การเพิ่มผลผลิต
บริษัทจะปรับปรุงระบบการทำงานใหม่ โดยจะนำแนวความคิด เพื่อ การเพิ่มผลผลิต มาใช้
ความหมายของการเพิ่มผลผลิต หรือ Productivity มี 2 แนวคิด คือ
1.แนวคิดในเชิงเทคนิค หมาย ถึงการทำงานหรือดำเนินกิจกรรมต่างๆ ด้วยการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรที่มีอยู่อย่างคุ้มค่าสูงสุด ทั้ง คน เวลา และเครื่องจักร-อุปกรณ์ต่างๆ ด้วยตระหนักเสมอว่าทำสิ่งที่ถูกต้อง (right thing) ด้วยวิธีการที่ถูกต้องและมีประสิทธิภาพ (rightly) ตั้งแต่ครั้งแรกเพื่อลดความสูญเสีย
สำหรับแนวคิดที่ 2. แนวคิดด้านปรัชญา หมายถึงจิตสำนึกใน การปรับปรุง สร้างสรรค์สิ่งต่าง ๆ ให้ดีขึ้นเสมอ ด้วยความเชื่อมั่นว่า เราสามารถทำวันนี้ให้ดีกว่าเมื่อ วาน และพรุ่งนี้ต้องดีกว่าวันนี้…
เพราะฉะนั้นหากองค์การใดดำเนินธุรกิจตามแนวคิดของการเพิ่มผล ผลิตข้างต้น ก็จะช่วยให้องค์การมีความได้เปรียบในการแข่งขันเนื่องจากต้นทุนต่ำ และสามารถพัฒนา ได้อย่างยั่งยืน
ทำไมต้องเพิ่มผลผลิต
ทำไมต้องใช้หลักการเพิ่มผลผลิตให้วุ่นวายอีก เพราะกิจการที่ทำอยู่ตอนนี้ก็ยังมีกำไรอยู่บ้าง และตอนนี้เศรษฐกิจชะลอตัว บริษัทอื่น ก็เป็นอย่างนี้เหมือนกัน…
..เหตุผลที่ต้องทำการปรับปรุงการเพิ่มเพิ่มผลผลิต
1 การเพิ่มผลผลิตจะเป็นเครื่องมือที่ทำให้สามารถใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดนั้น ได้ อย่างคุ้มค่าได้ประโยชน์สูงสุดและสูญเสียน้อยที่สุด โดยการเลือกใช้เครื่องมือ หรือเทคนิคการปรับ ปรุงการเพิ่มผลผลิตที่เหมาะสม เช่น 5 ส QCC..
2 นอกจากนี้การเพิ่มผลผลิตยังเป็นเครื่องช่วยในการ วางแผน ทั้งในปัจจุบันและในอนาคต อย่างเช่นการกำหนดผลิตผลในสัดส่วนที่เหมาะสมกับความ ต้องการ แทนที่จะผลิตออกมาเกินจนเกิดการสูญเปล่าของทรัพยากร..
3 และสาเหตุสำคัญอีกข้อหนึ่งก็ คือ ทุกวันนี้การแข่งขันสูงขึ้น บริษัทต่าง ๆ จะอยู่รอดได้ก็ต้องมีการปรับปรุงตัวเองอยู่เสมอ การเพิ่ม ผลผลิตซึ่งเป็นแนวทางในการปรับปรุงประสิทธิภาพ คุณภาพ และช่วยลดต้นทุน จะทำให้สามารถต่อสู้ กับคู่แข่งได้..
แนวคิดการเพิ่มผลผลิต นอกจากจะช่วยให้องค์การเข้มแข็งและก้าวหน้าในยามเศรษฐกิจดีแล้ว ใน ยามเศรษฐกิจชะลอตัว ก็จะช่วยให้เจ็บตัวน้อยกว่าบริษัทอื่นๆ เรียกว่าช่วยพัฒนาได้อย่างยั่งยืน…
เราจะเพิ่มผลผลิตได้อย่างไร
การเพิ่มผลผลิตจะได้ผลดี ต้องอาศัยความร่วมมือจากทุกคนในองค์การ แตกต่างกันไปตามสถานภาพ
ระดับพนักงาน ก็ต้องทำความเข้าใจเป้าหมายและนโยบายของหน่วยงาน เพื่อจะได้ปฏิบัติงานตรงกับความต้องการหน่วยงาน หมั่นปรับปรุงงานอยู่เสมอ เช่น รู้จักวางแผนและใช้เวลาทำงานให้คุ้มค่า ทำงานอย่างทุ่มเท ปฏิบัติตามกฎระเบียบอย่างเคร่งครัด มีมนุษยสัมพันธ์ดี เป็นต้น.
ระดับหัวหน้า ก็ต้องมีความเป็นผู้นำ รู้จักสร้างขวัญและกำลังใจให้ลูกน้อง เช่นสอนงานได้ถูกต้อง เป็นที่ปรึกษาที่ดี เปิดโอกาสให้ลูกน้องได้พัฒนาความสามารถ และที่สำคัญต้องพัฒนาความรู้ความสามารถของตัวเองอย่างสม่ำเสมอด้วย...
ระดับผู้บริหาร จะต้องส่งเสริมให้มีการพัฒนาพนักงานอย่างต่อเนื่อง เป็นกำลังใจให้พนักงาน จัดหาเครื่องมือ-อุปกรณ์ที่เหมาะสม ดูแลลูกค้า ต้องคอยกระตุ้นให้มีการปรับปรุงการเพิ่มผลผลิต และต้องมีความสามารถในการจัดการที่ดี..
หากทุกคนปฏิบัติได้ดังกล่าวก็จะช่วยให้การเพิ่มผลผลิต (Productivity) ในองค์การสูงขึ้นได้
ใครรับผิดชอบการเพิ่มผลผลิต
การปรับปรุงการเพิ่มผลผลิตไม่ใช่หน้าที่ของผู้บริหาร หรือใครคนใดคนหนึ่งเท่านั้น แต่หมายถึงความรับผิดชอบของทุกคนในองค์การ โดยผู้บริหารควรเข้าใจและใส่ใจกับการเพิ่มผลผลิตและส่งเสริม สนับสนุนให้ดำเนินกิจกรรมเพื่อปรับปรุงการเพิ่มผลผลิตอย่างเต็มที่ ในขณะเดียวกันพนักงานเองก็ต้องให้ความร่วมมือ ทำงานอย่างเต็มความสามารถและเพิ่มทักษะการทำงานให้สูงขึ้น.
..หากทุกฝ่ายสามารถปรับเปลี่ยนทัศนคติในการทำงานได้ ตามแนวคิดในการเพิ่มผลผลิต ย่อมสร้างประสิทธิภาพและยกระดับมาตรฐานสินค้าและบริการได้ในที่สุด
P-D-C-A ...วงจรการปรับปรุง
P-D-C-A วงจรการปรับปรุง ซึ่งย่อมาจาก Plan, Do, Check และ Act ..
Plan ก็คือวางแผน วิเคราะห์สาเหตุของปัญหา และกำหนดวิธีแก้ไข
Do คือปฏิบัติตามแผนที่วางไว้ เช่นพัฒนาทักษะ
เมื่อปฏิบัติแล้ว ก็ต้อง Check คือตรวจสอบผลการปฏิบัติงาน ว่าเป็นไปตามแผนที่วางไว้หรือไม่ แก้ไขงานน้อยลงหรือเปล่า แล้วบันทึกเพื่อนำไปวิเคราะห์เพิ่มเติมต่อไป
Act คือดำเนินการให้เหมาะสม ถ้าวิธีการใหม่ที่ได้ ใช้ได้ผล ก็ให้ยึดเป็นแนวทางในการทำงานต่อไป และปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นเรื่อยๆ แต่หากวิธีการใหม่ที่ได้ ยังไม่ช่วยให้ทำงานได้ดีขึ้น ก็ต้องหาทางปรับปรุงต่อไปอีก...
ลองนำไปใช้ดู จะช่วยท่านทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ มากยิ่งขึ้น
หลักการตลาด
การวิเคราะห์จุดคุ้มทุน (Break – Even Analysis)
ความหมายของจุดคุ้มทุน การหาจุดคุ้มทุน เป็นการวิเคราะห์เพื่อหาปริมาณการขายหรือยอดขายที่กิจการจะสามารถทำธุรกิจโดยไม่ขาดทุนและไม่ได้กำไร ดังนั้น จุดคุ้มทุน (Break – Even Point) จึงหมายถึง จุดที่กิจการจะมีรายได้รวม (TR) เท่ากับต้นทุนรวม (TC) พอดี หรือกิจการไม่ได้กำไร แต่ก็ไม่ขาดทุน
การหาจุดคุ้มทุน
การคำนวณจุดคุ้มทุน สามารถหาได้โดยสูตร ดังนี้
ตัวอย่าง นักศึกษาสาขาการตลาดวิทยาเขตจักรพงษภูวนารถ ต้องการจัดการดนตรีการกุศลเพื่อหารายได้ช่วยเหลือนักศึกษาที่ประสบภัยน้ำท่วม จากการสอบถามข้อมูลแล้วมีค่าใช้จ่ายต่าง ๆ ดังนี้ ค่าเช่าสถานที่จัดงาน 20,000 บาท ค่าวงดนตรี 30,000 บาท ค่าพิมพ์บัตรใบละ 5 บาท ค่าเช่าเก้าอี้ตัวละ 15 บาท ค่าจ้างจัดตกแต่งแต่งสถานที่จัดเวทีอีก 5 ,000 บาท , ค่าเบี้ยเลี้ยงตำรวจเฝ้ารักษาความปลอดภัย2 คน ๆ ละ 250 บาท นักศึกษากลุ่มดังกล่าวต้องตอบโจทย์ดังต่อไปนี้
1. หากตั้งราคาบัตรใบละ 120 บาท จะต้องจำหน่ายได้กี่ใบจึงจะคุ้มทุน
2. ถ้าสามารถจำหน่ายได้ 1000 ใบ จะได้กำไรหรือขาดทุนกี่บาท
3. หากตั้งเป้าตัวเลขกำไรจากการจัดงานไว้ที่ 50,000 บาท ต้องจำหน่ายบัตรให้ได้กี่ใบ
ภาพที่ 12.10 การวิเคราะห์จุดคุ้มทุน (Break – Even Analysis)
ภาพที่ 12.11 ความหมายจุดคุ้มทุน
ดังนั้น ถ้าตั้งราคาจำหน่ายบัตรใบละ 120 บาท จะต้องจำหน่ายให้ได้ 555 ใบ จึงจะคุ้มทุน หรือต้องจำหน่ายให้ได้ 66,600 บาท ( 120 * 555) จึงจะคุ้มทุน
(จำนวนบัตรที่จำหน่ายได้ - จุดคุ้มทุน) * (ราคาขาย - ต้นทุนผันแปรต่อหน่วย) = กำไรหรือขาดทุน
ภาพที่ 12.12 การคำนวณจุดคุ้มทุน
ภาพที่ 12.13 ประโยชน์จุดคุ้มทุน
ประโยชน์ของจุดคุ้มทุน
แม้จุดคุ้มทุนจะเป็นจุดที่บอกปริมาณหน่วยการจำหน่ายที่ไม่ทำให้กิจการขาดทุน แต่การทราบจุดคุ้มทุนที่เป็นหน่วยสามารถนำไปสู่การหาจุดคุ้มทุนที่เป็นจำนวนเงินได้ โดยการคูณด้วยราคาขายต่อหน่วยของสินค้า การหาจุดคุ้มทุนยังมีประโยชน์อีกหลายประการดังนี้
1. สามารถวางแผนการจำหน่ายสินค้าได้
2. นำไปใช้วางแผนในการกำหนดราคาสินค้าได้
3. สามารถคำณวนกำไรที่จะได้รับในแต่ละวัน (ร้านค้าปลีกขนาดเล็ก) ได้อย่างรวดเร็ว
4. ช่วยในการตัดสินใจกำหนดราคาหลังจากยอดจำหน่ายผ่านจุดคุ้มทุนแล้ว
5. ช่วยตัดสินใจในการดำเนินธุรกิจหรือไม่ดำเนินธุรกิจใดๆ ได้
ความหมายของจุดคุ้มทุน การหาจุดคุ้มทุน เป็นการวิเคราะห์เพื่อหาปริมาณการขายหรือยอดขายที่กิจการจะสามารถทำธุรกิจโดยไม่ขาดทุนและไม่ได้กำไร ดังนั้น จุดคุ้มทุน (Break – Even Point) จึงหมายถึง จุดที่กิจการจะมีรายได้รวม (TR) เท่ากับต้นทุนรวม (TC) พอดี หรือกิจการไม่ได้กำไร แต่ก็ไม่ขาดทุน
การหาจุดคุ้มทุน
การคำนวณจุดคุ้มทุน สามารถหาได้โดยสูตร ดังนี้
ตัวอย่าง นักศึกษาสาขาการตลาดวิทยาเขตจักรพงษภูวนารถ ต้องการจัดการดนตรีการกุศลเพื่อหารายได้ช่วยเหลือนักศึกษาที่ประสบภัยน้ำท่วม จากการสอบถามข้อมูลแล้วมีค่าใช้จ่ายต่าง ๆ ดังนี้ ค่าเช่าสถานที่จัดงาน 20,000 บาท ค่าวงดนตรี 30,000 บาท ค่าพิมพ์บัตรใบละ 5 บาท ค่าเช่าเก้าอี้ตัวละ 15 บาท ค่าจ้างจัดตกแต่งแต่งสถานที่จัดเวทีอีก 5 ,000 บาท , ค่าเบี้ยเลี้ยงตำรวจเฝ้ารักษาความปลอดภัย2 คน ๆ ละ 250 บาท นักศึกษากลุ่มดังกล่าวต้องตอบโจทย์ดังต่อไปนี้
1. หากตั้งราคาบัตรใบละ 120 บาท จะต้องจำหน่ายได้กี่ใบจึงจะคุ้มทุน
2. ถ้าสามารถจำหน่ายได้ 1000 ใบ จะได้กำไรหรือขาดทุนกี่บาท
3. หากตั้งเป้าตัวเลขกำไรจากการจัดงานไว้ที่ 50,000 บาท ต้องจำหน่ายบัตรให้ได้กี่ใบ
ภาพที่ 12.10 การวิเคราะห์จุดคุ้มทุน (Break – Even Analysis)
ภาพที่ 12.11 ความหมายจุดคุ้มทุน
ดังนั้น ถ้าตั้งราคาจำหน่ายบัตรใบละ 120 บาท จะต้องจำหน่ายให้ได้ 555 ใบ จึงจะคุ้มทุน หรือต้องจำหน่ายให้ได้ 66,600 บาท ( 120 * 555) จึงจะคุ้มทุน
(จำนวนบัตรที่จำหน่ายได้ - จุดคุ้มทุน) * (ราคาขาย - ต้นทุนผันแปรต่อหน่วย) = กำไรหรือขาดทุน
ภาพที่ 12.12 การคำนวณจุดคุ้มทุน
ภาพที่ 12.13 ประโยชน์จุดคุ้มทุน
ประโยชน์ของจุดคุ้มทุน
แม้จุดคุ้มทุนจะเป็นจุดที่บอกปริมาณหน่วยการจำหน่ายที่ไม่ทำให้กิจการขาดทุน แต่การทราบจุดคุ้มทุนที่เป็นหน่วยสามารถนำไปสู่การหาจุดคุ้มทุนที่เป็นจำนวนเงินได้ โดยการคูณด้วยราคาขายต่อหน่วยของสินค้า การหาจุดคุ้มทุนยังมีประโยชน์อีกหลายประการดังนี้
1. สามารถวางแผนการจำหน่ายสินค้าได้
2. นำไปใช้วางแผนในการกำหนดราคาสินค้าได้
3. สามารถคำณวนกำไรที่จะได้รับในแต่ละวัน (ร้านค้าปลีกขนาดเล็ก) ได้อย่างรวดเร็ว
4. ช่วยในการตัดสินใจกำหนดราคาหลังจากยอดจำหน่ายผ่านจุดคุ้มทุนแล้ว
5. ช่วยตัดสินใจในการดำเนินธุรกิจหรือไม่ดำเนินธุรกิจใดๆ ได้
เหล็กสำหรับทำแม่พิมพ์
เหล็กกล้าคาร์บอน แม่พิมพ์ทั่วไป (Carbon Steel)
เกรดมาตรฐานทั่วไป
S45C C1045 CK45 S45C S45C S45C - - CK45 R 4
S50C C1050 CK50 S50C S50C S50C 760 CM50 - -
S55C C1055 CK55 S55C - - - CM55 CK55 -
ส่วนผสม (%) Composition
S45C C Si Mn P S
0.42-0.48 0.15-0.35 0.60-0.90 0.030max. 0.035max.
