยเป็นพืชที่ใช้ต้นทุนการผลิตต่ำอีกทั้งปลูกแล้วดูแลรักษาง่ายให้ผลผลิตเร็ว และเจริญเติบโตได้ดีในทุกภาคของประเทศไทย รวมทั้งตลาดยังมีความคล่องตัวสูงทั้งตลาดภายในประเทศและตลาดส่งออก กล้วยจึงเป็นไม้ผลที่เกษตรกรควรพิจารณาปลูกเป็นการค้าทั้งในลักษณะพืชหลักหรือแซมพืชอื่น ๆ เป็นการเพิ่มรายได้ให้เกษตรกรได้อีกทางหนึ่ง ( http://www.ku.ac.th/e-magazine/february44/agri/banana.html,2551) 2.2 สภาพแวดล้อมโดยทั่วไปที่เหมาะแก่การปลูกกล้วย กล้วยเป็นไม้ผลล้มลุกที่สามารถเจริญเติบโตได้ในสภาพภูมิอากาศแบบร้อนชื้น โดยเฉพาะในสภาพที่อากาศคงที่ จะทำให้กล้วยเจริญเติบโตและให้ผลผลิตอย่างต่อเนื่อง ช่วงอากาศแห้งแล้งที่ยาวนาน หรือช่วงอากาศหนาวเย็น 2-3 เดือน มีผลต่อการชะงักการเจริญเติบโตของกล้วยได้ และทำให้ผลผลิตกล้วยต่ำลง 2.2.1 ดิน ดินที่เหมาะสมต่อการปลูกกล้วย ควรเป็นดินที่มีค่าความเป็นกรดด่าง (pH) อยู่ระหว่าง 4.5-7 ที่เหมาะสมที่สุดคือ (pH) = 6 เป็นดินร่วนซุยมีความอุดมสมบูรณ์สูง ระบายน้ำดี 2.2.2 ความชื้น พื้นที่ที่เหมาะสมในการปลูกกล้วย ควรมีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยระหว่าง 50-100 นิ้ว/ปี จำนวนวันที่ฝนตกควรยาวนาน หากมีฝนตกในช่วงสั้น การปลูกกล้วยจะต้องให้น้ำชลประทานช่วยเพิ่มรักษาความชุ่มชื้นของดินเพิ่มขึ้น แต่ในพื้นที่มีฝนตกชุกควรทำการระบายน้ำให้แก่กล้วย 2.2.3 ลม พื้นที่ที่เหมาะสมในการปลูกกล้วย ไม่ควรเป็นแหล่งที่มีลมแรงตลอดปี นอก จากจะทำให้ใบกล้วยฉีกขาดแล้ว อาจจะมีผลทำให้กล้วยหักกลางต้น (หักคอ) หรือโค่นล้มได้ง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่กล้วยออกเครือแล้ว (http://www.ku.ac.th/e-magazine/february44/agri/banana.html , 2544) 2.3 ลักษณะทางพฤกษศาสตร์ 2.3.1 กล้วย ชื่อวิทยาศาสตร์ : Musa sapientum 2.3.2 วงศ์ : MUSACEAE 2.3.3 ชื่อสามัญ : Cultivated banana; Banana 2.3.4 ชื่ออื่น : ( เชียงราย); กล้วยอ่อง (ชัยภูมิ); กล้วยใต้ (เชียงใหม่; กล้วยตานีอ่อง (อุบลราชธานี); กล้วยมะลิอ่อง (จันทบุรี); 2.3.5 ลักษณะทางพฤกษศาสตร์ ลำต้น พืชล้มลุก สูง 2-4 เมตร มีลำต้นอยู่ใต้ดิน ลำต้นเทียมกลมยาว เกิดจากกาบใบ เรียงซ้อนทับกัน อวบน้ำทุส่วนของต้นมีน้ำยางใสเมื่อถูกลมกลายเป็นสีดำ 2.3.6 ใบ เป็นใบเดี่ยวขนาดใหญ่ ออกเรียงเวียนสลับ รูปขอบขนาน กว้าง 25-40 เซนติเมตร ยาว 1-2 เมตร ปลายใบมน ขอบใบและหลังใบเรียบ ท้องใบมีนวลสีขาว ก้านใบเป็นร่องแคบ 2.3.7 ดอก ออกเป็นช่อ ที่ปลายยอด ห้อยลง เรียกหัวปี มีใบประดับขนาดใหญ่สีแดง ด้านนอกมีนวล เมื่อบานจะม้วนงอ 2.3.8 ผล เป็นแท่งกลม ยาว 11-13 เซนติเมตร ผิวเรียบ ปลายเป็นจุก