วัชระ มั่งวิทิตกุล
realyouenergy@yahoo.com

อุตสาหกรรมสิ่งทอมีโครงสร้างอุตสาหกรรมค่อนข้างใหญ่ดังแสดงในรูปที่ 1 ดังนั้นเพื่อให้การจัดการพลังงานสามารถทำได้อย่างเป็นระบบเราจึงต้องแยกเจาะลงไปในแต่ละกลุ่ม

รูปที่ 1 โครงสร้างอุตสาหกรรมสิ่งทอ

สำหรับบทความนี้จะเน้นการจัดการพลังงานใน อุตสาหกรรมฟอกย้อม อุตสาหกรรมฟอกย้อม เป็นอุตสาหกรรมกลางน้ำที่เพิ่มมูลค่าให้กับสินค้า อุตสาหกรรมนี้ใช้แรงงานและเทคโนโลยีด้านเคมีสิ่งทอสูง มีโรงงานกว่า 400 แห่ง จ้างแรงงานกว่า 50,000 คน เป็นโรงงานขนาดใหญ่จำนวน 100 แห่ง (หรือ 25%ของโรงงานฟอกย้อม) มีระบบการผลิตอัตโนมัติ ส่วนอีก 300 แห่งเป็นโรงงานขนาดกลางและเล็ก ใช้เครื่องจักรเก่า

อุตสาหกรรมฟอกย้อม ทำหน้าที่เปลี่ยนเส้นด้าย/ผ้าดิบ ใช้กระบวนการทางเคมีที่ปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของเส้นใย โดยการใช้สารเคมีและสีย้อม โดยใช้น้ำเป็นตัวกลาง ได้ผลิตภัณฑ์เส้นด้ายย้อมสี/ผ้าผืนย้อมสี เพื่อเป็นผลิตภัณฑ์ขายตรงหรือไปยังอุตสาหกรรมตัดเย็บต่อไป
กระบวนการฟอกย้อม แบ่งเป็นขั้นตอนหลักดังนี้

1.1  การเผาขน (Singeing) เป็นการกำจัดขนบนผ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ้าที่ได้จากเส้นใยสั้น กำจัดให้ผิวเรียบโดยใช้ความร้อน เมื่อนำไปย้อม ทำให้สีติดผ้าสม่ำเสมอ ดูดซึม แผ่กระจาย คมชัด การเผาขนมีหลายวิธี หัวเผาเปลวไฟจากแก๊ส เผาด้วยไฟฟ้า เผาด้วยแผ่นโลหะร้อน แต่วิธีแรกนิยมใช้มากที่สุดโดยการผ่านผ้า/เส้นด้าย เปลวไฟในอัตราเร็วสูงพอที่ผ้าไม่ติดไฟ

หลังจากนั้นส่งผ้าผ่านอ่างน้ำ เพื่อลดอุณหภูมิของผ้า แต่ถ้าผ้าทอจากเส้นใยสังเคราะห์หรือเส้นใยผสมจะไม่นิยมเผาขน เนื่องจากจะหลอมเป็นเม็ดพลาสติกบนผืนผ้า มักใช้วิธีใช้เครื่องตัดขนมากกว่า

1.2 การลอกแป้ง (Desizing) เป็นการกำจัดสารลงแป้ง (Sizing) ที่มีอยู่ในเส้นด้ายยืนเพื่อให้ผ้าดูดซึมสี สารเคมีได้สม่ำเสมอ จากกระบวนการทอผ้าจะต้องมีการลงแป้งเส้นด้ายยืนก่อน แป้งที่เคลือบจะกระทบต่อการดูดซึมน้ำ สี และสารเคมีของเส้นใย การลอกแป้งมีหลายวิธีขึ้นอยู่กับสารที่ใช้ลงแป้ง ถ้าใช้สารสังเคราะห์ลงแป้งจะล้างออกได้ง่ายกว่าแป้งธรรมชาติ เนื่องจากแป้งธรรมชาติไม่ละลายน้ำ ถ้าสารสังเคราะห์ใช้น้ำสบู่อุณหภูมิ 90 ^๐C