S50C 0.47-0.53 0.15-0.35 0.60-0.90 0.030max. 0.035max.
S55C 0.52-0.58 0.15-0.35 0.60-0.90 0.030max. 0.035max.
การอบ-ชุบ ( ํc) Heat treatment
S45C Normalizing อบอ่อน(Annealing) ชุบแข็ง(Hardening) อบคืนไฟ(Tempering)
820-870
(Air coolimg) 810
(Furnace cooling) 820-870
(Water quenching) 550-650
(Rapid quenching)
S50C 810-860
(Air coolimg) 800
(Furnace cooling) 810-860
(Water quenching) 550-650
(Rapid quenching)
S55C 800-850
(Air coolimg) 790
(Furnace cooling) 800-850
(Water quenching) 550-650
(Rapid quenching)
ความแข็ง Hardness
S45C สภาพปกติ (Normalized) หลังการอบ-ชุบ (Tempered)
167-229 HB (4.4-20.5 HRC ) 201-269 HB (13.8-27.6 HRC)
S50C 179-235 HB (8.0-21.7 HRC ) 212-277 HB (16.0-28.8 HRC)
S55C 183-255 HB (9.0-25.4 HRC ) 229-285 HB (20.5-29.9 HRC)
คุณสมบัติเหล็ก
เหล็กกล้าคาร์บอน แม่พิมพ์ทั่วไป
S45C เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel)
S50C เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel)
S55C เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High Carbon Steel)
ลักษณะเด่น
เป็นเหล็กที่ชุบแข็งได้ง่าย ทนทานการเสียดสีได้ดี มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับทำ ชิ้นส่วนพื้นฐาน และการใช้ง่าน หรือโครงสร้างของแม่พิมพ์ชิ้นงานทั่วๆไป
รูปแบบการใช้งาน
ใช้ทำเครื่องมือช่าง ใบมีดไสไม้ ใบมีดตัดกระดาษ แม่พิมพ์ฉีด งานปั้ม งานอะหลั่ย น๊อต
เกรดมาตรฐานทั่วไป
S45C C1045 CK45 S45C S45C S45C - - CK45 R 4
S50C C1050 CK50 S50C S50C S50C 760 CM50 - -
S55C C1055 CK55 S55C - - - CM55 CK55 -
ส่วนผสม (%) Composition
S45C C Si Mn P S
0.42-0.48 0.15-0.35 0.60-0.90 0.030max. 0.035max.
S50C 0.47-0.53 0.15-0.35 0.60-0.90 0.030max. 0.035max.
S55C 0.52-0.58 0.15-0.35 0.60-0.90 0.030max. 0.035max.
การอบ-ชุบ ( ํc) Heat treatment
S45C Normalizing อบอ่อน(Annealing) ชุบแข็ง(Hardening) อบคืนไฟ(Tempering)
820-870
(Air coolimg) 810
(Furnace cooling) 820-870
(Water quenching) 550-650
(Rapid quenching)
S50C 810-860
(Air coolimg) 800
(Furnace cooling) 810-860
(Water quenching) 550-650
(Rapid quenching)
S55C 800-850
(Air coolimg) 790
(Furnace cooling) 800-850
(Water quenching) 550-650
(Rapid quenching)
ความแข็ง Hardness
S45C สภาพปกติ (Normalized) หลังการอบ-ชุบ (Tempered)
167-229 HB (4.4-20.5 HRC ) 201-269 HB (13.8-27.6 HRC)
S50C 179-235 HB (8.0-21.7 HRC ) 212-277 HB (16.0-28.8 HRC)
S55C 183-255 HB (9.0-25.4 HRC ) 229-285 HB (20.5-29.9 HRC)
คุณสมบัติเหล็ก
เหล็กกล้าคาร์บอน แม่พิมพ์ทั่วไป
S45C เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel)
S50C เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel)
S55C เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High Carbon Steel)
ลักษณะเด่น
เป็นเหล็กที่ชุบแข็งได้ง่าย ทนทานการเสียดสีได้ดี มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับทำ ชิ้นส่วนพื้นฐาน และการใช้ง่าน หรือโครงสร้างของแม่พิมพ์ชิ้นงานทั่วๆไป
รูปแบบการใช้งาน
ใช้ทำเครื่องมือช่าง ใบมีดไสไม้ ใบมีดตัดกระดาษ แม่พิมพ์ฉีด งานปั้ม งานอะหลั่ย น๊อต
Injection Mold
Injection and Injection-Transfer Molding
Injection molding rubber was originally an extension from the plastics industry in the early to mid 1960s. After overcoming the initial issues of temperature (plastics is cooled when molding and rubber is heated) and pressure (rubber injection molding requires significantly more pressure per square inch of cavity surface), the process has become the most efficient way to mold rubber in most cases.
Injection and injection-transfer molding start with more efficient material preparation. The material is mixed, typically in 500 pound batches, and then stripped immediately after being mixed, into continuous strips measuring approximately 1.25" wide and 0.375" thick. This strip is fed into a screw which charges a barrel as needed with a pre-defined amount of material. When the mold is closed, the material in the barrel is injected into the mold cavities and cured.
There are many advantages to this process:
Complete elimination of pre-forms, a labor-intensive step that can introduce variability in pre-form weight and shape resulting in variability of the finished product.
Complete elimination of operator placement of pre-forms. In many cases, the operator has to "strategically" place the pre-forms in either the cavity (compression molding) or the pot (transfer molding) to insure quality output.
The injection screw pre-heats the material before forcing it into the cavities. This decreases the viscosity of the material, allowing it to flow more easily into the cavities. The other advantage is the potential for decreased cure time for two reasons:
more rapid cavity filling due to lower viscosity
the material is well on it's way to being cured as a result of the heat added during the screw charging and shear created during injection.
Injection-transfer molding is a combination of injection and transfer molding that Custom Rubber Corp. uses quite frequently to maximize the number of cavities in a given footprint. The injection machine is used to fill the pot with a pre-defined amount of pre-heated rubber. The one disadvantage with this process is the added material waste in the transfer pad.
Injection molding rubber was originally an extension from the plastics industry in the early to mid 1960s. After overcoming the initial issues of temperature (plastics is cooled when molding and rubber is heated) and pressure (rubber injection molding requires significantly more pressure per square inch of cavity surface), the process has become the most efficient way to mold rubber in most cases.
Injection and injection-transfer molding start with more efficient material preparation. The material is mixed, typically in 500 pound batches, and then stripped immediately after being mixed, into continuous strips measuring approximately 1.25" wide and 0.375" thick. This strip is fed into a screw which charges a barrel as needed with a pre-defined amount of material. When the mold is closed, the material in the barrel is injected into the mold cavities and cured.
There are many advantages to this process:
Complete elimination of pre-forms, a labor-intensive step that can introduce variability in pre-form weight and shape resulting in variability of the finished product.
Complete elimination of operator placement of pre-forms. In many cases, the operator has to "strategically" place the pre-forms in either the cavity (compression molding) or the pot (transfer molding) to insure quality output.
The injection screw pre-heats the material before forcing it into the cavities. This decreases the viscosity of the material, allowing it to flow more easily into the cavities. The other advantage is the potential for decreased cure time for two reasons:
more rapid cavity filling due to lower viscosity
the material is well on it's way to being cured as a result of the heat added during the screw charging and shear created during injection.
Injection-transfer molding is a combination of injection and transfer molding that Custom Rubber Corp. uses quite frequently to maximize the number of cavities in a given footprint. The injection machine is used to fill the pot with a pre-defined amount of pre-heated rubber. The one disadvantage with this process is the added material waste in the transfer pad.
ตอบเรื่องการจัดทำ Process inspection
จะนำข้องมูลมา ตอบให้เร็วๆ นี้ ครับ ส่วน บ. ที่คุณปุ๊ก ทำงาน พี่รู้จักอยู่แล้วละ ยินดีที่จะช่วยเรื่อง ปัญหา
CNC & CAD/CAM กับงานผลิตชิ้นส่วนและแม่พิมพ์
CNC & CAD/CAM กับงานผลิตชิ้นส่วนและแม่พิมพ์
กระบวนการผลิตชิ้นส่วนหรือแม่พิมพ์ด้วย CNC และ CAD/CAM สามารถแสดงได้ด้วยแผนผังดังรูปที่ 1 โดยเริ่มต้นด้วยการสร้างแบบจำลอง หรือ โมเดล 3 มิติจากแบบ(Part Drawing) หรือ แบบร่าง โดยใช้ซอฟต์แวร์ประเภท CAD จากนั้นนำแบบจำลองไปสร้างข้อมูลสำหรับกัดงานด้วยซอฟต์แวร์ CAM หรือนำไปวิเคราะห์ข้อมูลทางวิศวกรรมด้วย CAE เมื่อได้ข้อมูล G-Code (NC Data หรือ Part Program) แล้ว เราสามารถนำ G-Code ส่งเข้าเครื่องจักรด้วยวิธีการ DNC (Direct Numerical Control) ซอฟต์แวร์ CAD/CAM ที่นำมาช่วยในการผลิตนั้น ประกอบด้วยองค์ประกอบ 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ ในส่วนของ CAD (Computer Aided Design) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ช่วยในสร้างแบบจำลองของชิ้นงานบนคอมพิวเตอร์(Computer Model) และ CAM (Computer Aided Manufacturing) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ช่วยในการสร้างโปรแกรมที่จะนำไปใช้สั่งงานเครื่องจักร มีผู้นิยามคำจำกัดความของ CAD/CAM แตกต่างกันออกไปตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน ตัวอย่างเช่น ในความเป็นจริงแล้วซอฟต์แวร์ CAD/CAM ที่เราใช้งานในปัจจุบัน อาจกล่าวว่า CAM จะเป็นเพียงใช้ช่วยในงานขึ้นรูปเท่านั้น (Computer Aided Machining)
มีข้อควรระลึกไว้เสมอว่า CAD/CAM เป็นเพียงแค่เครื่องมือประเภทหนึ่งที่ใช้ช่วยในการออกแบบและสร้างโปรแกรมสำหรับเครื่องจักร CNC เท่านั้น ดังนั้นการที่จะทำให้ CAD/CAM ใช้งานได้ดี จะขึ้นอยู่กับความสามารถของบุคลากรด้วย
CNC
ในกระบวนการผลิตแบบยืดหยุ่น(FA) เครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนรูปแบบการผลิตได้ง่าย เพื่อรับมือกับรูปแบบของสินค้าที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว โดยผลิตจำนวนน้อยๆเครื่องจักรที่เหมาะสมกับการผลิตแบบนี้ ในปัจจุบันคือ เครื่องจักรประเภท CNC (Computerized Numerical Control) เครื่องจักร CNC เป็นเครื่องจักรที่มีหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ฝังตัวอยู่กับเครื่องจักร เพื่อทำหน้าที่ควบคุมการทำงาน(Controller) ของเครื่อง โดยสามารถควบคุมและปรับเปลี่ยนการทำงานได้ง่ายโดยผ่านโปรแกรมควบคุม
