ผลของการเติมนาโนไททาเนียมไดออกไซด์ในเส้นใยพอลิเอทิลีนเทเลฟทาเลตรีไซเคิลเพื่อใช้ทำพรมต้านแบคทีเรีย

Abstract

พรมที่ใช้ในอาคารและสำนักงานผลิตจากเส้นใยพอลิเอสเทอร์ประเภทพอลิเอทิลีนเทเลฟทาเลต (PET) โดยในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นเส้นใยจากพอลิเมอร์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ (RPET) การใช้งานพรมมีการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมต่าง ๆ รวมทั้งความเปียกชื้นที่เกิดขึ้นกับพรมและส่งผลต่อการเกิดเชื้อแบคทีเรียบนเส้นใยพรมและสะสมเป็นระยะเวลานาน ทำให้คุณภาพของพรมลดลง ดังนั้นการพัฒนาคุณภาพของพรมโดยการเพิ่มสารต่อต้านแบคที่เรียลงในเส้นใย RPET จะช่วยให้พรมมีคุณภาพที่ดีขึ้นและเพิ่มระยะเวลาของการใช้งานพรม

งานวิจัยนี้ศึกษาการเติมนาโนไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO[ห้อย2]) ในเส้นใย RPET เตรียมด้วยเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่และขึ้นรูปเส้นใยแบบสององค์ประกอบ โดยมาสเตอร์แบทช์ประกอบด้วย RPET และ TiO[ห้อย2] ร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก และผสมกับ RPET โดยมีปริมาณ TiO[ห้อย2] ร้อยละ 1, 2 และ 3 โดยน้ำหนัก ขึ้นรูปเป็นเส้นใยแบบเต็มเส้นและแบบสององค์ประกอบ โดยแกนของเส้นใยเป็น RPET และผิวด้านนอกเป็น RPET/TiO[ห้อย2] ในอัตราส่วน 90/10, 70/30, 50/50, 30/70 และ 10/90 โดยน้ำหนัก เส้นใยถูกม้วนเก็บด้วยความเร็ว 500 และ 1,000 เมตรต่อนาที่

จากนั้นวิเคราะห์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเส้นใยด้วยเทคนิคกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคอล และทดสอบสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ ความทนต่อแรงดึง ค่าการยืดตัวของเส้นใย โซนิคโมดูลัสของเส้นใย พบว่า ความเร็วในการม้วนเก็บเส้นใยสูงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยเล็กลง การเรียงตัวของโมเลกุลและความทนแรงดึงเพิ่มขึ้น ลักษณะรูปแบบผลึกจากการวิเคราะห์ด้วย x-rays diffraction (XRD) แสดงให้เห็นว่า TiO[ห้อย2] มีรูปแบบผลึกอนาเทสและรูไทล์ การทดสอบการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียพบว่ามีประสิทธิภาพสูงในเส้นใยแบบสององค์ประกอบ

Carpets used in residence and office buildings are made from poly(ethylene terephthalate) (PET) fiber. The polymer used in the recent years is recycled PET (RPET). Carpets are used in various conditions including damp environment which results in occurring of bacteria on the carpet. This drawback affects the quality of carpet. Therefore, the improvement of carpet quality by addition of anti-bacteria substance to the polymer fiber will protect the growth of bacteria on carpet.

In this research, we studied the addition of nano-titanium dioxide (TiO[Subscript2]) to RPET and extruded to fiber using a bicomponent extruder fed spinning machine. The master batch of RPET and 10 wt Percent TiO[Subscript2] was firstly prepared using a twin screw extruder. Then, the master batch was blended with RPET with the TiO[Subscript2] content of 1, 2 and 3 wt Percent. The multifilament was prepared by bicomponent melt spinning method with a single fiber and core/shell structure in which RPET was a core part and master batch was a shell part. The ratios of core/shell components were 90/10, 70/30, 50/50, 30/70 and 10/90 by weight. The fiber was collected with winding seed of 500 and 1,000 m/min.

The size of multifilament was measured by cutting cross section of fiber and evaluates the diameter using an optical microscopy technique. The mechanical property include tenacity, elongation at break and sonic modulus of multifilament was evaluated. The high draw ratio resulted in small diameter of fiber and molecular orientation and high tenacity was achieved. From x-rays diffraction (XRD) analysis, it is clear that these TiO[Subscript2] can be classified as having standard anatase and rutile structures. The inhibition of bacterial growth is more effective with the bicomponent fibers.