วันพฤหัสบดีที่ 6 พฤศจิกายน พ.ศ. 2557

เทคโนโลยีการออกสูตรเคมียาง (compounding formulation)

รูปภาพ : เมื่อวานเราได้กล่าวถึงกระบวนการผลิตยาง  หนึ่งในกระบวนการผลิตที่เป็นสิ่งสำคัญมากที่สุด คือการออกสูตรยาง เพราะมันมีผลต่อคุณภาพและต้นทุนการผลิตของผลิตภัณฑ์ยางนั้นๆ การออกสูตรยางจำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับสมบัติยาง หน้าที่และการใช้สารเคมีผสมยาง รวมทั้งต้องพิจารณาถึงราคาและสารเคมีที่จะใช้ว่าเหมาะสมหรือคุ้มกับการผลิตหรือไม่

 ในการผลิต ผลิตภัณฑ์ยาง พื้นฐานของส่วนผสมของสูตร ประกอบด้วยสารกลุ่มต่างๆดังนี้ 

1. ยาง  → ยางธรรมชาติ  , ยางสังเคราะห์

2. สารทำให้ยางคงรูป →  กำมะถัน , เพอร์ออกไซด์ ,  โลหะออกไซด์

3. สารตัวเร่งปฎิกิริยา →   ซัลฟีนาไมด์,  ไทอะโซล ,ไทยูแรม

4. สารกระตุ้น/สารหน่วงปฎิกิริยา →   ZnO , Stearic acid , PVI

5. สารป้องกันการเสื่อมสภาพ →  6PPD , IPPD , TMQ ,BHT

6. สารตัวเติม →   เขม่าดำ ,ซิลิกา , CaCo₃ , Calay

7. สารทำให้ยางนิ่ม / สารช่วยในการผลิต →  Mineral  Oil

8. องค์ประกอบอื่นๆ →   สี , สารทำให้เกิดฟอง , สารป้องกันการติดไฟ , สารดูดความชื้น , ยางรีเครม, สารป้องกันการเกิดไฟฟ้าสถิต

การออกสูตรยางจะกำหนดปริมาณสารต่างๆ ในสัดส่วนยาง 100 ส่วน(โดยน้ำหนัก) และเรียกเป็น phr หรือ pphr (part  per  hundred  of  rubber)

ขอขอบคุณ
ข้อมูลจาก ศูนย์วิจัยเทคโนโลยีการยาง (RTEC)

สามารถติดต่อสอบถามข้อมูลงานชิ้นส่วนยางและการใช้งานได้ที่
Tel: 02-1717648
Fax: 02-1717650
E-mail: sales@srksealing.com
IG: srksealing
www.srksealing.com

การออกสูตรเคมียางให้เหมาะสมนั้นนับเป็นขั้นตอนแรกที่มีความสำคัญอย่างมากในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง เนื่องจากจะส่งผลต่อสมบัติหรือคุณภาพของผลิตภัณฑ์ยางดังกล่าว การออกสูตรเคมียางที่ดีนั้นต้องอาศัยความรู้เกี่ยวกับสมบัติและการใช้งานของยางแต่ละชนิดโดยละเอียด ต้องรู้หน้าที่กลไกการทำงานของสารเคมีต่างๆ ที่จะผสมลงไปในยางเป็นอย่างดี รวมทั้งต้องมีความรู้เกี่ยวกับเครื่องจักรที่จะใช้ในการผสมและการแปรรูปด้วย
                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) ยางผสม (blends) หรือยางเทอร์โมพลาสติก (thermoplastic elastomer; TPE)
2.   ระบบสารวัลคาไนซ์ ได้แก่ สารวัลคาไนซ์ (vulcanizing agent) สารตัวเร่งปฏิกิริยา (accelerator) สารกระตุ้นปฏิกิริยา (activator)
3.   สารตัวเติม (fillers) เช่น เขม่าดำ (carbon black) ซิลิกา (silica) แคลเซียมคาร์บอเนต (calcium carbonate) เคลย์ (clay) เป็นต้น
4.   สารช่วยในการผลิต (processing aid)
5.   สารป้องกันยางเสื่อม (antioxidant)
6.   สี (pigment)
7.   สารอื่นๆ (นอกเหนือไปจากข้างบน)
                อย่างไรก็ดี ในแต่ละกลุ่ม อาจจะมีการใช้สารเคมีมากกว่าหนึ่งตัว เช่น สารตัวเร่งปฏิกิริยาอาจจะใช้สองตัวร่วมกัน หรือสีอาจจะใช้สามหรือสี่ชนิดรวมกัน เป็นต้น
ตัวอย่างการออกสูตรเคมียาง
                ในที่นี้จะขอยกตัวอย่างการออกสูตรเคมียางที่มีการแปรปริมาณสารตัวเติมเขม่าดำร่วมกับแคลเซียมคาร์บอเนต โดยให้ยางที่ได้มีความแข็งประมาณ 70 IRHD แต่มีค่าความทนต่อแรงดึง (tensile strength) ต่างๆ กัน ดังแสดงในตารางที่ 1
ตารางที่ 1 สูตรเคมีและสมบัติของยางธรรมชาติที่แปรสัดส่วนระหว่างเขม่าดำกับแคลเซียมคาร์บอเนต [1]                
สูตรเคมียาง (phr)
1
2
3
4
5
6
7
8
ยางแผ่นรมควันชั้น 1
100
100
100
100
100
100
100
100
N330, HAF black
20
30
25
40
30
35
40
45
Whiting
300
300
250
200
200
150
100
50
Process oil
30
30
25
20
20
15
10
5
ซิงก์ออกไซด์
5
5
5
5
5
5
5
5
กรดสเตียริก
1
2
1
2
1
1
1
1
กำมะถัน
3
2.5
3
2.5
3
3
3
3
MBTS
1.5
-
1.5
-
1.5
1.5
1.5
1.5
CBS
-
1
-
1
-
-
-
-
DPG
0.1
-
0.1
-
0.1
0.1
0.1
0.1
สมบัติ








ความหนืดมูนนี่ ที่ 100?C
48
49
48
46
52
54
60
69
มูนนี่สกอร์ช, 120?C (นาที)
10
23
11
22
10
9
7
7
คงรูปที่ 140?C, 30 นาที








ความแข็ง (IRHD)
73
73
73
77
72
73
74
72
ความทนต่อแรงดึง (MPa)
4.7
5.0
5.5
6.7
7.2
8.4
11.0
16.0
การยืดตัว ณ จุดขาด (%)
405
400
390
330
390
365
345
365
การเสียรูปถาวรหลังกด (%)
34
44
28
41
25
26
23
25
                จะเห็นได้ว่า การออกสูตรเคมียางเป็นทั้งศาสตร์และศิลป์ในการที่จะให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีสมบัติตามต้องการ การขึ้นรูป และต้นทุนที่เหมาะสม แต่อย่างไรก็ตามแม้ว่าเราจะสามารถออกสูตรเคมียางให้เหมาะสมได้แล้ว แต่เราจำเป็นจะต้องพิจารณาถึงปัจจัยอื่นๆ เช่น ต้องควบคุมกระบวนการวัลคาไนซ์ให้เหมาะสม มิฉะนั้นสมบัติทางกายภาพก็อาจจะเปลี่ยนไปได้เช่นกัน

ขอขอบคุณ

ข้อมูลจาก www.rubbercenter.org



สามารถติดต่อสอบถามข้อมูลงานชิ้นส่วนยางและการใช้งานได้ที่
Tel: 02-1717648
Fax: 02-1717650
E-mail: sales@srksealing.com
IG: srksealing

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น