เรียบเรียงโดย  บุญรักษ์  กาญจนวรวณิชย์
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

ภาพเส้นใยกลวงถ่ายผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ภาพจาก http://www.membpure.com/hyd.htm

      อุตสาหกรรมสิ่งทอเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมหลักที่นำรายได้เข้าสู่ประเทศจำนวนมาก ผลิตภัณฑ์สิ่งทอที่เป็นสินค้าหลักในการส่งออกได้แก่ เสื้อผ้าเครื่องนุ่งห่ม และผ้าผืน อย่างไรก็ดีเนื่องจากผลิตภัณฑ์เหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่มีความแตกต่างหรือสมบัติพิเศษเด่นชัดทำให้การแข่งขันในตลาดโลกต้องอาศัยการแข่งขันด้านราคาเป็นหลัก
      เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการแข่งขันด้านราคา การเพิ่มขีดความสามารถด้วยการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงเพื่อเพิ่มมูลค่า จึงเป็นแนวทางหนึ่งที่ควรศึกษา และดำเนินการ แนวทางหนึ่งที่ใช้เพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์ได้คือ การพัฒนาผลิตภัณฑ์สิ่งทอให้มีสมบัติพิเศษ และหลากหลายแตกต่างจากผลิตภัณฑ์สิ่งทอทั่วไปในปัจจุบัน

การอุ้มน้ำ: จุดเด่น-จุดด้อย
      ผลิตภัณฑ์สิ่งทอทั่วไปที่ผลิตจากใยฝ้ายมีจุดเด่นข้อหนึ่งคือ สามารถดูดซับเหงื่อหรือน้ำได้ดี ช่วยให้ผู้สวมใส่รู้สึกสบายตัว แต่น้ำที่ถูกดูดซับสามารถยึดเกาะกับเส้นใยได้ดีทำให้ระเหยออกได้ช้า จึงเป็นอุปสรรคต่อการระบายความชื้นและความร้อนออกจากร่างกายจนกลายเป็นจุดด้อย โดยเฉพาะในกรณีที่ผู้สวมใส่ทำกิจกรรมที่มีเหงื่อออกมาก เช่น เล่นกีฬา เป็นต้น ส่วนเส้นใยโพลิเอสเทอร์หรือเส้นใยสังเคราะห์มักมีสมบัติตรงข้ามกับฝ้ายคือ ไม่ดูดซับน้ำ และความชื้น

 
ลักษณะเส้นใยกลวง
ภาพจาก http://www.globaltextiles.com/tradeleads/detail/001/341801/Sell-hollow-fibre.html

การพัฒนาเส้นใยกลวง
หนึ่งในแนวทางการพัฒนาสมบัติเส้นใยสังเคราะห์คือ การพัฒนาเส้นใยกลวง ซึ่งเป็นเส้นใยที่มีเนื้อโพลิเมอร์อยู่รอบนอก และมีช่องว่างเป็นรูกลวงตลอดความยาวของเส้นใย ทั้งนี้รูกลวงอาจมีมากกว่าหนึ่งรูก็ได้ เส้นใยกลวงสามารถผลิตได้หลายเทคนิค เช่น การปั่นเปียก (wet spinning) การปั่นแห้ง (dry spinning) และการปั่นหลอม (melt spining) โดยสารละลายโพลิเมอร์หรือโพลิเมอร์หลอมเหลวจะถูกฉีดผ่านหัวฉีดเส้นใยที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ เพื่อให้ได้เส้นใยมีรูกลวงตามลักษณะที่ต้องการ

เส้นใยกลวงมีสมบัติเด่นหลายอย่าง ได้แก่
1.น้ำหนักเบา (Light weight) เนื่องจากเส้นใยมีเนื้อโพลิเมอร์อยู่เฉพาะรอบนอก จึงมีน้ำหนักน้อยกว่าเส้นใยปกติที่มีขนาดเท่ากัน ดังนั้นผลิตภัณฑ์สิ่งทอที่ใช้เส้นใยประเภทนี้จึงเบากว่าสิ่งทอทั่วไป
2.ความฟู (Bulkiness) มากกว่าเส้นใยทั่วไปที่มีน้ำหนักเท่ากัน
3.เก็บความร้อน (Thermal insulation) รูกลวงของเส้นใยสามารถกักเก็บอากาศไว้จึงมีสมบัติกักเก็บความร้อน และสามารถประยุกต์ใช้กับเครื่องนุ่งห่ม หรือวัสดุที่ต้องการกักเก็บความร้อนได้

 
ภาพจาก http://www.smartmembranesolutions.co.nz/main.cfm?id=62

การเพิ่มรูพรุนบนผิว
      นอกเหนือจากการดัดแปลงเส้นใยให้มีรูกลวง ยังมีการวิจัยพัฒนาเพื่อสร้างรูพรุนบนผิวเส้นใยกลวงด้วย เนื่องจากสภาพรูพรุนบนผิวช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสสาร โมเลกุลสารจากภายนอกจึงซึมผ่านผนังเส้นใยเข้าสู่ภายในได้ เส้นใยกลวงที่มีผิวพรุนสามารถประยุกต์ใช้ในการดูดซับหรือแยกก๊าซ สารเคมี และของเหลว
การเพิ่มรูพรุนบนผิวเส้นใยสามารถกระทำได้หลายวิธี เช่น การผสมโพลิเมอร์ที่ไม่เข้ากัน 2 ชนิด การออกแบบหัวฉีดเส้นใยกลวงให้มีรอยหยักเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว เป็นต้น ปัจจุบันเส้นใยกลวงมีผิวพรุนถูกประยุกต์ใช้ในงานต่างๆ เช่น การดูดซับน้ำ (water wicking) การกรองอนุภาคละเอียด (ultrafiltration) การแยกก๊าซและของเหลว (separation) และการควบคุมการปลดปล่อยสาร (control release) และอื่นๆ

