ic 361 วิทยาศาสตร์เส้นใยและผ้า · - high performance...

IC 361 วทยาศาสตรเสนใยและผา

(IC 361 FIBERS AND FABRIC SCIENCE)

อ.ดร.อษารตน รตนค านวณ

สาขาวชาเคมอตสาหกรรมและเทคโนโลยสงทอ

ภาคการศกษาท 1/2557

บทท 1 บทน า

(Introduction)

2

อตสาหกรรมสงทอไทย

สงทอถอเปนหนงในปจจยทส าคญตอการด ารงชวตของมนษย โดยเรมตนจาก

การผลตในครวเรอนเพอใชเฉพาะสมาชกในครอบครวหรอในชมชน แตเมอ

เศรษฐกจเกดการขยายตวขน ท าใหความตองการบรโภคเพมมากขน จงมการ

น าเขาเครองจกรเพอท าการผลตตอบสนองความตองการภายในประเทศ

ส าหรบประเทศไทยในป พ .ศ. 2476 กระทรวงกลาโหมไดมอบใหกรม

พลาธการทหารบกจดตงโรงงานทอผาขน เพอผลตผาไวใชในราชการทหาร

ซงไดใหชอวา “โรงงานฝายสยาม” และหลงจากป พ.ศ. 2497 เปนตนมา

รฐบาลไดมนโยบายสงเสรมการลงทนในอตสาหกรรมเรอยมา สงผลให

อตสาหกรรมผลตสงทอพฒนาจากระบบอตสาหกรรมในครวเรอนมาเปนระบบ

อตสาหกรรมเชงพาณชยอยางเตมรปแบบ

3

ในปจจบนอตสาหกรรมสงทอและเครองนงหมไทยมบทบาทส าคญในการ

กระตนการพฒนาเศรษฐกจภายในประเทศ

โดยมสดสวนมลคาเพมตอผลตภณฑมวลรวมภายในประเทศ (GDP) เปนอนดบ

4 รองจากอตสาหกรรมอาหารและเครองดม อตสาหกรรมเครองจกร

ส านกงาน และอตสาหกรรมยานยนต ตามล าดบ

คดเปนมลคา 245 พนลานบาท หรอรอยละ 2.2 ของผลตภณฑมวลรวมทง

ประเทศ (ป 2554 GDP ของทงประเทศเทากบ 10,540 พนลานบาท ซงรวมมลคา GDP ของ

อตสาหกรรมสงทอและเครองนงหมเอาไว 245 พนลานบาท, ทมา: สถาบนพฒนาสงทอ 2555)

การผลตสวนใหญเปนการผลตเพอบรโภคในประเทศสงถง 64.19% และผลต

เพอสงออก 35.81% (ทมา: แผนปฏบตการสงเสรมวสาหกจขนาดกลางและขนาดยอมราย

สาขาอตสาหกรรมสงทอและเครองนงหม)

4

อตสาหกรรมสงทอไทย

อตสาหกรรมสงทอ

อตสาหกรรมตนน า

(Upstream)

- การผลตเสนใย

- อตสาหกรรมการปนดาย

อตสาหกรรมกลางน า

(Midstream)

- อตสาหกรรมถก ทอผา

- อตสาหกรรม non-woven

- อตสาหกรรมฟอกยอมและ

ตกแตงส าเรจ

อตสาหกรรมปลายน า

(Downstream)

- อตสาหกรรม

เครองนงหม

5

ความหมายของเสนใยและสงทอ

ค าจ ากดความ

ค าวา “Textile” มาจากภาษาละตนจากค าวา “texere” ซงแปลวา “ทอผา”

ค านยามเดมจะหมายถง ผาทอ เทานน แตในปจจบนมการขยายความหมาย

ครอบคลมถงเสนใย เสนดาย ผนผา หรอผลตภณฑทเกดจากเสนใย เสนดาย

หรอผนผาดวย

6

ศพทสงทอทควรร

เสนใย (Fiber) หมายถง วสดหรอสารใดๆ ทงทเกดจากธรรมชาต และมนษย

สรางขน ทมอตราสวนระหวาง ความยาวตอเสนผานศนยกลางเทากบหรอ

มากกวา 100 สามารถขนรปเปนผาได และจดเปนองคประกอบทเลกทสด

ของผาไมสามารถแยกยอยในเชงกลไดอก

ดาย (Yarn) ประกอบดวยเสนใยหลายๆเสน รวมกน อาจมการขนเกลยว

(twist) หรอไมกได

ผา (Fabric) เปนวสดทมลกษณะเปนแผนแบน สามารถผลตจากสารละลาย

เสนใย เสนดาย หรอวสดพนฐานเหลานรวมกน

การตกแตงส าเรจ (Finish) คอกระบวนการใสสารเตมแตงเพอเพมสมบต

ใหแกผาดบ

7

8

“สงทอ (Textile)” ม

ความหมายกวางๆ หมายถง

เสนใย เสนดาย ผา หรอ

ผลตภณฑทท าจากเสนใย

เสนดาย หรอจากผา

สงทอทวไป

(Conventional textiles)

สงทอเฉพาะทาง

(Technical textiles)

9

การใชงานสงทอ (Major Uses of Textile Fiber)

Clothing

Other general use

Special

use

Industrial use

- Home finishing: curtain,

carpet, blanket

- Others: towel, bag,

luggage, umbrella

- High performance fiber,

medical textile, geotextile

- Filter, tyre cord, rope

10

บทท 2 โครงสราง สมบต และการวเคราะหเสนใย

(Fiber Structure, Properties and Identification)

11

โครงสรางของเสนใย

(Fiber Structure)

12

โครงสรางทางกายภาพ เชน ความยาว ความหยาบ ความ

ละเอยด ลกษณะผวของเสนใย มผลตอสมบตดานความรสก

อนเกดจากการสมผส ความสามารถในการปนเปนเสนดาย

โครงสรางทางเคม มผลตอสมบตดานความแขงแรง การยด

ตว ความหนาแนน ความชนทเสนใยดดซมได การรบสยอม

เปนตน

โครงสรางของเสนใย (Fiber Structure)

13


เสนใย (Fiber) มโครงสรางโมเลกลทเกด

จากการเรยงตอกนของหนวยพนฐานทาง

เคม (monomer) กอใหเกดโครงสราง

โมเลกลทยาวตอเนองเปนลกโซ

polymer

ถาสมมตให A = monomer -A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-

[ A ]n

n คอ ระดบขนของการเกดพอลเมอร (Degree of Polymerization)

คา n มคาสงแสดงถงจ านวนมอนอเมอรทมาตอกนมากขน พอลเมอรนนกจะมน าหนก

โมเลกลสง

พอลเมอร (Polymer) มาจากรากศพทภาษากรก poly = many และ meros = part or unit

พอลเมอร (Polymer) หมายถง สารโมเลกลใหญ (macromolecules) และมน าหนกโมเลกลสง ประกอบดวยหนวยทซ าๆกนทเรยกวา “mer” หรอ “repeating unit” จานวนมาก มาเชอตอกนดวยพนธะโควาเลนต

Polymer = many mers

พอลเมอร (Polymer) คออะไร?

14

พอลเมอร เกดจากการทาปฏกรยาของมอนอเมอร (monomer)

มอนอเมอร คอ สารต งตนทใชทาปฏกรยาเพอเกดเปนพอลเมอร

ปฏกรยาการสงเคราะหพอลเมอร คอ ปฏกรยาพอลเมอรไรเซชน (Polymerization)

polymerization

ethylene polyethylene

15

พอลเมอร เปนสารทมโมเลกลขนาดใหญ จงกลาวไดวาพอลเมอรเปนสารมหโมเลกล (macromolecule)

Macromolecule เปนสารทมโมเลกลขนาดใหญ แตอยางไรกตาม สารมหโมเลกลบางชนด เชน กรดนวคลอก (DNA, RNA) ไมใช พอลเมอร เพราะโมเลกลของกรดนวคลอกไมไดประกอบดวยหนวยทซ าๆกน มาเชอมตอกน

สารมหโมเลกลอาจเปน หรอไมเปนพอลเมอรกได แตพอลเมอรทกชนดเปนสารมหโมเลกลเสมอ

16

ประเภทของพอลเมอรจาแนกตามแหลงทมา

2) พอลเมอรสงเคราะห (Synthetic polymers) เนองจากพอลเมอรธรรมชาต มปรมาณ คณสมบตและขอบเขตการใชงานทจากด ดงน นมนษยจงไดทาการสงเคราะหพอลเมอรข นมา เชน polyvinylchloride (PVC), polystyrene (PS), polyethylene (PE), polypropylene (PP)

1) พอลเมอรธรรมชาต (Natural Polymers) เปนพอลเมอรทพบตามธรรมชาต มนษยไดนาเอาพอลเมอรเหลาน มาดดแปลงเพอใชประโยชน เชน แปง ไหม ฝาย ปอ ปาน น ายางพารา ฯลฯ

