สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานพัฒนาคุณภาพการเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยี
ทีมวิจัยกลุ่มวิจัยนวัตกรรมการแปรรูปยาง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) ได้พัฒนา ‘ถุงมือยางไนไตรล์ (nitrile glove)’ ที่ปราศจากกำมะถัน (sulfur) สารตัวเร่งปฏิกิริยา (accelerator) และแป้ง (powder) เพื่อเป็นทางเลือกสำหรับผู้ใช้ถุงมือที่แพ้โปรตีนจากยางธรรมชาติ สารเคมี และแป้ง นอกจากถุงมือจะมีความปลอดภัยมากขึ้นแล้ว ยังนุ่มและสวมใส่สบายด้วย
ดร.พร้อมศักดิ์ สงวนธำมรงค์ หัวหน้าโครงการวิจัย ได้กล่าวว่า “งานวิจัยนี้เป็นโครงการร่วมวิจัยระหว่างเอ็มเทคกับบริษัท บีเอเอสเอฟ (ไทย) จำกัด โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนา ‘ถุงมือยางไนไตรล์’[1] ให้มีความปลอดภัยต่อผู้ใช้และมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เนื่องจากถุงมือที่ผลิตจากน้ำยางไนไตรล์ยังมีสมบัติการใช้งานไม่ดีนัก กล่าวคือ ถุงมือที่ผลิตได้จะค่อนข้างแข็งกระด้าง และมีความยืดหยุ่นต่ำกว่าถุงมือที่ผลิตจากน้ำยางธรรมชาติ”
“ปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตน้ำยางไนไตรล์ และเทคโนโลยีการผลิตถุงมือมีการพัฒนามากขึ้น ถุงมือยางไนไตรล์จึงได้รับการพัฒนาให้มีคุณภาพสูงขึ้นจนทัดเทียมกับถุงมือยางธรรมชาติ และมีต้นทุนการผลิตที่ลดลง ทำให้สัดส่วนทางการตลาดของถุงมือยางไนไตรล์มีแนวโน้มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม การใช้ถุงมือยางไนไตรล์ยังพบปัญหาการแพ้สารเคมีอันเกิดจากสารตัวเร่งปฏิกิริยา และปัญหาความเมื่อยล้าจากการสวมใส่ ดังนั้น การพัฒนาสูตรการคอมพาวนด์ น้ำยางให้มีความปลอดภัย ลดใช้สารเคมีและพลังงาน รวมทั้งการพัฒนาการผลิตให้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น จึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตถุงมือยางในอนาคต”
[1] ‘ถุงมือยางไนไตรล์’ ในบทความนี้หมายถึงต้นแบบถุงมือจากน้ำยางไนไตรล์ภายใต้โครงการวิจัยร่วมระหว่างเอ็มเทคกับบริษัท บีเอเอสเอฟ (ไทย) จำกัด
กว่าจะเป็น ‘ถุงมือยางไนไตรล์’
ทีมวิจัยเริ่มจากการพัฒนาสูตรการผลิต ‘ถุงมือยางไนไตรล์’ โดยศึกษาผลของชนิดและปริมาณขององค์ประกอบต่างๆ ที่ส่งผลต่อการจุ่มขึ้นรูปถุงมือและสมบัติของถุงมือ โดยเฉพาะสารช่วยในการจับตัว (coagulant) สารลดแรงตึงผิว (surfactant) และสารเคมีที่ใช้ในการเชื่อมโยงโมเลกุลยาง (curing agent) ที่จะนำมาใช้ทดแทนกำมะถันและสารตัวเร่งปฏิกิริยา จากนั้นจึงศึกษาเพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมในการนำสูตรน้ำยางคอมพาวนด์ที่พัฒนาขึ้นไปทดลองขึ้นรูปเป็นต้นแบบถุงมือยางในระดับห้องปฏิบัติการ
