1

วทยาศาสตรพอลเมอรเบองตน

บทท 9 พลาสตก

2

Scope

• Thermoplastics • Thermosetting Plastics • Polymer Processing Technology

3

พลาสตก (Plastics) = Plastikos = ‘ซงสามารถหลอมใหเปนรปรางตางๆ ได’

ประเภทของพลาสตก: 1. เทอรโมพลาสตก (Thermoplastics) - พอลเมอรแบบเสน หรอ แบบกงสนๆ - เมอไดรบความรอนจะหลอมเหลวเปนของเหลวหนด (viscous liquid) - ขนรปโดยอาศยความรอน เมอเยนตวจะแขงและมรปรางตามตองการ - หลอมเพอขนรปใหมได - มอนอเมอรมฟงกชนนลลต* = 2 - ขอจ ากด: ไมสามารถใชงานทอณหภมสงได

*ฟงกชนนลลต (functionality): ต าแหนงทมอนอเมอรสามารถเกดปฏกรยาพอลเมอรไรเซชนกบมอนอเมอรตวอนได

4

สญลกษณรไซเคล

http://www.recyclewithore.com/tag/codes/

5

2. เทอรโมเซตตงพลาสตกหรอเทอรโมเซต (Thermosetting plastics or thermoset) - พอลเมอรแบบรางแห (crosslinking polymer) - ขนรปโดยท าใหเกดพอลเมอรไรเซชนและ crosslink เพยงบางสวนกอน (ไดโมเลกล ขนาดเลก) แลวจงน าไปใหความรอนและความดน เพอใหหลอมเหลวและไหลเขาส แมแบบ (mold) - เมอคงอณภมไว 200 – 300C การ crosslink จะเกดขนภายใน mold - ผลตภณฑแขงตวใน mold ขณะรอน - เมอไดรบความรอนซ าจะไมออนตวหรอหลอมเหลว - หลอมเพอขนรปใหมไมได - มอนอเมอรมฟงกชนนลลต > 2 - ใชงานทอณหภมสงไดโดยไมออนตว

6

Thermoplastics Thermosets

- มอนอเมอรมฟงกชนนลลต = 2 - เปนพอลเมอรแบบเสน หรอ แบบกงสนๆ - ออนตวหรอหลอมเหลวเมอไดรบความรอน - ตองท าใหเยนกอนน าออกจากแมแบบ - ไมเกดพอลเมอรไรเซชนในแมแบบ - น ากลบมารไซเคลได

- มอนอเมอรอยางนอย 1 ชนด มฟงกชนนลลต > 2 - เปนพอลเมอรแบบรางแห - แขงตวเมอไดรบความรอน และสลายตวทอณหภมสง - ไมตองรอใหเยนกอนน าออกจากแมแบบ - เกดพอลเมอรไรเซชนและ crosslink ในแมแบบ - รไซเคลดวยการหลอมเหลวไมได

ความแตกตางระหวางเทอรโมพลาสตกกบเทอรโมเซต

7

เทอรโมพลาสตก (Thermoplastics) 1. Polyethylene (PE) - มปรมาณการใชสงสด - monomer = ethylene (CH2 = CH2) - เกดปฏกรยา Addition polymerization

Addition polymerization Polyethylene

http://preparatorychemistry.com/Bishop_Addition_Polymers.htm

8

1.1 Low-density Polyethylene (LDPE) - ความหนาแนน 0.91 – 0.92 g/cm3

- Tm ประมาณ 110C - Crystallinity 60 – 70% - Branch PE - เหนยว ใส ไมเปราะ ไมแตกหกงาย กนความชนไดด - การน าไปใช: ถงเยน ถงซป ถงหว ขวดพลาสตก ถงพลาสตก หลอดกาแฟ ของเลนพลาสตก ฟลมหอของหรอหออาหาร หลอดยาสฟน ฉนวนหมสายไฟ ภาชนะบรรจกรด

http://www.powershow.com/view/147d20-YjM5N/Plastics_and_their_uses_powerpoint_ppt_presentation