17

http://www.szcmec.cn/en/ProdShow.asp?ClassID=45&ProdID=373

1) พอลเมอรแบบเชงเสน (linear polymers) โมเลกลเปนเสน หรอสายโซ (chain) ยาว ทไมมกงกานหรอสาขาแยกออกมาจากสายโซหลก เชน linear polyethylene

ประเภทของพอลเมอรจาแนกตามลกษณะโครงสรางของโมเลกล 18

2) พอลเมอรแบบกงกาน (branched polymers) โมเลกลมกงกานหรอสาขาแยกออกมาจากสายโซหลก ขอสงเกต : กงกานทแยกออกมาจากสายโซหลกจะตองมมอนอเมอร

ชนดเดยวกบสายโซหลก ถาเปนมอนอเมอรตางชนดกนไมถอวาเปนพอลเมอรแบบกงกาน แตจะจดวาเปนโคพอลเมอร

ประเภทของพอลเมอรจาแนกตามลกษณะโครงสรางของโมเลกล

dendrimer

19


3) พอลเมอรแบบรางแห (network or crosslinked polymers) โมเลกลจะมการเชอมขวางกน เกดโครงสรางเปนรางแห

20


4) พอลเมอรแบบข นบนได (ladder polymers) พอลเมอรแบบน เกดจากการทาใหหนวยซ าในสายโซหลกมการหลอมปดเปนวง แตถาการปดวงน นเกดไมสมาเสมอ จะเรยกวา semi-ladder polymer

21

ประเภทของพอลเมอรจาแนกตามจานวนชนดของมอนอเมอร

1) โฮโมพอลเมอร (homopolymers) เปนพอลเมอรทประกอบดวย repeating unit เพยงชนดเดยว

22

คม 103 พอลเมอรเบองตน อ.ดร.อษารตน รตนค านวณ 14

ประเภทของพอลเมอรจาแนกตามจานวนชนดของมอนอเมอร

2) โคพอลเมอร (copolymers) เปนพอลเมอรทประกอบดวย repeating unit ต งแตสองชนดข นไป

copolymer ลกษณะการจดเรยงตว

โคพอลเมอรแบบสม (random copolymers) AAABBABBBBAABABBBAAAA

โคพอลเมอรแบบสลบ (alternating copolymers) ABABABABABABABABABABAB

โคพอลเมอรแบบบลอก (block copolymers) AAAAAAAAABBBBBBBB หรอ AAAAABBBBBBCCCC

โคพอลเมอรแบบกราฟ (graft copolymers) B B B B AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA B B B

โคพอลเมอรอาจแบงชนดไดตามลกษณะการเรยงตวของ repeating unit ดงน คอ

23

2.1 โคพอลเมอรแบบสม (random copolymers) เปนโคพอลเมอรแบบเชงเสนทมการจดเรยงตวของ repeating unit แตละชนดเรยงสลบอยางไมเปนระเบยบ

24

2.2 โคพอลเมอรแบบสลบ (alternating copolymers) เปนโคพอลเมอรแบบเชงเสนทมการจดเรยงตวของ repeating unit แตละชนดเรยงสลบอยางเปนระเบยบไปตลอดโมเลกล

25

2.3 โคพอลเมอรแบบบลอก (block copolymers) เปนโคพอลเมอรแบบเชงเสนทมการจดเรยงตวของกลม repeating unit แตละชนดเรยงสลบอยางเปนระเบยบ

26

2.4 โคพอลเมอรแบบกราฟท (graft copolymers) เปนโคพอลเมอรทมก งก านสาขา ประกอบดวยกล มของ repeating unit 2 ชนด ทสายโซหลกตางจากสายโซทเปนกงกาน

27

28

ความเปนผลกของพอลเมอร(Crystallinity of polymers)

– น าหนกโมเลกลต าา - เกดการตกผลกไดงายเม อลดออณหภมลงถงจดหน ง - ไดผลกท สมบรณ - มอณหภมหลอมตว (melting point) ชดเจน ชวงการหลอมเหลวแคบ

– น าหนกโมเลกลมาก สายโซโมเลกลยาว - โอกาสเกดเปนผลกยาก - มทงพอลเมอรท เปนผลกสมบรณ (perfectly crystalline polymers) (พบไดยากมาก), พอลเมอรก งผลก (semi-crystalline polymers) ซ งประกอบดวยสวนท เปน ‘ผลก’ (crystalline region) และสวน ‘อสณฐาน’ (amorphous region) และ พอลเมอรท ไมเกดผลกเลย (amorphous polymers)

สารโมเลกลเลก

พอลเมอร

29

ความเปนผลกของพอลเมอร (Crystallinity of polymers)

• ดกรของความเปนผลก (degree of crystallinity, 0-100) ของพอลเมอร ขนอยกบชนดและโครงสรางของโมเลกล

• มโอกาสพบสง คอ semi-crystalline polymers และ amorphous polymers

Crystalline region

Amorphous region

30


ลกษณะการจดเรยงตวภายในเสนใย โดยทวไป ประกอบดวย 3 ลกษณะคอ

1. บรเวณอสณฐาน (Amorphous Regions) สวนทโมเลกลเรยงตวกนอยางไม

เปนระเบยบ

2. บรเวณทเปนผลก (Crystalline Regions) เปนสวนทแขงแรงของเสนใย

เนองจากโซโมเลกลจดเรยงตวอยางเปนระเบยบ

31

3. การจดเรยงตวของสวนทเปนระเบยบตามแนวแกนเสนใย (Orientation)

ท าใหเพมความแขงแรงในดานการทนแรงดงตามแนวแกนเสนใยได

โครงสรางเสนใย มสวนทงทเปนผลกและสวนอสณฐานผสมผสานกน แตเนองจาก

เสนใยแตละชนดไดจากพอลเมอรทแตกตางกน และดวยกระบวนการผลตทไม

เหมอนกน เสนใยแตละชนดจงมความแตกตางของโครงสรางมากมาย


32

สมบตของเสนใย

(Fiber Properties)

สมบตของเสนใยถกก าหนดโดย

• โครงสรางทางกายภาพ

• องคประกอบและโครงสรางทางเคม

• การจดเรยงตวของโมเลกล

33

สมบตของเสนใย (Fiber Properties)

สมบตของ

เสนใย

สมบตของผลตภณฑสงทอ

34

สมบตทางกายภาพ (Physical Properties)

ความยาวเสนใย (Fiber Length)

เสนใยสงทอควรมอตราสวนระหวางความยาวตอเสนผานศนยกลางสง

(อยางนอย 100 เทา)

เสนใยสน (staple fiber) = หมายถง เสนใยทมขนาดความยาวสนๆ วด

ดวยหนวยเปน เซนตเมตร มลลเมตร นว หรอสดสวนของนว ไปจนถง

เปนฟต

เสนใยยาว (filament) เสนใยทมความยาวมากๆ วดในหนวย เมตร

กโลเมตร หรอหลา

35


ความละเอยดเสนใย (Fiber Fineness)

ใชวธวดน าหนกของเสนใยตอความยาวทก าหนด

การวดความ

หนาแนนเชงเสน

(Linear density)

เทกซ (tex) น าหนกเปนกรมของเสนใยทยาว 1 กโลเมตร (g/km)

ดเนยร (denier) น าหนกเปนกรมของเสนใยทยาว 9000 เมตร (g/9000m)

“Denier per filament (dpf)” คาทวดความละเอยดของเสนใยทอยใน

เสนดาย ซงมจ านว

เปนระบบตรง (direct system) ทใชบอกเปนเบอรดาย (yarn number)

ระบบเบอรดายทมความยาวคงท แตน าหนกเปลยนไปตามเบอรทเพมขน

ดงนน ในระบบนเบอรดายยงสงเสนยงใหญ ถาเบอรต าเสนจะเลก

36


รปทรงภาคตดขวางของเสนใย (Cross-Sectional Shape)

รปทรงภาคตดขวางและ

สภาพผวของเสนใยมผลตอ

ความมน ความเงา

ความฟ

ผวสมผส

37


ความหยกบนเสนใย (Fiber Crimp)

l0

A B

A B

l

ชวยใหเสนใยมการเกาะกนเหนยวแนนเมอปนเปนเสนดาย

ชวยใหมความสามารถในการคนตวสง

ทนทานตอการขดขด

เบา และอบอน

เพมความสามารถในการดดซมน า กอใหเกดความสบายเมอสมผสผว

แตจะท าใหความมนลดลง

Crimp ratio =

38


ความแขงแรงของเสนใย (Fiber Strength)

เรยกวา tenacity หรอความทนแรงดง ณ จดขาด

หาไดจากการวดแรงดงทคงท (มหนวยเปนกรม) ทท าใหเสนใย 1 เทกซ

หรอ 1 ดเนยร ขาดออกขาดออกจากกน

มหนวยเปนกรมตอดเนยร (g/denier) หรอ กรมตอเทกซ (g/tex)