เนื้อในสีขาว พอสุกเปลี่ยนเป็นสีเหลือง มีรสหวาน เมล็ดลีบ เห็นเป็นจุดสีดำ 2.3.9 ถิ่นกำเนิด/แหล่งที่พบ/ระบบนิเวศน์ ปลูกเป็นอาหารตามบ้านเรือนและไร่นา 2.3.10 สารออกฤทธิ์ที่พบ Chemiebase 2.3.11 ลักษณะเส้นใย เส้นใยกล้วยที่ได้ออกมาเป็นเส้นๆ เส้นใยกล้วยที่ได้จะมีขนาดเล็กและยาวเป็นเส้นตรงลักษณะคล้ายเส้นด้าย (http://thaiherb.most.go.th/plantdetail.php?id= 369,2551) 2.4 ลักษณะเส้นใย ตามนิยามแล้ว เส้นใยหมายถึงวัสดุหรือสารใดๆทั้งที่เกิดจากธรรมชาติและมนุษย์สร้างขึ้น ทีอัตราส่วนระหว่างความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับหรือมากกว่า 100 สามารถขึ้นรูปเป็นผ้าได้ และต้องเป็นองค์ประกอบที่เล็กที่สุดของผ้า ไม่สามารถแยกย่อยในเชิงกลได้อีก 2.4.1 ประเภทของเส้นใย เราสามารถแยกประเภทของเส้นใยได้หลายแบบขึ้นอยู่กัลักษณะการแบ่งในที่นี้เราแบ่งตามแหล่งกำเนิดของเส้นใยซึ่งจะแบ่งได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือ เส้นใยธรรมชาติและเส้นใยประดิษฐ์ ในกลุ่มของเส้นใยธรรมชาติก็ยังแบ่งย่อยได้อีกเป็นเส้นใยที่มาจากพืช จากสัตว์ และจากแร่ ส่วนเส้นใยประดิษฐ์สามารถแยกเป็นเส้นใยที่ประดิษฐ์จากธรรมชาติ เส้นใยสังเคราะห์ และเส้นใยที่ประดิษฐ์จากวัสดุอื่นๆ 1) เส้นใยธรรมชาติ (Natural fibers) เส้นใยพืช เช่น ฝ้าย ลินิน ปอ รามี ป่าน นุ่น เส้นใยสัตว์ เช่น ขนสัตว์ (wool) ไหม (silk) ผม (hair) แร่ เช่น แร่ใยหิน (asbestos) 2) เส้นใยประดิษฐ์ (Man-made fibers) ประดิษฐ์จากธรรมชาติ เช่น เรยอน อะซิเทต ไตรอะซีเทต เส้นใยสังเคราะห์ เช่น โอเลฟินส์ โพลีเอสเทอร์ โพลีอรามิด ไนลอน แร่และเหล็ก เช่น โลหะ แก้ว เซรามิก กราไฟต์ 2.4.2 สมบัติของเส้นใย สมบัติของเส้นใยมีผลโดยตรงต่อสมบัติของผ้าที่ทำขึ้นจากเส้นใยนั้นๆ ผ้าที่ทำจากเส้นใยที่แข็งแรงก็จะมีความแข็งแรงทนทานด้วย หรือเส้นใยที่สามารถดูดซับน้ำได้ดีจะส่งผลให้ผ้าสามารถดูดซับน้ำและความชื้นได้ดี เหมาะสำหรับการนำไปใช้ในส่วนที่มีการสัมผัสกับผิวและดูดซับน้ำ เช่น ผ้าเช็ดตัว ผ้าอ้อม เป็นต้น ความแตกต่างของเส้นใยขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพ องค์ประกอบทางเคมี และการเรียงตัวของโมเลกุล ซึ่งส่วนผสมและความแตกต่างในปัจจัยทั้งสามนี้ ทำให้เส้นใยมีสมบัติที่หลากหลายและแตกต่างกัน ซึ่งสมบัติของเส้นใยก็จะมีผลต่อสมบัติของผ้าหรือผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากเส้นใยนั้น ทั้งในส่วนที่เป็นที่ต้องการและไม่ต้องการต่อการนำไปใช้งาน ยกตัวอย่างเช่น ในเส้นใยที่สามารถดูดซับน้ำได้น้อย จะส่งผลให้ผ้าที่ทำจากเส้นใยชนิดนี้มีสมบัติต่างๆกัน 2.4.3 