จากสารรักษาสภาพน้ำยางสู่สีบอดี้เพนท์

โดย  บุญรักษ์  กาญจนวรวณิชย์  

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ  http://www.mtec.or.th

 

 
      เมื่อชาวสวนกรีดต้นยางพารา ของเหลวสีขาวหรือสีครีมที่ไหลออกมาจากต้นยางนั้นเรียกว่า น้ำยางสด (field latex) น้ำยางจัดเป็นสารแขวนลอย เพราะมีอนุภาคยางแขวนลอยปนอยู่ ซึ่งหากตั้งน้ำยางทิ้งไว้นานพอ น้ำยางและน้ำจะเกิดการแยกชั้นออกจากกัน 
      องค์ประกอบส่วนใหญ่ของน้ำยางสดคือ น้ำ ซึ่งมีประมาณ 50-80 เปอร์เซ็นต์ และมีเนื้อยางเพียง 20-45 เปอร์เซ็นต์ ทำให้น้ำยางสดไม่เหมาะจะนำไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ และไม่นิยมขนส่งน้ำยางในรูปน้ำยางสด เนื่องจากสิ้นเปลืองค่าขนส่ง โดยทั่วไปน้ำยางสดจะถูกนำไปผ่านกระบวนการปั่นเหวี่ยงให้ได้น้ำยางข้นที่มี เนื้อยางประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ก่อนจะนำไปใช้ผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ หรือขนส่ง

        โดยทั่วไปน้ำยางสดที่ออกมาจากต้นยางจะคงสภาพความเป็นน้ำยางได้ไม่เกิน 3-6 ชั่วโมง เนื่องจากแบคทีเรียในอากาศ และจากเปลือกของต้นยางจะลงไปในน้ำยาง และกินสารอาหารที่อยู่ในน้ำยาง เช่น โปรตีน น้ำตาล เป็นต้น ทำให้แบคทีเรียเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว แต่สิ่งที่เกิดขึ้นจากการย่อยของแบคทีเรียคือ ก๊าซชนิดต่าง ๆ เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซมีเทน และกรดไขมันระเหยได้ (volatile fatty acid) เมื่อปริมาณกรดที่ระเหยง่ายในน้ำยางเพิ่มมากขึ้น น้ำยางจะเกิดการสูญเสียสภาพ สังเกตได้จากการที่น้ำยางจะค่อยๆ มีความหนืดมากขึ้น เพราะอนุภาคยางเริ่มจับตัวเป็นเม็ดเล็กๆ และค่อยขยายเป็นก้อนใหญ่ขึ้น จนน้ำยางสูญเสียสภาพ เกิดการบูดเน่า และมีกลิ่นเหม็น ซึ่งอัตราการเกิดกระบวนการทั้งหมดจะเร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็นเรื่องอุณหภูมิ สภาพแวดล้อม ความคงตัวของน้ำยาง พันธุ์ยาง ฯลฯ 

 

      เพื่อป้องกันการสูญเสียสภาพของน้ำยางสด จึงต้องเติมสารเคมีบางชนิดลงไปเพื่อเก็บรักษาน้ำยางให้คงสภาพเป็นของเหลว ซึ่งสารเคมีที่ใช้ในการเก็บรักษาน้ำยางเรียกว่า สารรักษาสภาพน้ำยาง (preservative) เช่น แอมโมเนีย (ammonia) โซเดียมซัลไฟด์ (sodium sulfite) ฟอร์มัลดีไฮด์ (formaldehyde) เป็นต้น โดยบทความนี้ขอกล่าวถึงการใช้แอมโมเนียเพียงชนิดเดียว เนื่องจากเป็นสารเคมีที่นิยมใช้ และเป็นสารเคมีใกล้ตัว

      แอมโมเนีย (NH3) เป็นสารเคมีชนิดหนึ่งที่มีประสิทธิภาพในการรักษาสภาพน้ำยาง และนิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบัน โดยทั่วไปการใช้แอมโมเนียเพื่อรักษาสภาพน้ำยางสดจะใช้ในปริมาณ 0.3-0.8 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของน้ำยางสด ปริมาณการใช้ขึ้นอยู่กับระยะเวลาในการเก็บรักษา และสภาพน้ำยางสด ณ ขณะนั้น 
      จุดเด่น ของการใช้แอมโมเนียมีหลายข้อ ดังนี้
1.แอมโมเนียมีสมบัติในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย
2.แอมโมเนียมีสมบัติเป็นด่าง จึงช่วยเสริมสถานะแขวนลอยให้น้ำยาง
3.แอมโมเนียไม่ทำให้เกิดสีในน้ำยางธรรมชาติ
      จุดด้อย ของการใช้แอมโมเนีย คือ
1.แอมโมเนียเป็นสารระเหยง่าย (จุดเดือดสารประมาณ -33 องศาเซลเซียส) และมีกลิ่นฉุนรุนแรง เมื่อสารระเหยสู่บรรยากาศ นอกจากจะทำให้เกิดมลภาวะทางกลิ่นในสิ่งแวดล้อมแล้ว ยังส่งผลโดยตรงต่อน้ำยางสดที่อยู่ระหว่างการเก็บรักษา เพราะแอมโมเนียระเหยง่าย ทำให้ปริมาณแอมโมเนียมีการเปลี่ยนแปลงตลอด ส่งผลให้น้ำยางมีสมบัติไม่คงที่
2.แอมโมเนียเป็นสารที่มีฤทธิ์ยับยั้งแบคทีเรียไม่สูงนัก จึงต้องใช้เป็นปริมาณมาก เพื่อให้สามารถยับยั้งการเจริญของแบคทีเรียได้สมบูรณ์
3.แอมโมเนียมีฤทธิ์กัดกร่อนโลหะ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อไอแอมโมเนียที่ระเหยออกจากน้ำยางลอยไปสัมผัสกับโลหะ หรือเมื่อน้ำยางที่รักษาสภาพโดยแอมโมเนียสัมผัสกับโลหะ