เสนใยสงทอสวนใหญจะตองมความเหนยวอยางต าราว 2.5 g/denier

ควรพจารณาสมบตอนทมผลท าใหเกดความแขงแรงดวย เชน สมบตทเสนใยมการยดตว

ไดด (high elongation) หรอระยะยดออก ณ จดขาด เปนการบอกถงความสามารถทจะ

ถกยดดงออกกอนขาด มความหมายเปนอยางมากตอการใชงานในสภาพทสนใจตอการ

ยดดง เชน การผลตเสอยด

39


ความสามารถในการปนเปนเสนดาย (Spinnability)

เสนใยทเหมาะกบการใชงานในอตสาหกรรมสงทอตองมคณสมบตทสามารถ

น ามาปนเปนเสนดายไดด

เสนใยทจะน าไปปนเปนเสนดายไดนนเนองจากเสนใยมการยดเกาะกนได

(cohesiveness) เพราะผวนอกของเสนใยไมเรยบ อาจมรอง มเกลด หรอเสนใย

มเสนไมกลม บดตวเปนเกลยว เสนใยจะเขาเกลยวกนไมคลายตวออก ท าใหได

เสนดายทมคณภาพด

เชน การบดของเกลยวฝาย การบดของเสนใยขนสตว และการหยกงอทสราง

ขนบนเสนใยประดษฐ

40


ความสม าเสมอ (Uniformity)

เสนใยชนดหนง ๆ ควรมความคลายคลงหรอคณสมบตตาง ๆ เชน ความยาว

ขนาด ความกวาง หรอเสนผานศนยกลาง การบดตวหรอโคงงอใกลเคยงกน

ซงจะท าใหการน าเสนใยไปผลตในขนตอนอน ๆ ท าไดงายและมคณภาพด

เสนใยประดษฐจะมความสม าเสมอมากกวาเสนใยธรรมชาต เพราะสามารถ

ควบคมกระบวนการผลตเสนใยไดแนนอน ทงขนาดของพนทหนาตด รปทรง

ตลอดจนความยาว

41


ความสามารถในการดดงอ (Flexibility)

เสนใยทน าไปผลตเปนผาจะตองบดตวหรอโคงงอได โดยไมหกหรอขาด

และเมอปลอยแรงบดหรอโคงงอแลวจะคนกลบสสภาพเดมไดด

สมบตของเสนใยขอนสงผลโดยตรงตอความทนทานของเสอผา และเปน

ตวบงชความเปนไปไดของเสอผาในเรองตอไปน คอ

การท าจบถาวร การท าใหพบ หรอจบจบไดด

การทงตว การพลวไหวของเสอผาไปกบการเคลอนไหวของรางกาย

42


ความหนาแนน (Density)

หนวย g/cm3 หรอ Ib/ft

3

เสนใยทกชนดมความหนาแนนต ากวาน า ยกเวนเสนใยประดษฐในกลมทเปน

โอเลฟนส (PE, PP)

เสนใยความหนาแนนต า จะมความสามรถในการคนกลบตวทด เนองจากม

จ านวนของเสนใยตอน าหนก สงกวา จงชวยเสรมแรงใหเกดแรงในการคนตว

กลบทมากกวา

ความหนาแนน มผลตอน าหนกของผา

เสนใยความหนาแนนต า ไดผาทเบา

43


ความมน (Luster)

ปรมาณของแสงทสะทอนออกจากผวของเสนใยสสายตาของผมอง

อาจวดไดจากระดบของความสวาง หรอความทบ

ใยธรรมชาตทมความมนสง = ไหม, โมแฮร

ใยธรรมชาตทมความมนต า = ฝาย, ขนสตว

ใยประดษฐ ควบคมความมนได โดย

ควบคมปรมาณสสผสมลงไป

ควบคมขนาดพนทหนาตดของเสนใย

เตมสารลดความมน (delustering agent) เชน TiO2

44


ความสามารถในการดดซมความชน (Moisture Regain)

“Hygroscopic” = the ability of a substance to attract and hold water

molecule from the surrounding environment

Fiber = Hygroscopic material วสดทสามารถดดซมความชนจากอากาศไดด

Moisture regain % ความชนทเสนใยดดไวเทยบกบน าหนกเสนใยขณะ

แหง ณ สภาวะมาตรฐาน (ความชนสมพทธ 65%,

อณหภม 70 2F)

Moisture absorption % ความชนทเสนใยดดไวเทยบกบน าหนกเสนใย

ขณะแหง เมอไมไดอยในสภาวะมาตรฐาน

45


ความสามารถในการดดซมความชน (Moisture Regain) (ตอ)

ชนดเสน

ใย

%การดดความชนไดท

สภาวะมาตรฐาน

ไหม 11.0

ขนแกะ 1.36-16

ฝาย 8.5

ลนน 12.0

ชนดเสนใย %การดดความชนไดท

สภาวะมาตรฐาน

อะซเตท 6.5

อะครลก 1.0-2.5

อะรามด 4.5

ไนลอน 3.5-5.0

โอเลฟน 0-0.1

พอลเอสเทอร 0.4

เรยอน 10.7-16.0

ความสามารถในการดดซมความชน มผลตอ

ความสบายตอผวสมผส

การสะสมของไฟฟาสถต

การรกษาขนาดในน า

ความสามารถในการยอมส

46


สภาพยดหยน (Elasticity)

สมบตทเสนใยสามารถยดตวออกเมอถกแรงดง และหดตว

กลบเมอเอาแรงออก Elasticity

Elastic Recovery การคนตวจากแรงยด คดไดจากความยาวทหด

กลบ เทยบเปนรอยละของความยาวทยดออก

โดยความยาวทยดออกนมคาระหวาง 2-10%

เสนใยทหดตวกลบเทากบสวนทยดออกถอวา

การคนตวจากแรงยดเปน 100%

47


การยดตว (Elongation)

เปนระยะของการยดออกในทศทางทไดรบแรงดง

เสนใยจะยดออกเมอถกดงออกจนถงจดทเสนใยทนแรงดงนนไมไดอกตอไป เสน

ใยกจะขาดออก

ระยะทยดออกนอาจวด ณ แรงกระท าใดทตองการ หรอวด ณ จดขาด กได

การยดตวของเสนใย มกเขยนในรป รอยละทยดออก (%Elongation)

% Elongation

Elongation, Elasticity

ผายดส าหรบชดกฬา

ชดชนใน

ถงนอง

48


การคนตวจากแรงอด และความสามารถในการรบแรงอด

(Resiliency and Compressibility)

Compressibility

Resiliency

ความสามารถในการรบแรงอด

เสนใยทมความออนนมมาก จะรบแรงอดไดด

เปนการคนตวสสภาพเดม ภายหลงจากทไดรบ

แรงอด บดทบ หรอโคงงอแลว

เสนใยทยดหยนด จะมความคนตวทด

ผาทท าจากเสนใยทมความคนตวด จะไมยบงาย

49


ความทนทานตอการขดถ (Abrasion Resistance)

เปนความสามารถของเสนใยททนตอการขดส หรอขดถในการใชงาน

การใชงานทตองการความทนตอการขดถ เชน ผาบเกาอ ผาท ากระเปา

กางเกง ขอบหมวก ผาบชนในกระเปา รองเทาผา

การน าไฟฟา การน าความรอน (Electrical and Thermal Conductivity)

เปนความสามารถของเสนใยในการสงผานประจไฟฟา เนองจากเสนใยมหม

ทมขวในโครงสราง

เสนใยทน าไฟฟาต าจะสะสมประจไฟฟาสถต ท าใหสวมใสไมสบาย

50


ความทนทานตอความรอน (Thermal Resistance)

เสนใยแตละชนดทนตอความรอนไดแตกตางกน

เซลลโลสตดไฟงายและลกไดรวดเรว

ขนสตว ไหม เมอตดไฟจะดบไดดวยตวเอง

ใยแกวและใยหนจะไมตดไฟ

ใยธรรมชาตเมอไดรบความรอนสงจะเหลองเกรยม ลกไหม

ใยสงเคราะหเมอไดรบความรอนสงจะออนตว และเมอถงจดหลอมเหลวก

จะหลอมเหลวเปนยางเหนยวคลายพลาสตก

51


ความทนทานตอความรอน (Thermal Resistance)

เสนใยธรรมชาต อณหภมทใชรด

F C

ฝาย

ลนน

ไหม

ขนสตว

425

450

300

300

220

230

150

150

เสนใย

ประดษฐ

อณหภมทใชรด

F C

เรยอน

ไนลอน 66

พอลเอสเทอร

อะซเตท

สแปนเดกซ

มอดาครลก

375

350

325

325

300

215

190

180

160

160

150

100

อณหภมทใชรดผาททาดวยเสนใยบางชนด

52

สมบตทางเคม (Chemical Properties)

ความทนตอกรด – ดาง

ความทนตอตวท าละลายอนทรย

ความทนตอสารฟอกขาว

ความทนตอแสงแดด

สงผลตอ

การเลอกใชชนดของสยอม

การเลอกใชสารเคมตกแตงผา

การใชงาน

การท าความสะอาดและการดแลรกษา

53


54


55

สมบตทางชวภาพ (Biological Properties)