โครงสร้างทางกายภาพ โครงสร้างทางกายภาพหรือโครงสร้างทางสัณฐาน (morphology) ของเส้นใย สามารถสังเกตได้จากกล้องจุลทรรศน์ (microscope) ที่มีกำลังขยาย 250-1000 เท่า โครงสร้างทางกายภาพนั้นครอบคลุมถึง ความยาว ขนาดหรือเส้นผ่าศูนย์กลาง รูปร่างภาคตัดขวาง (cross-sectional shape) รูปร่างของผิวเส้นใย และความหยักของเส้นใย 2.4.4 ความยาวเส้นใย (Fiber length) เส้นใยมีทั้งชนิดสั้นและยาว ซึ่งความยาวของเส้นใยจะมีผลต่อสมบัติและการนำไปใช้งานของผลิตภัณฑ์สิ่งทอ ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับชนิดของเส้นใยทั้งสองนี้ก่อน 1) เส้นใยสั้น (Staple fiber) เป็นเส้นใยที่มีความยาวอยู่ในช่วง 2 ถึง 46 เซนติเมตร (1 ถึง 18 นิ้ว) เส้นใยธรรมชาติทั้งหมดยกเว้นไหมเป็นเส้นใยสั้น ยกตัวอย่างเช่น เส้นใยฝ้าย นุ่น ขนสัตว์ เส้นใยสั้นที่มาจากเส้นใยประดิษฐ์มักทำเป็นเส้นยาวก่อนแล้วตัด (chop) เป็นเส้นใยสั้นตามความยาวที่กำหนด 2) เส้นใยยาว (Filament fiber) เป็นเส้นใยที่มีความยาวต่อเนื่องไม่สิ้นสุด มีหน่วยวัดเป็นเมตรหรือหลา เส้นใยยาวส่วนใหญ่เป็นเส้นใยประดิษฐ์ ยกเว้นไหมซึ่งเป็นเส้นใยยาวที่มาจากธรรมชาติ เส้นใยยาวอาจเป็นชนิดเส้นยาวเดี่ยว (monofilament) ที่มีเส้นใยเพียงเส้นเดียว หรือเส้นใยยาวกลุ่ม (multifilament) ซึ่งจะมีเส้นใยมากกว่า 1 เส้นรวมอยู่ด้วยกันตลอดความยาว เส้นยาวที่ออกมาจากหัวฉีด (spinnerets) จะมีลักษณะเรียบซึ่งมีลักษณะเรียบคล้ายเส้นใยไหม หากต้องการลักษณะเส้นใยที่หยักก็จะต้องนำไปผ่านกระบวนการทำหยัก (crimp) ซึ่งเส้นใยที่ได้จะมีลักษณะคล้ายเส้นใยฝ้าย หรือขนสัตว์ ซึ่งส่วนมากเส้นใยที่ทำหยักมักจะนำไปตัดเพื่อทำเป็นเส้นใยสั้น 2.4.5 ขนาดเส้นใย ขนาดของเส้นใยมีผลต่อสมรรถนะการใช้งานและสมบัติทางผิวสัมผัส (hand properties) เส้นใยที่มีขนาดใหญ่จะให้ความรู้สึกที่หยาบและแข็งของเนื้อผ้า แต่ในขณะเดียวกันก็ให้ความแข็งแรงมากกว่าเมื่อเทียบกับเส้นใยชนิดเดียวกันที่มีขนาดเล็กกว่า ผ้าที่ทำจากเส้นใยที่มีขนาดเล็กหรือมีความละเอียดก็จะให้ความนุ่มต่อสัมผัส และจัดเข้ารูป (drape) ได้ง่ายกว่า เส้นใยธรรมชาตินั้นมักมีขนาดที่ไม่สม่ำเสมอ คุณภาพของเส้นใยธรรมชาติมักจะวัดจากความละเอียดของเส้นใย เส้นใยที่มีความละเอียดมาก (ขนาดเล็ก) จะมีคุณภาพที่ดีกว่าการวัดความละเอียดมักวัดจากเส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นใย (ภายใต้กล้องจุลทรรศน์)ในหน่วยของไมโครเมตร (1 ไมโครเมตรเท่ากับ 1/1000 มิลลิเมตร) สำหรับเส้นใยประดิษฐ์ที่ผลิตในอุตสาหกรรม ขนาดของเส้นใยจะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ขนาดของรูในหัวฉีด (spinneret