เทปกาวชีวภาพชนิดใหม่ เหนียวกว่าเดิม รีไซเคิลได้จริง

นักเคมีจาก Virginia Tech (VT) รัฐเวอร์จิเนีย สหรัฐฯ พัฒนาเทปกาวชนิดใหม่ที่มีความเหนียวและแข็งแรงกว่าเทปกาวในท้องตลาด ที่สำคัญคือ เทปชนิดนี้สามารถ รีไซเคิลได้หลังหมดอายุการใช้งาน โดยทั่วไป เทปกาวประกอบด้วยวัสดุหลายชนิด เช่น ชั้นกาวพอลิเมอร์อะคริลิกที่นิ่มและเหนียว ซึ่งติดอยู่บนแผ่นรองที่ทำจาก polyethylene terephthalate (PET) การใช้วัสดุต่างชนิดประกอบกันทำให้แยกและรีไซเคิลได้ยากเช่นเดียวกับบรรจุภัณฑ์พลาสติกหลายประเภท

Joshua C. Worch นักเคมีและนักวิจัยด้านพอลิเมอร์จาก VT และทีมวิจัย จึงออกแบบเทปแบบโมโนแมททีเรียล (monomaterial) หรือเทปที่ทั้งชั้นกาวและแผ่นรองหลังทำจากพอลิเมอร์ชนิดเดียวกัน เพื่อให้สามารถนำกลับมารีไซเคิลได้ง่ายขึ้นวัสดุหลักที่ใช้คือ พอลิไดซัลไฟด์ (polydisulfide) ซึ่งมีพันธะซัลเฟอร์-ซัลเฟอร์ที่สามารถแตกและสร้างขึ้นใหม่ได้ด้วยปฏิกิริยาเคมี ทำให้เหมาะสำหรับการรีไซเคิล นอกจากนี้ พอลิเมอร์ชนิดนี้ยังผลิตจากสารตั้งต้นที่มาจากชีวภาพและกำลังได้รับความสนใจสำหรับการนำไปใช้ในระบบนำส่งยาและงานด้านชีวการแพทย์ ทีมวิจัยผลิตพอลิเมอร์จากกรดไลโปอิก (lipoic acid) ซึ่งเป็นสารที่พบตามธรรมชาติในพืช เช่น บรอกโคลีและผักโขม และมีการผลิตในรูปแบบอาหารเสริมอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม การผลิตพอลิเมอร์จากสารชนิดนี้โดยทั่วไปมักได้วัสดุที่นิ่มและไม่มีโครงสร้างแข็งแรงมากนัก นักวิจัยจึงพัฒนาเทคนิคใหม่ โดยนำมอนอเมอร์ที่มีพื้นฐานจากกรดไลโปอิก 2 ชนิด ได้แก่ α-lipoic acid และ ethyl lipoate มาสร้างเป็นโคพอลิเมอร์สายยาว โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ที่ไม่เป็นพิษและไม่ใช้ตัวทำละลายที่มีคลอรีน กระบวนการนี้สามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้อง สายพอลิเมอร์ที่มีขนาดใหญ่และยาวทำให้เกิดการพันกันระหว่างสายมากขึ้น ส่งผลให้วัสดุมีความแข็งแรงสูง นักวิจัยนำพอลิเมอร์นี้มาขึ้นรูปเป็นฟิล์มที่มีความยืดหยุ่นและเหนียว จึงไม่ฉีกขาดได้ง่าย

สำหรับการผลิตแผ่นรองที่ไม่เหนียว ทีมวิจัยใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อเปลี่ยนสมบัติของพอลิเมอร์ในฟิล์มให้มีลักษณะคล้ายพลาสติก จากนั้นใช้ความร้อนและแรงกดประกบชั้นกาวกับชั้นรองเข้าด้วยกัน ผลการทดลองพบว่า เมื่อปรับสัดส่วนของมอนอเมอร์ทั้งสองให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม หรือที่เรียกว่า “โซนโกลดิล็อกส์” (Goldilocks zone) นักวิจัยสามารถผลิตเทปที่มีความเหนียวมากกว่าเทปในท้องตลาดที่นำมาทดสอบ ได้แก่ สก๊อตเทป เทปกาวกระดาษ (masking tape) เทปพันสายไฟ (duct tape) และเทป Uline

จุดเด่นอีกประการของเทปที่พัฒนาขึ้นนี้คือการสามารถนำกลับมารีไซเคิลได้ โดยใช้คลอโรฟอร์มและกรดซัลฟิวริก เพื่อทำลายโครงสร้างพอลิเมอร์และเปลี่ยนกลับเป็นสารตั้งต้นที่สามารถนำไปใช้สร้างพอลิเมอร์ใหม่ได้ นักวิจัยระบุว่า พันธะไดซัลไฟด์สามารถถูกทำลายได้ง่ายด้วยเอนไซม์ในร่างกาย จึงมีความเป็นไปได้ว่าในอนาคตจุลินทรีย์อาจสามารถช่วยย่อยสลายวัสดุชนิดนี้ในสิ่งแวดล้อมได้

Eugene Y.-X. Chen นักเคมีพอลิเมอร์จาก Colorado State University ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานวิจัย มองว่างานนี้เป็นความก้าวหน้าที่น่าสนใจในการพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติกแบบ monomaterial เพราะการใช้วัสดุชนิดเดียวช่วยลดความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์และทำให้การรีไซเคิลเมื่อหมดอายุการใช้งานทำได้ง่ายขึ้น

นอกจากนี้ งานวิจัยยังแสดงให้เห็นว่านักวิจัยสามารถปรับเปลี่ยนสมบัติของพอลิไดซัลไฟด์จากชีวภาพได้อย่างง่ายดายด้วยปฏิกิริยากรด–เบส ทำให้วัสดุชนิดเดียวกันสามารถนำไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีสมบัติแตกต่างกันได้

ที่มา: This recyclable tape is stronger than duct tape, https://cen.acs.org/materials/adhesives/adhesive-tape-recyclable-biogenic/104/web/2026/09