มหัศจรรย์ “พลาสติก”

Written by thawatchai on . Posted in การบ้าน-แบบฝึกหัด, ลับสมอง, สังคมศาสตร์, เคมี, เทคโนโลยีพลังงาน




หน้าที่ 1 - มหัศจรรย์ พลาสติก

ดร. อรสา อ่อนจันทร์
นักวิทยาศาสตร์
กรมวิทยาศาสตร์บริการ กระทรวงวิทยาศาสตร์
นักเขียนประจำ วิชาการ.คอม


ลองคิดดูซิว่า ถ้าเราโยนของใช้ในบ้านทุกชิ้น ที่มีพลาสติกเป็นส่วนประกอบออกไป� เราจะเหลือของอยู่ในบ้านสักกี่ชิ้น ห้องครัวของหลายบ้าน (เช่นรูปข้างล่างนี้) คงว่างเปล่า เครื่องใช้คงหายไปเกือบหมด และที่สำคัญต่อชีวิตไม่แพ้เครื่องใช้ในครัวก็คือ โทรศัพท์� โทรทัศน์ หรือ เครื่องเสียง� สิ่งเหล่านี้ คงไม่เหลืออยู่อีกถ้าปราศจากพลาสติก (แค่นี้ก็สุดจะทนแล้วละค่ะ)





จากบททดสอบข้างบนทำให้เรารู้ว่า พลาสติกกลายมาเป็นสิ่งสำคัญ ในชีวิตประจำวันของมนุษย์ เป็นอย่างมาก ยากยิ่งนัก ที่จะมองหาวัตถุอื่นๆ มาแทนที่พลาสติก ทั้งนี้เนื่องจากคุณสมบัติ ที่โดดเด่นของพลาสติก คือ มีน้ำหนักเบา ทำให้สะดวกต่อการถือหิ้ว และการขนส่ง ตลอดจนมีความทนทาน อยู่ได้เป็นเวลานาน และเนื่องจากสามารถใช้ประโยชน์ ได้มากพลาสติก จึงเข้ามาแทนที่วัสดุอื่นๆ เช่น โลหะต่างๆ และไม้


“พลาสติก” คืออะไรใครรู้บ้าง ?
ในปัจจุบันนี้เครื่องใช้ในชีวิตประจำวันเกือบทุกชิ้นล้วนแล้วแต่มีส่วนประกอบของพลาสติกทั้งสิ้น ตัวอย่างดังที่เห็นจากภาพข้างล่างนี้ การนำเอาพลาสติกมาใช้ได้ขยายวงกว้างอย่างรวดเร็ว ตั้งแต่ถุงพลาสติกราคาชิ้นละไม่กี่สตางค์ ไปยังชิ้นส่วนอิเลคโทรนิคหรือชิ้นส่วนยานรถยนต์ราคาสูง และช่วงหลายสิบปีที่ผ่านมานี้พลาสติกมีส่วนสำคัญในเทคโนโลยีชั้นสูงต่างๆ เช่น โครงการอวกาศ เสื้อกันกระสุน หรือแม้แต่ทางการแพทย์ เช่นแขนหรือขาเทียม� เมื่อพลาสติกมีความสำคัญมากถึงขนาดนี้ แล้วมีใครรู้บ้างไหมว่า “พลาสติก” �คืออะไร? และ อะไรบ้างที่จัดเป็นวัสดุพลาสติก?



“พลาสติก” ตามพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน หมายถึง สารประกอบอินทรีย์ที่สังเคราะห์ขึ้นใช้แทนวัสดุธรรมชาติ บางชนิดเมื่อเย็นก็แข็งตัว เมื่อถูกความร้อนก็อ่อนตัว (Thermoplastic นั่นเองค่ะ) บางชนิดแข็งตัวถาวร (ส่วนนี่ก็คือ Thermoset)

แท้จริงแล้ว “พลาสติก” คือพอลิเมอร์ชนิดหนึ่งนั่นเอง ในชีวิตประจำวันของเรา “พอลิเมอร์” (Polymer) ได้เข้ามาเป็นส่วนหนึ่งในการดำรงชีวิต ไม่ว่าจะมองไปทางไหนเราก็จะพบผลิตภัณฑ์ที่ทำมาจากพอลิเมอร์ แต่คนส่วนใหญ่จะคุ้นเคยกับ “พลาสติก” มากกว่า

