จิ๋วแต่แจ๋วด้วยMicro-encapsulation

ผ้าหอมอโรมาเทอราปี (Aromatherapy)…หอมข้ามปี…

ศูนย์พัฒนาผลิตภัณฑ์สิ่งทอ  สถาบันพัฒนาอุตสาหกรรมสิ่งทอ

ซอยตรีมิตร ถ. พระราม 4 แขวงพระโขนง เขตคลองเตย กทม.10110

ชื่อว่า….ในชีวิตประจำวันของเราต้องเกี่ยวข้องกับสิ่งหอมๆ ตั้งแต่เช้าจรด เย็น เช้า ฉีดน้ำหอม  ทาครีมหอมๆ ใส่เสื้อผ้าหอมๆ …แล้วถ้าจะทำให้ผ้าหอมได้นานนนนนนน…เป็นปี จะทำได้อย่างไร…

ดหมายข่าว TDC ฉบับนี้ทางทีมงานได้ระดมสมอง รวบรวม และค้นคว้าข้อมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยีจิ๋วแต่แจ๋วด้วยไมโครเอ็นแคบซูเลชั่น (Microencapsulation) …ผ้าอโรมาเทอราปี…ผ้าหอมข้ามปี มาฝากผู้สนใจกันค่ะ

ไมโครเอนแคปซูเลชั่น (Microencapsulation) คืออะไร

** ไมโครเอนแคปซูเลชั่น (Microencapsulation) คือ เทคโนโลยีที่อนุภาคของแข็งหรือของเหลวที่เรียกว่า แกน (Core) ถูกห่อหุ้มด้วยสารประเภทพอลิเมอร์เป็นชั้นบางๆ เกิดเป็นแคบซูล (capsule) ที่มีขนาดอยู่ในช่วง 1 ไมครอนถึง 1,000 ไมครอน (1-1,000 µm ) หรือ ในขณะที่แคปซูลที่มีขนาดเล็กกว่า 1 µm จะเรียกว่า “นาโนแคปซูล”  แต่จากงานวิจัยหลายๆชิ้นระบุว่า ขนาดของไมโครแคปซูลที่เหมาะสมและนิยมใช้ที่สุดอยู่ระหว่าง 5-20 ไมครอน และความหนาของผนังมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่   0.1-30      ไมคอน  และเราเรียกผนังที่ห่อหุ้มนี้ว่า wall หรือ shell  ไมโครแคปซูลส่วนใหญ่ที่นำมาใช้กันผนังจะมีลักษณะเป็นเมทริกซ์ และภายในของไมโครแคปซูลจะบรรจุสารสำคัญต่างๆที่เป็นของเหลวทั้งที่เป็น Hydrophobic และ hydrophilic โดยปกติของเหลวที่บรรจุจะมีปริมาณอยู่ที่ 55-95 % ของน้ำหนักไมโคร-แคปซูล

** สรุป แคปซูลประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วนหลักๆ คือ  สารสำคัญ,สารกระตุ้นที่บรรจุในแคปซูล (Core) และ เปลือกหรือผนังที่ห่อหุ้มอยู่รอบนอก (wall หรือ shell)

กระบวนการผลิตไมโครแคปซูลมีอะไรบ้าง

** ในการเตรียมหรือผลิตไมโครแคบซูลนั้นสามารถแบ่งออกได้เป็น กระบวนการทางเคมีและกระบวนการทางกายภาพ ซึ่งมีหลากหลายวิธี ต้องเลือกให้เหมาะกับสาร core และ shell ที่จะนำมาทำไมโครแคปซูล

Chemical Processes Physical processes

Physico-chemical

Physico-mechanical
  • Suppension,dispersion and emulsion polymerization
  • Polycondensation
  • Interfacial Polymerization
  • Coacervation
  • Laver by laver (L-B-L) assemble
  • Sol –gel encapsulation
  • Supercritical Co2 assisted microencapsulation
  • Spray-drying
  • Multiple nozzle spraying
  • Fluid-bed coating
  • Centrifugal techniques
  • Vacuum encapsulation
  • Electrostatic encapsulation

