เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1...

27
โครงการพัฒนาอุตสาหกรรมยางคอมพาวด์เพื่อยกระดับมูลค่าผลิตภัณฑ์ เพื่อสนับสนุนอุตสาหกรรมยานยนต์และเครื่องมือแพทย์ 1 เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์ ยางคอมพาวด์ (rubber compound) คือ ยางที่มีการผสมสารเคมีต่างๆ เช่น สารวัลคาไนซ์ สารตัวเร่ง ปฏิกิริยา สารตัวเติม เป็นต้น พร้อมที่จะนาไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นยางล้อ ถุงมือยาง ถุงยางอนามัย ยางรองคอสะพาน ท่อยาง ยางรัดของ ฯลฯ การจะผลิตยางคอมพาวด์ต้องอาศัยเทคโนโลยีต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นการออกสูตรเคมียางและการผสมยาง เพื่อให้ได้ยางคอมพาวด์ที่นาไปขึ้นรูปและคงรูปเป็นผลิตภัณฑ์ยางที่มีสมบัติตามที่ต้องการ เทคโนโลยีการออกสูตรเคมียาง (compounding formulation) การออกสูตรเคมียางให้เหมาะสมนั้นนับเป็นขั้นตอนแรกที่มีความสาคัญอย่างมากในการผลิตผลิตภัณฑ์ ยาง เนื่องจากจะส่งผลต่อสมบัติหรือคุณภาพของผลิตภัณฑ์ยางดังกล่าว การออกสูตรเคมียางที่ดีนั้นต้องอาศัย ความรู้เกี่ยวกับสมบัติและการใช้งานของยางแต่ละชนิดโดยละเอียด ต้องรู้หน้าที่กลไกการทางานของสารเคมี ต่างๆ ที่จะผสมลงไปในยางเป็นอย่างดี รวมทั้งต้องมีความรู้เกี่ยวกับเครื่องจักรที่จะใช้ในการผสมและการแปรรูป ด้วย จุดประสงค์หลักของการออกสูตรเคมียาง ได้แก่ 1. เพื่อให้สามารถขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ตามที่ต้องการ (processability) 2. เพื่อให้ผลิตภัณฑ์นั้นมีสมบัติตามที่ต้องการ (properties) 3. เพื่อควบคุมต้นทุน/ราคาตามที่ต้องการ (price) โดยทั่วไปส่วนประกอบต่างๆ ในสูตรเคมียาง ประกอบด้วย 1. ยาง ไม่ว่าจะเป็นยางธรรมชาติ (natural rubber; NR) ยางสังเคราะห์ (synthetic rubber; SR) ยาง ผสม (blends) หรือยางเทอร์โมพลาสติก (thermoplastic elastomer; TPE) 2. สารวัลคาไนซ์ (vulcanizing agent) 3. สารตัวเร่งปฏิกิริยา (accelerator) 4. สารกระตุ้นปฏิกิริยา (activator) 5. สารป้องกันการเสื่อมสภาพ (antidegradants) 6. สารตัวเติม (fillers) 7. สารทาให้ยางนิ่มและสารช่วยในกระบวนการผลิต (plasticizers and processing aids) 8. สารอื่นๆ เช่น สี (pigments) สารทาให้เกิดฟอง (blowing agents) และสารหน่วงการติดไฟ (flame retardants) เป็นต้น อย่างไรก็ดี ในแต่ละกลุ่ม อาจจะมีการใช้สารเคมีมากกว่าหนึ่งตัว เช่น สารตัวเร่งปฏิกิริยาอาจจะใช้สองตัว ร่วมกัน หรือสีอาจจะใช้สามหรือสี่ชนิดรวมกัน เป็นต้น

Transcript of เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1...

Page 1: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

1

เทคโนโลยการผลตยางคอมพาวด

ยางคอมพาวด (rubber compound) คอ ยางทมการผสมสารเคมตางๆ เชน สารวลคาไนซ สารตวเรงปฏกรยา สารตวเตม เปนตน พรอมทจะน าไปขนรปเปนผลตภณฑยางตางๆ ไมวาจะเปนยางลอ ถงมอยาง ถงยางอนามย ยางรองคอสะพาน ทอยาง ยางรดของ ฯลฯ

การจะผลตยางคอมพาวดตองอาศยเทคโนโลยตางๆ ไมวาจะเปนการออกสตรเคมยางและการผสมยาง เพอใหไดยางคอมพาวดทน าไปขนรปและคงรปเปนผลตภณฑยางทมสมบตตามทตองการ

เทคโนโลยการออกสตรเคมยาง (compounding formulation)

การออกสตรเคมยางใหเหมาะสมนนนบเปนขนตอนแรกทมความส าคญอยางมากในการผลตผลตภณฑยาง เนองจากจะสงผลตอสมบตหรอคณภาพของผลตภณฑยางดงกลาว การออกสตรเคมยางทดนนตองอาศยความรเกยวกบสมบตและการใชงานของยางแตละชนดโดยละเอยด ตองรหนาทกลไกการท างานของสารเคมตางๆ ทจะผสมลงไปในยางเปนอยางด รวมทงตองมความรเกยวกบเครองจกรทจะใชในการผสมและการแปรรปดวย

จดประสงคหลกของการออกสตรเคมยาง ไดแก

1. เพอใหสามารถขนรปเปนผลตภณฑตามทตองการ (processability) 2. เพอใหผลตภณฑนนมสมบตตามทตองการ (properties) 3. เพอควบคมตนทน/ราคาตามทตองการ (price)

โดยทวไปสวนประกอบตางๆ ในสตรเคมยาง ประกอบดวย

1. ยาง ไมวาจะเปนยางธรรมชาต (natural rubber; NR) ยางสงเคราะห (synthetic rubber; SR) ยางผสม (blends) หรอยางเทอรโมพลาสตก (thermoplastic elastomer; TPE)

2. สารวลคาไนซ (vulcanizing agent) 3. สารตวเรงปฏกรยา (accelerator) 4. สารกระตนปฏกรยา (activator) 5. สารปองกนการเสอมสภาพ (antidegradants) 6. สารตวเตม (fillers) 7. สารท าใหยางนมและสารชวยในกระบวนการผลต (plasticizers and processing aids) 8. สารอนๆ เชน ส (pigments) สารท าใหเกดฟอง (blowing agents) และสารหนวงการตดไฟ (flame

retardants) เปนตน

อยางไรกด ในแตละกลม อาจจะมการใชสารเคมมากกวาหนงตว เชน สารตวเรงปฏกรยาอาจจะใชสองตวรวมกน หรอสอาจจะใชสามหรอสชนดรวมกน เปนตน

Page 2: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

2

1. ยาง

ยางมมากมายหลายชนด ทงยางธรรมชาตและยางสงเคราะห การเลอกใชชนดของยางใหเหมาะสมถอเปนเรองทจ าเปนตอการออกสตรยาง

1.1 ยางธรรมชาต (natural rubber; NR)

ยางธรรมชาตมสมบตเดน คอ มความยดหยน (elasticity) สง ทงทอณหภมหองและทอณหภมต า ความเหนยวตดกน (tack) ในสภาพทยงไมคงรปดเยยม มความทนตอแรงดง (tensile strength) สงมากโดยไมตองเตมสารตวเตมเสรมแรง มความทนตอการฉกขาด (tear strength) สงมากทงทอณหภมหองและทอณหภมสง มสมบตเชงพลวต (dynamic properties) ทด มการสญเสยพลงงานในรปของความรอนต าระหวางการใชงาน มความตานทานตอการลาตว (fatigue resistance) ทสงมาก มความตานทานตอการขดถ (abrasion resistance) สง แตยงดอยกวายาง SBR

ยาง NR จดเปนยางเอนกประสงคทสามารถน าไปใชในการผลตผลตภณฑตางๆ มากมาย เชน ถงมอยาง ถงยางอนามย ลกโปง ยางรดของ ทอยาง สายพานล าเลยง ยางกระเปาน ารอน ยางลอรถบรรทก ยางลอรถยก ยางลอเครองบน หรอใชผสมกบยางสงเคราะหในการผลตยางลอรถยนต เปนตน

ส าหรบขอดอยของยางธรรมชาต ไดแก ไมทนตอโอโซน ความรอน แสงแดด น ามน (ละลายไดดในตวท าละลายทไมมขว เชน เบนซน เฮกเซน โทลอน) และสารเคมอนๆ

1.2 ยางสงเคราะห (synthetic rubber; SR)

ยางสงเคราะหผลตขนมาเพอแทนทยางธรรมชาตทมขอดอยหลก คอ ไมทนตอโอโซน ความรอน แสงแดด น ามน และสารเคม สามารถแบงออกไดเปนหลายชนดตามชนดของโมโนเมอรทเขามาท าปฏกรยากน แตในเบองตนนจะขอกลาวถงยางสงเคราะหเพยงบางชนดทมการใชงานกนคอนขางมากในอตสาหกรรมเทานน

1.2.1 ยางโพลไอโซพรน (cis-1,4-polyisoprene; IR)

ยาง IR เปนยางทเกดจากความพยายามในการสงเคราะหยางทมโครงสรางทางเคมและมสมบตเหมอนกบยางธรรมชาต ดงนนจงสามารถใชยาง IR แทนยางธรรมชาตในการผลตผลตภณฑตางๆ ได แตอยางไรกตาม เมอเปรยบเทยบกบยางธรรมชาตแลว ยาง IR มสมบตเชงกล เชน ความทนตอแรงดงและความทนตอการฉกขาดต ากวาเลกนอย และมราคาสงกวายางธรรมชาตอกดวย แตยาง IR กมขอดทเหนอกวายางธรรมชาต คอ ยางจะมคณภาพสม าเสมอกวา มสงเจอปนนอยกวา และมสขาวสวย บางครงจงนยมใชยาง IR แทนยางธรรมชาตในการผลตจกนมยางและอปกรณการแพทยบางชนด

