ผลิตภัณฑ์กระดาษพิเศษจากเยื่อคราฟท์ผสมถ่านกัมมันต์
กระดาษมีส่วนสำคัญในชีวิตเรามากมาย เห็นได้จากของใช้ในชีวิตประจำวันที่อยู่รอบๆ ตัวเรา เช่น หนังสือพิมพ์ ถุงใส่ขนมกระดาษลูกฟูกที่ใช้ทำกล่องใส่ของ กระดาษชำระ ธนบัตร ตั๋วรถเมล์ ตลอดจนแผ่นป้ายโฆษณาตามสถานที่ต่างๆ ก็ล้วนทำจากกระดาษทั้งสิ้น โดยวัตถุดิบที่นำมาใช้ในการผลิตมักทำมาจากเส้นใยพืช ในกระบวนการผลิตกระดาษ การทำให้กระดาษมีคุณสมบัติที่ดีขึ้นทำได้โดยการเติมสารเติมแต่งเข้าไปในกระบวนการผลิตก่อนการขึ้นรูปเป็นแผ่นกระดาษแนวทางหนึ่งในการพัฒนาผลิตภัณฑ์กระดาษ คือ การศึกษาวิจัยเพื่อเพิ่มคุณสมบัติพิเศษของกระดาษ โดยการปรับปรุงคุณสมบัติเส้นใยเยื่อกระดาษให้สามารถนำไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงขึ้นและตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคได้
ดร.สุธีรา วิทยากาญจน์ นายชัยพร สามพุ่มพวง และ นายเคียวเพชร ลบแย้ม จากฝ่ายเทคโนโลยีชีวมวลและพลังงานชีวภาพ สถาบันค้นคว้าและพัฒนาผลิตผลทางการเกษตรและอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ร่วมกับ ผศ.ดร.พิชิต สมบูรณ์ จากภาควิชาวนผลิตภัณฑ์ คณะวนศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จึงได้ศึกษาการนำถ่านกัมมันต์มาประยุกต์ใช้กับเส้นใยเยื่อกระดาษให้ได้ผลิตภัณฑ์เป็นเส้นใยถ่านกัมมันต์เพื่อเพิ่มคุณสมบัติพิเศษให้กับเยื่อกระดาษ เนื่องจากถ่านกัมมันต์ เป็นวัสดุที่มีความสามารถในการดูดซับสูง จึงสามารถประยุกต์ใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นแผ่นดูดซับกลิ่นจากเสื้อผ้า ตู้รองเท้า ตู้เย็นดูดซับกลิ่นในกล่องบรรจุภัณฑ์ ดูดซับกลิ่นน้ำมัน ทำผลิตภัณฑ์กระดาษที่ช่วยยืดอายุการเก็บรักษาผักผลไม้ เป็นต้น
ในการศึกษาครั้งนี้มุ่งเน้นการศึกษาการเพิ่มการตกค้างของถ่านกัมมันต์ในเส้นใยเยื่อกระดาษด้วยการบดเยื่อผสมระหว่างถ่านกัมมันต์กับเยื่อคราฟท์ และศึกษาคุณสมบัติการดูดซับสารต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นสี ก๊าซ และโลหะหนักของเส้นใยและกระดาษที่ขึ้นรูปจากเส้นใยผสมถ่านกัมมันต์ โดยงานวิจัยได้ทำการทดลองตั้งแต่
1)ศึกษาหาระดับการตีเยื่อคราฟท์ด้วยเครื่อง Valley beater ที่เหมาะสม ผลการทดลองพบว่าระดับการตีที่เหมาะสมคือการตีเยื่อให้ได้ระดับความเป็นอิสระของน้ำเยื่อที่ประมาณ 342 มิลลิลิตร ซึ่งจะทำให้กระดาษคราฟท์ผสมถ่านกัมมันต์ที่เตรียมด้วยกรรมวิธีการบดเยื่อมีความแข็งแรงดี และมีการดูดซับสีที่ดีด้วย
