กระบวนการผลตเรยบเรยงโดย....ดร.พงษธร แซอย
จากทกลาวไวแลววายางดบมสมบตทไมเหมาะสมทจะนำไปใชผลตผลตภณฑไดโดยตรงจำเปนตองมการผสมยางดบกบสารเคมตางๆเพอปรบสมบตของยางใหไดตามความเหมาะสมกบสภาพการใชงานของผลตภณฑนนๆและนำยางคอมพาวดทผสมไดไปผานกระบวนการคงรป(vulcanization)ทำใหยางมโครงสรางโมเลกลแบบตาขาย3มต(3-Dnetwork)หรอท เรยกวาการเกดการเชอมโยง(crosslink)ระหวางโมเลกลของยางโดยทวไปกระบวนการผลตผลตภณฑยางสามารถสรปไดดงน
รปท 1 กระบวนการผลตผลตภณฑยางโดยทวไป
Compounding design
Mixing
Sheeting on two-roll-mill
Forming
Vulcanization
Finishing
การออกสตรยางเปนสงทสำคญมากตอคณภาพและตนทนของผลตภณฑทไดการออกสตรยางจำเปนตองมความรเกยวกบสมบตของยางหนาทและความจำเปนของการใชสารเคมผสมยางรวมทงตองพจารณาถงราคาของสารเคมทจะใชวาเหมาะสมหรอคมกบการผลตผลตภณฑนนๆเพราะตนทนการผลตกเปนสงสำคญทตองคำนงถงเปนสงแรกสำหรบโรงงานอตสาหกรรมทวไปในการผลตผลตภณฑยางพนฐานของสวนผสมของสตรประกอบดวยสารกลมตางๆดงน
การออกสตรยางจะตองรสมบตของยางแตละชนดเปนอยางดกลาวคอตองทราบถงขอดและขอเสยของยางทจะนำมาใชเชนยางธรรมชาตมขอดคอมความแขงแรงของเนอยางลวน(puregum)ดมากนนคอไมตองเตมสารเสรมแรงกสามารถใหความแขงแรงไดดในขณะเดยวกนยางEPDMมความแขงแรงของนำยางลวนสยางธรรมชาตไมไดแตมความทนตอการเสอมสภาพเนองจากโอโซนและสภาพอากาศทดกวาเปนตนปจจบนไดมการนำเทคโนโลยการผสมยางธรรมชาตและยางสงเคราะหมาใชเพอใหไดผลตภณฑทมสมบตทดของยางแตละชนดและยงมผลตอการลดตนทนการผลตอกดวย
การออกสตรยาง
ยาง (rubber)
ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต และ ศนยวจยเทคโนโลยยาง
สารกลมนจะทำใหโมเลกลของยางเกดการเปลยนแปลงทำใหยางอยในสถานะทยดหยนไดสงหรออาจใชคำวา“คงรป”แตตามโรงงานมกเรยกกนวา“ยางสก”สารทำใหยางคงรปแบงเปน2ระบบใหญๆไดแกระบบทใชกำมะถน(sulfur)นยมใชในยางธรรมชาตและยางสงเคราะหสวนใหญทมพนธะคในโมเลกลและระบบทใชเพอรออกไซด(peroxide)ซงนยมใชในยางทมปรมาณพนธะคในโมเลกลตำนอกจาก2ระบบดงกลาวยงมการใชสารคงรปพวกโลหะออกไซดเชนแมกนเซยมออกไซดและซงกออกไซด(MgO/ZnO)ในยางสงเคราะหบางชนดเชนยางนโอพรน
• ระบบยางคงรปโดยกำมะถน(sulphurvulcanizationsystem)เปนระบบทเหมาะสำหรบการทำใหยางทมปรมาณพนธะคในโมเลกลสงเชนยางธรรมชาตหรอยางSBRเพราะพนธะค
คอบรเวณทเกดปฏกรยาวลคาไนเซชนดวยกำมะถนการทำใหยางคงรปดวยกำมะถนจะทำใหยางทไดมสมบตเชงกลทดแตมความทนตอความรอนตำระบบนประกอบดวย
