Embed Size (px)
Citation preview
50 กรมวิทยาศาสตร์บริการ
การผลิตเยื่อเวียนทำใหม่จากเศษกระดาษกล่องนม
ที่มา:บริษัทTetraPakจำกัด(ประเทศไทย)
ภาพที่1แสดงลักษณะทางโครงสร้างของกล่องนม
ชั้นที่1Polyethylene ชั้นที่4Polyethylene
ชั้นที่2Polyethylene ชั้นที่5Paper
ชั้นที่3Aluminiumfoil ชั้นที่6Polyethylene
ก่อนแช่สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ หลังแช่ในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์
ภาพที่ 2 แสดงลักษณะของกระดาษกล่องนมที่แยกชั้นหลังผ่านการแช่ในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 4 ชั่วโมง
โดยการนำไปส่องขยายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกวาดที่กำลังขยาย150เท่า
การผลิตเยื่อเวียนทำใหม่จากเศษกระดาษกล่องนม
..............................
งานวิจัยพัฒนา
ถ่ายทอดเทคโนโลยี ขายเทคโนโลยี
ให้คำปรึกษา
ชุมชน ผู้ประกอบการ/SMEs อุตสาหกรรม
ชื่อผลงาน
สิทธิบัตร / อนุสิทธิบัตร หมายเลข
ประเภทผลงาน
ลักษณะกิจกรรม
กลุ่มเป้าหมาย
51เทคโนโลยี วศ.
ปัญหาและที่มาของการวิจัย
วัตถุประสงค์
ขอบเขตของการวิจัย
กระดาษถูกผลิตขึ้นมาเพื่อตอบสนองความต้องการใช้
งานของมนุษย์ในหลายรูปแบบ นับตั้งแต่ใช้เป็นวัสดุพิมพ์เพื่อ
การโฆษณาใช้เป็นวัสดุในการทำกล่องบรรจุสินค้าทั้งเพื่อการ
ขายปลีกและขนส่ง ใช้เป็นวัสดุในการทำความสะอาด เช่น
กระดาษอนามัย ตลอดจนใช้ในงานพิเศษเฉพาะอย่าง เช่น
กระดาษฉนวน กระดาษนิรภัย กระดาษก่อสร้างและอื่นๆใน
แต่ละปีกระดาษถูกผลิตออกมาเป็นจำนวนมากมหาศาลเพื่อ
ตอบสนองความต้องการใช้งานของประชากรโลก และมี
ปริมาณการผลิตเพิ่มขึ้นทุกปอุตสาหกรรมกระดาษเป็น
อุตสาหกรรมที่มีการใช้ทรัพยากรธรรมชาติสูงมาก ทั้งด้านพืช
ผลทางการเกษตร น้ำ และพลังงาน ยกตัวอย่าง เช่น การ
ผลิตเยื่อเคมีฟอกขาวเพื่อทำกระดาษพิมพ์ โรงงานที่มีกำลัง
ผลิต1000ตัน/วันต้องใช้ไม้เป็นวัตถุดิบถึง2500ตันน้ำที่
ใช้ในการฟอกเยื่อและเดินแผ่นประมาณว่าเยื่อ 1 ตัน ต้องใช้
น้ำประมาณ5000แกลลอนนอกจากนี้ยังมีความจำเป็นต้อง
ใช้พลังงานหรือเชื้อเพลิงในการผลิตเยื่อ บดเยื่อและอบแห้ง
กระดาษในปริมาณที่สูงมาก ซึ่งเมื่อมองในภาพรวมแล้วจะเห็น
ได้ว่าอุตสาหกรรมกระดาษเป็นอุตสาหกรรมที่ใช้ทรัพยากรและ
พลังงานสูงมาก ดังนั้นหากสามารถนำเศษกระดาษที่ใช้แล้วก
ลับมาทำเป็นเยื่อใช้ซ้ำหรือเยื่อเวียนทำใหม่ (secondary or
recycled pulp) ได้ จะเป็นการช่วยลดปริมาณการใช้
ทรัพยากรธรรมชาติและพลังงานลงได้เป็นอย่างมากและ
นอกจากนี้ยังเป็นการช่วยกำจัดขยะหรือรีไซเคิลที่เกิดจากเศษ
กระดาษต่างๆได้อีกทางหนึ่งด้วย
แม้ว่ากระดาษสามารถนำกลับมาเวียนทำใหม่หรือรีไซ
เคิลได้ แต่เนื่องจากกระดาษแต่ละชนิดจะถูกผลิตขึ้นมาโดยมี
วัตถุประสงค์การใช้งานที่แตกต่างกันทำให้สมบัติของกระดาษ
แต่ละชนิดมีความแตกต่างกันออกไป ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบ
และโครงสร้างของกระดาษแต่ละชนิด และนอกจากนี้ลักษณะ
การใช้งานเฉพาะอย่างทำให้การนำกระดาษไปใช้แล้วแต่ละ
ชนิดกลับมาเวียนทำใหม่มีวิธีการที่แตกต่างกันออกไป แม้บาง
ครั้งจะเป็นกระดาษชนิดเดียวกัน อาทิเช่น กระดาษพิมพ์ใช้
แล้วซึ่งจะมีหมึกพิมพ์เกาะติดบนผิวกระดาษ การนำกลับมา
เวียนทำใหม่ต้องผ่านกระบวนการแยกหมึกพิมพ์ออก (
deinking) ซึ่งจะมีวิธีการที่แตกต่างกันออกไปตามฐานหมึก (
ink base) ที่ใช้ ดังนั้นจึงต้องศึกษาหาวิธีการที่เหมาะสมใน
การนำเศษกระดาษกลับมาเวียนทำใหม่ ซึ่งกลุ่มวิจัยและ
พัฒนา 3 สนใจศึกษาการนำเศษกระดาษกลับมาเวียนทำใหม่
4 ชนิด ดังนี้ กระดาษธนบัตรชำรุด กระดาษพิมพ์
สำนักงานกระดาษกล่องลูกฟูกเก่าและกระดาษกล่องนม
เนื่องจากกระดาษทั้ง 4 ชนิด มีความแตกต่างกัน
มากในด้านสมบัติต่างๆ ทั้งทางด้านลักษณะทางโครงสร้างทาง
เชิงกล ด้านทัศนศาสตร์และด้านการพิมพ์ ซึ่งกระดาษแต่ละ
ชนิดจะถูกผลิตขึ้นมาโดยมีวัตถุประสงค์ต่อการใช้งานที่แตกต่าง
กันจึงทำให้มีปัญหา วัตถุประสงค์ เป้าหมายกิจกรรมในการ
วิจัยแตกต่างกันไปด้วย ในการนำเศษกระดาษกลับมาใช้
ประโยชน์ใหม่จึงจำเป็นต้องแยกศึกษาวิจัยกระดาษแต่ละชนิด
ซึ่งกระดาษธนบัตรชำรุด กระดาษพิมพ์สำนักงาน กระดาษ
กล่องลูกฟูกเก่าได้ดำเนินการไปแล้วในปีงบประมาณ 2540-
2543 ส่วนเศษกระดาษกล่องนมได้ดำเนินการในปีงบประมาณ
2543-2544
เพื่อหาวิธีการที่เหมาะสมในการนำเศษกระดาษกล่องนมกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่โดยการผลิตเป็นกระดาษพิมพ์เขียน
เพื่อให้การศึกษาเป็นไปตามวัตถุประสงค์ที่กำหนดไว้จึงได้วางแนวทางการดำเนินงานดังนี้
1. การศึกษาลักษณะโครงสร้างของเศษกระดาษกล่องนม
2. การศึกษาหาวิธีการที่เหมาะสมในการรีไซเคิลเศษกระดาษกล่องนม
3. การศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมในการแยกหมึกพิมพ์ออกจากเยื่อรีไซเคิล
4. การศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเยื่อรีไซเคิลฟอกขาวแบบปราศจากธาตุคลอรีน (Elemental chlorine
freebleaching;ECF)
52 กรมวิทยาศาสตร์บริการ
คุณสมบัติเด่น
ประโยชน์ที่ได้รับ
การผลิตเยื่อเวียนทำใหม่จากเศษกระดาษกล่องนม
การศึกษาวิจัยนี้เป็นการศึกษาการผลิตเยื่อเวียนทำใหม่จากเศษกระดาษกล่องนม โดยการนำเศษกระดาษกล่องนมไป
รีไซเคิล ซึ่งต้องผ่านกระบวนการต่าง ๆ หลายขั้นตอน เช่น กระจายเยื่อ การแยกหมึกพิมพ์ และการฟอกเยื่อเพื่อให้ได้เยื่อ
เวียนทำใหม่ฟอกขาวหรือเยื่อรีไซเคิลฟอกขาวสำหรับใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตกระดาษพิมพ์และเขียน
จากการศึกษาวิจัยพบว่าสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเยื่อรีไซเคิลที่ได้หลังผ่านการแยกหมึกแล้วที่ระดับการใช้ความข้น
ของน้ำเยื่อที่ร้อยละ10โดยมีการเติมปริมาณโซเดียมไฮดรอกไซด์ร้อยละ1.0และใช้ปริมาณของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ร้อยละ
