ด้วยสถานการณ์ภัยพิบัติทางธรรมชาติที่เกิดบ่อยครั้งขึ้นในช่วงเวลาที่ผ่านมา ทำให้หลายคนเริ่มตระหนักถึงความสำคัญในการรักษาสิ่งแวดล้อมอย่างจริงจังเพื่อความอยู่รอดของโลกใบนี้ อุตสาหกรรมสิ่งทอมีการปรับตัวเพื่อความอยู่รอดโดยจากเดิมอาจจะสนใจแต่การเพิ่มยอดขาย กลับหันมาสร้างความรับผิดชอบให้สังคมไปพร้อมกัน ด้วยการพัฒนาและผลิตสิ่งทอที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม (Eco-textiles) ซึ่งสามารถช่วยให้อุตสาหกรรมสิ่งทอเป็นอุตสาหกรรมที่ยั่งยืนได้ (Sustainable Industry)
สำหรับงานวิจัยนี้เป็นการประยุกต์ใช้แนวคิดการรีไซเคิลในอุตสาหกรรมเส้นใย โดยศึกษาการผลิตเส้นใยจากขวดพลาสติกชนิดพอลิเอสเตอร์ หรือขวด PET เป็นการนำวัสดุพอลิเมอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้วมาผลิตเป็นเส้นใยในสภาวะการเตรียมเม็ด PET พร้อมทั้งการผลิตเส้นใยที่เหมาะสมด้วยเครื่องขึ้นรูปเส้นใยขนาดประลอง และการขึ้นรูปเป็นผืนผ้า โดยจุดมุ่งหมายที่คาดว่าจะได้รับคือการใช้ประโยชน์จากขวด PET ในการผลิตเส้นใยยาว (multifilament) ซึ่งช่วยลดการใช้สารเคมีที่เป็นวัตถุดิบในการผลิตเส้นใยพอลิเอสเตอร์ และลดปริมาณขยะพลาสติก

ขวด PET เป็นพอลิเมอร์ที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์พอลิเมอร์แบบควบแน่นสองขั้นตอน คือ ปฏิกิริยาการเตรียมเอสเตอร์ (esterification) โดยการใช้กรดเทเรฟทาลิก (terephthalic acid) และ เอทธิลีนไกคอล (ethylene glycol) เป็นสารตั้งต้น หรือใช้ปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนหมู่เอสเตอร์ (transesterification) โดยใช้ ไดเมทิล เทเรฟทาเลท (dimethyl terephthalate) ร่วมกับ เอทธิลีนไกคอล ที่อุณหภูมิ 275-285 °C ได้ผลิตภัณฑ์เป็นสารไดเอสเทอร์ (di-ester) แล้วจากนั้นก็ผ่านเข้าสู่กระบวนการการสังเคราะห์พอลิเมอร์ (polymerization) มีน้ำหนักโมเลกุลที่เหมาะสมในการขึ้นรูป โดยทั่วไปหากต้องการนำไปผลิตเป็นเส้นใยจะมีค่าความหนืด (IV: intrinsic viscosity) ประมาณ 0.58-0.67 dl/g และหากนำไปผลิตเป็นขวด PET จะมีค่าความหนืดประมาณ 0.75 dl/g โดยพอลิเมอร์ที่ได้จะเป็นโครงสร้างแบบอสัญฐาน ขวด PET นั้นที่นิยมมีสองสีคือ สีใส และ สีเขียว โดยพอลิเอสเตอร์ที่นำไปผลิตเป็นขวด PET จะมีน้ำหนักโมเลกุลที่สูงกว่า และมีสารเคมีบางตัวที่เพิ่มเติมเข้าไปในกระบวนการผลิตเพื่อให้พอลิเมอร์นั้นเหมาะสมกับกระบวนการผลิตที่ต้องการ โดยพอลิเอสเตอร์จะมีการเสื่อมสลายได้ง่ายเมื่อมีความชื้นและความร้อน (hydrolytic degradation) และหากขวด PET นั้นนำไปผลิตเพื่อการผลิตขวดที่ทนทานต่อการกระแทกและอุณหภูมิสูง จะมีการดัดแปลงให้พอลิเมอร์อยู่ในรูปของโคพอลิเมอร์ แต่พอลิเอสเตอร์ในการผลิตขวดน้ำและเส้นใยจะเป็นพอลิเมอร์ที่เป็นชนิดโฮโมพอลิเมอร์เช่นเดียวกัน ดังนั้นการที่จะนำพอลิเอสเตอร์จากขวด PET จึงเป็นสิ่งที่จะนำมาศึกษาในการหาสภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมเม็ด พอลิเอสเตอร์ การขึ้นรูปเส้นใย และนำไปผ่านการขึ้นรูปผืนผ้าชนิดผ้าทอ โดยในการศึกษาครั้งนี้ได้แยกเป็นสามส่วนงานดังนี้ การเตรียมเม็ดพอลิเอสเตอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว การขึ้นรูปเส้นใยพอลิเอสเตอร์จากเม็ด พอลิเอสเตอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้วด้วยเครื่องขึ้นรูปเส้นใยขนาดประลอง และการขึ้นรูปผ้าผืน ดังมีผลการศึกษาดังนี้