-กำมะถนซงเปนสารคงรป-สารเรงใหยางคงรป(accelerator)เชนTMTD(tetramethylthiuramdisulfide)MBT(2-mercaptobenzothiazole)และCBS(n-cyclohexylbenzothiazole-2-sulfenamide)เปนตน-สารกระตนสารเรง(activator)ไดแกสารอนนทรยพวกซงกออกไซด(ZnO)สารอนทรยพวกกรดสเตยรก(stericacid)และสารทเปนดาง(นยมใชในสตรทมสารทเปนกรดหรอซลการวมอยดวย)ไดแกสารDEG(diethyleneglycol)• ระบบเพอรออกไซด(peroxidesystem)ระบบนสามารถใชในการทำใหยางเกอบทกชนดคงรปโดยเฉพาะยางสงเคราะหทไมมหรอมปรมาณพนธะคในโมเลกลตำ
ยางทคงรปดวยระบบนจะมสมบตเชงกลทไมดนกตนทนสงกวาระบบการคงรปดวยกำมะถนและยางคงรปทไดมกมกลนของacetophenoneซงเปนผลพลอยได(by-product)จากการทำปฏกรยาวลคาไนเซชนแตวายางจะมความทนตอความรอนสง
เนองจากโครงสรางโมเลกลของยางทวไปโดยเฉพาะยางธรรมชาตและยางสงเคราะหสวนใหญจะมพนธะคอยคอนขางมากยางจงเสอมสภาพไดงายเมอตองสมผสกบโอโซนแสงแดดออกซเจนดงนนการเตมสารปองกนการเสอมสภาพจงเปนสงทจำเปนเพอยดอายการใชงานของผลตภณฑตวอยางของสารในกลมปองกนยางเสอมสภาพไดแกIPPD(N-Isopropyl-N’-phenyl-p-phenylenediamine)TMQ(2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline,polymerized)และBHT(2,6-Di-tert.Butyl(-p-cresol))เปนตน
สารตวเตมเปนสารทใชผสมกบยางเพอชวยเสรมแรง(reinforcement)ใหผลตภณฑยางหรอชวยลดตนทนการผลตสารตวเตมทชวยเสรมแรงจะเรยกวาสารเสรมแรง(reinforcingfiller)ซงจะเปนสารทมขนาดอนภาคทเลกมาก(มพนทผวสง)ไดแกผงเขมาดำ(carbonblack)เกรดตางๆผงเขมาขาวหรอซลกาเปนตนสวนสารตวเตมทไมชวยเสรมแรง(inertfillerornon-reinforcingfiller)แตนยมใชเพอลดตนทนการผลตไดแกดนขาว(clay)แปงแคลเซยมคารบอเนตเปนตน
สารกลมนทำหนาทเฉพาะตวตางๆกนเชนสารทชวยใหยางนมในระหวางการบดผสมไดแกพวกนำมน(oils)และสารเคมยอยยาง(peptizer)เชนpepton22สารบางตวชวยควบคมไมใหยางมความหยนตว(nerve)สงมากเกนไปเพราะจะทำใหสารเคมทเปนผงเขาเนอยางไดยากในระหวางการบดผสมเพราะยางจะพนลกกลงยากสารพวกนไดแกfacticeเปนตน
สารทำใหยางคงรป (vulcanizing agent or curing agent)
สารปองกนยางเสอมสภาพ (antidegradants)
สารตวเตม (filler)
สารชวยในกระบวนการผลต (processing aids)
สารกลมนโดยทวไปแลวไมจำเปนตองใชในการออกสตรแตในบางกรณทตองการใหยางมสมบตพเศษบางประการจำเปนตองมการเตมสารเคมบางตวเขาชวย
• สารหนวง(retarder)จะใชเม อตองการชะลอไมใหยางท กำลงบดผสมคงรปเสยกอน(scorch)หรอท เร ยกวายางตายตวอยางของสารหนวงไดแกbenzoicacidหรอsalicyclicacidเปนตน
• สารทำใหเกดฟอง(blowingagent)ใชสำหรบการทำใหยางฟในการทำยางฟองนำตวอยางของสารกลมนไดแกสารsodiumbicarbonateหรอdinitrosopentamethylenetetramineเปนตน
• สารทำใหเกดส(pigments)อาจเปนสอนนทรยเชนcadmiumsulfide(ใหสแดงเขม-สมและเหลอง)chromiumoxide(ใหสเขยวขน)และtitaniumdioxide(ใหยางมสขาวมความสวางหรอชวยใหยางสตางๆมสทสดขน)สวนสทเปนสอนทรยจะใหสสดทนตอความรอนไดดกวาสอนนทรย