9

1.2 Linear Low-density Polyethylene (LLDPE) - Copolymer ของ ethylene กบ butane pentene หรอ hexene (4 – 10%) - Branch PE แตนอยกวาและกงสนกวา LDPE จงคอนขางเปน linear - ความหนาแนนต า - เหนยว ใส ไมลน ทนแรงกระแทกไดด - การน าไปใช: ถงเยน ถงบรรจอาหารแชแขง ฟลมยด ฟลมลามเนต

10

1.3 High-density Polyethylene (HDPE) - ความหนาแนน 0.94 – 0.97 g/cm3

- Tm ประมาณ 135C - Crystallinity 80 – 95% (ทบแสงมากกวา LDPE) - Linear PE - ขนกวา LDPD แขงแรง ทนตอแรงกดไดด ทนตอสารเคมและความชน กาซผานเขาออกไดด - การน าไปใช: ขวดพลาสตก ของเลนพลาสตก ภาชนะบรรจเครองส าอางค ของเดกเลน ของใชในบาน ของใชในครว ทอ ถงน า ถงน ามน ถงขยะ ถวยโยเกรต ขวดแชมพ ขวดบรรจน าผลไม

11

2. Polypropylene (PP) - เตรยมจากกระบวนการซเกลอร – แนตตา (Ziegler – Natta polymerization) Karl Ziegler (Germany) and Giulio Natta (Italy) - Catalysts: metal halides with organometallic reagents such as alkyl aluminum

https://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/polymers.htm

12

Polypropylene (PP) - Isotactic 95 – 98% - ความหนาแนน 0.905 g/cm3

- Tm ประมาณ 165C - %Crystallinity สง - ใชงานไดทอณหภมสงถง 140 C (สงกวา PE) - เหนยว แขงแกรง ทนตอแรงดงและแรงกระแทกไดด ตานทานการซมผาน ของไอน าและออกซเจนไดด เปนฉนวนไฟฟา และทนตอสารเคม - ไมละลายในตวท าละลายใดๆ ท RT แตละลายในตวท าละลายไฮโดรคารบอน และคลอรเนต ท Temp. > 80C - การน าไปใช: ถงรอนชนดใส ฟลม ฟลมหอหมอาหารชนไมตองการให ออกซเจนซมผาน แปรง เชอก แห อวน ไหมเทยมผาใบกนน า ถงน ามน ขวดน า ซองขนม ปลอกหมสายไฟและสายเคเบล

13

3. Polyvinylchloride (PVC) - เตรยมจาก vinyl chloride - เกดปฏกรยา addition polymerization แบบ free – radical

http://preparatorychemistry.com/Bishop_Addition_Polymers.htm - ในอตสาหกรรมนยมสงเคราะหแบบ suspension polymerization - โครงสรางเปน atactic - % crystallinity ต ามาก

14

Polyvinylchloride (PVC) PVC ทไมผานกระบวนการเตมสาร - แขง เปราะ ไมมส - ความหนาแนน ประมาณ 1.40 g/cm3

- เมอตดไฟสามารถดบไดเอง - ทนทานตอน ามน กรด ดาง ยกเวน คลอรน - เปนฉนวนไฟฟาทด - สลายตวไดงายเมอสมผสกบความรอนและแสงแดด PVC ทมการเตมสารเตมแตง (plasticizer, antioxidant, UV stabilizer) - Plasticizer ลดความเปราะ เพมความออนตว Ex. Dioctyl phthalate (DOP) < 25% ได PVC แขง > 25% ได PVC ออน

15

Polyvinylchloride (PVC) - การน าไปใช: ทอพลาสตก สายยาง กระเบองปพน เสอน ามน หนงเทยม ส าหรบหมเบาะหรอเกาอ เบาะรถยนต กระเปาหนงเทยม รองเทา เขมขด เสอกนฝน วสดหมสายเคเบล วสดหมสายไฟฟา จานแผนเสยง ขวดพลาสตก ของเลนเดก - PVC ไมเหมาะกบการบรรจอาหาร เพราะมการเตมสารเตมแตงหลายชนด ซงอาจเปนอนตรายได