ขั้นตอนการเตรียมเม็ดพอลิเอสเตอร์
จากการศึกษาได้นำขวดน้ำพอลิเอสเตอร์ (ขวด PET) ไปผ่านการตัดย่อยให้มีขนาดเล็ก นำไปผ่านการอบเพื่อไล่ความชื้น แล้วนำไปผ่านเครื่องอัดรีดแบบเกลียวคู่ (Twin Screw Extruder) อุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 245°C ด้วยความเร็วรอบของสกรู 800 รอบต่อนาที และใช้ระบบสุญญากาศเพื่อดึงความชื้นออกจากพลาสติก จากนั้นนำเม็ดพอลิเอสเตอร์ที่ได้ผ่านการทำผลึกด้วยเครื่อง Crystallizer เพื่อทำให้เม็ดพอลิเอสเตอร์ไม่เหนียวติดกันขณะอบไล่ความชื้น และเพิ่มความเป็นผลึกของเม็ดพอลิเอสเตอร์ โดยผลการศึกษาที่เหมาะสมในการเตรียมเม็ดพอลิเอสเตอร์รีไซเคิลคือ 80°C-175°C เป็นเวลา 5 ชั่วโมง

ขั้นตอนการขึ้นรูปเส้นใยจากเม็ดพอลิเอสเตอร์ที่ใช้แล้ว
นำเม็ดพอลิเอสเตอร์จากโรงงานผลิตเม็ดพอลิเอสเตอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว มาขึ้นรูปด้วยเครื่องขึ้นรูปเส้นใยขนาดประลอง (Fourne' Fiber Melt Spin Tester) ผลการศึกษาพบว่าเส้นใยที่ผลิตได้มีสมบัติที่ดีและผลิตได้อย่างต่อเนื่อง สมบัติเส้นใยมีดังนี้

สภาวะที่เหมาะสมในการผลิตโดยทำการหลอมเหลวเม็ดพอลิเอสเตอร์ที่ 290°C ความเร็วของลูกกลิ้งลูกแรก (1st Godet) 550 m/min ลูกกลิ้งตัวที่สอง (2nd Godet) 1408 m/min ลูกกลิ้งคู่ (Duo Godet) 1850 m/min โดยปรับตั้งอุณหภูมิ 75, 90 และ 90 °C ตามลำดับ โดยปรับตั้งความเร็วม้วนเก็บ (Winder) เท่ากับ 1760 m/min โดยเม็ดพอลิเอสเตอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้วควรได้ผ่านการอบไล่ความชื้นที่ 120°C เป็นเวลาอย่างน้อย 12 ชั่วโมง

ขั้นตอนการขึ้นรูปผืนผ้าจากเส้นใยพอลิเอสเตอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว
การขึ้นรูปผ้าผืนเป็นการนำเส้นใยที่ผลิตได้จากเครื่องขึ้นรูปเส้นใยขนาดประลอง โดยเส้นใยที่ผลิตได้ทำการผลิตจากสภาวะที่ได้เลือกว่ามีความแข็งแรงสูงสุดและการผลิตได้อย่างต่อเนื่อง โดยสมบัติของเส้นใยจากพอลิเอสเตอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้วมีสมบัติที่เพียงพอในการผลิตเป็นผืนผ้าในโครงสร้างผ้าทอได้

การทดสอบการย้อมติดสีของเส้นใยจากพอลิเอสเตอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว ได้ทำการถักผ้าด้วยเครื่องถักถุงเท้า โดยการถักเป็นไปได้อย่างต่อเนื่อง เพราะความแข็งแรงและลักษณะทั่วไปของเส้นใยมีสมบัติเพียงพอในการขึ้นรูปเป็นผืนผ้า จากนั้นได้นำผ้าถักที่ได้นั้นไปย้อมสีสามชนิดคือ สี Dianix Yellow ACE, Dianix Red ACE และ Dianix Blue ACE ที่ความเข้มข้นสี 1% โดยย้อมที่อุณหภูมิ 135°Cx20min แล้วทำการทดสอบสีด้วยเครื่อง Spectrophotometer เพื่อตรวจสอบความแตกต่างของสีที่ติดอยู่บนเส้นใยระหว่างเส้นใยปกติและเส้นใยที่ได้จากพอลิเอสเตอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว โดยการติดสีมีความแตกต่างกันไม่มากนัก แต่ลักษณะของเส้นใยที่ผ่านการย้อมมีลักษณะที่ฟูขึ้นจากเส้นใยที่ได้จากพอลิเอสเตอร์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว

ทางสถาบันพัฒนาอุตสาหกรรมสิ่งทอขอขอบคุณคณะผู้วิจัย นายนที ศรีสวัสดิ์ ดร. ธนาวิดี ลี้จากภัย ผศ. สมภพ นราภิรมย์อนันต์ นายมนชัย ทาจันทร์ นายพศวรรน์ ชัยวิฒินันท์ จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี และศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ ในการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมสิ่งทอรักษ์โลกชิ้นนี้ ผู้เขียนเชื่อว่าผลิตภัณฑ์ประเภทนี้หากมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจะช่วยส่งเสริมให้อุตสาหกรรมสิ่งทอไทยพัฒนาสู่อุตสาหกรรมสิ่งทอที่ยั่งยืน