การออกสตรยางจะกำหนดปรมาณสารตางๆในสดสวนตอยาง100สวน(โดยนำหนก)และเรยกเปนphrหรอpphr(partperhundredofrubber)ตารางท1แสดงหนาทและปรมาณการใชสารตางๆ
ตารางท 1 แสดงหนาทและปรมาณการใชสารตางๆ
สมบตทตองการ สารเคมปรมาณการใช
(phr)
ความยดหยน(elasticity)สารทำใหยางคงรปสารกระตนสารเรง
1-3.51-5
0.5-2.5
การปองกนยางเสอมอนเนองจากออกซเจนและโอโซน
สารปองกนยางเสอมเชน6PPD,FlectolH,Antioxidant2246,WingstayL,VulkanoxMB 1-4
เสรมความแขงแรงใหยาง สารตวเตมทมขนาดอนภาคเลกเชนเขมาดำซลกา 10-100
ลดความหนด(viscosity)ของยางดบ บดใหนม(mastication)และ/หรอเตมสารยอยยาง(Chemicalpeptizer) 0.1-1.5
เชอมตดผาโลหะกระเบองสารพวกเปนตวเชอม(bondingagent)และตองทำความสะอาดหรอมวธการปรบผว(treat)ของสงทตองการเชอม
2-10
ส สอนนทรยหรอสอนทรยตามความเขมทตองการ
ลดตนทน สารตวเตมชนดราคาถกยางรเคลมเศษยางคงรป10-200,10-100,
5-50
ฟองพรน(cellularstructure) สารฟพวกสารอนทรยหรอสารอนนทรย05.-205-30
ลดอนตรายจากการตดไฟ(selfextinguishing)
สารลดการตดไฟเชนพวกphosphates,antimonysalts,halogenatedorganics,borates(antimonytrioxideandchlorinatedwax–มกใชกบยางธรรมชาต)
1-20
ฉนวนกนไฟฟาสารพวกไมเปนตวนำไฟฟาเชนสารตวเตมพวกแรธาตนำมนไฮโดรคารบอน
5-50
กนไฟฟาสถตย สารกนไฟฟาสถตยเชนพวกเอสเทอรทมขวเขมาดำ 0.1-2.0,1-5
ตวนำไฟฟา สารตวนำไฟฟาเชนเขมาดำอนภาคโลหะและเกลอโลหะ 10-50
ปองกนแบคทเรย สารปองกนเชอราเชนสารพวกchlorinatedphenol 0.5-5.0
สารกลมอนๆ (miscellaneous ingredients)
ตารางท 2 สวนประกอบและปรมาณของยางและสารเคมตางๆ ในสตรผลตภณฑยางพนฐาน
สดสวนการใชสารตางๆขนอยกบปจจยหลายอยางเชนชนดและประสทธภาพของสารเคมกระบวนการทจะขนรปคณภาพของผลตภณฑดงนนการออกสตรยางทถกตองเหมาะสมนนจำเปนตองอาศยความรความเขาใจในสมบตหนาทและปรมาณของทงยางและสารเคมตางๆเปนอยางดอยางไรกตามสตรยางทดเพยงอยางเดยวไมไดหมายความวาจะไดผลตภณฑทมคณภาพดเสมอไปเพราะยงมปจจยอนๆทตองศกษาและทำความเขาใจอกหลายประการดงจะไดกลาวตอไป
เมอไดสตรทเหมาะสมแลวขนตอนตอไปคอการบดผสมสารเคมตางๆใหเขากบเนอยางสมบตของยางทสำคญสำหรบการบดผสมคอความหนด(viscosity)ถายางมความหนดสงจะทำใหการบดผสมเปนไปไดยากเนองจากสารเคมจะเขาผสมกบยางไดยากและจะใชพลงงานในการบดผสมสงดวยเหตน กอนการใสสารเคมลงไปจงตองมการลดความหนดโดยการบดยางใหน