16

17

4. Polystyrene (PS) - เตรยมจาก styrene - เกดปฏกรยา addition polymerization แบบ free – radical

https://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/polymers.htm

18

Polystyrene (PS) PS ทไมผานการเตมสารเตมแตง - แขง เปราะ ไมยดหยน - โปรงแสง เปนฉนวนไฟฟาทด - เฉอยตอปฏกรยา ทนตอกรด-เบส - ละลายในตวท าละลายอนทรย เชน เบนซน โทลอน คารบอนเตตระคลอไรด คลอโรฟอรม - สมบตเชงกลเสอมลงเมอไดรบแสงแดดหรอความรอน เปนเวลานานๆ PS ทางการคา 1. General purpose PS (GPPS) 2. PS ทนแรงกระแทก (High impact PS, HIPS) เปน copolymer ของ styrene กบ butadiene (5%)

19

Polystyrene (PS) PS ทผานการเตมสารเตมแตง (plasticizer, stabilizer) - ใชท าเครองเขยน บรรทด ดามปากกา - ภาชนะบรรจอาหาร - ของเลนเดก - ตลบเทป ตลบวดโอ - หมวกกนนอค - ทครอบไฟหนารถยนต Expanded polystyrene foam (EPS) - foaming agent ใชตวท าละลายระเหยงาย เชน pentane hexane - โฟมแขงของ PS ใชท าฉนวนบตเยน กระตกน าแขง โฟมกนกระแทก

VDO https://www.youtube.com/watch?v=sT3-b39q1V0

20

5. Polymethyl methacrylate (PMMA) - ชอทางการคา: Plexiglass Lucite หรอ Perspex - เตรยมจาก methyl mathacrylate monomer - โครงสรางเปนเสนตรง - เปน Amorphous - Tg 105C - Tm > 200C - เปนพลาสตกโปรงใสเหมอนแกว ถกเรยกวา แกวอนทรย (organic glass) - แขงแรง ทนทาน

21

Polymethyl methacrylate (PMMA) การน าไปใช - ใชเปนวสดแทนกระจก เชน หนาตางเครองบน แผงหนาปดในรถยนต หนาปดนาฬกา ท าพลาสตกหมไฟทายรถยนต ปายโฆษณา

22

6. Polycarbonate (PC) - เตรยมจากปฏกรยาการควบแนน (polycondensation) ของ bisphenol-A และ phosgene ทอณหภม 25 – 35C และ เมทลลนคลอไรด (CH2Cl2) และน า อยดวย

- มความแขงตง (stiffness) เนองจากมวงเบนซนในโมเลกล - เหนยวมากกวาพอลเมอรชนดอนๆ เนองจากมหมคารบอเนตในโมเลกล - ทนแรงกระแทกไดสงมากเมอเทยบกบพอลเมอรอนๆ เพราะม -O- ใน โมเลกล ท าใหสามารถรบและกระจายพลงงานไดด - เปน Amorphous ทมความใสเปนพเศษ แตไมเปราะ

23

Polycarbonate (PC) - การประยกตใชงาน: ใชในอตสาหกรรมเครองใชไฟฟาและอเลกทรอนกส ท าชนสวนแบตเตอร ท าหนาตางกนกระสน กระจกหนาตาง เลนส กระจกรถยนต ขวดนมเลยงทารก แผนดสก โคมไฟ ตวกลองถายรป หมวกกนนอค

24

7. Polyvinyl acetate (PVAc) - เปนพอลเอสเทอรทนยมใชในรปของอมลชน - เตรยมจาก vinyl acetate monomer โดยวธ emulsion polymerization ทอณหภม 75 – 80C ใชเวลาประมาณ 2 ชวโมง - เปน Amorphous polymer ทมโครงสรางแบบ atactic - Tg ประมาณ 28 C - ท RT เปนของแขงละเหนยว - ท Temp. สงกวา RT เลกนอย จะเปนของเหลวเหนยวหนด จงนยมน ามา ท าหมากฝรง