สมบตทางชวภาพของเสนใยจะแสดงออกและเปลยนแปลง เมอเสนใย

สมผสหรอถกกดกนโดยเชอจลนทรย เชน เหด รา แบคทเรย

เสนใยธรรมชาตมกจะไมมความตานทานตอเหด รา แบคทเรยหรอ

แมลงเทากบเสนใยสงเคราะห

56

การวเคราะหเสนใย

(Fiber Identification)

57

การวเคราะหเสนใย (Fiber Identification)

1. การตรวจสอบดวยสายตาและการสมผส (Visual and Touch

Inspection)

2. การทดสอบดวยการเผา (Burning Test)

3. การทดสอบดวยกลองจลทรรศน (Microscopic Examination)

4. การทดสอบความสามารถในการละลาย (Solubility Test)

5. การทดสอบโดยการยอมส (Staining Test)

6. การทดสอบความหนาแนนของเสนใย (Fiber Density Test)

58


1. การตรวจสอบดวยสายตา และการสมผส (Visual and Touch Inspection)

เสนใย เยน /

อบอน

ยดหยน /

ไมยดหยน

เรยบ /

ขรขระ

ออนนม /

กระดาง

แหง /

เหนอะหนะ

ยบ /

ไมยบ

ฝาย เยน ไมยดหยน เรยบ ออนนม แหง ยบ

ลนน เยน ไมยดหยน เรยบ กระดาง แหง ยบ

ไหม อบอน ไมยดหยน เรยบ กระดาง แหง ยบ

ขนแกะ อบอน ยดหยน ขรขระ ออนนม แหง ไมยบ

อะครลก เยน ยดหยน เรยบ ออนนม แหง ไมยบ

ไนลอน เยน ยดหยน เรยบ ออนนม เหนอะหนะ ไมยบ

พอลเอสเทอร เยน ยดหยน เรยบ ออนนม เหนอะหนะ ไมยบ

59


2. การทดสอบดวยการเผา (Burning Test)

http://www.youtube.com/watch?v=kb4tCcnA6jo#t=41

สงเกตวาเสนใยตดไฟทนท หรอหดตวออกจากเปลวไฟ

สงเกตวาลกไหมตอไปหรอคอยๆ ดบเอง

สงเกตวาเสนใยไหมไฟหรอไมเมอตดไฟแลวดงออกจากเปลวไฟ

ดมกลนควน โดยวธใชมอโบกควนมาใกลจมกผทดสอบ

สงเกตสและลกษณะของเถาขณะเยนตวลงแลว







60



ดลกษณะโครงสรางตามความยาวและพนทหนาตด

61




62




63




64




65




66




67




68



สงเกตปฏกรยาของเสนใยตอ กรด ดาง และสารเคมเฉพาะอยาง

แชผาในสารละลาย (ตามล าดบ)

สงเกตลกษณะการละลาย

สารละลาย เสนใยทจะถกละลาย

ออก

กรดอะซตก 75 F Acetate,

Triacetate

กรด HCl (20% w, 75 F) Nylon 6, Nylon 6,6

Sodium hypochlorite (5% Cl, 75 F) Silk, Wool

Dioxane (212 F) Saran

m-Xylene (bp) Olefins

สารละลาย เสนใยทจะถก

ละลายออก

Ammonium Thiocyanate

(70%w, bp)

Acrylic

Butyrolactone (70 F) Modacrylic

DMF (200 F) Spandex

Sulfuric acid

(75%w, 70 F)

Cotton, Linen,

Rayon, Nylon

m-Cresol (200 F) Polyester,

Nylon, Acetate

69



** Nylon Solubility Test

6M HCl

Dimethy

Formamide

Soluble

Soluble

Nylon 6

Nylon 6, Nylon 6,6

Nylon 11, Nylon 12

insoluble

insoluble Nylon 6,6

70


5. การทดสอบโดยการยอมส (Staining Test)

ทดสอบดวยชดสยอมทดสอบ แลวเทยบกบมาตรฐานส

ใชไดกบเสนใยสขาวหรอสออนเทานน

หลกการ ท าเสนใยใหเปยกดวยน ารอน แลวยอมสเสนใย

ตวอยางโดยจมลงในสยอม น าตวอยางขนและลางออกดวยน าเปลา

ปลอยใหแหงและน าไปประเมน

71


6. การทดสอบความหนาแนนของเสนใย (Fiber Density Test)

Gradient column

Sink & Float Method

เตรยมสารละลายผสมของตวท าละลาย 2 ชนดททราบ ใน

อตราสวนตางๆ เชน CCl4/Xylene, Toluene/Tetrachloroethylene

ใส Fiber Bundle ลงไปเพอสงเกตการลอยตว

f >

m sink

f < m float

f =

m suspend

72

บทท 3 การแบงชนดเสนใย

(Fibers Classification)

73

เสนใย

การแบงชนดเสนใย (Fiber Classification)

เสนใยธรรมชาต (Natural Fiber)

Cellulose Fiber : cotton,

flax, jute, ramie

Protein Fiber : wool, silk,

mohair

Mineral Fiber : asbestos,

glass fiber

เสนใยประดษฐ

(Man-Made Fiber)

Regenerated Fiber :

rayon, acetate

Synthetic Fiber : nylon,

polyester. acrylic

74

เสนใยธรรมชาตจากพช

(Cellulose Fiber)

75

Cellulose fibers

anhydro-d-glucose unit (C6H

10O

5)n

β-1,4 glycosidic bond

76

เสนใยจากเมลด เสนใยจากล าตน เสนใยจากใบ เสนใยจากผล

- cotton

- kapok

- flax

- hemp

- ramie

- jute

- sisal

- pineapple leaf

- coir

Cellulose fibers

77

Cellulose fibers

สมบตเสนใย ความส าคญตอผใช

การดดซมความชนไดด ใสสบาย

น าความรอนไดด ท าใหผาเยนสบายในหนารอน

ความสามารถในการทนตอ

อณหภมสง

ตมผาในหมออบได เพอการท าความสะอาด ฆา

เชอโรค รดผาดวยความรอนสงได

เสนใยสามารถเกาะกนแนนในขณะ

เปนดาย

สามารถทอเปนผาทมโครงสรางแนน ถ กนลมด

เปนตวน าไฟฟาทด ไมสะสมประจไฟฟา

ความหนาแนนสง ผาททอขนมน าหนกด

ทนตอแมลง งายตอการเกบรกษา

78


การคนตวจากแรงอดต า ผายบงาย

ถกท าลายไดดวยกรดแร

(mineral acid) แตมผลเลกนอยกบกรด

อนทรย

รอยเปอนจากผลไมจะตองรบก าจดทนทกอนท

จะตดผานานจนซกไมออก

ถกท าลายดวยรา ผาสกปรกควรจะระวงอยาใหชน

จดตดไฟไดรวดเรว เสอผาบางหรอทอแบบหลวมๆ ไมควรเขาใกล

เปลวไฟ

Cellulose fibers

สมบตทางกายภาพ

เสนใย: สน (Staple) ความยาว 0.3-6 cm

ส: ขาว ครม น าตาล

ความมน: นอย

ความแขงแรง: ปานกลาง (tenacity = 3-5 g/deneir)

การยดตว: คอนขางด

การคนตวจากแรงอด: ต า ท าใหผายบงาย

การดดความชน: คอนขางด (7-10%)

การทนตอความรอน: สง (204-218C)

การตดไฟ: ตดไฟและเผาไมรวดเรว

79

Cellulose fibers

เปนเสนใยจากเมลดทมการใชงานมากทสด

ฝาย (Cotton)

80

เกลยวทบดเปลยนทศ

Cuticle

Cellulose fibers ฝาย (Cotton)

81

Cellulose fibers

สมบตทางเคม

สารเคม: ทนสารฟอกขาว, ทนตอดางและสารละลายอนทรย ไมทนกรด

แสงแดด: ทนไดด แตเกดการออกซเดชนเปลยนส เสอมสภาพ เมอทงไวนาน

ราและแมลง: ไมคอยทน

การใชประโยชน

เสอผาทวไป ผายนส ผาท าปลอกหมอน ผาคลมเตยง

งานตกแตงและของใชในบาน: ผามาน ผาปโตะ ผาเชดปาก เบาะ ผาเชดตว

ฝาย (Cotton)

82

Cellulose fibers

Mercerization

กระบวนการปรบปรงสมบตของผลตภณฑฝายหรอดายฝาย โดยการท า

ปฏกรยากบดาง เชน สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH)

ความแขงแรงสงขน สามารถทนตอแรงดงมากขนประมาณ 15-20%

มความมนมากขน สะทอนแสงไดดขน มความสวยงามมากขน

ดดซมความชนไดสงขน เพมความสามารถในการรบน าและสยอม

ฝาย (Cotton)

83

Cellulose fibers นน (Kapok)

ใยนนไดจากสวนทเปนเมลดของตนนน (Seed fiber)