1.2.2 ยางสไตรนบวทาไดอน (styrene-butadiene rubber; SBR)

ยาง SBR เปนยางทสงเคราะหจากโมโนเมอรของสไตรนและบวทาไดอน จดเปนยางสงเคราะหเอนกประสงคทส าคญและใชกนมากทสดในโรงงานอตสาหกรรมเพราะเปนยางทใชงานไดทวไปเชนเดยวกบยางธรรมชาตและยาง IR สามารถผลตผลตภณฑตางๆ ไดอยางกวางขวาง มคณภาพสม าเสมอ และราคาคอนขาง

Page 3: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

3

คงท นอกจากนนขอดของยาง SBR ทเหนอกวายางธรรมชาต คอ มกระบวนการแปรรปทงายกวา ประหยดทงก าลงงานและเวลาตลอดจนตนทนการผลต นอกจากนน ยาง SBR มความตานทานตอการขดถสงกวายาง NR เลกนอย

ยาง SBR เปนยางทมสมบตเหนยวตดต า เมอผานการวลคาไนซแลวจะมความทนตอแรงดงและความทนตอการฉกขาดคอนขางต า จ าเปนตองเสรมแรงดวยสารตวเตมเสรมแรง เชน เขมาด าหรอซลกา มการกระเดงกระดอนหรอความยดหยนต ากวายาง NR มาก เมอถกใชงานในเชงพลวต ยาง SBR จงมความรอนสะสมสงกวา ดวยเหตน ยาง SBR จงไมเหมาะทจะใชในการผลตยางลอรถบรรทกทมขนาดใหญเพราะความรอนสะสมทเกดขนอาจสงมากพอทจะท าใหยางเกดการระเบดได

ยาง SBR เปนยางทมความเปนฉนวนสง ทนตอน ามนปโตรเลยมและตวท าละลายไฮโดรคารบอนต า เสอมสภาพจากความรอน ออกซเจน และโอโซนไดงายเชนเดยวกบยาง NR

ตวอยางผลตภณฑทผลตจากยาง SBR ไดแก สายพาน พนรองเทา ฉนวนหมสายไฟ ทอยาง ผลตภณฑยางทางการแพทย บรรจภณฑอาหาร รวมถงดอกยางลอรถยนตโดยสาร เปนตน

1.2.3 ยางไนไทรล (nitrile or acrylonitrile-butadiene rubber; NBR)

ยาง NBR เปนยางทสงเคราะหจากโมโนเมอรของอะครโลไนไทรลและบวทาไดอน ยาง NBR มสมบตเดน คอ ทนตอน ามนปโตรเลยมและตวท าละลายทไมมขวตางๆ ไดด ทนตอการเสอมสภาพอนเนองมาจากความรอน ออกซเจน และโอโซนสงกวายาง NR และ SBR และเปนยางทมความตานทานตอการขดถทสงมาก ส าหรบขอดอย คอ เปนยางทมสมบตความเหนยวตดต า เมอผานการวลคาไนซ ยางจะมความยดหยน ความทานตอแรงดง และความทนตอการฉกขาดต าคอนขางต า หากตองการน าไปใชงานในทางวศวกรรมกจ าเปนตองเตมสารตวเตมเสรมแรงเขาชวย

ยาง NBR สวนใหญนยมน าไปใชผลตผลตภณฑยางททนน ามน เชน ปะเกนน ามน ยางโอรง ยางซล ยางเชอมขอตอ สายพานล าเลยง ทอดดหรอสงน ามน ทอยางเสรมแรง ยางบภาชนะ ยางเคลอบลกกลง รองเทาบท พนและสนรองเทา เปนตน

1.2.4 ยางคลอโรพรน (chloroprene rubber; CR)

ยาง CR เปนยางทสงเคราะหจากโมโนเมอรของคลอโรพรน มสมบตความเหนยวตดทด ยางวลคาไนซมความทนตอแรงดงและความทนตอการฉกขาดสงโดยทไมตองเตมสารตวเตมเสรมแรง (แตยงต ากวายาง NR เลกนอย) มความตานทานการขดถสง สามารถทนตอน ามนหรอตวท าละลายทไมมขวไดในระดบปานกลางถงด มความทนตอการเสอมสภาพเนองจากความรอน ออกซเจน และโอโซนสงกวายางไดอนทวๆ ไป และยงไมลามไฟอกดวย

Page 4: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

4

แมวายาง CR เปนยางทมสมบตโดยรวมอยในเกณฑทด แตกเปนยางทมราคาคอนขางแพง นยมน าไปใชในการผลตแผนยางรองรางรถไฟ ยางซล ทอยางเสรมแรง สายพานล าเลยงในเหมองแร สายพานรปตวว ยางรองคอสะพาน ยางบผนง พนรองเทา ยางขอบหนาตาง และยางขอบหลงคา

1.2.5 ยางบวไทล (butyl rubber; IIR)

ยาง IIR เปนยางทสงเคราะหจากโมโนเมอรของไอโซพรนและไอโซบวทลน สมบตเดนของยางชนดน คอ ความสามารถในการเกบกกกาซไดดเยยม (มอตราการซมผานของกาซต ากวายาง NR ประมาณ 8-10 เทา) มความทนตอแรงดงและความตานทานตอการขดถอยในเกณฑทด และสามารถทนตอการเสอมสภาพเนองจากสารเคม ออกซเจน โอโซน ไอน า ความรอน และสภาพอากาศไดอยางดเยยมอกดวย แตยาง IIR มขอดอย คอ ความยดหยนคอนขางต า

ยาง IIR นยมใชในการผลตยางโอรงหรอปะเกนยางชนดทตองทนตอสารเคม ทอไอน า ยางในรถบรรทก ยางบดานในของยางลอแบบไมมยางใน สายพาน ยางบตางๆ รวมถงจกปดขวดยา เปนตน

1.2.6 ยางบวทาไดอน (butadiene rubber; BR)

ยาง BR มสมบตเดน คอ เมอผานการวลคาไนซแลว ยางจะมความยดหยนและความตานทานตอการขดถสงทสดในบรรดายางทงหมด มความเปนฉนวนสงและมสมบตการหกงอทอณหภมต าดมาก อยางไรกตาม ยางชนดนมความทนตอแรงดงต า ไมทนตอน ามนหรอตวท าละลายทไมมขวเชนเดยวกบยาง NR รวมทงยงเสอมสภาพไดเรวเหมอนยางทไมอมตวชนดอนๆ และยางยงมสมบตเหนยวตดต า (ในสภาพทยงไมคงรป) อกดวย สวนใหญนยมน ายาง BR ไปใชในการผลตดอกยางลอรถยนต ไสในลกกอลฟ ลกฟตบอล ยางพนรองเทา สายพานล าเลยง ยางกนกระแทก สายพานสงก าลง และยางกนสะเทอน เปนตน

1.2.7 ยางเอทลนโพรพลนไดอนโมโนเมอร (ethylene propylene diene rubber; EPDM)

ยาง EPDM เปนยางทสงเคราะหจากโมโนเมอรของเอทลน โพรพลน และไดอน มสมบตดเยยมในดานความทนตอการเสอมสภาพอนเนองมาจากความรอน ออกซเจน โอโซน และสารเคม เปนยางทมความยดหยน ม

ความเปนฉนวน และมความตานทานตอการลาตวคอนขางสง สามารถน าไปใชงานไดทอณหภมสงถง 150C จงนยมใชในการผลตทอยางเครองซกผา ยางหมทอแอร สายพานล าเลยง แผนยางกนน า แผนยางมงหลงคา ฉนวนหมสายเคเบล รวมถงชนสวนรถยนต เชน ยางขอบหนาตาง ยางขอบประต แกมยาง ทอยางหมอน า เปนตน

อยางไรกตาม ยาง EPDM เปนยางทมสมบตเหนยวตดต า มความทนตอแรงดงต า และไมทนน ามนหรอตวท าละลายทไมมขว

Page 5: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

5

1.2.8 ยางซลโคน (silicone rubber; Q)

ยาง Q จดเปนยางชนดพเศษทมสมบตเดน คอ มความทนตอการเสอมสภาพเนองจากความรอน ออกซเจน และโอโซนสงมาก จงสามารถใชงานในทอณหภมสงหรอต ามากๆ ได ยาง Q มแรงดงดดระหวางโมเลกลต า สวนใหญจงอยในรปของเหลวทมความหนดสงหรออยในรปของแขงทมความหนดต า สามารถอดตวไดมาก (highly compressible) และยอมใหกาซซมผานไดงาย นอกจากนยางชนดนตองวลคาไนซดวยระบบเพอรออกไซด จงท าใหยางมความทนตอแรงดง ความทนตอการฉกขาด และความตานทานการขดถต ามาก ทนน ามนไดในระดบปานกลาง

ยาง Q มหลายชนด เชน MQ (ไดเมทลซลโคน) VMQ (ไดเมทลไวนลซลโคน) PMQ (ไดเมทลฟนลซลโคน) PVMQ (ไดเมทลไวนลฟนลซลโคน) รวมถงยางฟลออโรซลโคนหรอ FVMQ ซงเปนยางทมทงหมไวนล เมทล และหมทมธาตฟลออรนเปนองคประกอบ

สวนใหญนยมใชในการผลตยางทเปนชนสวนของยานอวกาศ เครองบน และรถยนต ใชท าฉนวนหมสายเคเบล ยางโอรง หนากากออกซเจน และใชในงานทางการแพทยและเภสชกรรม รวมถงผลตภณฑยางทตองสมผสกบอาหาร

1.2.9 ยางฟลออโรคารบอน (fluorocarbon rubber; FKM)