ตัวอย่างวิธีการเตรียมไมโครแคบซูลได้แก่

  • Interfacial and in situ polymerization เป็นการเกิดปฏิกิริยา polymerization ในลักษณะการควบแน่น โดยอาศัยปฏิกิริยาระหว่างโมโนเมอร์ที่ละลายใน Phase กระจายตัวและโมโนเมอร์ที่ละลายใน phase ต่อเนื่อง
  • Centricugal force process เป็นการปล่อย/ฉีดสารอิมัลชั่นระหว่างน้ำกับน้ำมันผ่นรูขนาดเล็กลงในอ่างน้ำมัน ส่วนที่เป็นน้ำของสารอิมัลชั่นจะไปรวมกับสารพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้ ที่นำมาทำเปลือก เช่น เจลาติน เมื่อ เจลาตินนี้เย็นตัวลง ก็จะห่อหุ้มน้ำมันไว้ภายใน สามารถทำให้แห้ง เล้วนำไปใช้งานต่อไป
  • Complex coacervation หรือ coacervation phase separation มีกระบวนการทำงาน 3 ขั้นตอนคือ นำ core ที่ต้องการเคลือบไปกระจายตัวในสารละลายพอลิเมอร์ที่ใช้เป็น shell  ต่อมาแยกวัฎภาค (phase) ของพอลิเมอร์ออกจากตัวทำละลาย เพื่อให้พอลิเมอร์ไปดูดซับอยู่บนผิวของ core ที่ต้องการเคลือบ และขั้นสุดท้ายทำให้ชั้นของพอลิเมอร์ที่เคลือบแข็งตัว โดยอาศัยอุณหภูมิหรือสารเพิ่มความแข็งแรง เช่น สารประกอบแคลเซี่ยม สามารถแยกแคปซูลโดยการกอรง ล้างด้วยสารละลายที่เหมาะสมหรือทำให้แห้งด้วย spray Dryer เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ต่อไป  วิธีนี้มักใช้กับอนุภาคขนาดเล็กที่ไม่ละลายน้ำ เช่น วิตามินเอ เป็นต้น
  • Spray drying เป็นวิธีที่อาศัยการพ่นในรูปสารละลายหรือสารแขวงตะกอนซึ่งมีสารเคลือบเป็นส่วนประกอบ  โดยนำสารที่ใช้เป็น core ผสมลงในสารละลายเชลล์ แล้วนำไปบรรจุในเครื่อง spray dryer และฉีดพ่นออกมาผ่านหัวพ่น น้ำจะระเหยไปกับลมร้อนที่มีอุณหภูมิ 100-160 C ทำให้ได้อนุภาคขนาดเล็กเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10-150 ไมครอน  เป็นต้น

ทำไมถึงต้องใช้ไมโครเอ็นแคปซูเลชัน (Microencapsulation)

ในปัจจุบันมีการพัฒนาใช้เทคโนโลยีไมโครเอ็นแคบซูเลชั่นมาใช้งานมากมาย เนื่องจากข้อดีของเทคโนโลยีนี้ได้แก่

  • ช่วยลดอัตราการระเหยของสารหอม เนื่องจากสารบางชนิดมีอัตราการระเหยที่รวดเร็ว เช่น น้ำมันหอมระเหยของดอกไม้ชนิดต่างๆเช่น ลาเวนเดอร์ กุหลาบ มะลิ น้ำมันหอมระเหยดังกล่าวถ้าเรานำมาใช้ทาหรือหยดบนผ้าจะระเหยไปในวันเดียว แต่ถ้านำมาแคปซูลจะช่วยลดการระเหยของสารหอม ซึ่งถ้าไม่มีกลไกไปกระตุ้นให้ผนังของไมโครแคปซูลแตกด้วยการขยี้หรือขัดถูผ้า สารหอมภายในก็จะไม่สามารถระเหยออกมาได้ และจะสามารถเก็บรักษากลิ่นได้เป็นเวลานาน จากงานวิจัยหลายๆงานที่ทีมงานได้ค้นคว้ามา พบว่า ไมโครแคปซูลสามารถเก็บกลิ่นได้นานถึง 8 เดือน – 1 ปี และอัตราการระเหยของน้ำมันหอมระเหยแต่ละตัวจะลดลงเรื่อยๆในอัตรา 20-40 %  ถ้ามีการซักล้างปริมาณแคปซูลก็จะลดลงเรื่อยๆและส่งผลให้อัตราการระเหยของน้ำมันหอมระเหยลดลงเช่นกัน
  • ป้องกันการเกิดปฏิกิริยากับสภาวะภายนอก เช่น ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น เนื่องจากสารบางตัวมีความไวต่อความร้อน แสง อากาศ น้ำ ออกซิเจน ฯ ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้คุณสมบัติของสารเปลี่ยนไป
  • ช่วยกลบกลิ่นไม่พึงประสงค์ เช่น น้ำยาปรับผ้านุ่มหรือผงซักฟอกหลายชนิดที่มีไมโครแคปซูลผสมอยู่จะช่วยให้ผ้าหอมกลบกลิ่นของสารออกฤทธิ์ในการซักล้างตัวอื่น และคงความหอมได้นานเป็นสิ่งบ่งบอกว่าเสื้อผ้ายังสะอาด สดชื่น
  • ช่วยควบคุมการทำงานของสารแกน ให้มีการปลดปล่อยในปริมาณที่เหมาะสมและยังลดความสิ้นเปลืองในการใช้สาร