ส่วนคำว่า “พอลิเมอร์” มาจากคำกรีกสองคำ คือ poly แปลว่าหลายๆ หรือมาก และ mer แปลว่าหน่วยหรือส่วน ดังนั้น “พอลิเมอร์” คือสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงโดยมีโครงสร้างทางเคมีที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยซ้ำ ๆ ของโมเลกุลที่เรียกว่า “เมอร์” และหากเป็นโมเลกุลที่มี “เมอร์” เพียง 1 หน่วยก็จะเรียกว่า “มอนอเมอร์” (Monomer) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของพอลิเมอร์อีกที



ถ้าคิดตามอย่างง่ายๆ ก็คือ เปรียบเทียบโมเลกุลของพอลิเมอร์เป็นสายโซ่ยาว แต่ละห่วงของสายโซ่ก็คือ มอนอเมอร์นั่นเองค่ะสายโมเลกุลเหล่านี้จะเกี่ยวพันกัน จึงทำให้พอลิเมอร์แข็งแกร่ง กว่าจะดึงสายโมเลกุลพอลิเมอร์ให้แยกออกจากกันได้ ก็ต้องใช้แรงมากพอสมควร



การที่เราเรียกพอลิเมอร์ ว่าพลาสติกจนติดปาก อาจเป็นเพราะความคุ้นเคยที่มากกว่า ก็คงเหมือนกับที่คนไทย มักเรียกผงซักฟอกว่า แฟ้บ (บางคนบอกที่บ้านใช้แฟ้บยี่ห้อบรีส)� หรือเครื่องถ่ายเอกสาร ที่ใครๆมักบอกว่าไป Xerox (ทั้งๆที่ร้านนั้นไม่ได้มีเครื่องยี่ห้อ Xerox เลย) หรือ บะหมี่กึ่งสำเร็จรูป = มาม่า หรือ เครื่องเย็บกระดาษ = Max หรือ เทปกาวใส = สก๊อตช์เทป นั่นแหละค่ะ

จริงๆ แล้วพอลิเมอร์แบ่งตามเกณฑ์การเกิดออกได้เป็น 2 ประเภทดังนี้คือ
1. พอลิเมอร์ธรรมชาติ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน แป้ง เซลลูโลส ยางธรรมชาติ
2. พอลิเมอร์สังเคราะห์ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์เพื่อใช้ประโยชน์ต่าง ๆ เช่น พลาสติก ไนลอน ดาครอนและลูไซต์

ดังนั้นพลาสติกก็คือ พอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ขึ้นมานั่นเอง (ตรงกับพจนานุกรมเลยล่ะ)� เมื่อพิจารณาความหมาย ของพลาสติกในพจนานุกรมจะพบว่า พลาสติกแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ

1. เทอร์มอพลาสติก (thermoplastics; thermo แปลว่า ความร้อน และ plastic แปลว่า อ่อนนุ่ม) พลาสติกชนิดนี้ เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัว และเมื่ออุณหภูมิลดลงจะแข็งตัว ถ้าให้ความร้อนอีกก็จะอ่อนตัว สามารถทำให้กลับเป็นรูปเดิมหรือเปลี่ยนเป็นรูปอื่นได้ โดยสมบัติของพลาสติกเหมือนเดิม พลาสติกประเภทนี้ โครงสร้างโมเลกุล เป็นโซ่ตรงยาว มีการเชื่อมต่อระหว่างโซ่พอลิเมอร์น้อยมาก จึงสามารถหลอมเหลว หรือเมื่อผ่านการอัดแรงมากๆ โดยจะไม่ทำลายโครงสร้างเดิม ตัวอย่างของเทอร์มอพลาสติก คือ พอลิเอทิลีน พอลิโพรพิลีน พอลิสไตรีน (เป็นการเปลี่ยนสภาวะทางกายภาพเท่านั้น เปรียบเหมือนการเปลี่ยนสถานะของน้ำและน้ำแข็ง ซึ่งสามารถเปลี่ยนไป-กลับได้หลายครั้ง ดังรูป)



การเปลี่ยนรูปของพลาสติกชนิดเทอร์มอพลาสติก

2. พลาสติกเทอร์มอเซต (thermosetting� plastics หรือ thermoset; thermo แปลว่า ความร้อน และ set แปลว่า ทำให้แข็ง) พลาสติกชนิดนี้ จะคงรูปภายหลังจากการผ่านความร้อน หรือแรงดัน เพียงครั้งเดียว เมื่อเย็นลงจะแข็งตัว มีความแข็งแรงมาก ทนความร้อนและความดัน ไม่อ่อนตัวและเปลี่ยนรูปร่างไม่ได้ แต่ถ้าอุณหภูมิสูงพอ ก็จะแตกและไหม้เป็นขี้เถ้าสีดำ พลาสติกประเภทนี้ โมเลกุลจะเชื่อมโยงกันเป็นร่างแหจับกันแน่น แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลแข็งแรงมาก จึงไม่สามารถนำมาหลอมเหลวได้

