0

บทสรปผบรหาร

Executive Summary

เรอง

การพฒนาเทคโนโลยการผลตและการใชประโยชนเสนใยเซลลโลสจากลาตนปาลมน ามน

Production technology and utilization development of cellulosic fiber from oil palm trunk

โครงการวจยยอยท 1

การเพมมลคาการใชเสนใยจากลาตนปาลมสาหรบเปนแผนเสนใยประกอบเฟอรนเจอร และผลตภณฑตกแตงภายใน (Development of oil palm trunk for fiber nonwoven incorporated furniture parts and

interior products)

โครงการวจยยอยท 2 การผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากลาตนปาลมน ามน (The production of dissolving

pulp and microcrystalline cellulose (MCC) from oil palm trunk)

โดย

ดร.สธรา วทยากาญจน และคณะวจย

สถาบนคนควาและพฒนาผลตผลทางการเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

ภายใตแผนงานวจยมงเปาตอบสนองความตองการในการพฒนาประเทศโดยเรงดวน : ปาลมน ามน ไดรบทนอดหนนการวจยจากสานกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต

1

ปงบประมาณ พ.ศ. 2559

Under urgent research needs for country development : Oil Palm Supported by the National Research Council of Thailand

Budget year 2016 บทสรปผบรหาร

(Executive Summary)

1. รายละเอยดแผนงานมงเปาตอบสนองความตองการในการพฒนาประเทศโดยเรงดวนเรองปาลมน ามน

1.1 ชอแผนงานวจย การพฒนาเทคโนโลยการผลตและการใชประโยชนเสนใยเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน

ประกอบดวย 2 โครงการยอย ดงน โครงการวจยยอยท 1 การเพมมลคาการใชเสนใยจากล าตนปาลมส าหรบเปนแผนเสนใยประกอบเฟอรนเจอร และผลตภณฑตกแตงภายใน โครงการวจยยอยท 2 การผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน

1.2 รายชอคณะผวจย

โครงการยอยท 1 ดร.รงสมา ชลคป1 นายวฒนนท คงทด1 ดร. วรศกด สมทธพงศ2

โครงการยอยท 2 ดร.สธรา วทยากาญจน1 นายวฒนนท คงทด1 นายชยพร สามพมพวง1

นายเคยวเพชร ลบแยม1

หนวยงาน 1 สถาบนคนควาและพฒนาผลตผลทางการเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร 2 ภาควชาวสดศาสตร คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร 50 ถนนงามวงศวาน จตจกร กรงเทพมหานคร 10900

โทรศพท 02-9428600-3 โทรสาร 02-5620338

1.3 งบประมาณและระยะเวลาวจย

ไดรบงบประมาณ ประจ าปงบประมาณ พ.ศ. 2559 งบประมาณทไดรบ 2,092,904 บาท ระยะเวลา ต งแต 22 มนาคม พ.ศ. 2559 ถง 21 มนาคม พ.ศ. 2560

2. สรปแผนกจกรรม

2.1 ความสาคญและทมาของปญหา

2

แผนงานวจยน เปนการศกษาการใชประโยชนเสนใยจากล าตนปาลมน ามน ซงเปนสวนเหลอท งในสวนปาลม โดยแบงงานวจยออกเปน 2 สวน ไดแก การใชประโยชนจากเสนใยเซลลโลสแบบกลมเสนใย (bundle fibers) และเสนใยเซลลโลสแบบเสนใยเดยว (single fibers) ทสกดไดจากล าตนปาลมน ามน เพอน าไปตอยอดการใชประโยชนในดานตางๆ โดยคาดวาจะสามารถลดปรมาณของเหลอท งในสวนปาลมและเปนแนวทางในสรางมลคาเพมใหกบล าตนปาลมน ามนอายมากกวา 25 ป ซงไมใหผลผลตแลว แผนงานวจยน จงประกอบดวยโครงการวจยยอย 2 โครงการ ดงน

โครงการยอยท 1 ศกษาการใชประโยชนจากเสนใยเซลลโลสแบบกลมเสนใยส าหรบเปนแผนเสนใยประกอบเฟอรนเจอร และผลตภณฑตกแตงภายใน โดยศกษาต งแตการสกดเสนใยจากล าตนปาลมน ามนดวยวธทางเคม ตมดวยดาง และฟอกขาว เพอน าเสนใยทไดมาพฒนาเปนแผนเสนใยดวยวธข นรปแบบผาไมถกทอ (nonwoven) ส าหรบประกอบเฟอรนเจอร โดยศกษาสมบตทางกายภาพทส าคญของแผนเสนใยทได ไดแก สมบตทางเชงกล สมบตการตานไฟ สมบตทาง thermal conductivity และสมบตการดดซบน า เปนตน รวมท งท าแผนเสนใยแบบแหงคลายการท ากระดาษหตถกรรมเพอใชประกอบการตกแตงภายใน เชน โคมไฟ ผนงบาน เปนตน

โครงการยอยท 2 ศกษาการใชประโยชนจากเสนใยเซลลโลสแบบเสนใยเดยวดวยการน าไปเปนวตถดบในการผลตเยอละลายได (dissolving pulp) และไมโครครสตลไลน เซลลโลส (microcrystalline cellulose, MCC) โดยในโครงการยอยท 2 น ล าตนปาลมน ามนจะถกน ามาใชศกษาการเตรยมเยอละลายไดดวยกระบวนการทเปนมตรตอสงแวดลอม โดยจะเตรยมเยอละลายไดผานกระบวนการพรทรตเมนต (pretreatment) ดวยกระบวนการระเบดดวยไอน า (steam explosion) ซงเยอทเตรยมไดจากกระบวนการระเบดดวยไอน าน จะถกน าไปฟอกดวยกระบวนการปราศจากคลอรน (Total Chlorine Free, TCF) เพอใหไดผลผลตเปนเยอละลายไดและน าเยอละลายไดไปใชเปนวตถดบในการศกษาการผลตไมโครครสตลไลนเซลลโลส งานวจยน นาจะเปนประโยชนแกอตสาหกรรมการผลตเยอละลายได อตสาหกรรมการผลตไมโครครสตลไลนเซลลโลส และอตสาหกรรมตอเนอง เนองจากสามารถใชเศษเหลอล าตนปาลมน ามนเปนวตถดบแทนวตถดบไมทใชอยในปจจบน

2.2 วตถประสงคหลกของแผนงานวจย

1. เพอศกษาและพฒนาแนวทางการใชประโยชนและสรางมลคาเพมใหแกเศษเหลอในสวนปาลมน ามน ซงกคอล าตนปาลมน ามนทมอายมากกวา 25 ปซงไมสามารถเกบเกยวผลไดอก

2. เพอพฒนาการใชประโยชนเสนใยจากล าตนปาลมส าหรบเปนแผนเสนใยประกอบเฟอรนเจอร และผลตภณฑตกแตงภายใน

3. เพอพฒนากระบวนการการผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน

3

4. เพอวเคราะหความคมทนเบ องตนของการพฒนาเทคโนโลยการผลตและการใชประโยชนเสนใยเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน

2.3 ขอบเขตและวธการดาเนนการวจย โครงการวจยยอยท 1 การเพมมลคาการใชเสนใยจากล าตนปาลมส าหรบเปนแผนเสนใยประกอบเฟอรนเจอร และผลตภณฑตกแตงภายใน 1. วตถดบ

-ล าตนปาลมน ามน พนธเทเนอราอายของตนทมากกวา 25 ป มแหลงทมาจาก บรษทสขสมบรณ ปาลมน ามน จ ากด จงหวด ชลบร โดยท าการตดในชวงเดอนกมภาพนธ พ.ศ. 2559

-เสนใยจากกาบมะพราวไดรบความอนเคราะหจากบรษท วคทอร อนดสเตรยล จ ากด ต งอยทเลขท 3 ซ.บางกระด 11 แขวงแสมด า เขตบางขนเทยน กรงเทพฯ 10150

2. ศกษาผลของการเตรยมเสนใยจากล าตนปาลมน ามน มตอสมบตทางเคมและกายภาพทส าคญ

ล าตนปาลมทอายมากกวา 25 ป ท าการตดแบงตามความยาวของล าตนออกเปน 3 สวนยอย คอ สวนโคนล าตน (A) สวนกลางล าตน (B) และสวนปลายล าตน (D) แตละทอนมความยาว 50 เซนตเมตร นอกจากน ยงตดแบงจากภาพหนาตดของล าตน ซงแบงเปนสองสวน คอ (1) สวนเน อทตดกบเปลอกล าตน 30% และ (2) สวนทเปนแกนกลาง 70% แตละสวนถกน ามาหนเปนช นเลก สกดดวยวธทางเคมดวยดางโซเดยมไฮดรอกไซด ทความเขมขน 30% ของน าหนกเปลอกล าตนปาลมน ามนอบแหง โดยใชอตราสวนของสารละลายตอวตถดบในอตราสวน 10:1 ตมทอณหภม 100 องศาเซลเซยส เปนเวลา 3 ชวโมง ลางดวยน าสะอาดเพอเอาสงปนเปอนออกไป แลวน าไปตดวยเครองตเยอ เปนเวลา 15-20 นาท ลางดวยน าสะอาด น าเสนใยทไดเขาตอบลมรอนอณหภม 80 oC เสนใยทไดน ามาวเคราะหองคประกอบทางเคมตามวธมาตรฐานของ TAPPI (TAPPI, 2002-2003) และหาปรมาณผลผลตทได ลกษณะสณฐานของเสนใยภายใตกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด ขนาดเสนใยภายใตกลองจลทรรศน สมบตการอมน า และความแขงแรงของเสนใยเดยวดวยวธการ ISO 5076-1995 (E) รวมท งสมบตทางความรอนดวยการวเคราะหดวย Thermogravimetric Analysis (TGA) ทอตราเรว 10oC/min ท 25–600oC

3. การเตรยมแผนเสนใยดวยวธผนผาไมถกทอของเสนใยจากล าตนปาลมน ามน และศกษาสมบตทาง

กายภาพของแผนเสนใยทเตรยมได

การข นแผนเสนใยดวยวธผนผาไมถกทอน นไดเลอกใชเสนใยทสกดจากเปลอกล าตนปาลมตลอดความยาวของล าตน โดยใชเฉพาะสวนของเปลอกล าตนทเปนสวนดานนอกท งหมด แลวน ามาสกดดวยดางตามวธในขอ 2 เสนใยทสกดไดน ามาศกษาเทคนคการข นรปแผนผนผาไมถกทอท บรษท วคตอร

4

อนดสเตรยล จ ากด โดยน าเสนใยล าตนปาลม และเสนใยมะพราวมาผานเครองเปดเสนใย น าเสนใยท งสองชนดผสมกนตามอตราสวนตาง ๆ ทหองผสม กอนผานเครองสางเสนใยแลวโรยบนแผนผานเขาเครอง needle punch สเปรยกาวน ายางผสมเรซนดานหนาของแผน แผนเสนใยทไดซงมความหนา 15 มลลเมตร เพอเสรมความหนาตามความตองการ จะน าแผนเสนใยดงกลาวจ านวน 2 แผน น ามาวางอดดวยเครองกดทบไฮโดรลก นาน 1 ชวโมง เพอใหยดตดกนใหไดความหนา 30 มลลเมตร น าแผนผนผาไมถกทอของเสนใยผสมทไดมาทดสอบสมบตทางกายภาพดงน น าหนกของแผนเสนใยตอหนวยพ นท, ความหนา (ASTM D 5736-95), ความแขงแรงตอแรงดง (ASTM D5035-9), ความแขงแรงตอแรงกด (ASTM D3410), การตานทานความรอน (ASTM-C 518-10) และ สมประสทธการดดซบเสยง (ASTM E-1050)

วางแผนการทดลองแบบสมอยางสมบรณ (Completely Randomized Design: CRD) ตามอตราสวนของเสนใยผสมระหวางเสนใยล าตนปาลม และเสนใยมะพราว น าขอมลมาวเคราะหทางสถตดวยโปรแกรม SPSS เปรยบเทยบความแตกตางของตวอยางและตรวจสอบความแตกตางของคาเฉลยโดยวธ Duncan’s new multiple rang test: (DMRT)

4. การเตรยมแผนเสนใยดวยวธการท าหตถกรรมจากล าตนปาลมน ามน และศกษาสมบตทางกายภาพของ

แผนเสนใยทเตรยมได

การเตรยมเสนใยจากล าตนปาลมน ามน โดยใชเปลอกล าตนปาลมตลอดความยาวของล าตนแตจะใชเฉพาะสวนของเปลอกล าตนทเปนสวนดานนอกท งหมด ยกเวนสวนของแกนในของล าตน(ไสกลาง) ซงเปนสวนทไมมเสนใยจะไมน ามาใช การเตรยมเสนใยจะตดล าตนปาลมตามความยาวของล าตนยาวทอนละ 50 เซนตเมตร เอาไสกลางออกแลวผาตามความยาวของทอนใหมความกวางขนาด 10 -15 เซนตเมตร แลวอบใหแหงดวยตอบลมรอนอณหภม 80 องศาเซลเซยส จนแหงเหลอความช นไมเกน 10% เพอใหไดน าหนกแหงส าหรบใชค านวณหาปรมาณสารโซเดยมไฮดรอกไซดทจะใชตมเสนใยตอไปตามสภาวะทกลาวแลวในขอ 2 เสนใยทไดจะน ามาคดแยกขนาดเปนเสนใยยาวและเสนใยส น โดยเสนใยยาวจะน ามาศกษาของการท าแผนเสนใยยาว ซงคดแยกใชเฉพาะเสนใยยาวเทาน นเนองจากมความยาวและแขงเหมาะทจะใชท าแผนเสนใยได และเสนใยส นน ามาเตรยมแผนเสนใยส น เนองจากเสนใยมความออนและส นกวาเสนใยยาว เสนใยส นน ไมเหมาะทจะน าไปท าแผนเสนใยเนองจากมความยาวไมเหมาะสมทจะท าและถาปนอยกบเสนใยยาวจะท าใหแผนเสนใยไมสวย จงแยกเสนใยส นมาศกษาการเตรยมแผนเสนใยโดยใชการชวยประสานของเสนใยอน คอ เยอปอสา โดยมรายละเอยดดงน