25

Polyvinyl acetate (PVAc) - การประยกตใชงาน: ท าหมากฝรง ใชเปนกาวลาเทกซ adhesive สน าพลาสตก (water based emulsion paint or latex paint) ใชเปนสารตงตนในการผลต PVOH

26

8. Polyvinyl alcohol (PVOH) - เตรยมจาก PVAc โดยวธ alcoholysis ดวย methanol หรอ ethanol โดยมตวเรงปฏกรยาเปนกรดแกหรอเบสแก - ใชเบสแกเปนตวเรง จะเกดปฏกรยาเรวกวา - PVOH ไมสามารถเตรยมจาก vinyl alcohol (VA) monomer โดยตรง เพราะ VA ไมเสถยร สามารถเกด isomerization ไปเปน acetaldehyde

heat + CH3COOCH3

(methyl acetate)

CH3COH CH2=CHOH

Vinyl alcohol acetaldehyde

27

Polyvinyl alcohol (PVOH) - ละลายน าไดดทอณหภมสง (> 80C) - การใชประโยชน: 1. PVOH ทละลายน า ใชเปนสารเพมความขน (thickening agent) ส าหรบระบบอมลชนและระบบแขวนลอย หรอท ากาว 2. PVOH ทถกปรบสภาพทางเคมจะไมละลายน า - โดยการปนเปยก (wet spinning) เขาไปในสารละลาย Na2SO4 เขมขนทมกรดซลฟวรกและฟอรมลดไฮดอย - 1 ใน 3 ของหม –OH ใน PVOH จะถกเปลยนเปนหมฟอรมล ดไฮด CH2O) ซงไมละลายน า - ถกน าไปใชในการท าเสนใยแทนผาฝาย ซกและแหงงาย คงรปรางไดด

28

9. Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) - เปน copolymer ชนด polymer - ประกอบดวย acrylonitrile 20 – 30 % butadiene 6 – 35% styrene 45 – 70% - สมบตเดนของแตละ monomer acrylonitrile – มขว ท าใหทนตอตวท าละลายไมมขว เชน น ามน และกรด บางชนด ทนตอสารเคม แตดดความชนไดด จงตองน า ABS ไปอบกอนขนรป butadiene – ยดหยนเหมอนยาง ทนแรงกระแทกไดด เหนยว styrene – แขงตง (stiffness) เปราะเหมอนแกว - ABS จงมสมบตทบแสง เหนยว ทนแรงกระแทกและทนแรงดงไดสง

29

Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) การผลต ABS ทางการคาม 2 วธ 1. Latex blending - ผสม styrene-acrylonitrile copolymer (SAN plastic resin) กบ acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR rubber) ดวยวธการผสมทางกล (mechanical blend) - จะได ABS ททนแรงกระแทกไดสง 2. Grafting polymerization - ท าให styrene และ acrylonitrile เกดปฏกรยาใน butadiene latex ทอณหภม 50C โดย styrene-acrylonitrile copolymer จะกราฟทลงบนโมเลกลของยาง butadiene - ABS ทไดประกอบดวย butadiene (disperse phase) กระจายตวอยใน styrene-acrylonitrile copolymer (matrix)

30

2. Grafting polymerization (cont.) - butadiene ใน ABS ท าใหไดสมบตททนแรงดง ตานการแตกหกหรอฉกขาด ทนแรงกระแทก - Grafting polymerization ใชมากกวาแบบ latex blending

- สมบตของ ABS ขนอยกบปรมาณของ monomer แตละชนด - การน าไปใชประโยชน: ท าตวถงรถยนต ชนสวนรถจกรยานยนต แผงหนาปดคอนโซล ท าชนสวนเครองใชไฟฟา เชน โทรทศน วททย พดลม ตเยน ไมโครเวฟ