holes) การดึงยืดขณะที่ปั่นเส้นใยและหลังการการปั่นเส้นใย รวมไปถึงปริมาณและความเร็วของการอัดน้ำพลาสติกผ่านหัวฉีดในกระบวนการปั่นเส้นใย เส้นใยประดิษฐ์ที่ได้สามารถควบคุมความสม่ำเสมอได้ดีกว่าเส้นใยธรรมชาติ แต่ก็ยังมีส่วนที่ไม่สม่ำเสมอบ้างเนื่องจากความไม่คงที่(irregularity) ของกระบวนการผลิต หน่วยที่มักใช้วัดความละเอียดของเส้นใยประดิษฐ์ 1) ดีเนียร์ (Denier) เป็นหน่วยการวัดขนาดของเส้นใย โดยเป็นน้ำหนักในหน่วยกรัมของเส้นใยที่มีความยาว 9,000 เมตร เส้นใยที่มีค่าดีเนียร์ต่ำจึงมีความละเอียดมากกว่า เส้นใยที่มีค่าดีเนียร์สูงเนื่องจากมีน้ำหนักน้อยกว่าในความยาวที่เท่ากัน 2) เท็กซ์ (Tex) เป็นหน่วยการวัดขนาดของเส้นใยคล้ายกับดีเนียร์ แต่เป็นน้ำหนักในหน่วยกรัมของเส้นใยที่มีความยาว 1,000 เมตร 3) ดีเนียร์ต่อฟิลาเมนต์ (Denier per filament, DPF) เป็นค่าที่วัดความละเอียดของเส้นใยที่อยู่ในเส้นด้ายซึ่งมีจำนวนเส้นใยตั้งแต่ 2 ขึ้นไป ดังนั้นค่าดีเนียร์ต่อฟิลาเมนต์จึงเท่ากับดีเนียร์ของฟิลาเมนต์นั้นหารด้วยจำนวนฟิลาเมนต์ (หรือจำนวนเส้นใย) ทั้งหมด 2.4.6 รูปร่างหน้าตัดขวางของเส้นใย รูปร่างหน้าตัดขวางของเส้นใยมีผลต่อความเป็นมันวาว ลักษณะเนื้อผ้า และสมบัติต่อผิวสัมผัส เส้นใยมีรูปร่างหน้าตัดที่หลากหลายกัน เช่นวงกลม สามเหลี่ยม ทรงคล้ายกระดูก (dog bone) ทรงรูปถั่ว (bean-shaped) เป็นต้น รูปที่ 1 รูปร่างหน้าตัดขวางของเส้นใย ที่มา http://www.chu-g.com/index.php?lay=show&ac=article&Ntype=1&Id=531280 ความแตกต่างของรูปร่างหน้าตัดขวางของเส้นใยธรรมชาติ เกิดจากลักษณะการสร้างเซลลูโลสในขณะที่พืชเติบโต เช่นในเส้นใยฝ้าย หรือการกระบวนการสร้างโปรตีนในสัตว์ เช่น ขนสัตว์ หรือรูปร่างของช่อง (orifice) ในตัวไหมที่ทำหน้าที่ฉีดเส้นใยไหมออกมา สำหรับเส้นใยประดิษฐ์รูปร่างของหน้าตัดของเส้นใยขึ้นอยู่กับรูปร่างของรูในหัวฉีด 2.4.7 ลักษณะผิวภายนอกของเส้นใย ลักษณะผิวของเส้นใยมีทั้งแบบเรียบ เป็นแฉก หรือขรุขระ ซึ่งลักษณะผิวนี้มีผลต่อความเป็นมันวาว สมบัติต่อผิวสัมผัส เนื้อผ้า และการเปื้อนง่ายหรือยาก 1) ความหยัก (crimp) ความหยักในเส้นใยช่วยเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะ (cohesiveness) ระหว่างเส้นใย ทำให้สามารถคืนตัวจากแรงอัด (resilience) ได้ดี ทนต่อแรงเสียดสี (resistance to abrasion) มีความยืดหยุ่น มีเนื้อเต็ม (bulk) และให้ความอบอุ่น (warmth) 2) องค์ประกอบทางเคมีและการเรียงตัวของโมเลกุล เส้นใยประกอบด้วยโมเลกุลจำนวนมาก โมเลกุลเหล่านี้มีลักษณะเป็นเส้นยาวเรียกว่าโพลิเมอร์ (polymer) ที่เกิดจากการเรียงตัวของหน่วยโมเลกุลเล็กๆคือมอนอเมอร์ (monomer) และเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมีด้วยกระบวนการสังเคราะห์ที่เรียกว่า โพลิเมอไรเซชัน (polymerization) ขนาดของโพลิเมอร์ขึ้นอยู่กับความยาวของโมเลกุลซึ่งบอกได้จากจำนวนของมอนอเมอร์ที่อยู่ในโพลิเมอร์นั้น (degree of polymerization) โพลิเมอร์ที่มีเส้นโมเลกุลยาวจะมีน้ำหนักโมเลกุล มากกว่าโพลิเมอร์ที่มีเส้นโมเลกุลสั้นเนื่องจากจำนวนมอนอเมอร์ที่มากกว่านั่นเอง ซึ่งจะมีผลต่อความแข็งแรงของเส้นใยที่โพลิเมอร์นั้นเป็นองค์ประกอบอยู่ โมเลกุลหรือโพลิเมอร์ที่อยู่ในเส้นใยจะมีการเรียงตัวแตกต่างกัน เมื่อแต่ละโมเลกุลมีการเรียงตัวอย่างไร้ทิศทาง (random) ก็จะทำให้เส้นใยบริเวณนั้นมีความเป็น อสัณฐาน (amorphous) ส่วนในบริเวณที่โมเลกุลมีการเรียงซ้อนขนานอย่างเป็นระเบียบก็จะมีความเป็นผลึก (crystalline) เกิดขึ้น เส้นใยที่มีความเป็นผลึกมากก็จะมีความแข็งแรงมากกว่าเส้นใยที่มีความเป็นผลึกน้อย อย่างไรก็ตามปริมาณความเป็นผลึกไม่ใช่ปัจจัยที่กำหนดความแข็งแรงของเส้นใย หากรวมไปถึงทิศทางการจัดเรียงตัวของโมเลกุลที่เป็นระเบียบเหล่านี้ด้วย ถ้าโมเลกุลมีการจัดเรียงตัวอยู่ในทิศทางที่ขนานกับแกนตามความยาวของเส้นใย ก็จะช่วยให้เส้นใยมีความแข็งแรงมาก เนื่องจากโมเลกุลเรียงตัวในทิศทางเดียวกับแรงที่กระทำต่อเส้นใย(ตามความยาว) ทำให้สามารถมีส่วนช่วยในการรับแรงเต็มที่ เรียกว่าเส้นใยนั้นมีการจัดเรียงตัวของโมเลกุลที่ดี (oriented fiber) ในอีกกรณีหนึ่งแม้เส้นใยจะมีบริเวณที่เป็นผลึกมาก แต่มีทิศทางการจัดเรียงตัวที่ไม่ขนานกับแกนตามยาวของเส้นใย โมเลกุลก็ไม่สามารถรับแรงในทิศทางการดึงเส้นใยได้เต็มที่ทำให้มีความแข็งแรงน้อยกว่าในกรณีแรก ดังนั้นในกระบวนการผลิตเส้นใยประดิษฐ์ จึงต้องมีการดึงยืดเส้นใยที่ออกมาจากหัวฉีด เพื่อเพิ่มความเป็นผลึกโดยการจัดเรียงโมเลกุลให้เป็นระเบียบ และทำการจัดเรียงโมเลกุลที่เป็นระเบียบเหล่านี้ให้อยู่ในทิศทางเดียวกับแกนตามยาวของเส้นใย กระบวนการนี้เรียกว่าการดึงยืด (stretching หรือ drawing) 3) สมบัติการดูดซับน้ำ (Absorbency) เป็นสมบัติที่เกี่ยวข้องกับความสามารถของเส้นใยที่จะดูดซับโมเลกุลของน้ำจากร่างกาย (ผิวหนัง) หรือจากอากาศรอบๆ จากที่กล่าวมาแล้วนี้ เราจะเห็นได้ว่าสมบัติของผ้าไม่ได้ขึ้นอยู่กับสมบัติของเส้นใยเพียงอย่างเดียว หากแต่ขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นอีกหลายอย่าง เช่น ชนิดและโครงสร้างของเส้นด้าย กระบวนการผลิตผ้า เป็นต้น ซึ่งปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อรูปลักษณ์ เนื้อผ้า ราคา สมรรถนะการใช้งาน รวมไปถึงการดูแลรักษา