ชุดกีฬา: การประยุกต์ใช้กับผลิตภัณฑ์ใกล้ตัว
      ชุดกีฬาเป็นผลิตภัณฑ์ประเภทหนึ่งที่ต้องการเส้นใยสิ่งทอที่มีสมบัติดูดซับเหงื่อหรือน้ำดี ขณะเดียวกันชุดต้องสามารถปล่อยให้เหงื่อหรือน้ำในเส้นใยระเหยออกไปได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้นักกีฬารู้สึกสบายตัวตลอดการสวมใส่ ไม่ว่าจะเป็นขณะพักหรือขณะแข่งขัน ซึ่งผลิตภัณฑ์สิ่งทอยุคใหม่ที่ผลิตจากเส้นใยโพลิเอสเทอร์พิเศษ มีสมบัติดูดซับเหงื่อหรือความชื้น และระบายออกจากเส้นใยสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกได้อย่างรวดเร็ว ช่วยให้ผิวสัมผัสด้านในของชุดแห้ง ผู้สวมใส่จึงเกิดความสบายตัวตลอดเวลา

 
การสร้างรูพรุนบนเส้นใยโดยสกัดโพลิเมอร์ที่ไม่ต้องการออกโดยใช้ตัวทำละลาย

การพัฒนาเส้นใยกลวงมีรูพรุนของเอ็มเทค
      ดร.จุรีรัตน์ ประสาร และคณะนักวิจัยจากศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรีได้พัฒนาเส้นใยกลวงมีรูพรุนของโพลิเมอร์ 2 ชนิด ได้แก่ โพลิโพรพิลีน และโพลิเอสเทอร์ โดยคณะวิจัยเลือกใช้วิธีปั่นหลอมเพื่อสร้างเส้นใยกลวง และสร้างผิวพรุนบนเส้นใยด้วยการเลือกใช้เทอร์โมพลาสติกโพลิโอลิฟิน โพลิเมอร์ที่สามารถแยกสกัดออกในภายหลัง เช่น เอทิลีนไวนิลแอลกอฮอล์โคโพลิเมอร์ (EVOH) มาผสมให้กระจายในเนื้อเส้นใย ซึ่งเมื่อผ่านกระบวนการดึงยืดเส้นใย เนื้อเทอร์โมพลาสติกจะเกิดการแยกเฟส (แยกตัว) จากเนื้อโพลิโพรพิลีน จากนั้นสกัดออกจากเส้นใยโดยใช้ตัวทำละลาย เช่น นอร์มอลเฮพเทน (n-heptane) ทำให้เส้นใยเกิดรูพรุนขึ้นบนผิว
      ในงานวิจัยนี้ ทีมวิจัยนำเส้นใยกลวงมีรูพรุนที่เตรียมสำเร็จไปขึ้นรูปเป็นผ้าทอ เพื่อทดสอบสมบัติการดูดซับน้ำด้วย ซึ่งปรากฏผลว่า ผ้าทอจากเส้นใยกลวงมีรูพรุนสามารถดูดซับน้ำได้ดีกว่าผ้าที่ใช้เส้นใยโพลิโพรพิลีน และเส้นใยโพลิเอสเทอร์ทั่วไป

งานวิจัยเส้นใยกลวงในประเทศไทย
      ปัจจุบันประเทศไทยมีการวิจัยการใช้เส้นใยกลวงที่มีรูพรุนสำหรับใช้ในการกรองของเหลว และการสกัดแยกไอออนของโลหะ แต่เส้นใยที่ใช้ยังเป็นเส้นใยกลวงมาตรฐานที่มีหน้าตัดรูปวงกลม การออกแบบพัฒนาเส้นใยกลวงที่มีลักษณะ และสมบัติแตกต่างไปจึงเป็นสิ่งที่น่าสนใจ เพราะสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานรูปแบบใหม่ๆ ได้อีกหลายอย่าง

แหล่งข้อมูลอ้างอิง
1.จุรีรัตน์ ประสาร และคณะ (2551) รายงานการวิจัย พัฒนาและวิศวกรรมฉบับสมบูรณ์ การพัฒนาเส้นใยกลวงที่มีรูพรุนเพื่อการใช้งานด้านสิ่งทอเฉพาะทาง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ
2.Quick-drying fiber moisture status of research and development  [On-line]. Available: http://eng.hi138.com/?i61261

สนใจรายละเอียดติดต่อคุณจันทร์เพ็ญ ถนอมบุญ เบอร์โทรศัพท์ (02) 564 – 6500 ต่อ 4667