ฝกนนมลกษณะยาวหวทายแหลม มขนาด 3-6 นว เมอแกเปลอกแหง

แตกเปดใหเหนเสนใยหรอปยนนซงตดอยกบเมลด แลวจงน าปยนนแยก

ออกจากเมลด

84



เสนใย: สน (Staple) ความยาว 1-3.5 cm

ส: ขาว ครม

ลกษณะพนผวเสนใยจะเรยบ ลกษณะเสนใยมลกษณะเปนทรงกระบอก มการบด

เปนเกลยวนอย

ผนงเซลลบางและประกอบไปดวยแวกซจ านวนมาก ชองสงน า (Lumen) มขนาด

กวาง ภายในกลวงเปนโพรงอากาศ ลกษณะภาคตดขวางจะมรปรางเปนวงรไป

จนถงทรงกลม

85



วสดยดเบาะ ฟก หมอน ทนอน ถงนอน ตกตา และเครองเรอนอนๆ

เคยมการน าเอาใยนนไปท าเสอชชพเพราะคณสมบตทเบา ลอยน าแลว

สามารถพยงน าหนกไดถง 30 เทา และไมอมน า

acoustic insulation, industrial wastewaters filtration

86

Cellulose fibers ลนน (Linen or flax)

ลนนเปนเสนใยทไดจากสวนเปลอกของล าตนแฟลกซ (Flax-Linum

usitatassimum)

เปนเสนใยทเกาแกทสดเปนเวลากวา 4500 ปมาแลวจากการใชพน

ศพโบราณคอพวกมมม

87

Cellulose fibers ลนน (Linen or flax)

88

Cellulose fibers


เสนใย: ความยาว 15-100 cm

ส: สเนอออกเหลอง น าตาลออน น าตาลเขม ไปจนถงสเทา

ความมน: ดกวาฝาย

ความแขงแรง: คอนขางสง (tenacity = 5.5-6.5 g/deneir)

การยดตว: ไมคอยด

การคนตวจากแรงอด: คอนขางต า ผายบงาย

การดดความชน: ด (10-20%)

การทนตอความรอน: สง (230C)

การตดไฟ: ตดไฟและเผาไมรวดเรว

ลนน (Linen or flax)

89

Cellulose fibers


สารเคม: ทนดางและสารละลายอนทรยไดด ไมทนกรดแก

แสงแดด: ทนไดดกวาฝาย

ราและแมลง: คลายฝาย

ลนน (Linen or flax)


เสอผาทวไป

ผาใบแคนวาส

งานตกแตงและของใชในบาน: ผามาน ผาเชดมอ ผาปโตะ

90

Cellulose fibers ปานเฮมพ หรอ กญชง

(Hemp)

ปาน มาง กญชง หรอ Hemp เปนพชเสนใย เปนไมลมลกมลกษณะทาง

พฤกษศาสตรคลายกญชา

ผาใยกญชงมลกษณะคลายผาททอจากใยลนน แตเนองจากเปนเสนใย

หยาบมากจงไมสามารถน าไปใชทดแทน หรอแขงขนกบลนนได

91


(Hemp)

linen hemp

92


(Hemp)

สมบต


ส: สเหลองนวล ไปจนกระทงสน าตาลแก

ความมน: มนมาก คลายลนน

ความแขงแรง: เหนยวกวาฝายและลนน

การยดตว: ต ามาก ไมเหมาะสมน ามาใชงานดานสงทอ

การดดความชน: ดมากทสภาวะมาตรฐาน (12%)

สารเคม: ถกท าลายไดดวยกรดแกคลายฝาย และทนตอดางไดด

93


(Hemp)


นยมใชท าเปนเชอก กระสอบผาส าหรบใชในโรงงานอตสาหกรรม

ใชเปนผารองใตพรม

94

Cellulose fibers ปานราม (Ramie)

เปนเสนใยทไดจากล าตน (Bast Fiber) ไดจากเปลอกตนราม ในประเทศ

จนเรยกตนปานชนดนวา China grass

สมบต

เสนใย: เสนใยยาว ความยาว 10-40 cm

ส: ขาว

ความมน: ใกลเคยงไหมและลนน

ความแขงแรง: มความเหนยว แขงแรงทนทาน เปนใยธรรมชาตท

แขงแรงสงทสด และแขงแรงในขณะเปยกมากกวาขณะแหง ทนแรง

ดงไดตงแต 5.3-7.4 g/denier

95


96


ขอเสยของปานรามคอ การยดตวไมดนก ยบงาย ไมอยตว คอนขางแขงกระดางและ

เปราะ อนเนองจากโครงสรางโมเลกลมความเปนผลกสง ท าใหขาดความสามารถใน

การคนตว หรอขาดสภาพยดหยนทด ถาหากถกกดทบหรอดดหลายๆครง อาจเกดการ

ขาดในบรเวณรอยพบดงกลาวได


มลกษณะคลายลนน จงใชประโยชนเชนเดยวกบผาลนน

ปานราม มราคาแพงกวาลนนและฝาย เนองจากมปรมาณทคอนขางจ ากด

และปานรามคอนขางแขงกระดาง จงนยมผสมกบเสนใยอนๆ เชน ฝาย

และเรยอน จะชวยใหมสมบตทนาใชยงขน

97

Cellulose fibers ปอกระเจา (Jute)

เสนใยปอไดจากสวนของล าตน (Bast fiber)

มความส าคญและถกใชประโยชนอยางกวางขวางเปนอนดบสองรองจาก

ฝาย และมราคาถก

98


ปอธรรมชาตจะมขาว สเหลองออน ไปจนถงสน าตาล

มความมนด

เสนใยทมความแขงแรงไมคอยดนก มความแขงแรงต ากวาลนนและปานเฮมพ

มการคนตวต า จงยบงาย

99



ใชท าผนผาและกระสอบ (sack and bag) ส าหรบบรรจภณฑเกษตร เพอการขนสง

เชนกระสอบขาวโพด ปลาปน ยาสบ อาหาร และอนๆ

ใชท าเชอก ผาท าเตนท

ใชในอตสาหกรรมเครองเรอน ทอเปนผาทใชท าพนดานหลงของพรม (carpet yarn)

เชน พรมปพน บผนง ท าเฟอรนเจอร

เชอก ท ากระเปาถอ หรองานหตถกรรมอนๆ

100

Cellulose fibers ปานศรนารายณ (Sisal)

เสนใยจะประกอบไปดวยเซลลหลายๆเซลลรวมกนอยเปนหมตามความยาวของ

เสนใย ยดโดยกาว (gum) ซงประกอบไปดวยเฮมเซลลโลส ลกนน และเปกตน


ส: ขาวและเปนมน

ความแขงแรง: เสนใยทแขง มความเหนยวและยดออกไดมาก

101

Cellulose fibers ปานศรนารายณ (Sisal)


ใชท าเชอกขนาดตางๆ ส าหรบใชในกจการเกษตร

เชอกขนาดใหญในการเดนเรอ

เชอกหอของ ตลอดจนกระทงเชอกทใชงานอตสาหกรรม

ใชท าเสอ กระเปาถอ หมวก และงานหตถกรรมอนๆ

102

เสนใยธรรมชาตจากสตว

(Protein Fiber)

103

Protein fibers

Amino acid

ธาตหลกคอ C, H, O, N

ม S ในขนสตว (ไมพบในไหม)

104

Protein fibers


การคนตวด ปองกนการยบ รอยยบยนสามารถหายไดโดยการ

แขวนทงไวหลงการใช

การดดซมความชนด สวมใสสบายในสภาพอากาศทเยนชน และการดดซม

น าดท าใหพรมขนสตวไมเปราะแตกงาย

ความถวงจ าเพาะต า ผาขนสตวน าหนกเบากวาผาทท าจากเสนใยพชท

ความหนาเทากน

ทนตอเปลวไฟ เผาไหมไมหมด ดบไฟไดดวยตวเอง ใหกลนเหมอน

การเผาไหมเสนผม ขเถาสด า เปราะ

105


ความแขงแรงลดลงเมอเปยก ตองระวงขณะซกลาง

ถกท าลายไดดวยดาง ตองใชสบหรอน ายาซกลางทเปนกลาง หรอ

ดางออน

ถกท าลายไดดวยสารทท า

ใหเกดการออกซไดส

สารซกฟอกประเภทคลอรนจะไปท าลายเสนใย

ดงนนจงควรหลกเลยง และแสงแดดยงท าใหผา

เปลยนจากสขาวเปนสเหลอง

Protein fibers

106

Protein fibers ขนสตว (Wool)

Merino sheep

107

ขนสตว (Wool) Protein fibers

108


เปนเสนใยสน โดยความยาวจะขนกบพนธของแกะ

องคประกอบหลกคอ keratin ประกอบดวยธาต C, H, O, N, S

1. Hydrogen bridges between peptide groups (polar bond)

2. Cystine bridge (covalent bond)

3. Salt bridge between two amino acids (ionic bond)

109



เสนใย: เสนใยสน ความยาว 2.5-50 cm

ส: ขาว ครม น าตาล เทา ด า

ความมน: ขนกบพนธและถนก าเนด

ความแขงแรง: ต า (tenacity = 1.5 g/deneir) ลดลง 10-20% เมอเปยก

การยดตว: สภาพยดหยนดมาก ยดออกได 20-30%

คนตวกลบจากแรงยดไดถง 99%

การคนตวจากแรงอด: ดมาก ไมยบงาย

ความถวงจ าเพาะ: 1.30-1.32 g/cm3 น าหนกเบา

การดดความชน: คอนขางด (13-18%)

