เชือกแบบหลายเส้นใยจากพอลิเมอร์ผสมระหว่างพอลิออกซีเมทิลีนและพอลิแลคติกแอซิด

Abstract

วัสดุอวนเพื่อการประมงทางทะเลผลิตจากพอลิเมอร์ชนิดพอลิเอธิลีน (PP) และไนล่อน 6 ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ไม่ย่อยสลาย เศษเชือกอวนทะเลจึงก่อปัญหามลพิษในทะเล รวมทั้งปัญหาของ ไมโครพลาสติก (microplastics) งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาการประยุกต์ใช้พอลิเมอร์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมทดแทนการใช้วัสดุแบบเดิม โดยพอลิเมอร์ผสมระหว่างพอลิออกซีเมทิลีน (POM) และ พอลิแลคติกแอซิด (PLA) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มีสมบัติที่เหมาะสมกับการขึ้นรูปเส้นใยเนื่องจากสมบัติความเหนียวที่สูงมาก ศึกษากระบวนการขึ้นรูปพอลิเมอร์ผสม POM/PLA เป็นเส้นใยเชือกแบบหลายเส้นใย (Multifilament strings) เพื่อใช้งานวัสดุอวนทะเล

พบว่าพอลิเมอร์ผสม POM/PLA อัตราส่วน 70/30 โดยน้ำหนัก มีสมบัติที่เหมาะสมกับการใช้งานเส้นใย แต่กระบวนการขึ้นรูปเส้นใยเชือกแบบหลายเส้นใยต้องเติมสารหล่อลื่น โดยศึกษาการเติมสารหล่อลื่น2 ชนิด คือ พอลิเอทธิลีนไกลคอลและเอทธิลีนบิสสเตียรามายด์ในปริมาณ 0.5, 1.0 และ 1.5 phr ขึ้นรูปเส้นใยด้วยเครื่องอัดรีดสกรูเดี่ยว ที่อุณหภูมิ 180-210 องศา ทำการดึงยืดแบบร้อนครั้งที่ 1 ด้วยความเร็วรอบของการม้วนเก็บ 5 m/min และดึงยืดแบบร้อนครั้งที่ 2 ด้วยความเร็วรอบของการม้วนเก็บ 20, 25 และ30 m/min จากนั้นศึกษาสมบัติทางความร้อนสมบัติทางกายภาพ สมบัติเชิงกลและสมบัติการย่อยสลายของเส้นใย POM/PLA ในสภาวะน้ำทะเลจริง น้ำทะเลเทียม และน้ำกลั่น

จากการวิเคราะห์พบว่าผลของสารหล่อลื่นลดค่าดัชนีการไหลของพอลิเมอร์ผสม แต่ไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหลอมผลึกของเส้นใยพอลิเมอร์ผสม ปริมาณของสารหล่อลื่น 1 และ 1.5 phr ช่วยให้การดึงยืดของเส้นใยดีขึ้นและสมบัติเชิงกลที่สูงขึ้นเนื่องจากการเรียงตัวของโมเลกุลของพอลิเมอร์ที่ดีขึ้นและจากการทดสอบการย่อยสลายของเส้นใยที่จากน้ำหนักที่หายไปและวิเคราะห์ลักษณะสัณฐานวิทยาของเส้นใย พบว่าเส้นใยในนน้ำทะเลธรรมชาติย่อยสลายมากที่สุด ตามด้วยในน้ำทะเลเทียมและน้ำกลั่น ตามลำดับปริมาณสารหล่อลื่นที่เติมไม่มีผลต่อสมบัติการย่อยสลายของเส้นใย

Seines or fishing nets are commonly made from polypropylene (PP) and nylon 6. These polymers are non-degradable materials. Their wastes are the cause of sea pollution and create microplastic problems. This research aimed to study the applications of environmentally friendly materials to replace conventional polymers. The polymer blends of polyoxymethylene (POM) and poly(lactic acid) (PLA), a biodegradable polymer, exhibited excellent toughness properties and was suitable for fiber processing. The multifilament process of POM/PLA blends for the seine applications was studied.

It was found that the POM/PLA blends with weight ratios of 70/30 showed proper properties for the fiber applications, but a lubricant substance was needed for multifilament processing. Two lubricants, polyethylene glycol (PEG) and ethylene bis stearamide (EBS), were added to the POM/PLA blends with the content of 0.5, 1.0 and 1.5 phr processed through a single screw extruder at 180-210oC. The multifilament was first hot drawn at a spinning speed of 5 m/min and second hot drawn at a spinning speed of 20, 25, and 30 m/min. The fiber products were subject to thermal, physical and mechanical property analysis. The biodegradability of POM/PLA multifilament in seawater was evaluated and compared with imitated seawater (salt water) and distilled water.

The multifilament property analysis revealed that the lubricant decreased the melt flow index of polymer blends, but did not affect the crystalline melt temperature of the fibers. The lubricant content 1 and 1.5 phr assisted the drawing behavior of the fibers and leveled up the mechanical properties due to the better orientation of the polymer molecules. The biodegradability test in seawater was calculated from loss weight and morphology of the fibers. Biodegradability was found to be highest in seawater followed by the imitated seawater and the distilled water. It was found that the lubricant did not affect the biodegradability of the multifilament.