1) ศกษาผลของแผนเสนใยยาวจากล าตนปาลมน ามนผสมปอสาท งทไมเคลอบและเคลอบสารละลาย

glucomannan ตอศกษาสมบตเชงกลและกายภาพทได

5

การศกษาท าแผนเสนใยยาวจากล าตนปาลม ตอเยอปอสาในอตราสวน 90:10 80:20 และ 70:30 โดยน าหนกแหง น ามาผสมน ากระจายเสนใยใหเขากน แลวน ามาเทและวางบนแผนตะแกรง แผนเสนใยทไดแบงเปนไมตองเคลอบและเคลอบดวยสารละลาย glucomannan ทความเขมขน 0.5% โดยปรมาตร หลงจากแผนเสนใยแหงแลวน าตวอยางแผนเสนใยทดสอบสมบตเชงกลและทางกายภาพ ดงน น าหนกของแผนเสนใยตอหนวยพ นท, ความหนาของแผน (ASTM D 5736-95), คาส L a b, ความแขงแรงตอแรงดงของแผนเสนใย (TAPPI T404 om-92), แรงหกพบ (TAAPI T511 om-94), และความตานทานแรงฉกขาด (TAAPI T414 om-98)

วางแผนการทดลองแบบสมอยางสมบรณ (Completely Randomized Design: CRD) จะม 3 ตวอยาง ทดลองตวอยางละ 4 ซ า น าขอมลมาวเคราะหทางสถตดวยโปรแกรม SPSS เปรยบเทยบความแตกตางของตวอยางและตรวจสอบความแตกตางของคาเฉลยโดยวธ Duncan’s new multiple rang test: (DMRT)

2) ศกษาผลของแผนเสนใยส นจากล าตนปาลมน ามนท งท ไมเคลอบและเคลอบสารละลาย

glucomannan ตอศกษาสมบตเชงกลและกายภาพทได การศกษาท าแผนเสนใยส นจากล าตนปาลม น ามาผสมน ากระจายเสนใยใหเขากน แลว

น ามาเทและวางบนแผนตะแกรง แผนเสนใยทไดไมตองเคลอบและเคลอบดวยสารละลาย glucomannan ทความเขมขน 0.5% โดยปรมาตร แลวน าตวอยางแผนเสนใยทดสอบสมบตเชงกลและทางกายภาพ ตามวธขอ 1) ขางตน

วางแผนการทดลองแบบสมอยางสมบรณ (Completely Randomized Design: CRD) จะม 3 ตวอยาง ทดลองตวอยางละ 4 ซ า น าขอมลมาวเคราะหทางสถตด วยโปรแกรม SPSS เปรยบเทยบความแตกตางของตวอยางและตรวจสอบความแตกตางของคาเฉลยโดยวธ Duncan’s new multiple rang test: (DMRT)

3) ศกษาผลของกระดาษจากเยอเปลอกล าตนปาลมน ามนผสมเยอปอสา ท งทไมเคลอบและเคลอบ

glucomannan ตอศกษาสมบตเชงกลและกายภาพทได โดยน าเสนใยจากเปลอกล าตนปาลมน ามนมาตมดวยสารโซเดยมไฮดรอกไซดทความ

เขมขน 30% ของน าหนกเสนใยอบแหง ระบบปดดวยหมอตมความดนอณหภม 170 องศาเซลเซยส เปนเวลา 3 ชวโมง เยอทไดลางดวยน าสะอาด แลวอบใหแหงดวยตอบลมรอนอณหภม 80 องศาเซลเซยส เพอหาปรมาณเยอทได น าเยอดงกลาวท าแผนกระดาษดวยมอแบบไทย น าหนกมาตรฐาน 70±5 g/m2 ดวยการผสมเยอปอสาในอตราสวนเยอล าตนปาลมน ามนตอเยอปอสาในอตราสวน 100:0 90:10 80:20 70:30 60:40 และ 50:50 โดยน าหนกเยอแหง กระดาษทไดไมตองเคลอบและเคลอบดวยสารละลาย glucomannan ทความเขมขน 0.5% โดยปรมาตร แลวน าตวอยางแผนเสนใยทดสอบสมบตเชงกลและทางกายภาพ ตามวธขอ 1) ขางตน

6

วางแผนการทดลองแบบสมอยางสมบรณ (Completely Randomized Design: CRD) จะม 3 ตวอยาง ทดลองตวอยางละ 4 ซ า น าขอมลมาวเคราะหทางสถตดวยโปรแกรม SPSS เปรยบเทยบความแตกตางของตวอยางและตรวจสอบความแตกตางของคาเฉลยโดยวธ Duncan’s new multiple rang test: (DMRT)

5. การข นรปตนแบบผลตภณฑจากแผนเสนใยทไดจากการศกษาประเภทตาง ๆ

- ผลตภณฑกระถางตนไม น าเสนใยล าตนปาลมจากขอ 2 ทผานการเปดเสนใยและสางเสนใยกระจายทบรษทวคทอร อนดสเตร

ยล จ ากด โดยยงไมผานเครอง needle punching น ามาข นรปเปนกระถางตนไมท บรษทในเครอด ารงศลป กรป โดยใชกาวน ายางพาราฉดพนเปนสารประสาน แลวน ามาข นรปดวยการใหความรอนท 130oC ดวยเครอง compression press ตามโมลของกระถางตนไม เปรยบเทยบกบกระถางตนไมจากเสนใยมะพราว

- แผนเสนใยก นผนง เบาะรองนงและฟกทนอน น าแผนเสนใยล าตนปาลม 100% ทเตรยมดวยวธผนผาไมถกทอ (ขนาด 60x60 cm2) ทบรษทวคทอร

อนดสเตรยล จ ากด จากขอ 2 โดยประกบ 2 แผน ส าหรบเปนสวนประกอบแผนเสนใยก นผนง และน ามาวางกลางโดยใชช นฟองน าประกบระหวางแผนผนผาไมถกทอแลวหมผา มาข นรปประกอบเบาะรองนง และท าฟกทนอนขนาด 3.5x6 ฟต โดยประกอบระหวางช นสปรง แลวหมผา

- แผนเสนใยประดบตกแตงผนงและโคมไฟ โดยใชเสนใยทเตรยมจากเสนใยยาวทฟอกขาวจาก ขอ 3 น ามายอมสจ านวน 5 ส ประกอบดวย ส

เหลอง สแดง สน าเงน สเขยว และสน าตาล โดยใชสรแอคทฟของบรษท Bayer น าเสนใยทผานการยอมสแลว ท าแผนเสนใยแบบหตถกรรม ขนาดความกวาง 50 เซนตเมตร ความยาว 300 เซนตเมตร เพอใชเปนแผนเสนใยประดบ และน าเฉพาะแผนเสนใยสเหลองท าโคมไฟตนแบบจ านวน 1 โคม

6. ศกษาตนทนเบ องตนการผลตแผนเสนใยและกระดาษจากเปลอกล าตนปาลมน ามน

โดยใชขอมลทไดจากการทดลองเกยวกบการเตรยมวตถดบ การใชน า การใชสารเคม ไฟฟา และเช อเพลง ของแตละข นตอน โดยน าขอมลทไดมาคดตนทนการผลตตอหนวยการผลต

7

โครงการวจยยอยท 2 การผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน

ศกษาแนวทางการใชประโยชนล าตนปาลม โดยการน าไปใชเปนวตถดบในการผลตเยอ ละลายได (Dissolving pulp) ดวยกระบวนการทเปนมตรตอสงแวดลอม จากน นท าการศกษาการใชประโยชนเยอละลายไดจากล าตนปาลมทได โดยการน าไปผลตเปนไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) และประเมนตนทนการผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามนในระดบหองปฏบตการ 1. การศกษาการผลตเยอละลายได (dissolving pulp) จากล าตนปาลมน ามน

1.1 วเคราะหองคประกอบทางเคมและลกษณะสณฐานเสนใยของวตถดบ

วเคราะหองคประกอบทางเคม ไดแก ปรมาณสารแทรก ลกนน โฮโลเซลลโลส แอลฟา

เซลลโลส และ เถา ตามวธมาตรฐาน TAPPI นอกจากน วตถดบล าตนปาลมน ามนยงถกน าไปศกษา

ลกษณะและขนาดเสนใยภายใตกลองจลทรรศน

1.2 การศกษากระบวนการและสภาวะทเหมาะสมในการผลตเยอละลายไดจากล าตนปาลมน ามน

การศกษาการผลตเยอละลายไดจากล าตนปาลมน ามน ท าตามข นตอนดงน

1) กระบวนการพรทรทเมนต (pretreatment) วตถดบล าตนปาลมน ามนดวยกระบวนการ

ระเบดดวยไอน า โดยน าช นไมปาลมสบไปท าการระเบดดวยเครองระเบดไอน า ชนดท างานเปนคร ง

(batch) ขนาดความจ 2.5 ลตร (ภาพท 4) โดยการแปรผนความดนไอน าทใช 4 ระดบ คอ 14 16

18 และ 20 kg/cm2 ทเวลากระท าใน reactor เทากบ 5 นาท จากน นเปดวาลวทกน reactor

เพอระบายความดนออกในทนท จากน นเกบเยอทไดหลงจากการระเบดดวยไอน าในแตละสภาวะ

ไปลางดวยน า ตากเยอใหแหง แลวน าไปค านวณหาปรมาณผลผลตเยอและองคประกอบทางเคม

ของเยอทไดจากแตละสภาวะ

2) กระบวนการตมเยอดวยดาง (Soda Pulping) น าเยอหลงจากการระเบดดวยไอน ามาตมดวย

วธ Soda Pulping (การตมดวยดาง) ในเครองตมเยอ (pulping unit) โดยตมเยอโดยใชโซเดยมไฮ

ดรอกไซดทความเขมขนท 20% , 25% และ 30% (% โดยน าหนกอบแหงของวตถดบ) ท

อตราสวนของเหลวตอวตถดบ 5:1 อณหภม 165 องศาเซลเซยส โดยเวลาถงอณหภมสงสด 1

ชวโมงและกระท าตอทอณหภมสงสดอก 1 ชวโมง จากน นน าเยอทไดมาลางน าจนสะอาด หา

ปรมาณผลผลตเยอ คาตวเลขคปปา และองคประกอบทางเคมของเยอทได

3) กระบวนการฟอกปราศจากคลอรน (Total Chlorine Free, TCF)

3.1) การฟอกดวยออกซเจน (O)

8

น าเยอปาลมทผานการตมดวยดาง มาท าการฟอกดวยออกซเจน (O) ในเครอง Rotary type

autoclave โดยใชแมกนเซยมซลเฟต 0.15% ตอน าหนกเยอแหง โซเดยมไฮดรอกไซด 2% ตอ

น าหนกเยอแหง (pH 11) และเตมน ากลนเพอปรบความเขมขนของเยอท 10% แกสออกซเจน

ความดน 7 kg/cm2 ทอณหภม 105 องศาเซลเซยส เปนเวลา 70 นาท เมอครบเวลาในการท า

ปฏกรยาเทเยอออกจากหมอฟอกและลางดวยน าจนสะอาด เยอทไดจะถกน าไปหาปรมาณผลผลต

เยอ คาความขาวสวาง คาความหนด คา R18 และองคประกอบทางเคมของเยอ

3.2) การฟอกดวยโอโซน (Z) น าเยอปาลมทผานการฟอกดวยออกซเจน (O) มาท าการฟอกเยอดวยโอโซน (Z) โดยใช

สารละลายกรดอะซตกเขมขนรอยละ 1 (pH 2) และใชความเขมขนของน าเยอทรอยละ 1 ท า

ปฏกรยาในหมอท าปฏกรยา ซงเชอมตอกบเครองผลตโอโซนทมอตราการผลตโอโซน 5.1 กรมตอ

ชวโมง ทอณหภม 20 องศาเซลเซยส เวลา 60 นาท เมอครบเวลาทก าหนดลางเยอดวยน าจน

สะอาด จากน นน าเยอทไดไปหาปรมาณผลผลตเยอ คาความขาวสวาง คาความหนด คา R18 และ

องคประกอบทางเคมของเยอ

3.3) การฟอกดวยไฮโดรเจนเปอรออกไซด (P)