2)ศึกษาปริมาณสารประสานซึ่งก็คือแป้งประจุบวกและถ่านกัมมันต์ที่เหมาะสมต่อคุณสมบัติของกระดาษจากเยื่อกระดาษคราฟท์ผสมถ่านกัมมันต์ โดยนำเยื่อคราฟท์มาบดผสมถ่านกัมมันต์ที่ปริมาณ 0, 10, 20, 30, 40 และ 50% ต่อน้ำหนักเยื่อแห้งและใช้แป้งประจุบวกที่ปริมาณ 3 ระดับ ได้แก่ 0, 0.25 และ 0.50% ต่อน้ำหนักเยื่อแห้ง ผลการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติการดูดซับ ไม่ว่าจะเป็นการดุดซับสี โลหะหนัก และแก๊ซเอทิลีน พบว่า ความแข็งแรงของกระดาษลดลงเมื่อปริมาณถ่านกัมมันต์เพิ่มขึ้น คุณสมบัติการดูดซับของกระดาษเพิ่มขึ้นตามปริมาณถ่านกัมมันต์ โดยเพิ่มขึ้นชัดเจนในช่วงปริมาณของถ่านกัมมันต์เท่ากับ 20-30% และเพิ่มขึ้นไม่มากนักเมื่อปริมาณถ่านกัมมันต์มากกว่า 30% และกระดาษที่มีการเติมแป้งประจุบวกเข้าไปเป็นสารประสานจะมีคุณสมบัติที่ดีกว่ากระดาษที่ไม่มีแป้ง
คณะวิจัยพบว่าสภาวะการใช้แป้งประจุบวกที่ 0.25% ต่อน้ำหนักเยื่อแห้ง และใช้ถ่านกัมมันต์ 30% ต่อน้ำหนักเยื่อแห้ง ให้ผลโดยรวมด้านคุณสมบัติเชิงกลและการดูดซับที่ดี ดังนั้น คณะวิจัยจึงเลือกสภาวะนี้ในการเตรียมเยื่อคราฟท์ผสมถ่านกัมมันต์ด้วยวิธีบดผสมมาทดลองขึ้นรูปกระดาษด้วยเครื่อง Experimental orientated sheet former ซึ่งเป็นเครื่องที่สามารถผลิตกระดาษที่คล้ายกับกระดาษที่ผลิตจากโรงงานกระดาษที่ผลิตได้จะมีขนาด 22 x 75 เซนติเมตร ทดลองขึ้นรูปกระดาษต้นแบบ 3 ชนิด คือ กระดาษคราฟท์ผสมถ่านกัมมันต์น้ำหนัก 120 กรัมต่อตารางเมตร และกระดาษแบบ 3 ชั้น คือชั้นบนและล่างเป็นเยื่อคราฟท์ปกติและชั้นกลางเป็นเส้นใยเยื่อคราฟท์ผสมถ่านกัมมันต์ที่เตรียมขึ้นที่น้ำหนัก 120 และ 180 กรัมต่อตารางเมตร ซึ่งการขึ้นรูปกระดาษแบบหลายชั้นนี้จะคล้ายการขึ้นรูปกระดาษในอุตสาหกรรม เช่นการผลิตกระดาษปะผิวกล่อง
จากการทดลองขึ้นรูปกระดาษต้นแบบแสดงให้เห็นว่าเยื่อคราฟท์ผสมถ่านกัมมันต์ที่เตรียมด้วยวิธีบดผสมสามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบเส้นใยในการขึ้นรูปกระดาษตามวิธีที่ใช้ดั้งเดิมที่ใช้ทั่วไปในการขึ้นรูปกระดาษได้
เส้นใยจากเยื่อคราฟท์ผสมถ่านกัมมันต์ที่ผลิตได้จากงานวิจัยนี้จะสามารถนำไปต่อยอดขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์กระดาษพิเศษชนิดต่างๆ ได้ในอนาคต เช่น กระดาษดูดซับกลิ่นในครัวเรือน กระดาษกรองเพื่อดูดซับกลิ่น สี หรือสารเคมีและกล่องบรรจุภัณฑ์แอคทีฟสำหรับการถนอมอาหารและดูดซับกลิ่นไม่พึงประสงค์ เป็นต้น
ที่มาข้อมูล : ดร.สุธีรา วิทยากาญจน์ ฝ่ายเทคโนโลยีชีวมวลและพลังงานชีวภาพ สถาบันค้นคว้าและพัฒนาผลิตผลทางการเกษตรและอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เรียบเรียง/สื่อเผยแพร่ : พัชราภา รัตนวิญญูภิรมย์ ฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่ง มก. โทร. 02 561 1474 e-mail : phatcharapha.rat@ku.th