การพัฒนาอนุภาคนาโนชนิดไขมันแข็งที่ผลิตจากเชลแล็กแว็กซ์เพื่อประยุกต์ใช้ในการเคลือบผิว

Abstract

เชลแล็กแว็กซ์เป็นผลพลอยได้จากกระบวนการผลิตเชลแล็กภายในประเทศที่ยังไม่มีการพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาลักษณะสมบัติและเพิ่มมูลค่าเชลแล็กแว็กซ์ด้วยการพัฒนาเป็นอนุภาคไขมันแข็งขนาดนาโนเพื่อใช้ในการเคลือบผิวบรรจุภัณฑ์ เชลแล็กแว็กซ์จากโรงงานถูกทำความสะอาดด้วยการต้มล้างในสารละลายด่างและสะเทินด้วยกรดเพื่อกำจัดสิ่งเจือปน แว็กซ์ที่ผ่านการทำความสะอาดมีปริมาณเถ้าร้อยละ 0.05 โดยน้ำหนัก ค่าความเป็นกรด 4.9 มิลลิกรัมโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์/กรัมแว็กซ์ การทำความสะอาดแว็กซ์สามารถกำจัดสิ่งเจือปนได้ แต่ทำให้กรดไขมันอิสระของแว็กซ์ถูกสะปอนนิฟายไปบางส่วน การวิเคราะห์สมบัติทางความร้อนของเชลแล็กแว็กซ์ด้วยเทคนิค Differential scanning calorimetry (DSC) พบองค์ประกอบสองกลุ่มที่มีจุดหลอมเหลวเท่ากับ 68.4 และ 82.6 องศาเซลเซียส การกระเจิงรังสีเอ็กซ์ (XRD) แสดงโครงสร้างผลึกแบบออร์ธอรอมบิค ผลของอัตราส่วนเชลแล็กแว็กซ์: สารลดแรงตึงผิว: น้ำ และค่า HLB ของสารลดแรงตึงผิวศึกษาจากแผนภาพวัฏภาค 3 องค์ประกอบของอิมัลชันที่เตรียมด้วยเครื่องโฮโมจิไนเซอร์ความเร็วสูงและเครื่องโฮโมจิไนเซอร์ความดันสูง อัตราส่วน 10: 4: 86 เตรียมโดยใช้ค่า HLB ของสารลดแรงตึงผิวเท่ากับ 12.9, 15.0 และ 17.8 เป็นอัตราส่วนที่ทำให้เกิดอิมัลชันที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยเล็ก (500 ถึง 600 นาโนเมตร) โดยใช้สารลดแรงตึงผิวน้อยที่สุด ได้ขนาดอนุภาคเฉลี่ยประมาณ 601.4±28.8, 497.6±14.5 และ 558.5±5.8 นาโนเมตร ตามลำดับ อนุภาคไขมันแข็งมีจุดหลอมเหลวและความเป็นผลึกน้อยกว่าแว็กซ์วัตถุดิบ โดยมีค่าน้อยลงเมื่อค่า HLB ของสารลดแรงตึงผิวมากขึ้น การศึกษาความคงตัวของอิมัลชันสูตร 10: 4: 86 พบว่า อิมัลชันที่เตรียมด้วยสารลดแรงตึงผิว HLB เท่ากับ 15.0 มีความคงตัวมากที่สุดเมื่อเทียบกับ HLB 12.9 และ 17.8 โดยมีขนาดอนุภาคเฉลี่ยประมาณ 659.9±13.9 นาโนเมตร เมื่อถูกเก็บรักษาที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 8 สัปดาห์ และมีการแยกชั้นเป็นครีมน้อยที่สุดเมื่อถูกเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 4.0 องศาเซลเซียส อุณหภูมิห้อง (27.0±2.0 องศาเซลเซียส) และอุณหภูมิ 45.0 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 8 สัปดาห์ การเคลือบกระดาษใยเซลลูโลส 70 แกรมด้วยอนุภาคนาโนไขมันแข็งที่เตรียมด้วยสารลดแรงตึงผิวทุก HLB สามารถลดค่าการซึมผ่านไอน้ำและปริมาณความชื้นของกระดาษได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ กระดาษเคลือบอิมัลชันของเชลแล็กแว็กซ์ที่เตรียมด้วยสารลดแรงตึงผิว HLB เท่ากับ 15.0 น้ำหนักเคลือบ 12.4 กรัม/ตารางเมตร มีค่าการซึมผ่านไอน้ำต่ำที่สุด โดยมีค่าการซึมผ่านไอน้ำเท่ากับ 118.6±2.2 g-mm/(m²-day-kPa) และมีปริมาณความชื้นต่ำที่สุดเท่ากับ 1.54±0.21wt% และ 2.61±0.80wt% เมื่อเก็บรักษาที่สภาวะความชื้นสัมพัทธ์ร้อยละ 75 และ 90 ตามลำดับ เป็นเวลา 24 ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม การเคลือบกระดาษด้วยอนุภาคนาโนไขมันแข็งในปริมาณดังกล่าวไม่มีผลต่อความสามารถในการแพร่ผ่านกระดาษของแก๊สออกซิเจน