น าเยอมาท าการฟอกเยอดวยไฮโดรเจนเปอรออกไซด (P) โดยใชความเขมขนไฮโดรเจนเปอร

ออกไซดท 4% ตอน าหนกเยอแหง แมกนเซยมซลเฟต 0.5% ตอน าหนกเยอแหง โซเดยมไฮดรอก

ไซด 0.6%ตอน าหนกเยอแหง (pH 10) ทความเขมขนของเยอ 10% ท าปฏกรยาทอณหภม 70

องศาเซลเซยส เปนเวลา 120 นาท เมอครบเวลาในการท าปฏกรยาลางเยอดวยน าใหสะอาดแลว

น าเยอทไดไปหาปรมาณผลผลตเยอ คาความขาวสวาง คาความหนด คา R18 และองคประกอบ

ทางเคมของเยอ

3.4) การสกดดวยเบสแบบเยน (Cold Caustic Extraction, CCE)

น าเยอมาท าการสกดดวยเบสแบบเยน โดยใชเยอแหง 20 กรมท าปฏกรยากบสารละลาย

โซเดยมไฮดรอกไซดความเขมขน 90 กรมตอลตร และใชความเขมขนของเยอท 10% ทอณหภม

30 องศาเซลเซยส เปนเวลา 30 นาท เมอครบเวลาทก าหนดน าเยอไปลางดวยน าใหสะอาดและ

น าไปหาผลผลตเยอ คาความขาวสวาง คาความหนด คา R18 และองคประกอบทางเคมของเยอ

วเคราะหคณสมบตของเยอละลายไดทเตรยมได

1.3 วเคราะหคณสมบตของเยอละลายไดทเตรยมได

9

เยอละลายไดทเตรยมไดถกน ามาวเคราะหคณสมบตตางๆ ดงตอไปน ปรมาณแอลฟา

เซลลโลส เถา คาความขาวสวาง คาความหนด ปรมาณแพนโตแซน และ คา alkali resistance (R18)

2. การศกษาการผลตไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลมน ามน 2.1 การศกษาสภาวะทเหมาะสมในการเตรยมไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลม

น ามน

ไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลมน ามน เตรยมโดยการน าเยอละลายไดท

เตรยมไดจากสภาวะทเหมาะสม มาผานกระบวนการยอยดวยกรด (acid hydrolysis) โดยน าเยอ 20

กรมแหง มาท าการ reflux ดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรก (HCl) และกรดซลฟวรก (H2SO4) และ

แปรผนความเขมขนของกรดท งสองชนดโดยใชความเขมขนกรดทใชคอ 1.0, 1.5, 2.0, และ 2.5 M

โดยใชอตราสวนของแขงตอของเหลว 1:20 อณหภม 100±2 °C เปนเวลา 1 ชวโมง

เมอครบเวลาในการท าปฏกรยา น าไมโครครสตลไลนเซลลโลสทไดมาลางโดยกรองผาน

Buchner funnel และกระดาษกรองจนคา pH เปนกลาง แลวน าตวอยางไปอบแหงทอณหภม

105±2 °C เปนเวลา 2 ชวโมง จากน นน าตวอยางไมโครครสตลไลนเซลลโลสทไดมาบดดวยเครองบด

ความเรวสงเปนเวลา 3 นาท จากน นน าไมโครครสตลไลนเซลลโลสทเตรยมไดจากแตละสภาวะไป

วเคราะหลกษณะเฉพาะเพอเปรยบเทยบกบลกษณะเฉพาะของไมโครครสตลไลนเซลลโลสทขายทาง

การคา (Avicel PH101) และเพอน าขอมลทไดไปใชเลอกสภาวะทเหมาะสมในการผลตไมโคร

ครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลมน ามน

2.2 การวเคราะหหาลกษณะเฉพาะของไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) ทเตรยมได

ไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) ท เตรยมไดถกน ามาวเคราะหคณสมบตตางๆดงน

วเคราะหดวย FTIR ถายภาพดวย SEM คาดชนความเปนผลกของเซลลโลส ขนาดอนภาค ปรมาณ

เซลลโลส ปรมาณความช น ปรมาณเถา คาการละลายน า คา pH และปรมาณโลหะหนก

3. ประเมนตนทนการผลตเบ องตนของการผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน

2.4 ผลการวจย

10

โครงการวจยยอยท 1 การเพมมลคาการใชเสนใยจากล าตนปาลมส าหรบเปนแผนเสนใยประกอบเฟอรนเจอร และผลตภณฑตกแตงภายใน

1. ศกษาผลของการเตรยมเสนใยจากทะลายปาลมน ามน มตอสมบตทางเคมและกายภาพทส าคญ

ผลขององคประกอบทางเคมของล าตนปาลมพบวามความแตกตางกนในแตละสวนทแบงตามพ นทหนาตดและสวนทแบงตามความยาว จากการสกดเอาเสนใยออกจากล าตนปาลมดวยสารละลายดาง พบวาสวนโคนล าตนใหปรมาณเสนใยมากกวาสวนกลางและสวนปลายล าตน นอกจากน บรเวณเปลอกจากทกสวนตามแนวความสงของล าตนยงใหเสนใยไดมากกวาบรเวณแกนใน ภาพถายภายใตกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดพบวาเสนใยจากสวนแกนในมทอล าเลยงทมขนาดใหญและมจ านวนมากกวาสวนเปลอก และเสนใยสวนปลายล าตนมขนาดเลกทสดเมอเปรยบเทยบกบสวนโคนและกลางล าตน เสนใยบรเวณเปลอกมสมบตทางกลทดกวา และดดซบน าไดนอยกวาจากสวนแกนใน อยางไรกตามเสนใยจากทกสวนของล าตนปาลมมอณหภมการสลายตวเนองจากความรอนเมอทดสอบดวยเทคนค TGA ไมแตกตางกน ดงน นเสนใยจากสวนของเปลอกล าตน จากท งโคนและกลางทมสมบตใกลเคยงกนจงถกเลอกมาศกษาในการเตรยมแผนเสนใยดวยวธผนผาไมถกทอตอไป

2. การเตรยมแผนเสนใยดวยวธผนผาไมถกทอของเสนใยจากล าตนปาลมน ามน และศกษาสมบต

ทางกายภาพของแผนเสนใยทเตรยมได

เสนใยจากล าตนปาลมน ามนทกสวนตามความยาวของล าตนและเฉพาะเปลอกล าตน ถกน ามาสกดเสนใยดวยดางและทดสอบสมบตทางกายภาพและเชงกลเปรยบเทยบกบเสนใยมะพราว พบวา เสนใยล าตนปาลมมขนาดใหญกวา ความแขงแรงของเสนใยใกลเคยงกนโดยใกลเคยงกบสวนของเปลอกล าต นปาลมทบรเวณโคนตน แตยดไดนอยกวาเสนใยมะพราว เสนใยล าตนปาลมมความสามารถในการอมน า และมความสามารถในการทนตอการเสอมสภาพดวยความรอน เมอวเคราะหดวย TGA ดกวาเสนใยมะพราว เมอน าเสนใยท งสองชนดมาผสมทอตราสวนตาง ๆ เพอข นรปแผนเสนใยดวยวธผนผาไมถกทอดวยวธ needle punching ทบรษทวคตอร อนดสเตรยล จ ากดพบวา ปรมาณเสนใยล าตนปาลมต งแต 50% ข นไป สงผลท าใหคาน าหนกตอพ นท และความสามารถในการลดระดบความดงของเสยงมคาสงกวาแผนเสนใยมะพราว และใหผลของการตานทานความรอนทไมแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถต การผสมของเสนใยล าตนปาลมท าใหเสรมความแขงแรงตอแรงดงและแรงกดใหกบแผนเสนใย

3. การเตรยมแผนเสนใยดวยวธการท าหตถกรรมจากล าตนปาลมน ามน และศกษาสมบตทาง

กายภาพของแผนเสนใยทเตรยมได

1) ศกษาผลของแผนเสนใยยาวจากล าตนปาลมน ามนผสมปอสาท งทไมเคลอบและเคลอบสารละลาย Glucomannan ตอศกษาสมบตเชงกลและกายภาพทได

11

เสนใยยาวทแยกจากเสนใยล าตนปาลมทเตรยมดวยวธทางเคมขางตน น ามาข นแผนเสนใยดวยวธทางหตถกรรม ผสมเยอปอสาทอตราสวนตาง ๆ ท งทไมเคลอบและเคลอบสารละลาย glucomannan 0.5% ผลทไดพบวา การใชเสนใยยาวจากล าตนปาลมมาข นรปรวมกบเสนใยปอสาทสดสวน 70:30 และเคลอบสารละลาย Glucomannan ความเขมขน 0.5% ท าไดไดแผนเสนใยทมสมบตทางเชงกลซงวเคราะหจากคาตานทานแรงหกพบ คาตานทานแรงดง และคาตานทานแรงฉกขาด ทสงทสด

2) ศกษาผลของแผนเสนใยส นจากล าตนปาลมน ามนท งท ไม เคลอบและเคลอบสารละลาย glucomannan ตอศกษาสมบตเชงกลและกายภาพทได

เสนใยส นทแยกจากเสนใยล าตนปาลมทเตรยมดวยวธทางเคมขางตนน ามาข นแผนเสนใยดวยวธทางหตถกรรม ท งทไมฟอกและฟอกดวยสารละลายไฮโดรเจนเปอรออกไซด และทไมเคลอบและเคลอบสารละลาย glucomannan พบวา แผนเสนใยทไดมลกษณะทางกายภาพแตกตางกน และมสมบตเชงกลทลดลงเมอผานการฟอกขาว

3) ศกษาผลของกระดาษจากเยอเปลอกล าตนปาลมน ามนผสมเยอปอสา ท งทไมเคลอบและเคลอบ Glucomannan ตอศกษาสมบตเชงกลและกายภาพทได

เสนใยล าตนปาลมน ามาตมระบบปดดวยสารโซเดยมไฮดรอกไซดทความเขมขน 30% อณหภม 170 องศาเซลเซยส เวลา 3 ชวโมง ไดผลผลตของเยอเฉลย 70.40% ของน าหนกเสนใยอบแหง เยอจากเสนใยล าตนปาลมและเยอปอสาทอตราสวนตาง ๆ น ามาเตรยมข นแผนกระดาษหตถกรรม ผลทไดพบวา กระดาษทท าจากเยอล าตนปาลมและผสมเยอปอสาต งแต 30% แลวเคลอบดวยสารละลาย Glucomannan ทความเขมขน 0.5% จะชวยท าใหกระดาษมความแขงแรงและเหมาะสมตอการน าไปใชประโยชนและท าผลตภณฑตาง ๆ ได

4. การข นรปตนแบบผลตภณฑจากแผนเสนใยทไดจากการศกษาประเภทตาง ๆ

ผลตภณฑตนแบบทไดจากการน าแผนเสนใยล าตนปาลมทผานกระบวนการผลตผนผาไมถกทอแบบ needle punching ทบรษทวกตอร อนดสเทยล จ ากด จ านวน 2 ช นสามารถน ามาข นรปเปนแผนเสนใยก นผนง เบาะรองนง และทนอนอดสปรง ทบรษทวกตอร อนดสเทยล จ ากด และอดข นเปนกระถางตนไม ทบรษทด ารงศลป กรป จ ากด ส าหรบการท าแผนเสนใยหตถกรรมจากเสนใยยาวของล าตนปาลมน ามน สามารถน ามายอมสและข นแผนหตถกรรม เพอเปนวสดตกแตงในบาน รวมท งใชในการผลตโคมไฟจากแผนเสนใยยาวได

ส าหรบตนแบบผลตภณฑกระถางตนไม โดยใชเสนใยล าตนปาลมใหสมบตดดซบน าไดดกวาเสนใยมะพราว ซงเหมาะกบการอมน าใหพชในกระถางตนไม เนองจากเสนใยมขนาดใหญกวา การข นรปกระถางตนไม จงใชเวลานานกวาเพอใหอดกระจายสม าเสมอ สวนแผนก นผนงทท าจากแผนเสนใยล าตนปาลมไดศกษาสมบตการดดซบเสยงและคาตานทานความรอนซงพบวาดกวาหรอเทากบเสนใยมะพราว อยางไรกตามการท าแผนก นผนงควรมการพฒนาเพมเตมตอไปเพอเพมสมบตการดดซบเสยงใหเหมาะกบแผนก นผนง ดวยการผสมเสนใยสงเคราะหอน หรอผสมเรซนอน เปนตน

5. ศกษาตนทนเบ องตนการผลตแผนเสนใยและกระดาษจากเปลอกล าตนปาลมน ามน

12

ไดท าการค านวณตนทนเบ องตนการผลตเสนใยจากล าตนปาลม เพอผลตผลตภณฑตนแบบทบรษทวกตอร อนดสเตรยล จ ากด และกระดาษจากเปลอกล าตนปาลมน ามนหตถกรรม โดยคดจากตนทนการเตรยมเสนใยล าตนปาลม (114 บาทตอกโลกรม) เปรยบเทยบกบราคาเสนใยมะพราว (6.48 บาทตอกโลกรม) โดยทเสนใยมะพราวไดจากกาบมะพราวไมผานกระบวนการสกดทางเคม ส าหรบราคาผลตภณฑตนแบบตาง ๆ ทผลตจากบรษทวกตอร อนดสเตรยล จ ากด แสดงในตารางท 1

ตารางท 1 การคดตนทนการท าแผนเสนใย และผลตภณฑตนแบบเสนใยล าตนปาลมเปรยบเทยบกบเสนใยมะพราว

รายการ ราคาตนทนการผลตผลตภณฑตนแบบ (บาท) เสนใยปาลม เสนใยมะพราว

แผนเสนใย (คดราคาตอฟต) ทนอนสปรง (คดราคาตอฟต) เบาะทนงสมาธ (ราคาตอท)