31

10. Polytetrafluoroethylene (PTFE) - ชอทางการคา Teflon (Du pont), Fluon (AGC Chemical Europe Ltd.) - เตรยมจาก fluoroethylene monomer โดยกลไกแบบ free radical เทคนค suspension polymerization - เปนของแขงสขาว ทนความรอนสง - Tm 327C - ใชงานไดทอณหภมสงถง 300C เปนเวลานานโดยไมเสยสภาพ - Crystallinity > 90% (ขน ทบแสง) - เปนฉนวนไฟฟาทดมาก และทนทานตอสารเคม

fluoroethylene PTFE

32

Polytetrafluoroethylene (PTFE) - การใชประโยชน: ทหมสายไฟฟาและสายเคเบล ฉนวน หมอแปลงไฟฟา เทปพนเกลยว วาลวตางๆ เคลอบผวกระทะ หมอหงขาว กระตกน ารอน เตารด

33

11. Polyethylene terepthalate, PET

http://www.mdpi.com/2073-4360/5/1/1/htm

terepthalic aic (di-acid)

ethylene glycol (di-alcohol)

dimethyl terephthalate

ethylene glycol

bis-(2-hydroxyethylene) terepthalate

transesterification esterification

250C, 0.4 MPa 150C, atmosphere

transesterification

270-280C vacuum

34

Polyethylene terephthalate - linear polymer สามารถเกดผลกได - แขงแกรง ทนทาน เหนยว ไมเปราะ ไมม - ปองกนการซมผานของกาซไดด - การใชประโยชน - ท าเสนใน ขวดน าอดลม ขวดน ามนพช - ฟลมเคลอบซองหรอภาชนะบรรจอาหาร เชน ขนมขบเคยว ถาดบรรจอาหาร

35

12. Cellulose acetate (CA) - การใชประโยชน - หม –CH3CO- (acetyl) (37.3-38.7%): ใชเปนพลาสตกส าหรบ ผลตภณฑแบบฉดขนรป เชน กรอบแวนตา - หม –CH3CO- (acetyl) (38.7-40.1%): ใชผลตเสนใย ฟลม แลกเกอร - หม –CH3CO- (acetyl) (40.1-41.6%): ใชผลตฟลมถายรป ฟลมภาพยนตร

Acetic anhydride H2SO4

25-35C, 5-8 hrs.

36

เทอรโมเซตตงพลาสตกหรอเทอรโมเซต (Thermosetting plastics or thermoset)

1. Phenol formaldehyde, PF - Phenolic plastics (trade name: Bekelite) - Crosslinked polymer

Phenol

Formaldehyde

37

Phenol formaldehyde, PF - ไมยดหยน - ไมหลอม ไมละลายในตวท าละลายใดๆ - เฉอยตอปฏกรยาเคม - เปนฉนวนไฟฟา - ใชงานไดถงอณหภม 200C - PF ในรปของแขง: มสเขม เชน ด า น าตาล ในรปของเหลว: ใส - การใชประโยชน: ดามกระทะ หหมอ ทจบเตารด หรออปกรณทตองสมผสกบ ความรอนสง ใชเปนกาวในอตสาหกรรมไมอด เคลอบไม

38

2. Melamine formaldehyde, MF - Amino plastics (melamine derived from ammonia) - Crosslinked polymer - Melamine เปน trimer ของ cyanamide - MF สงเคราะหผาน condensation polymerization ของ melamine (M) กบ formaildehyde (F) - M : F = 1:3 (resole resin) - Crosslink temp. 135 – 175 C

Melamine formaldehyde

pH 7.5 – 8.5 (ใช NaOH หรอ Na2CO3)

Temp. 80C, 1 – 2 hrs.

39

Melamine formaldehyde, MF - แขงแรง ทนทาน เหนยว ไมแตกงาย - ไมตดไฟ ไมออนตวเมอไดรบความรอน - การน าไปใช: ใชท าถวย ชาม ถวยกาแฟ เครองใชภายในครว

40

3. Epoxy (EP) - Epoxy resin - มหม epoxide or oxiran group ทวองไวตอปฏกรยา - เกดปฏกรยา 2 ขนตอน 1. Epichlorohydrin + Bisphenol A เรงปฏกรยาโดย NaOH - Temp. 50 - 105C - linear resin with epoxide end group และมความเปน Thermoplastic