ตัวอย่างของเทอร์มอพลาสติก คือ เมลามีน พอลิยูรีเทน อิพอกซี (เป็นการเปลี่ยนสภาวะทางเคมี เปรียบเหมือนการอบเค้ก ซึ่งเมื่อให้ความร้อนสารจะเปลี่ยนสภาพทางเคมีและคงรูปอย่างนั้นไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้อีก)



การเปลี่ยนรูปของพลาสติกชนิดเทอร์มอเซต




พลาสติกส่วนใหญ่จัดเป็น“เทอร์โมพลาสติก” ซึ่งเมื่อได้รับความร้อนประมาณ 200 องศาเซลเซียส สายโมเลกุลของพลาสติก จะคงสภาพอยู่ได้ แต่จะแยกตัวห่างพอ ที่จะเลื่อนซ้อนกันได้อีก ดังนั้น เราจึงนำพลาสติกชนิดนี้ มาหลอมและหล่อใหม่ได้ ซ้ำแล้วซ้ำอีก (สามารถนำมารีไซเคิลได้เป็นอย่างดีทีเดียว) เมื่อพลาสติกเย็นลง ก็จะมีรูปใหม่ที่แข็งแกร่งเหมือนเดิม ส่วน “เทอร์โมเซ็ต” เมื่อถูกความร้อนครั้งหนึ่งแล้ว ก็หมดคุณสมบัติ ในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างนั้น จะไม่สามารถนำมาหล่อใหม่ได้อีก




หน้าที่ 2 - วิวัฒนาการของพลาสติก (ยุคบุกเบิก)

ดร. อรสา อ่อนจันทร์
นักวิทยาศาสตร์
กรมวิทยาศาสตร์บริการ กระทรวงวิทยาศาสตร์
นักเขียนประจำ วิชาการ.คอม



วิวัฒนาการของพลาสติก
ชีวิตที่ปราศจากพลาสติก คงเป็นไปได้ยากสำหรับโลกยุคนี้ เป็นที่รู้กันดีว่าพลาสติก ได้เข้ามามีบทบาทสำคัญในหลายด้าน ทั้งด้านสุขภาพ ความปลอดภัย ตลอดจนเครื่องอำนวยความสะดวกต่างๆ แต่จะมีสักกี่คน ที่รู้ถึงวิวัฒนาการของพลาสติกว่า พลาสติกได้ถูกประดิษฐ์ คิดค้นมาได้อย่างไร เมื่อไหร่ และใครบ้างเป็นผู้มีบทบาทในการค้นพบนั้นๆ

จริงแล้วนั้น มนุษย์ใช้พอลิเมอร์ มาตั้งแต่โบราณกาล ทั้งที่ไม่มีใครรู้จักคำว่าพอลิเมอร์ โดยเริ่มจากพอลิเมอร์ธรรมชาติ คือ คนโบราณ รู้จักใช้ขนสัตว์ เป็นเครื่องนุ่งห่ม และใช้ปูพื้นในที่อยู่อาศัย อีกทั้งยังมีการค้นพบผ้าฝ้ายในแม็กซิโก ซึ่งเชื่อว่าอายุไม่ต่ำกว่า 7000 ปี นอกจากนี้ยังพบผ้าไหมในจีน ผ้าลินินที่ทำจากปอใช้ห่อมัมมี่ในอียิปต์ ประมาณกว่า 5000 ปีมาแล้ว เชลเล็ค (shellac) ใช้สำหรับเคลือบผิวเพื่อความสวยงาม ก็ใช้มาแล้วกว่า 3000 ปี นักเขียนโรมันโบราณ ก็รู้จักใช้อำพันสำหรับดูดฝุ่น มาแล้วก่อนคริสตศักราช ต่อมาเมื่อคริสโตเฟอร์โคลัมบัส (Columbus) นักสำรวจและนักบุกเบิกชาวอิตาลี ค้นพบทวีปอเมริกา โดยไปถึงอเมริกาใต้ในราวปี ค.ศ.1492�ได้พบคนพื้นเมือง นำยางธรรมชาติจากต้นยาง�(Heveabraziliensis)�มาทำเป็นภาชนะรองเท้า�ขันน้ำ�และของเล่นอื่น ๆ