176.74 665.71 376.72

15.45 343.14 128.58

ส าหรบผลตภณฑของกระถางตนไมจากแผนเสนใยล าตนปาลม จากกระบวนการผลตทบรษท ด ารง

ศลป กรป จ ากด น น สามารถข นรปกระถางตนไม โดยใชน าหนกแผนเสนใยเทากนกบเสนใยมะพราว ท าใหตนทนการผลตของกระถางตนไมจากเสนใยล าตนปาลมมราคาแพงกวา 18 เทา สวนแผนเสนใยทฟอกขาวและยอมส ส าหรบท าโคมไฟ คดราคาตนทนเปนเงน 287.46 บาท/กโลกรม เนองจากการเตรยมเสนใยจากล าตนปาลมทคดราคาตนทนเปนการผลตระดบหองปฏบตการ จงจ าเปนตองหาวธการลดตนทน ในข นตอนของการเตรยมเสนใยลง ซงสามารถท าในระดบอตสาหกรรมขนาดกลาง และขนาดใหญได

โครงการวจยยอยท 2 การผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน 1. การศกษาการผลตเยอละลายได (dissolving pulp) จากล าตนปาลมน ามน

1.1 ผลวเคราะหองคประกอบทางเคมของวตถดบและลกษณะเสนใย

ผลองคประกอบทางเคมของวตถดบล าตนปาลมน ามน พบวา วตถดบล าตนปาลมน ามนมปรมาณสาร

แทรก เถา ลกนน โฮโลเซลลโลส แอลฟาเซลลโลส และ เฮมเซลลโลส ดงน 25.16 , 2.63, 13.67, 46.65,

21.91 และ 24.74 (รอยละของน าหนกวตถดบอบแหง) ตามล าดบ เสนใยล าตนปาลมมความยาวเทากบ

1.5±0.41 มลลเมตร ความกวางเทากบ 30±0.04 ไมโครเมตร ความกวางลเมนเทากบ 19.08±0.12

ไมโครเมตร และความหนาผนงเซลลเทากบ 5.16±0.04 ไมโครเมตร ซงจะเหนวาเสนใยจากล าตนปาลมน ามน

จดอยในประเภทเยอเสนใยส นคลายกบเสนใยทไดจากเน อไมประเภทไมใบกวาง ท มความยาวเฉลยประมาณ

1-2 มลลเมตร

13

1.2 ผลการศกษากระบวนการและสภาวะทเหมาะสมในการผลตเยอละลายได

งานวจยน ไดท าการศกษาสภาวะและข นตอนทเหมาะสมในการผลตเยอละลายได (dissolving pulp) จากล าตนปาลมน ามนโดยผานกระบวนการพรทรตเมนต (pretreatment) ดวยกระบวนการระเบดดวยไอน า (steam explosion) ซงเปนกระบวนการทเปนมตรตอสงแวดลอม เยอทเตรยมไดจากกระบวนการระเบดดวยไอน าน จะถกน าไปผานตมดวยดางเพอก าจดเฮมเซลลโลสและลกนน บางสวน จากน นน าไปฟอกดวยกระบวนการปราศจากคลอรน (Total Chlorine Free, TCF) เพอใหไดผลผลตเปนเยอละลายได จากการทดลองพบวาในข นตอนกระบวนการพรทรตเมนต (pretreatment) ดวยกระบวนการระเบดดวยไอน า ผลผลตเยอทไดจากกระบวนการระเบดดวยไอน าลดลงเมอใชสภาวะในการระเบดไอน าทรนแรงข น และจากองคประกอบเคมของเยอทไดจากกระบวนการระเบดดวยไอน า จะเหนวาเยอทไดมปรมาณโฮโลเซลลโลส และ แอลฟาเซลลโลสสงข น มปรมาณเถาลดลง แตปรมาณลกนนใกลเคยงเดม เมอเทยบกบองคประกอบทางเคมของวตถดบ และพบวา ปรมาณโฮโลเซลลโลส และ แอลฟาเซลลโลสสงสดเมอเยอเตรยมจากสภาวะระเบดไอน าทความดน 16 kg/cm2 เยอทไดใหคาแอลฟาเซลลโลส (49.13%) ปรมาณเถา (0.49%) เฮมเซลลโลส (12.10%) และลกนน (12.75%) ซงถกน าไปใชในกระบวนการตมเยอดวยดาง (Soda Pulping) โดยแปรผนความเขมขนของโซเดยมไฮดรอกไซด จากผลการทดลองพบวาผลผลตเยอทไดมปรมาณใกลเคยงกนโดยอยในชวง 35-39% เยอทไดใหปรมาณแอลฟา-เซลลโลสสงสด (88.33%) เมอตมเยอดวยโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน 20% แตลดลงเมอความเขมขนของโซเดยมไฮดรอกไซดมากกวา 25% ซงอาจเปนเพราะเมอใชสารเคมทเขมขนข น ปฏกรยาทเกดข นกรนแรงตามไปดวย ท าใหอาจเกดปฏกรยาขางเคยงในการตดสายโซเซลลโลส นอกเหนอจากปฏกรยาก าจดลกนน ดงน นเยอทตมดวยโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน 20% (Soda20%) จงถกเลอกมาใชในข นตอนการศกษาการฟอกเยอดวยกระบวนการฟอกปราศจากคลอรน (Total Chlorine Free, TCF)

ในงานวจยน ท าการฟอกเยอดวยกระบวนการฟอกปราศจากคลอรน โดยแบงออกเปน 2 แบบคอ แบบท 1 ข นตอนการฟอกเยอประกอบดวยการฟอกดวยออกซเจน (O) โอโซน (Z) และไฮโดรเจน

เปอรออกไซด (P) ตามข นตอน O-Z-P1-P2 แบบท 2 ข นตอนการฟอกเยอประกอบดวยการฟอกดวยออกซเจน (O) โอโซน (Z) การสกดดวยเบส

แบบเยน (CCE) และไฮโดรเจนเปอรออกไซด (P) ตามข นตอน O-Z-CCE-P1-P2 เยอฟอกทไดจากท งสองแบบในแตละข นถกน าไปวเคราะหหาปรมาณผลผลตเยอ คาความขาวสวาง

คาความหนด คา R18 และองคประกอบทางเคมของเยอ ดงแสดงในตารางท 2

14

ตารางท 2 ปรมาณผลผลตเยอ คาความขาวสวาง คาความหนด คา R18 และองคประกอบทางเคมของเยอทไดจากข นตอนตางๆ

ตวอยาง ผลผลตเยอ

(%) คา R18

(%)

แอลฟา-เซลลโลส

(%)

เฮมเซลลโลส (%)

ลกนน (%)

เถา (%)

คาความหนด (ml/g)

ความขาวสวาง (% ISO)

แพนโตแซน (%)

ระเบดไอน าทความดน 16 kg/cm2

53.55 ± 0.72 - 49.13 ± 0.39 12.10 ± 0.27 12.75 ± 0.11 0.49 ± 0.04 - -

Soda20%

39.85 ± 0.56 - 88.33 ± 0.23 8.05 ± 0.17 3.35 ± 0.45 0.79 ± 0.01 683.56 ± 7.37 -

Soda20%-O

89.53 ± 0.97 92.16 ± 0.29 93.90 ± 0.11 3.84 ± 0.19 0.61 ± 0.18 0.59 ± 0.03 587.66 ± 2.86 55.74 ± 0.23

Soda20%-O-Z

96.01 ± 0.23 93.71 ± 0.03 93.26 ± 0.14 5.53 ± 0.30 0.44 ± 0.25 0.13 ± 0.03 554.61 ± 4.09 77.46 ± 0.21

แบบท 1 ไมมข นตอน CCE

Soda20%-O-Z-P1

96.13 ± 0.94 93.41 ± 2.13 94.25 ± 0.07 2.85 ± 0.06 0.31 ± 0.05 0.10 ± 0.05 450.09 ± 4.43 82.19 ± 0.14

Soda20%-O-Z-P1-P2

98.77 ± 0.17 92.75 ± 0.75 92.77 ± 0.25 4.08 ± 0.27 0.30 ± 0.04 0.10 ± 0.02 411.98 ± 0.82 84.64 ± 0.09 4.05 ± 0.01

แบบท 2 มข นตอน CCE

Soda20%-O-Z-CCE

97.33 ± 0.51 94.54 ± 0.42 94.98 ± 0.33 3.48 ± 0.02 0.47 ± 0.08 0.08 ± 0.01 397.90 ± 1.08 84.75 ± 0.27 2.72 ± 0.14

Soda20%-O-Z-CCE-P1

99.31 ± 0.91 92.40 ± 0.33 93.54 ± 0.04 3.42 ± 0.03 0.33 ± 0.06 0.08 ± 0.01 371.99 ± 4.80 87.15 ± 0.05

15

ตวอยาง ผลผลตเยอ

(%) คา R18

(%)

แอลฟา-เซลลโลส

(%)

เฮมเซลลโลส (%)

ลกนน (%)

เถา (%)

คาความหนด (ml/g)

ความขาวสวาง (% ISO)

แพนโตแซน (%)

Soda20%-O-Z-CCE-P1-P2

98.09 ± 1.20 92.12 ± 0.75 92.17 ± 0.74 3.77 ± 0.07 0.39 ± 0.02 0.07 ± 0.01 357.24 ± 7.54 88.40 ± 0.11

16

จากผลการทดลองขางตน พบวาเยอทไดเมอน าไปผานกระบวนการฟอกปราศจากคลอรน ตามข นตอน O-Z-P1-P2 หรอ O-Z-CCE ใหคณสมบตของเยอละลายไดใกลเคยงกบเกณฑทเหมาะสมส าหรบผลตภณฑเยอละลายได ดงตารางท 3 ตารางท 3 ผลการวเคราะหคณสมบตตางๆของเยอ OZPP และ เยอ OZCCE

คณสมบต เกณฑ

ขอก าหนด เยอ S16-Soda20%-O-Z-P1-P2

(เยอ OZPP) เยอ S16-Soda20%-O-Z-CCE

(เยอ OZCCE) คาความขาวสวาง (%ISO) >82 84.64 84.75

คาความหนดของเยอ (ml/g) 400-550 411.98 397.90 ปรมาณแอลฟา-เซลลโลส (%) >90 92.77 94.98

คา R18 (%) >92 92.75 94.95 ปรมาณเถา (%) <0.1 0.1 0.08

ปรมาณแพนโตแซน (%) <3 4.05 2.72

ดงน นสภาวะและข นตอนทเหมาะสมในการเตรยมเยอละลายไดจากล าตนปาลมคอ

จะเหนวาล าตนปาลมซงเปนเศษเหลอท งในสวนปาลมสามารถน ามาเปนวตถดบในการผลตเยอละลายได (Dissolving pulp) โดยกระบวนการทพฒนาข น ซงเปนกระบวนการทเปนมตรตอสงแวดลอม 2. การศกษาการผลตไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลมน ามน

ในการศกษาการผลตไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลมน ามน เยอละลายไดทไดจากการฟอกแบบท 1 ตามข นตอน O-Z-P1-P2 (OZPP) และจากการฟอกแบบท 2 ตามข นตอน O-Z-CCE (OZCCE) ถกน ามาใชเปนวตถดบในการศกษา ในงานวจยน MCC เตรยมโดยการน าเยอละลายไดมาผานกระบวนการยอยดวยกรด (acid hydrolysis) โดยการกระบวนการ reflux เยอดวยสารละลายกรด โดยกรดทใชศกษาคอ กรดไฮโดรคลอรค (HCl) และ กรดซลฟรค (H2SO4) เพอหาสภาวะของการยอยกรดทเหมาะสม

ช นไมสบจากล าตนปาลมน ามน

Pretreatment ดวยกระบวนการระเบดดวยไอน า สภาวะ S16 (ความดนไอน า 16 kg/cm2 อณหภม 204 oC และ เวลา 5 นาท)

ตมดวยดาง โดยใชความเขมขนของโซเดยมไฮดรอกไซดท 20% (% โดยน าหนกอบแหงของวตถดบ)

ฟอกดวยกระบวนการฟอกปราศจากคลอรน (Total Chlorine Free, TCF) ตามข นตอนดงน O-Z-P1-P2 หรอ O-Z-CCE

17

จากผลการทดลองปรากฏวาทกสภาวะใหรอยละของผลผลต MCC ทสงพอๆกน คอประมาณ 99% ไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลมน ามนทเตรยมได ถกน ามาวเคราะหคณสมบตเทยบกบไมโครครสตลไลนเซลลโลสทขายทางการคา (Avicel PH101) ผลวเคราะหแสดงในตารางท 4 และเมอน าตวอยาง MCC ทเตรยมไดและ Avicel® PH101 มาท าการวเคราะหดวย FTIR พบวา FTIR Spectrum ของ MCC ทเตรยมได และ Avicel ปรากฎ peak ทต าแหนงเดยวกนซงเปน peak ทเปนเอกลกษณของเซลลโลสอยางชดเจน นอกจากน ผลการถายภาพดวยเทคนค SEM พบวาลกษณะของ Avicel® PH101 จะมลกษณะเปนอนภาคคอนขางกลมทเกดจากการเกาะกลมกนของอนภาคเดยวๆของ MCC เนองจากผานการท าแหงใหเปนผงโดยการผานกระบวนการ Spray Dry ในระบบโรงงานอตสาหกรรม ซงจะท าให MCC ทเปนอนภาคเดยวๆรวมตวเกาะกน จงมอนภาคในลกษณะของการเกาะกลมกนมากกวาอนภาคแบบเดยวๆ สวน MCC ทเตรยมไดจากงานวจยน เมอผานการยอยดวยกรดแลวน ามาท าแหงเลยดวยการอบ และใชวธบดลดขนาดดวยเครองบดแทนการใชเครอง spray dryer จงไมมการเกาะกนของอนภาค MCC ดงน นลกษณะของ MCC ทเตรยมไดจงเปนลกษณะเหมอนแทง หรอเสนแบนๆ แยกกน อาจมการเกาะตวกนบางแตไมเยอะ ตารางท 4 ผลวเคราะหคณสมบตของ MCC ทเตรยมไดจากสภาวะตางๆเทยบกบ Avicel® PH101