ดร.พร้อมศักดิ์ เล่าว่า “การทดลองในระดับห้องปฏิบัติการใช้ระยะเวลาประมาณ 1 ปี เมื่อได้สภาวะที่เหมาะสมในการขึ้นรูปแล้ว ก็นำข้อมูลไปทดลองขยายผลในระดับภาคสนาม ทีมวิจัยได้รับความร่วมมือจากพันธมิตร คือ บริษัท แกรนด์โกลบอลโกลฟส์ จำกัด ซึ่งอนุญาตให้ใช้เครื่องจักรของโรงงานในการทดลองผลิต ทีมวิจัยเข้าไปที่โรงงานเพื่อศึกษาการทำงานของเครื่องจักร และสภาวะต่างๆ ในการผลิตจริง เช่น การควบคุมอุณหภูมิและเวลาในตู้อบ อุณหภูมิของน้ำยาง สารเคมี ความเร็วในการจุ่ม เพื่อนำข้อมูลดังกล่าวมาใช้ในการวางแผนการผลิตต้นแบบถุงมือยางสูตรที่พัฒนาขึ้น โดยมีเป้าหมายคือทำให้กระบวนการผลิตมีประสิทธิภาพและเกิดของเสียน้อยที่สุด ทั้งนี้ทุกขั้นตอนในการผลิตจะมีรายละเอียดต่างๆ ที่ต้องใส่ใจ”
“เมื่อทดลองปรับสภาวะต่างๆ ให้สอดคล้องกับสภาวะการผลิตของโรงงานจนทีมงานของโรงงานมั่นใจ ทีมวิจัยจึงได้ร่วมกับฝ่ายผลิตและฝ่ายตรวจสอบคุณภาพของโรงงานวางแผนการทดลองผลิต ‘ถุงมือยางไนไตรล์’ ปราศจากกำมะถันและสารตัวเร่งปฏิกิริยาระดับภาคสนามด้วยเครื่องจักรของโรงงาน โดยใช้น้ำยางคอมพาวนด์ประมาณ 9 ตัน เดินเครื่องจักรประมาณ 10 ชั่วโมง พบว่าสามารถผลิตถุงมือยางที่ผ่านการตรวจสอบคุณภาพตามมาตรฐานได้ถึง 2 แสนชิ้น โดยมีของเสียเกิดขึ้นน้อยมาก”
การผลิต ‘ถุงมือยางไนไตรล์’
เริ่มจากการผสมน้ำยางไนไตรล์กับสารเคมี แล้วบ่มน้ำยางจนได้คุณภาพตามที่กำหนด เพื่อให้ได้น้ำยางคอมพาวนด์ที่พร้อมสำหรับการนำไปขึ้นรูปเป็นถุงมือ จากนั้นถ่ายน้ำยางคอมพาวนด์จากถังผสมสู่เครื่องจักรสำหรับผลิตถุงมือ โดยในเครื่องจักรผลิตถุงมือจะเป็นการผลิตแบบต่อเนื่อง
วงจรการผลิต
‘ถุงมือยางไนไตรล์’
เริ่มจากการล้างแม่แบบ (former washing) อบให้แห้ง แล้วจุ่มลงในสารช่วยให้เกิดการจับตัว (coagulant dipping) จากนั้นอบให้แห้ง แล้วจึงจุ่มแม่แบบลงในน้ำยางคอมพาวนด์ (latex dipping) นำแม่แบบที่จุ่มเคลือบน้ำยางแล้วเข้าอบเพื่อให้ฟิล์มยางที่จับตัวอยู่ที่ผิวแม่แบบเริ่มแข็งแรง จากนั้นจึงล้างน้ำ (pre-leaching) เพื่อกำจัดสารเคมีส่วนเกินออก
แล้วจุ่มโพลิเมอร์ (polymer coating) เพื่อทำให้ถุงมือลื่นสวมใส่ง่าย จากนั้นม้วนขอบ (beading) และอบเพื่อให้ยางเกิดปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน หลังจากนั้นจะล้างน้ำ (post-leaching) แล้วทำให้แห้ง ก่อนเข้าสู่ขั้นตอนสุดท้ายคือ การถอดถุงมือออกจากแม่แบบ (stripping) ทั้งนี้แม่แบบเปล่าจะถูกวนกลับเข้าสู่วงจรการผลิตใหม่อีกครั้ง
ความท้าทาย
จากเป้าหมายที่ต้องการพัฒนาถุงมือยางที่มีความปลอดภัยต่อผู้ใช้ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นทีมวิจัยจึงลดปริมาณสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการผลิตลง และได้ดำเนินการปรับเปลี่ยนระบบการคงรูปยางโดยไม่ใช้กำมะถันและสารตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ใช้โลหะออกไซด์ (metal oxide) แทน การเปลี่ยนระบบการคงรูปดังกล่าวช่วยลดระยะเวลาในการบ่มน้ำยางคอมพาวนด์ลงจากเดิมค่อนข้างมาก ทำให้ประหยัดเวลาและพลังงานในการกวนผสมน้ำยาง
ส่วนการไม่ใช้แป้งนั้น ดร.พร้อมศักดิ์อธิบายว่า “โดยทั่วไปถุงมือจะใช้แป้งเป็นสารป้องกันถุงมือเหนียวติดกันและช่วยให้สวมใส่ง่าย แต่ ‘ถุงมือยางไนไตรล์’ ที่พัฒนาขึ้นไม่มีการใช้แป้ง ทำให้กระบวนการผลิตไม่มีการฟุ้งกระจายของฝุ่นแป้ง อีกทั้งแป้งยังอาจทำให้ผู้ใช้บางรายเกิดอาการแพ้ได้ รวมถึงไม่เหมาะกับการใช้งานในอุตสาหกรรมบางประเภท เช่น อุตสาหกรรมอาหาร อิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงการนำไปใช้ในห้องคลีนรูม”