แล้วสามารถประยุกต์ใช้สิ่งทอกับเทคโนโลยีสิ่งทอได้ยังไงบ้าง หรือจะเพิ่มคุณสมบัติ (Function) ให้ผลิตภัณฑ์อะไรได้บ้าง ยกตัวอย่างให้หน่อยได้ไหม

การใช้ประโยชน์จากไมโครแคปซูลโดยมีสารสำคัญเป็นน้ำมันหอมระเหย สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานกับเสื้อผ้าได้หลากหลาย ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์และจุดประสงค์การใช้งาน ตัวอย่างเช่น

  • กลิ่นหอมอโรมาเทอราปี (Aromatherapy) เสื้อผ้ามีกลิ่นหอมช่วยผ่อนคลายความเครียด  โดยมีงานวิจัยบ่งชี้ว่า ถ้าให้พนักงานออฟฟิศสวมใส่เสื้อผ้าที่มีกลิ่นของมะนาว กุหลาบ และมะลิ จะทำให้ทำงานผิดพลาดน้อยลง หรือใส่ชุดนอนที่มีกลิ่นหอมอ่อนๆดังกล่าวก็จะทำให้นอนหลับได้ยาวนานขึ้น ซึ่งก็สอดคล้องกับงานวิจัยของสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทยที่ได้วิจัยพืชหอมที่มีสรรพคุณทางยาและสุวคนธบำบัด  เสื้อผ้า ที่ใช้ในสปา นวดไปผ่อนคลายไปด้วยผ้าและกลิ่นที่บำบัดอโรมาเทอราปี (Aromatherapy)  เครื่องเรือน home textile เช่น หมอนหนุน โซฟาที่ให้กลิ่นลาเวนเดอร์ คาโมมายด์ ยูคาลิปตัส ช่วยในการผ่อนคลายอาการเหนื่อยล้า และทำให้จิตใจสงบ  ผ้าพันคอ ผ้าห่ม ที่มีกลิ่นมะลิ มอบเป็นของขวัญวันแม่

ตัวอย่างกลิ่นที่มีสรรพคุณทางยาและกลิ่นบำบัด (อโรมาเทอราปี)

-           Oriental Massage Oil เป็นน้ำมันหอมระเหยที่สกัดได้จาก ตะไคร้ ส้ม มะลิเป็นต้น ให้ความรู้สึกสดชื่นและสะอาด ทำให้กระปรี้กระเปล่าขึ้น ผ่อนคลายกล้ามเนื้อ แก้อาการปวดศรีษะเนื่องจากความเครียด

-           Luxury Bland Massage Oil เป็นน้ำมันหอมระเหยที่สกัดได้จาก ยูคาลิปตัส กุหลาบ Rosemary Geranium เป็นต้น เหมาะสำหรับผู้ที่เฉี่อยชา อ่อนแอ วิตก ซึ่งคุณสมบัติของน้ำมันหอมประเภทนี้ จะช่วยให้สมาธิดีขึ้น แก้อาการเครียด ช่วยลดอาการไมเกรน

-           Sandalwood Body Oil เป็นน้ำมันหอมระเหยที่สกัดได้จากลาเวนเดอร์ (lavender oil) เป็นน้ำมันหอมที่ช่วยผ่อนคลายความตึงเครียดของร่างกายและจิตใจ นอนไม่หลับ เหมาะสำหรับผู้ที่มีปัญหาระบบทางเดินหายใจ  บำรุงผิวสำหรับผู้ที่มีผิวแห้ง  ร่วงโรย  และผิวที่สูญเสียน้ำ เป็นต้น

  • สารกันไฟ  ( flame retardants) ช่วยในเสื้อผ้าป้องกันไฟ
  • สารกันไฟฟ้าสถิตย์ (Antistatic agent) เรื่องนี้มีเขียนแล้วใน TDC6 ไฟฟ้าสถิตย์…รักหรือหลอก
  • สีที่ใช้สิ่งทอ (dyestuff)
  • สารป้องกันแมลง ( Insect repellent) เครื่องแบบสำหรับเจ้าหน้าที่ที่ปฏิบัติงานในป่า  ที่บรรจุน้ำมันหอมระเหยที่ช่วยป้องกันยุงและแมลง
  • สารให้ความชุ่มชื้นกับผิว ( Skin moisturizing agents) เช่น สารวิตามินอี (Vitamin E) ว่านหางจรเข้ (Aloe Vera)
  • สารป้องกันแบคทีเรีย ( Antimicrobial finishes)  เป็นต้น