ตวอยาง ชนดกรด ความ

เขมขน (M) ความหนด (ml/g)

คา DP Crystallinity Index (CrI)

(%)

ขนาดเฉลยของอนภาค (µm)

Avicel® PH101 108 ± 0.71 206.02 ± 1.45 78.8 60.97 ± 0.25

OZCCE

HCl

1.0 142 ± 0.85 270.30 ± 1.60 78.3 31.63 ± 0.25 1.5 134 ± 1.96 254.34 ± 3.73 80.4 27.1 ± 0.26 2.0 125 ± 0.44 237.77 ± 0.83 80.6 39.67 ± 0.50 2.5 87 ± 0.08 165.87 ± 0.14 80.7 25.20 ± 0.10

H2SO4

1.0 123 ± 1.49 233.84 ± 2.83 77.4 30.73 ± 0.50 1.5 96 ± 3.49 182.42 ± 6.63 79.5 29.7 ± 0.26 2.0 88 ± 0.16 167.29 ± 0.30 80.7 26.87 ± 0.47 2.5 82 ± 0.46 155.44 ± 0.87 80.4 23.07 ± 1.19

OZPP

HCl

1.0 127 ± 1.67 241.28 ± 3.17 76.8 36.93 ± 0.45 1.5 112 ± 0.66 212.16 ± 1.25 77.5 37.47 ± 0.90 2.0 103 ± 0.14 195.46 ± 0.27 77.5 33.03 ± 0.68 2.5 94 ± 2.23 179.11 ± 4.24 77.8 31.60 ± 0.10

H2SO4 1.0 125 ± 1.58 238.26 ± 3.01 74.7 45.47 ± 0.70 1.5 105 ± 0.89 198.97 ± 1.69 77.7 35.70 ± 1.44 2.0 90 ± 0.13 171.45 ± 0.24 77.9 30.03 ± 0.45

18

ตวอยาง ชนดกรด ความ

เขมขน (M) ความหนด (ml/g)

คา DP Crystallinity Index (CrI)

(%)

ขนาดเฉลยของอนภาค (µm)

2.5 87 ± 1.20 165.94 ± 2.28 78.3 32.57 ± 0.35

จากผลการทดลองขางตน พบวา สภาวะทเหมาะสมในการเตรยม MCC จากเยอท งสองตวอยาง คอ การยอยเยอดวยกรด H2SO4 ทความเขมขน 1-1.5 โมลาร ทอณหภม 105 องศาเซลเซยส เวลา 60 นาท จากน นจงน า MCC ทไดจากการเตรยมดวยสภาวะทเหมาะสมดงกลาวไปท าการวเคราะหคณสมบตเพมเตม ไดแก ปรมาณความช น ปรมาณเถา คาการละลายน า คา pH และปรมาณโลหะหนก เพอเทยบกบสเปคพ นฐานทางการคา พบวา MCC จากล าตนปาลมทเตรยมจากสภาวะดงกลาวมคณสมบตอยในสเปคมาตรฐานเบ องตนของ MCC ทางการคาส าหรบอตสาหกรรมยา ดงแสดงในตารางท 5 ตารางท 5 คณสมบตของ MCC ทเตรยมไดเทยบกบสเปคพ นฐานของ MCC ทางการคาส าหรบอตสาหกรรมยา

รายการ เกณฑ

ขอก าหนด ทางการคา

เยอ OZCCE เยอ OZPP 1M

H2SO4 1.5M H2SO4

1M H2SO4

1.5M H2SO4

Appearance (color) White to off-white

White to off-white

Appearance (form) Powder Powder

Cellulose (%) ≥ 97% 97.57 98.26 97.25 97.55

Fineness (µm) 25-62 µm 30.73 29.70 45.47 35.70 pH 5-7.5 5.5 5.4 5.5 5.4

Water solubility ≤0.24% 0.09 0.07 0.12 0.13 Loss on drying (%) ≤5% 4.82 4.58 5.19 4.99 Residue on ignition

(%) ≤0.2% 0.14 0.14 0.14 0.06

Heavy metals (ppm)

As, Cd, Hg ≤10 ppm ND ND ND ND Pb ≤10 ppm 0.114 ND <0.075 0.079

19

ส าหรบการผลต MCC จากเยอละลายไดจากล าตนปาลมน น ถงแมวาคณสมบตพ นฐานของ MCC ทผลตไดจะผานขอก าหนดพ นฐานของ MCC ทางการคา แตควรศกษาเพมเตมในเรองการท าแหงดวย spray dryer เพอทจะใหไดคณสมบตดานขนาด รปราง และความหนาแนน เทยบเคยงไดกบทขายทางการคาจรง 3.ประเมนตนทนการผลตเบ องตนของการผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน

จากการประเมนตนทนการผลตเบ องตนของการผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน ซงเปนการศกษาตนทนในขนาดระดบหองปฏบตการเทาน น ไมรวมคาแรง ไดผลดงน

ตนทนการผลตเยอละลายได Dissolving pulp (โดยไมรวมคาแรง) กระบวนการผลต ตนทน (บาท/กก.)

S16-Soda20%-OZCCE 1,207 S16-Soda20%-OZPP 1,270

ตนทนการผลตไมโครครสตลไลนเซลลโลส (โดยไมรวมคาแรง)

วตถดบเยอเรมตน ตนทนผลต MCC (บาท/กก.) S16-Soda20%-OZCCE 1,918 S16-Soda20%-OZPP 1,979

ตนทนทค านวณไดน เปนเพยงตนทนการผลตเบ องตนในระดบหองปฏบตการ เพอใชประกอบการพจารณาในการผลตในระดบขยายผลตอไป

เมอเปรยบเทยบกบราคาขายของผลตภณฑทางการคาในตลาดปจจบน ส าหรบเยอละลายได (Dissolving pulp) ราคาขายอยทประมาณ 19-35 บาท/กก. (ขอมลจาก www.alibaba.com) จะเหนวาตนทนการผลตเยอละลายไดจากปาลมน ามนจากงานวจยน สงกวาราคาขายจรงในตลาดมาก และส าหรบไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) ทางการคา ราคาขายอยท 5,000 -13,000 บาท/กก. (ขอมลจาก http://www.sigmaaldrich.com) จะเหนวาราคาขายของ MCC ทางการคาสงอยแลว เนองจากเปนผลตภณฑทใชส าหรบอาหารและยา และเมอเทยบกบตนทนการผลตทค านวนไดจากการวจยน จะเหนวาราคาขายทางการคากยงสงกวาตนทนระดบหองปฏบตการค านวนได แสดงวามโอกาสทจะน าล าตนปาลมน ามนไปผลตเปน MCC เพอตอยอดเชงพานชยในอนาคตมความเปนไปได แตอาจตองมการศกษาเพมเตมในการลดตนทนและปรบปรงคณสมบตบางประการเพมเตมเพอใหได MCC ทมคณสมบตเทยบเคยงกบทางการคาในปจจบน

2.5 ผลไดจากงานวจยและความคมคา

โครงการวจยยอยท 1 การเพมมลคาการใชเสนใยจากล าตนปาลมส าหรบเปนแผนเสนใยประกอบเฟอรนเจอร และผลตภณฑตกแตงภายใน

20

ไดกระบวนการผลตเสนใยจากล าตนปาลมทผลตในระดบหองปฏบตการ จนถง pilot scale และผลตภณฑตนแบบจากเสนใยดงกลาวทผลตในระดบอตสาหกรรม และหตถกรรม ซงพบวาสามารถผลตไดและมสมบตการใชงานทเหมาะสม แตอยางไรกตามพบวาราคาตนทนของเสนใยจากล าตนปาลมยงมราคาสงอยเนองจากขอจ ากดของการผลตในระดบหองปฏบตการ

โครงการวจยยอยท 2 การผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน 1. กระบวนการและสภาวะทเหมาะสมในการผลตเยอละลายได (dissolving pulp) จากล าตนปาลม

น ามน

2. กระบวนการและสภาวะทเหมาะสมในการผลตไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลม

3. ผลตภณฑเยอละลายได (dissolving pulp) จากล าตนปาลมน ามน 2 ชนด คอ เยอ OZCCE และ เยอ

OZPP ซงเปนทางเลอกหนงในการเพมมลคาล าตนปาลมน ามน

4. ผลตภณฑไมโครครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลมน ามน จากเยอเรมตนท ง 2 ชนด (เยอ

OZCCE และ เยอ OZPP) ซงเปนทางเลอกหนงในการเพมมลคาล าตนปาลมน ามน

5. ตนทนการผลตเบ องตนของการผลตเยอละลายไดและการผลตไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตน

ปาลมน ามน ระดบหองปฏบตการ

2.6 กลมเปาหมายและประโยชนทไดจากการวจย

เปนประโยชนตอกลมเปาหมาย ดงน เกษตรกรผปลกปาลมน ามน ผผลตเสนใย และวสาหกจ นอกจากน สรางรายไดจากการใชเสนใยปาลมน ามนในอตสาหกรรมตอเนองทเกยวของ เชน อตสาหกรรมการผลตเยอละลายได อตสาหกรรมการผลตไมโครครสตลไลนเซลลโลส อตสาหกรรมการผลตเฟอรนเจอร และแผนเสนใย ประโยชนทไดรบจากโครงการ คอ

- เปนการวจยเพอมงใชประโยชนของเสนใยจากล าตนปาลมน ามน ซงไมไดใชประโยชนและตองท งในสวนปลกหลงอายมากกวา 25 ป

- ไดตนแบบของผลตภณฑและกระบวนการผลตเสนใย ทจะสามารถน ามาประยกตใชในการผลตในเชงพาณชยตอไปได

- ผลงานวจยในการเตรยมเสนใยล าตนปาลมจากสวนตาง ๆ และสมบตเสนใยทได ถกน าไปเสนอผลงานวชาการในการประชมทางวชาการของมหาวทยาลยเกษตรศาสตร คร งท 55

- ผลงานวจยบางสวนจะน าไปบรการความรแกประชาชนและภาคธรกจ เพอใหเปนแนวทางของการผลตเสนใยเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามนเพอการใชประโยชนในอตสาหกรรมเฟอรนเจอร ทนอน แผนประดบตอไป

21

2.7 การนาผลการวจยไปใชประโยชน

โครงการวจยยอยท 1 การเพมมลคาการใชเสนใยจากล าตนปาลมส าหรบเปนแผนเสนใยประกอบเฟอรนเจอร และผลตภณฑตกแตงภายใน

ผลงานวจยบางสวนสามารถน าไปบรการความรแกประชาชนและภาคธรกจ เพอใหเปนแนวทางของการผลตเสนใยเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามนเพอการใชประโยชนในอตสาหกรรมเฟอรนเจอร ทนอน แผนประดบ พรอมท งในอนาคตควรมการศกษาเพมเตมในการปรบปรงคณสมบตของผลตภณฑ และลดตนทนของกระบวนการผลตเพอประโยชนแกกลมเกษตรกรผปลกปาลมน ามน ใหสามารถขายล าตนปาลมน ามนใหกบกลมผผลตเสนใย (คลายกบโรงงานเตรยมเสนใยจากกาบมะพราวทสงท าทนอน และแผนเสนใยมะพราว เปนตน) และเขาสอตสาหกรรมท าเฟอรนเจอรและผลตภณฑตกแตงภายในไดจรงในอนาคตตอไป

ก าลงเตรยมพมพเผยแพรผลงานในวารสาร หรอ การน าเสนอผลงานระดบประเทศหรอตางประเทศ

โครงการวจยยอยท 2 การผลตเยอละลายไดและไมโครครสตลไลนเซลลโลสจากล าตนปาลมน ามน

เยอละลายไดทเตรยมไดจากงานวจยน ถงแมจะมความหนดทต ากวาทขายทางการคาทวไป แตกยงคงสามารถน าไปใชในอตสาหกรรมผลตเสนใยเรยอนได เนองจากในกระบวนการผลตเสนใยเรยอนตองมการปรบลดความหนดของเยอลงใหอยทประมาณ 200 ml/g อยแลว ดงน น หากมการน าเยอละลายไดจากล าตนปาลมไปใชจรงในอนาคต จ าเปนตองมการศกษาสภาวะทเหมาะสมส าหรบใชเยอละลายไดจากล าตนปาลมในการเปนวตถดบส าหรบการผลตเสนใยเรยอน แทนเยอละลายไดจากไมสน หรอไมยคาลปตส ตอไป นอกจากน อาจจ าเปนตองมการศกษาพฒนาคณสมบตของเยอละลายไดใหมคณสมบตทดข น