แต่ถ้าเป็นแป้งธรรมชาติใช้น้ำยาเคมีเช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂), โซเดียมเปอร์ซัลเฟต (Na₂S₂O₈), โปตัสเซียมเปอร์ซัลเฟต (K₂S₂O₈) หรือเอนไซน์ (สลายตัวของแป้งเป็นน้ำตาลกลูโคส ไม่ทำลายเนื้อผ้า) อุณหภูมิ 80 ^๐C ทำให้ผ้าขาวกว่าวิธีอื่น เพราะเป็นการฟอกขาวไปในตัว จากนั้นผ่านอ่างล้างน้ำทำความสะอาดลอกแป้งออกจากผ้า

1.3 ทำความสะอาด/ขจัดสิ่งเจือปนอื่น (Souring) ขจัดไขมัน สารปนเปื้อน พวกเกลือ อินทรีย์/อนินทรีย์ เพื่อให้ดูดซึมน้ำ ติดสี สารเคมี อย่างสม่ำเสมอ เส้นใยฝ้ายจะติดมาจากธรรมชาติประมาณ 10% ของน้ำหนัก

สารเคมีที่ใช้กำจัดไขมันและสิ่งสกปรกได้แก่ โซดาไฟ (โซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH) เพื่อทำปฏิกิริยากับไขมันให้เป็นสบู่ที่ละลายน้ำได้ หรือใช้น้ำสบู่ (Detergents) โดยใช้ความร้อนในการทำให้เกิดปฏิกิริยา ไขมันต่าง ๆ ถูกกำจัดยกเว้น ขี้ผึ้งเทียม จึงต้องเติมน้ำสบู่ พร้อมต้มผ้าที่อุณหภูมิไม่ต่ำกว่า 85 ^๐C

1.4  การฟอกขาว (Bleaching) เป็นการกำจัดสารมีสีที่ติดมาตามธรรมชาติ ให้ผ้าขาว โดยใช้สารเคมี สารออกซิไดซ์ ได้แก่ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) โซเดียมไฮโปคลอไรด์ (NaOCl) และโซเดียมคลอไรด์ (NaClO₂) ร่วมกับความร้อนอุณหภูมิ 90-100 ^๐C โดยผ่านเข้าตู้อบไอน้ำ หลังจากนั้นผ่านอ่างน้ำล้างผ้า

1.5 การชุบมัน (Mercerization) เป็นการทำ Alkali Treatment เพื่อให้ผ้าดูดซึมสี เพิ่มความมันเงา สัมผัสอ่อนนุ่ม สีคงทน นิยมใช้สารละลายด่าง (โซเดียมไฮดรอไซด์ NaOH) เป็นสารชุบมัน หลังจากผ่านอ่างโซดาไฟแล้ว ผ่านลูกกลิ้ง บีบผ้าให้แห้ง ผ่านอ่างน้ำล้างโซดาไฟด้วยน้ำร้อนอุณหภูมิไม่ต่ำกว่า 90 ^๐C อาจจะมีถึง 8-10 อ่าง

ทุกอ่างเป็นน้ำร้อนยกเว้นอ่างสุดท้ายเป็นน้ำเย็น แต่การล้างน้ำอย่างเดียวโซดาไฟ อาจจะหลุดออกยากต้องใช้กรดช่วย (กรดน้ำส้ม กรดกำมะถัน) ในอ่างที่ 3-4 ถ้าค่า PH อ่างสุดท้ายควรเป็นกลาง ถ้าเป็นกรดมากไป การย้อมสีจะไม่สม่ำเสมอ ทำให้ต้องย้อมซ้ำ สิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย

1.6 การเซ็ดด้วยความร้อน (Heat Setting) เนื่องจากผ้าผ่านกระบวนการต่าง ๆ จะหดตัว ต้องทำการยืดผ้า ด้วยการให้ความร้อนแห้ง 180-210  ^๐C 15-30 นาที

การย้อมมีหลายวิธี วิธีที่ 1 ย้อมแบบแช่หรือดูดซึม (Immersion or Exhaustion) เป็นการย้อมแบบทีละหม้อ เหมาะกับผลิตไม่มาก เครื่องจิกเกอร์ เครื่อง Winch เครื่อง Jet  วิธีที่ 2 ย้อมแบบต่อเนื่อง ย้อมทีละมาก ๆ ผ้าจะเคลื่อนที่ผ่านอุปกรณ์อย่างต่อเนื่องจากจุ่มอัดสี (Padding) ผนึกสี (Heat Fixation) ซักล้าง (Washing) เร็วกว่าวิธีแรก ผลผลิตสูงกว่าแต่ถ้าผลิตน้อยจะไม่คุ้ม และหากเครื่องขัดข้องจะกระทบต่อการผลิตมากกว่า  

วิธีที่ 3 ย้อมแบบกึ่งต่อเนื่อง (Cold-pad-batch)  คล้ายกับการย้อมแบบต่อเนื่องแต่มีการทำการหมัก (Batching) ผ้าที่ผ่านการจุ่มอัด จะนำไปหมุนเหวี่ยงด้วยแรงหนีศูนย์กลาง เพื่อผนึกสีให้สม่ำเสมอและหมักไว้ที่อุณหภูมิห้อง 2-24 ชั่วโมง จากนั้นนำไปซักล้างและอบแห้ง เหมาะกับสีที่มีความไวสูง

เป็นการทำให้สี หรือสารเคมี ติดบนผ้า/เส้นด้าย ทำให้ลวดลายบนผ้า ตามแบบแม่พิมพ์ การพิมพ์มี 3 วิธี วิธีที่ 1 พิมพ์โดยตรง นิยมใช้กันมาก โดยการทำให้แป้งพิมพ์ ซึ่งประกอบด้วยสารสี หรือพิกเมนท์ ติดบนพื้นผิวตามลวดลายและนำผ้าไปผนึกสี (Fixation) ผ้าที่จะพิมพ์จะเป็นผ้าขาวหรือผ้าย้อมสีอ่อน      

วิธี 2 พิมพ์แบบรีซิส เป็นการเติมสารป้องกันการติดสีลงไปบนผ้า เมื่อพิมพ์ผ้าแล้วนำไปย้อมทำสีพื้น สีจะไม่ติด บริเวณที่มีการพิมพ์ลวดลาย วิธีที่ 3 พิมพ์แบบดิสชาร์จ เป็นการพิมพ์ผ้าที่ผ่านการย้อมสีพื้นแล้ว จะมีการเติมสารดิสชาร์จ เพื่อทำลายโครงสร้างสีพื้น

3.1 การอบผนึกสี อบผ้าอาจจะใช้ลมร้อน แสงอินฟราเรด จากนั้นก็ผนึกสี โดยใช้การอบไอน้ำ พ่นน้ำ กระทบอากาศร้อน เพื่อไล่ความชื้น อุณหภูมิ 102-105  ^๐C หรือใช้ลมแห้ง อุณหภูมิสูงกว่าไอน้ำ ทำให้ลดเวลาการผนึกสี หรือใช้ผนึกด้วยลูกกลิ้งลมร้อน ไอน้ำผ่านผิวลูกกลิ้ง สัมผัสกับผ้าโดยตรง