      จากจุดด้อยต่างๆ ของแอมโมเนีย ทำให้มีการพัฒนาสารเคมีชนิดต่างๆ ขึ้นมาเพื่อใช้แทน หรือใช้ร่วมกับแอมโมเนีย เพื่อลดผลกระทบจากจุดด้อยของแอมโมเนีย ซึ่งสารเคมีชนิดอื่นที่นิยมใช้ร่วมกับแอมโมเนียในการรักษาสภาพน้ำยางสดคือ สารเตตระเมทิลไทอูแรมไดซัลไฟด์หรือทีเอ็มทีดี (tetramethylthiuram disulphide, TMTD) กับซิงค์ออกไซด์ (zinc oxide) การนำสารเคมีทั้งสองชนิดมาใช้ ทำให้สามารถลดปริมาณการใช้แอมโมเนียลงเหลือร้อยละ 0.2-0.5 โดยน้ำหนักได้
      อย่างไรก็ดีสารเคมีรักษาสภาพชนิดอื่นที่นิยมใช้ร่วมกับแอมโมเนียก็มีจุดด้อย เช่นกัน อย่างสารซิงค์ออกไซด์จะทำลายเสถียรภาพของน้ำยาง ทำให้อนุภาคยางจับตัวกันง่ายขึ้น ขณะที่การใช้สารทีเอ็มทีดีจะทำให้เกิดสารไนโตรโซเอมีน (nitrosoamine) ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็ง และทำให้เกิดสีในเนื้อยาง ด้วยเหตุนี้ทำให้มีการวิจัย และพัฒนาเพื่อหาสารช่วยรักษาสภาพน้ำยางชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพและราคาถูก เสมอมา

สู่นวัตกรรมใหม่เพื่อแก้ปัญหา
      ดร. สุรพิชญ ลอยกุลนันท์ ห้องปฏิบัติการยาง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ ได้ตระหนักถึงปัญหาที่เกิดจากการใช้สารเคมีเพื่อรักษาสภาพน้ำยางสดนี้เป็น อย่างดี จึงดำเนินการวิจัยเพื่อพัฒนาสารรักษาสภาพยางชนิดใหม่ และประสบความสำเร็จในการพัฒนาสารรักษาสภาพน้ำยางชื่อ สาร TAPP ซึ่งเป็นระบบรักษาสภาพน้ำยางสดในสภาพที่เป็นกลางหรือเบสอ่อน โดยจากการทดสอบประสิทธิภาพพบว่า เมื่อเติมสาร TAPP ปริมาณมากกว่า 0.3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก สามารถรักษาสภาพน้ำยางได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นระยะเวลามากกว่า 1 เดือน ซึ่งเทียบได้กับน้ำยางที่เติมแอมโมเนียปริมาณ 0.7 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักลงไป
      จุดเด่นของการใช้สาร TAPP คือ ความไม่เป็นพิษต่อเซลล์มนุษย์ ซึ่งต่างจากแอมโมเนีย ทั้งนี้จากการทดลองในห้องปฏิบัติการพบว่า เซลล์ที่ทำการทดสอบยังสามารถเติบโตได้ โดยผลการทดสอบเมื่อใช้สาร TAPP เปรียบเทียบกับการใช้แอมโมเนียในน้ำยางในด้านต่างๆ แสดงในตารางข้างล่าง

 

หมายเหตุ
HA (high ammonia) – ระบบแอมโมเนียสูง เป็นการรักษาสภาพน้ำยางด้วยการเติมสารแอมโมเนียลงไปน้ำยางอย่างน้อย 0.6 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก
LATZ (low ammonia – TMTD – zinc oxide) – ระบบแอมโมเนียต่ำ เป็นการักษาสภาพน้ำยางด้วยการใช้สารแอมโมเนียประมาณ 0.2-0.3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักร่วมกับสารทีเอ็มทีดี และซิงค์ออกไซด์

Body Paint: ผลิตภัณฑ์ผลพลอยได้
      ด้วยเหตุที่สาร TAPP ไม่เป็นพิษต่อเซลล์ และไม่มีกลิ่นฉุนเหมือนแอมโมเนีย จึงทำให้งานวิจัยถูกนำมาประยุกต์ด้วยการเติมสีผสมอาหารเพื่อทำเป็นสีน้ำยาง ใข้ทาร่างกายได้แบบเดียวกับสีบอดี้เพนท์ โดยไม่ก่อความระคายเคืองกับผิวหนัง และไม่มีกลิ่นฉุน นอกจากนี้สีน้ำยางที่กลุ่มวิจัยทดลองทำขึ้นมีสมบัติกันน้ำ เกาะติดผิวหนังได้ทนทานดี และสามารถลอกออกได้ง่าย ซึ่งหลายคนคงมีโอกาสทดลองใช้ผลพลอยได้ของงานวิจัยชิ้นนี้แล้วในงานมหกรรม วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติประจำปี พ.ศ. 2551 ที่ผ่านมา ณ ศูนย์การประชุมไบเทค บางนา 

   

การทาสีน้ำยางบนกระเป๋าผ้า (ซ้าย) การใช้สีน้ำยางเป็นสีบอดี้เพ้นท์ (ขวา)