ยาง FKM เปนยางทมฟลออรนเปนองคประกอบอยในปรมาณสง มสมบตเดน คอ มความเปนขวและมความเสถยรสงมาก จงทนน ามนและตวท าละลายทไมมขวไดดเยยม ทนตอการเสอมสภาพอนเนองมาจากความรอน ออกซเจน โอโซน เปลวไฟ และสารเคมตางๆ ไดอยางดเยยมดวย (ทนความรอนไดสงทสดในบรรดายางทงหมด) นอกจากน ยงมอตราการซมผานของกาซทต ามากอกดวย อยางไรกด ยางชนดนกมราคาทสงมากและเปนยางทมความยดหยนและมสมบตเชงกลทดอยกวายางไดอนชนดอนๆ

ยาง FKM สามารถใชในการผลตปลอกหมสายไฟหรอสายเคเบล ในกรณทตองการความทนตอความรอน โอโซน สารเคม และเปลวไฟสงเปนพเศษ นอกจากน ยงใชในการผลตผลตภณฑอนๆ โดยเฉพาะชนสวนยานยนต (รวมถงชนสวนของเครองบนและจรวด) ไดแก ทอน ามนเชอเพลง ยางโอรง ปะเกน ยางซล เปนตน

2. สารวลคาไนซ

สารวลคาไนซ คอ สารทท าใหโมเลกลยางเกดการเชอมโยงกนเปนโครงสรางตาขาย 3 มต ผานปฏกรยาเคมทเรยกวา ปฏกรยาวลคาไนซเซชน ยางวลคาไนซทไดมความยดหยนสง และมสมบตทเสถยรไมเปลยนแปลงตามอณหภมมากนก

การวลคาไนซยางทใชกนมากในโรงงานอตสาหกรรมสามารถแบงออกไดเปน 3 ระบบใหญๆ ไดแก ระบบก ามะถน ระบบเพอรออกไซด และระบบทใชสารเคมอนๆ

2.1 ก ามะถน (sulfur)

Page 6: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

6

ก ามะถนเปนสารวลคาไนซทใชกนมากทสดในอตสาหกรรมยางเพราะเปนระบบทมตนทนต า ปฏกรยาวลคาไนซสามารถเกดขนไดเรว และยางวลคาไนซทไดมสมบตเชงกลทด ระบบนนยมใชกบยางทกชนดทมพนธะคอยในโมเลกล โดยเฉพาะยางธรรมชาตและยางสงเคราะหสวนใหญ เชน SBR, IR, BR, NBR เปนตน อยางไรกตาม ระบบนกมขอจ ากดหลก คอ ไมสามารถใชวลคาไนซยางทไมมพนธะคอยในโมเลกล เชน ยางซลโคน หรอยาง EPM ได

2.2 เพอรออกไซด (peroxide)

แมวาการวลคาไนซดวยเพอรออกไซดจะสามารถใชไดดกบยางสวนใหญ (ทงทมพนธะคและไมมพนธะคในโมเลกล) แตเนองจากระบบนมตนทนสงกวาระบบการวลคาไนซดวยก ามะถนและยางวลคาไนซทไดมสมบตทงเชงกลและเชงพลวตต ากวายางทไดจากการวลคาไนซดวยก ามะถน ประกอบกบเพอรออกไซดจดเปนสารเคมทคอนขางอนตราย การขนยายและการเกบรกษาตองท าดวยความระมดระวง ดงนนการวลคาไนซดวยเพอรออกไซดนนจงนยมใชกบยางทไมมพนธะคในโมเลกล (เชน EPM, EVA, CPE หรอ Q เปนตน) หรอยางทมปรมาณพนธะคในโมเลกลต ามากเทานน (เชน HNBR, EPDM) ส าหรบยางอนๆ นยมวลคาไนซดวยก ามะถนมากกวา ยกเวนกรณทตองการผลตผลตภณฑททนตอความรอนไดดและ/หรอมคาการเสยรปถาวรหลงกด (compression set) ต าเทานน

2.3 สารเคมอนๆ

นอกจากระบบหลกๆ 2 ระบบดงทกลาวมาแลว ยงมการน าสารวลคาไนซชนดอนๆ มาใชในการคงรปดวยเชนกน แตมการใชนอยหรอใชในกรณทจ าเปน เชน การใชโลหะออกไซด (แมกนเซยมออกไซดรวมกบซงกออกไซด) ในการคงรปของยางคลอโรพรน (chloroprene; CR) หรอการใชสารประกอบในกลมควโนนไดออกไซมนยมใชในการวลคาไนซยาง IIR เปนตน

3. สารตวเรงปฏกรยา (accelerators)

สารตวเรงปฏกรยา คอ สารเคมทเตมลงไปในยางปรมาณเลกนอยเพอเรงอตราการเกดปฏกรยาใหยางวลคาไนซใหเรวขน ท าใหลดเวลาทใชในการวลคาไนซลง และท าใหยางวลคาไนซมความหนาแนนของการเชอมโยงและมสมบตเชงกลดขน ซงการใชสารตวเรงปฏกรยานเปนสงทจ าเปนส าหรบการวลคาไนซดวยระบบก ามะถนปจจบนสามารถแบงกลมของสารตวเรงปฏกรยาออกไดเปนหลายกลม ดงน

3.1 เมอรแคพโต (mercapto)

สารตวเรงปฏกรยากลมนใชไดดกบยางแทบทกประเภท ท าใหยางมระยะเวลาสกอรชสนและมอตราเรวในการวลคาไนซปานกลาง ยางวลคาไนซทไดจะมสมบตเชงกลทดและมความทนทานตอความรอนสง ตวอยางทส าคญของสารต ว เร งปฏก ร ยาในกล ม เมอร แ คพโตน ได แก เมอร แคพโตเบนโซไทอะโซล (2-mercaptobenzothiazole; MBT) และไดเบนโซไทอะซลไดซลไฟด (dibenzothiazyl disulfide; MBTS)

Page 7: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

7

3.2 เบนโซไทอะโซลซลฟนาไมด (benzothiazole sulfenamide)

สารตวเรงปฏกรยาในกลมนท าใหยางมระยะเวลาสกอรชทยาวขน แตใหอตราเรวในการวลคาไนซทสง และใหความหนาแนนของการเชอมโยงสง ดงนน ยางวลคาไนซทไดจงมความแขงแรงสง มความยดหยนด และมความตานทานตอการลาตวสง

ตวอยางทส าคญของสารเคมในกลมน ไดแก ไซโคลเฮกซลเบนโซไธอะโซลซลฟนาไมด (N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide; CBS) บวทลเบนโซไธอะโซลซลฟนาไมด (N-tert.butyl-2-benzothiazole sulfonamide; TBBS) ไดไซโคลเฮกซลเบนโซไธอะโซลซลฟนาไมด (N,N’-dicyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide; DCBS) และ มอโฟลโนไธโอเบนโซไธอะโซล (2-(4-morpholinothio) benzothiazole; MBS) เปนตน

3.3 ไดไทโอคารบาเมต (dithiocarbamates)

สารตวเรงปฏกรยาในกลมนมประสทธภาพสงมากในการเรงอตราเรวของการวลคาไนซ ท าใหยางมระยะเวลาสกอรชสนและเกดการเสอมสภาพไดงายเมอไดรบการวลคาไนซนานเกนไป ยางวลคาไนซทไดมความแขงแรงและมความยดหยนสงมาก และไมท าใหสของยางเปลยนแปลงไป จงสามารถใชในการผลตผลตภณฑไดอยางหลากหลาย รวมถงผลตภณฑทใชงานในทางการแพทย เภสชกรรม หรอผลตภณฑทตองสมผสกบอาหารตวอยางของสารเคมในกลมน ไดแก ซงกไดเมทลไดไทโอคารบาเมต (zinc dimethyldithiocarbamate; ZDMC) ซงกไดเอทลไดไทโอคารบาเมต (zinc diethyldithiocarbamate; ZDEC) และซงกไดเบนซลไดไทโอคารบาเมต (zinc dibenzyldithiocarbamate; ZBEC) เปนตน

3.4 ไทยแรม (thiurams)

สารตวเรงปฏกรยาในกลมไทยแรมมประสทธภาพในการเรงอตราเรวในการวลคาไนซทสงมากในขณะทใหระยะเวลาสกอรชทยาวกวาสารตวเรงปฏกรยาในกลมไดไทโอคารบาเมตเลกนอย ตวอยางทส าคญของสารตวเรงปฏกรยาในกลมน ไดแก เททระเมทลไทยแรมไดซลไฟด (tetramethylthiuram disulfide; TMTD) และเททระเมทลไทยแรมโมโนซลไฟด (tetramethylthiuram monosulfide; TMTM) และเททระเบนซลไทยแรมไดซลไฟด (tetrabenzylthiuram disulfide; TBzTD) เปนตน

3.5 กวนดน (guanidines)

สารตวเรงปฏกรยาในกลมนมประสทธภาพคอนขางต าจงไมนยมน าไปใชเปนสารตวเรงปฏกรยาปฐมภมแตจะน าไปใชเปนสารตวเรงปฏกรยาทตยภมรวมกบสารตวเรงปฏกรยาปฐมภมในกลมอนๆ ตวอยางทส าคญทสดของสารตวเรงปฏกรยาในกลมน ไดแก ไดฟนลกวนดน (diphenylguanidine; DPG) ไดโทลลกวนดน (di-o-tolylguanidine; DOTG) และโทลลไบกวไนด (o-tolylbiguanide; OTBG)

อยางไรกตาม ผออกสตรเคมยางสวนใหญมกใชสารตวเรงปฏกรยา 2 ชนดหรอมากกวา เพอใหสารตวเรงปฏกรยาทงสองชนดท างานแบบเสรมกน (synergistic effect) ซงจะสงผลท าใหยางมอตราเรวในการวลคาไนซ

