คอลัมน์ ด้วยสมองและสองมือ: จากขยะพลาสติกสู่ผลิตภัณฑ์นักวิจัย’มทร.ธัญบุรี’คว้ารางวัล’นวัตกรรมจัดการขยะชุมชน

อีกหนึ่งผลงานการวิจัย “ผลิตภัณฑ์จากขยะพลาสติกไฮบริดในกระบวนการขึ้นรูปแบบหมุน” โดย ดร.ณรงค์ชัย โอเจริญ ภาควิชาวิศวกรรมวัสดุและโลหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล (มทร.) ธัญบุรี ได้รับการสนับสนุนจากโครงการวิจัยท้าทายไทย กลุ่มเรื่องนวัตกรรมเพื่อการพัฒนาเชิงพื้นที่ประจำปี 2561 สำนักงานกองทุนการวิจัยนำขยะพลาสติกกลับมาใช้ใหม่

ดร.ณรงค์ชัย เล่าว่า การวิจัยในครั้งนี้ ได้ทดลองขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ถังพลาสติกจากขยะพลาสติก ชนิดฟิล์มพลาสติก และถุงพลาสติก ด้วยกระบวนการขึ้นรูปแบบหมุนที่พัฒนาขึ้นในห้องวิจัยการขึ้นรูปพลาสติก ในการศึกษาเบื้องต้น พบว่า อัตราการหลอม ขนาดและรูปร่างของอนุภาควัสดุที่ใช้ขึ้นรูปล้วนเป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการขึ้นรูปแบบหมุน ซึ่งน่าจะทำให้วัสดุที่ขึ้นรูปด้วยการหมุน มีแนวโน้มที่จะปรับปรุงให้สามารถขึ้นรูปได้ด้วยการผสมกับพลาสติกที่มีความเหมาะสมกับการขึ้นรูปแบบหมุนได้ดีกว่า

ในการเตรียมวัสดุที่ใช้ในการขึ้นรูปโดยเป็นขยะพลาสติกจำพวกถุงพลาสติกซึ่งในการดำเนินงานใช้เครื่องบดพลาสติกชนิดเพลาเดี่ยว (Single Shaft Shredder)ที่ได้ออกแบบและจัดสร้างขึ้นเองในห้องปฏิบัติการขึ้นรูปพลาสติก ภาควิชาวิศวกรรมวัสดุและโลหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มทร.ธัญบุรี ซึ่งจากการทดลองพบว่าสามารถบดลดขนาดฟิล์มพลาสติกที่เหนียวและบางได้เป็นอย่างดี ไม่พบปัญหาการพันแกนใบมีด

หลังจากเตรียมวัสดุแล้ว ทดสอบขึ้นรูปแบบหมุนแม่พิมพ์ด้วยเครื่อง Axial Powder flow Apparatus โดยทดลองที่อุณหภูมิภายในแม่พิมพ์ ในขณะที่ทำการขึ้นรูปตัวอย่างที่ 190?C ใช้รอบการหมุน 7 รอบต่อนาที ให้ความร้อนด้วยระบบไฟฟ้าขนาด 2,000 วัตต์ จากค่าอุณหภูมิภายในแม่พิมพ์ขณะขึ้นรูปแบบหมุนด้วยเครื่องขึ้นรูปแบบหมุนแกนเดี่ยวที่บันทึกไว้ ขณะทำการขึ้นรูปตัวอย่างด้วยวัสดุ 2 ชนิดเปรียบเทียบกัน ได้แก่ ผงพลาสติกจากถุงรีไซเคิลที่เตรียมได้ในงานวิจัยนี้ และผงพลาสติกชนิดพอลิเอทธิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (LLDPE)เกรดสำหรับการขึ้นรูปแบบหมุนที่มีจำหน่ายทางการค้าสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมขึ้นรูปแบบหมุน

จากผลการทดลองในการใช้วัสดุแตกต่างกันทั้ง 2 ชนิด ในการขึ้นรูปด้วยสภาวะเดียวกันพบว่า วัสดุที่ได้จากฟิล์มพลาสติกรีไซเคิลจะใช้เวลาในการขึ้นรูปนานกว่าวัสดุที่ใช้ทางการค้า โดยที่เวลาที่เกิดการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ในแม่พิมพ์ เช่น เวลาที่เริ่มเกิดการติดผนังแม่พิมพ์ของผงพลาสติก (Tack Temperature) เวลาที่ผงพลาสติกเกาะกับผิวแม่พิมพ์ทั้งหมดแล้ว (Kink Temperature) ไม่มีการเคลื่อนที่ของผงพลาสติกภายในแม่พิมพ์ และที่ตำแหน่งของอุณหภูมิที่สูงที่สุดในแม่พิมพ์ที่ผงพลาสติกจะเปลี่ยนจากของแข็ง (Solid stage) จนกลายเป็นของเหลว (Melt stage) จนหมด

ที่เวลานั้นพลาสติกจะเปลี่ยนโครงสร้างไปอยู่ในสถานะของอสัณฐาน(Amorphous phase) ทั้งหมดแล้วซึ่งสามารถสังเกตเห็นภายในแม่พิมพ์ได้อย่างชัดเจนว่า วัสดุที่เกาะผิวภายในแม่พิมพ์จะเปลี่ยนเป็นสีใสทั้งหมดซึ่งจากการทดลองจะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าวัสดุจากฟิล์มรีไซเคิลจะใช้เวลาในการขึ้นรูปนานกว่าวัสดุเชิงการค้าทั่วไป สอดคล้องกับผลการทดลองจากเครื่องทดสอบอัตราการหลอม ที่พบว่า อัตราการหลอมของ LLDPE ทางการค้าที่ใช้ในอุตสาหกรรมขึ้นรูปแบบหมุนจะใช้เวลาและอุณหภูมิน้อย กว่าที่ใช้ในการหลอมผงฟิล์มพลาสติกรีไซเคิลอย่างชัดเจน

ในงานวิจัยนี้เลือกใช้พลาสติกชนิดพอลิเอทธิลีน ความหนาแน่นต่ำเชิงเส้นเกรดผงพลาสติกสำหรับการขึ้นรูปแบบหมุนมาใช้ผสมที่อัตราส่วนผสม 30, 40 และ 50 ร้อยละโดยน้ำหนัก พบว่าที่อัตราส่วนผสม 30% (LLDPE 30 : 70 ถุงพลาสติก) มีคุณสมบัติทนต่อแรงกดอัดได้ดีที่สุด ซึ่งขยะพลาสติกหลังการใช้งานแล้วทั้งในรูปฟิล์มพลาสติก ถุงพลาสติกฝาขวดน้ำพลาสติก รวมถึงขวด และแกลลอนพลาสติก ล้วนแต่สามารถนำกลับมาใช้ขึ้นรูปถังพลาสติกใหม่ด้วยกระบวนการขึ้นรูปแบบหมุนแม่พิมพ์ได้อีกครั้ง

ผลงานดังกล่าวได้รับรางวัลชนะเลิศ การประกวดผลงานนวัตกรรมการจัดการขยะมูลฝอยชุมชน 1 อปท.1 นวัตกรรมจัดการขยะชุมชน ประจำปี2562 ภายใต้หัวข้อ “ลดใช้พลาสติก โฟมและ Single Use Plastic” จากกรมส่งเสริมคุณภาพสิ่งแวดล้อม กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมหน่วยงานและผู้สนใจ อาจารย์ยินดีให้คำปรึกษาในการจัดการขยะพลาสติก

สามารถสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมโทร.09-1775-8757

[wpfilebase tag=file id=332 tpl=download-button /]