ผ้าขนหนูตากจนแห้ง ทำไมกลับแข็งและสากกว่าเดิม?

มีอาการหนึ่งของผ้าขนหนูที่หลายบ้านน่าจะคุ้นกันดี ตอนเพิ่งซักเสร็จผ้ายังดูนุ่มและพับไปมาได้ง่าย แต่พอเอาไปแขวนตากจนแห้งสนิท พอหยิบกลับมาอีกที บางผืนกลับแข็ง สาก หรือจับแล้วรู้สึกเหมือนเนื้อผ้า “กรอบ” ขึ้นมาเฉย ๆ

ฟังเผิน ๆ เราอาจโทษแดด โทษอากาศ หรือคิดง่าย ๆ ว่าผ้าเริ่มเก่าแล้ว แต่เบื้องหลังอาการนี้มีเรื่องที่น่าสนใจกว่านั้น เพราะนักวิจัยที่ลงไปตรวจถึงระดับพื้นผิวของเส้นใยฝ้ายพบว่า น้ำปริมาณเล็กมากที่ยังหลงเหลืออยู่บนเส้นใยหลังตาก มีส่วนทำให้เส้นใยยึดเข้าหากัน และทำให้ผ้ารู้สึกแข็งขึ้นได้

ผ้าแห้งแล้ว แต่ไม่ได้แปลว่าไม่มีน้ำเหลืออยู่เลย

ผ้าขนหนูฝ้ายมีเซลลูโลสเป็นองค์ประกอบสำคัญ และพื้นผิวของเซลลูโลสสามารถมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลน้ำได้ดี

เมื่อน้ำส่วนใหญ่ระเหยออกไปจนมือของเรารู้สึกว่าผ้า “แห้งแล้ว” ยังสามารถมีน้ำอีกลักษณะหนึ่งอยู่บนพื้นผิวเส้นใย เรียกว่า bound water ซึ่งไม่ใช่น้ำเปียก ๆ ที่เราบิดออกจากผ้าได้ แต่เป็นน้ำในระดับเล็กมากที่มีปฏิสัมพันธ์อยู่กับพื้นผิวของวัสดุ

งานวิจัยที่เผยแพร่ใน The Journal of Physical Chemistry C ปี 2020 ใช้ทั้ง atomic force microscopy หรือ AFM และเทคนิค AFM–infrared spectroscopy เพื่อตรวจดูพื้นผิวของเส้นใยฝ้ายภายใต้สภาวะที่แห้งตามธรรมชาติ และพบหลักฐานของ bound water บนพื้นผิวเส้นใยโดยตรง

ตรงนี้ทำให้คำว่า “แห้ง” เริ่มน่าสนใจขึ้นมาทันที เพราะสิ่งที่มือเรารับรู้ว่าไม่มีความชื้นแล้ว กับสภาพที่ไม่มีน้ำอยู่บนพื้นผิวในระดับจุลภาคเลยนั้น ไม่ได้หมายถึงสิ่งเดียวกันเสียทีเดียว

ภาพประกอบเพื่ออธิบายกลไกตามข้อมูลจากงานวิจัย ไม่ใช่ภาพถ่ายหรือภาพจากการทดลองจริง

น้ำเพียงนิดเดียว ทำไมทำให้ผ้าทั้งผืนรู้สึกแข็งได้?

หัวใจอยู่ตรงที่เส้นใยจำนวนมากในผ้าขนหนูไม่ได้แยกตัวอยู่โดด ๆ แต่สัมผัส ซ้อน และพาดผ่านกันอยู่ตลอดทั้งผืน

งานปี 2020 สนับสนุนแบบจำลองว่า bound water ที่อยู่บริเวณพื้นผิวและจุดสัมผัสของเส้นใยสามารถช่วยเชื่อมเส้นใยเข้าหากันผ่าน capillary adhesion เมื่อเส้นใยจำนวนมากยึดโยงกันและเคลื่อนแยกออกจากกันได้ยากขึ้น ผ้าทั้งผืนจึงดัดตัวได้ยากและให้สัมผัสแข็งกระด้างขึ้นตามไปด้วย

ถ้าจะนึกภาพแบบง่าย ๆ ลองนึกถึงพื้นผิวสองชิ้นที่มีฟิล์มน้ำบางมากอยู่ระหว่างกลาง เมื่อผิวทั้งสองเข้ามาใกล้กัน ของเหลวที่คั่นอยู่สามารถช่วยให้พื้นผิวทั้งสองยึดติดกันได้มากขึ้น

แน่นอนว่าในเส้นใยฝ้ายของจริง รายละเอียดซับซ้อนกว่าตัวอย่างนี้ เพราะยังเกี่ยวข้องกับโครงสร้างของเซลลูโลส สถานะของน้ำ และ hydrogen bonding ด้วย แต่ภาพง่าย ๆ นี้ช่วยให้เข้าใจได้ว่า เหตุใด “น้ำที่เหลือเพียงเล็กน้อย” จึงสามารถเชื่อมโยงไปถึงความแข็งของวัสดุทั้งผืนได้

แล้วทำไมการขยับหรือสะบัดผ้าถึงมีผล?