Page 8: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

8

สงขน เรยกสารตวเรงปฏกรยาทมปรมาณมากกวาวา “สารตวเรงปฏกรยาปฐมภม (primary accelerator)” และเรยกสารตวเรงปฏกรยาทมปรมาณนอยกวาวา “สารตวเรงปฏกรยาทตยภม (secondary accelerator)”

4. สารกระตนและสารหนวงปฏกรยา (activators and retarders)

4.1 สารกระตนปฏกรยา (activators)

สารกระตนปฏกรยา คอ สารเคมทท าหนาทกระตนใหสารตวเรงปฏกรยาท างานไดดยงขน สารกระตนปฏกรยาส าหรบการวลคาไนซดวยระบบก ามะถนทนยมใชกนมากทสด ไดแก ซงกออกไซด และกรดสเตยรก โดยทวไป นยมใชซงกออกไซดในปรมาณ 2-5 phr รวมกบกรดสเตยรกในปรมาณ 1-2 phr

4.2 สารหนวงปฏกรยา (retarders)

สารหนวงปฏกรยา คอ สารเคมทเตมลงไปในยางเพอยดระยะเวลาสกอรช ท าใหลดโอกาสของการเกดยางตายทงในระหวางการเกบรกษายางคอมพาวดและในระหวางกระบวนการขนรป ตวอยางทส าคญของสารหนวงปฏกรยา ไดแก

1) สารหนวงปฏกรยาทมฤทธเปนกรด เชน พะทาลกแอนไฮไดรด (phthalic anhydride) กรดซาลไซลก (salicylic acid) กรดเบนโซอก (benzoic acid) และกรดมาลอก (maleic acid)

2) ไซโคลเฮกซลไทโอพะทาลไมด (cyclohexyl-N-thiophthalimide; CTP) หรอทเรยกกนโดยทวไปวา PVI (pre-vulcanization inhibitor) สารหนวงชนดนเปนสารหนวงทเพมระยะเวลาสกอรชของยางคอมพาวดโดยไมสงผลกระทบตออตราเรวของการวลคาไนซซงตางจากสารหนวงปฏกรยาทมฤทธเปนกรด

5. สารปองกนการเสอมสภาพ (antidegradants)

สารปองกนการเสอมสภาพเปนสารเคมทเตมลงไปในสตรเคมเพอชวยยดอายการใชงานของผลตภณฑ สวนใหญนยมเตมลงไปในปรมาณ 1-3 phr สารปองกนการเสอมสภาพมหลายชนดทงทเปลยนสยาง เชน กลมอนพนธของเอมน (amine derivatives) และไมเปลยนสยาง เชน กลมอนพนธของฟนอล (phenol derivatives) โดยทวไป สารปองกนการเสอมสภาพทเปลยนสยางอยางรนแรงจะมประสทธภาพในการปกปองยางสงกวาสารปองกนการเสอมสภาพทไมเปลยนสยาง ตวอยางทส าคญของสารปองกนการเสอมสภาพ ไดแก ไอโซโพรพลฟนลฟนลลนไดเอมน (N-Isopropyl-N’-phenyl-p-phenylenediamine; IPPD) ไดเมทลบวทลฟนลฟนลลนไดเอมน (N-(1,3-dimethylbutyl)-N’-phenyl-p-phenylenediamine; 6PPD) พอลเมอรของไทรเมทลไดไฮโดรควโนลน (2,2,4-Trimethyl-1,2- dihydroquinoline; TMQ) ไดบวทลครโซล (2,6-Di-tert.butyl-p-cresol; BHT) และ สไตรเนตฟนอล (Styrenated phenol; SPH) เปนตน

Page 9: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

9

6. สารตวเตม (fillers)

สารตวเตม คอ องคประกอบทเตมเขาไปในยางเพอจดประสงคหลายอยาง เชน เสรมแรงใหยางมสมบตเชงกลทดขน เพอท าใหยางคอมพาวดมสมบตเฉพาะทเหมาะกบกระบวนการผลต หรอเพอลดตนทน ฯลฯ สารตวเตมทใชในอตสาหกรรมสามารถแบงออกตามประสทธภาพของการเสรมแรงไดเปน 2 กลมใหญๆ คอ

1) สารตวเตมเสรมแรง ไดแก เขมาด า และซลกา

2) สารตวเตมทไมเสรมแรง ไดแก ดนขาว ทลคม แคลเซยมคารบอเนต ฯลฯ

6.1 เขมาด า (carbon black)

เขมาด าเปนสารตวเตมเสรมแรงทใชกนมากทสดในอตสาหกรรมยาง มหลายเกรด โดยแตละเกรดจะมสมบตพนฐานโดยเฉพาะขนาดของอนภาคปฐมภม พนทผว และโครงสรางทแตกตางกน ดงนน เขมาด าแตละเกรดจงมความสามารถในการเสรมแรงในยางไดไมเทากน การเลอกใชเกรดของเขมาด าใหเหมาะสมกบกระบวนการผลตและชนดของผลตภณฑจงเปนเรองทส าคญ

6.2 ซลกา (silica)

ซลกาเปนสารตวเตมอกชนดหนงทนยมใชกนมากในอตสาหกรรมยาง โดยเฉพาะในการผลตผลตภณฑยางทมสหรอผลตภณฑทตองการความโปรงแสงและมสมบตเชงกลทด เชน ยางพนรองเทา เปนตน แตอยางไรกตาม เนองจากบนพนผวของซลกามหมไฮดรอกซล (หม -OH) หรอหมไซลานอลอยในปรมาณมาก ท าใหมความเปนขวสง ซลกาจงแตกตวและเขากบยางทไมมขวไดยาก นอกจากน หมไซลานอลดงกลาวยงสามารถดดซบสารกระตนปฏกรยา ท าใหยางเกดการวลคาไนซไดชาลงและมระดบของการวลคาไนซต าลง ดงนนจงตองแกปญหาดวยการเตมสารเคมทสามารถท าปฏกรยาไดงายกบหมไซลานอล เชน ไดเอทลนไกลคอล (DEG) โพลเอทลนไกลคอล (PEG) ไทรเอทาโนลามน (triethanolamine) หรอเฮกซะเมทลนเททระมน (hexamethylene tetramine, HEXA) รวมถงการเตมสารตวเรงปฏกรยาทมฤทธเปนดาง เชน DPG หรอ DOTG ลงไปในสตรเคมยางดวย

นอกจากนน ยงตองมการเตมสารเคมทเรยกวา สารคควบไซเลน (silane coupling agent) ลงไปเพอเพมอนตรกรยาระหวางยางกบซลกา ท าใหซลกาแตกตวและกระจายตวในยางไดงายยงขน กระบวนการผลตเปนไปไดงายยงขน และยางวลคาไนซมสมบตเชงกลและพลวตดขน

ตวอยางของสารคควบไซเลนทใชกนมาก ไดแก ไทรเอทอกซไซลลโพรพลเททระซลไฟด (bis-(3-triethoxysilylpropyl)-tetrasulfide; Si-69) เมอรแคพโตโพรพลไทรเมทอกซไซเลน (mercaptopropyl-trimethoxysilane; A-189) ไทโอไซยาเนโตโพรพลไทรเอทอกซไซเลน (3-thiocyanato-propyl-triethoxysilane; Si-264) เปนตน

6.3 สารตวเตมอนๆ

Page 10: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

10

สารตวเตมอนๆ นอกเหนอจากเขมาด า และ ซลกา ไดแก ดนขาวหรอเคลล (clay) แคลเซยมคารบอเนต (CaCO3) ทลคม (talcum) ซงสารเหลานไมเสรมแรงจนถงเสรมแรงไดปานกลางขนกบขนาดของอนภาค แตจะชวยลดตนทน และท าใหกระบวนการผลตเปนไปไดโดยงาย

7. สารท าใหยางนมและสารชวยในกระบวนการผลต (plasticizers and processing aids)

7.1 สารท าใหยางนม (plasticizers)

สารท าใหยางนมหรอ “พลาสตไซเซอร” หมายถง สารเคมทเตมลงไปในยางแลวท าใหยางเกดการเปลยนแปลงรปรางไดดยงขนหรอมความหนดต าลง ท าใหกระบวนการผลตเปนไปไดงายและรวดเรวยงขน นอกจากจะชวยลดความหนดของยางคอมพาวดแลว สารท าใหยางนมยงชวยปรบปรงสมบตความเหนยวตด ท าใหสารตวเตมกระจายตวในยางไดดขน และชวยปรบปรงสมบตการหกงอทอณหภมต าของยางไดดวย

การเลอกใชชนดของสารท าใหยางนมจ าเปนตองพจารณาปจจยหลายอยางประกอบกน เชน ความเขากนไดกบยาง ประสทธภาพ การตกส และราคา สารท าใหยางนมสามารถแบงออกไดเปนหลายกลมดงน

7.1.1 น ามนมเนอรล (mineral oils)

น ามนมเนอรลจดเปนสารท าใหยางนมกลมทมความส าคญมากทสดเพราะมราคาถกและสามารถผสมเขากบยางไดหลากหลายชนด สามารถแบงออกไดเปน 3 กลมยอยตามลกษณะโครงสรางเคม คอ น ามนพาราฟนนก (paraffinic oil) น ามนแนพเทนก (naphthenic oil) และน ามนอะโรมาตก (aromatic oil)

7.1.2 ไขพาราฟน (paraffin wax)

ไขพาราฟนมโครงสรางโมเลกลคลายน ามนพาราฟนนกแตมน าหนกโมเลกลสงกวา จงเปลยนสภาพกลายเปนของแขง ไขพาราฟนเกรดทมน าหนกโมเลกลต าหรอมจดหลอมเหลวต าสามารถใชเปนสารท าใหยางนมหรอเปนสารชวยในกระบวนการผลตได สวนไขพาราฟนทมน าหนกโมเลกลส งนยมใชเปนสารปองกนการเสอมสภาพอนเนองมาจากโอโซน