ในปี ค.ศ.1839 การนำวัตถุพอลิเมอร์มาใช้เป็นประโยชน์ อย่างจริงจังเริ่มขึ้นหลังจากที่�ชาลส์�กูดเยียร์�(Charles�Goodyear)นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน ได้พบผลสำเร็จ ในการปรับปรุงสมบัติของยางธรรมชาติ โดยผสมกำมะถันกับยางธรรมชาติ และให้ความร้อน วิธีการของกูดเยียร์รู้จักกันดีทุกวันนี้ว่า วัลคาไนเซชัน (vulcanization)�ยางที่ผ่านกระบวนการวัลกาไนเซชัน มีสมบัติดีและใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง จนกระทั่งทุกวันนี้�



ในปี ค.ศ. 1843 William�Montgomerie ได้เล็งเห็นถึงประโยชน์ของกัตตา – เปอร์ชา (Gatta – percha) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ได้จากต้นไม้ในมาเลเซีย ใช้ประโยชน์ทำสายเคเบิลในเรือดำน้ำ

ในปี ค.ศ.1851�เนลสัน (Nelson) น้องชายของชาลส์�กูดเยียร์�ได้ผสมกำมะถันในปริมาณที่มากขึ้นได้ยางที่แข็งมากเรียกว่ายางแข็งหรือ อีโบไนต์ (ebonite) ซึ่งมีสมบัติเป็นพลาสติกอาจกล่าวได้ว่าอีโบไนต์พลาสติก (จำพวก Thermoset) ชนิดแรกที่มนุษย์ทำขึ้นจากวัสดุพอลิเมอร์ที่มีในธรรมชาติ


history of plastics timeline

ในปี ค.ศ. 1862 Alexander Parks ชาวอังกฤษ ได้เปิดตัว พาร์เคซีน (Parkesine)ในงาน Great International Exhibition ในกรุงลอนดอน เขาได้ค้นพบพาร์เคซีนและได้จดทะเบียนไว้ในปี ค.ศ. 1861 โดยอ้างว่าเป็นพลาสติกชนิดใหม่ทำโดยมนุษย์ และสามารถทำทุกอย่างที่ยางทำได้ แต่มีข้อดีคือ พาร์เคซีนสามารถทำให้เป็นสีและสามารถขึ้นรูปให้มีลักษณะต่างๆ ได้ ดังรูปข้างล่างนี้ ซึ่งชิ้นงานยางวัลคาไนส์มักจะมีสีดำไม่สวยงาม พาร์เคซีนเป็นวัสดุชนิดเซลลูโลสไนเตรต (cellulose nitrate) มีสีคล้ายงาช้าง ยืดหยุ่นได้คล้ายยางและสามารถกันน้ำได้ อย่างไรก็ดีพาร์เคซีนไม่ประสบความสำเร็จในเท่าที่ควรเชิงธุรกิจ เนื่องจากต้นทุนที่สูงของวัตถุดิบ



Parkesine


Razor handle  Sheet specimens
Green moulded plaque Small decorative moulding Billiard Ball
Pin Brooch Buckle Prayer Book Cover
ชิ้นงานที่ทำจากพาร์เคซีน ซึ่งนำไปแสดงในงาน Great International Exhibition ที่กรุงลอนดอน ปี ค.ศ. 1862

ในปี ค.ศ. 18 66 จอห์น เวสลีย์ ไฮแอตต์ (John�Wesley�Hyatt) นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน ได้รับการตัดสิน ให้เป็นผู้ชนะการประกวด การประดิษฐ์ลูกบิลเลียด ชิงรางวัลในสหรัฐอเมริกา สำหรับผู้ที่หาวัสดุ ราคาถูกมาใช้แทนลูกบิลเลียด ที่เดิมทำด้วยงาช้าง ซึ่งหายากขึ้นทุกวัน เขาประดิษฐ์ลูกบิลเลียด ด้วยสารที่เขาตั้งชื่อว่า เซลลูลอยด์ (celluloid) ไม่ช้าก็มีการค้นพบประโยชน์อื่น ๆของเซลลูลอยด์ เช่น ทำกรอบแว่นตา ด้ามมีด แผงบังลมรถ และฟิล์มถ่ายภาพ ซึ่งหากไม่มีเซลลูลอยด์ อุตสาหกรรมภาพยนตร์คงไม่มีวันเกิดขึ้นมาได้ อย่างไรก็ตาม เซลลูลอยด์ ไม่ใช่สารสังเคราะห์ล้วน เพราะใช้วัตถุดิบเซลลูโลสที่มีในพืช