110

Protein fibers ขนสตว (Wool)

สมบตทางกายภาพ (ตอ)

การทนตอความรอน: 100C เรมหยาบกระดาง, 204C เรมหลอมและ

กลายเปนเถา

การตดไฟ: เผาไหมชา ดบไฟไดดวยตนเอง

การน าไฟฟา: คอนขางต า เกดปญหาไฟฟาสถตได


สารเคม: ทนกรดออนและเจอจางได ยกเวนกรดก ามะถนรอน ไมทนตอดาง

โดยเฉพาะดางแก ทนตอสารละลายอนทรยทใชซกแหง

แสงแดด: ท าใหความแขงแรงลดลง

ราและแมลง: ทนเชอราและแบคทเรย ไมทนตอมอดและแมลง

111


Virgin Wool

Lamb’s Wool

Reprocessed Wool

Reused Wool

Sheared Wool

Pulled Wool

Pure Wool Wool Blend

112


113


Woolen yarn Worsted yarn

ท าจากเสนใยสน

กระบวนการมแคการสาง

การตเกลยวหลวม

แขงแรงนอย

มความฟมาก

นม

ท าจากเสนใยยาว

กระบวนการมทงการสางและหวดวย

ท าใหเสนใยเรยงตวขนานกนด

การตเกลยวแนน ท าใหไดผาเนอเรยบ

แขงแรงมาก

มความละเอยด เรยบ สม าเสมอ

แนนกวา

114



กางเกง กระโปรง เสอสเวตเตอร เสอคลม หมวก ผาพนคอ ถงมอ ถงเทา

ผาหม ผาทอ

ผลตภณฑทใชตกแตงบาน เชน พรมปพน

115

โมแฮร (Mohair) Protein fibers

เสนใยไดจากแพะพนธแองโกรา (Angora)

โมแฮรมเกลดไมซอนกนเปนชนๆแตลกษณะเกลดจะชนกน

ภาคตดขวางเปนทรงกลม มขนาดเสนผานศนยกลาง

คอนขางสม าเสมอตลอดความยาวของเสนใย

116

Protein fibers แคชเมยร (Cashmere)

117

Protein fibers ขนอฐ (Camel Hair)

118

Protein fibers ลามา (Lama)

& อลปาคา (Alpaca)

119

Protein fibers แองโกรา (Angora)

120

Protein fibers ไหม (Silk)

Mulberry Silk

Bombyx Mori

Wild Silk

Tussah silk

121


Life Cycle of Silkworm

122


SEM of silk fibers in cross section more

clearly shows the triangular structure and

also the fibroin core and outer sheath of

sericin, the latter glues the two filaments

together

Fibroin Protein (C, H, O, N)

123



เสนใย: เสนใยยาว (filament) ความยาว 390-600 เมตร

ส: เหลอง จนถงเทา

ความมน: เงามนดมาก

ความแขงแรง: สง (tenacity = 3.5-5.0 g/deneir) ลดลง 15-25% เมอเปยก

การยดตว: ด ยดออกไดประมาณ 20% ของความยาวเดม (*ไมดเทาขนสตว)

การคนตวจากแรงอด: ด ไมยบงาย

การดดความชน: คอนขางด (11%)

การทนตอความรอน: 170C ในเวลาสนๆ แตนบวาดกวาขนสตว

124



สารเคม: - ทนกรดออนและเจอจางได

- ไมออนไหวตอดางเทาขนสตว อาจซกดวยสบออนและไมรนแรงได

แตดางแกท าใหความมนของไหมลดลง

- ถกท าลายไดดวยเกลอคลอไรด เชน เหงอ น าเกลอ น ายาดบกลน

- ทนตอสารซกฟอกประเภทไฮโดรเจนเปอรออกไซด

แสงแดด: ออนไหวตอแสงแดด ท าใหผาเหลองและความแขงแรงลดลง

ราและแมลง: ทนไดด

125



เสอ กางเกง กระโปรง ผาพนคอ ผาคลมผม เนคไท โบวไท

ผามาน เครองประดบบาน เฟอรนเจอร ผาคลมเตยง

126

เสนใยธรรมชาตจากแรธาต

(Mineral Fiber)

127

Mineral fibers

แรใยหน (Asbestos)

เปนกลมของแรซลเกตทเกดตามธรรมชาต

ม 2 กลม คอ Serpentine และ Amphibole

แรใยหนมผลกทเปนเสนใยยาว (อตราสวนขนาดตอความ

ยาวราว 1:20)

ใยหนมคณสมบตทนไฟ ทนสารเคม ทนตอการขดส ในอดต

ผาใยหนไดรบการใชประโยชนโดยท าเสอส าหรบนก

ดบเพลง ปจจบนไมเปนทนยมใชแลว เนองจากเศษใยหน

เลกๆ จะแตกหก ผานเขาสปอดผใชได ท าใหเปนสาเหต

ของโรคมะเรงทปอด

128

Mineral fibers

ใยแกว (Glass Fiber)

องคประกอบทางเคมสวนใหญคอ ซลกา (SiO2) ทเหลอจะเปนออกไซดชนดตางๆ

เชน Al2O

3, CaO, MgO, Na

2CO

3 และอนๆ

• E-glass มการผลตและน ามาใชงานมากทสด มสมบตตานทานไฟฟาทด มความ

แขงแรงสง

• C-glass มความทนทานตอเคมภณฑสง ทนตอการกดกรอน

• S-glass มความแขงแรงสงมาก (มากกวา E-glass 30%)

• D-glass มสมบตไดอเลกตรกด มความหนาแนนต า ใชในอตสาหกรรม

อเลกทรอนกส

• มความแขงแรงมาก

• น าหนกเบา

• มเสถยรภาพทางรปรางสง (high dimension

stability)

• มความทนทานตอการกดกรอน ไมเปนสนม

• สามารถขนรปไดหลากหลาย

• ไมตดไฟ เปนฉนวนทด

129

Mineral fibers


130

Mineral fibers



งานเสรมแรง FRP (Fiberglass

Reinforced Plastic) เชน

อปกรณกฬาเชน กานไมกอลฟ,

คนเบดตกปลา, ชนสวนรถยนต

ล าเรอ, อปกรณทางอตสาหกรรม

ทตองการความทนทานจากการ

กดกรอน, ชดผจญเพลง

131

เสนใยประดษฐ

(Man-Made Fiber)

132

เสนใยประดษฐ (Man-made Fiber) คอ เสนใยทสงเคราะหโดยการน าสารพอล

เมอรธรรมชาตหรอสารเคมโมเลกลเลกๆ ไปท าปฏกรยาเคมทเหมาะสมจนได

สารพอลเมอร แลวน าสารพอลเมอรนนไปท าเสนใย ดวยกระบวนการปนเสนใย

(Fiber spinning)

Regenerated Fiber

(Semi-Synthetic Fber)

Made artificially from

natural raw materials

Synthetic Fiber

Made entirely from

chemical

Man-made fiber -Rayon

-Lyocell

-Cellulose Acetate

-Nylon

-Polyester

-Acrylic

-Modacrylic

-Spandex

-Olefin

-Aramid

1. เตรยมวตถดบ หรอสารละลายตงตน (spinning solution, spinning dope,

viscous syrupy dope, dope)

2. ท าใหสารตงตนหรอโดป อดผานหวรดออกมาในรปของเสนใยยาวตอเนอง

3. ท าใหเสนใยยาวตอเนองน เกดการอยตวเปนเสนใยทใชงานได ทงนอาจเปนผล

มาจากการแขงตว การระเหย หรอการเยนตวของเสนใย

133

การผลตเสนใย (Fiber Processing)

การขนรปเสนใย เปนการขนรปในลกษณะการอดรด (extrusion) พอลเมอร

ทอยในรปของเหลวใหผานรเลกๆของหวรด (spinneret) ใหออกมาเปนเสนใย

Spinneret refers to a multi-pored

device through which a plastic polymer

melt is extruded to form fibers

134

Wet Spinning

Solution Spinning

พอลเมอรถกละลายในตวท าละลาย

เสนใยถกปนลงไปในอางน า หรอสารละลายทเหมาะสม

เสนใยแขงตวโดยการตกผลกในอางนน

Rayon

Acrylic

Spandex

135

Acetate

Acrylic

Modacrylic

Spandex

Triacetate

Solvent Spinning

พอลเมอรถกละลายในตวท าละลายท

ระเหยได

เสนใยถกปนลงไปในกระแสลมอน

เสนใยแขงตวโดยตวท าละลายระเหย

ออกไป

Dry Spinning

136

Melt Spinning

พอลเมอรถกท าใหหลอมเหลว

เสนใยถกปนเขาไปในกระแสลมเยน/

น าเยน

เสนใยแขงตวโดยการเยนตวลง

Nylon

Polyester

Polyolefin

ขอเดน

ประหยด ไมตองใชตวท าละลาย หรอสารเคม

สามารถควบคมรปรางภาคตดขวางของเสนใย

ไดอยางแมนย า

อตราเรวในการปนเสนใย (Spinning rate) สง

137

Spinning Process

จดเปนขนตอนทส าคญในการผลตเสนใย

ท าใหโครงสรางภายในของเสนใยเกดการจดเรยงตว

(Orientation) ตามแนวแกนเสนใย

สงผลตอสมบตเชงกลและสมบตทางกายภาพของเสนใย >>

ความแขงแรงเพมขน

138

Drawing or Stretching

Non-Stretched or

Undrawn Fiber

Stretched or

Drawn Fiber.