7.1.3 สารท าใหยางนมสงเคราะห (synthetic plasticizers)

สารกลมนนยมใชนอยเพราะมราคาคอนขางสง จงน าไปใชกบยางบางประเภททไมสามารถเขากนไดหรอเขากนไดนอยกบน ามนมเนอรล สารท าใหยางนมสงเคราะหนอกจากจะท าใหความหนดของยางลดลงแลว ยงชวยปรบปรงสมบตความเหนยวตด และไมท าใหยางเปลยนส แตสวนใหญจะท าใหยางวลคาไนซมความแขงลดลงและมสมบตแรงดงทดอยลง (ขนอยกบปรมาณทใช) แตกจะท าใหยางวลคาไนซมสมบตการกระเดงกระดอนและสมบตการหกงอทอณหภมต าดขน ตวอยางทส าคญของสารท าใหยางนมสงเคราะห ไดแก คลอรเนตพาราฟน (chlorinated paraffins) ไทโอบวไทรกเอซดบวทลเอสเทอร (thiobutyric acid butylester) ไดออกทลพะทาเลต (dioctylphthalate; DOP) ไดไอโซออกทลพะทาเลต (diisooctylphthalate; DIOP) และไดไอโซโนนลพะทาเลต (diisononylphthalate; DINP)

Page 11: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

11

7.2 สารชวยในกระบวนการผลต (processing aids)

สารชวยในกระบวนการผลต คอ สารเคมทเตมเขาไปในยางเพอชวยใหการผสมหรอการขนรปเปนไปไดงายยงขน เนองจากสารเคมในกลมนจะชวยลดพลงงานทใชในการผลต สารท าใหยางนมทกลาวถงขางตนจงถอเปนสวนหนงของสารชวยในกระบวนการผลตดวย แตนอกจากสารท าใหยางนมแลว ยงมสารชวยในกระบวนการผลตอนๆ ทเตมลงไปในยางเพอจดประสงคเฉพาะบางอยางทท าใหกระบวนการผลตเปนไปไดงายยงขน ตวอยางของสารชวยในกระบวนการผลตเหลาน ไดแก

7.2.1 สารท าใหเหนยวตด (tackifiers)

สารท าใหเหนยวตดเปนสารเคมทชวยปรบปรงสมบตความเหนยวตดของยางสงเคราะห (ท าใหสามารถน ายางสวนตางๆ มาประกอบกนไดงายยงขน) ตวอยางทส าคญของสารท าใหเหนยวตด ไดแก คมาโรนเรซน อนดนเรซน และคมาโรน-อนดนเรซน ปโตรเลยมเรซน ฟนอลกเรซน และโคเรซน

7.2.2 เพปไทเซอร (peptizers)

เพปไทเซอรเปนสารทเตมเขาไปในชวงขนตอนของการบดยอยยาง NR เพอท าใหยาง NR มความหนดลดลงเรวขน จงชวยลดระยะเวลาและพลงงานในการบดยอยยาง ตวอยางของ เพปไทเซอร ไดแก Zinc-2-benzamidothiophenate (Pepton 65) และ Zinc salt of pentachlorothiophenol (Renacit IV) เปนตน

7.2.3 แฟกทซ (factice)

แฟกทซเปนสารเคมทเตมลงไปเพอจดประสงคเฉพาะบางอยาง เชน ตองการประหยดพลงงานในระหวางการผสม หรอตองการเพมความแขงแรงใหแกยางคอมพาวด (green strength) เพมความเสถยรทางรปรางใหแกยางคอมพาวดทไดรบการขนรปดวยการเอกซทรดและชวยท าใหพนผวยางทขนรปไดมความเรยบมากขน อยางไรกตาม การเตมแฟกทซลงไปจะท าใหสมบตเชงกลของยางดอยลง โดยเฉพาะความตานทานตอการขดถ

8. สารอนๆ )

8.1 ส (pigments)

สทนยมใชสามารถแบงออกไดเปน 2 กลม คอ สอนนทรย และสอนทรย สอนนทรยใหสทมความสวางสดใสนอยกวาสอนทรย แตมความทนทานตอสภาพอากาศและสารเคมสงกวาสอนทรยมากและยงมราคาถกกวาอกดวย ตวอยางของสอนนทรยทใชกนมาก ไดแก ไทเทเนยมไดออกไซด (titanium dioxide, TiO2) ใหสขาวสวาง เหลกออกไซด (iron oxides) ใหสโทนแดง โครเมยมออกไซด (chromium oxide) ใหสโทนเขยวและเหลอง-เขยว แคดเมยมซลไฟด (cadmium sulfide) ใหสโทนเหลอง สม และแดง

สอนทรยแมวาจะมประสทธภาพสงและใหสทสวางสดใสกวาสอนนทรย แตวามขอเสยหลกคอไมทนตอความรอน ไอน า กรด และดาง มราคาแพง และสบางตวยงอาจกอใหเกดปญหาการบลมไดอกดวย ตวอยางของสอนทรยทนยมใช ไดแก azodyes (สโทนสม) และ phthalocyanide dyes (สโทนน าเงนและเขยว)

Page 12: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

12

8.2 สารท าใหเกดฟอง (blowing agents)

สารท าใหเกดฟอง คอ สารทมความเสถยรทอณหภมหอง แตจะสลายตวทอณหภมสงและปลดปลอยกาซไนโตรเจนหรอกาซคารบอนไดออกไซดออกมาในชวงกอนหรอในระหวางการเกดปฏกรยาวลคาไนซ กาซทปลอยออกมาจะท าใหยางมรพรนหรอมฟองกระจายอยทวไปเรยกวายางฟองน า (sponge) ตวอยางของสารท าใหเกดฟอง ไดแก โซเดยมไบคารบอเนต (sodium bicarbonate) เอโซไดคารโบนาไมด (azodicarbonamide; ADC) เบนซนซลโฟไฮดราไซด (benzenesulfohydrazide; BSH) เบนซนไดซลโฟไฮดราไซด (benzene-1,3-disulfohydrazide) และไดไนโตรโซเพนตะเมทลลนเททระมน (N,N’-dinitrosopentamethylenetetramine; DNPT)

8.3 สารหนวงไฟ (flame retardants)

สารหนวงไฟ เปนสารเคมทเตมลงไปเพอชวยหนวงการตดไฟของผลตภณฑ โดยสารเคมนจะสลายตวใหแกส หรอสารทไมตดไฟเมอไดรบความรอน ตวอยางสารหนวงการตดไฟ ไดแก อะลมเนยมไฮดรอกไซด (Al(OH)3) แมกนเซยมไฮดรอกไซด (Mg(OH)2) และแอนตโมนออกไซด (Sb2O3)

8.4 สารดดความช น (desiccants)

สารดดความชน คอ สารทเตมลงไปเพอก าจดความชนทมอยในยางใหหมดไปกอนการวลคาไนซ ทงนเมอยางคอมพาวดไดรบความรอนสงๆ ความชนทมอยในยางจะระเหยกลายเปนไอท าใหเกดรพรนหรอฟองอากาศขน โดยเฉพาะทขนรปดวยวธเอกซทรด ซงยางมกจะการวลคาไนซดวยการใชอโมงคลมรอน (hot air tunnel) หรออางเกลอหลอม (salt bath) ตวอยางสารดดความชน เชน แคลซยมออกไซด (CaO)

ตวอยางการออกสตรเคมยาง

ผลตภณฑ: ยางกนกระแทกรถยนต

ขอก าหนด: สด า ความแขง (65±3) IRHD ความแขงแรงปานกลาง ทนความรอน/โอโซน ความกระเดงตวสง

สภาวะการใชงาน: สมผสแดด ฝน ไมสมผสน ามน/สารเคม

ตนทน: ต า

การออกสตรเคมยางเรมจากการเลอกชนดของยางทใช ในทนตองการผลตภณฑททนความรอน/โอโซน แตไมสมผสน ามน/สารเคม ราคาไมแพงมาก จงเลอกใชยาง EDPM

ตอมาพจารณาเลอกชนดของสารตวเตมทใช เนองจากผลตภณฑเปนสด า จงเลอกใชเขมาด าได และเนองจากตองการความแขงแรงปานกลาง ดงนนจงสารใชสารตวเตมทเสรมแรง (เขมาด า) รวมกบสารตวเตมทไมเสรมแรง (แปง) เพอลดตนทนได

Page 13: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

13

ปจจยถดมาทตองพจารณา คอ การเลอกระบบการวลคาไนซ เนองจากยาง EDPM สามารถวลคาไนซไดทงก ามะถนและเพอรออกไซด แตผลตภณฑนไมไดสมผสอณหภมสงมากนก จงไมตองการผลตภณฑทมสมบตทนความรอน ดงนนไมจ าเปนตองใชระบบเพอรออกไซด แตผลตภณฑตองการความแขงแรงปานกลางและมความกระเดงตวสง ดงนน จงเลอกวลคาไนซดวยระบบก ามะถนแบบ CV

ส าหรบสารเคมอนๆ ทตองเตมลงไปในสตร ไดแก สารตวเรงปฏกรยา สารกระตนตวเรงปฏกรยา สารปองกนการเสอมสภาพ เปนตน โดยมสตรเบองตนเปนดงน

สตรผสมเคมยาง ปรมาณ (phr)

ยาง EPDM 100

ซงกออกไซด 3

กรดสเตยรก 1

เขมาด า (N330) 30

แคลเซยมคารบอเนต 70

น ามนแนฟทนก 2

สารปองกนการเสอมสภาพ TMQ 1

สารตวเรงปฏกรยาหลก TBBS 1

สารตวเรงปฏกรยาหลก TBBS 0.3

ก ามะถน 2

รวม 210.3

ทมา: ภชงค ทบทอง, เอกสารประกอบการอบรมหลกสตร เทคโนโลยการผลตยางคอมพาวดเบองตน 26-27 มถนายน 2557

