Filter Products for Air Conditioner from Polybutylene Succinate Using the Melt Jet Spinning Process

 โดย ธนาเดช ชินสะอาด

ปี 2563

บทคัดย่อ

แผ่นกรองอากาศในเครื่องปรับอากาศเป็นวัสดุผ้าไม่ถักไม่ทอแบบใช้แล้วทิ้งที่ผลิตจากพอลิเมอร์ประเภทพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลตหรือพอลิพรอพิลีนซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ไม่ย่อยสลาย ขยะ ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวจึงเป็นปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการใช้พอลิเมอร์ที่ย่อย สลายได้ทางชีวภาพประเภทพอลิบิวทิลีนซัคซิเนตเป็นวัสดุในการผลิตแผ่นกรองอากาศใน เครื่องปรับอากาศทดแทนพอลิเมอร์ที่ไม่ย่อยสลาย

ศึกษากระบวนการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์แผ่นกรองอากาศด้วยกระบวนการปั่นหลอมแบบพ่น ตัวแปร ที่ทำการศึกษาคือ อุณหภูมิที่เหมาะสมในการขึ้นรูป ได้แก่ 250, 260, 270 และ 280 องศาเซลเซียส ความดันลม 0.3 และ 0.5 MPa ระยะเก็บชิ้นงานที่ 30, 60, 90 และ 120 cm และศึกษาการเคลือบแผ่นกรอง อากาศด้วยสารสกัดจากเปลือกมังคุดความเข้มข้น 1, 3, 5 และ 10 wt.%  และทดสอบสมบัติทาง กายภาพ สมบัติเชิงกล และสมบัติการออกฤทธิ์ต้านการเจริญเติบโตของเชื้อโรค

จากการทดสอบกระบวนการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์แผ่นกรองอากาศด้วยกระบวนการปั่นหลอมแบบ พ่น พบว่า 1) ผลการทดสอบสมบัติทางกายภาพ เมื่ออุณหภูมิในการขึ้นรูปและระยะเก็บชิ้นงานเพิ่ม สูงขึ้น ส่งผลให้ความหนาและน้ำหนักของแผ่นกรองอากาศมีค่าเพิ่มสูงขึ้น ส่วนลักษณะสัณฐานวิทยาและ ขนาดของเส้นใยผ้าไม่ถักไม่ทอนั้น การเพิ่มอุณหภูมิและความดันลมในการขึ้นรูปส่งผลให้ขนาดเส้นใย เล็กลง และมีการกระจายตัวของเส้นใยที่แคบลง ระยะเก็บชิ้นงานที่สูงขึ้นทำให้การกระจายตัวของเส้นใย มากขึ้น 2) ผลการทดสอบสมบัติเชิงกลของความต้านทานต่อแรงดึงของผ้าไม่ถักไม่ทอ พบว่าอุณหภูมิ การขึ้นรูปและความดันลมที่สูงขึ้น ส่งผลให้ความต้านทานต่อแรงดึงของผ้าไม่ถักไม่ทอและอัตราการไหล ผ่านของอากาศมีค่าที่เพิ่มสูงขึ้น ในขณะที่ระยะเก็บชิ้นงานที่เพิ่มขึ้นส่งผลต่อค่าความต้านทานต่อแรงดึง มีค่าลดลง 3) ผลการทดสอบการออกฤทธิ์ต้านการเจริญเติบโตของเชื้อโรค พบว่าประสิทธิภาพในการ ยับยั้งเชื้อโรค Staphylococcus aureus และ Streptococcus pneumoniae สามารถวัดเปอร์เซ็นต์ การลดลงของเชื้อแบคทีเรียมากกว่า 80%  โดยการเพิ่มปริมาณสารสกัดแซนโทนจากเปลือกมังคุดที่ เคลือบบนแผ่นกรองอากาศจะทำให้ประสิทธิภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อโรคดีขึ้นได้

Abstract

Air conditioner filters are usually made of disposable nonwoven fabrics like polyethylene terephthalate or polypropylene. These polymers are non-degradable and their wastes become a source of environmental problems. This research aimed to investigate the utilization of polybutylene succinate, a biodegradable polymer, to replace the conventional non-degradable polymers.

The fabrication process parameters were studied including the process temperatures of 250, 260, 270 and 280 degree Celsius at the air pressures of 0.3 and 0.5 MPa with the collector distances of 30, 60, 90 and 120 cm. The filter was coated with xanthone extracts from mangosteen peels at the concentrations of 1, 3, 5 and 10 wt.%.   The physical properties, the mechanical properties and the bacterial growth inhibition properties of the filters were examined.

The test results of fabrication of filter products for air conditioner using a melt jet spinning process revealed that : 1) regarding the physical properties, an increase in the process temperatures and the collector distances resulted in the increased weight and thickness of the nonwoven fabrics. According to the size and the morphology test of nonwoven fibers, an increase in the process temperatures and the air pressures resulted in the decreased fiber size and fiber distribution. Moreover, an increase in the collector distances resulted in the increased rate of fiber distribution. 2) Regarding the mechanical test, the tensile testing revealed that an increase in the process temperatures and the air pressures resulted in the increase of tensile strength and the increase of air flow rate. On the other hand, an increase in the collector distances resulted in the decrease of tensile strength. 3) Regarding to the bacterial growth inhibition test, it indicated that the filter could inhibit bacterial growth, Staphylococcus aureus and Streptococcus pneumoniae, by more than 80%  . An increase in the amount of xanthone extracts from mangosteen peels coated on the filters could improve the bacterial inhibition efficiency.

Download : ผลิตภัณฑ์กรองอากาศสำหรับเครื่องปรับอากาศจากพอลิบิวทิลีนซัคซิเนตขึ้นรูปด้วยกระบวนการปั่นหลอมเเบบพ่น