41

Epoxy (EP) - n ขนกบ mole ratio ของ Epichlorohydrin : Bisphenol A - Epichlorohydrin : Bisphenol A สง จะไดพอลเมอรทม น าหนกโมเลกลต า - น าหนกโมเลกลต า: ของเหลวหนด - น าหนกโมเลกลสง: ของแขง เปราะ 2. Curing หรอการบมเพอท าใหเกดการเชอมขวาง (crosslink) - เกด ring opening reaction ของ epoxide group กบ diamine เชน diethylene triamine หรอ phenylene diamine

42

Epoxy (EP) - การน าไปใชงาน: epoxy เหลว ใชเปนวสดเคลอบผวหรอกาวใส หรอ น าไปขนรปเปน fiber glass เพอท าเปนชนสวนรถยนต หรอ อากาศยาน

43

4. Polyurethane (PU) - Urethane group (–NH-COO-) - เตรยมจาก diisocyanate กบ สารประกอบทมหม –OH - การใชงาน: โฟมออน หรอฟองน า ทใชท าเบาะ โซฟา ทนอน หมอน โฟมแขง ใชท าเปนฉนวนในตเยน กระตกน าแขง โฟมกนกระแทก ภาชนะบรรจอาหารและเครองดม

Ethano-1,2-diol

44

Polyurethane (PU) - การใชงาน: ท าพนรองเทา สารเคลอบผว เสนใยหรอหนงเทยมเพอท ากระเปา หมเฟอรนเจอร หมพวงมาลยรถยนต

- Can be applied on damp surface.

- Ideal for use as a concealed

waterproofing system for terraces and rooftops.

45

5. Silicone - Semi-inorganic polymer - ม -Si-O- (siloxane) เปนสายโซหลก - เตรยมจาก polymerization ของ chlorosilane กบน า - Trichlorosilane: ท าใหเกด crosslink มาก - Dichlorosilane: ท าใหเกด linear polymer - Monochlorosilane: ใชเปน chain terminating agent

R R

R

R

R R

46

Silicone - ม 3 รปแบบ คอ ของเหลว ยาง และ พลาสตก ขนอยกบหม R น าหนกโมเลกล และ ระดบของการเชอมขวาง - Silicone เหลว: เปน linear polymer ทมน าหนกโมเลกลในชวง 4000 – 25000 ใช dialkylsilane และ monochlorosilane เปนสารตงตน - ยาง Silicone: น าหนกโมเลกลสงกวา silicone เหลว และใช dialkylsilane หรอ dichlorosilane เปนสารตงตน - Silicone resin หรอ ซลโคนพลาสตก: ใช trichlorosilane เปนสารตงตน - การน าไปใชงาน: ซลโคนเหลว – น ามนไฮดรอลก น ายาถอดแบบ ของเหลวส าหรบแลก เปลยนความรอน สารเคลอบผว กาว ยางซลโคน – ท าแมแบบส าหรบหลอพลาสตกหรอปนพลาสเตอร ซลโคนเรซน – ท าประเกน ผลตภณฑเสรมใยแกว หลอดเลอดเทยม ลนหวใจเทยม

47

48

Polymer Processing Technology

1. การเตรยมพลาสตกเพอการขนรป - มกเตรยมในรปของ pellets เพองายตอการขนรป - มการเตมสารเพมประสทธภาพ สารเตมแตง (additive): ผงส สารปองกนยว สารชวยลดไฟฟาสถต สารเพมความคงทนตอยวหรอความรอน สารเสรมแรง (reinforcements): เพอเพมสมบตเชงกล เชน ใยแกว ใยคารบอน ผงคารบอน ฟลเลอร (fillers): เพอเพมเนอสาร ลดตนทนการผลต เชน ผงไม CaCO3 - ปรมาณของสารเสรมทเตม ตงแต 0.01 – 50% ของพลาสตก

49

1.1 การผสม (Mixing) - ใชผสมของแขงกบของแขง หรอ ของแขงกบของเหลว - ใชเครองผสม (Mixer หรอ Blender) - วสดทผสมกระจายตวและเขากนอยางทวถง แตยงคงอนภาคของสาร แตละชนดอยางชดเจน

