ต้นกัญชง
เส้นใยธรรมชาติและอินทรีย์ได้กลายเป็นที่นิยมในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา ผู้คนส่วนใหญ่เริ่มตระหนักว่า คุณสมบัติที่นุ่มตามธรรมชาติและดีต่อสุขภาพเป็นสิ่งสำคัญที่สุดของสิ่งทอ เส้นใยกัญชงนับเป็นหนึ่งในเส้นใยที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุดชนิดหนึ่ง และมีการใช้ที่เก่าแก่ที่สุดด้วย
กัญชงเป็นเส้นใยที่ใช้ประโยชน์ได้หลายอย่างในชีวิตประจำวัน เช่น ใช้ในการผลิตสิ่งทอ กระดาษ เชือก และน้ำมันทั้งนี้ กระดาษทำจากกัญชงสามารถนำไปรีไซเคิลได้มากครั้งกว่ากระดาษทำจากไม้
กัญชงเป็นพืชเส้นใย เหมือนป่าน ปอกระเจา และป่านรามี โดยมีเส้นใยเรียวยาว และอาจเริ่มใช้ในเอเชีย เป็นเวลาหลายพันปีมาแล้ว
เส้นใยกัญชงติดอยู่กับเส้นใยหลักด้วยเพคติน ซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีลักษณะเหมือนวุ้นและละลายน้ำได้เหมือนกาว สำหรับใช้เป็นคอมโพสิต การเสริม และใช้ในกระดาษและเยื่อพิเศษ ทั้งยังใช้เป็นที่นอนของสัตว์ ที่คลุมสนามหญ้าเชื้อเพลิง และวัสดุก่อสร้าง ทั้งยังเป็นพืชน้ำมันที่ประกอบด้วยน้ำมันระหว่าง 25%-35% โดยน้ำหนัก และมีกรดไขมัน ที่จำเป็นสูงต่อการมีสุขภาพที่ดี

อะไรคือผ้าผืนทำจากกัญชง
ผ้าผืนทำจากกัญชง เป็นสิ่งทอที่ผลิตจากเส้นใยจากต้นของกัญชง ซึ่งเป็นพืชที่เป็นที่ยอมรับว่าเป็นเส้นใยสิ่งทอที่มีความทนต่อแรงดึง และมีความคงทนที่ยอดเยี่ยมเป็นเวลาพันปีมาแล้ว แต่ในปัจจุบันคุณสมบัติจากสารสกัดที่ได้จากกัญชงที่มีฤทธิ์ต่อประสาท ทำให้เป็นการยากสำหรับเกษตรกรที่จะผลิตพืชที่มีประโยชน์มหาศาลนี้
ภาพ: ผ้าผืนจากกัญชงของฝรั่งเศสที่ยังไม่ได้ใช้
เป็นเวลาหลายพันปีมาแล้ว ที่มีการปลูกกัญชงเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันสองประการ ประการแรก ผู้ปลูกกัญชงหลายชั่วคนปลูกเพื่อให้ได้สาร tetrahydrocannabinol (THC) และสารที่เป็นส่วนประกอบทางเคมี cannabinoids ที่มีผลต่อประสาท และประการที่สอง ผู้ปลูกพัฒนาพันธุ์กัญชงเพื่อให้ได้เส้นใยที่แข็งแรงและดียิ่งขึ้น และเพื่อต้องการลดระดับของสาร cannabinoids ที่มีผลต่อประสาท ดังนั้น จึงเกิดสายพันธุ์กัญชงที่แตกต่างกันสองสายพันธุ์ เป็นที่เข้าใจว่ากัญชงได้จากต้นกัญชงตัวผู้ ในขณะที่กัญชาที่มีฤทธิ์ต่อประสาทได้จากต้นกัญชงตัวเมีย ความจริงแล้วกัญชงส่วนใหญ่ที่เก็บเกี่ยวทั่วโลกมาจากต้นกัญชงตัวเมีย อย่างไรก็ตามต้นกัญชงตัวเมียที่ปลูกเพื่อนำไปผลิตเป็นสิ่งทอมีปริมาณของสาร THC ต่ำมาก