ม(mastication)ซงภาษาชาวบานเรยกวาการตยางในบางกรณอาจมการเตมสารชวยยอยโมเลกลหรอpeptizerเพอใหยางนมเรวขนโดยทวไปการบดยางจะทำในเครองบดซงอาจใชเครองบดระบบปด(internalmixer)หรอเครองบดระบบเปด(two-rollmill)ขนตอนนยางจะถกทำใหนมโดยโมเลกลของยางถกทำใหฉกขาดดวยแรงเฉอนจากเครองบดซงจะใชระยะเวลาในการบดนานเพยงใดนนขนอยกบความหนดเรมตนของยางถายางมความหนดสงมาก(โดยเฉพาะยางธรรมชาต)กใชเวลาบดนานอณหภมของการบดควรจะตำกวา100°CเพอปองกนยางเสอมสภาพเนองจากความรอนคาความหนดของยางสามารถวดคาไดโดยใชเครองMooneyviscometerใชหลกการหมน(rotate)ยางดวยแกนหมน(rotor)ของเคร องภายใตการควบคมอณหภมของช นทดสอบการวดความหนดในรปของMooneyviscosityML(1+4)100°C(M=Mooney,L=Largerotor,1=preheattime(min),4=ระยะเวลาการหมนของrotorกอนการอานคาความหนดและวดท100°C)
รปท 2 เครอง Mooney viscometer
upper die
lower die rubber
rotor
สวนประกอบ ปรมาณ (phr)
ยาง(ชนดเดยวหรอ2ชนดขนไป) 100
กำมะถน 2.5-3.5
สารกระตน 1-5
สารเรงใหยางคงรป(ชนดเดยวหรอ2ชนดขนไป) 0.5-2.0
สารตวเตม (ตามทตองการ)
สารทำใหยางนม 5-10
สารปองกนยางเสอมสภาพ 1-2
การบดยางใหนม (mastication)
-เครองมอทใชในการบดผสมเครองมอทใชบดผสมยางโดยทวไปม2ระบบคอเครองบดระบบปด(internalmixer)เชนเครองนวด(kneader)เครองbanbury
เปนตนและเครองบดระบบเปดเชนเครองบดแบบ2ลกกลง(two-rollmill)(ดรปท3และ4ประกอบ)
รปท 3 เครองบดผสมระบบปด (Internal mixer)
รปท 4 เครองบดผสมระบบเปด (Two-roll mill)
-ขนตอนการบดผสม(mixingstep)ในการบดผสมยางอยางมประสทธภาพและบดยางใหมความสมำเสมอในคณภาพนนลำดบขนตอนการเตมสารเคม
ตางๆตองเปนไปตามขนตอนอยางถกตองหลกการโดยทวไปคอหลงจากการบดยางใหนมกจะเตมสารทบดใหกระจายในเนอยางไดยากกอนเชนซงกออกไซด(ZnO)กรดสเตยรก(stearicacid)ผงเขมาดำเพราะชวงนอณหภมในการบดยงตำและยางมความหนดสงแรงกระทำเชงกลจงมมากจากนนจงเตมสารตวเตมทไมเสรมแรงสารอนๆและนำมนสารทแนะนำใหเตมลำดบสดทายคอสารตวเรงกำมะถนและสารปองกนยางตาย(scorch)ยางทไดหลงจากทผสมสารเคมตางๆเรยบรอยแลวจะเรยกวายางคอมพาวด(rubbercompound)รปท5แสดงลำดบของการบดผสมโดยทวไป
Cylinder
Feed door
Ram
Rotors Casing
Oil Injector
Discharge door
ยางกบสารเคม
รปท 5 ลำดบการผสมยางโดยทวไป
-การขนรปยาง(forming)เทคนคทใชในการขนรปยางคอมพาวดใหเปนผลตภณฑม3วธคอ1. การใชแมพมพ(moulding)
การใชแมพมพขนรปยางเปนการขนรปยางพรอมๆกบการเกดปฏกรยาคงรป(vulcanization)โดยอาศยความรอนและแรงอดแมพมพทใชขนรปมหลายแบบไดแกแบบอด(compressionmould)แบบกงฉด(transfermould)และแบบฉด(injectionmould)รปท6แสดงลกษณะของแมพมพแบบตางๆ
รปท 6 การขนรปโดยแมพมพแบบตางๆ
บดยางใหนม
เตมซงกออกไซดกรดสเตยรกสารปองกนการเสอมสภาพ
¾ ของสารตวเตม
¼ ของสารตวเตมและนำมน
กำมะถนและสารตวเรง
รดยางใหเปนแผน