เทคโนโลยการผสมยาง (mixing)

เมอออกสตรเคมยางเรยบรอยแลว ขนตอนถดมาคอการผสมยางกบสารเคมยางเขาดวยกนโดยใชเครองผสมซงอาจจะเปนเครองผสมระบบปดหรอระบบเปดกได ยางทผานการผสมสารเคมแลวจะเรยกวา “ยางคอม

Page 14: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

14

พาวด (rubber compound)” การผสมยางนกเปนอกขนตอนหนงทมความส าคญอยางมากตอสมบตและคณภาพของผลตภณฑ เนองจากถาสารเคมท เตมลงไปในยางกระจายตว (distribution) หรอแตกตว (dispersion) ไดไมด กจะสงผลโดยตรงตอความสม าเสมอของคณภาพผลตภณฑ ดงนนการใชกระบวนการผสมทแตกตางกน เชน การใชเครองผสมคนละชนดกน การใชสภาวะการผสมทแตกตางกน หรอแมแตการจดล าดบการเตมสารเคมลงไปในเครองผสมทแตกตางกน ยอมจะสงผลท าใหผลตภณฑทไดมสมบตทแตกตางกนดวยแมวาจะเปนยางสตรเดยวกนกตาม ดงนนผผลตจ าเปนตองมการตรวจสอบคณภาพของการผสมโดยน ายางคอมพาวดทไดจากการผสมแตละครง (batch) ไปทดสอบความหนดมนน (Mooney viscosity) และสมบตการคงรปของยาง (cure characteristics) เพอควบคมคณภาพใหคงท

เนองจากเทคโนโลยการผสมยางใหไดผลตภณฑทมคณภาพคงทตามทตองการนนมปจจยทตองพจารณามากมายและตองอาศยความรความเขาใจในกลไกการผสม อนไดแก การเขาไปในเนอยางของสารตวเตม (incorporation หรอ wetting) การกระจายตวของสารตวเตมในยาง (distribution) และการแตกตวของสารตวเตม (dispersion) รวมไปถงปจจยตางๆ เชน อณหภม ปรมาณทผสม ตลอดจนล าดบการใสสารเคม ทมตอการใชเครองผสมยางตางชนดกน (เครองผสมระบบปด เครองผสมระบบเปด หรอเครองผสมแบบตอเนอง) ดงนนในทนจะกลาวถงตวอยางเครองผสมยางแตเพยงคราวๆ เพอใหพอทราบถงลกษณะการท างานของเครองผสมยาง

เครองผสมยาง

เครองผสมยางแบงออกเปน 2 ประเภท ไดแก

1. เครองผสมยางแบบไมตอเนองหรอแบบแบตช (batch mixer) ซงแบงไดเปน 2 ระบบ ไดแก 1.1 ระบบเปด ไดแก เครองผสมยางแบบ 2 ลกกลง (two-roll mill) 1.2 ระบบปด แบงตามลกษณะของโรเตอร ออกเปน 4 แบบ ไดแก 1.2.1 เครองผสมระบบปดแบนบร (Banbury internal mixer) 1.2.2 เครองผสมระบบปดแบบอนเตอรมกซ (Intermix internal mixer) 1.2.3 เครองผสมระบบปดแบบทปรบระยะหางระหวางโรเตอรได (variable intermeshing clearance internal mixer) 1.2.4 เครองผสมระบบปดอนๆ ไดแก เครองนวดยางหรอนดเดอร (kneader)

2. เครองผสมยางแบบตอเนอง (continuous mixer) ไดแก เครองผสมแบบเกลยวหนอนเดยว (single screw) เครองผสมแบบเกลยวหนอนค (twin screw)

เครองผสมยางแบบ 2 ลกกล ง (two-roll mill)

เครองผสมยางแบบ 2 ลกกลงเปนเครองผสมระบบเปด ประกอบดวยลกกลง 2 ลก เรยงตวในแนวนอนขนานกน หมนเขาหากนดวยความเรวตางกน ท าใหเกดแรงเฉอนทจ าเปนตอการบดผสมยางกบสารเคมยาง ในการผสมยางกบสารเคมยางจะใสยางลงชองระหวางลกกลง ยางจะถกรดออกมาเปนแผนรอบลกกลงดานหนา

Page 15: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

15

จากนนจงเตมสารเคมยาง โดยผผสมตองท าการกรดยางแผนและพบไปมาในขณะทเตมสารเคมลงไปในยาง ซงยางทถกตดพบจะถกใสกลบไปยงชองระหวางลกกลง แรงเฉอนทเกดขนจะชวยใหสารเคมตางๆ กระจายตวเขากบเนอยางไดด เครองผสมยางแบบสองลกกลงใชผสมยางในปรมาณไมมาก เนองจากตองใชความช านาญและก าลงคนในการผสม

รปท 1 เครองผสมยางแบบสองลกกลง (two-roll mill) [6]

เครองผสมระบบปดแบนบร (Banbury internal mixer)

โดยทวไปเครองผสมระบบปดมองคประกอบทส าคญ 4 สวนไดแก หองผสม (chamber) ตวบดผสมหรอโรเตอร (rotor) แทงกดหรอแรม (ram) และระบบหลอเยน (cooling system) เครองผสมระบบปดใหประสทธภาพและความรวดเรวในการผสมมากกวาการใช เครองผสมยางแบบสองลกกลงเพราะสารเคมไมฟงกระจายระหวางการผสม ลดการสญเสยสารเคมขณะผสม และลดการผดพลาดเนองจากการใชแรงงานคนในการผสม สามารถผสมยางกบสารเคมไดในปรมาณสง เชน 50-100 กโลกรม

โรเตอรทงสองของเครองผสมระบบปดแบนบรจะเปนแบบไมคาบเกยวกน หรอทเรยกวา “non-interlocking หรอ non-intermeshing” หมนดวยอตราเรวทแตกตางกนขนกบรนของเครอง การท างานของเครองผสมเพอใหเกดการผสมคลกเคลาของยางกบสารเคมสวนใหญจะมาจากแรงเฉอนทเกดขนระหวางปกของ โรเตอรกบผนงของหองผสม ยางและสารเคมจะถกบบนวดผสมกนในสภาวะทควบคมอณหภมของหองผสมอยางเหมาะสม ท าใหสารเคมตางๆ กระจายตวในยางไดดขน

Page 16: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

16

รปท 2 เครองผสมระบบปดแบนบร (Banbury internal mixer) [7]

เครองผสมระบบปดแบบอนเตอรมกซ (Intermix internal mixer)

เครองผสมระบบปดแบบอนเตอรมกซมองคประกอบส าคญเหมอนกบเครองผสมระบบปดแบนบร แต โรเตอรทงสองของเครองผสมแบบนจะเปนแบบคาบเกยวกน หรอทเรยกวา “intermeshing” หมนดวยอตราเรวทเทากน แรงเฉอนจะเกดขนทบรเวณชองวางระหวางปกของโรเตอร ยางและสารเคมจะถกบบนวดผสมคลกเคลาใหเปนเนอเดยวกนในสภาวะทควบคมอณหภมของหองผสมและโรเตอรไดดกวาเครองผสมระบบปดแบนบร จงมประสทธภาพการผสมทสงมาก สารตวเตมสามารถแตกตวและกระจายตวในยางไดด แตอยางไรกตามโรเตอรแบบ “intermeshing” นมขนาดคอนขางใหญ ท าใหยางคอมพาวดทไดจากการผสมในแตละครงมปรมาณคอนขางนอย จงไมคอยเปนทนยม

Page 17: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

17

รปท 3 เครองผสมยางระบบปดแบบอนเตอรมกซ (Intermix internal mixer) [8]

เครองผสมระบบปดแบบทปรบระยะหางระหวางโรเตอรได (variable intermeshing clearance internal mixer)

เครองผสมแบบนมโรเตอรเหมอนเครองผสมระบบปดแบบอนเตอรมกซ แตผผสมสามารถปรบเปลยนระยะหางระหวางโรเตอรทงสองระหวางการผสมได เชน ในชวงแรกของการผสมตงระยะหางระหวางโรเตอรไวใหมาก จะท าใหปอนยางและสารเคมเขาไปในเครองไดงาย จากนนปรบลดระยะหางระหวางโรเตอรเพอใหมแรงเฉอนสงขน จะท าใหสารตวเตมแตกตวไดดขน

Page 18: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

18

รปท 4 เครองผสมยางระบบปดแบบทปรบระยะหางระหวางโรเตอรได (variable intermeshing clearance internal mixer) [9]

เครองนวดยางหรอนดเดอร (kneader)

เครองนวดยางหรอนดเดอรเปนเครองผสมระบบปดชนดอนๆ ทมการจ าหนายในเชงการคาและมการผลตในประเทศแถบเอเชย แมวาเครองนวดยางจะมหลกการท างานคลายกบเครองผสมระบบปดแบนบร แตรปแบบของโรเตอรแตกตางจากโรเตอรของเครองผสมระบบปดแบนบรมาก ท าใหประสทธภาพในการผสมต ากวาเครองผสมระบบปดแบนบรมาก อยางไรกตามเครองนวดยางมราคาต ากวาเครองผสมระบบปดแบนบรมาก จงเปนทนยมส าหรบผประกอบการไทยปจจบน

Page 19: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

19

รปท 5 เครองนวดยางหรอนดเดอร (kneader) [10]

เครองผสมยางแบบตอเนอง (continuous mixer)

เครองผสมยางแบบตอเนอง (continuous mixer) ไดแก เครองผสมแบบเกลยวหนอนเดยว (single screw) เครองผสมแบบเกลยวหนอนค (twin screw) ตวเครองสามารถแบงออกไดเปน 3 บรเวณใหญๆ ไดแก