สารเติมแต่งก็มีผลต่อสมบัติด้านสัมผัส (hand properties) รูปลักษณ์ และสมรรถนะการใช้งานของผ้าด้วยเช่นกัน 2.5 กระบวนการผลิตเส้นใย (Fiber manufacturing) ในที่นี้จะกล่าวถึงตัวอย่างกระบวนการผลิตเส้นใยธรรมชาติและเส้นใยประดิษฐ์บางประเภท 2.5.1 เส้นใยธรรมชาติ 1) ฝ้าย (cotton) ดอกฝ้ายที่แก่เต็มที่จะถูกเก็บเกี่ยวแล้วนำมาแยกสิ่งปลอมปนที่ไม่ต้องการ (trash) ออก แล้วทำการแยกเมล็ดออกจากเส้นใยฝ้ายดังแสดงในรูปข้างล่าง จากนั้นทำการสางใยและหวีเส้นใย (combing) เพื่อแยกเส้นใยที่สั้นเกินไปออก รูปที่ 2 การแยกเส้นใยออกจากดอกฝ้าย ที่มา http://www.chu-g.com/index.php?lay=show&ac=article&Ntype=1&Id=531280 2) ขนสัตว์ (wool) กระบวนการผลิตเส้นใยขนสัตว์ เริ่มจากการนำขนที่ได้จากการเล็มจากแกะ มาทำการแบ่งเกรดตามคุณภาพของเส้นใย จากนั้นนำขนสัตว์เกรดเดียวกันที่ได้มาผสมให้ทั่ว (uniform) นำไปล้างไขมันและสิ่งสกปรกด้วยสบู่ แล้วทำการสางเส้นใย เส้นใยที่ได้จะถูกนำไปขึ้นรูปเป็นเส้นด้ายต่อไปเรียกว่า woolen yarn แต่ถ้าภายหลังการสางเส้นใยยังมกระบวนการหวี (combing) เพื่อกำจัดเส้นใยสั้นออก แล้วทำการรีดปุยก่อนนำไปขึ้นรูป เป็นเส้นด้ายเส้นด้ายที่ได้นี้เรียกว่า worst yarn ซึ่งจะมีคุณภาพดีกว่า woolen yarn เนื่องจากมีปริมาณเส้นใยสั้นน้อยกว่า 2.5.2 เส้นใยประดิษฐ์ (man-made fibers) กระบวนการผลิตเส้นใยประดิษฐ์แบ่งได้เป็นสองส่วนใหญ่ๆ คือ การเตรียมโพลิเมอร์ตั้งต้น และการขึ้นรูปเป็นเส้นใย 1) การเตรียมโพลิเมอร์ตั้งต้น ในการผลิตเส้นใยจากวัตถุธรรมชาติที่มีโครงสร้างโมเลกุลโพลิเมอร์อยู่แล้ว เช่นเส้นใยเรยอน ขั้นตอนการเตรียมโพลิเมอร์ตั้งต้นจะประกอบด้วยการย่อยวัตถุดิบเช่นไม้ ให้เป็นชิ้นเล็กๆโดยใช้แรงกลและสารเคมี แล้วทำให้อยู่ในรูปของสารละลายเข้มข้น (polymer viscous) ส่วนในกรณีที่เป็นเส้นใยสังเคราะห์ ขั้นตอนการเตรียมโพลิเมอร์ก็จะเริ่มจากการสังเคราะห์โพลิเมอร์จากโมโนเมอร์ ซึ่งอาจเป็นแบบการรวมตัว(addition polymerization) หรือแบบกลั่น (condensation polymerization) ขึ้นอยู่กับชนิดของโมโนเมอร์ที่สังเคราะห์ 2) การขึ้นรูปเป็นเส้นใย (fiber spinning) กระบวนการขึ้นรูปเป็นเส้นใยสามารถทำได้หลายวิธีขึ้นอยู่กับชนิดของโพลิเมอร์ตั้งต้น กระบวนการขึ้นรูปพื้นฐานมี 3 แบบคือ แบบปั่นแห้ง (dry spinning) แบบปั่นเปียก (wet spinning) และแบบปั่นหลอม (melt spinning) 3) การผลิตเส้นใยแบบปั่นแห้ง (dry spinning) เริ่มต้นโดยการเตรียมโพลิเมอร์ให้อยู่ในรูปสารละลาย แล้วฉีดผ่านหัวฉีด (spinnerets) ทำการระเหยตัวทำลายส่วนที่เหลือในเส้นใยที่ฉีดออกมาโดยการใช้ลมร้อน (hot air) เป่า