การศึกษาสมบัติเชิงกลของเส้นใยกัญชงที่ผ่านการอบลดความชื้นด้วยลมร้อนและการตากธรรมชาติA Study on Mechanical Properties of Hemp Fibers Treated by Hot-Air Drying and Natural Sun Drying

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบผลของกระบวนการอบลดความชื้นเส้นใยกัญชงด้วยลมร้อนและการตากแดดธรรมชาติต่อสมบัติเชิงกลของเส้นใยกัญชง วิธีการศึกษาเริ่มจากการวิเคราะห์ความชื้นเริ่มต้นด้วยแผนการทดลองแบบสุ่มตลอด (CRD) ซึ่งพบว่ากระบวนการหาค่าความชื้นด้วยระบบอินฟราเรดและตู้อบมาตรฐานให้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p-value > 0.05) จากนั้นทำการลดความชื้นเส้นใยกัญชงจากค่าความชื้นเริ่มต้นด้วยกระบวนการอบด้วยตู้อบลมร้อนให้เหลือร้อยละ 10–12 เปอร์เซ็นต์มาตรฐานเปียก ซึ่งเป็นระดับที่เหมาะสมต่อการนำไปใช้งานในภาคอุตสาหกรรม จากนั้นนำเส้นใยกัญชงไปทำการทดสอบแรงดึงพบว่าเส้นใยที่ผ่านกระบวนการอบมีค่ามอดุลัสยืดหยุ่นเฉลี่ยเท่ากับ 2.726 ±1.451 จิกะปาสกาล ซึ่งมีแนวโน้มสูงกว่ากลุ่มที่ผ่านกระบวนการตากแดดธรรมชาติที่มีค่าเฉลี่ย 2.052 ±1.370 จิกะปาสกาล อย่างไรก็ตามทั้งสองกระบวนการให้ลักษณะสัณฐานวิทยาบริเวณรอยแตกหักที่สอดคล้องกันเมื่อวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) โดยกลุ่มที่รับความเค้นสูงแสดงโครงสร้างจุลภาคของเส้นใยกัญชงที่อัดแน่นของพันธะเซลลูโลสและลิกนิน ขณะที่กลุ่มที่มีความเครียดสูงแสดงการวิบัติแบบแยกเป็นเส้นใยย่อยเนื่องจากการสะสมความเค้นบริเวณส่วนอสัณฐานนำไปสู่การเกิดรอยแตกขนาดเล็ก จากผลการศึกษาสรุปได้ว่ากระบวนการอบเพื่อลดความชื้นเส้นใยกัญชงสามารถนำมาใช้ทดแทนกระบวนการตากแดดธรรมชาติได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ส่งผลกระทบเชิงลบต่อสมบัติเชิงกลและลักษณะทางกายภาพของเส้นใย

This research aimed to investigate and compare the effects of hot-air drying and natural sun drying on the mechanical properties of hemp bast fibers. The study began with an analysis of the initial moisture content using a Completely Randomized Design (CRD), which revealed that the infrared moisture analysis and standard oven methods yielded statistically consistent results (p-value > 0.05). The hemp fibers were subsequently dried from their initial moisture content using a hot-air oven until reaching a target moisture content of 10–12% wet basis, which is considered suitable for industrial applications. Tensile testing results indicated that the hot-air dried fibers exhibited an average elastic modulus of 2.726 ±1.451 GPa, showing a higher tendency than the naturally sun-dried group, which had an average value of 2.052 ±1.370 GPa. However, both drying processes exhibited consistent fracture morphologies when analyzed using Scanning Electron Microscopy (SEM). Samples subjected to high stress showed a compact microstructure of cellulose and lignin bonds, whereas samples with high strain exhibited fibrillation failure due to stress accumulation in the amorphous regions, leading to the formation of microcracks. In conclusion, the hot-air drying process can effectively replace natural sun drying without negatively affecting the mechanical properties or physical characteristics of the fibers.