Chevalier
บริษัท คาทีเนียร์ เป็นตัวแทนจำหน่ายเครื่องจักรยี่ห้อ Chevalier จากบริษัท Falcon Machine Tools ประเทศไต้หวัน บริษัท Falcon Machine Tools เป็นบริษัทผลิตเครื่องจักรหลายประเภท ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี ค.ศ.1978 มีสาขาในยุโรปและอเมริกา(Chevalier Machinery Inc.) เพื่อผลิตและจัดจำหน่าย โรงงานในประเทศไต้หวันเป็นโรงงานขนาดใหญ่ มีพื้นที่มากกว่า 35,000 ตารางเมตร ในปี ค.ศ. 1981 ทางบริษัทได้รับรางวัล Grade A Manufacturer จากรัฐบาล และเป็นโรงงานผลิตเครื่องจักรโรงแรกในไต้หวัน ที่ได้ ISO 9002 ระบบคุณภาพในปี ค.ศ.1992 นอกจากนี้เครื่องจักรหลายๆรุ่นของบริษัทได้รับรางวัลที่หนึ่งในด้านการออกแบบ เช่น เครื่องเจียระไนราบ แบบ CNC รุ่น FSG-C1224CNC ได้รางวัลที่หนึ่งในด้าน R&D จากหน่วยงาน TAMI
บริษัท Falcon Machine Tools เน้นด้าน R&D และคุณภาพ เป็นที่รู้จักกันดีว่า เครื่องเจียระไนของบริษัทฯมีความโดดเด่นทางด้านคุณภาพที่เทียบได้กับผลิตภัณฑ์จากประเทศญี่ปุ่น นอกจากนี้บริษัทฯยังเป็นผู้ผลิตจำนวนน้อยราย ที่ผลิตชิ้นส่วนใช้ในเครื่องจักรเองเกือบทั้งหมด ซึ่งช่วยให้การควบคุมคุณภาพภายในเป็นไปได้โดยง่ายและเที่ยงตรงมากขึ้น
Products
ผลิตภัณฑ์ Chevalier ที่จัดจำหน่ายโดยบริษัทคาทีเนียร์ มีดังนี้
เครื่องเจียระไนราบแบบแมนนวล
เครื่องเจียระไนราบแบบอัตโนมัติ
เครื่องเจียระไน Profile แบบ CNC (Profile Grinder)
เครื่องเจียรลับ Tool และ Cutter
เครื่องกัดแบบแมนนวล
เครื่องกัด CNC (CNC Milling)
เครื่องกัด CNC แบบรวมศูนย์ (CNC Machining Center)
เครื่องกลึง CNC (CNC Lathe)
นอกจากนี้ทางบริษัท Falcon Machine Tools ยังมีเครื่อง EDM, Cylindrical Grinders และ Robot ที่ผลิตและจัดจำหน่ายเฉพาะในยุโรปและอเมริกาเท่านั้น
CAD
องค์ประกอบที่สำคัญส่วนแรกของ CAD/CAM คือ CAD โดยปกติเราจะไม่สามารถสร้างโปรแกรมสำหรับสั่งงานเครื่องจักร CNC ได้ถูกต้อง ถ้าเราไม่สามารถสร้างแบบจำลองหรือโมเดลขึ้นมาก่อน ถึงแม้ความสามารถของซอฟต์แวร์และประสิทธิภาพความเร็วของคอมพิวเตอร์จะเพิ่มมากขึ้น แต่ส่วนของ CAD นี้ ยังต้องพึ่งพาความสามารถของคนค่อนข้างมาก และยังเสียเวลานานในการขึ้นรูปงานบนคอมพิวเตอร์อยู่ดี เราสามารถจำแนกประเภทของ CAD ในงาน CAD/CAM ตามวิธีการขึ้นรูปโมเดล แบ่งได้ดังนี้
1. แบบโครงลวด (Wireframe Modeling)
แบบจำลองแบบโครงลวด ประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานที่เป็นเส้นต่างๆ เช่น เส้นตรง เส้นโค้ง วงกลม หรือ เส้น spline มาขึงเป็นรูปร่างให้ดูคล้ายงานจริง
2. แบบพื้นผิว (Surface Modeling)
โครงสร้างแบบพื้นผิว เกิดจากการสร้างพื้นผิวจำลองปิดลงบนโครงสร้างแบบโครงลวด เหมือนการเอากระดาษสาปิดลงบนโครงว่าว ข้อดีของแบบจำลองชนิดนี้ คือ สามารถที่จะให้แสงเงา(Shading) เพื่อตรวจสอบดูงานได้ ภาพที่ใกล้เคียงความจริง และยังง่ายต่อการนำไปใช้ในการวิเคราะห์แบบ เช่น การหาพื้นที่ผิว, ปริมาตร หรือนำแบบจำลองไปทดลองกัดงานออกมาเป็นรูปร่างที่ต้องการ
3. แบบทรงตัน (Solid Modeling)
แบบจำลองแบบนี้แตกต่างค่อนข้างมากกับสองแบบแรกในวิธีการสร้างและฐานข้อมูลของแบบจำลอง โดยเป็นวิธีการสร้างทรงตันขึ้นมาแล้วค่อยๆตัดออกหรือเติมเนื้อเข้าไป วิธีการนี้จะใกล้เคียงกับการผลิตงานจริง หรือการขึ้นรูป Mock-up มากที่สุด แบบจำลองแบบนี้จะมีทั้งข้อมูลพื้นผิวและข้อมูลภายในพร้อม ซึ่งเหมาะกับงานที่จะไปทดสอบทางวิศวกรรม(CAE)
ปัจจุบันแม้ว่า CAD แบบ Solid จะสามารถทำงานได้ซับซ้อนและใช้ได้ง่ายขึ้นเรื่อยๆ แต่ก็ค่อนข้างจำกัดกับงานที่มีรูปทรงเรขาคณิตและที่ไม่ซับซ้อนมาก งานชิ้นส่วนที่มีรูปทรงซับซ้อนมากผู้ใช้ส่วนใหญ่ยังคงใช้วิธีการขึ้นรูปแบบ Surface อย่างไรก็ตามเราสามารถใช้ CAD/CAM หลายๆยี่ห้อใช้งานขึ้นรูปชิ้นงานด้วยวิธีทั้งสามแบบผสมผสานกันได้(Hybrid Modeling) ซึ่งช่วยให้การขึ้นเป็นไปได้ง่ายขึ้น
CAM
ในส่วนของ CAM อาจแบ่งประเภทตามการประยุกต์การใช้งานหรือตามประเภทของเครื่องจักร ได้แก่ ประเภทงานกัด (Milling), งานกลึง(Lathe,Turning), งาน Wire-EDM เป็นต้น โดยทั่วไป CAD/CAM ในท้องตลาดจะเน้นไปทางงานกัด ซึ่งเป็นงานที่เขียนโปรแกรมเองได้ยากและงานค่อนข้างมีความซับซ้อนสูง เราสามารถแบ่ง CAM ในงานกัดได้เป็นแบบ สองแกนครึ่ง, สามแกน และ มากกว่าสามแกน
1. CAM 2.5 Axis
ได้แก่การเดินงานประเภท กัดรอบรูป(Profile), การขุดหลุม(Pocket) และการเจาะรู-ต๊าปเกลียว(Drilling-Tapping) ถึงแม้งานเหล่านี้จะสามารถเขียนโปรแกรมด้วยคนได้ไม่ยากนัก แต่ CAD/CAM จะสามารถช่วยลดข้อผิดพลาดในการเขียนโปรแกรม และช่วยเดินงานได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
2. CAM 3 Axis
โดยปกติจะเป็นการกัดผิวโมเดลเป็นหลัก ซึ่งแยกออกเป็นการกัดหยาบและกัดละเอียด งานประเภทนี้จะมีการเดินมีดในลักษณะ 3 แกน ใช้มากในการขึ้นรูปแม่พิมพ์หรือชิ้นส่วนที่ซับซ้อน ความสามารถจะดูได้โดยวิธีการเดินมีด, วิธีการเข้าและออกจากงาน, ความสามารถในการคำนวณงานซับซ้อนโดยไม่มีข้อผิดพลาด และกินงานได้ละเอียดถูกต้องตามต้องการ เป็นต้น โดยทั่วไปโปรแกรมกัดงานที่ได้จาก CAD/CAM 3 แกนจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าการเตรียมด้วยมือมาก และจะได้งานที่คุณภาพดีกว่า
3. CAM 4-5 Axis
ในงานหลายลักษณะ การเดินมีดใน 3 แกนจะไม่สามารถเข้าซอกที่หลบมุมอยู่(Under-Cut) โดยเฉพาะงานขึ้นรูปชิ้นส่วนโดยตรง เช่น ใบพัด จำเป็นต้องมีการบิดหมุนบิดมีดหรือโต๊ะงานเพื่อให้กินงานได้ การเขียนโปรแกรมสำหรับเครื่อง CNC ในลักษณะนี้จะทำได้ยากยิ่งขึ้น CAD/CAM หลายตัว มีแกนที่ 4 หรือที่ 5 เพื่อช่วยงานนี้
วิธีการใช้งาน CAM โดยปกติจะง่ายกว่า CAD และอิงกับความสามารถโดยตรงของซอฟต์แวร์ และรูปแบบการกัดงานที่มีให้ในการที่จะได้เส้นทางเดินของมีด(Tool Path) ที่มีประสิทธิภาพ เส้นทางเดินที่มีประสิทธิภาพจะมีการยกมีดน้อย เดินกินอากาศน้อย และเดินแบบฉลาดจะช่วยลดเวลากัดงานจริงบนเครื่องได้มาก ทั้งยังเป็นการประหยัดการใช้มีดอีกด้วย
กระบวนการผลิตชิ้นส่วนหรือแม่พิมพ์ด้วย CNC และ CAD/CAM สามารถแสดงได้ด้วยแผนผังดังรูปที่ 1 โดยเริ่มต้นด้วยการสร้างแบบจำลอง หรือ โมเดล 3 มิติจากแบบ(Part Drawing) หรือ แบบร่าง โดยใช้ซอฟต์แวร์ประเภท CAD จากนั้นนำแบบจำลองไปสร้างข้อมูลสำหรับกัดงานด้วยซอฟต์แวร์ CAM หรือนำไปวิเคราะห์ข้อมูลทางวิศวกรรมด้วย CAE เมื่อได้ข้อมูล G-Code (NC Data หรือ Part Program) แล้ว เราสามารถนำ G-Code ส่งเข้าเครื่องจักรด้วยวิธีการ DNC (Direct Numerical Control) ซอฟต์แวร์ CAD/CAM ที่นำมาช่วยในการผลิตนั้น ประกอบด้วยองค์ประกอบ 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ ในส่วนของ CAD (Computer Aided Design) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ช่วยในสร้างแบบจำลองของชิ้นงานบนคอมพิวเตอร์(Computer Model) และ CAM (Computer Aided Manufacturing) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ช่วยในการสร้างโปรแกรมที่จะนำไปใช้สั่งงานเครื่องจักร มีผู้นิยามคำจำกัดความของ CAD/CAM แตกต่างกันออกไปตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน ตัวอย่างเช่น ในความเป็นจริงแล้วซอฟต์แวร์ CAD/CAM ที่เราใช้งานในปัจจุบัน อาจกล่าวว่า CAM จะเป็นเพียงใช้ช่วยในงานขึ้นรูปเท่านั้น (Computer Aided Machining)
มีข้อควรระลึกไว้เสมอว่า CAD/CAM เป็นเพียงแค่เครื่องมือประเภทหนึ่งที่ใช้ช่วยในการออกแบบและสร้างโปรแกรมสำหรับเครื่องจักร CNC เท่านั้น ดังนั้นการที่จะทำให้ CAD/CAM ใช้งานได้ดี จะขึ้นอยู่กับความสามารถของบุคลากรด้วย
CNC
ในกระบวนการผลิตแบบยืดหยุ่น(FA) เครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนรูปแบบการผลิตได้ง่าย เพื่อรับมือกับรูปแบบของสินค้าที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว โดยผลิตจำนวนน้อยๆเครื่องจักรที่เหมาะสมกับการผลิตแบบนี้ ในปัจจุบันคือ เครื่องจักรประเภท CNC (Computerized Numerical Control) เครื่องจักร CNC เป็นเครื่องจักรที่มีหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ฝังตัวอยู่กับเครื่องจักร เพื่อทำหน้าที่ควบคุมการทำงาน(Controller) ของเครื่อง โดยสามารถควบคุมและปรับเปลี่ยนการทำงานได้ง่ายโดยผ่านโปรแกรมควบคุม
Chevalier
บริษัท คาทีเนียร์ เป็นตัวแทนจำหน่ายเครื่องจักรยี่ห้อ Chevalier จากบริษัท Falcon Machine Tools ประเทศไต้หวัน บริษัท Falcon Machine Tools เป็นบริษัทผลิตเครื่องจักรหลายประเภท ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี ค.ศ.1978 มีสาขาในยุโรปและอเมริกา(Chevalier Machinery Inc.) เพื่อผลิตและจัดจำหน่าย โรงงานในประเทศไต้หวันเป็นโรงงานขนาดใหญ่ มีพื้นที่มากกว่า 35,000 ตารางเมตร ในปี ค.ศ. 1981 ทางบริษัทได้รับรางวัล Grade A Manufacturer จากรัฐบาล และเป็นโรงงานผลิตเครื่องจักรโรงแรกในไต้หวัน ที่ได้ ISO 9002 ระบบคุณภาพในปี ค.ศ.1992 นอกจากนี้เครื่องจักรหลายๆรุ่นของบริษัทได้รับรางวัลที่หนึ่งในด้านการออกแบบ เช่น เครื่องเจียระไนราบ แบบ CNC รุ่น FSG-C1224CNC ได้รางวัลที่หนึ่งในด้าน R&D จากหน่วยงาน TAMI
บริษัท Falcon Machine Tools เน้นด้าน R&D และคุณภาพ เป็นที่รู้จักกันดีว่า เครื่องเจียระไนของบริษัทฯมีความโดดเด่นทางด้านคุณภาพที่เทียบได้กับผลิตภัณฑ์จากประเทศญี่ปุ่น นอกจากนี้บริษัทฯยังเป็นผู้ผลิตจำนวนน้อยราย ที่ผลิตชิ้นส่วนใช้ในเครื่องจักรเองเกือบทั้งหมด ซึ่งช่วยให้การควบคุมคุณภาพภายในเป็นไปได้โดยง่ายและเที่ยงตรงมากขึ้น
Products
ผลิตภัณฑ์ Chevalier ที่จัดจำหน่ายโดยบริษัทคาทีเนียร์ มีดังนี้
เครื่องเจียระไนราบแบบแมนนวล
เครื่องเจียระไนราบแบบอัตโนมัติ
เครื่องเจียระไน Profile แบบ CNC (Profile Grinder)
เครื่องเจียรลับ Tool และ Cutter
เครื่องกัดแบบแมนนวล
เครื่องกัด CNC (CNC Milling)
เครื่องกัด CNC แบบรวมศูนย์ (CNC Machining Center)
เครื่องกลึง CNC (CNC Lathe)
นอกจากนี้ทางบริษัท Falcon Machine Tools ยังมีเครื่อง EDM, Cylindrical Grinders และ Robot ที่ผลิตและจัดจำหน่ายเฉพาะในยุโรปและอเมริกาเท่านั้น
CAD
องค์ประกอบที่สำคัญส่วนแรกของ CAD/CAM คือ CAD โดยปกติเราจะไม่สามารถสร้างโปรแกรมสำหรับสั่งงานเครื่องจักร CNC ได้ถูกต้อง ถ้าเราไม่สามารถสร้างแบบจำลองหรือโมเดลขึ้นมาก่อน ถึงแม้ความสามารถของซอฟต์แวร์และประสิทธิภาพความเร็วของคอมพิวเตอร์จะเพิ่มมากขึ้น แต่ส่วนของ CAD นี้ ยังต้องพึ่งพาความสามารถของคนค่อนข้างมาก และยังเสียเวลานานในการขึ้นรูปงานบนคอมพิวเตอร์อยู่ดี เราสามารถจำแนกประเภทของ CAD ในงาน CAD/CAM ตามวิธีการขึ้นรูปโมเดล แบ่งได้ดังนี้
1. แบบโครงลวด (Wireframe Modeling)
แบบจำลองแบบโครงลวด ประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานที่เป็นเส้นต่างๆ เช่น เส้นตรง เส้นโค้ง วงกลม หรือ เส้น spline มาขึงเป็นรูปร่างให้ดูคล้ายงานจริง
2. แบบพื้นผิว (Surface Modeling)