3.2 ซักล้าง เพื่อกำจัดสีและสารเคมีส่วนเกิน แบบใช้สบู่ หรือ แบบrinsing โดยใช้น้ำ การซักล้าง มีหลายอ่าง อ่างต้น ๆ จะสกปรกมีปริมาณสีในน้ำล้างสูง อ่างที่ 1 น้ำเย็น 20-30 ^๐C อ่างที่ 2 น้ำอุ่น 40-50 ^๐C อ่างที่ 3 น้ำร้อน 80-90 ^๐C อ่างที่ 4 อ่างซักใช้สารเคมีอุณหภูมิ 90-95 ^๐C อ่างที่ 5 ล้างน้ำร้อน 80-90 ^๐C อ่างที่ 6 ล้างน้ำร้อน 80-90 ^๐C อ่างที่ 7 ล้างน้ำเย็น 20-30 ^๐C

4. การอบแห้ง (Drying) เมื่อผ่านกระบวนการล้างสีแล้ว ก่อนไปตกแต่ง ต้องทำให้แห้ง โดยใช้ลมร้อนหรือใช้ลูกกลิ้งร้อน
5. การตกแต่ง (Finishing) เป็นกระบวนการให้คุณภาพผ้า/เส้นด้ายตามต้องการของลูกค้า ถ้าต้องการให้นิ่มก็ใส่ Softener สารตกแต่ง สารหล่อลื่นเพื่อให้เกิดความมันเงา ใช้วิธีกล (ขัดมัน ตัดขน เผาขน) ใช้วิธีเคมีสารเรซิน ทำให้ผ้านุ่มลื่น ทนยับ ทนไฟ ทนสารเคมี เป็นต้น

การใช้พลังงาน

ต้นทุนพลังงานมีสัดส่วนประมาณ 12% ของต้นทุนการผลิต ส่วนต้นทุนอื่น ๆ ประกอบด้วยค่าวัตถุดิบ (สี สารเคมี) 45% ค่าแรง 15% น้ำ 3% ค่าเสื่อมราคาของเครื่องจักร 10% ค่าใช้จ่ายในการขายและอื่น ๆ 15% อุตสาหกรรมฟอกย้อมมีการแข่งขันสูงในเรื่องต้นทุนเนื่องจากมีสินค้าราคาถูกจาก จีน อินเดีย บังคลาเทศ อินโดนีเซีย  

และการส่งออกยังมีกฎระเบียบทางการค้า มีการตรวจหาสารจากประเทศยุโรป Azo dye โครงสร้างทางเคมีของสีย้อม ถ้าแตกตัวจะให้ Amine (ซึ่งเป็นพิษ) คุณภาพผ้าซักแล้วต้องไม่หด สีไม่ตก หากผ้าโดนแดดแล้วสีไม่จาง เป็นต้น จึงต้องมีการปรับปรุงคุณภาพให้แข่งขันได้ขณะเดียวกันต้องต้นทุนต่ำด้วย

ความร้อนเป็นพลังงานหลักที่ใช้ในโรงงานฟอกย้อม คิดเป็น 85-90% ของการใช้พลังงานทั้งหมดส่วนไฟฟ้ามีสัดส่วน 10-15% พลังงานความร้อนได้แก่ ไอน้ำจากหม้อไอน้ำในทุกขั้นตอนของกระบวนการผลิต น้ำมันร้อนจากหม้อน้ำมันร้อนในการอบแห้ง แก๊สในการเผาขน ส่วนพลังงานไฟฟ้าใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการขับให้ผ้าเคลื่อนที่ ปั๊มน้ำหมุนเวียนผ่านเครื่องจักร มอเตอร์พัดลมดูดอากาศ เครื่องอบลมร้อน มอเตอร์เครื่องพิมพ์ผ้า เป็นต้น