Drum tumbler

Ribbon Blender

Conical screw mixer

Turbulent mixer

50

การผสม (Mixing) - Technical terms: extensive mixing, blending, mixing, distributive mixing - พลาสตกหลงการผสม จะถกน าไปขนรปโดย - Extrusion หรอการฉดเขาเบา - การอดเขาเบา (compression molding - การอดสง (transfer molding)

51

1.2 การคอมปาวด (Compoonding) - ท าใหอนภาคของวสดชนดตางๆ กระจายตวเปนเนอเดยวกน - อาศยแรงเฉอนในการบดผสม ในขณะทพลาสตกอยใรสภาวะหลอม - วสดทผสมแลว มการเปลยนแปลงทางกายภาพ - ผสมไดดกวาการ mixing - Technical terms: intensive mixing, compounding, dispersion, dispersive mixing - ในกระบวนการแปรรปพลาสตก จะใชการคอมปาวดเมอ - ตองการเตม filler, plasticizer หรอ พอลเมอรอนๆ ในปรมาณสง - การผสมแบบ mixing ไมดพอ

52

การคอมปาวด (Compounding)

Two-roll mill Internal mixer (Batch compounding)

Extruder (Continuous compounding)

53

2. เทคโนโลยการขนรปพอลเมอร (polymer processing Technology) 2.1 การอดรด (Extrusion Process) - ใชผลตผลตภณฑพลาสตกทยาวตอเนองกน - ใชวตถดบเปนผงหรอเมด - Extruder (เครองรด) ประกอบเขากบหวดาย (die) เพอรดพลาสตกออกมา เปนเสนหรอแผน กอนจะถกหลอเยน ดง มวนเกบ หรอ ตดเปนเมด ทสวนปลายของดาย - ใชผลตทอ เสนพลาสตก สายยาง พลาสตกแบบแผนหรอแบบแทง

Single screw extruder

Co-rotating screws

Counter-rotating screws

54

Pellets: https://www.youtube.com/watch?v=nGHG6dHNsI8

55

Pipe: https://www.youtube.com/watch?v=zpwzV3CkfX8

56

Pipe: https://www.youtube.com/watch?v=aRm7-NaaIk0

57

2.2 การฉดเขาเบา (Injection molding) - ใชแปรรปเทอรโมพลาสตก เทอรโมเซต และอลาสโตเมอร - สวนประกอบหลก

- กระบวนการฉด: ประกบเบาโดย clamping force ลอคเบาใหแนน หวฉดเปดและอดพลาสตกหลอมเขาสเบา พลาสตกคอยๆ แขงตว ทนททสมผสเบา ฉดพลาสตกอยางรวดเรว เพอใหพลาสตกบรรจ เตมเบาขณะทยงไหลได

Injection unit Clamping unit

1

2

3

4

5 6

7

Center control

58

Injection molding process 1

Injection molding process 2

59 Plastic crate: https://www.youtube.com/watch?v=YQRT-KIiv3g

60

2.3 การอด (Compression molding) - น าเมดหรอผงพลาสตกอดในแมแบบ (mold) ภายใตความดนและอณหภม ทเหมาะสม - ใชดายโลหะแบบประกบตวผ (movable platen) และตวเมย (fixed platen) - นยมใชในการขนรป thermosets - การบมตว (curing) โดยใหความรอนภายใตความดนสง (ชวยลด void ในชนงาน) แรงอด: หองปฏบตการ 5 – 100 ตน โรงงานอตสาหกรรม 10 – 4000 ตน - ใหความรอนได 2 แบบ 1. ใหความรอนแกคอมปาวดกอนอดโดยใช แผนโลหะรอน, IR, oven, microwave ขอด ลดระยะเวลาในการอด 2. ใหความรอนในแมแบบ โดยใชกระแสไฟฟา ขอด ตดตงงาย สะดวก ในการซอมบ ารง ใหความรอนสม าเสมอ แต ไมเกน 180C