139

เสนใยประดษฐทวตถดบตงตนมาจากพอลเมอรธรรมชาต

(Regenerated Fiber)

140

เรยอน (Rayon)

เรยอน คอ “เสนใยประดษฐทประกอบดวยเซลลโลสทน ากลบมาใชใหม”

หรอ “เปนเสนใยประดษฐทประกอบดวยเซลลโลสทน ากลบมาใชใหม

(Regerated Cellulose) ซงถกแทนทดวยสารอนไมมากกวา 15% ของ

ไฮโดรเจนทอยในหมไฮดรอกซล”

Rayon “Regenerated Cellulose”

Oldest commercial mam-made

Artificial Silk

Regenerated fibers

Type of Rayon Fiber

Viscose Rayon

Cuprammonium rayon

High Wet Modulus (HWM) Rayon

141

Regenerated fibers

กระบวนการผลต


142

Regenerated fibers เรยอน (Rayon)

Cell-OH + NaOH Cell-ONa + H2O

Cellulose Caustic Soda Soda Cellulose

Cell-OCS-SNa + H2SO

4 Cell-OH + CS

2 + Na

2SO

4

Regenerated Cellulose Sulphuric acid

Cell-ONa + CS2 Cell-OCS-SNa

Sodium Cellulose Xanthate Carbon disulfide

143

Regenerated fibers

สมบตทางกายภาพและสมบตทางเคม

ความมน: มน ออนนม คลายเสนไหม

ความแขงแรง: tenacity : viscose rayon = 0.7-2.6 g/deneir ลดลงเมอเปยก

: HWM = 2.5-5.5 g/deneir

การดดความชน: ด (13%)

สมบตทางเคม: คลายฝายคอไมทนตอกรด

ทนตอดางเจอจางได ทนตอสารฟอกขาว

และสาระลายอนทรยทใชซกแหงไดด

ยอมตดสไดด


144

Regenerated fibers เรยอน (Rayon)


ผาทผลตจากเสนใยวสคอสเรยอน จะมลกษณะออนนม เปนมนคลายผาไหม

สวมใสสบายแตจะยบงาย จงเหมาะทจะผลตเปนผาโดยน าไปผสมกบเสนใยชนด

อน เชน พอลเอสเตอร อะครลก ไนลอน การดแลรกษาท าเชนเดยวกบผาฝาย

145

Regenerated fibers ไลโอเซล (Lyocell)

Trade name >> Tencel

เปนเสนใยเซลลโลสประดษฐ ผลตจากเยอไมโดยใชเทคนค Solvent Spinning

และม Amine Oxide เปนตวท าละลาย

กระบวนการผลตเสนใยเปนมตรกบสงแวดลอม

กระบวนการทใชระบบปด สามารถดกเกบตวท าละลายกลบมาใชใหมได

เกอบทงหมด

ปรมาณการใชน า สารเคม และพลงงานต ากวาการผลตเสนใยอน

ตวท าละลายไมเปนพษ

146



147


เอกลกษณเฉพาะตว >> การเกดขน

(Fibrillation) เหมอนกบการปรแตกของผวนอก

ของเสนใย เปนปยขน มกเกดในขณะเปยกและ

ถกแรงกระท าภายนอก


ผสมกบเสนใยธรรมชาตแทบทกชนด เชน ฝาย ขนแกะ หรอไหม ท าเปนผลตภณฑได

ทงผาทอ ผาถก ใหผวสมผสด สวยงาม มความแขงแรงสงมากกวาฝายแตมความสบาย

ตวคลายฝาย ทงตวดไมแพเรยอน จงมราคาคอนขางแพงเมอเทยบกบฝาย

148

Regenerated fibers อะซเตท (Acetate)

เปนอนพนธของเซลลโลส (derivative of cellulose) โดยเกดจากการท าปฏกรยา

ของเซลลโลสกบกรดอะซตก (acetice acid) และอะซตกแอนไฮไดร (acetic

anhydride) ในสภาวะทมกรดซลฟรก >> ปฏกรยา “Acetylation”

อะซเตท >> เสนใยทผลตไดจากสารเซลลโลสอะซเตท โดยไมนอยกวา 92% ของ

หมไฮดรอกซล (-OH) ของเซลลโลส ถกท าปฏกรยากบกรดอะซตก

149


Acetylation refers to the process of introducing an acetyl group into a

compound, namely the substitution of an acetyl group for an active

hydrogen atom.

A reaction involving the replacement of the hydrogen atom of a hydroxyl

group with an acetyl group (CH3CO) yields a specific ester, the acetate.

Acetic anhydride is commonly used as an acetylating agent reacting with

free hydroxyl groups.

150



Acetic acid

Acetic

anhydride

Cellulose

Pulp

Steeping

pan

Kneading

machine

Storage tank

(Primary cellulose

acetate)

Water

Precipitating

tank

Hydrolysis

tank

Dissolver

Acetone

Filter

Spinning

dope

Extruder

Spinneret

Warm

air

151


Triacetate

Acetate

“lobular shape” or

“flower-petal shape”

152

สมบต

ความยาว: สวนใหญผลตเปนเสนใยยาว สวยงามคลายไหม

ความมนและส: ใส กงทบ ทบ

ความแขงแรง: ต า tenacity = 1.2-1.5 g/deneir ลดลงเมอเปยก

การดดความชน: ต า (3-6%)

การทนตอความรอน: ความออนไหวตอความรอน (< 177 C)

สมบตทางเคม: ไมทนตอกรดและดางทเขมขน ทนตอสารฟอกขาว

และสาระลายอนทรยทใชซกแหงไดด ละลายไดในอะซโตนและคลอโรฟอรม

สมบตทางชวภาพ: ไมขนราและทนตอแมลงไดด


153



ใชผสมกบเสนใยอน เพอลดราคาผลตภณฑใหถกลง และปรบปรงสมบตของผา

Wool/Acetate ลดการหดตว รกษารปทรงไดด ราคาถก

Rayon/Acetate ลดการยบของผา จบจบไดงาย รกษารปทรงไดด

Apparel: Blouses, dresses,

linings, wedding and party

attire, home furnishings

High absorbency products:

diapers, feminine hygiene

products

154

เสนใยสงเคราะห

(Synthetic Fiber)

คณสมบตของเสนใยสงเคราะห

แขงแรง และทนทานตอสารเคมไดดกวาเสนใยธรรมชาต

ผวเสนใยเรยบ ท าใหดดฝนหรอสงสกปรกมาตดไดยาก

งายตอการบ ารงรกษา ทนทานตอสารซกฟอกทใชตามบานเรอน

155

ไมดดความชน (Hydrophobic) ยอมสตดยาก ไมสบายเวลาสวมใส

ขจดคราบไขมนออกไดยาก

จดหลอมเหลวต า จงตองรดทอณหภมต าๆ

156

Synthetic fibers ไนลอน (Nylon)

ไนลอน (Nylon) เปนเสนใยประดษฐทเนอเสนใยเปนลกโซโมเลกลยาวของ

พอลเอไมดสงเคราะหซงมปรมาณของแขนเอไมด ถกแทนทโดยตรงดวยวง

แหวนอะโรมาตกนอยกวา 85% ของปรมาณทงหมด

Amide group

157


Those synthesised from one repeating

monomer are given a single number in

their name, the number of carbon

atoms in the monomer unit

Those synthesised from two different

repeating monomers are given two numbers

in their name, indicating the number of

carbon atoms in each monomer unit

One repeating monomer unit Two different repeating monomer

158


Nylon 6, 6 ring opening polymerization

Condensation polymerization

159


สและความมน: สขาว ความมนสง สามารถควบคมความมนไดตามตองการ

ความแขงแรง: tenacity : เครองนงหม = 3.0-6.0 g/deneir

: ชนดความแขงแรงสง = 6.0-9.5 g/deneir

การดดความชน: ต า (4.0-4.5%)

