องค์ความรู้เพื่อการพัฒนาพื้นที่สูงอย่างยั่งยืน - HKM

การนำเศษเส้นใยกัญชงจากกระบวนการทำเส้นด้ายมาใช้ประโยชน์ตามแบบ BCG model

ในการปลูกกัญชงเพื่อใช้ประโยชน์จากเส้นใยนั้น เมื่อกัญชงอายุ 90 วัน จะทำการเก็บเกี่ยวโดยการตัดต้น ริดใบออก และนำต้นมาแยกเปลือก และแยกแกนเพื่อนำเปลือกไปเข้ากระบวนการแปรรูปเป็นเส้นด้าย ซึ่งในกระบวนการนั้นต้องผ่านขั้นตอนการต้ม การลอก การฟอก และกระบวนการตัดสางเส้นใย ซึ่งพบว่าจะมีเส้นใยสั้นๆที่เกิดขึ้นในขั้นตอนเหล่านี้สูงถึง 60-70 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเส้นใยสั้นๆ เหล่านี้สามารถนำมาใช้ประโยชน์ และสามารถนำมาเพิ่มมูลค่าได้หลายแบบตามแนวทางของ BCG model

เส้นใยกัญชงเป็นส่วนพื้นผิวที่มีปริมาณเส้นใยสูงมีความหนาแน่นที่แตกต่างกัน ตามตำแหน่งของลำต้น มีการเรียงตัวในทิศทางยาวคงที่ มีการรวมตัวของเส้นใยซึ่งมีลักษณะเป็นปล้อง มีความยาวคงที่ มีขนาดหน้าตัดโดยเฉลี่ยที่ 20-40 ไมโครเมตร และมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยอยู่ที่ 10-50 ไมโครเมตร 


 

เศษเส้นใยกัญชงที่เหลือใช้จากกระบวนการผลิตเส้นด้ายนั้น มีขนาดความยาวอยู่ที่ 2-8 เซนติเมตร ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มเส้นใยสั้น (Staple fiber) เมื่อนำมาตัดขวางขนาดของเส้นใยกัญชงมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่สุดที่ประมาณ 10 ไมโครเมตร และมีขนาดใหญ่สุดที่ 120 ไมโครเมตร ลักษณะพื้นผิวขรุขระ และหยาบ แต่มีการเรียงตัวในแนวยาวต่อเนื่องสม่ำเสมอ ส่งผลให้การยึดเกาะกันของเส้นใยโดยรวมอยู่ในรูปแบบที่มีความหนาแน่น ความยืดหยุ่น น้ำหนักเบาแต่มีความเหนียวในเส้นใยสูง เหมาะสมในการนำไปประยุกต์ใช้งานในการทำกระดาษพิเศษ ซึ่งจะให้ความโปร่งและเบาของกระดาษที่จะผลิตได้ นอกจากนั้นเศษเส้นใยกัญชงมีโครงสร้างผลึกที่เป็น SiO2 (Silicon Dioxide) ซึ่งมีปริมาณของธาตุซิลิคอน (Silicon; Si) ในปริมาณร้อยละ 71.19 โดยน้ำหนัก และมีปริมาณของธาตุออกซิเจน (Oxygen; O) ในปริมาณที่ร้อยละ 28.55 โดยน้ำหนัก


 

ผลิตภัณฑ์ต้นแบบที่นำส่วนเหลือใช้เศษกัญชงมาใช้ประโยชน์เพื่อเพิ่มมูลค่า

             กระดาษแบบพิเศษในแถบประเทศยุโรปนั้นมีการนำเยื่อกระดาษจากกัญชงไปผสมกับเยื่อกระดาษอื่นๆ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติพิเศษ (Specialty paper) เหมาะสมกับการนำไปทำผลิตภัณฑ์ เนื่องจากเส้นใยกัญชงมีความแข็งแรงและต้านแรงดึงสูง (310-750 Mpa) และความหนาแน่นต่ำ (549 length/diameter) ทำให้เส้นใยกัญชงเป็นวัสดุที่ดีที่จะใช้เป็นวัสดุเสริมแรงให้กับผลิตภัณฑ์ โดยคุณสมบัติพิเศษของกระดาษจากเยื่อกัญชง ซึ่งมีความแข็งแรงโดยรวมดีกว่ากระดาษจากเยื่อยูคาลิปตัส รวมทั้งมีคุณสมบัติด้านการต้านทานแรงดึงและความขาวสว่างของกระดาษดีกว่าไม้สน นอกจากนั้นเส้นใยกัญชงยังมีเซลลูโลสสูงถึง 87 เปอร์เซ็นต์ และมีลิกนินต่ำ (10 เปอร์เซ็นต์) จึงทำให้เยื่อกัญชงแข็งแรงและทนต่อการขาดได้ ซึ่งโรงงานผลิตกระดาษจากเยื่อกัญชงในประเทศทางฝั่งตะวันตก ไม่ว่าจะเป็นสหรัฐอเมริกา ประเทศในเขตยุโรปตะวันออก ฝรั่งเศส สเปน และ ตุรกี ได้นำกระดาษจากเยื่อกัญชงมาใช้เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิต กระดาษชนิดพิเศษ หรือ Specialty paper เช่น อุตสาหกรรมที่ต้องใช้กระดาษเกรด Dissolved pulp เช่น กระดาษใช้ห่ออาหาร (Cellophane) กระดาษกรอง (filter paper) กระดาษนิรภัย (Security paper) กระดาษมวนบุหรี่ และกระดาษสำหรับงานศิลปะและการตกแต่ง (Specialty art papers) ซึ่งกระดาษเหล่านี้สามารถใช้ประโยชน์จากความแข็งแรงของเส้นใยกัญชงได้ นอกจากนั้นการใช้กระดาษจากเยื่อกัญชงยังเป็นการช่วยอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม โดยช่วยลดการทำลายต้นไม้ใหญ่เพื่อนำมาผลิตเยื่อกระดาษ