ส าหรบการผลต MCC จากเยอละลายไดจากล าตนปาลมน น ถงแมวาคณสมบตพ นฐานของ MCC ทผลตไดจะผานขอก าหนดพ นฐานของ MCC ทางการคา แตกยงคงนาจะศกษาเพมเตมในเรองการท าแหงดวย spray dryer เพอทจะใหไดคณสมบตดานขนาด รปราง และความหนาแนน เทยบเคยงไดกบทขายทางการคาจรง

และเนองจากงานวจยน เปนการผลตในระดบหองปฏบตการ ตนทนทค านวนไดจงถอวาสงมากเมอเทยบกบตนทนในการผลตเยอละลายได และ MCC ในระดบโรงงานอตสาหกรรม ดงน นในอนาคตอาจตองมการศกษาในระดบ pilot scale และความเปนไปไดทางเศรษฐศาสตรตอไป

2.8 ขอเสนอแนะในการนาไปใชประโยชน ทไดจากการทากจกรรมสงเสรมและสนบสนน

เชงนโยบาย

ภาครฐควรชวยสนบสนนนโยบายของการใชประโยชนของเสนใยล าตนปาลมในผลตภณฑ

ตางๆ เชน แผนผนผาไมถกทอ เฟอรนเจอร และประดบตกแตงในบาน

22

เชงวชาการ 1. องคความรดานการสกดเสนใยเสนใยเซลลโลสแบบกลมเสนใย (bundle fibers) และเสนใย

เซลลโลสแบบเสนใยเดยว (single fibers) จากล าตนปาลมน ามน สามารถน าไปตอยอดวจยการใชประโยชนในดานอนๆตอไป เชน biomaterials วสดคอมพอสต บรรจภณฑ และอนๆ ทเกยวของ

2. ไดองคความรและวธการกระบวนการผลตเยอละลายได (dissolving pulp) และไมโคร

ครสตลไลนเซลลโลส (MCC) จากล าตนปาลมน ามน ซงสามารถน าไปตอยอดวจยเพมเตมในการ

พฒนาคณสมบตของเยอละลายไดและ MCC ใหมคณสมบตทดข นหรอตอยอดวจยในระดบ pilot

scale

3. ในงานวจยตอไป ควรจะท าการศกษาการผลตจรงของเสนใยจากล าตนปาลมในโรงงานผลตเสนใย

และเยอกระดาษ ซงจะท าใหตนทนการผลตเสนใยมราคาลดลง

เชงพาณชย 1. สามารถน าเทคโนโลย เชน การผลตเสนใยจากล าตนปาลมน ามน ถายทอดแกบรษทเอกชน เพอ

ทดสอบท าผลตภณฑอตสาหกรรมและดความเปนไปไดทางการตลาดในอนาคตตอไป

2. ผลตภณฑบางชนดจากงานวจย เชน แผนเสนใยล าตนปาลม สามารถน าไปสการผลตเชงพาณชย

และขยายสเกลสการใชประโยชนของแผนเสนใยในผลตภณฑ เชน ทนอน ผนง แผนกรอง และ

ผลตภณฑตกแตงภายในตอไป

Executive Summary

1. Details about urgent research needs for country development : Palm oil 1.1 Title

23

“Production technology and utilization development of cellulosic fiber from oil palm trunk”

Subproject 1: Development of oil palm trunk for fiber nonwoven incorporated

furniture parts and interior products Subproject 2: The production of dissolving pulp and microcrystalline cellulose

(MCC) from oil palm trunk

1.2 Researcher teams Subproject 1 Rungsima Chollakup1, Wuttinant Kongtud1, and Wirasak Smitthipong2 Subproject 2 Suteera Witayakran1, Wuttinant Kongtud1, Chiayaporn Sampoompuang1

and Keowpetch Lobyam1

1 Kasetsart Agricultural and Agro-Industrial Product Improvement Institute 2Department of Materials Science, Faculty of Science Kasetsart University 50 Ngam Wong Wan Rd., Chatuchak, Bangkok 10900

Tel. 02-9428600-3 Fax. 02-5620338

1.3 Budget and research period The budget is obtained for the fiscal year 2016. The budget is 2,092,904 Baht. The period is from 22 March 2016 to 21 March 2017.

2. Summary of activity plan

2.1 Importance and problem source for promoted and supported research activities

This research program focuses on the utilization of cellulosic fiber from oil palm trunk, waste in oil palm plantation. The research is divided into two parts according to form of cellulosic fibers, bundle and single fibers, extracted from oil palm trunk. The utilization of these cellulosic fibers is further studied. This project is expected reduce the amount of waste in oil palm plantation and add value to over 25-year-old-oil palm trunk that need to be cut down. This research program is divided into 2 subprojects:

Subproject 1 is about the utilization of bundle fibers for fiber nonwoven incorporated furniture parts and interior products. In this project, the extraction of the bundle fiber by alkaline treatment followed by bleaching was studied. Then, the

24

extracted fibers were subjected to form fiber mat by nonwoven method and incorporated it to furniture parts. The physical properties of the fiber mat, such as mechanical properties, anti-flammability, thermal conductivity, and water absorption, were investigated. Moreover, fiber mat formed by handmade paper method was also studied to make fiber sheet for interior decoration, such as lamp and lamps.

Subproject 2 is about the use of cellulosic fibers in the form of a single fiber as a raw material in the production of dissolving pulp and microcrystalline cellulose (MCC). In this project, the study of the production of dissolving pulp from oil palm trunk by environmentally friendly process was conducted. The oil palm trunk was pretreated by steam explosion process and followed by total chlorine free (TCF) bleaching process to yield the dissolving pulp. The obtained dissolving pulp was used as raw material for the production of microcrystalline cellulose. This subproject will be useful for the dissolving pulp manufacturing industry, microcrystalline cellulose manufacturing industry, and other involving downstream industries because agricultural waste, oil palm trunk, has potential to be used as raw material instead of wood used in today manufacturing.

2.2 Objectives of this research program

1.To study and develop ways to utilize and add value to waste in the oil palm plantations, the over 25 year old-oil palm trunk.

2. To develop the utilization of oil palm trunk fiber for fiber nonwoven incorporated furniture parts and interior products

3. To develop the process for dissolving pulp and microcrystalline cellulose production from oil palm trunk

4. To analyst the cost of the developed process and technology for the utilization of oil palm trunk fiber in this research program

2.3 Scope and research methodology Subproject 1: Development of oil palm trunk for fiber nonwoven incorporated furniture parts and interior products 1. Materials

- Oil palm trunks with the age of more than 25 year-old trees were obtained after oil extraction from Suksomboon Vegetable Oil Co., Ltd., Chonburi, Thailand. -Coir fibers were obtained after Victory Industrial Co., ltd.

25

2. Study of fiber extraction from oil palm trunk and their chemical and physical

properties of the obtained fibers

Oil palm trunks from different parts of more than 25-year-old trees which could not be extracted oil from fruit bunch were divided along stem height as base (A), middle (B) and top (D) parts for each 50 cm. Moreover, cross section area of each palm trunk portion was also divided into 2 parts, i.e. peripheral (30%, 1) and inner (70%, 2) zones. Each portion of oil palm trunk was cut into small pieces and then was treated with 30% sodium hydroxide (% by o.d. weight of dried oil palm trunk) at 100oC for 3 hrs. with LR of 10:1). Then, the extracted fibers were washed to remove any contaminants and beat for fiber separation using pulp beating machine for 15-20 min. The fibers were washed using water and dried in hot air oven for 80oC. The treated palm fibers were analyzed for the chemical components according to TAPPI standards (TAPPI, 2002-2003). Also, percentage of yield, fiber morphology under Scanning Electron Microscope (SEM), fiber diameter under microscope, water retention value followed by ASTM-D 2402 – 01 and single fiber strength followed by ISO 5076-1995 (E) of treated fibers were characterized. Thermal properties of the treated fibers were determined by Thermogravimetric Analysis (TGA, Mettler Toledo, USA) at a scanning rate of 10oC/min with a temperature range of 25–600oC under nitrogen gas.

3. Study of nonwoven fabrics from oil palm trunk fibers and their physical properties

Nonwoven fabric was prepared from oil palm trunk fiber of all stem heights and only peripheral zones (A1, B1, D1). All portions of oil palm trunks were extracted using the same method as 2. Oil palm and coir fibers at different ratios were formed into nonwoven fabric at Victory Industrial Co., Ltd. Firstly, each fiber was open separately in an opener and then different ratios of oil palm and coir fibers were weighted and mixed before passing to carding machine. Carding provides a uniform blend of the two fibers; this is followed by laboratory needle punching. Nonwoven fabrics with a thickness of 15 mm were punched in each side for one time and sprayed with liquor of latex and resin at the front of nonwoven fabric. Finally, two nonwoven fabrics were bond using compression press for 1 hr. to

26

obtain the nonwoven fabric with a thickness of 30 mm. The physical properties of all nonwoven fabrics were characterized including weight per area, thickness (ASTM D 5736-95), tensile strength (ASTM D5035-9), compression strength (ASTM D3410), thermal resistance (ASTM-C 518-10), and sound absorption coefficient (ASTM E-1050).

A completely randomized experimental design (CRD) was used for all experiments. SPSS 11.0 for windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) was used to calculate analysis of variance (ANOVA) and Duncan’s multiple range test with a significance level of 0.05.

4. Study of handmade nonwoven fabrics from oil palm trunk fibers and their physical

properties

Oil palm fibers prepared from No. 2 were separated size manually as long fibers (> 25 mm) and short fibers (< 25 mm). Each oil palm trunk fiber (long and short fibers) was prepared manually for nonwoven fabric handicrafts with adding mulberry pulp and studied their physical and mechanical properties as details here.

1) Study of the effect of oil palm trunk fiber – long fiber type and mulberry pulp with/without coating by glucomannan on the mechanical and physical properties of handmade nonwoven fabrics

Oil palm trunk fiber – long fiber type and mulberry pulp were mixed at ratio of 90:10, 80:20 and 70:30 by o.d. and disintegrated in water. Then the mixed fiber suspension was pour and laid on the wire screen. Handmade nonwoven fabrics from oil palm trunk fibers were coated without and with 0.5% by vol. of glucomannan solution. After that, Handmade nonwoven fabrics were analyzed their mechanical and physical properties as basis weight, thickness (ASTM D5736-95), Color (L, a, b), Tensile strength (TAPPI T404 om-92), folding endurance (TAAPI T511 om-94), tearing resistance (TAAPI T414 om-98).

A completely randomized experimental design (CRD) was used for all experiments. SPSS 11.0 for windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) was used to

27

calculate analysis of variance (ANOVA) and Duncan’s multiple range test with a significance level of 0.05.

2) Study of the effect of oil palm trunk fiber – short fiber type and mulberry pulp without/with coating by glucomannan on the mechanical and physical properties of handmade nonwoven fabrics

Oil palm trunk fiber – short fiber type and mulberry pulp were mixed at ratio of 90:10, 80:20 and 70:30 by o.d. and disintegrated in water. Then the mixed fiber suspension was pour and laid on the wire screen. Handmade nonwoven fabrics from oil palm trunk fibers were also coated without and with 0.5% by vol. of glucomannan solution. After that, handmade nonwoven fabrics were analyzed their mechanical and physical properties as above method 1).

A completely randomized experimental design (CRD) was used for all experiments. SPSS 11.0 for windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) was used to calculate analysis of variance (ANOVA) and Duncan’s multiple range test with a significance level of 0.05.

3) Study of the effect of oil palm trunk pulp and mulberry pulp without/with coating by glucomannan on the mechanical and physical properties of handmade paper

Oil palm trunk fibers (prepared from 2.3.2) were treated with 30% sodium hydroxide (% by o.d. weight of dried oil palm trunk fiber) at 170oC for 3 h. Then, the extracted pulps were washed using water and dried in hot air oven for 80oC to know obtained pulp content. The obtained oil palm trunk pulps were prepared handmade paper with the basis weight of 70±5 g/m2. The oil palm trunk and mulberry pulps were mixed at ratio of 100:0 90:10 80:20 70:30 60:40 and 50:50 by o.d. Handmade papers were also coated without and with 0.5% by vol. of glucomannan solution. After that, handmade papers were analyzed their mechanical and physical properties as above method 1).

A completely randomized experimental design (CRD) was used for all experiments. SPSS 11.0 for windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) was used to calculate analysis of variance (ANOVA) and Duncan’s multiple range test with a significance level of 0.05.

5. Product prototypes of studied nonwoven fabrics from oil palm trunk fibers

28

- Plant plot products Oil palm fibers from No. 2 were open and carded using opening and carding

machines at Victory Industrial Co., Ltd. without passing in needle punching machine. Then, oil palm fibers were glued with latex spraying and formed in a plot mold using compression press machine at 130oC at Damrongsilp group Co. Th. The plant plot from oil palm trunk fibers wad compared with that from coir fibers.

- Seat cushion and mattress

Two sheets of nonwoven fabrics (60x60 cm2) prepared oil palm trunk fibers 100% at Victory Industrial Co., Ltd. from No. 2 were sandwiched with sponge layers and covered with woven fabric to be seat cushion. Also, one layer of spring was sandwiched between nonwoven fabric layers prepared oil palm trunk fibers 100% and covered with woven fabric to be mattress sized 3.5x6 feets.