การทนตอความรอน: Thermoplastic fiber m.p. Nylon6 = 210C, Nylon6,6

= 250C

สมบตทางเคม: ทนตอดาง ไมทนกรด

ซกแหงได ทนตอสารละลายอนทรย

ทนตอเชอราและแมลง


160



Apparel: เสอผา ถงเทา ถงนอง ชดชนใน ผารมกนน า เสอกนลม เสอ

กนฝน ชดเลนสก ชดวายน า

Home Furnishings: ผาปเตยง พรม ผามาน ผาบเฟอรนเจอร

Industrial and Other Uses: ผาใบยางรถยนต อวน ตาขาย เชอก

เอนตกปลา ทอ สายพาน เขมขดนรภย รมชชพ ถงนอน เตนท เสนเอน

ในอปกรณกฬา ไหมขดฟน

161

Synthetic fibers อะรามด (Aramid)

อะรามด (Aramid) เปนเสนใยทประกอบดวยพอลเอไมดสงเคราะหเปนลกโซ

โมเลกลยาวทมอยางนอยทสด 85% ของแขนเอไมด ถกจบโดยตรงกบวง

แหวนอะโรมาตกทงสองขาง

Aramid >> Aromatic Polyamide

Nomex

(meta-linkage)

Kevlar

(para-linkage)

162



ความแขงแรง: สง tenacity อาจสงถง 21 g/deneir

การทนตอความรอน: สง

การตดไฟ: ไมหลอม ดบไฟไดดวยตนเอง

การยดตว: สภาพยดหยนของเสนใยคอนขางสง

การคนตวจากแรงอด: ด ผลตเปนผาทรกษารปทรงไดด

การดดซมความชน: ต า แหงเรวเมอเปยก

สมบตทางเคม: ทนทานตอกรด ดาง

และตวท าละลายไดด

163



Nomex : Protective apparel: ถงมอ ชดกนไฟ ชดนกแขงรถ

Kevlar :

Ballistic protective applications: เสอเกราะกนกระสน หมวกนรภย

Aircraft body parts

Sport goods: จกรยาน rackets

Friction linings: clutch plates & brake pads

Gaskets for high T and P applications

“เสนใยทเปนพอลเมอรสายโซยาว ซงประกอบดวยอยางนอย 85% โดยน าหนกของพอล-

เอสเตอรทไดจาก dihydric alcohol และ Terephthalic acid”

164

Synthetic fibers พอลเอสเทอร (Polyester)

PET

Polyethylene Terepthalate

(PET)

Poly 1, 4 cyclohexylene-

dimethylene terephthalate

(PCDT)

165



ความแขงแรง: filament : tenacity= 4.0-5.0 gpd

filament ชนดความแขงแรงสง : tenacity = 6.3-9.5 gpd

staple : tenacity = 2.5-5.5 gpd

การคนตวจากแรงอด: ด ถงดมาก ทงในขณะแหงและเปยก

การยดตว: ไมดนก ถามเปอรเซนตการยดตวสงๆจะคนกลบสภาพเดมไดไมดนก

การดดซมความชน: ต ามาก แหงเรวเมอเปยก แตสวมใสไมสบายตว

การทนตอความรอน: เรมออนตวทอณหภม 230C

การตดไฟ: ละลายและหลอมเปนหยด

166



สารเคม: ทนตอกรดและดางไดด ทนตอสารซกฟอกและสารละลายทใชซกแหง

ทวไปได

แสงแดด: ทนทานตอแสงแดด เหมาะใชท าเปนผามาน

ราและแมลง: ทนตอราและแมลงไดอยางด ทนทานตอจลนทรยในน าทะเล

167


Apparel: เสอผาเครองแตงกายทวไป กระโปรง เนคไท

Home Furnishings: ผาปทนอน ปลอกหมอน ผาคลมเตยง พรม ผามาน

เครองตกแตงภายในตางๆ ทท าดวยผา ใชแทนนนบรรจภายในผลตภณฑ

หมอน ผาหม

Industrial and Other Uses: เชอก สายพาน ใบเรอ ทอน าผาใบทใชใน

การดบเพลง ผาใบส าหรบยางรถยนต ท าถงใสผาทเขาเครองยอม ผา

กรองเยอกระดาษในโรงงานกระดาษ ท าผาหมสายไฟ


168

Synthetic fibers อะครลก (Acrylic)

เสนใยประดษฐซงวสดทเปนเสนใยนนเกดจากพอลเมอรสงเคราะหทประกอบดวย

พอลเมอรของอะครโลไนไตรล (acrylonitrile) อยางนอย 85% โดยนาหนก


ความแขงแรง: ปานกลาง 2.0-3.5 gpd ต ากวาใย

ธรรมชาตชนดอน แตสงกวาเสนใยขนสตว

การดดซมความชน: ต า 1.0-3.0%

การทนตอความรอน: เรมออนตวทอณหภม 210-230C

การตดไฟ: หลอมเหลวและหดตวเลกนอยคลายไนลอน

จากนนจะตดไฟและเผาไหมใหขเถาสดา กลนคลายสาร

ประเภทอะโรมาตก

PAN = Polyacrylonitrile

169

Synthetic fibers อะครลก (Acrylic)


นยมน าไปผสมกบเสนใยขนสตว ท าผาขนสตวเทยม เมอน าไปผลต

เสอผาจะไดผาทคณสมบตคลายขนสตวแทๆ แตราคาถกกวาและมความ

ทนทานกวา เหมาะส าหรบจะน าไปท าเสอสเวตเตอร สทชายหญง

กางเกง กระโปรง เสอโคท

ใชอะครลกผสมกบไนลอนจะท าใหไดคณสมบตทดของเสนใยทงสองชนด

คอ แหงเรว ออนนมกวาไนลอน 100% เหมาะส าหรบใชถกถงเทา ถงนอง

การใชงานมทงผาถก ผาทอ นอกจากนยงใชประโยชนดานอน ๆ เชน

ท าผาหม ท าพรม มาน

170

Synthetic fibers โมดาครลก (Modacrylic)

ดดแปรมาจากอะครลก (Modified acrylic)

ตวเนอเสนใยประกอบดวยพอลเมอรสงเคราะหเปนลกโซโมเลกลยาวทมกลม

ของอะครโลไนไตรลผสมอย 35-85% สวนสารเคมอนทประกอบอยดวยนน

อาจเปนไวนลคลอไรด (CH2CHCl) หรอไวนลดนคลอไรด (CH

2CCl

2)

“copolymers of acrylonitrile and vinyl chloride”

171

Synthetic fibers โมดาครลก (Modacrylic)

Kanecaron/Protex

การใชประโยชน Modacrylics are used primarily in applications where

environmental resistance or flame retardancy is necessary or required.

172

Synthetic fibers พอลโอเลฟนส (Polyolefin)

Polyethylene (PE)

Polypropylene (PP)

มความแขงแรงตงแตปานกลางถงดมาก

คนตวจากแรงอดไดด (สมบตจะแปรผกผนกบความแขงแรง)

ดดซมความชนต ามาก

น าหนกเบา เปนฉนวนกนความรอนไดด

เปนพลาสตกประเภทเทอรโมพลาสตก มความออนไหวตอความรอนสง

ทนตอกรด ดาง สารเคม แมลงและเชอรา

เสอมสภาพไดดวยความรอนและแสงแดด

173

Synthetic fibers พอลโอเลฟนส (Polyolefin)

การใชประโยชน ใชประโยชนสวนใหญในงานอตสาหกรรม เชน เชอก แห อวน

พรม ผาบทนงรถยนต เฟอรนเจอรนอกบาน พนรองพรม ผลตในรปแผนฟลมบาง

(Split film) แลวตดเปนแถบเลก ๆ แลวสานเปนผาใชคลมหรอเปนถงบรรจสารเคม

174

Synthetic fibers สแปนเดกซ (Spandex)

“Elastomer Fiber”

“เสนใยทประกอบดวยสารพอลเมอรสงเคราะหสายโซยาว ทมสวนของพอลยรเทน

อยางนอย 85% โดยน าหนก”

175


Soft segment (Polyol) Hard segment (Diisocyanate)

176



ความแขงแรง: ต า tenacity = 0.6-0.9 gpd

การยดตว: ดมาก เปนสมบตเดน* สามารถยดตวออกไดถง 400-700% กอนถงจด

ขาด

การคนตวจากแรงอด: ดมาก

การดดซมความชน: ต ามาก (0.75-1.3%) ท าใหสวมใสไมสบายตวเมอสมผสเสนใย

โดยตรง


สารเคม: ทนตอกรดไดด ไมทนตอดาง ทนทานตอสารละลายอนทรยไดด สามารถ

ซกแหงได ทนตอเหงอและน ามนไดด โดยเฉพาะอยางยงน ามนจากรางกาย

เครองส าอาง และครมทาผว ซงเปนสมบตเดนของสแปนเดกซเหนอยางธรรมชาต

177



เสอผา เครองนงหมทตองการความกระชบ รดกม น าไปถกหรอทอเปน

เสอผาชดชนในทกระชบรปทรง (Foundation garments) เชน บราเซย

หรอสเตย นอกจากนยงนยมน าไปผลตเปนเสอแจกเกต กางเกง (slack)

กางเกงส าหรบเลนสก ชดวายน า เขมขด สายรด ถงนอง หรอผาทใชในทาง

การแพทย

THE END

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION

ic 361 วิทยาศาสตร์เส้นใยและผ้า · - high performance...

Documents