รูปที่ 2 การไหลของพลังงาน

อุณหภูมิน้ำในกระบวนการซักล้าง และย้อมอยู่ระหว่าง 60-100 ^๐C โดยใช้ไอน้ำมาผสมกับน้ำในถังโดยตรง หรือนำไอน้ำมาให้ความร้อนโดยการแลกเปลี่ยนผ่านขดท่อ น้ำร้อนที่มีอุณหภูมิสูงเหล่านี้โดยส่วนใหญ่จะถูกปล่อยลงสู่บ่อบำบัดโดยรวมกับน้ำทิ้งที่เป็นน้ำเย็น มีเพียงบางโรงงานที่นำความร้อนทิ้งกลับมาใช้       

เนื่องจากรวมน้ำร้อนกับน้ำเย็นเข้าด้วยกัน ดังนั้นอุณหภูมิน้ำทิ้งสุดท้ายก่อนลงสู่บ่อบำบัดไม่เกิน 50 ๐C การนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้จึงไม่คุ้ม แต่ถ้าโรงงานทำการแยกน้ำทิ้งอุณหภูมิสูง-ต่ำ โดยน้ำทิ้งอุณหภูมิสูงผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน ถ่ายเทความร้อนให้น้ำดีที่ป้อนเข้ากระบวนการผลิต 

เช่นจากรูปที่ 3 อัตราการไหลของน้ำป้อนเฉลี่ย 8.15 ล.บ เมตร/ชั่วโมง อุณหภูมิน้ำป้อนเพิ่มขึ้นจาก 40 ^๐C เป็น 57.7 ^๐C หลังปรับปรุง จะประหยัดได้

mc (T₂ – T₁)    = 8.15 x 4.2 x 17.7   
                      = 606/ (80% x 42.72 MJ/liter) ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ 80% 
                      = 18 ลิตร/ชั่วโมง
                      = 1.5 ล้านบาท/ปี (10 บาท/ลิตร 24 ชั่วโมง/วัน 360 วัน/ปี)
                      ลงทุนประมาณ 1 ล้านบาท คืนทุนไม่เกิน 1 ปี

รูปที่ 3 การนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้

• เทคโนโลยีสะอาด (Cleaner Technology) 

เนื่องจากอุตสาหกรรมฟอกย้อม มีการใช้น้ำและสารเคมีมาก ซึ่งมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม มีกฎระเบียบควบคุม โรงงานจึงต้องเสียค่าใช้จ่ายในการบำบัด ดังนั้นหากโรงงานสามารถลดการใช้ มีการใช้ซ้ำ และ/หรือ รีไซเคิล เพื่อลดการใช้สีย้อม วิธีการหนึ่งที่น่าพิจารณาคือ การใช้ คอมพิวเตอร์เทียบสี (Computer Color Matching) ซึ่งมีใช้กันเพียง 50% ของโรงงานที่มีอยู่ทั้งหมด

ระบบนี้ช่วยเทียบสีก่อนย้อมเพื่อจะได้สีไม่เพี้ยนเป็นการลดการย้อมซ้ำ เนื่องจากการย้อมซ้ำเป็นการสิ้นเปลืองน้ำ สารเคมี และพลังงาน ต้นทุนในการติดตั้ง Computer Color Matching ราคา 2-3 ล้านบาท จะช่วยลดปัญหาการย้อมซ้ำจากกรณีสีเพี้ยนจากตัวอย่าง บางรายสามารถประหยัดได้กว่า 10 ล้านบาท/ปี หากสามารถลดอัตราการย้อมซ้ำจาก 18% เป็น 1% 

เอกสารอ้างอิง

• การอนุรักษ์พลังงานในอุตสาหกรรมสิ่งทอ เอกสารประกอบการอบรมผู้เชี่ยวชาญด้านอนุรักษ์พลังงานในอุตสาหกรรมสิ่งทอ  ศูนย์อนุรักษ์พลังงานแห่งประเทศไทย 
• กระบวนการและเทคนิค การลดค่าใช้จ่ายพลังงาน สำหรับอาคารและโรงงาน วัชระ มั่งวิทิตกุล บริษัท ซีเอ็ด บุ๊คเซ็นเตอร์ จำกัด 2544