1. บรเวณทปอนสาร (feed zone) ซงจะประกอบดวยถงปอนสารทมลกษณะคลายกรวย (hopper) 2. บรเวณทเกดการผสม (mixing zone) คลายหองผสมในเครองผสมระบบปด 3. บรเวณทปลอยยางออกจากเครอง (discharge zone)

ปจจยตางๆ ทมผลตอปรมาณ คณภาพของผลตภณฑ เชน อตราก าลงการผลตซงขนอยโดยตรงกบอตราการปอนวตถดบเขาไปในเครอง การเพมอตราการปอนวตถดบจะท าใหระยะเวลาทยางคอมพาวดอยในเครองผสมสนลง ท าใหประสทธภาพในการผสมลดลง ยางคอมพาวดทไดจะมระดบการกระจายตวและการแตกตวของสารตวเตมทดอยลง สงผลตอคณภาพของผลตภณฑ

Page 20: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

20

รปท 6 เครองผสมยางแบบตอเนอง (continuous mixer) [11]

การตรวจสอบคณภาพของยางคอมพาวดเบองตน

เมอผสมยางคอมพาวดเรยบรอยแลว ผผลตควรตรวจสอบคณภาพของยางคอมพาวดเบองตนเพอใหแนใจไดวายางคอมพาวดทผลตไดมคณภาพเปนไปตามขอก าหนดดานคณภาพตามทลกคาตองการ นอกจากน การตรวจสอบคณภาพของยางคอมพาวดอยางสม าเสมอยงเปนการชวยควบคมความสม าเสมอทางคณภาพของการผลตอกดวย โดยทวไป ผผลตควรตรวจสอบสมบตพนฐานตางๆ ของยางคอมพาวดดงตอไปน

1. ความหนดมนน (Mooney viscosity)

ความหนดมนนเปนหนงในสมบตทส าคญทสดของยางคอมพาวดทตองตรวจสอบเพราะเปนสมบตทบงชความสามารถในการไหลหรอการเปลยนแปลงรปรางของยางคอมพาวด ยางทมความหนดต าจะไหลไดงายท าใหกระบวนการผลตเปนไปไดโดยงายดวยเชนกน

การวดคาความหนดมนนสามารถท าไดโดยใชเครองทดสอบทเรยกวา “เครองมนนวสโคมเตอร (Mooney viscometer)” ซงมลกษณะดงแสดงในรปท 7 ตวเครองทดสอบประกอบดวยโรเตอรทวางอยภายในชองวางระหวางดาย 2 อน คอ ดายบน (upper die) และดายลาง (lower die) โดยโรเตอรม 2 ขนาดใหเลอกใชตามระดบความหนดของยาง กลาวคอถายางททดสอบมความหนดสงกใชโรเตอรขนาดเลก แตถายางททดสอบมความหนดปานกลางหรอต ากใชโรเตอรขนาดใหญ ใสยางเขาไปในชองวางระหวางดายบนและดายลาง ใหความรอนแกยาง (preheat time) 1 นาท เพอใหยางมอณหภมเทากบอณหภมทจะทดสอบ จากนนโรเตอรจะเรมหมนดวยความเรวประมาณ 2 รอบตอนาทท าใหเกดแรงเฉอนระหวางพนผวของโรเตอรและพนผวของดาย แรงทใชในการหมนโรเตอรจะสมพนธโดยตรงกบความหนดของยางคอมพาวด เครองจะบนทกแรงบดทตองใชในการหมนโรเตอรตามเวลาและแปลงคาทไดใหอยในรปของ “Mooney units (MU) หรอ Mooney viscosity (MV)

Page 21: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

21

scale” โดยสวนใหญนยมอานคาความหนดของยางหลงจากทโรเตอรหมนไป 4 นาท ยกเวนในกรณของยางบวไทล (IIR) และยางฮาโลบวไทล (XIIR) ซงจะอานคาความหนดของยางหลงจากทโรเตอรหมนไป 8 นาท

รปท 7 เครองมนนวสโคมเตอร (Mooney viscometer)

สญลกษณทใชในการแสดงผลการทดสอบคาความหนดมนนคอ 40 ML 1+4 (100 ºC)

เมอ 40 คอคาความหนดทวดไดในหนวยมนน

M มาจาก Mooney

L หมายถงโรเตอรขนาดใหญ (large) แตถาเปนโรเตอรขนาดเลกจะใช S (small) แทน

1 คอระยะเวลาทใหความรอนแกยางกอนการทดสอบ

4 คอระยะเวลาทอานคาความหนด (มคาเทากบ 8 ส าหรบยางบวไทล)

100ºC คออณหภมของการทดสอบ (มคาเทากบ 125ºC ส าหรบยาง EPDM เปนตน)

2. ลกษณะการวลคาไนซ (cure characteristics)

นอกจากสมบตการไหลแลว ลกษณะการวลคาไนซ เชน ระยะเวลาสกอรช (scorch time) และระยะเวลาในการวลคาไนซ (curing time) กจดเปนสมบตส าคญของยางคอมพาวดทสงผลตอกระบวนการผลต เพราะถายางเกดการวลคาไนซเรวเกนไปหรอมระยะเวลาสกอรชทสนเกนไปกอาจกอใหเกดปญหาในระหวางการไหลขนรปได เชน ยางไหลไดไมเตมแมพมพ ดงนน ในการออกสตรเคมยาง จงตองออกสตรใหยางคอมพาวดมระยะเวลาสกอรชทยาวเพยงพอทจะไมกอใหเกดปญหาในกระบวนการผลต และยางคอมพาวดกควรจะมระยะเวลาในการวลคาไนซทสนเพอท าใหตนทนการผลตลดลงและเพมผลตภาพการผลต

Page 22: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

22

ยงไปกวานน การทดสอบลกษณะการวลคาไนซของยางยงเปนหนงในขนตอนของการควบคมคณภาพในกระบวนการผลตอกดวย เชน หากมการชงน าหนกของสารเคมในกลมทท าใหยางวลคาไนซผดหรออาจเตมสารเคมดงกลาวผดขนตอนกจะสงผลท าใหลกษณะการวลคาไนซของยางผดปรกตได ปจจบน เครองมอทใชในการทดสอบลกษณะการวลคาไนซของยางม 3 ชนด ไดแก เครองมนนวสโคมเตอร (Mooney viscometer) เครองรโอมเตอรแบบจานแกวง (Osciilating disc rheometer; ODR) และเครองรโอมเตอรแบบดายเคลอนท (Moving die rheometer; MDR)

2.1 การทดสอบดวยเครองมนนวสโคมเตอร

แมวาเครองมนนวสโคมเตอรจะไดรบการออกแบบมาเพอวดคาความหนดของยางมากกวาทจะใชในการศกษาลกษณะการวลคาไนซ แตเนองจากคาของความหนดของยางแปรผนโดยตรงกบระดบของการวลคาไนซ ดวยเหตน ผประกอบการจงสามารถน าเครองมนนวสโคมเตอรไปใชในการศกษาลกษณะการวลคาไนซของยางไดดวยเชนกน โดยทวไป การทดสอบลกษณะการวลคาไนซของยางดวยเครองมนนวสโคมเตอรจะมวธการทดสอบเชนเดยวกบการวดคาความหนดมนน แตจะแตกตางกนตรงทการทดสอบลกษณะการวลคาไนซจะเปนการทดสอบแบบตอเนองและนยมท าการทดสอบทอณหภมสงกวา (เชน ทอณหภม 125ºC หรอ 140ºC เปนตน) ดชนการวลคาไนซ (cure index) สามารถค านวณไดดงน

ส าหรบโรเตอรขนาดใหญ : tL = t35 – t5

ส าหรบโรเตอรขนาดเลก : tS = t18 – t3

โดย t3 คอ เวลาทยางมคาความหนดเพมขนจากจดต าสด 3 หนวย (ส าหรบโรเตอรขนาดเลก)

t5 คอ เวลาทยางมคาความหนดเพมขนจากจดต าสด 5 หนวย (ส าหรบโรเตอรขนาดใหญ)

t18 คอ เวลาทยางมคาความหนดเพมขนจากจดต าสด 18 หนวย (ส าหรบโรเตอรขนาดเลก)

t35 คอ เวลาทยางมคาความหนดเพมขนจากจดต าสด 35 หนวย (ส าหรบโรเตอรขนาดใหญ)

อยางไรกตาม ผทดสอบควรตระหนกไววาเครองมนนวสโคมเตอรสามารถน าไปใชในการศกษาลกษณะการวลคาไนซของยางไดเฉพาะในชวงตนของการวลคาไนซเทานนเพราะเมอโรเตอรหมนไปเรอยๆ แรงเฉอนทเกดขนจะไปท าลายโครงสรางตาขาย 3 มตทเกดจากวลคาไนซของยางซงจะท าใหผลการทดสอบในชวงทายมความผดพลาดสง ดวยเหตน การทดสอบลกษณะการวลคาไนซของยางในปจจบนจงนยมใชเครองรโอมเตอร (rheometer) ชนดอนแทน

2.2 การทดสอบดวยเครองรโอมเตอรแบบจานแกวง (Oscillating disc rheometer; ODR)

เครอง ODR เปนเครองมอทไดรบการออกแบบมาเพอใชส าหรบศกษาลกษณะการวลคาไนซของยางโดยตรง ตวเครองประกอบดวยโรเตอรทเคลอนทอยในชองวางระหวางดายบนและดายลางเชนเดยวกบเครองมนนวสโคมเตอร อยางไรกด โรเตอรของเครอง ODR มรปรางเปนรปโคนคประกบ (biconical shape) และการ

Page 23: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

23

เคลอนทของโรเตอรในระหวางการทดสอบจะเปนแบบแกวง (ไมใชแบบหมนเหมอนในกรณของเครองมนนวสโคมเตอร) โดยการแกวงของโรเตอรจะเกดขนเปนมมแคบๆ (1º หรอ 3º) ดวยความถ 1.67 Hz หรอ 100 รอบตอนาทเพอปองกนไมใหเกดการท าลายโครงสรางตาขาย 3 มตของยางวลคาไนซ จากนนเครองกจะบนทกแรงบดทเปลยนไปตามระยะเวลาของการทดสอบซงจะไดกราฟทมลกษณะดงแสดงในรปท 8