เมื่อถามว่า ‘ถุงมือยางไนไตรล์’ ที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้นนี้ไม่ใช้ผงแป้งจะทำให้ถุงมือติดกันหรือสวมใส่ยากหรือไม่ ดร.พร้อมศักดิ์ อธิบายว่า “วิธีการที่นิยมใช้ในการทำให้ถุงมือยางไม่ติดกันโดยไม่ใช้แป้งมี 2 แบบ คือ 1) การจุ่มเคลือบด้วยโพลิเมอร์ (polymer coating) และ 2) การทำปฏิกิริยาคลอริเนชัน (chlorination) ซึ่งในงานวิจัยนี้ เราใช้วิธีการจุ่มเคลือบด้วยโพลิเมอร์”
“หลังจากที่เราเคลือบผิวด้านนอกของถุงมือด้วยการจุ่มโพลิเมอร์แล้ว เมื่อสิ้นสุดกระบวนการผลิต ถุงมือจะถูกถอดออกจากแม่แบบ ซึ่งขั้นตอนนี้จะทำให้ผิวยางด้านนอกพลิกกลับเข้าไปอยู่ด้านใน ทำให้ด้านในลื่น สวมใส่ได้ง่าย ในขณะที่พื้นผิวยางด้านในที่ติดกับแม่แบบไม่ถูกเคลือบผิวด้วยโพลิเมอร์จะพลิกกลับออกมาอยู่ด้านนอก ซึ่งพื้นผิวยางด้านนี้จะมีความลื่นน้อยกว่าด้านที่จุ่มโพลิเมอร์ทำให้การหยิบจับไม่ลื่น” ดร.พร้อมศักดิ์ ขยายความ
สมบัติที่โดดเด่น
‘ถุงมือยางไนไตรล์’ ปราศจากกำมะถัน สารตัวเร่งปฏิกิริยา และแป้ง ที่ทีมวิจัยเอ็มเทคพัฒนาขึ้นนี้ สามารถผลิตได้หลายขนาด เช่น XS, S, M, L, XL ขึ้นกับขนาดของแม่แบบที่นำมาใช้จุ่มขึ้นรูปถุงมือ ทั้งยังสามารถผลิตเป็นสีต่างๆ ได้ตามความต้องการ มีคุณภาพเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐาน และมีความปลอดภัยต่อผู้ใช้งานสูง (ผ่านการทดสอบการเป็นพิษต่อเซลล์ (cytotoxicity) แล้ว โดยห้องปฏิบัติการงานวิเคราะห์เชิงเคมีและชีวภาพ เอ็มเทค)
ตารางแสดงผลการทดสอบ ‘ถุงมือยางไนไตรล์’ ตามมาตรฐานต่างๆ
‘ถุงมือยางไนไตรล์’ ที่พัฒนาขึ้นมีจุดเด่นที่หลากหลาย กล่าวคือ นอกจากจะมีความปลอดภัยสูงและปราศจากฝุ่นแป้งแล้ว ยังสามารถใช้สวมใส่ได้ทั้งมือซ้ายและมือขวา (ambidextrous) สามารถหยิบจับวัตถุได้ง่ายเพราะออกแบบให้บริเวณปลายนิ้วขรุขระ (fingertip textured) และมีความนุ่มจึงช่วยลดความล้าของนิ้วมือที่เกิดจากการสวมใส่ถุงมือเป็นระยะเวลานาน ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถนำ ‘ถุงมือยางไนไตรล์’ ไปใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย เช่น อุตสาหกรรมอาหาร เครื่องสำอาง และอิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงการใช้งานในห้องปฏิบัติการหรือการใช้งานทั่วไป เช่น ใช้ในงานทำความสะอาด ทำสวน หรือซ่อมรถ เป็นต้น
ข้อมูลเพิ่มเติม
สนใจรายละเอียดติดต่อ
คุณเนตรชนก ปิยฤทธิพงศ์ นักวิเคราะห์อาวุโส
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์: 0 2564 6500 ต่อ 4301
อีเมล: netchanp@mtec.or.th
ขอบคุณข้อมูลจาก
ดร.พร้อมศักดิ์ สงวนธำมรงค์ คุณพชรวรรณ ศิริ คุณภูริพงศ์ วรรณวิไล และ คุณชญาภา นิ่มสุวรรณ กลุ่มวิจัยนวัตกรรมการแปรรูปยาง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)