โครงสร้างแบบพื้นผิว เกิดจากการสร้างพื้นผิวจำลองปิดลงบนโครงสร้างแบบโครงลวด เหมือนการเอากระดาษสาปิดลงบนโครงว่าว ข้อดีของแบบจำลองชนิดนี้ คือ สามารถที่จะให้แสงเงา(Shading) เพื่อตรวจสอบดูงานได้ ภาพที่ใกล้เคียงความจริง และยังง่ายต่อการนำไปใช้ในการวิเคราะห์แบบ เช่น การหาพื้นที่ผิว, ปริมาตร หรือนำแบบจำลองไปทดลองกัดงานออกมาเป็นรูปร่างที่ต้องการ
3. แบบทรงตัน (Solid Modeling)
แบบจำลองแบบนี้แตกต่างค่อนข้างมากกับสองแบบแรกในวิธีการสร้างและฐานข้อมูลของแบบจำลอง โดยเป็นวิธีการสร้างทรงตันขึ้นมาแล้วค่อยๆตัดออกหรือเติมเนื้อเข้าไป วิธีการนี้จะใกล้เคียงกับการผลิตงานจริง หรือการขึ้นรูป Mock-up มากที่สุด แบบจำลองแบบนี้จะมีทั้งข้อมูลพื้นผิวและข้อมูลภายในพร้อม ซึ่งเหมาะกับงานที่จะไปทดสอบทางวิศวกรรม(CAE)
ปัจจุบันแม้ว่า CAD แบบ Solid จะสามารถทำงานได้ซับซ้อนและใช้ได้ง่ายขึ้นเรื่อยๆ แต่ก็ค่อนข้างจำกัดกับงานที่มีรูปทรงเรขาคณิตและที่ไม่ซับซ้อนมาก งานชิ้นส่วนที่มีรูปทรงซับซ้อนมากผู้ใช้ส่วนใหญ่ยังคงใช้วิธีการขึ้นรูปแบบ Surface อย่างไรก็ตามเราสามารถใช้ CAD/CAM หลายๆยี่ห้อใช้งานขึ้นรูปชิ้นงานด้วยวิธีทั้งสามแบบผสมผสานกันได้(Hybrid Modeling) ซึ่งช่วยให้การขึ้นเป็นไปได้ง่ายขึ้น
CAM
ในส่วนของ CAM อาจแบ่งประเภทตามการประยุกต์การใช้งานหรือตามประเภทของเครื่องจักร ได้แก่ ประเภทงานกัด (Milling), งานกลึง(Lathe,Turning), งาน Wire-EDM เป็นต้น โดยทั่วไป CAD/CAM ในท้องตลาดจะเน้นไปทางงานกัด ซึ่งเป็นงานที่เขียนโปรแกรมเองได้ยากและงานค่อนข้างมีความซับซ้อนสูง เราสามารถแบ่ง CAM ในงานกัดได้เป็นแบบ สองแกนครึ่ง, สามแกน และ มากกว่าสามแกน
1. CAM 2.5 Axis
ได้แก่การเดินงานประเภท กัดรอบรูป(Profile), การขุดหลุม(Pocket) และการเจาะรู-ต๊าปเกลียว(Drilling-Tapping) ถึงแม้งานเหล่านี้จะสามารถเขียนโปรแกรมด้วยคนได้ไม่ยากนัก แต่ CAD/CAM จะสามารถช่วยลดข้อผิดพลาดในการเขียนโปรแกรม และช่วยเดินงานได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
2. CAM 3 Axis
โดยปกติจะเป็นการกัดผิวโมเดลเป็นหลัก ซึ่งแยกออกเป็นการกัดหยาบและกัดละเอียด งานประเภทนี้จะมีการเดินมีดในลักษณะ 3 แกน ใช้มากในการขึ้นรูปแม่พิมพ์หรือชิ้นส่วนที่ซับซ้อน ความสามารถจะดูได้โดยวิธีการเดินมีด, วิธีการเข้าและออกจากงาน, ความสามารถในการคำนวณงานซับซ้อนโดยไม่มีข้อผิดพลาด และกินงานได้ละเอียดถูกต้องตามต้องการ เป็นต้น โดยทั่วไปโปรแกรมกัดงานที่ได้จาก CAD/CAM 3 แกนจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าการเตรียมด้วยมือมาก และจะได้งานที่คุณภาพดีกว่า
3. CAM 4-5 Axis
ในงานหลายลักษณะ การเดินมีดใน 3 แกนจะไม่สามารถเข้าซอกที่หลบมุมอยู่(Under-Cut) โดยเฉพาะงานขึ้นรูปชิ้นส่วนโดยตรง เช่น ใบพัด จำเป็นต้องมีการบิดหมุนบิดมีดหรือโต๊ะงานเพื่อให้กินงานได้ การเขียนโปรแกรมสำหรับเครื่อง CNC ในลักษณะนี้จะทำได้ยากยิ่งขึ้น CAD/CAM หลายตัว มีแกนที่ 4 หรือที่ 5 เพื่อช่วยงานนี้
วิธีการใช้งาน CAM โดยปกติจะง่ายกว่า CAD และอิงกับความสามารถโดยตรงของซอฟต์แวร์ และรูปแบบการกัดงานที่มีให้ในการที่จะได้เส้นทางเดินของมีด(Tool Path) ที่มีประสิทธิภาพ เส้นทางเดินที่มีประสิทธิภาพจะมีการยกมีดน้อย เดินกินอากาศน้อย และเดินแบบฉลาดจะช่วยลดเวลากัดงานจริงบนเครื่องได้มาก ทั้งยังเป็นการประหยัดการใช้มีดอีกด้วย
Injection molding defects
Injection molding defects
แบ่ง จุดบกพร่องออกเป็น 2 แบบ คือ จุลภาค และ มหภาค
- จุดบกพร่องแบบจุลภาค ประกอบด้วยการปนเปื้อนที่เกิดขึ้นในเนื้อชิ้นงาน,ช่องว่างที่เกิดหลังการ Crosslink เนื่องจากการรวมตัวและการกระจายตัวของอนุภาคไม่ถูกต้อง ซึ่งคล้ายๆ กับ จุดบกพร่อง ที่เกิดขึ้นในกระบวนการขึ้นรูปแบบอื่น
- จุดบกพร่องแบบมหภาค สามารถแบ่งเป็น 2 กลุ่มย่อย คือ
(1) mold-filling defects - การฉีดไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดรูพรุน และเป็นรอย โดยมีประเด็นหลักๆ ดังต่อไปนี้
1.1 สาเหตุจากแม่พิมพ์ อันดับแรก ปริมาตรของชิ้นงานไม่สัมพันธ์ กันกับ รูฉีดหรือเล็กเกินไป ทำให้ชิ้นงานไม่เต็มเบ้า
สิ่งต่อไปก็คือ จุดเข้าของ รูฉีด ไม่เหมาะสม สิ่งสุดท้าย ความลึกของเบ้าพิมพ์
1.2 ตัวแปรในการฉีดชิ้นงาน โดยเฉพาะอุณหภูมิแม่พิมพ์ และอัตราความเร็วในการฉีด และที่สำคัญ อุณหภูมิของการอุ่น compound ถ้าอุณหภูมิต่ำเกินไป จะทำให้การฉีดจะมีแรงต้านสูง และจะทำให้เกิดอุณหภูมิสูงขณะฉีดซึ่งมีผลทำใหเกิดแผลที่ชิ้นงาน
กรณีที่อุณหภูมิสูงเกินไป อาจจะทำให้ Compound Scorch ได้ (short shot )ที่เหมาะสม ขึ้นอยู่กับชนิดของชิ้นยาง โดยอยู่ที่ระหว่าง 70-85 องศา C
(2) solidification defects – เกิดช่องว่างรอยร้าวเนื่องจาก ความเค้นตกค้างที่เกิดขึ้นในระหว่างการแข็งตัว
ผลจากข้อ (1) คือ ได้ชิ้นส่วนรายละเอียดไม่ครบ สาเหตุ จากการออกแบบ Runner ไม่ดีจึงทำให้เกิดผลข้อ (2) ด้วย เช่นการแข็งตัวที่ทางเข้าสู่ mold (freeze-off) ทำให้ไม่สามารถฉีดเข้า mold ได้อย่างสะดวก
+++ ความพรุนของมุมชิ้นงาน เกิดจากอากาศขังอยู่ข้างใน (อาจจะ Under Cure ก็ได้ )
+++ knit line เกิดเนื้อไม่เชื่อมกันดี เป็นจุดที่อ่อนแอในชิ้นงาน
รูปแสดงการ flow เข้าสู่ mold คล้ายๆ สปาแกตตี้ ส่วนแรกที่สัมผัส mold จะ Scorch และแข็งตัว ถ้า Scorch ตัวเร็วก็จะทำให้เกิดช่องว่างระหว่างขั้นและเกิด knit line
รูปแสดงผลของการออกแบบทางเข้าสู่ mold ในรูป a ทางเข้าอยู่ที่ปลาย และในรูป b ทางเข้าตั้งฉากและอยู่ตรงกลางของ mold จะเกิดการไหลแบบ plug flow และเกิด knit line น้อย
“short shot” ต่อการ fill เข้า mill ที่มีประตูเข้า 2 แนวแตกต่างกัน
หลังจากการเผาที่อุณหภูมิสูงแล้ว knit line ยังคงเป็นรอยร้าวขนาดใหญ่ ช่องว่างหรือเป็นชิ้นๆ ซึ่งจะมีผลต่อความแข็งแรงของชิ้นงาน
วิธี short shot จะแก้ปัญหานี้ได้โดยการแก้การไม่ฉีดเข้าทางด้านบน (มีแนวโน้มที่จะเกิด knit line ขึ้นที่ใกล้กับ backface ซึ่งนำไปทดสอบการหมุนจะเสียหายที่ความเร็ว 80,500 rpm. ซึ่งต่ำกว่าค่าที่ออกแบบไว้ และพบว่าจะเกิดรอบตำหนิใกล้ผิวของ backface จึงได้เปลี่ยนจากการฉีดจากด้าน nose end เป็นด้าน shaft end ปรากฏว่าไม่มี knit line เกิดขึ้น
แบ่ง จุดบกพร่องออกเป็น 2 แบบ คือ จุลภาค และ มหภาค
- จุดบกพร่องแบบจุลภาค ประกอบด้วยการปนเปื้อนที่เกิดขึ้นในเนื้อชิ้นงาน,ช่องว่างที่เกิดหลังการ Crosslink เนื่องจากการรวมตัวและการกระจายตัวของอนุภาคไม่ถูกต้อง ซึ่งคล้ายๆ กับ จุดบกพร่อง ที่เกิดขึ้นในกระบวนการขึ้นรูปแบบอื่น
- จุดบกพร่องแบบมหภาค สามารถแบ่งเป็น 2 กลุ่มย่อย คือ
(1) mold-filling defects - การฉีดไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดรูพรุน และเป็นรอย โดยมีประเด็นหลักๆ ดังต่อไปนี้
1.1 สาเหตุจากแม่พิมพ์ อันดับแรก ปริมาตรของชิ้นงานไม่สัมพันธ์ กันกับ รูฉีดหรือเล็กเกินไป ทำให้ชิ้นงานไม่เต็มเบ้า
สิ่งต่อไปก็คือ จุดเข้าของ รูฉีด ไม่เหมาะสม สิ่งสุดท้าย ความลึกของเบ้าพิมพ์
1.2 ตัวแปรในการฉีดชิ้นงาน โดยเฉพาะอุณหภูมิแม่พิมพ์ และอัตราความเร็วในการฉีด และที่สำคัญ อุณหภูมิของการอุ่น compound ถ้าอุณหภูมิต่ำเกินไป จะทำให้การฉีดจะมีแรงต้านสูง และจะทำให้เกิดอุณหภูมิสูงขณะฉีดซึ่งมีผลทำใหเกิดแผลที่ชิ้นงาน
กรณีที่อุณหภูมิสูงเกินไป อาจจะทำให้ Compound Scorch ได้ (short shot )ที่เหมาะสม ขึ้นอยู่กับชนิดของชิ้นยาง โดยอยู่ที่ระหว่าง 70-85 องศา C
(2) solidification defects – เกิดช่องว่างรอยร้าวเนื่องจาก ความเค้นตกค้างที่เกิดขึ้นในระหว่างการแข็งตัว
ผลจากข้อ (1) คือ ได้ชิ้นส่วนรายละเอียดไม่ครบ สาเหตุ จากการออกแบบ Runner ไม่ดีจึงทำให้เกิดผลข้อ (2) ด้วย เช่นการแข็งตัวที่ทางเข้าสู่ mold (freeze-off) ทำให้ไม่สามารถฉีดเข้า mold ได้อย่างสะดวก
+++ ความพรุนของมุมชิ้นงาน เกิดจากอากาศขังอยู่ข้างใน (อาจจะ Under Cure ก็ได้ )
+++ knit line เกิดเนื้อไม่เชื่อมกันดี เป็นจุดที่อ่อนแอในชิ้นงาน
รูปแสดงการ flow เข้าสู่ mold คล้ายๆ สปาแกตตี้ ส่วนแรกที่สัมผัส mold จะ Scorch และแข็งตัว ถ้า Scorch ตัวเร็วก็จะทำให้เกิดช่องว่างระหว่างขั้นและเกิด knit line
รูปแสดงผลของการออกแบบทางเข้าสู่ mold ในรูป a ทางเข้าอยู่ที่ปลาย และในรูป b ทางเข้าตั้งฉากและอยู่ตรงกลางของ mold จะเกิดการไหลแบบ plug flow และเกิด knit line น้อย
“short shot” ต่อการ fill เข้า mill ที่มีประตูเข้า 2 แนวแตกต่างกัน
หลังจากการเผาที่อุณหภูมิสูงแล้ว knit line ยังคงเป็นรอยร้าวขนาดใหญ่ ช่องว่างหรือเป็นชิ้นๆ ซึ่งจะมีผลต่อความแข็งแรงของชิ้นงาน
วิธี short shot จะแก้ปัญหานี้ได้โดยการแก้การไม่ฉีดเข้าทางด้านบน (มีแนวโน้มที่จะเกิด knit line ขึ้นที่ใกล้กับ backface ซึ่งนำไปทดสอบการหมุนจะเสียหายที่ความเร็ว 80,500 rpm. ซึ่งต่ำกว่าค่าที่ออกแบบไว้ และพบว่าจะเกิดรอบตำหนิใกล้ผิวของ backface จึงได้เปลี่ยนจากการฉีดจากด้าน nose end เป็นด้าน shaft end ปรากฏว่าไม่มี knit line เกิดขึ้น
ภัยพิบัติล้างโลก 2012 /// อาจารย์ สุมิตร อิศรางกูร ณ อยุธยา
กรุณา ใช้วิจารณญาณในการชม
ข่าว (ข่าวจากที่ไหน?) 23 พ.ค. 2552 ช่อง 11 (4 ทุ่ม) มีการคุยเรื่อง ภัยพิบัติล้างโลก 2012
อาจารย์ สุมิตร อิศรางกูร ณ อยุธยา ผู้เชี่ยวชาญไฮโดรเจน จากองค์การนาซ่า และเป็นผู้บุกเบิกรถยนต์ Hydrogen ในประเทศไทย ด้วยวิธีการใช้ไฟฟ้าแยกน้ำที่มีประสิทธิภาพสูง
"อาจารย์ สุมิตร" ยังยืนยันด้วยว่า มนุษย์ต่างดาวนั้นมีจริง ปัจจุบันมีมนุษย์ต่างดาวมาทำงานร่วมกับองค์การ NASAโดยสื่อสารทาง "โทรจิต" ในการถ่ายทอดความรู้ทางเทคโนโลยี เพื่อช่วยมนุษย์จากอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 (มนุษย์บางคนเท่านั้นที่ถูกเลือกให้รอด)
"อาจารย์ สุมิตร" ยังยืนยันด้วยว่าโลกมนุษย์เรา ไม่ได้อยู่อย่างโดดเดี่ยว ในจักรวาลอื่นๆ ก็มีมนุษย์ต่างดาวประมาณ 200 จักรวาลซึ่งโลกของเราเป็นเพียงจักรวาลเล็กๆ 1 จักรวาล เท่านั้น เราไม่ได้อยู่โดดเดี่ยวหรอกนะ
"อาจารย์ สุมิตร" บอกว่า มนุษย์โลกสามารถติดต่อกับมนุษย์ต่างดาวมานานแล้วโดยทาง "โทรจิต" แต่ทาง "สหรัฐอเมริกา" นั้นค่อนข้างปกปิดเรื่องนี้ ทำให้คนส่วนมากในโลกไม่รู้ ในเมื่อไม่รู้ ก็จะมองว่าเรื่องมนุษย์ต่างดาวเป็นเรื่องเหลวไหล
"อาจารย์ สุมิตร" เป็นนักวิทยาศาสตร์องค์การ NASA มาหลายปีแล้ว ท่านเคยไปบอกให้กระทรวงวิทยาศาสตร์ของไทยควรเร่งสร้างยานอวกาศเพื่ออพยพคนไทยจากอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 โดยเร็ว เพราะ "คุณสุวิช" มีเทคโนโลยีในการสร้างแล้ว ขาดก็แต่งบประมาณเท่านั้นแต่กลับไม่มีใครเชื่อ แถมมองว่าท่านเป็นบ้าอีกด้วย พวกฝรั่งเขารู้กันมานาน เขาสร้างยานอวกาศเพื่ออพยพผู้คนจากอุทกภัยน้ำท่วมโลกในค.ศ. 2012 เกือบเสร็จแล้ว แต่คนไทยยังไม่เชื่อ จะจมน้ำตายกันอยู่แล้ว ไม่รู้วันๆ คนไทยทำอะไรกันอยู่ น่าสงสารคนไทยจริงๆ