ในปี ค.ศ. 1941 นาย Henry Ford ได้นำเสนอรถยนต์ Ford รุ่น Model T Ford ต่อสาธารณชน ผลิตจากคอมโพสิตเส้นใยกัญชง ที่มีความเบา หยาบ และมีราคาถูก Ford ได้ทดลองใช้ขวานจามโครงรถยนต์ดังกล่าว แต่ก็ไม่เกิดความเสียหายใดๆ เนื่องจากคาดว่าคอมโพสิตดังกล่าวมีคุณสมบัติแข็งแรงที่สามารถปกป้องชีวิตมนุษย์ได้ ดังนั้น ในเวลาต่อมาจึงนำไปประยุกต์ใช้เทคโนโลยีดังกล่าวกับเสื้อกันกระสุนด้วย
Kevlar หรือ poly (p-phenylene terephtalamide) เป็น เส้นใยโพลิอาไมด์ประเภท ‘para-aramid’ สังเคราะห์ ที่พัฒนาและจดสิทธิบัตรโดยบริษัท DuPont ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1965 ซึ่งในขณะนั้นนับว่าเป็นเรื่องที่ใหม่มากในโลกของการวิจัยโพลิเมอร์ ทั้งนี้ aramids เป็นประเภทของโพลิเมอร์สังเคราะห์ที่มีความแข็งแรงและต้านทานความร้อนที่สูง โดย para-aramids มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีที่สุด
Kevlar ประกอบด้วยเส้นใยสังเคราะห์ขนาดเล็กที่ทอเข้าด้วยกันเป็นสิ่งทอ และสามารถใช้ผลิตเสื้อที่มีน้ำหนักเบาและป้องกันอันตราย เช่น จากลูกกระสุน หรือวัตถุมีคม อีกทั้งคุณสมบัติที่เป็นสังเคราะห์ จึงป้องกันไฟได้โดยธรรมชาติและยังป้องกันสารเคมีได้อีกด้วย จึงใช้เป็นเสื้อที่ปกป้องหรือใช้ในอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่พัฒนาและใช้สำหรับการทหารและอากาศยาน นอกจากนี้ ในปัจจุบัน มีการวิจัยต่อยอดการนำ Kevlar ไปใช้ เช่น นักวิจัยที่มหาวิทยาลัย Georgia Institute of Technology ได้มีการทดสอบศักยภาพในการผลิตเสื้อที่ทำให้เกิดไฟฟ้าได้ (เพื่อกระตุ้นการทำงานของอุปกรณ์ติดตัวขนาดเล็กของทหาร) โดยการสานเส้นลวดนาโนของสังกะสีออกไซด์ระหว่างเส้นใย Kevlar แต่การผลิต Kevlar มีอันตราย เพราะผลพลอยได้ของมัน คือ กรดกำมะถัน (กรดซัลฟิวริค) ที่ทำลายสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ ยังมีต้นทุนการผลิตที่สูง และการผลิตที่ใช้เวลานาน ทั้งยังไม่สามารถป้องกันรังสียูวี และยังกัดกร่อนเมื่อถูกแสงอาทิตย์ ทำให้ประสิทธิภาพลดลง
Hýsek et. al., (2016) ได้ทําการศึกษากระบวนการแปรรูป สําหรับแผ่นเส้นใยแบบไม่ถักทอหรือ นอนวูฟเวน (Nonwovens fibre-mat) จากเส้นใยกัญชงหรือเฮมพ์และแฟลกซ์ (Flax) โดยใช้เทคโนโลยี SPIKE® Air-laying technology (Formfiber Denmark ApS Company ประเทศเดนมาร์ก) มีการประเมินกระบวนการขึ้นรูปแผ่นเส้นใย (Web-formation) ซึ่งเป็นขั้นตอนการกระจายและโรยเส้นใยลงบนวัสดุรองรับเพื่อทําให้เป็นแผ่น (Web) โดยกระบวนการนี้เส้นใยที่ใช้อาจอยู่ในรูปเส้นใยโดยตรง เรียกว่า เทคนิคดราย-เลด (Dry-laid) และเว็ตเลด (Wet-laid) หรือบางกระบวนการอาจทําการขึ้นรูปเส้นใยจากเม็ดพลาสติกแล้วจึงโรยขึ้นรูปเป็นแผ่น