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