" อาจารย์ สุมิตร" ยืนยันว่าอีก 3 ปี ข้างหน้านี้ โลกกำลังจะเกิดหายนะขึ้นจากอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 แน่นอน นี่เป็นเรื่องจริง ที่ฝรั่งเค้าตื่นตัวกันมาก โดยเฉพาะในหมู่นักวิทยาศาสตร์อวกาศ แต่คนไทยเกือบทั้งหมดยังไม่รู้เรื่องนี้เลยด้วยซ้ำ น่าสงสารคนไทยจริงๆ "อาจารย์ สุมิตร" กล่าวว่า คนไทยน่าจะเลิกทะเลาะกันได้แล้ว อีก 3 ปี ได้จมน้ำตายแน่ๆ เพราะอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 นั้นเป็นวันหายนะที่ร้ายแรงมาก ร้ายแรงขนาดล้างโลกเลยทีเดียว ไม่งั้นมนุษย์ต่างดาวเค้าคงไม่มาทำงานร่วมกับองค์การ NASA เพื่อช่วยในการสร้างยานอพยพผู้คนในครั้งนี้เป็นแน่
นี่เป็นเรื่องจริง ไม่ใช่เรื่องเหลวไหล เพราะ อาจารย์ สุมิตร อิศรางกูร ณ อยุธยา เป็นนักวิทยาศาสตร์องค์การ NASA จริง มีตัวตนจริงๆ
ลองหาข้อมูลของ อาจารย์ สุมิตร อิศรางกูร ณ อยุธยา ใน Google ดูนะ
ข่าว (ข่าวจากที่ไหน?) 23 พ.ค. 2552 ช่อง 11 (4 ทุ่ม) มีการคุยเรื่อง ภัยพิบัติล้างโลก 2012
อาจารย์ สุมิตร อิศรางกูร ณ อยุธยา ผู้เชี่ยวชาญไฮโดรเจน จากองค์การนาซ่า และเป็นผู้บุกเบิกรถยนต์ Hydrogen ในประเทศไทย ด้วยวิธีการใช้ไฟฟ้าแยกน้ำที่มีประสิทธิภาพสูง
"อาจารย์ สุมิตร" ทำงานในองค์การ NASA ในสายงานคือ ร่วมกับนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก เพื่อสร้างยานอวกาศ
เพื่ออพยพผู้คนจาก อุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 (แต่รู้ในวงจำกัด)
"อาจารย์ สุมิตร" ยืนยันว่าอีก 3 ปี ข้างหน้านี้ โลกกำลังจะเกิดหายนะขึ้นจากอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 แน่นอนและคนในองค์การ NASA ทุกคนทราบเรื่องนี้มานานแล้ว แล้วได้สร้างยานอวกาศเพื่ออพยพผู้คนจากอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 ใกล้เสร็จแล้ว (แต่ "อาจารย์ สุมิตร" ไม่ได้บอกว่าสร้างไว้กี่ลำ)
"อาจารย์ สุมิตร" ยังยืนยันด้วยว่า มนุษย์ต่างดาวนั้นมีจริง ปัจจุบันมีมนุษย์ต่างดาวมาทำงานร่วมกับองค์การ NASAโดยสื่อสารทาง "โทรจิต" ในการถ่ายทอดความรู้ทางเทคโนโลยี เพื่อช่วยมนุษย์จากอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 (มนุษย์บางคนเท่านั้นที่ถูกเลือกให้รอด)
"อาจารย์ สุมิตร" ยังยืนยันด้วยว่าโลกมนุษย์เรา ไม่ได้อยู่อย่างโดดเดี่ยว ในจักรวาลอื่นๆ ก็มีมนุษย์ต่างดาวประมาณ 200 จักรวาลซึ่งโลกของเราเป็นเพียงจักรวาลเล็กๆ 1 จักรวาล เท่านั้น เราไม่ได้อยู่โดดเดี่ยวหรอกนะ
"อาจารย์ สุมิตร" บอกว่า มนุษย์โลกสามารถติดต่อกับมนุษย์ต่างดาวมานานแล้วโดยทาง "โทรจิต" แต่ทาง "สหรัฐอเมริกา" นั้นค่อนข้างปกปิดเรื่องนี้ ทำให้คนส่วนมากในโลกไม่รู้ ในเมื่อไม่รู้ ก็จะมองว่าเรื่องมนุษย์ต่างดาวเป็นเรื่องเหลวไหล
"อาจารย์ สุมิตร" เป็นนักวิทยาศาสตร์องค์การ NASA มาหลายปีแล้ว ท่านเคยไปบอกให้กระทรวงวิทยาศาสตร์ของไทยควรเร่งสร้างยานอวกาศเพื่ออพยพคนไทยจากอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 โดยเร็ว เพราะ "คุณสุวิช" มีเทคโนโลยีในการสร้างแล้ว ขาดก็แต่งบประมาณเท่านั้นแต่กลับไม่มีใครเชื่อ แถมมองว่าท่านเป็นบ้าอีกด้วย พวกฝรั่งเขารู้กันมานาน เขาสร้างยานอวกาศเพื่ออพยพผู้คนจากอุทกภัยน้ำท่วมโลกในค.ศ. 2012 เกือบเสร็จแล้ว แต่คนไทยยังไม่เชื่อ จะจมน้ำตายกันอยู่แล้ว ไม่รู้วันๆ คนไทยทำอะไรกันอยู่ น่าสงสารคนไทยจริงๆ
" อาจารย์ สุมิตร" ยืนยันว่าอีก 3 ปี ข้างหน้านี้ โลกกำลังจะเกิดหายนะขึ้นจากอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 แน่นอน นี่เป็นเรื่องจริง ที่ฝรั่งเค้าตื่นตัวกันมาก โดยเฉพาะในหมู่นักวิทยาศาสตร์อวกาศ แต่คนไทยเกือบทั้งหมดยังไม่รู้เรื่องนี้เลยด้วยซ้ำ น่าสงสารคนไทยจริงๆ "อาจารย์ สุมิตร" กล่าวว่า คนไทยน่าจะเลิกทะเลาะกันได้แล้ว อีก 3 ปี ได้จมน้ำตายแน่ๆ เพราะอุทกภัยน้ำท่วมโลกใน ค.ศ. 2012 นั้นเป็นวันหายนะที่ร้ายแรงมาก ร้ายแรงขนาดล้างโลกเลยทีเดียว ไม่งั้นมนุษย์ต่างดาวเค้าคงไม่มาทำงานร่วมกับองค์การ NASA เพื่อช่วยในการสร้างยานอพยพผู้คนในครั้งนี้เป็นแน่
นี่เป็นเรื่องจริง ไม่ใช่เรื่องเหลวไหล เพราะ อาจารย์ สุมิตร อิศรางกูร ณ อยุธยา เป็นนักวิทยาศาสตร์องค์การ NASA จริง มีตัวตนจริงๆ
ลองหาข้อมูลของ อาจารย์ สุมิตร อิศรางกูร ณ อยุธยา ใน Google ดูนะ
กระบวนการผลิต ผลิตภัณฑ์ยาง
กระบวนการผลิตยาง
ขั้นที่ 1 การผสมวัตถุดิบ (Mixing)
ส่วนผสม
· ยางธรรมชาติ เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการผลิตยางคือ ช่วยทำให้ยางมีความยืดหยุ่นทนต่อแรงกระแทกและแรงดึงได้ดี แต่ยางธรรมชาติมีข้อจำกัด คือ เหมาะที่ใช้ในอุณหภูมิช่วง -40 ถึง 70 องศาเซลเซียส และไม่สามารถทนต่อน้ำมันบางประเภทได้
· ยางสังเคราะห์ เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีการพัฒนาเพื่อแก้ไขข้อบกพร่อง ให้มีคุณสมบัติเหนือยางธรรมชาติ ยางสังเคราะห์สามารถจำแนกออกได้ เป็น 2 กลุ่ม คือ
กลุ่ม 1 ยางที่มีคุณสมบัติทนความร้อนได้ดีกว่ายางธรรมชาติ แต่คุณสมบัติทานด้านความเหนียวและความยืดหยุ่นด้อยกว่ายางธรรมชาติ ยางสังเคราะห์กลุ่มนี้ ได้แก่ SBR (Styrene - Butadiene Rubber), BR (Polybutadiene Rubber)
กลุ่มที่ 2 เป็นยางที่มีคุณสมบัติทนต่อน้ำมัน ทนต่อความร้อนและโอโซน ยางสังเคราะห์ในกลุ่มนี้ เช่น CR (Chloroprene Neoprebe Rubber), NBR (Acrylomitrile Butadiene (uilites) Rubber )
· ผงเขม่าดำ (Carbon Black) เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากน้ำมันดิบ คุณสมบัติช่วยให้ยางแข็งตัว เพื่อเพิ่มความทนทานของยาง และทนต่อรอยขีดขวนต่าง ๆ
· สารเคมีต่าง ๆ เป็นส่วนประกอบที่สำคัญ ในการผสมยางธรรมชาติ ยางสังเคราะห์ และผงเขม่าดำ เพื่อเร่งปฏิกิริยาในการผลิต และเตรียมเป็น Compound Rubber ที่พร้อมนำไปขึ้นรูป สารเคมีที่ใช้แบ่งเป็น 4 กลุ่ม คือ
1. สารที่ทำให้ยางคงรูป (Vulcanizing Agent) ใส่เพื่อให้สถานะของยางอยู่สถานะยืดหยุ่นได้ กลุ่มนี้ได้แก่ กำมะถัน
2. สารป้องกันบางเสื่อมสภาพ (Protective Agent) สารกลุ่มที่ได้แก่ สารโอโซน
3. สารช่วยในกระบวนการผลิต เช่น น้ำมัน ช่วยให้ยางที่ทำการผสมมีคุณสมบัตินิ่มนวล
4. สารกระตุ้น (Activator ) เช่น ZnO , Stearic Acid
5. สารตัวเร่ง (Accelerator ) เช่น TMTD MBTS CBS OTHER
6. สารอื่น ๆ เช่น สารที่ทำให้ยางฟู ,สารป้องกันไฟฟ้า , หรือใส่ให้ยางมีสีต่าง ๆ
เครื่องจักรที่ใช้ในการผสม Compoound
ขั้นที่ 2 การเตรียมก่อนขึ้นรูป(Foaming) เพื่อให้มีขนาด/น้ำหนัก ใกล้เคียงกับแบบพิมพ์
แม่พิมพ์ ก็เป็นส่วนสำคัญในการขึ้นรูปชิ้นงาน ให้ได้ตามรูปร่างที่ต้องการ
ขั้นที่ 3 การอบยาง (Curing Machine)
เครื่องจักรสำหรับขึ้นรูปยาง เป็นการนำเอายางที่ผสมแล้ว มาขึ้นรูปเป็นลักษณะของชิ้นส่วนต่าง ๆ โดยอาจนำปัจจัยการผลิตอื่น ๆ เช่น ผ้าใบ,เหล็ก , เข้ามาเป็นส่วนประกอบ 1 เครื่องจักรที่ใช้ในการขึ้นรูปยาง มีหลาย ลักษณะคือ
1. เครื่องจักรประเภท (Extrusion) เป็นเครื่องจักรที่ใช้ขึ้นรูปยาง โดยอาศัยแรงดันจากการหมุนของสกรูดันยางผสมผ่านแม่พิมพ์ออกมา Extrusion ใช้ในการขึ้นรูปยางในส่วนของโครงยางและขอบยาง
2. เครื่องจักรประเภท (Calendar) เป็นเครื่องจักรที่ขึ้นรูปยางโดยลักษณะการรีดยาง โดยลักษณะการรีดยางผสมที่เคลือบหรือฉาบกับวัสดุอื่น ๆ ให้เป็นแผ่นที่มีความหนา โดยอาศัยการรีดผ่านลูกกลิ้งจำนวน 2 ลูกในเครื่องจักร ใช้สำหรับขึ้นรูปในส่วนของชั้นผ้าใบ และเข็มขัดรัดหน้ายางในกรณีที่เป็นยางเรเดียล หรืองานผลิต Rubber Sheet
3. เครื่องจักรประเภท (injection ) เป้นเครื่องจักที่ใช้วิธีการฉีดยาง Compound ที่มีอุณหภูมิสูงๆ โดยมี pressure และความเร็วที่เหมาะสม เข้าไปในเบ้าพิมพ์ ซึ่งอาจจะมีข้อจำกัดบ้าง
4. เครื่องจักรประเภท (Compression ) ลักษณะ เบ้าพิมพ์ คล้ายๆ กับ Injerction แต่ใช้การเอายาง Compound มาวางใส่เบ้าพิมพ์ แทนการฉีด เครื่องจักรประเภทนี้สามารถ ใช้วิธีการ แบบ transfer Mold ได้
เครื่องอบยาง (Curing Press) เป็นเครื่องจักรที่ทำหน้าที่อัดเป็นยางสำเร็จรูป เครื่องจักรมีลักษณะเป็นฝาครอบเปิด-ปิด ได้ ภายในมีแม่พิมพมร้อน เพื่ออบให้ยางสุก
เครื่องจักรสำหรับ Curing Compound แบบ Injection
เครื่องอัดยาง
เครื่อง ฉีดยาง
ขั้นที่ 4 ตัดเนื้อยางส่วนที่เกิน (Trimming)
การตัดเนื้อยางส่วนเกินก็มีหลายวิธี ตั้งแต้ตัดแต่งด้วย กรรไกร ปั้มตัด เครื่องตัด
ใช้ไนโตรเจน จนกระทั่งใช้น้ำในการตัด
ขั้นที่ 5 ได้สินค้ายางที่มีคุณภาพตามลักษณะการใช้งาน
สินค้ามีหลากหลาย ชนิด
ทั้งในอุตสาหกรรมรถยนต์ ชิ้นส่วนประกอบต่างในรถยนต์
อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า และอิเลคทรอนิคส์
ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ ที่พวกเรา และท่านๆ ทั้งหลายไปรักษาที่โรงพยาบาล
( สินค้าประเภทนี้ เป็นงานเฉพาะทาง ต้องใช้ความเชี่ยวชาญ พอสมควร)
ตลอดจนอุตสาหกรรมก่อสร้าง
จำหน่ายเครื่องจักรผลิตยางทุกชนิด ติด ต่อ 084-7663722
ตัวอย่างสินค้า
ขั้นที่ 1 การผสมวัตถุดิบ (Mixing)
ส่วนผสม
· ยางธรรมชาติ เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการผลิตยางคือ ช่วยทำให้ยางมีความยืดหยุ่นทนต่อแรงกระแทกและแรงดึงได้ดี แต่ยางธรรมชาติมีข้อจำกัด คือ เหมาะที่ใช้ในอุณหภูมิช่วง -40 ถึง 70 องศาเซลเซียส และไม่สามารถทนต่อน้ำมันบางประเภทได้
· ยางสังเคราะห์ เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีการพัฒนาเพื่อแก้ไขข้อบกพร่อง ให้มีคุณสมบัติเหนือยางธรรมชาติ ยางสังเคราะห์สามารถจำแนกออกได้ เป็น 2 กลุ่ม คือ
กลุ่ม 1 ยางที่มีคุณสมบัติทนความร้อนได้ดีกว่ายางธรรมชาติ แต่คุณสมบัติทานด้านความเหนียวและความยืดหยุ่นด้อยกว่ายางธรรมชาติ ยางสังเคราะห์กลุ่มนี้ ได้แก่ SBR (Styrene - Butadiene Rubber), BR (Polybutadiene Rubber)
กลุ่มที่ 2 เป็นยางที่มีคุณสมบัติทนต่อน้ำมัน ทนต่อความร้อนและโอโซน ยางสังเคราะห์ในกลุ่มนี้ เช่น CR (Chloroprene Neoprebe Rubber), NBR (Acrylomitrile Butadiene (uilites) Rubber )
· ผงเขม่าดำ (Carbon Black) เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากน้ำมันดิบ คุณสมบัติช่วยให้ยางแข็งตัว เพื่อเพิ่มความทนทานของยาง และทนต่อรอยขีดขวนต่าง ๆ
· สารเคมีต่าง ๆ เป็นส่วนประกอบที่สำคัญ ในการผสมยางธรรมชาติ ยางสังเคราะห์ และผงเขม่าดำ เพื่อเร่งปฏิกิริยาในการผลิต และเตรียมเป็น Compound Rubber ที่พร้อมนำไปขึ้นรูป สารเคมีที่ใช้แบ่งเป็น 4 กลุ่ม คือ
1. สารที่ทำให้ยางคงรูป (Vulcanizing Agent) ใส่เพื่อให้สถานะของยางอยู่สถานะยืดหยุ่นได้ กลุ่มนี้ได้แก่ กำมะถัน
2. สารป้องกันบางเสื่อมสภาพ (Protective Agent) สารกลุ่มที่ได้แก่ สารโอโซน
3. สารช่วยในกระบวนการผลิต เช่น น้ำมัน ช่วยให้ยางที่ทำการผสมมีคุณสมบัตินิ่มนวล
4. สารกระตุ้น (Activator ) เช่น ZnO , Stearic Acid
5. สารตัวเร่ง (Accelerator ) เช่น TMTD MBTS CBS OTHER
6. สารอื่น ๆ เช่น สารที่ทำให้ยางฟู ,สารป้องกันไฟฟ้า , หรือใส่ให้ยางมีสีต่าง ๆ
เครื่องจักรที่ใช้ในการผสม Compoound
เครื่องผสมยาง Banbury
เครื่องผสมยาง Kneader
เครื่องผสมยาง 2 ลูกกลิ้ง
เครื่อง ตากยาง
Rubber Compound
ขั้นที่ 2 การเตรียมก่อนขึ้นรูป(Foaming) เพื่อให้มีขนาด/น้ำหนัก ใกล้เคียงกับแบบพิมพ์