0.5ของน้ำหนักเศษกระดาษกล่องนมอบแห้งจะให้ผลผลิตเยื่อดีที่สุดเท่ากับร้อยละ50.9ของน้ำหนักเศษกระดาษกล่องนมอบ
แห้งเยื่อรีไซเคิลที่ได้พื้นที่จุดสกปรกมีค่าเท่ากับ10.8mm2/m2มีค่าERICเท่ากับ39.1ppmและมีความขาวสว่างร้อยละ
30.1ซึ่งเมื่อนำเยื่อรีไซเคิลไปฟอกขาวแบบOpDEpPจะให้เยื่อรีไซเคิลฟอกขาวที่มีความสะอาดโดยมีค่าพื้นที่จุดปกปรกมี
ค่าเท่ากับ5.3mm2/m2และมีค่าERICเท่ากับ10.8ppmความขาวสว่างร้อยละ80.6และเยื่อรีไซเคิลที่ได้มีค่าความยาว
ของเส้นใยในช่วง2.3-2.7มิลลิเมตรซึ่งจัดเป็นเยื่อใยยาว
การศึกษาวิจัยนี้สรุปได้ว่าสามารถผลิตเยื่อรีไซเคิลฟอกขาวสำหรับใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตกระดาษพิมพ์และเขียนได้
การนำเศษกระดาษกลับมาใช้ประโยชน์โดยผ่านกระบวนการเวียนทำใหม่(recycleprocess)ก่อให้เกิดผลดีหลาย
ประการดังนี้
1. ด้านสิ่งแวดล้อม
1.1 ลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติ เป็นที่ทราบดีว่าไม้เป็นแหล่งวัตถุดิบสำคัญในการทำเยื่อกระดาษ การ
ผลิตเยื่อเคมีฟอกขาว1กิโลกรัมน้ำหนักอบแห้งต้องใช้ไม้มากถึง 2.5กิโลกรัมดังนั้นการนำเศษกระดาษกลับมาทำเป็นเยื่อ
ใช้ซ้ำจะเป็นการช่วยลดปริมาณการใช้ไม้ซึ่งเป็นทรัพยากรธรรมชาติ
1.2 ช่วยรักษาสภาพสิ่งแวดล้อมโดยการลดปริมาณขยะที่ทิ้งบนพื้นโลกและนำขยะนั้นกลับมาใช้ประโยชน์
ได้สำหรบักรณกีลอ่งนมและกระดาษพมิพส์ำนกังานและชว่ยลดหมอกควนัในบรรยากาศเนือ่งจากการเผากระดาษธนบตัรชำรดุ
2. ด้านพัฒนาความรู้เฉพาะทาง
จากการศึกษาวิจัยเพื่อนำเศษกระดาษชนิดต่างๆ มาทำเป็นเยื่อใช้ซ้ำ ซึ่งต้องผ่านกระบวนการเวียนทำใหม่ที่
แตกต่างกันออกไปในกระดาษแต่ละชนิดจะเป็นการเสริมสร้างประสบการณ์ และสั่งสมความรู้ด้านเทคโนโลยีเฉพาะทางให้แก่
บุคลากรผู้ปฏิบัติงานเช่นวิธีการดึงหมึกออกวิธีการประเมินคุณภาพเยื่อใช้ซ้ำในแต่ละชนิดที่ได้และกระบวนการเวียนทำใหม่
ของกระดาษแต่ละชนิด
3. ด้านเศรษฐกิจ
เศษกระดาษที่นำมาศึกษาวิจัยโดยผ่านกระบวนการเวียนทำใหม่จะเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจดังนี้
• ในกรณีเศษกระดาษกล่องนม สามารถเพิ่มมูลค่า โดยการนำมาทำเป็นเยื่อใช้ซ้ำแทนการทิ้งเป็นเศษขยะ
อย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบันถ้าสามารถเก็บขยะกล่องนมได้ทั้งหมดซึ่งมีปริมาณมากถึง30,000ตัน/ปีโดยนำไปรีไซเคิลเป็นเยื่อ
ฟอกขาวเพื่อใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตกระดาษพิมพ์เขียนได้มากถึง 15,000 ตัน/ปี จะสามารถสร้างมูลค่าจากขยะกล่องนมให้
เป็นเงินตราที่มีมูลค่ามากถึง375ล้านบาท/ปี (เยื่อฟอกขาวที่ซื้อ-ขายกันอยู่ตามท้องตลาดราคาประมาณ25,000บาท/ตัน)
หากคิดเป็นเงินหมุนเวียนจะมีมูลค่ามากกว่านี้หลายเท่าตัว นอกจากนี้ยังเป็นการสร้างงานและสร้างรายได้ให้แก่ชุมชนเพราะต้อง
ใช้แรงงานในการรวบรวมและคัดเลือกขยะกระดาษกล่องนมออกจากสิ่งสกปรกอื่น
53เทคโนโลยี วศ.