celluloid billiard balls

ในปี ค.ศ. 1891 เรยอน (Rayon) ซึ่งเป็นเส้นใยสังเคราะห์ชนิดแรก ได้พัฒนาขึ้นมาครั้งแรกในกรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศส โดย Louis Marie Hilaire Berniguat� มีจุดประสงค์ศึกษาเพื่อหาไหมเทียม ที่ผลิตโดยมนุษย์� Berniguat เริ่มศึกษาจากการสร้างเส้นใย ของหนอนไหม� และพบว่าตัวหนอน ได้ขับของเหลวในร่างกาย ออกมาทางช่องเล็กๆ� เขาจึงได้พยายามสร้างของเหลว (ดัดแปลงมาจากเซลลูโลส) ที่มีสมบัติคล้าย กับของเหลวธรรมชาติ ของหนอนไหม และขับให้ไหลผ่านเครื่องมือที่มีรูเล็กๆ มีให้มีลักษณะเป็นเส้นใย ที่สามารถนำมาฟั่นให้เป็นไหมได้ ผลที่ได้เป็นที่น่าพึงพอใจอย่างยิ่ง คือเมื่อสัมผัสเส้นใยแล้วให้ความรู้สึกเหมือนไหม แต่ปัญหาอย่างเดียวที่มีคือ เส้นใยที่ได้ติดไฟได้ง่ายมาก อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขให้หมดไป โดย Charles� Topham และผลิตขายได้ในปี ค.ศ. 1892


Photo of Louis Marie Hilaire Bernigaud, French chemist, early 20th century.
Louis Marie Hilaire Berniguat

ในปี ค .ศ. 1907 ลีโอ เฮนดริกค์ เบเคอร์แลนด์ (Leo Hendrick Baekeland) ได้ประสบความสำเร็จในการทำ พอลิเมอร์สังเคราะห์ (พลาสติก) ชนิดแรก โดยใช้ฟีนอล (phenol) ทำปฏิกิริยาควบแน่นกับฟอร์มัลดีไฮด์ (formaldehyde)�ผลิตภัณฑ์ที่ได้เรียกว่าแบกเคลไลต์�(Bakelite)�เป็นพลาสติกชนิดแรก ที่สังเคราะห์ขึ้นใช้ในทางการค้า�เบเคอร์แลนด์เป็นนักเคมี ผู้ถือกำเนิดในประเทศเบลเยียม และต่อมาได้เดินทาง มาตั้งรกรากอยู่ที่รัฐนิวยอร์ก ประเทศอเมริกา หลังจากที่เขาได้รับปริญญาเอก ทางด้านวิทยาศาสตร์ ด้วยอายุเพียง 21 ปีเท่านั้น การค้นพบของเบเคอร์แลนด์ กระตุ้นให้เกิดการผลิตพลาสติกชนิดอื่นๆ ตลอดจนการเติบโตของอุตสาหกรรมพลาสติกชนิดอื่น ๆ ตลอดจนการเติบโตของอุตสาหกรรมพลาสติก ปัจจุบันนี้�







ผลิตภัณฑ์จาก แบกเคลไลต์

ในปี ค.ศ. 1913 Dr. Jacques Edwin Brandenberger วิศวกรชาวสวิสเซอร์แลนด์ ได้ค้นพบ �เซลโลเฟน (cellophane) แผ่นพลาสติกที่มีความใส โดยเขามีแรงบันดาลใจ มาจากเหตุการณ์ เมื่อเขาสังเกตุเห็นลูกค้า ในร้านอาหารแห่งหนึ่ง ทำไวน์หกรดลงบนผ้าปูโต๊ะ ซึ่งบริกร รีบนำผ้าผืนใหม่มาเปลี่ยนให้ทันที และทิ้งผืนเก่าที่เลอะเทอะไป เขาจึงมุ่งมั่นว่าจะต้องค้นหาวัสดุ ที่สามารถทำความสะอาด ได้ง่ายเพียวแค่เช็ดออก เพื่อป้องกันอุบัติเหตุเหล่านี้ โดยขั้นแรกเขาได้ผสมสารวิสคอส (Viscose ซึ่งเป็นอนุพันธ์หนึ่งของเซลลูโลส) ลงในผ้า แต่ผลปรากฏว่า วัสดุที่ได้แข็งเกินกว่าที่จะใช้งานได้ ต่อมาเขาได้พัฒนาเครื่องจักร ที่สามารถขึ้นรูปวิสคอสให้เป็นแผ่นบางๆ จนได้แผ่นเซลโลเฟนใส ที่นำมาใช้ห่อหุ้มสินค้า และอาหาร ดังที่เห็นทั่วไปในห้างสรรพสินค้าทุกวันนี้