กระบวนตกแต่งไมโครแคบซูลลงบนผ้าใช้เครื่องอะไรและมีกระบวนการผลิตทำได้ยังไงบ้าง

  1. เครื่องจุ่มบีบอัด (Padding) หรือเครื่อง stenter โดยการผ่านผ้าลงไปในอ่าง (Bath) ที่มีสารละลายไมโครแคบซูลอยู่ (บางวิธีต้องผ่านผ้าในสารช่วยติด(binder) เพื่อช่วยให้การยึดติดดีก่อนที่จะนำมาลงในสารละลายไมโครแคปซูล หรือ บางวิธีสามารถผสมสารช่วยติดกับสารละลายไมโครแคบซูลได้เลย) จากนั้นผ้าจะผ่านลูกกลิ้งที่มีการกดทับเพื่อควบคุมปริมาณสารละลายที่จะเข้าไปติดบนผ้า เรียกว่า % pick up ขั้นตอนสุดท้ายคือผ้าจะถูกลำเลียงไปในตู้อบของ stenter เพื่อระเหยน้ำออกและให้สารละลายไมโครแคปซูลสามารถยึดติดกับเส้นใยในผ้าได้
  2. เครื่องพ่น (Spray) โดยการปล่อยสารเข้าเครื่องพ่นสารละลาย ซึ่งจะสามารถควบคุมปริมาณสารที่จะพ่นออกมาได้ ซึ่งจะเป็นการตกแต่งผ้าหน้าเดียว แต่ในกรณีถ้าเป็นไมโครแคบซูลที่มีกลิ่นหอมกลิ่นก็จะกระจายออกมาทั้งสองฝั่ง
  3. เครื่องเคลือบ (coating) และพิมพ์ (Printing) โดยการผสมเข้ากับเรซินบางชนิดแล้วเคลือบลงบนผืนผ้า
  4. เครื่องโรตารี่ (rotary garment finishing) และเครื่องซักผ้า  แล้วนำไปสลัดน้ำแล้วอบแห้ง เครื่องนี้เหมาะสำหรับสิ่งทอที่มีการตัดเย็บออกมาเป็นเสื้อผ้าหรือผลิตภัณฑ์แล้ว
  5. มือ อย่าเพิ่งหัวเราะนะคะ วิธีง่ายๆแบบนี้ก็เหมือนเราซักผ้าแล้วใช้น้ำยาปรับผ้านุ่มแล้วบีบผ้าให้หมาดๆแล้วนำไปตากแห้ง แต่วิธีนี้จะควบคุมปริมาณของสารละลายที่อยู่ในผ้าได้ยาก แต่ถ้ามีความชำนาญ ทำเรื่อยๆ ก็จะสามารถพอคุมปริมาณได้ค่ะ  วิธีนี้ทางทีมงานได้นำไปสอนวิสาหกิจชุมชนที่ต่างจังหวัดหลายจังหวัดแล้ว และก็ได้ผลมากมาย สามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์พื้นบ้านให้มีมูลค่าเพิ่มขึ้น มีกริ๊ง…กร้าง…มาบอกกันว่าทำขายแล้วยอดขายเพิ่มขึ้น แล้วก็เหมือนเป็นตัวดึงดูดให้ขายผลิตภัณฑ์อื่นได้ด้วยค่ะ

    หมายเหตุ เครื่อง เครื่องจุ่มบีบอัด (Padding) เครื่องเคลือบ (coating) เครื่องโรตารี่ (rotary garment finishing) นี้ที่ศูนย์พัฒนาผลิตภัณฑ์เรามีให้บริการนะคะ :-D )

*****************************************************

เรียบเรียงโดยทีมงานศูนย์พัฒนาผลิตภัณฑ์สิ่งทอ


…มุมน่ารัก…

ทีมงานศูนย์พัฒนาผลิตภัณฑ์สิ่งทอเคยไปอบรมวิสาหกิจชุมชนต่างจังหวัดแห่งหนึ่ง ในการตกแต่งผ้าพื้นเมืองให้มีกลิ่นหอม สุดท้ายช่วงตอบคำถาม

ป้า : ไมโครแคบซูลเนี่ยสามารถเก็บกลิ่นได้เป็นปีเลยใช่ไหมจ๊ะ

ทีมงาน : ใช่ค่ะ แต่ถ้ามีการซักอาจจะลดน้อยลงไปนะคะ

ป้า : แล้วพวกกลิ่นนี้เอามาจากไหนก็ได้ใช่ไหมจ้ะ

ทีมงาน : ต้องดูคุณสมบัติก่อนนะคะ ว่าไปทำแคปซูลได้หรือเปล่าค่ะ

ป้า : ป้าอยากแคปซูลกลิ่นตัวป้าใส่ผ้าห่มอ่ะจ้ะ พอดีลุงเขาต้องไปทำงานต่างจังหวัด 3 เดือนจะได้คิดถึงป้าอ่ะจ้ะ ทำได้รึเปล่า

ทีมงาน : ………….ยิ้มหวาน…ปน..อึ้ง…………….

เอกสารอ้างอิง