61

การอด (Compression molding) - กระบวนการอด: ยดแมแบบ เตมผงพลาสตก เมดพลาสตก หรอ คอมปาวด ปดแมแบบ พลาสตกหลอมและไหลเขาสชองวาง ของแมแบบ ทงใหบมตว (thermoset) หลอเยนเพอใหชนงาน แขงตว ปลดชนงาน - ระยะเวลาขนกบชนดพลาสตกและขนาดชนงาน

http://paws.wcu.edu/ballaaron/www/met366/modules/module5/mod5.htm

62

Compression molding https://www.youtube.com/watch?v=GqE93pbV_9I

Rubber Sole Making Machine https://www.youtube.com/watch?v=43xLx8bHUxY

63

2.4 การเปาขนรป (Blow molding) - ใชผลตชนงานทกลวงและปากแคบ - นยมใชกบ thermoplastic เชน PE PP และอนๆ - การเปาขนรปม 2 วธ 1. การอดรดเปาขนรป (Extrusion blow molding) - อดรดพลาสตกหลอมใหเปนทอกลวง (parison) ใหยาวกวาเบาเลกนอย ปดเบา เปาลมใหเกดการพองตวภายในเบา - ความดนลม 180 ปอนดตอตารางนว - พลาสตกพองตวกระทบเบาเยน และแขงตวตามรปรางของเบา

64

2. การฉดเปาขนรป (Injection blow molding) - ใชเทคนคการฉดรวมกบการเปา - ฉดพลาสตกหลอมเขาไปเคลอบแกนโลหะ (blowing rod) ทอยในเบา (preform) ปดเบา เปาลมใหเกดการพองตวภายในเบา - พลาสตกพองตวกระทบเบาเยน และแขงตวตามรปรางของเบา

65

How It's Made Plastic Bottles & Jars https://www.youtube.com/watch?v=ZfyPCujUPms

How It's Made Plastic Bags https://www.youtube.com/watch?v=8CfL5xl2N1Q

66

2.5 การขนรปโดยเทคนคเทอรโมฟอรม (Thermoforming) - ขนรปขณะพลาสตกออนตวเนองจากความรอน - ใชขนรป thermoplastic เทานน - วตถดบตองอยในรปฟลมหรอแผนพลาสตก - ใหความรอนแกแผนพลาสตกจนออนตว (อณหภมอยระหวาง Tg กบ Tm) เรยกวา Thermoelastic Thermoforming ม 3 แบบ 1. ขนรปโดยใชแรงดนสญญากาศโดยตรง (Straight vacuum forming) - ประกอบดวยเบาตวผและเบาตวเมย - ขนตอน: ยดแผนพลาสตก ใหความรอนจนออนตว เลอนแผน พลาสตกใหตรงกบเบา ใชสญญากาศดงแผนพลาสตกเขาหาเบา ถอดชนงาน

67

Straight vacuum forming

Thermal forming https://www.youtube.com/watch?v=Ynz76a34s

Ks

68

การขนรปโดยเทคนคเทอรโมฟอรม (Thermoforming) 2. ขนรปโดยใชแรงดนสญญากาศแลวอกสวนดวยแรงลม (Vacuum snap-back forming) - ขนตอน: ดงแผนพลาสตกทออนตวใหยดออกดวยแรงดนสญญากาศ ใหแผนฟลมขยายตวในเบาตวเมยจนเปนลกโปงทมขนาดและรปทรง ตามตองการ เลอนเบาตวผลงมาประกบ หยดแรงดนสญญากาศ ใชแรงลมอดสวนทาง (snap back) ใหลกโปงพลกตวกลบไป ประกบเบา ถอดชนงาน

69

การขนรปโดยเทคนคเทอรโมฟอรม (Thermoforming) 3. ขนรปโดยใชเบาดนแผนพลาสตกแลวใชแรงดนสญญากาศ (Vacuum drape forming) - ขนตอน: ใหความรอนแกแผนพลาสตก เคลอนเบาเพอดนแผนพลาสตกให เกดการยดตว (pre-stretch) ใชแรงดนสญญากาศดดแผนพลาสตกให แนบสนทกบเบา ถอดชนงานโดยใชลมเปาสวนทาง

https://www.youtube.com/watch?v=VFQ6R85puS0