**ยางธรรมชาตจะนานกวายางสงเคราะหเพราะมความหนดสง
**ถาบดยางNBRตองเตมกำมะถนในขนตอนนเพราะกำมะถนละลายและกระจายตวไดยากใน NBR
**จำเปนในกรณทเตมสารตวเตมเสรมแรงในปรมาณมาก
**ควบคมไมใหอณหภมของการผสมสงเกนไป
**ปรบความหนาของแนยางใหเหมาะสำหรบการนำไปทดสอบและขนรป
Compression Mold (Semi-conductive type) Lid
Dowel pin
Flash groove Cavity Base
Under cut for opening
Transfer Mold
Ram Air bleeder
Sprue Runner Gate
Handle
Pot
Under cut for opening
Injection Molding
Feed
Screw
Baffle GearsNozzle
Heating chamber
Runner Cavity
แมพมพแบบอดเปนแมพมพแบบงายราคาถกใชกนอยางกวางขวางในการทำผลตภณฑทวไปลกษณะของแมพมพแบบอดประกอบดวยฝา2ชนทยดกนดวยสลกฝาดานหนงจะเปนชองรปรางของผลตภณฑซงเวลาอดยางจะใสยางลงในฝานเมอนำอกฝาหนงปดลงและวางพมพในเครองอดพรอมทงใหความรอนยางจะไหลเตมชองของแมพมพสวนแมพมพแบบกงฉดนนมสวนประกอบของแมพมพมากกวา2สวนยางจะถกอดจากสวนของแมพมพทเรยกวาPotเขาไปยงชองของแมพมพทเปนรปรางของผลตภณฑโดยแมพมพแบบกงฉดนสามารถใชผลตภณฑทซบซอนไดแมพมพแบบฉดเปนแบบทไดรบการพฒนามาจาก2แบบแรกซงจะประกอบดวยเครองทเปนสวนทำใหยางนมแลวฉดยางเขาพมพเครองฉดและแมพมพแบบนราคาสงมากแตจะใหอตราเรวในการผลตสงเหมาะกบการผลตชนสวนทซบซอนและมปรมาณการผลตสง
2. การอดผานดาย(extrusion)การอดยางผานดาย(die)ทมรปรางตางๆตามลกษณะของผลตภณฑตองอาศยเครองอดหรอตนยางซงเครองอด
แบงออกเปน2ชนดคอชนดทอาศยแรงอดจากแรม(ram)และชนดทอาศยแรงอดจากการหมนของสกร(screw)ชนดหลงเปนชนดทใชกนอยางกวางขวางและเรยกกนวาเครองเอกซทรด(extruder)ผลตภณฑยางทขนรปโดยใชเทคนคนไดแกทอยางยางหมสายเคเบลและยางรดของเปนตนโดยปกตยางทไดจากการขนรปดวยเทคนคนจะตองผานการอบใหยางคงรปในหมออบไอนำหลงจากดนยางออกจากดายแลว
3. การใชเครองcalenderเครองคาเลนเดอร(calender)คอเครองทประกอบดวยชดของลกกลงจำนวน2หรอ3หรอ4ลก(ดรปท7ประกอบ)
ททำจากเหลกหลออยางดผวหนาขดเรยบปกตจะใชเครองคาเลนเดอรในการขนรปผลตภณฑทเปนแผนเรยบมความหนาและความกวางสมำเสมอหรอเพอการฉาบยางบางๆลงบนผาหรอแผนใยลวด(coating)ผลตภณฑเหลานไดแกสายพานลำเลยงยางแผนเรยบใชในงานปพนตางๆเชนยางแผนปอางนำยางบถงเปนตนผลตภณฑทข นรปดวยเทคนคนจำเปนตองผานกระบวนการอบใหคงรปกอนนำไปใชงาน
รปท 7 การจดเรยงตวของลกกลงแบบตางๆ ในเครอง Calender
Vertical Offset top roll (a)
Inverted L
Vertical Inverted L Z
การทำใหยางคงรปหรอทำใหยางสกคอการทำใหยางเกดปฏกรยาเช อมโยงระหวางสายโมเลกลหรอท เรยกกนวาปฏกรยาวลคาไนเซชนเกดเปนโครงสรางตาขาย3มตสงผลใหยางเกดการเปลยนสภาพจากคอนขางออน(มความเปนพลาสตกสง)ไปเปนยางทมความยดหยนดและแขงแรงมสมบตเชงกลทเสถยรและไมขนอยกบการเปลยนแปลงของอณหภมมากนกและทำใหยางทนตอการเสอมสภาพเนองจากความรอนและแสงแดดไดดยงขนจงสามารถนำยางไปใชไดอยางกวางขวางปฏกรยาวลคาไนเซชนตองอาศยสารเคมกลมททำใหยางคงรป(vulcanizingorcuringagents)และความรอนเพอทำใหสารดงกลาวสามารถเกดปฏกรยาได