- Nonwoven fabrics for home decorative products and lamp

Bleached oil palm trunk fibers – long fiber type prepared followed No. 3 were dyed with 5 colors of reactive dyestuffs (Bayer) which were yellow red blue green and brown. Dyed handmade nonwoven fabrics were formed with size of 50x300 cm2 to use for home decorative wall. Yellow handmade nonwoven fabric was only selected to invent a lamp prototype.

6. Study of preliminary production cost of nonwoven fabrics and paper from oil palm

trunk fibers

Data from experiments in each step of raw material cost, preparation cost, consumption of water, chemical substance electricity and fuels was calculated for the production cost per unit of production.

Subproject 2: The production of dissolving pulp and microcrystalline cellulose (MCC) from oil palm trunk

This project studied way to utilization oil palm trunk by using it as raw material for dissolving pulp production by environmentally friendly process. Then, the obtained dissolving pulp from oil palm trunk was used in microcrystalline cellulose (MCC)

29

production. The production cost of dissolving pulp and MCC from oil palm trunk in laboratory scale was then analyzed.

1. The production of dissolving pulp from oil palm trunk

1.1 Analysis of chemical composition and fiber morphology of oil palm trunk

Chemical composition of the oil palm trunk including extractive, lignin,

holocellulose, alpha-cellulose, and ash content, were analyzed according to TAPPI

Standards. Moreover, shape and size of oil palm trunk-single fiber were also analyzed

under microscope.

1.2 The study of dissolving pulp production process

The process as followed;

1) Pretreatment of oil palm trunk by steam explosion process

Oil palm trunk-wood chips were loaded into a 2L steam explosion reactor. The steam pressure was varied as followed: 14 16 18 และ 20 kg/cm2. The chip was cooked under desired pressure for 5 minutes and then the pressure was immediately released to obtain disintegrated oil palm trunk fiber. Yield and chemical composition of the obtained fibers were analyzed.

2) Soda Pulping

The steam exploded fibers were subjected to pulping unit. The fibers

were treated with 20%, 25% or 30% NaOH (%by o.d.weight of fiber) at liquor

to fiber ratio of 5:1 at 165 oC. Time to reach the desired temperature was 1

hour and then continued cooking for another 1 hour. Yield, Kappa no. and

chemical composition of the obtained pulp were analyzed.

3) Total chlorine free bleaching (TCF)

3.1) Oxygen bleaching (O)

The obtained oil palm pulp was treated in rotary type autoclave with 0.15%

MgSO4 and 2%NaOH (% by o. d. weight of pulp) (pH 11) at 10% pulp consistency

30

under 7 kg/cm2 oxygen pressure at 105 oC for 70 mins. Yield, brightness, viscosity,

R18 and chemical composition of the oxygen bleached pulp were analyzed.

3.2) Ozone Bleaching (Z) The oxygen bleached pulp was treated with 1% (%w/v) acetic acid (pH2) at

1% pulp consistency at 20 oC for 60 min in the reactor that connected to ozone

generator at ozone production rate of 5.1 g/h. Yield, brightness, viscosity, R18 and

chemical composition of the ozone bleached pulp were analyzed.

3.3) Hydrogen Peroxide Bleaching (P)

The bleached pulp was treated with 4% H2O2, 0.5% MgSO4, and 0.6% NaOH

(% by o. d. weight of pulp) (pH 10) at 10% pulp consistency at 70 oC for 120 min.

Yield, brightness, viscosity, R18 and chemical composition of the bleached pulp

were analyzed.

3.4) Cold Caustic Extraction (CCE)

20 g of bleached pulp was treated with 90 g/L NaOH at 10% pulp consistency at

30 oC for 30 min. Yield, brightness, viscosity, R18 and chemical composition of the

bleached pulp were analyzed.

1.3 Analysis of the obtained dissolving pulp properties

The obtained dissolving pulp was analyzed for alpha-cellulose content, ash

content, brightness, pentosan content, pulp viscosity, and alkali resistance (R18).

2. The production of microcrystalline cellulose (MCC) from oil palm trunk 2.1 Study on optimal conditions for microcrystalline cellulose (MCC) production from

oil palm trunk

Microcrystalline cellulose (MCC) from oil palm trunk was prepared by acid hydrolysis method. 20 g of the obtained dissolving pulp was treated with two

different acid, HCl and H2SO4 at different concentration; 1.0, 1.5, 2.0, and 2.5 M at the

31

solid to liquor ratio of 1:20 at 100±2 °C for 1 hour. The obtained acid hydrolyzed

pulp was filtrated, washed with water and dried. Then, it was subjected to the grinder to yield the MCC. The properties of the obtained MCC were analyzed and compared to the properties of commercial MCC (Avicel PH101).

2.2 Analysis of the obtained MCC properties from oil palm trunk

The properties of the obtained MCC including SEM images, crystallinity index by

XRD, FT-IR spectrum, degree of polymerization (DP), particle size, loss on drying,

residue on ignition, water solubility, pH, and heavy metal content were analyzed.

3. Cost analysis of the dissolving pulp and MCC production from oil palm trunk in

laboratory scale

2.4 Research results

Subproject 1: Development of oil palm trunk for fiber nonwoven incorporated furniture parts and interior products 1. Study of fiber extraction from oil palm trunk and their chemical and physical

properties of the obtained fibers

The results show that the chemical compositions of all parts of palm trunk were different not only by divided from cross section area but also by stem height. After fibers were extracted from palm trunk by using NaOH solution, base part gave higher fiber yield than that of extracted from middle and top parts. By considering the cross-section area, peripheral zone of all trunk parts gave higher fiber yield more than that of inner zone. SEM photographs exhibited that fiber extracted from inner zone had larger size and higher number of vessels as compared to the one from peripheral zone. Top part trunk fiber had smallest diameter comparing with fibers from base and middle parts. Peripheral zone fibers had better mechanical properties and lower water retention value than that from inner zone. However, temperature of thermal decomposition of all parts of palm trunk fiber analyzed by thermogravimetric analysis

32

(TGA) technique was not different. So, the fibers from peripheral zone of base and middle parts of palm trunk, which had similar properties, were selected for further study as nonwoven composite application.

2. Study of nonwoven fabrics from oil palm trunk fibers and their physical properties

All parts of oil palm trunk fibers along stem height and of only peripheral zone were extracted by using NaOH solution. The physical and mechanical properties of oil palm fibers were analyzed and compared with the coir fibers. The results showed that oil palm trunk fibers were thicker and had the tensile strength value similar with coir fibers. Water absorption and tolerant on thermal decomposition (analyzed by TGA) of the oil palm fibers were better than those of coir fibers. Nonwoven fabrics were prepared from oil palm trunk and coir fibers at different ratios with the needle punching process at Victory Industrial Co., Ltd. With oil palm trunk fiber upper than 50%, the nonwoven fabrics had the basic weight and the noise reduction coefficient (NRC) more than those made from coir fibers with no significant difference of thermal resistance. Moreover, incorporation of oil palm trunk fiber yielded to increase tensile and compression strength on nonwoven fabric.

3. Study of handmade nonwoven fabrics from oil palm trunk fibers and their physical

properties

Handmade nonwoven fabrics from oil palm trunk fiber were studied both long and short fiber types with adding of mulberry pulp at different ratios.

1) Study of the effect of oil palm trunk fiber – long fiber type and mulberry pulp without/with coating by glucomannan on the mechanical and physical properties of handmade nonwoven fabrics

Handmade nonwoven fabrics prepared from oil palm trunk fiber-long fiber type and mulberry pulp at ratio of 70:30 with coating of 0.5% of glucomannan gave the best mechanical properties as folding resistance, tensile and tear strength.

2) Study of the effect of oil palm trunk fiber – short fiber type and mulberry pulp without/with coating by glucomannan on the mechanical and physical properties of handmade nonwoven fabrics

33

Also, handmade fiber nonwoven fabrics with thin and thick ones made from oil palm trunk fiber-short fiber type with and without bleaching with coating of 0.5% of glucomannan. The results showed that these handmade fiber nonwoven fabrics were significant difference on the physical properties and had the mechanical properties decreased after bleaching.

3) Study of the effect of oil palm trunk pulp and mulberry pulp without/with coating by glucomannan on the mechanical and physical properties of handmade paper

Oil palm trunk fibers were boiled with NaOH at 30% under pressure at 170 oC for 3 hours. It can give high fiber yield at 70.40% of dry fiber weight. Oil palm trunk and mulberry pulps at different ratios were studied to form handmade paper. The results showed that paper made from oil palm trunk pulp with adding mulberry pulps upper than 30% with coating of 0.5% of glucomannan can give better mechanical properties which can use for further application.

4. Product prototypes of studied nonwoven fabrics from oil palm trunk fibers

Product prototype of nonwoven fabrics made from oil palm trunk and coir fibers at different ratios with the needle punching process at Victory Industrial Co., Ltd. can produce for fiber partition, seat cushion, mattress at Victory Industrial Co., Ltd. and form to plant pot products at Damrongsilp Group Co. Th. In case of handmade fiber nonwoven from oil palm trunk fiber-long fiber type can dye and form fiber nonwovens as interior products for home and lamp decoration.

Product prototype of plant pot products which made by oil palm trunk fiber with better water retention value compared to coir fiber, is appropriate for plant to absorb water in plant pot. Because oil palm trunk fiber is larger than coir fiber. Plant pot made by oil palm trunk fiber needs to take longer processing time to form mold to homogeneous dispersion. In case of fiber partition, the sound absorption and thermal resistance of oil palm trunk nonwoven fabric were better or equivalent to those of coir fiber. However, fiber partition should be developed to improve sound absorption by blending with other synthetic fibers or resin polymer etc.

5. Study of preliminary production cost of nonwoven fabrics and paper from oil palm

trunk fibers

34

Preliminary production cost of oil palm trunk fibers for product prototypes at Victory Industrial Co., Ltd. and handmade papers from oil palm trunk fibers were calculated based on fiber preparation cost (114 baht/kg) compared to coir fiber (6.48 baht/kg). Coir fiber is a natural fiber extracted from the husk of coconut without any chemical treatment. Production cost of each product produced at Victorial Industrial Co., Ltd. was shown at Table 1.

Table 1 Preliminary production costs of nonwoven fabric and product prototypes from

oil palm trunk fibers compared to coir fibers.

Product Preliminary production costs (baht) Oil palm trunk fiber Coir fiber

Nonwoven fabric (per foot) Mattress (per foot) Seat cushion (per foot)

176.74 665.71 376.72

15.45 343.14 128.58

Products made from oil palm trunk fibers are more expensive than products

such as fiber nonwoven fabrics, seat cushions and mattress made from coir fibers. The plant pots from oil palm trunk fiber produced at Damrongsilp Group Co.,

Ltd. can be formed plant pot based on the same weight as coir fiber. This is caused for production cost of plant pot from oil palm trunk fiber be 18 times more expensive. In case of bleached and dyed handmade fibers for lamp decoration, the production cost was 287.46 baht/kg. This is due to fiber production from oil palm trunk was laboratory scale. Thus, it needs to reduce costs in the process of fiber preparation which can be done at medium and large industrial scale.

Subproject 2: The production of dissolving pulp and microcrystalline cellulose (MCC) from oil palm trunk 1. The production of dissolving pulp from oil palm trunk

1.1 Analysis of chemical composition and fiber morphology of oil palm trunk

Extractive, ash, lignin, holocellulose, alpha-cellulose, and hemicellulose content of

oil palm trunk were 25.16%, 2.63%, 13.67%, 46.65%, 21.91% and 24.74% (% by oven

dried weight of raw material), respectively. The results show that the length and

35

weight of the oil palm trunk fiber were 1.5±0.41 mm and กบ 30±0.04 µm,

respectively. Lumen weight was 19.08±0.12 µm. Cell wall thickness was 5.16±0.04

µm. Therefore, oil palm trunk fiber is in the short fiber type.

1.2 The study of dissolving pulp production process This research project studied on the optimal process and condition for dissolving

pulp production from oil palm trunk. First, the oil palm trunk was pretreatment by steam explosion process which was an environmentally friendly process. The steam exploded pulp was then subjected to soda pulping and total chlorine free bleaching (TCF) to provide dissolving pulp. The results show that in the pretreatment step by steam explosion process, the yield of pulp decreased when the steam pressure increased. For chemical composition of the obtained pulp, the holocellulose and alpha-cellulose content increase but ash content decreased after treatment. The condition that using steam pressure at 16 kg/cm2 provided the pulp with highest alpha-cellulose (49.13%). The pulp from this condition was used in soda pulping process using different concentration of NaOH. The results show that pulp yield from every pulping condition was around 35-39%. Treating with 20% NaOH provided the pulp with highest alpha-cellulose content (88.33%). Therefore, pulp obtained from this condition (Soda20%) was used in total chlorine free bleaching (TCF) process.