แม่พิมพ์ ก็เป็นส่วนสำคัญในการขึ้นรูปชิ้นงาน ให้ได้ตามรูปร่างที่ต้องการ
ขั้นที่ 3 การอบยาง (Curing Machine)
เครื่องจักรสำหรับขึ้นรูปยาง เป็นการนำเอายางที่ผสมแล้ว มาขึ้นรูปเป็นลักษณะของชิ้นส่วนต่าง ๆ โดยอาจนำปัจจัยการผลิตอื่น ๆ เช่น ผ้าใบ,เหล็ก , เข้ามาเป็นส่วนประกอบ 1 เครื่องจักรที่ใช้ในการขึ้นรูปยาง มีหลาย ลักษณะคือ
1. เครื่องจักรประเภท (Extrusion) เป็นเครื่องจักรที่ใช้ขึ้นรูปยาง โดยอาศัยแรงดันจากการหมุนของสกรูดันยางผสมผ่านแม่พิมพ์ออกมา Extrusion ใช้ในการขึ้นรูปยางในส่วนของโครงยางและขอบยาง
2. เครื่องจักรประเภท (Calendar) เป็นเครื่องจักรที่ขึ้นรูปยางโดยลักษณะการรีดยาง โดยลักษณะการรีดยางผสมที่เคลือบหรือฉาบกับวัสดุอื่น ๆ ให้เป็นแผ่นที่มีความหนา โดยอาศัยการรีดผ่านลูกกลิ้งจำนวน 2 ลูกในเครื่องจักร ใช้สำหรับขึ้นรูปในส่วนของชั้นผ้าใบ และเข็มขัดรัดหน้ายางในกรณีที่เป็นยางเรเดียล หรืองานผลิต Rubber Sheet
3. เครื่องจักรประเภท (injection ) เป้นเครื่องจักที่ใช้วิธีการฉีดยาง Compound ที่มีอุณหภูมิสูงๆ โดยมี pressure และความเร็วที่เหมาะสม เข้าไปในเบ้าพิมพ์ ซึ่งอาจจะมีข้อจำกัดบ้าง
4. เครื่องจักรประเภท (Compression ) ลักษณะ เบ้าพิมพ์ คล้ายๆ กับ Injerction แต่ใช้การเอายาง Compound มาวางใส่เบ้าพิมพ์ แทนการฉีด เครื่องจักรประเภทนี้สามารถ ใช้วิธีการ แบบ transfer Mold ได้
เครื่องอบยาง (Curing Press) เป็นเครื่องจักรที่ทำหน้าที่อัดเป็นยางสำเร็จรูป เครื่องจักรมีลักษณะเป็นฝาครอบเปิด-ปิด ได้ ภายในมีแม่พิมพมร้อน เพื่ออบให้ยางสุก
เครื่องจักรสำหรับ Curing Compound แบบ Injection
เครื่องอัดยาง
เครื่อง ฉีดยาง
ขั้นที่ 4 ตัดเนื้อยางส่วนที่เกิน (Trimming)
การตัดเนื้อยางส่วนเกินก็มีหลายวิธี ตั้งแต้ตัดแต่งด้วย กรรไกร ปั้มตัด เครื่องตัด
ใช้ไนโตรเจน จนกระทั่งใช้น้ำในการตัด
ขั้นที่ 5 ได้สินค้ายางที่มีคุณภาพตามลักษณะการใช้งาน
สินค้ามีหลากหลาย ชนิด
ทั้งในอุตสาหกรรมรถยนต์ ชิ้นส่วนประกอบต่างในรถยนต์
อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า และอิเลคทรอนิคส์
ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ ที่พวกเรา และท่านๆ ทั้งหลายไปรักษาที่โรงพยาบาล
( สินค้าประเภทนี้ เป็นงานเฉพาะทาง ต้องใช้ความเชี่ยวชาญ พอสมควร)
ตลอดจนอุตสาหกรรมก่อสร้าง
จำหน่ายเครื่องจักรผลิตยางทุกชนิด ติด ต่อ 084-7663722
ตัวอย่างสินค้า
Additives for Rubber
สารเคมีสำหรับยาง
(Additives for Rubber)
คำสำคัญ ยาง สารเคมี
สารเคมีสำหรับยาง หมายถึง สารเคมีต่างๆที่ผสมลงไปในยางเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ยางที่
คุณสมบัติตามต้องการ ยางที่ผสมสารเคมีแล้วไม่อาจนำไปใช้งานได้เว้นแต่สารเคมีเหล่านี้จะทำปฏิกิริยา
กับยางก่อนซึ่งสามารถเร่งได้ด้วยการให้ความร้อน ยางที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยากับสารเคมี เรียกว่า ยางไม่คง
รูป (Green compound หรือ Uncureed compound) ส่วนยางที่สารเคมีเข้าทำปฏิกิริยากับยางแล้ว
เรียกว่ายางคงรูป (Vulcanised rubber หรือ Cured rubber)
เนื่องจากเหตุผลในการผสมยางกับสารเคมีมี 4 ประการคือ
1.เพื่อแก้ข้อเสียของยาง
2.เพื่อเป็นตัวช่วยในขบวนการแปรรูปยาง
3.ทำให้ยางมีขอบเขตการใช้งานกว้างขึ้น
4.เพื่อเป็นการลดต้นทุนการผลิต
1. เพื่อแก้ข้อเสียของยาง ซึ่งข้อเสียของยางมีดังนี้คือ
1.1 ยางที่มีคุณสมบัติเป็นทั้งพลาสติก(plastic) และมีอีลาสติค (elastic)สมบัติเป็น
พลาสติก(plastic) คือ ความสามารถที่ยางจะพยายามรักษารูปร่างที่ได้เปลี่ยนไปตามแรงกระทำ ส่วน
สมบัติเป็นอีลาสติค (elastic) คือความสามารถที่ยางพยายามจะรักษารูปร่างเดิมก่อนที่จะทำให้เปลี่ยนไป
ตามแรงกระทำ การที่ยางมีสมบัติเป็นทั้งพลาสติคและอีลาสติคนี้ ทำให้ไม่สามารถนำยางไปใช้งานได้
โดยตรง
1.2 ยางเป็นเทอร์โมพลาสติก (Thermoplastic) ที่อุณหภูมิต่ำยางจะแข็งกระด้าง แต่เมื่อ
อุณหภูมิสูงขึ้นยางจะนิ่มหรือเยิ้ม การมีสมบัติเป็นเทอร์โมพลาสติกทำให้ยางใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิที่
จำกัด อุณหภูมิสูงประมาณ 60-70 องศาเซลเซียสยางจะนิ่มลง
1.3 ยางมีความแข็งแรงต่ำ ความต้านทานต่อแรงดึงต่ำ และความต้านทานต่อการสึกหรอ
ต่ำ เนื่องจากความหนาแน่นเชื่อมโยงสูง สายโซ่เคลื่อนไหวอย่างจำกัดเนื่องจากเกิดโครงสร้างร่างแหที่แน่น
หนา(Tight network) ทำให้ไม่สามารถเคลื่อนไหวเพื่อกระจายพลังงานที่ได้รับเป็นผลให้ความแข็งแรงของ
วัสดุต่ำ แตกหักง่าย
2
1.4 ยางสามารถละลายได้ง่ายในตัวทำละลายหลายชนิดเช่นโทลูอีน คาร์บอนเททระคลอ
ไรด์เป็นต้น
2. เพื่อเป็นตัวช่วยในขบวนการแปรรูปยาง
ปกติยางดิบที่ยังไม่ผสมกับสารเคมีอะไร จะมีสมบัติเหนียวและทำให้ลำบากในการนำไป
เข้าขบวนการต่างๆ เช่น การรีดยางให้เป็นแผ่นเรียบจากเครื่องรีดเรียบ (Calender) หรือการทำท่อยาง เส้น
ยาง จากเครื่องอดั ยางผา่ นได (Extruder) เปน็ ตน้ ขบวนการเหลา่ นจี้ ะแสดงใหเ้ หน็ ถงึ ความผิดปกติ หรือ
ความสม่ำเสมอของยางเมื่อผ่านเครื่องรีดเรียบ และความผิดปกติในการพองตัวของยางเมื่อผ่านเครื่องอัด
ยางผ่านได แต่หลังจากที่ได้เติมสารเคมีบางชนิด เช่น สารตัวเติม สารช่วยในการแปรรูปยาง จะทำให้
ผลิตผลที่ได้จากเครื่องรีดเรียบมีผิวเรียบ และสามารถจะลดปัญหาเกี่ยวกับความไม่สม่ำเสมอของแผ่นยาง
หรือการพองตัวของท่อยางได้
3.ทำให้ยางมีขอบเขตการใช้งานกว้างขึ้น
จากความเหมาะสมในการผสมสารเคมีในยาง จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสมบัติของ
ผลิตภัณฑ์ยางอย่างมาก และผลิตภัณฑ์ที่ได้เหล่านี้จะเปลี่ยนจากอ่อนไปจนถึงผลิตภัณฑ์ที่มีความสามารถ
ในการทนความร้อนเช่น กระเป๋าน้ำร้อน และผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งมาก เช่นเปลือกหม้อแบตเตอรี่
ต้องการสมบัติของผลิตภัณฑ์ยางอย่างไร ก็สามารถเลือกชนิดและปริมาณสารเคมีได้ตามวัตถุประสงค์
4.เพื่อเป็นการลดต้นทุนการผลิต
การนำยางมาทำเป็นผลิตภัณฑ์ ถ้าใช้แต่เนื้อยางล้วนๆ จะทำให้ต้นทุนการผลิตสูงสามารถ
ผสมสารอื่นที่มีราคาถูกลงไป เช่น พวกเคลย์ ไวติ้ง จะทำให้ลดต้นทุนการผลิตลง
สารที่ใช้ผสมยางเพื่อการผลิตวัตถุสำเร็จรูปยาง
สารต่างๆที่ใช้สำหรับการผลิตวัตถุสำเร็จรูปยาง อาจจำแนกเป็นพวกๆได้ดังนี้
1. สารทำให้ยางคงรูป หรือสารวัลคาไนซิ่ง (Vulcanising agent) เป็นสารที่ก่อให้เกิดการ
เชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลของยาง (crosslink) ตรงตำแหน่งที่ว่องไวต่อปฏิกิริยาได้แก่
สารกำมะถัน สารที่มีส่วนประกอบของกำมะถัน สารเพอร์ออกไซด์
2. สารเร่ง (Accelerator) ได้แก่ สารเร่งการเกิดปฏิกิริยาให้เกิดช้า ปานกลาง หรือเร็ว
เช่นกัวนีดิน(Guanidine),ไธอาโซล(Thiazole),ซัลฟีนาไมด์(Sulphenamide),ไธยูแรม
(Thiuram)
3. สารกระตุ้น หรือ สารเสริมตัวเร่ง(Activator) เป็นสารที่ช่วยเร่งอัตราการวัลคาไนยาง
ให้เร็วขึ้นโดยการทำให้สารเร่งมีความว่องไวต่อปฏิกิริยา เพื่อจะได้เกิดประสิทธิภาพ
มากขึ้น เร่งอัตราการวัลคาไนยางให้เร็วขึ้น และปรับปรุงสมบัติของผลิตภัณฑ์ให้ดี
3
ยิ่งขึ้นโดยทำให้ยางมีค่ามอดูลัสสูงขึ้น ได้แก่ กรดสเตียริก(Stearic acid) และซิงค์ออก
ไซด์(Zinc oxide)
4. สารตัวเติม (Filler) เป็นสารอื่นๆที่ไม่ใช่ยางที่ใส่ลงไปในยาง เพื่อลดต้นทุนในการผลิต
หรือเพื่อปรับปรุงสมบัติของยางให้ดีขึ้น เช่น พวกเขม่าดำ(Carbon black), แคลเซียม
คาร์บอเนต(Calcium Carbonate)
และซิลิกา(Silica)เป็นต้น
5. สารช่วยในการแปรรูปยาง หรือสารพลาสติไซเซอร์ (Plasticiser) เป็นสารทำให้ยางนิ่ม
สารพลาสติไซเซอร์ (Plasticiser)แบ่งออกเป็น 2 ประเภทดังนี้
1.สารทำให้ยางนิ่มโดยทางเคมี( Chemical Plasticser)เป็นสารเคมีที่
เมื่อใส่เข้าไปในยางจะทำให้ยางนิ่มและลดเวลาของการบดยางลงการใช้งานมักใช้กับ
ยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์มักใส่สารเคมีประเภทนี้ลงไปในยางเมื่อเริ่มต้นการ
ผสมหรือบดในเครื่องบด 2 ลูกกลิ้งและปล่อยให้สารทำปฏิกิริยากับยางเป็นระยะเวลา
สั้นๆก่อนที่จะใส่สารอื่นลงไปได้ แก่ Sulphonic acid,Xylyl mercaptan
2.สารช่วยทำให้ยางนิ่มโดยทางกายภาพ(Physical plasticiser) เป็นสาร
พลาสติไซเซอร์ที่ใส่เข้าไปแล้วจะทำหน้าที่เป็นตัวหล่อลื่นระหว่างโมเลกุลยางทำให้
โมเลกุลของยางเคลื่อนไหวได้ง่าย ยางจะนิ่มลง แปรรูปได้ง่ายขึ้นที่สำคัญได้แก่ น้ำมัน
ปิโตรเลียม น้ำมันเอสเทอร์
6. สารป้องกันยางเสื่อมสภาพ (Protective agent) ได้แก่สารต้านทานปฏิกิริยาออกซิ
เดชั่น (Antioxidant) หรือสารต้านทานปฏิกิริยาโอโซน (Antiozonant)ซึ่งสารทั้ง 2 ชนิด
จะทำให้ยางมีอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ยางยาวขึ้น
7. สารพิเศษอื่นๆ (Miscellaneous ingredient) ไม่ถือว่าเป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องใช้สำหรับ
ยางทั่วไปแต่บางครั้งจะใส่ลงไปในยางเมื่อมีความต้องการให้ผลิตภัณฑ์ยางมีสมบัติ
พิเศษบางประการ เช่น สารที่ทำให้เกิดสี(Coloring material) สารที่ทำให้เกิดฟอง
(Blowing agent) สารหน่วง(Retarder) เป็นต้น
เอกสารอ้างอิง
วราภรณ์ ขจรไชยกุล. การลดต้นทุนและการปรับปรุงคุณภาพยาง. วารสารยางพารา. พฤษภาคม-
สิงหาคม, 2541, ปีที่ 18,
(Additives for Rubber)
คำสำคัญ ยาง สารเคมี
สารเคมีสำหรับยาง หมายถึง สารเคมีต่างๆที่ผสมลงไปในยางเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ยางที่
คุณสมบัติตามต้องการ ยางที่ผสมสารเคมีแล้วไม่อาจนำไปใช้งานได้เว้นแต่สารเคมีเหล่านี้จะทำปฏิกิริยา
กับยางก่อนซึ่งสามารถเร่งได้ด้วยการให้ความร้อน ยางที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยากับสารเคมี เรียกว่า ยางไม่คง
รูป (Green compound หรือ Uncureed compound) ส่วนยางที่สารเคมีเข้าทำปฏิกิริยากับยางแล้ว
เรียกว่ายางคงรูป (Vulcanised rubber หรือ Cured rubber)
เนื่องจากเหตุผลในการผสมยางกับสารเคมีมี 4 ประการคือ
1.เพื่อแก้ข้อเสียของยาง
2.เพื่อเป็นตัวช่วยในขบวนการแปรรูปยาง
3.ทำให้ยางมีขอบเขตการใช้งานกว้างขึ้น
4.เพื่อเป็นการลดต้นทุนการผลิต
1. เพื่อแก้ข้อเสียของยาง ซึ่งข้อเสียของยางมีดังนี้คือ
1.1 ยางที่มีคุณสมบัติเป็นทั้งพลาสติก(plastic) และมีอีลาสติค (elastic)สมบัติเป็น
พลาสติก(plastic) คือ ความสามารถที่ยางจะพยายามรักษารูปร่างที่ได้เปลี่ยนไปตามแรงกระทำ ส่วน
สมบัติเป็นอีลาสติค (elastic) คือความสามารถที่ยางพยายามจะรักษารูปร่างเดิมก่อนที่จะทำให้เปลี่ยนไป
ตามแรงกระทำ การที่ยางมีสมบัติเป็นทั้งพลาสติคและอีลาสติคนี้ ทำให้ไม่สามารถนำยางไปใช้งานได้
โดยตรง
1.2 ยางเป็นเทอร์โมพลาสติก (Thermoplastic) ที่อุณหภูมิต่ำยางจะแข็งกระด้าง แต่เมื่อ
อุณหภูมิสูงขึ้นยางจะนิ่มหรือเยิ้ม การมีสมบัติเป็นเทอร์โมพลาสติกทำให้ยางใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิที่
จำกัด อุณหภูมิสูงประมาณ 60-70 องศาเซลเซียสยางจะนิ่มลง
1.3 ยางมีความแข็งแรงต่ำ ความต้านทานต่อแรงดึงต่ำ และความต้านทานต่อการสึกหรอ
ต่ำ เนื่องจากความหนาแน่นเชื่อมโยงสูง สายโซ่เคลื่อนไหวอย่างจำกัดเนื่องจากเกิดโครงสร้างร่างแหที่แน่น