เรียกว่า เทคนิคการปั่นหลอม (Melt spinning) เส้นใยที่ใช้สําหรับเทคนิคดราย-เลด และเว็ต-เลด ส่วนใหญ่จะเป็นเส้นใยสั้นโดยใช้ลมและน้ำเป็นตัวกลางในการกระจายเส้นใย ลงบนวัสดุเพื่อขึ้นรูปเป็นแผ่น และศึกษาคุณสมบัติของใยไฟเบอร์ก่อนการเชื่อมยึดด้วยกระบวนการทางกล (Mechanical bonding) โดยการปักด้วย เข็มปัก (Needle-punching) และการเสริมแรง (Reinforced) แผ่นเส้นใย พบว่าการตั้งค่าสภาวะการทํางานของเครื่อง Air-laying machine มีผลต่อกระบวนการขึ้นรูปเส้นใยและสมบัติของแผ่นนอนวูฟเวน ในการตรวจสอบกระบวนการขึ้นรูปเส้นใยและประเมินคุณภาพของเส้นใย หรือแผ่นเส้นใยมีการกําหนดการตั้งค่าเครื่องจักร หลายอย่าง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตของเครื่องจักรและการพัฒนาผลิตภัณฑ์แผ่นเส้นใยแบบไม่ถักทอ ที่มีความหนาแน่นสูงหรือมีสมบัติการรับแรงดึงสูง
การยึดเส้นใยในแผ่น (Bonding process) เป็นขั้นตอนการยึดตรึงเส้นใยในแผ่นไว้ด้วยกันเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของแผ่น สามารถทําได้โดยวิธีต่าง ๆ ซึ่งจะมีผลต่อลักษณะและความแข็งแรงของแผ่นนอนวูฟเวนที่ได้ โดย Hýsek et. al., (2016) ได้เลือกวิธีการเชื่อมยึดด้วยกระบวนการทางกล โดยการปักด้วยเข็มปักหรือ Needle-punching ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้เทคนิคดราย-เลด มีลมเป็นตัวกลาง อีกวิธีการหนึ่งเป็นวิธีการสําหรับการปักด้วยเข็มน้ำ (Hydroentanglement) นอนวูฟเวนที่ใช้เทคนิคปักด้วยเข็มปักส่วนใหญ่จะมีลักษณะเป็นแผ่นหนาและแข็ง ให้สมบัติด้านความแข็งแรงสูง ในขณะที่นอนวูฟเวนที่ใช้เข็มน้ำในการยึดเส้นใยจะมีความนิ่มคล้ายผ้า นอกจากนั้นยังมีวิธีการยึดเส้นใยเป็นแผ่นอีก 2 วิธี คือ วิธีการเชื่อมยึดด้วยเคมี (Chemical bonding) เช่น ใช้กาวทั้งในรูปของสารละลายกาว โฟมกาว หรือสเปรย์กาว ในการเชื่อมยึดเส้นใยนอนวูฟเวนที่ทําการยึดด้วยสารละลายกาวจะมีลักษณะเป็นแผ่นเรียบแบนและแข็ง ในขณะที่นอนวูฟเวนที่ใช้โฟมกาวหรือสเปรย์กาวจะมีความหนาฟู มีความนุ่ม และคืนตัวได้ดี ส่วนอีกวิธีการหนึ่ง คือ การเชื่อมยึดด้วยความร้อน (Thermal bonding) เช่น ใช้ลูกกลิ้งร้อน (Hot calenders) และลมร้อน (Hot air) เพื่อให้บางส่วนของเส้นใย (หรือเม็ดกาวพลาสติก) มีการหลอมและยึดติดกันภายหลังทําให้เย็นตัวลง การใช้ลูกกลิ้งร้อนจะทําให้แผ่นนอนวูฟเวนที่ได้ มีลักษณะเป็นแผ่นแบนที่มีความแข็งแตกต่างกัน ซึ่งจะมากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับพื้นที่สัมผัสของลูกกลิ้งร้อนบนแผ่นนอนวูฟเวน