มีอีกจุดหนึ่งที่เชื่อมกับชีวิตประจำวันได้ดี งานศึกษาก่อนหน้านี้พบว่า กลุ่มเส้นใยฝ้ายที่ปล่อยให้แห้งตามธรรมชาติสามารถแข็งจนมีลักษณะเหมือนยึดติดกัน ขณะที่ตัวอย่างที่ผ่านการระบายน้ำร่วมกับการขยับทางกายภาพ เช่น การเขย่า ยังคงยืดหยุ่นกว่า

จุดนี้ทำให้การ คลี่หรือสะบัดผ้าหลังซักก่อนนำไปแขวน ดูสอดคล้องกับกลไกที่งานวิจัยเสนอ เพราะการเคลื่อนไหวช่วยรบกวนการเกาะรวมตัวของเส้นใย แทนที่จะปล่อยให้เส้นใยอยู่ชิดกันในตำแหน่งเดิมตลอดช่วงที่น้ำกำลังลดลง

อย่างไรก็ตาม งานที่อ้างถึงศึกษากลไกของเส้นใยฝ้ายภายใต้เงื่อนไขทดลอง จึงไม่ควรตีความว่าการสะบัดผ้าด้วยมือไม่กี่ครั้งจะให้ผลเท่ากับตัวอย่างในการทดลอง หรือว่าความแข็งของผ้าทุกชนิดเกิดจากกลไกเดียวกันทั้งหมด

แล้วน้ำยาปรับผ้านุ่มเกี่ยวตรงไหน?

งานวิจัยปี 2016 ที่ศึกษากลไกการนุ่มของเส้นใยฝ้ายเสนอว่า ความแข็งหลังการตากตามธรรมชาติเกี่ยวข้องกับโครงข่ายระหว่างเส้นใยที่มี bound water และ hydrogen bonding เข้ามาเกี่ยวข้อง และผลของสารปรับผ้านุ่มไม่ได้อธิบายได้เพียงว่า “ลดแรงเสียดทานระหว่างเส้นใย” อย่างเดียว

นักวิจัยเสนอว่าชั้นของสารปรับผ้านุ่มที่อยู่บนพื้นผิวเส้นใยสามารถช่วยขัดขวางการยึดโยงดังกล่าวได้ด้วย

จุดนี้ทำให้เรื่องผ้าขนหนูแข็งมีมิติมากกว่าที่เห็น เพราะสัมผัสที่มือเรารู้สึกไม่ได้ขึ้นอยู่เพียงว่าพื้นผิวของเส้นใยลื่นแค่ไหน แต่ยังเกี่ยวกับว่าเส้นใยแต่ละเส้นสามารถขยับแยกออกจากกันได้ง่ายเพียงใดด้วย

สุดท้าย “ผ้าแห้ง” อาจไม่ได้ง่ายอย่างที่เราคิด

ของธรรมดาอย่างผ้าขนหนูจึงซ่อนเรื่องระดับโมเลกุลเอาไว้แบบที่มองด้วยตาแทบไม่เห็น เราแขวนมันไว้ รอจนน้ำหาย จับแล้วรู้สึกแห้ง และคิดว่ากระบวนการจบตรงนั้น

แต่บนผิวของเส้นใยฝ้ายยังมีรายละเอียดเล็กกว่านั้นเกิดขึ้น และน้ำจำนวนเล็กมากที่เราไม่รู้สึกด้วยมือ กลับมีส่วนเชื่อมโยงกับสัมผัสแข็งกระด้างของผ้าทั้งผืนได้

ครั้งต่อไปถ้าหยิบผ้าขนหนูจากราวแล้วรู้สึกว่า “ทำไมวันนี้แข็งจัง” อย่างน้อยก็มีอีกมุมให้ลองนึกถึงครับ ว่าบางครั้งสิ่งที่น่าสนใจอาจไม่ใช่เพราะผ้า ไม่มีน้ำแล้ว แต่เป็นเพราะยังมีน้ำในระดับที่เรามองไม่เห็นอยู่ตรงจุดที่สำคัญพอดี