ขั้นตอนการผลิต ในการศกึษาวจิยัเพือ่ทดลองผลติเยือ่เวยีนทำใหมห่รอืเยือ่รไีซเคลิจากเศษกระดาษกลอ่งนมมขีัน้ตอนการดำเนนิงานดงันี้
เศษกระดาษกล่องนม
(waste cartons milk)
การคัดแยกขนาด (screening)
(เยื่อ SP)
การแยกหมึกพิมพ์ (deinking)
(เยื่อ DP)
การแยกหมึกพิมพ์ (deinking)
(เยื่อ CP)
การฟอกเยื่อ
(bleaching)
การประเมินคุณภาพเยื่อ
(pulp evaluation)
การกระจายเยื่อ (repulping)
เครื่องมือที่ใช้
Hydra pulper
Vibration flat screen
Centrifugal cleaners
Flotation unit
PFI beater
Autoclave &
Polyethylene glycol bath
54 กรมวิทยาศาสตร์บริการ
ขั้นตอนการผลิตกระดาษรีไซเคิลจากเศษกระดาษกล่องนม
ภาพที่3การกระจายเยื่อด้วยเครื่อง
Hydrapulper
ภาพที่4เยื่อเศษกระดาษกล่องนมที่ได้
ภาพที่5การคัดแยกขนาดด้วยเครื่องคัดแยกเยื่อแบบตะแกรงราบส่วนที่เป็นวัสดุขนาดใหญ่เช่น
อะลูมิเนียมฟอล์ยและแผ่นพลาสติกจะตกค้างอยู่บนตะแกรงส่วนที่เป็นเส้นใยจะหลุดรอด
ผ่านตะแกรงเยื่อที่ได้ในขั้นตอนนี้เรียกว่าเยื่อSP(screenedpulp)
55เทคโนโลยี วศ.
ภาพที่6เยื่อSPที่ได้ยังคงมีอนุภาคหมึกพิมพ์ติดอยู่
เห็นได้อย่างชัดเจน
ภาพที่7แสดงเส้นใยและ
อลูมิเนียมฟอยล์ในเยื่อSP(กำลัง
ขยายx20)
ภาพที่8การ
ทำความสะอาดเยื่อ
โดยใช้เครื่อง
Centrifugalcleaner
56 กรมวิทยาศาสตร์บริการ
ภาพที่9เยื่อCPที่ได้ยังคงมีอนุภาคหมึกขนาดเล็กๆตกค้างอยู่บ้าง
ภาพที่10การแยกหมึกพิมพ์โดยการลอย
หมึกพิมพ์ ในภาพจะเห็นว่าฟองหมึกจะโดน
ปาดทิ้งออกโดยใบมีดปาดของเครื่อง ฟอง
หมึกที่โดนปาดทิ้งจะไหลรวมกันเข้าสู่ท่อทิ้ง
ด้านข้างของเครื่องแยกหมึก
ภาพที่11เยื่อDPที่ได้จะสะอาดและไม่เห็น
หมึกพิมพ์ตกค้างอยู่เมื่อสังเกตด้วยตาเปล่า
57เทคโนโลยี วศ.
ภาพที่12แสดงเยื่อฟอกขาวOpที่ได้ ภาพที่13แสดงเยื่อฟอกขาวOp-Dที่ได้
ภาพที่14แสดงเยื่อฟอกขาวOp-D-Eที่ได้ ภาพที่15แสดงเยื่อฟอกขาวOp-D-Epที่ได้
ภาพที่16แสดงเยื่อฟอกขาวOp-D-Ep-Pที่ได้
ให้คำปรึกษา : บริษัทTetraPakจำกัด(ประเทศไทย) เจ้าของผลงาน : กลุ่มเยื่อและกระดาษหน่วยงาน : โครงการฟิสิกส์และวิศวกรรมกรมวิทยาศาสตร์บริการโทรศัพท์ : 022017499โทรสาร : 022017497e-mail : [email protected]