Dr. Jacques Edwin Brandenberger


ผลิตภัณฑ์จากเซลโลเฟน

ในปี ค.ศ. 1929� กลุ่ม I.G. Farbenindustrie AG ซึ่งเป็นกลุ่มของอุตสาหกรรมด้านเคมีของประเทศเยอรมัน ได้ร่มมือกันคิดค้นวิธีการเตรียมพอลิสไตรีน (Polystyrene, PS) ขึ้น โดยการนำของ Herman Mark จากนั้นในปี ในปี ค.ศ. 1931 บริษัท BASF ได้ทำผลิตภัณฑ์ชิ้นแรก จากพอลิสไตรีนออกสู่ท้องตลาด ในขณะเดียวกันบริษัท Dow Chemical Company ของประเทศสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาผลิตภัณฑ์ของพอลิสไตรีนขึ้นเช่นกัน แต่ใช้เวลานานพอสมควร และได้ผลิตเป็นสินค้าชิ้นแรกออกสู่ท้องตลาดในปี ค.ศ. 1935 ในปัจจุบันนี้ ผลิตภัณฑ์ของพอลิสไตรีน มีมากมายหลายรูปแบบ เช่น ของเล่นเด็ก ส่วนประกอบภายนอกของเครื่องใช้ไฟฟ้า ตลอดจนบรรจุภัณฑ์ และแก้วโฟมใส่เครื่องดื่ม



นักวิทยาศาสตร์ของกลุ่ม I.G. Farbenindustrie AG




หน้าที่ 3 - วิวัฒนาการของพลาสติก (ช่วงปัจจุบัน)

ดร. อรสา อ่อนจันทร์
นักวิทยาศาสตร์
กรมวิทยาศาสตร์บริการ กระทรวงวิทยาศาสตร์
นักเขียนประจำ วิชาการ.คอม



Herman Mark

High chair for dolls house in PSViscount telephone in ABSMargarine tubs made from polystyrene
ผลิตภัณฑ์จากพอลิสไตรีน

ในปี ค.ศ. 1930 พอลิไวนิลคลอไรด์ หรือที่เป็นที่รู้จักในชื่อ พีวิซี (Polyvilnyl Chloride, PVC) ได้ถูกค้นพบโดย Waldo Lonsbury Semon จากบริษัท B.F. Goodrich ในเมือง Akron รัฐ Ohio ประเทศสหรัฐอเมริกา พีวีซีได้แจ้งเกิดในวิวัฒนาการของพลาสติกเมื่อ Semon ค้นพบการทำให้แผ่นพีวีซีบางที่เหนียวและนิ่ม (Plasticided PVC) การใช้งานในช่วงแรกที่สำคัญ คือ การนำไปใช้ในการสร้างเขื่อนกั้นน้ำ และหลังสงครามโลกครั้งที่สอง พีวีซีได้เข้ามีบทบาทสำคัญโดยนำมาทำเป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิ้ลทดแทนยางธรรมชาติที่ขาดแคลนในขณะนั้น จากนั้นพีวีซียังได้เข้ามาครองใจผู้ใช้ทั่วโลกจากการนำทำเป็นหนังเทียมเพื่อใช้หุ้มเก้าอี้โซฟาที่พวกเราใช้กันอยู่ที่บ้านนั่นแหละค่ะ การที่พีวีซีได้รับความนิยมและใช้กันในรูปแบบต่างๆ อย่างแพร่หลายก็เนื่องจาก พีวีซีเป็นวัสดุที่มีราคาถูก ทนทาน ติดไฟได้ยาก และยังสามารถขึ้นรูปได้ง่ายอีกด้วยล่ะ


Waldo Lonsbury Semon

Marshmallow Man 1980sDress belt 1960sRainhat 1950s 

PVC curtaining, 'Collage' - Storella by Storey'sSqueaky toy 1950s45 rpm record 1950s 

ผลิตภัณฑ์ต่างๆ จากพีวีซี

ในปี ค.ศ. 1935 ไนลอน (Nylon) ได้ถูกคิดค้นและพัฒนาขึ้นโดยการนำของ วอลเลส� ฮูม คาร์โรเทอร์ (Wallace Hume Carothers) นักเคมีจากมหาวิทยาลัยฮาเวิร์ด (Harvard University) ซึ่งต่อมาได้มาทำงานเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการเคมีให้แก่บริษัทยักษ์ใหญ่ คือ Du Pont Company �ทั้งนี้ Julian Hill นักวิจัยในกลุ่มของคาร์โรเทอร์� ได้เตรียมไนลอนขึ้นเพื่อใช้ทดแทนเส้นใยจากธรรมชาติเช่น ใยไหม ซึ่งในตอนแรกนั้นเขาได้เรียกเส้นใยที่เตรียมได้นี้ว่า เส้นใย 66 (Fiber 66) �คาร์โรเทอร์ได้เล็งเห็นว่าเส้นใยมีคุณสมบัติที่ดีและ สามารถนำมาทำเป็นถุงน่องได้ ดังนั้นบริษัท ดูปองท์ จึงส่งผลิตภัณฑ์นี้ออกสู่ตลาดในปี ค.ศ. 1939 ราคาคู่ละ 1 ดอลลาร์ ผลปรากฏว่าสามารถขายได้ถึง 5 ล้านคู่ภายในวันแรกเท่านั้น และเมื่อสหรัฐอเมริกาได้กระโจนเข้าสู่สงครามโลกครั้งที่ 2 ไนลอนมีความสำคัญเป็นอย่างมาก คือเป็นวัตถุดิบที่ใช้ในการทำร่มชูชีพ เนื่องจากมีความคงทนสูง และทุกวันนี้เราพบว่าไนลอนสามารถพบได้ในเครื่องใช้ต่างๆ มากมายในชีวิตประจำวัน น่าเสียดายที่คาร์โรเทอร์ไม่สามารถรู้ได้เลยว่าเขาได้เปลี่ยนโลกนี้ไปมากขนาดไหนจากการค้นพบ “ไนลอน” ของเขาและคณะ เพราะเขาได้เสียชีวิต (ฆ่าตัวตายโดยการดื่มยาพิษไซยาไนด์) ในปี ค.ศ. 1937 ด้วยอายุเพียง 41 ปี ก่อนหน้าที่ผลิตภัณฑ์ถุงน่องจะออกสู่ตลาดเสียอีก

 
Wallace Hume Carothers �������������Julian Hill

 
ผลิตภัณฑ์ถุงน่องที่ทำจากไนลอนี

Nylon stockings 1945Nylon gear wheels 1983Racquet frame - carbon fibre filled nylon 1980s
ผลิตภัณฑ์อื่นๆ จากไนลอน

ในปี ค.ศ. 1933 Ralph Wiley คนงานในห้องปฏิบัติการของบริษัท Dow Cheical ได้ค้นพบพลาสติกชนิดใหม่ คือ พอลิไวนิลลิดีนคลอไรด์ (Polyvinylidene Chloride, PVDC) หรือรู้จักกันในชื่อทางการค้าว่า “Saran” คุณสมบัติที่เด่นของ PVDC คือ การแพร่ผ่านของน้ำและก๊าซต่างๆ ต่ำ ตลอดจนทนต่อสารเคมีและตัวทำละลายต่างๆ ได้ดี

ในช่วงแรกจึงได้นำมาใช้เคลือบบนเครื่องมือทางทหารเพื่อป้องกันการกัดกร่อนเมื่อสัมผัสกับไอเกลือจากทะเล หลังจากนั้นได้ดัดแปลงมาใช้กับอาหาร โดยทำเป็นฟิล์มบางห่อหุ้มภาชนะเพื่อยืดอายุของอาหาร นับว่าเป็นการประยุกต์ใช้แผ่นฟิล์ม PVDC ที่เป็นประโยชน์และเป็นที่รู้จักกันแพร่หลายในปัจจุบันนี้

 

 
แผ่นฟิล์ม PVDC บางใช้สำหรับห่อหุ้มภาชนะเพื่อยืดอายุของอาหาร

ในปี ค.ศ. 1933 เช่นเดียวกัน �พอลิเอทิลีน (Polyethylene, PE) ได้ถูกค้นพบขึ้นโดยบังเอิญในห้องปฏิบัติการทางเคมีของ ICI (Imperial Chemical Industries) โดยนักวิจัยสองท่าน คือ Reginald Gibson และ Eric Fawcett �ทั้งสองท่านนี้หารู้ไม่ว่าการค้นพบพอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ (Low Density Polyethylene, LDPE) ของพวกเขามีผลกระทบต่อโลกนี้มากทีเดียว ในช่วงเวลานั้นพอลิเอทิลีนมีบทบาทสำคัญในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 โดยใช้เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิ้ลใต้น้ำ และเป็นฉนวนสำหรับเรดาร์ ทั้งนี้เพราะพอลิเอทิลีนมีสมบัติเบา และเป็นฉนวนที่ดี นอกจากนี้พอลิเอทิลีนยังเป็นเทอร์มอพลาสติกที่สามารถขึ้นรูปได้ง่ายอีกด้วย �หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 พอลิเอทิลีนได้รับความนิยมอย่างมากมาย มากกว่าที่ไอซีไอคาดหวังไว้เยอะมาก พอลิเอทิลีนกลายเป็นพลาสติกที่มียอดขายถึงพันลานปอนด์ในประเทศอเมริกา และเป็นพลาสติกที่มีปริมาณการใช้สูงสุดในโลก ทุกวันนี้เราจะเห็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ จากพอลิเอทิลีนมากมายในชีวิตประจำวัน เช่น ขวดน้ำอัดลม ถัง ภาชนะใส่อาหาร ตลอดจนถุงพลาสติกที่ใช้กันอย่างเกลื่อนกลาดในทุกวันนี้
 

 
Reginald�� Gibson & Eric�� Fawcett�

Carrier bags made from LDPEPoppit beads 1950sToy domestic ware in polyethylene
ผลิตภัณฑ์ต่างๆ จากพอลิเอทิลีน

ในปี ค.ศ. 1938 นักวิจัยจากบริษัทดูปองท์ Roy Plunkett ได้ค้นพบพลาสติกชนิดใหม่ด้วยความบังเอิญอีกเช่นกัน นั่นคือ เทฟลอน (Teflon) ซึ่งนิยมใช้ทำเป็นเครื่องใช้ในครัว �Plunkett ผ่านก๊าซฟรีออน (Freon) ผ่านท่อที่เย็นทิ้งไว้ข้ามคืน� เช้าของวันใหม่เขาได้พบผงสีขาวภายในท่อนั้น ซึ่งก็คือ เทปล่อน นั่นเอง� พลาสติกชนิดใหม่นี้มีคุณสมบัติพิเศษคือ สามารถทนต่อกรด สารเคมีต่างๆ รวมทั้งอุณหภูมิสูงและต่ำได้ดี �นอกจากนี้ยังเป็นฉนวนที่ดีอีกด้วย แต่คุณสมบัติที่เป็นที่รู้จักกันดี คือ มีพื้นผิวที่ลื่น สารต่างๆเกาะติดได้ยาก จึงนิยมนำมาเคลือบบนผิวของ หม้อ กระทะ และภาชนะต่างๆ (non-stick cookware) เพื่อให้ทำอาหารและทำความสะอาดได้ง่าย

บทความนี้ ยังไม่จบ

จะ update ทุก ๆ วันจันทร์จ้า




เกี่ยวกับผู้เขียน
ดร.อรสา อ่อนจันทร์ จบ ป.ตรี ด้านเคมี ที่คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ และ ปริญญาโทใบแรก ด้าน Polymer Science (international program) จาก Petroleum and Petrochemical College (จุฬาลงกรณมหาิวิทยาลัย combined with Case Western University, University of Michigan, University of Oklahoma) และสำเร็จปริญญาโทใบที่ 2 และ ปริญญาเอก ด้าน Polymer Science and Engineering จาก Lehigh University ประเทศสหรัฐอเมริกา

ดร.อรสา ไม่เพียงเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ กรมวิทยาศาสตร์บริการ แต่ยังเป็นคนที่ถ่ายทอด เรื่องราววิทยาศาสตร์ได้อย่างดีเยี่ยม สนุกสนาน ฟังง่าย เข้าใจง่าย

ดร.อรสา เป็นอีกหนึ่งท่าน ที่ขอเป็นอีกแรง ช่วยผลักดัน การเผยแพร่เรื่องราววิทยาศาสตร์ดีๆ สู่ประเทศไทย ผ่านวิชาการ.คอม


แสดงความคิดเห็น