-ระบบทำใหยางคงรปดวยกำมะถนเปนระบบทใชอยางกวางขวางกบยางทมโครงสรางทางโมเลกลไมอมตว(unsaturation)ระบบนจำเปนตองมสารตวกระตน
(activator)เชนซงกออกไซดและกรดสเตยรกสำหรบสารตวเรงปฏกรยา(accelerator)จะชวยเพมประสทธภาพและอตราเรวของการเกดปฏกรยาคงรปสดสวนของการใชกำมะถน/สารตวเรงมความสำคญเพราะเปนตวกำหนดชนดของพนธะเคมทเกดขนเชนถาใชปรมาณกำมะถนมากและใชสารตวเรงนอยเรยกวาระบบธรรมดาหรอconventionalvulcanization(CVsystem)ซงจะมพนธะเคมแบบpolysulfidiccrosslinksและแบบcyclicแตถาใชปรมาณกำมะถนนอยและใชสารตวเรงมากจะไดพนธะเคมสวนใหญเปนแบบmonosulfidiccrosslinksเรยกระบบนวาระบบประสทธภาพหรอefficientvulcanization(EVsystem)นอกจาก2ระบบดงกลาวยงมอกระบบหนงเรยกวาระบบกงประสทธภาพ(semi-EVsystem)ซงจะอยกงกลางระหวาง2ระบบขางตน
พนธะเคมแบบpolysulfidicจะใหยางทมสมบตเชงกลดแตไมทนตอความรอนในขณะทยางทมพนธะแบบmono-หรอdisulfidicจะใหสมบตเชงกลทดอยกวาแตยางจะเสถยรตอความรอนไดด
รปท 8 พนธะเคมหรอการเชอมโยงของสายโมเลกลยางดวยกำมะถน
-ระบบทำใหยางคงรปดวยสารประกอบทสลายตวใหกำมะถนนอกจากการใชกำมะถนเปนสารคงรปแลวสารประกอบอนทรยทสลายตวใหกำมะถนทอณหภมการอบใหยางคงรป
สามารถใชเปนสารคงรปไดสารกลมนไดแกTMTD(tetramethylthiuramdisulfide)และอนพนธของmorpholineเชนDTDM(dithiodimorpholine)
การใชสารประกอบพวกนเปนสารคงรปมขอดคอลดปญหาการเกดการบลม(bloom)และเนองจากปฏกรยาจะไมเกดจนกวากำมะถนจะสลายตวออกมาดงนนจงลดปญหาการเกดยางscorchสารพวกนยงกอใหเกดพนธะเคมแบบmonosulfidicเปนสวนใหญทำใหยางทนตอการเสอมสภาพเนองจากความรอนไดดมาก
ระบบEVคาxจะเทากบ1หรอ2(mono-ordisulfidic)ระบบCVคาxจะสงสวนใหญอยในชวง3ถง8(polysulfidic)
การทำใหยางคงรป (vulcanization or curing)
-ระบบทำใหยางคงรปดวยสารทไมมกำมะถน1. โลหะออกไซดเชนZnOใชในการเกดปฏกรยาคงรปของยางนโอพรนโดยนยมใชรวมกบMgOเพอเปนตวจบอะตอม
คลอรนทเกดขน2. สารประกอบทมหมฟงกชน2หม(difunctionalgroupcompound)เชนใชepoxyresinในยางไนไทรลใชquinine
dioximesในยางบวไทลและใชdiaminesในยางfluoroelastomerเปนตน3. เพอรออกไซดเปนสารคงรปทสำคญสำหรบยางทมโมเลกลอมตว(saturated)หรอโมเลกลทไมมหมฟงกชนทไวตอ
ปฏกรยาในการสรางพนธะเคมเชอมโมเลกลเชนยางEPMเปนตนในทำนองเดยวกนเพอรออกไซดกสามารถใชเปนสารคงรปสำหรบยางทไมอมตวเชนยางธรรมชาตยางSBRและยางNBRไดและจะทำใหยางเหลานทนตอความรอนไดดสารกลมนไมไดเขาไปเชอมระหวางโมเลกลของยางแตจะทำใหโมเลกลของยางเกดเปนเเรดเคล(radicals)แลวฟอรมพนธะเคมแบบคารบอน-คารบอนระหวางสายโมเลกลของยาง
รปท 9 การเชอมโยงแบบพนธะคารบอน-คารบอนทเกดจากการใชเพอรออกไซด
นอกจากการใชสารเคมดงกลาวแลวการฉายรงสทมพลงงานสงเชนรงสแกมมากสามารถทำใหยางคงรปไดเชนกนโดยเมอถกรงสโมเลกลของยางจะแตกตวใหแรดเคลและจะทำใหเกดการเชอมโยงแบบคารบอน-คารบอนทำใหยางทไดมความเสถยรตอความรอนมความบรสทธสงเพราะไมมสารเคมอนใดเจอปนจงเหมาะสำหรบการผลตอปกรณหรอชนสวนยางทใชทางการแพทย
ปจจบนไดมการใชเครองมอเพอตดตามลกษณะการคงรปของยางเครองมอดงกลาวไดแกoscillatingdiscrheometer(ODR)หลกการของเคร องคอยางตวอยางจะถกวางบนrotorและถกอดระหวางแผนอดทรอนและมแรงอดจากนนrotorกจะแกวง(oscillate)เลกนอยจากการขบเคลอนของมอเตอรเครองกจะวดแรงตาน(torque)ของrotorทใชในการแกวงยางซงจะแสดงกราฟระหวางแรงตานกบเวลาดงรปท10
รปท 10 กราฟแสดงการเปลยนแปลงของยางในระหวางปฏกรยาคงรป
การทดสอบปฏกรยาคงรป (vulcanization test)
Mod
ulus
Vulcanization time
Induction/ scorch
Curing Over cure
จากกราฟจะเหนไดวาการเปลยนแปลงของยางในระหวางปฏกรยาคงรปแบงออกเปน3ชวงคอ1. ขนการเรมตน(inductionperiod)ในขนนความหนดของยางจะลดลงเนองจากความรอนแตยงไมเกดปฏกรยาการคงรป2. ขนการเกดพนธะเคม(curingofvulcanization)เชอมโยงระหวางโมเลกลซงอตราความเรวของการเกดปฏกรยาขนอยกบ
ปจจยตางๆคออณหภมชนดของยางและระบบของสารทใชทำใหยางคงรป3. ขนการผานจดทยางคงรปเตมท(overcure)ในขนนปฏกรยาการเชอมโยงจะเรมหมดไปจนถงจดเตมทซงยางจะแขง
หรอมคาโมดลสสงสดและถาหากใหความรอนกบยางตอไปยางอาจจะแขงเพมมากขน(marching)หรออาจจะออนลง(reversion)ทงนขนอยกบชนดของยาง
การทำใหยางคงรปมหลายวธซงการเลอกใชวธใดนนขนอยกบลกษณะของผลตภณฑตวอยางเชน• การทำใหยางคงรปดวยเครองอดใชทำผลตภณฑทขนรปดวยแมพมพแบบอดหรอแบบกงฉด• การทำใหยางคงรปแบบเปด(opencure)ใชสำหรบทำผลตภณฑยางชนดทไมตองการความแนนอนของรปรางตามรปราง
ของแมพมพการใชคำวาเปดชใหเหนวาความรอนททำใหยางคงรปนนหมนเวยนอยางอสระภายในตอบ(สำหรบhotaircuring)หรอหมอนง(opensteamcuring)วธการทจะยดใหยางทยงไมคงรปมรปรางตามตองการนนขนอยกบลกษณะและชนดของผลตภณฑเชนใชแกนอลมเนยมสอดยดรปรางของทอยางทจะนำไปตดเปนยางรดของเปนตน
• การทำใหยางคงรปโดยระบบตอเนอง(continuousvulcanization)ซงอาศยความรอนจากแหลงตางๆเชนจากไอนำทมความดนสง(highpressuresteam)ความรอนจากอางเกลอหลอม(moltensaltbath)ความรอนจากลกแกวกลมขนาดเลกทแขวนลอยอยในอากาศรอน(fluidizedbed)รวมถงการใชความรอนจากไมโครเวฟเปนตนวธการนเหมาะสำหรบใชผลตผลตภณฑทมความยาวตอเนองกนมากๆเชนทอยางสายเคเบลเปนตน
เทคนคการทำใหยางคงรป
มนาคม 2558
Top Related