จากนั้นทำการดึงยืดเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของเส้นใย ตัวอย่างเส้นใยที่ขึ้นรูปโดยวิธีนี้ได้แก่ โพลิอะซิเทต โพลีไตรอะซิเทต และโพลีอะไครลิค 4) การผลิตเส้นใยแบบปั่นเปียก (wet spinning) เริ่มจากการเตรียมสารละลายโพลิเมอร์แล้วฉีดผ่านหัวฉีด (spinnerets) ที่จุ่มอยู่ในอ่างของสารละลายตกตะกอน (coagulation bath) เส้นใยที่ตกตะกอนออกมาจากสารละลาย จะถูกดึงยืดเพื่อเพิ่มความแข็งแรง แล้วทำให้แห้งโดยการใช้ลมร้อนเป่า ตัวอย่างเส้นใยที่ผลิตโดยวิธีนี้คือ เรยอน 5) การผลิตเส้นใยแบบปั่นหลอม (melt spinning) เริ่มจากการหลอมโพลิเมอร์ในเครื่องปั่นหลอม (melt extruder) แล้วทำการฉีดผ่านหัวฉีด (spinnerets) เส้นใยที่ได้ที่เริ่มแข็งตัวจะถูกดึงยืดเพื่อเพิ่มความแข็งแรง เส้นใยสังเคราะห์ส่วนใหญ่ผลิตโดยวิธีนี้ เช่น ไนลอน โพลีเอสเทอร์ โพลิเอทิลีน เป็นต้น ( http://www.chu-g.com/index.php?lay=show&ac=article&Ntype=1&Id=531280, 2551 ) 2.6ใยขัดผิวและกระบวนการผลิต 2.6.1 ดูลักษณะเฉพาะของบวบหอม 1) ชื่อไทย บวบหอม 2) ชื่อสามัญ SPONGE GOURD 3) ชื่อวิทยาศาสตร์ Luffa cylindrica (L.) M.J.Roem. 4) ชนิดของผัก ผักฤดูเดียว (annual crop) 5) ฤดูปลูก ฤดูฝน 6) อายุการเก็บเกี่ยว 50-60 วัน 7) ลักษณะที่เหมาะในการเก็บเกี่ยว ผลที่โตเต็มที่ 8) วงศ์ Cucurbitaceae - Gourd family 9) ถิ่นกำเนิด เอเชียเขตร้อน 10) ส่วนที่ใช้ขยายพันธุ์ เมล็ด(ที่มามหาลัยเกษตรแม่โจ้ www.mju.ac.th,2551) 2.6.2 วิธีการปลูกบวบหอม 1) อันดับแรก เอาเมล็ดพันธุ์บวบหอม มาแช่น้ำไว้สัก2-3ชั่วโมง เพื่อเป็นการกระตุ้นให้งอกดีขึ้น 2) เสร็จแล้วนำปุยมาพร้าวมาแช่น้ำให้ชุ่ม วางในกระบะปลูกใส่เมล็ดพันธุ์หลุมละเม็ด 3) ภายใน 7 วันนำไปปลูกเฉยๆไม่ได้ใส่ปุ๋ยไรเลยรอให้ออกรากก่อนได้ 20 ต้น ต้นละหลุม 4) หลังจากปลูกลงหลุมจริงได้ 7 วัน บวบหอมเริ่มแตกใบจริงมา 2 ใบ ตอนนี้เราจะให้ปุ๋ย โดยขุดเป็นร่องเล็กๆรอบโคนต้น ซึ่งระดับนี้รากจะแตกออกมาพอดีปุ๋ยที่ใส่คือปุ๋ยอินทรีย์อัดเม็ด หรือปุ๋ยคลอกก็ได้ ราดด้วยปุ๋ยทางใบ 15-8-8 ให้ชุ่ม ช่วงนี้เป็นช่วงที่บวบหอม สามารถ ออกหาอาหารได้จริงจังแล้ว ราดด้วยปุ๋ยทางใบ 15-8-8 วันเว้นวัน ในอัตรา 1ช้อนแกงต่อน้ำ10 ลิตร 5) เวลาผ่านไปพอสมควรเวลาผ่านไปพอสมควรบวบน้อยของเราก็เริ่มออกดอก ชูดอกสีสวยงามหลังจากออกดอกไม่กี่วัน บวบน้อยก็เริ่มให้ผลผลิตพร้อมเก็บ (คุณครูนารี,www.kpsw.ac.th/teacher/naree/index.html) 2.6.3 ขั้นตอนการผลิตใยบวบ การเตรียมใยบวบมีขั้นตอนดังต่อไปนี้ 1) นำผลบวบหอมที่เเก่เต็มที่เเล้วซึ่งจะมีผลสีน้ำตาลมาเเกะเอาเปลือกออก 2) หลังจากนั้นก็จะได้ใยบวบที่พร้อมจะนำมาผลิตเเล้ว 