จากคุณสมบัติดังกล่าว จึงได้นำเศษเส้นใยกัญชงมาขึ้นรูปให้เป็นกระดาษพบว่ากระดาษที่ได้มีคุณสมบัติที่เป็นไปตามมาตรฐานของกระดาษรีไซเคิลตามมาตรฐาน มผช. 809/2547 และยังพบว่ากระดาษกัญชงมีปริมาณความชื้นอยู่ในช่วง 4.14 – 5.78 % มีอัตราการดูดซึมน้ำที่ ช่วง 1.07 – 2.35 ลบ.ซม./นาที และมีค่าความต้านทานแรงดึงที่ช่วง 1.42 – 2.47 N/mm2 ซึ่งอยู่ในเกรณ์มาตรฐานของผลิตภัณฑ์กระดาษรีไซเคิลตามมาตรฐาน มผช. 809/2547 และเมื่อนำมาแปรรูปเป็นต้นแบบผลิตภัณฑ์ เช่น กระดาษคราฟท์กัญชงใช้กับผลไม้ กระดาษกัญชงกรองฝุ่น และหลอดดูดกระดาษกัญชง

กระดาษคราฟท์กัญชงใช้กับผลไม้ เมื่อเปรียบเทียบกับกระดาษคราฟท์ในท้องตลาดมีการใช้งานในหลากหลายรูปแบบ โดยมากเป็นการนำกระดาษคราฟท์กันน้ำทั่วไปมาผ่านกระบวนการอัดซ้อนกับแผ่นพลาสติกชนิด โพลีเอทิลีน (polyethylene) ในรูปแบบเป็นชั้นคอมโพสิต ซึ่งสามารถใช้งานได้ดี แต่มีไม่สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ ดังนั้น สวพส. จึงได้พัฒนาต้นแบบกระดาษคราฟท์ใช้กับผลไม้ ในเรื่องความแข็งแรงของโครงสร้างกระดาษ และเพิ่มคุณสมบัติการกันน้ำ หรือซึมผ่านของหยดน้ำเข้าสู่เนื้อกระดาษ มีความบางพิเศษ ซึ่งพบว่า กระดาษคราฟท์กัญชงใช้กับผลไม้ มีความสวยงาม มีความบางเป็นพิเศษ พื้นผิวสะอาด ทนทาน แข็งแรง มีสมบัติกันน้ำ (1.07±0.25 ลบ.ซม./นาที) ซึ่งมีสมบัติใกล้เคียงกับกระดาษคราฟท์กันน้ำ (1.52±0.09 ลบ.ซม./นาที) ซึ่งเป็นการอัดซ้อนด้วยแผ่นพลาสติกอีกชั้นนึง แต่กระดาษคราฟท์กัญชงใช้กับผลไม้สามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ

กระดาษกัญชงกรองฝุ่น เมื่อเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ในท้องตลาดปัจจุบัน หน้ากากอนามัย และแผ่นกรองฝุ่นโดยมากผลิตจาก พลาสติกชนิด โพลิโพไพลีน (Polypropylene) ซึ่งรู้จักกันในชื่อ เมลโบน (Melt bone) และสปองบอน (Spong bond) ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มพลาสติกที่ย่อยสลายได้ยาก ดังนั้น สวพส. จึงได้สร้างต้นแบบกระดาษกัญชงกรองฝุ่น ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากกระดาษพิเศษที่มีคุณสมบัติป้องกันฝุ่นละอองในอากาศ เนื่องจากโครงสร้างของเส้นใยกัญชง มีขนาด และรูปร่างใกล้เคียงกับเส้นใยพลาสติก ที่นำมาผลิตเป็นหน้ากากอนามัยจำพวกเส้นใยไม่ถักทอ (non-woven) มีความเหนียวคงทน เมื่อนำมาผลิตต้นแบบกระดาษกัญชงกรองฝุ่นและเมื่อเทียบคุณสมบัติทางกายภาพ อันได้แก่ การตรวจพินิจสี ปริมาณความชื้น อัตราการดูดซึมหยดน้ำ ความสามารถในการกรองฝุ่นละอองขนาดมากกว่า 3 ไมโครเมตร และความแข็งแรง พบว่ากระดาษกัญชงกรองฝุ่นมีคุณสมบัติทั้งทางกายภาพ และทางกลใกล้เคียงกับหน้ากากกรองฝุ่นอุตสาหกรรมที่ผลิตจากสปองบอน ซึ่งเป็นวัสดุโพลิโพไพลีน ที่นิยมนำมาทำหน้ากากอนามัยในปัจจุบัน ซึ่งกระดาษกัญชงกรองฝุ่น สามารถกรองอนุภาคขนาด 3 ไมครอนได้ 90.5 % ซึ่งสูงกว่าผ้าสปองบอนที่สามารถกรองอนุภาคขนาด 3 ไมครอนได้เพียง 62.5 % อีกทั้งกระดาษกัญชงกรองฝุ่น ยังมีจุดเด่นที่เน้นเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม สามารถย่อยสลายเองได้ตามธรรมชาติ มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำ มีความสะอาดปลอดภัย ผลิตจากเส้นใยธรรมชาติ มีความเป็นไปได้ในการกรองฝุ่นที่มีขนาดใหญ่เล็กกว่า 3 ไมครอนได้ อีกทั้งมีพื้นผิวสวยงาม พื้นผิวสะอาด ทนทาน แข็งแรง มีสมบัติกันน้ำอีกด้วย