36

Table 2 Yield, brightness, viscosity, R18 and chemical compositions of bleached pulp from each condition

Sample Yield (%)

R18 (%)

Alpha-cellulose

(%)

Hemicellulose (%)

Lignin (%)

Ash (%)

Viscosity (ml/g)

Brightness (% ISO)

Pentosan (%)

Steam exploded pulp at 16 kg/cm2

53.55 ± 0.72 - 49.13 ± 0.39 12.10 ± 0.27 12.75 ± 0.11 0.49 ± 0.04 - -

Soda20%

39.85 ± 0.56 - 88.33 ± 0.23 8.05 ± 0.17 3.35 ± 0.45 0.79 ± 0.01 683.56 ± 7.37 -

Soda20%-O

89.53 ± 0.97 92.16 ± 0.29 93.90 ± 0.11 3.84 ± 0.19 0.61 ± 0.18 0.59 ± 0.03 587.66 ± 2.86 55.74 ± 0.23

Soda20%-O-Z

96.01 ± 0.23 93.71 ± 0.03 93.26 ± 0.14 5.53 ± 0.30 0.44 ± 0.25 0.13 ± 0.03 554.61 ± 4.09 77.46 ± 0.21

Method 1

Soda20%-O-Z-P1

96.13 ± 0.94 93.41 ± 2.13 94.25 ± 0.07 2.85 ± 0.06 0.31 ± 0.05 0.10 ± 0.05 450.09 ± 4.43 82.19 ± 0.14

Soda20%-O-Z-P1-P2

98.77 ± 0.17 92.75 ± 0.75 92.77 ± 0.25 4.08 ± 0.27 0.30 ± 0.04 0.10 ± 0.02 411.98 ± 0.82 84.64 ± 0.09 4.05 ± 0.01

Method 2

Soda20%-O-Z-CCE

97.33 ± 0.51 94.54 ± 0.42 94.98 ± 0.33 3.48 ± 0.02 0.47 ± 0.08 0.08 ± 0.01 397.90 ± 1.08 84.75 ± 0.27 2.72 ± 0.14

Soda20%-O-Z-CCE-P1

99.31 ± 0.91 92.40 ± 0.33 93.54 ± 0.04 3.42 ± 0.03 0.33 ± 0.06 0.08 ± 0.01 371.99 ± 4.80 87.15 ± 0.05

37

Sample Yield (%)

R18 (%)

Alpha-cellulose

(%)

Hemicellulose (%)

Lignin (%)

Ash (%)

Viscosity (ml/g)

Brightness (% ISO)

Pentosan (%)

Soda20%-O-Z-CCE-P1-P2

98.09 ± 1.20 92.12 ± 0.75 92.17 ± 0.74 3.77 ± 0.07 0.39 ± 0.02 0.07 ± 0.01 357.24 ± 7.54 88.40 ± 0.11

38

In this research, total chlorine free bleaching (TCF) process was divided into 2 methods. Method 1: Bleaching steps were O-Z-P1-P2. Method 2: Bleaching steps were O-Z-CCE-P1-P2.

Yield, brightness, viscosity, R18 and chemical compositions of bleached pulp from each condition were analyzed. The results show in Table 2. The results show that the properties of the obtained pulp (OZCCE and OZPP) met the requirement for dissolving pulp product as shown in Table 3.

Table 3 Properties of OZPP and OZCCE pulp.

Properties Specification S16-Soda20%-O-Z-P1-P2

(OZPP Pulp) S16-Soda20%-O-Z-CCE

(OZCCE Pulp) Brightness (%ISO) >82 84.64 84.75

Pulp viscosity (ml/g) 400-550 411.98 397.90 alpha-Cellulose (%) >90 92.77 94.98

R18 (%) >92 92.75 94.95 Ash (%) <0.1 0.1 0.08

Pentosan (%) <3 4.05 2.72

Therefore, the optimum processes and conditions were shown in scheme below.

Oil palm trunk wood chip

Pretreating wood chips of palm oil trunk by steam explosion process at the reactor temperature of 204 oC and pressure of 16 kg/cm2 for 5 minutes (S16)

Soda pulping using 20% NaOH (% by o.d. weight of pulp) at the liquid to pulp ratio of 5:1 at 165 °C for 1 h.

Total chlorine free bleaching (TCF): The optimal bleaching steps were: O-Z-CCE or O-Z-P1-P2.

39

This research shows that the oil palm trunks, waste in oil palm plantation can be used as a raw material for the dissolving pulp by using the developed environmentally friendly process. 2. The production of microcrystalline cellulose (MCC) from oil palm trunk

Next, the OZCCE and OZPP pulps were used as raw material for the study of MCC production by acid hydrolysis process. Acid used in this study were HCl and H2SO4. The results show that Yield of MCC was around 99%. The properites of the obtained MCC were analyzed to compare to commercial MCC (Avicel PH101). The results show in Table 4. Moreover, FTIR Spectrum of the oil palm-MCC showed the peaks with characteristic of cellulose as found in Avicel. SEM images show that Avicel® PH101 was in round shape particles because of the aggromulation of cellulose particle by spray drying process in the factory. The oil-palm MCC was most in the ribbon like shape, only few in the round shape.

Table 4 Properties of oil-palm MCC from each conditions compared to Avicel® PH101

Sample Acid Concentration

(M) Viscosity (ml/g)

DP Crystallinity Index (CrI)

(%)

Particle size (µm)

Avicel® PH101 108 ± 0.71 206.02 ± 1.45 78.8 60.97 ± 0.25

OZCCE

HCl

1.0 142 ± 0.85 270.30 ± 1.60 78.3 31.63 ± 0.25 1.5 134 ± 1.96 254.34 ± 3.73 80.4 27.1 ± 0.26 2.0 125 ± 0.44 237.77 ± 0.83 80.6 39.67 ± 0.50 2.5 87 ± 0.08 165.87 ± 0.14 80.7 25.20 ± 0.10

H2SO4

1.0 123 ± 1.49 233.84 ± 2.83 77.4 30.73 ± 0.50 1.5 96 ± 3.49 182.42 ± 6.63 79.5 29.7 ± 0.26 2.0 88 ± 0.16 167.29 ± 0.30 80.7 26.87 ± 0.47 2.5 82 ± 0.46 155.44 ± 0.87 80.4 23.07 ± 1.19

OZPP HCl

1.0 127 ± 1.67 241.28 ± 3.17 76.8 36.93 ± 0.45 1.5 112 ± 0.66 212.16 ± 1.25 77.5 37.47 ± 0.90 2.0 103 ± 0.14 195.46 ± 0.27 77.5 33.03 ± 0.68 2.5 94 ± 2.23 179.11 ± 4.24 77.8 31.60 ± 0.10

40

Sample Acid Concentration

(M) Viscosity (ml/g)

DP Crystallinity Index (CrI)

(%)

Particle size (µm)

H2SO4

1.0 125 ± 1.58 238.26 ± 3.01 74.7 45.47 ± 0.70 1.5 105 ± 0.89 198.97 ± 1.69 77.7 35.70 ± 1.44 2.0 90 ± 0.13 171.45 ± 0.24 77.9 30.03 ± 0.45 2.5 87 ± 1.20 165.94 ± 2.28 78.3 32.57 ± 0.35

The results show that the optimal condition for MCC production was by treating the pulp with 1-1.5M H2SO4 at 105 oC for 60 mins. The properties of the obtained MCC from optimal condition met the requirement for commercial MCC product for the pharmaceutical industry as shown in Table 5. Table 5. Properties of oil-palm MCC compared to specification of commercial MCC.

Properties Specification OZCCE Pulp OZPP Pulp

1M H2SO4 1.5M H2SO4 1M H2SO4 1.5M H2SO4

Appearance (color) White to off-white

White to off-white

Appearance (form) Powder Powder

Cellulose (%) ≥ 97% 97.57 98.26 97.25 97.55

Fineness (µm) 25-62 µm 30.73 29.70 45.47 35.70 pH 5-7.5 5.5 5.4 5.5 5.4

Water solubility ≤0.24% 0.09 0.07 0.12 0.13 Loss on drying (%) ≤5% 4.82 4.58 5.19 4.99

Residue on ignition (%) ≤0.2% 0.14 0.14 0.14 0.06 Heavy metals (ppm)

As, Cd, Hg ≤10 ppm ND ND ND ND

Pb ≤10 ppm 0.114 ND <0.075 0.079

Although the properties of the obtained MCC met the commercial specification,

this research need to further study on drying process of MCC by spray dryer to make

shape, size, and density of MCC comparable to commercial MCC.

41

3. Cost analysis of the dissolving pulp and MCC production from oil palm trunk in laboratory scale

The initial cost estimation of dissolving pulp and microcrystalline cellulose production from the oil palm trunk was shown below. This is a study of laboratory-level cost only, excluding labor cost.

Dissolving pulp production cost (excluding labor cost)

Process Cost (Baht/Kg) S16-Soda20%-OZCCE 1,207 S16-Soda20%-OZPP 1,270

Microcrystalline cellulose (MCC) production (excluding labor cost)

วตถดบเยอเรมตน Cost (Baht/Kg) S16-Soda20%-OZCCE 1,918 S16-Soda20%-OZPP 1,979

Comparing to the current market price of commercial products, the selling price for dissolving pulp is about 19-35 baht/kg (information from www.alibaba.com). The cost of oil palm- dissolving pulp from this research is much higher than the actual sale price in the market. The selling price for microcrystalline cellulose (MCC) is about 5,000-13,000 baht/kg (information from http://www.sigmaaldrich.com). The sale price of MCC is actually high because MCC is the product for food and pharmaceutical industries. The commercial selling price is still higher than the cost of MCC production from oil palm trunk calculated from this research which shows that there is a chance to use oil palm trunk for MCC production in future. However, additional studies may be needed to reduce costs and further improve some of the MCC properties to be comparable to commercial ones.

2.5 Accomplishment and value of the research

Subproject 1: Development of oil palm trunk for fiber nonwoven incorporated furniture

parts and interior products This research is obtained oil palm trunk fibers in laboratory and pilot scales

including their product prototypes with an appropriate application in industrial and

42

handmade scales. However, the preliminary production cost of oil palm trunk fibers still be expensive due to limitation of fiber production in laboratory scale in this study.

Subproject 2: The production of dissolving pulp and microcrystalline cellulose (MCC) from oil palm trunk 1. The optimal process and condition for dissolving pulp production from oil palm

trunk

2. The optimal process and condition for microcrystalline cellulose (MCC) production

from oil palm trunk

3. Two products of dissolving pulp from oil palm trunk: OZCCE pulp and OZPP pulp

4. Microcrystalline cellulose (MCC) products made from OZCCE pulp and OZPP pulp

5. The cost of dissolving pulp and microcrystalline cellulose production from the oil palm trunk in laboratory scale

2.6 Target group and benefit from the research project

It can generate more income for oil palm farmers by utilizing the over 25-year-old oil

palm trunk, waste in oil palm plantation. In addition, this subproject will be useful for the

fiber manufacturer, SME, dissolving pulp manufacturing industry, microcrystalline cellulose

manufacturing industry, furniture and fiber nonwoven industry, and other involving

downstream industries because agricultural waste, oil palm trunk, has potential to be

used as raw material instead of wood or other materials used in today manufacturing.

Benefit: - This project was utilized the oil palm trunk, agricultural waste in the palm

garden with more than 25 year-old trees, as new natural fiber. - To obtain product prototypes and fiber production process which can be

applied in commercial scale. - This work of fiber preparation from oil palm trunk and their properties was

presented at 55th Kasetsart University Annual Conference. published in national or international journal at least 1 publication, or presented

in national or international conference.

43

- Knowledge transfer to the public and private sectors about the production of cellulose fibers from oil palm trunk and their applications in furniture, mattress and home decoration.

2.7 Research result utilization

Subproject 1: Development of oil palm trunk for fiber nonwoven incorporated furniture parts and interior products

Some research results can be transferred to the public and private sectors to provide a guideline for the production of cellulose fibers from oil palm trunk and their applications in furniture, mattress and home decoration. In the future, additional studies should be conducted to improve the properties of the products and to reduce production costs for the benefit of oil palm farmers and the furniture and interior decoration industry.

Manuscript of this work is being prepared for publishing in national or international journal or presenting in national or international conference. Subproject 2: The production of dissolving pulp and microcrystalline cellulose (MCC) from oil palm trunk

Dissolving pulp obtained from this research has low viscosity than of commercial

products. However, it can still be used in rayon fiber manufacturing industry. Because its

viscosity is still higher than 200 ml/g which is the optimal pulp viscosity in the rayon

fiber spinning process. Therefore, by using dissolving pulp from oil palm trunk for rayon

production in the future, some rayon process parameters need to be adjusted to make

the palm pulp suitable as raw material instead of wood pulp. Moreover, the further

study to improve oil palm-dissolving pulp properties should be conducted.

In the study of MCC production from oil palm trunk, although the properties of the

obtained MCC met the commercial specification, this research need to further study on

drying process of MCC by spray dryer to make shape, size, and density of MCC

comparable to commercial MCC.

Because this research was studied in laboratory scale. The calculated production

cost is very high compared to the production cost of dissolving pulp and MCC at the

44

factory level. Therefore, the study in pilot scale and economic feasibility may be

required in the future.

2.8 Suggestion for the utilization of the research

Policy aspect The government should support the utilization of oil palm trunk fibers for many

kinds of products such as nonwoven fabric, furniture and interior products.

Academic aspect 1. Knowledge about the extraction of bundle fibers and single fibers from oil palm

trunks can be further researched into other uses, such as biomaterials, composite

materials, packaging, and etc.

2. Knowledge about dissolving pulp and microcrystalline cellulose (MCC) production

from oil palm trunk can lead to further research on the improvement of dissolving

pulp and MCC properties or further research on pilot scale.

3. In the future study, the pilot production of fiber from oil palm trunks and pulp

factories should be conducted. This will reduce the cost of fiber production.

Commercial aspect 1. Developed technology such as oil palm fiber extraction can be transferred to

private company to produce products in industrial scale and to study market

possibilities.

2. Some products from this research, such as oil palm fiber mat, can lead to

commercial production and can be used for products such as mattresses, filters

and interior products.