DOI: 10.14457/tu.the.2019.1014
title: การศึกษาวัสดุเชิงประกอบของเซลลูโลสที่ได้จากสาหร่ายไกและพอลิยูรีเทนโฟมเพื่อการใช้งานด้านบรรจุภัณฑ์

description: สาหร่ายไก เป็นสาหร่ายน้ำจืดขนาดใหญ่มีลักษณะเป็นเส้นสาย ประกอบด้วย Cladophora glomerata, Microspora floccosa และ Rhizoclonium hieroglyphicum สาหร่ายไกนิยมใช้เป็นอาหารและวัตถุดิบในการสกัดสารสำคัญ โดยการสกัดสารสำคัญทำให้เหลือกากเซลล์ซึ่งมีเซลลูโลสเป็นองค์ประกอบ สามารถนำไปใช้เป็นตัวเติมในการสังเคราะห์วัสดุเชิงประกอบเพื่อใช้ประโยชน์ด้านวัสดุศาสตร์ได้ ดังนั้น งานวิจัยชิ้นนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบองค์ประกอบและคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของเซลลูโลสที่ผลิตจากสาหร่ายไก และศึกษาการนำเซลลูโลสที่ผลิตได้ไปใช้เป็นตัวเติมในการสังเคราะห์วัสดุเชิงประกอบพอลิยูรีเทนโฟม สาหร่ายไกแห้งได้รับความอนุเคราะห์จากกลุ่มวิสาหกิจชุมชนแปรรูปสาหร่ายน้ำจืดบ้านหนองบัว จ.น่าน โดยสาหร่ายไกถูกเก็บจากแม่น้ำน่านเมื่อเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2561 แล้วปล่อยให้แห้งตามธรรมชาติ จากนั้นตรวจสอบและระบุชนิดสาหร่ายในสาหร่ายไก โดยนำสาหร่ายไกแห้งปั่นให้ละเอียดแล้วคัดแยกให้มีขนาด 180-600 ไมโครเมตร แล้วนำไปผลิตเซลลูโลสโดยใช้สาหร่ายไกปริมาณ 100 กรัมปรับสภาพด้วยโซเดียมไฮ ดรอกไซด์เข้มข้นร้อยละ 2 ที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส กวนผสมด้วยความเร็ว 100 รอบต่อนาทีเป็นระยะเวลา 3 ชั่วโมง เก็บตัวอย่างทุก ๆ 15 นาที ตรวจสอบสัณฐานวิทยาที่เปลี่ยนแปลงภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ตรวจสอบลักษณะพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ตรวจสอบคุณสมบัติเคมีกายภาพด้วยเครื่องฟูเรียร์ทรานสฟอร์มอินฟาเรดสเปคโตรสโคปี เครื่องวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงสารที่อุณหภูมิสูง และเครื่องวิเคราะห์ความเป็นผลึก จากการศึกษาพบว่า สาหร่ายไกแห้งที่ได้รับความอนุเคราะห์เป็นสาหร่ายไกสกุล Cladophora และ Microspora การปรับสภาพสาหร่ายไกด้วยด่าง 1 ชั่วโมงทำให้เซลล์สาหร่ายมีเขียวลดลง เซลลูโลสจากสาหร่ายไกที่ผลิตได้มีปริมาณผลได้เท่ากับร้อยละ 37.2 มีลักษณะผิวเรียบ การปรับสภาพด้วยด่างทำให้ตำแหน่งเลขคลื่นที่ 1,510 cm-1 ซึ่งคือหมู่ฟังก์ชันอะโรมาติกของลิกนินหายไป เซลลูโลสจากสาหร่ายไกมีคุณลักษณะที่สลายตัวง่ายที่อุณหภูมิสูงเมื่อเทียบกับสาหร่ายไก มีปริมาณเถ้าเท่ากับร้อยละ 11.68 ซึ่งมีน้อยกว่าสาหร่ายไก เนื่องจากมีปริมาณลิกนินน้อยกว่า และมีร้อยละความเป็นผลึกเท่ากับ 63.62 จากคุณลักษณะดังกล่าวทำให้เซลลูโลสจากสาหร่ายไกสามารถใช้เป็นตัวเติมในการสังเคราะห์วัสดุเชิงประกอบพอลิยูรีเทนโฟมได้ โดยใช้อัตราส่วนเซลลูโลสจากสาหร่ายไกร้อยละ 0.5 – 1.6 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร จากนั้นศึกษาคุณลักษณะของพอลิยูรีเทนโฟมเปรียบเทียบกับวัสดุเชิงประกอบพอลิยูรีเทนโฟมด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และเครื่องฟูเรียร์ทรานสฟอร์มอินฟาเรดสเปคโตรสโคปี แล้ววัดขนาดเซลล์โฟมด้วยโปรแกรม Image J ศึกษาคุณสมบัติเชิงกลด้วยแรงกดอัด และศึกษาคุณสมบัติเชิงพลวัตของพอลิยูรีเทนโฟมและวัสดุเชิงประกอบพอลิยูรีเทนโฟม จากการศึกษาพบว่า การใช้เซลลูโลสจากสาหร่ายไกเป็นตัวเติมในการสังเคราะห์วัสดุเชิงประกอบพอลิยูรีเทนโฟมทำให้เซลล์โฟมมีขนาดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ โดยที่ปริมาณเซลลูโลสจากสาหร่ายไกร้อยละ 1.4 ทำให้เซลล์โฟมมีขนาดเล็กมากที่สุดเท่ากับ 649.10 ± 63.80 ไมโครเมตร การเติมสาหร่ายไกและเซลลูโลสจากสาหร่ายไกไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีของวัสดุเชิงประกอบพอลิยูรีเทนโฟมและไม่ทำให้คุณสมบัติการทนแต่แรงกดอัดโดยเฉพาะค่าความต้านทานการกดอัดเปลี่ยนแปลง แต่ทำให้ค่ามอดูลัสแรงกดอัดลดลง โดยการเติมสาหร่ายไกร้อยละ 1.6 มีค่ามอดูลัสแรงกดอัดน้อยที่สุดเท่ากับ 1.042 ± 1.36 กิโลปาสคาล นอกจากนั้นที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียสการเติมสาหร่ายไกและเซลลูโลสจากสาหร่ายไกทำให้วัสดุเชิงประกอบพอลิยูรีเทนโฟมมีคุณสมบัติความแข็งทื่อเพิ่มขึ้น จากการศึกษาครั้งนี้พบว่า สามารถผลิตเซลลูโลสจากสาหร่ายไกได้และเซลลูโลสจากสาหร่ายไกสามารถทำให้วัสดุเชิงประกอบพอลิยูรีเทนโฟมมีคุณสมบัติดีขึ้น ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นต้นแบบในการทำบรรจุภัณฑ์โฟมได้ อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติของวัสดุเชิงประกอบพอลิยูรีเทนโฟมยังมีข้อจำกัด จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไป