สารเคมีในอุตสาหกรรมสิ่งทอ

อุตสาหกรรมการผลิตสิ่งทอเป็นอุตสาหกรรมที่มีการใช้สารเคมี (และพลังงาน) มากและหลากหลายชนิดอุตสาหกรรมหนึ่ง ผลกระทบจากสารเคมีจึงมีต่อผู้ปฏิบัติงานที่ใช้สารเคมีโดยตรงและผู้บริโภคสินค้าสิ่งทอ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในเรื่องของการใช้พลังงานและการปลดปล่อยสารเคมีจากกระบวนการผลิตออกสู่สิ่งแวดล้อม ดังนั้นการได้รับทราบข้อมูลเกี่ยวกับสารเคมีที่ใช้จะเป็นประโยชน์ต่อการจัดการสารเคมีเหล่านั้นให้เหมาะสมและปลอดภัย

            การผลิตผลิตภัณฑ์สิ่งทอประเภทหนึ่งๆ มีขั้นตอนการผลิตหลายขั้นตอน โดยกระบวนการหลักๆ ที่สำคัญ มีดังนี้

            กระบวนการต้นน้ำและกลางน้ำของการผลิตสิ่งทอเป็นกระบวนการที่มีการใช้สารเคมีจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งขั้นตอนการเตรียม ย้อม พิมพ์ และตกแต่งสำเร็จสิ่งทอ ประเภทของสารเคมีและลักษณะการใช้งานแบ่งตามขั้นตอนการผลิตได้ดังนี้

ขั้นตอนการผลิตเส้นใย

            เส้นใยสิ่งทอแบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ได้ 2 ประเภท คือ เส้นใยธรรมชาติและเส้นใยประดิษฐ์ เส้นใยธรรมชาติที่สำคัญในอุตสาหกรรมสิ่งทอ ได้แก่ ฝ้าย ขนสัตว์ และไหม เส้นใยเหล่านี้ได้จากการเพาะปลูกและจากสัตว์ สารเคมีที่ใช้จึงเป็นสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับการเพาะปลูก เลี้ยงสัตว์ มีการใช้สารฆ่าแมลงและปุ๋ยเคมีในการเพาะปลูกฝ้ายปริมาณค่อนข้างมากและส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันจึงหันมาผลิตฝ้ายอินทรีย์ (Organic cotton) ที่ไม่ใช้สารเคมีในการเพาะปลูกเลยมากขึ้น เพื่อความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ส่วนขนสัตว์ก็มีการใช้สารฆ่าแมลงที่รบกวนเช่นกัน สำหรับกระบวนการผลิตเส้นใยประดิษฐ์ซึ่งแบ่งเป็นประเภทย่อยได้ 2 ประเภท คือ เส้นใยปรับรูปใหม่ (Regenerated fibers) และเส้นใยสังเคราะห์ การใช้สารเคมีจะขึ้นอยู่กับประเภทของเส้นใยที่ผลิต  เส้นใยปรับรูปใหม่ส่วนใหญ่เป็นเส้นใยจากเซลลูโลสที่ถูกนำมาละลายในตัวทำละลายที่เหมาะสมแล้วผ่านกระบวนการปั่นออกมาเป็นเส้นใย ตัวทำละลายที่ใช้ส่วนใหญ่ค่อนข้างอันตราย อย่างไรก็ตาม ในการผลิตเชิงอุตสาหกรรมสามารถใช้กระบวนการที่เป็นระบบปิดและใช้เทคโนโลยีการนำตัวทำละลายกลับมาใช้ใหม่ (Solvent recovery) เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมได้ กระบวนการผลิตเส้นใยสังเคราะห์เป็นการขึ้นรูปพอลิเมอร์ออกมาเป็นเส้นใยโดยเทคนิคการปั่นเส้นใยแบบหลอมเป็นหลัก มีการใช้สารเคมีทั้งที่เป็นสารตั้งต้นและสารช่วยในกระบวนการ ตั้งแต่ขั้นการผลิตพอลิเมอร์ที่ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตซึ่งสารบางตัวมีความเป็นพิษและไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ยังมีตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) ประเภท antimony oxide ที่ใช้ในการผลิตพอลิเอสเตอร์ poly(ethylene terephthalate) จัดเป็นสารที่ควรหลีกเลี่ยงเนื่องจากมีผลก่อมะเร็ง

ขั้นตอนการผลิตเส้นด้าย

            สารเคมีที่ใช้ในขั้นตอนนี้ คือ สารหล่อลื่น (Lubricants) ที่ช่วยลดแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นกับเส้นใยระหว่างการปั่นด้าย สารหล่อลื่นที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นน้ำมัน mineral oil สารหล่อลื่นกลุ่ม polyaromatic hydrocarbons (PAHs) มีผลเป็นสารก่อมะเร็งและเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม จึงควรหลีกเลี่ยงและปัจจุบันถูกห้ามใช้สำหรับผลิตภัณฑ์สิ่งทอที่จะนำเข้าสหภาพยุโรป นอกจากน้ำมันหล่อลื่นแล้วยังมีสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการนี้อีกคือสารลดแรงตึงผิว (Surfactants) ที่ใช้ในการเตรียมอิมัลชั่นกับน้ำมัน สารลดแรงตึงผิวประเภท Alcohol ethoxylates (AEOs) และ Alkyl phenol ethoxylates (APEOs) เป็นสารกลุ่มที่ห้ามใช้เป็นส่วนผสมในปริมาณที่เกินกว่า 0.1% ตามข้อกำหนดของสหภาพยุโรป Directive 2003/53/EG  สาร APEOs มีผลต่อระบบฮอร์โมนและเป็นสารที่มีสมบัติตกค้างยาวนาน (persistent) เนื่องจากสลายตัวช้า สามารถสะสมได้ในสิ่งมีชีวิต (Bio-accumulative) โดยส่วนใหญ่มักสะสมในเนื้อเยื่อไขมันและเป็นพิษ นอกจากนี้ยังเป็นพิษต่อสัตว์น้ำหากเจือปนในน้ำทิ้งจากกระบวนการที่ระบายออกสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ [1]

ขั้นตอนการผลิตผ้าผืน

            กระบวนการผลิตผ้าผืน ได้แก่ กระบวนการทอและกระบวนการถัก สารเคมีที่ใช้เป็นสารที่ทำหน้าที่หล่อลื่น ลดแรงเสียดทานระหว่างกระบวนการทอ และถัก สำหรับกระบวนการทอจำเป็นต้องมีการเคลือบเส้นด้ายยืนด้วยสาร Sizing (Sizing agent) สาร sizing ที่สำคัญนี้มีทั้งสารจากธรรมชาติและสารสังเคราะห์ ได้แก่ แป้ง (Starch) poly(vinyl alcohol) (PVA) และ carboxymethyl cellulose เป็นต้น การเลือกใช้สารเหล่านี้ควรคำนึงถึงความยาก ความง่ายในการกำจัดออกจากผ้าด้วย การใช้แป้งเป็นสาร sizing เมื่อต้องการกำจัดออกมักจะต้องใช้สารเคมีช่วย ในขณะที่การใช้ PVA ซึ่งมีคุณสมบัติละลายน้ำได้ สามารถกำจัดออกได้ง่ายกว่า และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

ขั้นตอนการเตรียมผ้า

            กระบวนการเตรียมผ้าก่อนเข้าสู่กระบวนการย้อม ประกอบด้วยกระบวนการที่สำคัญ คือ

            - การลอกแป้ง (Desizing)

            - การทำความสะอาด (Scouring)

            - การฟอกขาว (Bleaching)

            - การชุบมัน (Mercerization) สำหรับเส้นใยฝ้าย

            ประเภทของสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการลอกแป้งขึ้นอยู่กับชนิดของสาร sizing ที่ใช้ในขั้นตอนการลงแป้ง (Sizing) เช่น หากใช้แป้ง (starch) เคลือบเส้นด้าย แป้งมีสมบัติไม่ละลายน้ำเมื่อจะกำจัดออกจึงต้องใช้สารออกซิไดซิง (Oxidizing agent) หรือเอมไซม์อะไมเลสย่อยแป้งออก ถ้าเป็น PVA ก็สามารถกำจัดออกได้ง่ายโดยการต้มในน้ำร้อนเนื่องจาก PVA ละลายน้ำได้

            การทำความสะอาดโดยทั่วไปใช้สารลดแรงตึงผิว (น้ำสบู่) และด่างในการกำจัดสิ่งสกปรกออกจากผ้า สารลดแรงตึงผิวที่ใช้เป็นประเภทประจุลบและไม่มีประจุ ส่วนด่างที่ใช้คือโซเดียมคาร์บอเนต นอกจากนี้ยังมีการใช้สารลดแรงตึงผิวเป็นสารช่วยเปียกด้วย การทำความสะอาดผ้าสามารถทำได้โดยใช้เอนไซม์เช่นกันเพื่อลดการใช้สารเคมี

            กระบวนการฟอกขาวเป็นกระบวนการที่ทำให้วัสดุสิ่งทอมีความขาวเพิ่มขึ้นโดยการใช้สารเคมีช่วย การฟอกขาวถือว่ามีความสำคัญต่อประสิทธิภาพในการย้อมสีวัสดุสิ่งทอโดยเฉพาะการย้อมในเฉดสีอ่อนและการผลิตผ้าขาว สารฟอกขาวที่ใช้มีด้วยกันหลายประเภท สารฟอกขาวประเภทออกซิเดทีฟที่สำคัญ ได้แก่ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (Hydrogen peroxide) โซเดียมไฮโปคลอไรต์ (Sodium hypochlorite) โซเดียมคลอไรต์ (Sodium chlorite) ส่วนสารฟอกขาวประเภทรีดักทีฟที่สำคัญ ได้แก่ Sodium hydrosulphite สารฟอกขาวประเภทที่มีคลอรีนโดยเฉพาะ Sodium hypochorite มักก่อให้เกิดสารประกอบ AOX (absorbable organic halogens) ที่ปลดปล่อยออกมาสูง ส่วน Sodium chlorite แม้ว่าจะปลดปล่อยสาร AOX ปริมาณต่ำกว่าแต่ในการฟอกขาวเกิดสาร chlorine dioxide ที่เป็นพิษ ดังนั้นการฟอกขาวจึงนิยมใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ซึ่งไม่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบ ส่วน sodium hydrosulphite เป็นสารที่ก่อให้เกิดการระคายเคืองและเป็นพิษ [1]