3) เราต้องผ่าผลบวบเพื่อที่จะ เอาใส้เเกนกลางออกก่อน 4) เเล้วนำมาล้างน้ำให้สะอาด ถ้าต้องการเส้นใยสีขาวก็นำไปเเช่ในน้ำยาฟอกขาว 5) นำมาผึ่งให้เเห้ง 6) ถ้าต้องการให้ใยบวบมีสีสันก็นำไปย้อมสีตามต้องการได้เลย 7) หลังจากเตรียมใยบวบเสร็จเรียบร้อย เเล้วก็สามารถนำไปผลิตเป็นชิ้นงานในรูปเเบบต่างๆได้เลย(คุณครูนารี,www.kpsw.ac.th/teacher/naree/index.html) 2.7 งานวิจัยการแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง คุณบรรยง นันทโรจนาพร คิดหาประโยชน์จากต้นกล้วยโดยไม่ปล่อยให้มันสูญเปล่าอีกต่อไป "ฟองน้ำใยกล้วยเป็นสินค้าที่กำลังได้รับการตอบรับจากลูกค้าทั้งในประเทศและต่างประเทศเป็นอย่างดี เป็นสินค้าดาวเด่นที่ชาวต่างชาติต้องการมาก จากภูมิปัญญาของผู้เฒ่าผู้แก่ที่ใช้เชือกกล้วยผูกมัดสิ่งของเครื่องใช้ เป็นตัวจุดประกายให้เขามองเห็นถึงความเหนียวของเส้นใยกล้วย ครั้งแรกของการทดลองทำผลิตภัณฑ์จากต้นกล้วย เขาทดลองทำกระดาษจากใยกล้วย แต่ไม่ประสบความสำเร็จทางด้านการตลาด ต่อมาก็พัฒนามาเป็น sponge (ฟองน้ำ) จากใยกล้วย เมื่อฟองน้ำประสบความสำเร็จก็จะพัฒนาไปสู่การทำเสื้อผ้าใยกล้วย (คล้ายเสื้อใยกันชงของทางภาคเหนือ) พัฒนาการสูงสุดของใยกล้วยที่เขาตั้งเป้าไว้ คือ เสื้อเกราะกันกระสุนและเส้นใยกล้วยคล้ายเสื้อเส้นใยสับปะรดของประเทศฟิลิปปินส์ ขณะนี้กำลังทำการวิจัยและทดลองร่วมกับสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (สวท.) กำลังรอผลในอนาคตอันใกล้นี้ นอกจากนี้เขาได้ร่วมกับมหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ออกแบบโรงงาน ที่ได้มาตรฐานการส่งออกตามของ สสวช. จุดเด่นของฟองน้ำใยกล้วยคือ ในขั้นตอนการผลิตเราแช่ใยกล้วยในน้ำส้มสายชู 5% เพื่อป้องกันการเกิดเชื้อราแม้จะวางฟองน้ำไว้ในที่อับชื้น เพราะฉะนั้นฟองน้ำใยกล้วยจะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานเกือบครึ่งปี เมื่อเทียบกับฟองน้ำที่ทำจากวัตถุดิบชนิดอื่น ที่เป็นเชื้อราก่อนทั้งที่ใช้ไปได้ไม่นาน ใยกล้วยเมื่อโดนน้ำจะนุ่ม หนืดขัดเซลล์ที่ตายแล้วออกได้อย่างหมดจดด้วย" นอกจากนี้ยังรับทำแพ็จเก็จจิ้งและรับคัดแยกเส้นใยกล้วย ซึ่งต้องใช้ความละเอียดอ่อนในการคัด เพราะเส้นใยกล้วยเมื่อดึงออกมาแล้วจะคล้ายเส้นไหม สีเหลืองทองสวยงาม มีความเหนียวทน จุดเด่นอีกอย่างหนึ่งคือ ฟองน้ำใยกล้วยเป็นสินค้าแฮนด์เมด ไม่ใช้เครื่องจักรกล ฟองน้ำใยกล้วยเป็นสินค้าที่จดสิทธิบัตรไว้กับกรมทรัพย์สินทางปัญญา ใช้ตรายี่ห้อว่า Centella (เป็นชื่อวิทยาศาสตร์ของใบบัวบก) และกำลังจะเป็นสินค้าส่งออกรายแรกในเร็วๆ นี้ ( http://www.chumchonthai.or.th ,2550)