รปท 8 เครอง ODR [12]

รปท 9 เสนกราฟการวลคาไนซทวดไดจากเครอง ODR

Page 24: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

24

จากรป จะเหนไดวาลกษณะการวลคาไนซของยางสามารถแบงออกไดเปน 3 ชวงใหญๆ คอ

1. ชวงเรมตน (induction): เมอยางไดรบความรอน ยางกจะนมลงท าใหแรงบดลดลงในระยะแรก จนกระทงเมออณหภมของยางเรมเขาสสมดล ความหนดของยางกจะมคาต าสดและจะมคาคงทอย ณ จดนเปนระยะเวลาหนงกอนทจะเรมเกดการวลคาไนซ ใชสญลกษณวา ML

2. ชวงการวลคาไนซ (curing): หลงจากทยางเรมเกดการวลคาไนซ ความหนดของยางกจะเรมสงขน (แรงบดจงเรมสงขนตามเวลา) ระยะเวลาทใชตงแตเรมปดดายจนถงเวลาทยางเรมเกดการวลคาไนซเรยกวา “ระยะเวลาสกอรช (scorch time)” และใชสญลกษณเปน ts ในกรณทใชมมแกวงเทากบ 1º คาระยะเวลา สกอรชคอระยะเวลาทท าใหคาแรงบดสงกวาจดต าสด 1 เดซนวตน-เมตร (dN.m) ใชสญลกษณวา ts1 แตในกรณทใชมมแกวงเทากบ 3º คาระยะเวลาสกอรชคอระยะเวลาทท าใหคาแรงบดสงกวาจดต าสด 2 เดซนวตน-เมตร และใชสญลกษณวา ts2 ระยะเวลาสกอรชเปนตวบงชถงระยะเวลาทยางยงคงสามารถไหลขนรปได ณ อณหภมนนๆ ซงเปนตวบงชถงความปลอดภยในกระบวนการผลต

เมอทดสอบตอไป คาแรงบดกจะเพมสงขนเรอยๆ ตามระดบของการวลคาไนซจนกระทงถงจดทการวลคาไนซเกดขนสมบรณ แรงบด ณ จดนจะมคาสงทสดและใชสญลกษณวา MH ซงจะเปนคาทบงชถงคาโมดลสเฉอนของยางวลคาไนซ ณ อณหภมของการทดสอบ

ตวแปรส าคญอกตวหนงทเปนตวบงชลกษณะของการวลคาไนซยางคอ “ระยะเวลาของการวลคาไนซ (curing time)” โดยทวไป ใชสญลกษณเปน tcx เมอ x คอรอยละการเพมขนของแรงบดจากจดต าสด (ML) เมอเปรยบเทยบกบจดสงสด (MH) ซงคา tc90 จดเปนคา “ระยะเวลาการวลคาไนซทเหมาะสม (optimum curing time)” หมายถงระยะเวลาทใชในการท าใหยางวลคาไนซไปรอยละ 90 หรอระยะเวลาทท าใหแรงบดมคาเทากบคาแรงบดต าสดบวกดวย 90% ของผลตางระหวางคาแรงบดต าสดและคาแรงบดสงสด ทงนเนองจากการวลคาไนซ ณ จดนจะท าใหยางมสมบตเชงกลสวนใหญอยในเกณฑทด สวนการวลคาไนซไปจนถง 100% สวนใหญมกจะสงผลท าใหสมบตเชงกลบางประการของยางดอยลง

tc90 สามารถค านวณไดจากสมการ

tc90 = ระยะเวลาทท าใหแรงบดมคาเทากบ ML + [90 (MH – ML)/100]

นอกจากตวแปรตางๆ ทไดกลาวมาแลว ยงมตวแปรอกตวหนงทสามารถใชแสดงลกษณะการวลคาไนซของยาง นนคอ ดชนอตราการวลคาไนซ (cure rate index; CRI) ซงแสดงถงอตราการเกดปฏกรยาวลคาไนซทสามารถค านวณไดจากสมการ

CRI = 100/ (ระยะเวลาในการวลคาไนซทเหมาะสม – ระยะเวลาสกอรช)

3. ชวงของการวลคาไนซทมากเกนไป (overcure): เมอปฏกรยาวลคาไนซเกดไดสมบรณแลว แตยงคงทดสอบตอไป คาแรงบดหรอโมดลสของยางอาจจะคงทตามเวลา เรยกวาเกด “plateau” แตในบางกรณอาจ

Page 25: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

25

พบวาคาโมดลสของยางอาจจะสงขนไปเรอยๆ (เรยกวาเกด marching) หรออาจจะมคาต าลง (เรยกวาเกด reversion) กได ทงน ขนอยกบชนดของยางและสตรเคมทใช

2.3 การทดสอบดวยเครองรโอมเตอรแบบดายเคลอนท (Moving die rheometer; MDR)

ปจจบน ไดมการพฒนาเครองมอทดสอบลกษณะการวลคาไนซของยางอยางตอเนอง จนไดเปนเครองมอทดสอบชนดทไมมโรเตอรเรยกวา “rotorless curemeter” ตวอยางทส าคญของเครองมอวดชนดน ไดแก เครองรโอมเตอรแบบดายเคลอนทหรอเครอง MDR ดงแสดงในรปท 10 โดยทวไป เครอง MDR มหลกการท างานและวธการทดสอบเหมอนกบเครอง ODR ยกเวนเครอง MDR จะไมมโรเตอร (มเพยงดายบนและดายลาง) เมอเรมการทดสอบ ดายลางจะแกวงไป-มาเปนมมแคบๆ (สวนใหญจะตงไวท 0.5º ซงต ากวาเครอง ODR) ดวยความถ 1.7 Hz จากนนเครองกจะเรมบนทกคาแรงบดทเปลยนไปตามเวลา ผลการทดสอบทไดจงมลกษณะเชนเดยวกบผลการทดสอบทไดจากเครอง ODR แตคาระยะเวลาสกอรชทวดไดจากเครอง MDR คอระยะเวลาทท าใหคาแรงบดสงกวาจดต าสด 1 เดซนวตน-เมตร โดยไมขนอยกบมมแกวงของเครอง

รปท 10 เครอง MDR [13]

Page 26: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

26

ขนตอนอนๆ

หลงจากไดยางคอมพาวดและตรวจสอบสมบตเบองตนแลว ขนตอนตอมาคอการน ายางคอมพาวดทไดมาขนรปเปนผลตภณฑทมรปรางตางๆ ตามตองการ กอนทจะน าไปวลคาไนซเพอใหไดเปนผลตภณฑตอไป

Page 27: เทคโนโลยีการผลิตยางคอมพาวด์rubber.oie.go.th/box/Article/25239...1.2.1 ยางโพล ไอโซพร น (cis-1,4-polyisoprene;

โครงการพฒนาอตสาหกรรมยางคอมพาวดเพอยกระดบมลคาผลตภณฑ เพอสนบสนนอตสาหกรรมยานยนตและเครองมอแพทย

27

เอกสารอางอง

1. พรพรรณ นธอทย, “เอกสารประกอบการอบรมเทคโนโลยยางระยะสน เรอง เทคนคการออกสตรยาง”, 29 เมษายน ถง 1 พฤษภาคม 2535, โรงแรมเอเชย กรงเทพฯ

2. พงษธร แซอย, “ยาง: ชนด สมบต และการใชงาน”, ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต, พมพครงท 2 มถนายน 2548.

3. พงษธร แซอย, “สารเคมยาง”, ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต, พมพครงท 1 มถนายน 2548. 4. พงษธร แซอย และ ชาครต สรสงห, “ยาง: กระบวนการผลตและการทดสอบ”, ศนยเทคโนโลยโลหะ

และวสดแหงชาต, พมพครงท 1 มถนายน 2550. 5. วราภรณ ขจรไชยกล, “ผลตภณฑยาง: กระบวนการผลตและเทคโนโลย”, ส านกงานกองทนสนบสนน

การวจย, พมพครงท 2 กนยายน 2554. 6. http://www.made-in-china.com/showroom/artificallawn/product-

detailBbkQgSeKZfYh/China-Two-Roll-Mixing-Mill-RM-OM-.html 7. http://www.farrel.com/products/F%20Series%20Banbury%20Mixer.pdf 8. http://www.farrel.com/products/intermix.pdf 9. http://www.webalice.it/roberto.regalia/le_mie_pubblicazioni.html 10. http://cnhitop.en.made-in-china.com/product/eMymHLwVXtpg/China-Rubber-

Machinery-Dispersion-Mixer-Kneader-.html 11. http://www.farrel.com/products/9UM.pdf 12. http://www.thru-med.com/eq2_Rubber_Oscillating.htm 13. http://www.sambosc.com/board/bbs/board.php?bo_table=product7&wr_id=1 14. http://www.nb-jk.com/enp8.htm 15. http://www.karunanandpress.com/rubber-moulding-press.html 16. http://www.diytrade.com/china/pd/10945198/Rubber_injection_moulding_machine.ht

ml 17. http://www.ventmaster.com/p-cold-feed-rubber-extruder-machine-1265442.html 18. http://www.globalchemmade.com/company/8744/Equipments/9487.html 19. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Autoclave_Laminacion_de_Vidrio.jpg 20. http://bainasb.en.made-in-china.com/productimage/xqwJfAncTLWt-

2f0j00uCdESzncSJkl/China-Salt-Bath-Continous-Curing-System.html 21. http://www.alibaba.com/product-

gs/517220670/Rubber_rotocure_rubber_machine_for_tire.html