หนา(Tight network) ทำให้ไม่สามารถเคลื่อนไหวเพื่อกระจายพลังงานที่ได้รับเป็นผลให้ความแข็งแรงของ
วัสดุต่ำ แตกหักง่าย
2
1.4 ยางสามารถละลายได้ง่ายในตัวทำละลายหลายชนิดเช่นโทลูอีน คาร์บอนเททระคลอ
ไรด์เป็นต้น
2. เพื่อเป็นตัวช่วยในขบวนการแปรรูปยาง
ปกติยางดิบที่ยังไม่ผสมกับสารเคมีอะไร จะมีสมบัติเหนียวและทำให้ลำบากในการนำไป
เข้าขบวนการต่างๆ เช่น การรีดยางให้เป็นแผ่นเรียบจากเครื่องรีดเรียบ (Calender) หรือการทำท่อยาง เส้น
ยาง จากเครื่องอดั ยางผา่ นได (Extruder) เปน็ ตน้ ขบวนการเหลา่ นจี้ ะแสดงใหเ้ หน็ ถงึ ความผิดปกติ หรือ
ความสม่ำเสมอของยางเมื่อผ่านเครื่องรีดเรียบ และความผิดปกติในการพองตัวของยางเมื่อผ่านเครื่องอัด
ยางผ่านได แต่หลังจากที่ได้เติมสารเคมีบางชนิด เช่น สารตัวเติม สารช่วยในการแปรรูปยาง จะทำให้
ผลิตผลที่ได้จากเครื่องรีดเรียบมีผิวเรียบ และสามารถจะลดปัญหาเกี่ยวกับความไม่สม่ำเสมอของแผ่นยาง
หรือการพองตัวของท่อยางได้
3.ทำให้ยางมีขอบเขตการใช้งานกว้างขึ้น
จากความเหมาะสมในการผสมสารเคมีในยาง จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสมบัติของ
ผลิตภัณฑ์ยางอย่างมาก และผลิตภัณฑ์ที่ได้เหล่านี้จะเปลี่ยนจากอ่อนไปจนถึงผลิตภัณฑ์ที่มีความสามารถ
ในการทนความร้อนเช่น กระเป๋าน้ำร้อน และผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งมาก เช่นเปลือกหม้อแบตเตอรี่
ต้องการสมบัติของผลิตภัณฑ์ยางอย่างไร ก็สามารถเลือกชนิดและปริมาณสารเคมีได้ตามวัตถุประสงค์
4.เพื่อเป็นการลดต้นทุนการผลิต
การนำยางมาทำเป็นผลิตภัณฑ์ ถ้าใช้แต่เนื้อยางล้วนๆ จะทำให้ต้นทุนการผลิตสูงสามารถ
ผสมสารอื่นที่มีราคาถูกลงไป เช่น พวกเคลย์ ไวติ้ง จะทำให้ลดต้นทุนการผลิตลง
สารที่ใช้ผสมยางเพื่อการผลิตวัตถุสำเร็จรูปยาง
สารต่างๆที่ใช้สำหรับการผลิตวัตถุสำเร็จรูปยาง อาจจำแนกเป็นพวกๆได้ดังนี้
1. สารทำให้ยางคงรูป หรือสารวัลคาไนซิ่ง (Vulcanising agent) เป็นสารที่ก่อให้เกิดการ
เชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลของยาง (crosslink) ตรงตำแหน่งที่ว่องไวต่อปฏิกิริยาได้แก่
สารกำมะถัน สารที่มีส่วนประกอบของกำมะถัน สารเพอร์ออกไซด์
2. สารเร่ง (Accelerator) ได้แก่ สารเร่งการเกิดปฏิกิริยาให้เกิดช้า ปานกลาง หรือเร็ว
เช่นกัวนีดิน(Guanidine),ไธอาโซล(Thiazole),ซัลฟีนาไมด์(Sulphenamide),ไธยูแรม
(Thiuram)
3. สารกระตุ้น หรือ สารเสริมตัวเร่ง(Activator) เป็นสารที่ช่วยเร่งอัตราการวัลคาไนยาง
ให้เร็วขึ้นโดยการทำให้สารเร่งมีความว่องไวต่อปฏิกิริยา เพื่อจะได้เกิดประสิทธิภาพ
มากขึ้น เร่งอัตราการวัลคาไนยางให้เร็วขึ้น และปรับปรุงสมบัติของผลิตภัณฑ์ให้ดี
3
ยิ่งขึ้นโดยทำให้ยางมีค่ามอดูลัสสูงขึ้น ได้แก่ กรดสเตียริก(Stearic acid) และซิงค์ออก
ไซด์(Zinc oxide)
4. สารตัวเติม (Filler) เป็นสารอื่นๆที่ไม่ใช่ยางที่ใส่ลงไปในยาง เพื่อลดต้นทุนในการผลิต
หรือเพื่อปรับปรุงสมบัติของยางให้ดีขึ้น เช่น พวกเขม่าดำ(Carbon black), แคลเซียม
คาร์บอเนต(Calcium Carbonate)
และซิลิกา(Silica)เป็นต้น
5. สารช่วยในการแปรรูปยาง หรือสารพลาสติไซเซอร์ (Plasticiser) เป็นสารทำให้ยางนิ่ม
สารพลาสติไซเซอร์ (Plasticiser)แบ่งออกเป็น 2 ประเภทดังนี้
1.สารทำให้ยางนิ่มโดยทางเคมี( Chemical Plasticser)เป็นสารเคมีที่
เมื่อใส่เข้าไปในยางจะทำให้ยางนิ่มและลดเวลาของการบดยางลงการใช้งานมักใช้กับ
ยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์มักใส่สารเคมีประเภทนี้ลงไปในยางเมื่อเริ่มต้นการ
ผสมหรือบดในเครื่องบด 2 ลูกกลิ้งและปล่อยให้สารทำปฏิกิริยากับยางเป็นระยะเวลา
สั้นๆก่อนที่จะใส่สารอื่นลงไปได้ แก่ Sulphonic acid,Xylyl mercaptan
2.สารช่วยทำให้ยางนิ่มโดยทางกายภาพ(Physical plasticiser) เป็นสาร
พลาสติไซเซอร์ที่ใส่เข้าไปแล้วจะทำหน้าที่เป็นตัวหล่อลื่นระหว่างโมเลกุลยางทำให้
โมเลกุลของยางเคลื่อนไหวได้ง่าย ยางจะนิ่มลง แปรรูปได้ง่ายขึ้นที่สำคัญได้แก่ น้ำมัน
ปิโตรเลียม น้ำมันเอสเทอร์
6. สารป้องกันยางเสื่อมสภาพ (Protective agent) ได้แก่สารต้านทานปฏิกิริยาออกซิ
เดชั่น (Antioxidant) หรือสารต้านทานปฏิกิริยาโอโซน (Antiozonant)ซึ่งสารทั้ง 2 ชนิด
จะทำให้ยางมีอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ยางยาวขึ้น
7. สารพิเศษอื่นๆ (Miscellaneous ingredient) ไม่ถือว่าเป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องใช้สำหรับ
ยางทั่วไปแต่บางครั้งจะใส่ลงไปในยางเมื่อมีความต้องการให้ผลิตภัณฑ์ยางมีสมบัติ
พิเศษบางประการ เช่น สารที่ทำให้เกิดสี(Coloring material) สารที่ทำให้เกิดฟอง
(Blowing agent) สารหน่วง(Retarder) เป็นต้น
เอกสารอ้างอิง
วราภรณ์ ขจรไชยกุล. การลดต้นทุนและการปรับปรุงคุณภาพยาง. วารสารยางพารา. พฤษภาคม-
สิงหาคม, 2541, ปีที่ 18,
เครื่องบดยางสองลูกกลิ้ง
เครื่องบดยางสองลูกกลิ้ง
เครื่องบดยางสองลูกกลิ้ง[1] (two roll mill) เป็นเครื่องบดยางที่ประกอบด้วยลูกกลิ้งสองลูกกลิ้งบีบอัดและบดยางให้โมเลกุลของยางเกิดการขาด ทำให้ขนาดของโมเลกุลยางที่ใหญ่และยาวลดลง ทำให้ยางนิ่มลง และสามารถแปรรูปยางได้และยังจะสามารถนำสารเคมีผสมเข้าไปในยางเพื่อให้ได้สมบัติตามที่ต้องการได้ ขบวนการลดความหนืดของยางโดยใช้เครื่องบดยางสองลูกกลิ้ง เรียกว่า Mastication และการที่จะทำให้ยางนิ่มลงนั้นจะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ความเร็วของผิวลูกกลิ้งทั้งสองจะต้องมีความเร็วที่ไม่เท่ากันโดยที่ลูกกลิ้งหน้าจะช้ากว่าลูกกลิ้งหลัง อัตราส่วนความเร็วผิวระหว่างลูกกลิ้งหน้ากับลูกกลิ้งหลังเรียกว่า Friction ratio โดยทั่วไป Friction ration จะอยู่ในช่วง 1:1 ถึง 4:1 และจะขึ้นกับชนิดของยางที่ใช้บด ในระหว่างการบดออกซิเจนในบรรยากาศจะเข้าไปทำปฏิกิริยากับสายโซ่โมเลกุลของยางที่ขาดออกจากกันไม่ให้รวมตัวกันได้ และอุณหภูมิของลูกกลิ้ง ถ้าอุณหภูมิต่ำ ยางจะแข็งไหลผ่านลูกกลิ้งได้ยากทำให้เกิดการฉีกขาดของสายโซ่โมเลกุลของยางมากขึ้น และในทางกลับกัน ถ้าอุณหภูมิสูงยางจะถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายทำให้ยางนิ่มลงได้อย่างรวดเร็วเช่นกัน
เครื่องบดยางสองลูกกลิ้ง[1] (two roll mill) เป็นเครื่องบดยางที่ประกอบด้วยลูกกลิ้งสองลูกกลิ้งบีบอัดและบดยางให้โมเลกุลของยางเกิดการขาด ทำให้ขนาดของโมเลกุลยางที่ใหญ่และยาวลดลง ทำให้ยางนิ่มลง และสามารถแปรรูปยางได้และยังจะสามารถนำสารเคมีผสมเข้าไปในยางเพื่อให้ได้สมบัติตามที่ต้องการได้ ขบวนการลดความหนืดของยางโดยใช้เครื่องบดยางสองลูกกลิ้ง เรียกว่า Mastication และการที่จะทำให้ยางนิ่มลงนั้นจะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ความเร็วของผิวลูกกลิ้งทั้งสองจะต้องมีความเร็วที่ไม่เท่ากันโดยที่ลูกกลิ้งหน้าจะช้ากว่าลูกกลิ้งหลัง อัตราส่วนความเร็วผิวระหว่างลูกกลิ้งหน้ากับลูกกลิ้งหลังเรียกว่า Friction ratio โดยทั่วไป Friction ration จะอยู่ในช่วง 1:1 ถึง 4:1 และจะขึ้นกับชนิดของยางที่ใช้บด ในระหว่างการบดออกซิเจนในบรรยากาศจะเข้าไปทำปฏิกิริยากับสายโซ่โมเลกุลของยางที่ขาดออกจากกันไม่ให้รวมตัวกันได้ และอุณหภูมิของลูกกลิ้ง ถ้าอุณหภูมิต่ำ ยางจะแข็งไหลผ่านลูกกลิ้งได้ยากทำให้เกิดการฉีกขาดของสายโซ่โมเลกุลของยางมากขึ้น และในทางกลับกัน ถ้าอุณหภูมิสูงยางจะถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายทำให้ยางนิ่มลงได้อย่างรวดเร็วเช่นกัน
ยางติดโลหะ
ยางติดโลหะ
ยางติดโลหะ หรือ ยางที่เชื่อมติดกับโลหะนั้นเป็นการเพิ่มความสามารถในการใช้งานของยางให้หลากหลายยิ่งขึ้น โดยวิธีในการทำให้ยางติดกับโลหะในขั้นแรกต้องทำให้ผิวโลหะสะอาดหมดจดไม่มีสิ่งสกปรก สนิม หรือคราบไขมันติดอยู่ ทำได้โดยการพ่นด้วยผงขัดหรือ ล้างด้วยกรดหรือด่าง หรือสารละลายฟอสเฟต โดยเลือกให้เหมาะกับชนิดของโลหะ หลังจากนั้นเคลือบผิวด้วยสารเคลือบในทันที ซึ่งเคลือบได้ 2 ระบบคือ เคลือบชั้นเดียวโดยใช้สารตัวเชื่อมตัวเดียวคือสารเคลือบชั้นต้น และการเคลือบ 2 ชั้น ซึ่งเพิ่มตัวสารเคลือบปกคลุมอีกชั้น
ยางติดโลหะ หรือ ยางที่เชื่อมติดกับโลหะนั้นเป็นการเพิ่มความสามารถในการใช้งานของยางให้หลากหลายยิ่งขึ้น โดยวิธีในการทำให้ยางติดกับโลหะในขั้นแรกต้องทำให้ผิวโลหะสะอาดหมดจดไม่มีสิ่งสกปรก สนิม หรือคราบไขมันติดอยู่ ทำได้โดยการพ่นด้วยผงขัดหรือ ล้างด้วยกรดหรือด่าง หรือสารละลายฟอสเฟต โดยเลือกให้เหมาะกับชนิดของโลหะ หลังจากนั้นเคลือบผิวด้วยสารเคลือบในทันที ซึ่งเคลือบได้ 2 ระบบคือ เคลือบชั้นเดียวโดยใช้สารตัวเชื่อมตัวเดียวคือสารเคลือบชั้นต้น และการเคลือบ 2 ชั้น ซึ่งเพิ่มตัวสารเคลือบปกคลุมอีกชั้น
Reclaim Rubber
ยางรีเคลม
ไปที่: ป้ายบอกทาง, ค้นหา
ยางรีเคลม[1] (Reclaim Rubber) หมายถึง การนำผลิตภัณฑ์ยางที่วัลคาไนซ์แล้วมาผ่านกระบวนการนำกลับมาใช้ใหม่อีกครั้งโดยการที่ทำให้โมเลกุลของยางที่มีการเชื่อมโยง แตกออกเป็นโมเลกุลเล็ก ๆ ซึ่งสามารถนำไปผสมสารเคมีแล้วนำกลับมาวัลคาไนซ์ใหม่ได้อีกครั้งหนึ่ง
การทำยางรีเคลม มีกระบวนการต่าง ๆ ดังนี้
Digester Process
Heater Process หรือ Pan Process
Reclaimtor Process
กระบวนการการทำยางรีเคลมที่มาจากยางธรรมชาติ ไม่ต้องใช้สารเคมี ใช้เพียงความร้อนเท่านั้น แต่ยางรีเคลมที่ทำมาจากยางสังเคราะห์จะต้องใช้ทั้งความร้อนและสารเคมีชนิดอื่น ๆ เช่น พลาสติไซเซอร์ ซึ่งจะช่วยให้โมเลกุลยางแยกออกจากกันได้ง่ายขึ้น, แทคคิไฟเออร์ (Tackifier) ช่วยในการแปรรูปหลังให้ความร้อนซึ่งทำให้ยางเหนียวและนุ่มขึ้น, และ reclaiming agent ช่วยในการดำเนินกระบวนการรีเคลมเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว
กระบวนการทำยางรีเคลมจะต้องผ่านการออกซิเดช้น ความร้อน และการล้าง ทำให้ยางปกติที่ผ่านการวัลคาไนซ์แล้วนำมาทำยางรีเคลมจะทนทานต่อการออกซิไดซ์ได้ดีขึ้น แต่สมบัติด้านความทนทานต่อการสึกหรอ, ความทนทานต่อแรงดึง, ระยะยืดเมื่อขาด และความกระเด้งตัวของยางไม่ดี
ยางที่ผ่านกระบวนการรีเคลมจะนำไปใช้งานในด้านอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น อุตสาหกรรมรถยนต์, อุตสาหกรรมรองเท้า, อุตสาหกรรมเครื่องกลต่าง ๆ เป็นต้น
[แก้] อ้างอิง
^ พรพรรณ นิธิอุทัย, สารเคมีสำหรับยาง, 2532, คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตปัตตานี, หน้า 325-340
ไปที่: ป้ายบอกทาง, ค้นหา
ยางรีเคลม[1] (Reclaim Rubber) หมายถึง การนำผลิตภัณฑ์ยางที่วัลคาไนซ์แล้วมาผ่านกระบวนการนำกลับมาใช้ใหม่อีกครั้งโดยการที่ทำให้โมเลกุลของยางที่มีการเชื่อมโยง แตกออกเป็นโมเลกุลเล็ก ๆ ซึ่งสามารถนำไปผสมสารเคมีแล้วนำกลับมาวัลคาไนซ์ใหม่ได้อีกครั้งหนึ่ง
การทำยางรีเคลม มีกระบวนการต่าง ๆ ดังนี้
Digester Process
Heater Process หรือ Pan Process
Reclaimtor Process
กระบวนการการทำยางรีเคลมที่มาจากยางธรรมชาติ ไม่ต้องใช้สารเคมี ใช้เพียงความร้อนเท่านั้น แต่ยางรีเคลมที่ทำมาจากยางสังเคราะห์จะต้องใช้ทั้งความร้อนและสารเคมีชนิดอื่น ๆ เช่น พลาสติไซเซอร์ ซึ่งจะช่วยให้โมเลกุลยางแยกออกจากกันได้ง่ายขึ้น, แทคคิไฟเออร์ (Tackifier) ช่วยในการแปรรูปหลังให้ความร้อนซึ่งทำให้ยางเหนียวและนุ่มขึ้น, และ reclaiming agent ช่วยในการดำเนินกระบวนการรีเคลมเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว
กระบวนการทำยางรีเคลมจะต้องผ่านการออกซิเดช้น ความร้อน และการล้าง ทำให้ยางปกติที่ผ่านการวัลคาไนซ์แล้วนำมาทำยางรีเคลมจะทนทานต่อการออกซิไดซ์ได้ดีขึ้น แต่สมบัติด้านความทนทานต่อการสึกหรอ, ความทนทานต่อแรงดึง, ระยะยืดเมื่อขาด และความกระเด้งตัวของยางไม่ดี
ยางที่ผ่านกระบวนการรีเคลมจะนำไปใช้งานในด้านอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น อุตสาหกรรมรถยนต์, อุตสาหกรรมรองเท้า, อุตสาหกรรมเครื่องกลต่าง ๆ เป็นต้น
[แก้] อ้างอิง
^ พรพรรณ นิธิอุทัย, สารเคมีสำหรับยาง, 2532, คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตปัตตานี, หน้า 325-340
ความรู้เรื่องยางธรรมชาติ
ยางธรรมชาติ (Natural Rubber)
ยางธรรมชาติส่วนมากเป็นยางที่ได้มาจากต้นยาง Hevea Brazilliensis ซึ่งมีต้นกำเนิดจากลุ่มแม่น้ำ อเมซอนในทวีปอเมริกาใต้ น้ำยางสดที่กรีดได้จากต้นยางมีลักษณะสีขาวข้นและมีเนื้อยางแห้ง (dry rubber) ประมาณ 30 % แขวนลอยอยู่ในน้ำ ถ้านำน้ำยางที่ได้นี้ไปผ่านกระบวนการปั่นเหวี่ยง (centrifuge) จนกระทั่งได้น้ำยางที่มีปริมาณยางแห้งเพิ่มขึ้นเป็น 60 % เรียกว่า น้ำยางข้น (concentrated latex) การเติมสารแอมโมเนียลงไปจะช่วยรักษาสภาพของน้ำยางข้นให้เก็บไว้ได้นาน น้ำยางข้นส่วนหนึ่งจะถูกส่งออกสู่ตลาดต่างประเทศ ส่วนที่เหลือจะถูกนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมถุงมือยางและถุงยางอนามัย เป็นต้น แต่เมื่อนำน้ำยางสดที่กรีดได้มาเติมกรดเพื่อให้อนุภาคน้ำยางจับตัวกันเป็นของแข็งแยกตัวจากน้ำ จากนั้นก็รีดยางให้เป็นแผ่นด้วยเครื่องรีด (two-roll mill) และนำไปตากแดดเพื่อไล่ความชื้นก่อนจะนำไปอบรมควันที่อุณหภูมิประมาณ 60-70 o C เป็นเวลา 3 วัน เราก็จะได้ยางแผ่นรมควัน
นอกจากยางแผ่นรมควันแล้ว อุตสาหกรรมส่วนใหญ่เริ่มเปลี่ยนมาใช้ยางแท่งหรือยางก้อนเป็นวัตถุดิบ ทั้งนี้เนื่องจากยางแท่งเป็นยางมีคุณภาพที่สม่ำเสมอกว่ายางแผ่นรมควัน ผ่านการทดสอบและจัดชั้นเพื่อรับรองคุณภาพตามหลักวิชาการ วัตถุดิบของการผลิตยางแท่ง ได้แก่ น้ำยางหรือยางแผ่นขึ้นอยู่กับเกรดของยางแท่งที่ต้องการผลิต เช่น ถ้าต้องการผลิตยางแท่งเกรด STR5L ซึ่งมีสีจางมาก จำเป็นต้องใช้น้ำยางเป็นวัตถุดิบ หรือถ้าต้องการผลิตยางแท่งเกรด STR20 ซึ่งเป็นเกรดที่มีสิ่งเจือปนสูงและมีสีเข้ม ก็อาจใช้ยางแผ่นหรือขี้ยางเป็นวัตถุดิบ เป็นต้น ส่วนกระบวนการผลิตยางแท่งค่อนข้างจะยุ่งยากต้องอาศัยเครื่องจักรที่มีราคาแพงและต้องมีการควบคุมคุณภาพอย่างสม่ำเสมอ ดังนั้นราคายางแท่งจึงสูงกว่ายางแผ่นรมควัน
ยางธรรมชาติมีชื่อทางเคมี คือ cis-1,4-polyisoprene กล่าวคือ มี isoprene (C 5 H 8 ) โดยที่ n มีค่าตั้งแต่ 15,000 -20,000 เนื่องจากส่วนประกอบของยางธรรมเป็นไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีขั้ว ดังนั้นยางจึงละลายได้ดีในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน เฮกเซน เป็นต้น โดยทั่วไปยางธรรมชาติมีโครงสร้างการจัดเรียงตัวของโมเลกุลแบบอสัณฐาน (amorphous) แต่ในบางสภาวะโมเลกุลของยางสามารถจัดเรียงตัวค่อนข้างเป็นระเบียบที่อุณหภูมิต่ำหรือเมื่อถูกยึด มันจึงสามารถเกิดผลึก (crystallize) ได้ การเกิดผลึกเนื่องจากอุณหภูมิต่ำ (low temperature crystallization) จะทำให้ยางแข็งมากขึ้น แต่ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้น ยางก็จะอ่อนลงและกลับสู่สภาพเดิม ในขณะที่การเกิดผลึกเนื่องจากการยืดตัว (strain induced crystallization) ทำให้ยางมีสมบัติเชิงกลดี นั่นคือยางจะมีความทนทานต่อแรงดึง (tensile strength) ความทนทานต่อการฉีกขาด (tear resistance) และความทนทานต่อการขัดสี (abrasion resistance) สูง
รูปที่ 1 : สูตรโครงสร้างยางธรรมชาติ
ลักษณะเด่นอีกอย่างของธรรมชาติคือ ความยืดหยุ่น (elasticity) ยางธรรมชาติมีความยืดหยุ่นสูง เมื่อแรงภายนอกที่มากระทำกับมันหมดไป ยางก็จะกลับคืนสู่รูปร่างและขนาดเดิม (หรือใกล้เคียง) อย่างรวดเร็ว ยางธรรมชาติยังมีสมบัติดีเยี่ยมด้านการเหนียวติดกัน (tack) ซึ่งเป็นสมบัติสำคัญของการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องอาศัยการประกอบ (assemble) ชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน เช่น ยางรถยนต์ เป็นต้น
อย่างไรก็ตาม ยางดิบตามลำพังจะมีขีดจำกัดในการใช้งาน เนื่องจากมีสมบัติเชิงกลต่ำ และลักษณะทางกายภาพจะไม่เสถียรขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงแปลงอุณหภูมิมาก กล่าวคือยางจะอ่อนเยิ้มและเหนียวเหนอะหนะเมื่อร้อน แต่จะแข็งเปราะเมื่ออุณหภูมิต่ำ ด้วยเหตุนี้การใช้ประโยชน์จากยางจำเป็นต้องมีการผสมยางกับสารเคมีต่างๆ เช่น กำมะถัน ผงเขม่าดำ และสารตัวเร่งต่างๆ เป็นต้น หลังจากการบดผสม ยางผสมหรือยางคอมพาวด์ (rubber compound) ที่ได้จะถูกนำไปขึ้นรูปในแม่พิมพ์ภายใต้ความร้อนและความดัน กระบวนการนี้เรียกว่าวัลคาไนเซชั่น (vulcanization) ยางที่ผ่านการขึ้นรูปนี้ เราเรียกว่า " ยางสุกหรือยางคงรูป " (vulcanizate) ซึ่งสมบัติของยางคงรูปที่ได้นี้จะเสถียร ไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิมากนัก และมีสมบัติเชิงกลดีขึ้น
ยางธรรมชาติถูกนำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ มากมาย เนื่องจาก
ยางธรรมชาติมีสมบัติดีเยี่ยมในด้านการทนต่อแรงดึง (tensile strength) แม้ไม่ได้เติมสารเสริมแรงและมีความยืดหยุ่นสูงมากจึงเหมาะที่จะใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์บางชนิด เช่น ถุงมือยาง ถุงยางอนามัย ยางรัดของ เป็นต้น
ยางธรรมชาติมีสมบัติเชิงพลวัต (dynamic properties) ที่ดี มีความยืดหยุ่น (elasticity) สูง ในขณะที่มีความร้อนภายใน (heat build-up) ที่เกิดขณะใช้งานต่ำ และมีสมบัติการเหนียวติดกัน (tack) ที่ดี จึงเหมาะสำหรับการผลิตยางรถบรรทุก ยางล้อเครื่องบิน หรือใช้ผสมกับยางสังเคราะห์ในการผลิตยางรถยนต์ เป็นต้น
ยางธรรมชาติมีความต้านทานต่อการฉีกขาด (tear resistance) สูง ทั้งที่อุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิสูง จึงเหมาะ สำหรับการผลิตยางกระเป๋าน้ำร้อน เพราะในการแกะชิ้นงานออกจากเบ้าในระหว่างกระบวนการผลิตจะต้องดึงชิ้นงานออกจากเบ้าพิมพ์ในขณะที่ร้อน ยางที่ใช้จึงต้องมีค่าความต้านทานต่อการฉีกขาดขณะร้อนสูง
แม้ว่ายางธรรมชาติจะมีสมบัติที่ดีเหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ มากมาย แต่ยางธรรมชาติก็มีข้อเสียหลักคือ การเสื่อมสภาพเร็วภายใต้แสงแดด ออกซิเจน โอโซน และความร้อน เนื่องจากโมเลกุลของยางธรรมชาติมีพันธะคู่ (double bond) อยู่มาก ทำให้ยางว่องไวต่อการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและโอโซนโดยมีแสงแดดและความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นในระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์จึงต้องมีการเติมสารเคมีบางชนิด (สารในกลุ่มของ antidegradants) เพื่อยืดอายุการใช้งาน นอกจากนี้ยางธรรมชาติยังมีประสิทธิภาพการทนต่อสารละลายไม่มีขั้ว น้ำมันและสารเคมีต่ำ จึงไม่สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องสัมผัสกับต่างๆ ดังกล่าว
ยางธรรมชาติส่วนมากเป็นยางที่ได้มาจากต้นยาง Hevea Brazilliensis ซึ่งมีต้นกำเนิดจากลุ่มแม่น้ำ อเมซอนในทวีปอเมริกาใต้ น้ำยางสดที่กรีดได้จากต้นยางมีลักษณะสีขาวข้นและมีเนื้อยางแห้ง (dry rubber) ประมาณ 30 % แขวนลอยอยู่ในน้ำ ถ้านำน้ำยางที่ได้นี้ไปผ่านกระบวนการปั่นเหวี่ยง (centrifuge) จนกระทั่งได้น้ำยางที่มีปริมาณยางแห้งเพิ่มขึ้นเป็น 60 % เรียกว่า น้ำยางข้น (concentrated latex) การเติมสารแอมโมเนียลงไปจะช่วยรักษาสภาพของน้ำยางข้นให้เก็บไว้ได้นาน น้ำยางข้นส่วนหนึ่งจะถูกส่งออกสู่ตลาดต่างประเทศ ส่วนที่เหลือจะถูกนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมถุงมือยางและถุงยางอนามัย เป็นต้น แต่เมื่อนำน้ำยางสดที่กรีดได้มาเติมกรดเพื่อให้อนุภาคน้ำยางจับตัวกันเป็นของแข็งแยกตัวจากน้ำ จากนั้นก็รีดยางให้เป็นแผ่นด้วยเครื่องรีด (two-roll mill) และนำไปตากแดดเพื่อไล่ความชื้นก่อนจะนำไปอบรมควันที่อุณหภูมิประมาณ 60-70 o C เป็นเวลา 3 วัน เราก็จะได้ยางแผ่นรมควัน
นอกจากยางแผ่นรมควันแล้ว อุตสาหกรรมส่วนใหญ่เริ่มเปลี่ยนมาใช้ยางแท่งหรือยางก้อนเป็นวัตถุดิบ ทั้งนี้เนื่องจากยางแท่งเป็นยางมีคุณภาพที่สม่ำเสมอกว่ายางแผ่นรมควัน ผ่านการทดสอบและจัดชั้นเพื่อรับรองคุณภาพตามหลักวิชาการ วัตถุดิบของการผลิตยางแท่ง ได้แก่ น้ำยางหรือยางแผ่นขึ้นอยู่กับเกรดของยางแท่งที่ต้องการผลิต เช่น ถ้าต้องการผลิตยางแท่งเกรด STR5L ซึ่งมีสีจางมาก จำเป็นต้องใช้น้ำยางเป็นวัตถุดิบ หรือถ้าต้องการผลิตยางแท่งเกรด STR20 ซึ่งเป็นเกรดที่มีสิ่งเจือปนสูงและมีสีเข้ม ก็อาจใช้ยางแผ่นหรือขี้ยางเป็นวัตถุดิบ เป็นต้น ส่วนกระบวนการผลิตยางแท่งค่อนข้างจะยุ่งยากต้องอาศัยเครื่องจักรที่มีราคาแพงและต้องมีการควบคุมคุณภาพอย่างสม่ำเสมอ ดังนั้นราคายางแท่งจึงสูงกว่ายางแผ่นรมควัน
ยางธรรมชาติมีชื่อทางเคมี คือ cis-1,4-polyisoprene กล่าวคือ มี isoprene (C 5 H 8 ) โดยที่ n มีค่าตั้งแต่ 15,000 -20,000 เนื่องจากส่วนประกอบของยางธรรมเป็นไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีขั้ว ดังนั้นยางจึงละลายได้ดีในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน เฮกเซน เป็นต้น โดยทั่วไปยางธรรมชาติมีโครงสร้างการจัดเรียงตัวของโมเลกุลแบบอสัณฐาน (amorphous) แต่ในบางสภาวะโมเลกุลของยางสามารถจัดเรียงตัวค่อนข้างเป็นระเบียบที่อุณหภูมิต่ำหรือเมื่อถูกยึด มันจึงสามารถเกิดผลึก (crystallize) ได้ การเกิดผลึกเนื่องจากอุณหภูมิต่ำ (low temperature crystallization) จะทำให้ยางแข็งมากขึ้น แต่ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้น ยางก็จะอ่อนลงและกลับสู่สภาพเดิม ในขณะที่การเกิดผลึกเนื่องจากการยืดตัว (strain induced crystallization) ทำให้ยางมีสมบัติเชิงกลดี นั่นคือยางจะมีความทนทานต่อแรงดึง (tensile strength) ความทนทานต่อการฉีกขาด (tear resistance) และความทนทานต่อการขัดสี (abrasion resistance) สูง
รูปที่ 1 : สูตรโครงสร้างยางธรรมชาติ
ลักษณะเด่นอีกอย่างของธรรมชาติคือ ความยืดหยุ่น (elasticity) ยางธรรมชาติมีความยืดหยุ่นสูง เมื่อแรงภายนอกที่มากระทำกับมันหมดไป ยางก็จะกลับคืนสู่รูปร่างและขนาดเดิม (หรือใกล้เคียง) อย่างรวดเร็ว ยางธรรมชาติยังมีสมบัติดีเยี่ยมด้านการเหนียวติดกัน (tack) ซึ่งเป็นสมบัติสำคัญของการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องอาศัยการประกอบ (assemble) ชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน เช่น ยางรถยนต์ เป็นต้น
อย่างไรก็ตาม ยางดิบตามลำพังจะมีขีดจำกัดในการใช้งาน เนื่องจากมีสมบัติเชิงกลต่ำ และลักษณะทางกายภาพจะไม่เสถียรขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงแปลงอุณหภูมิมาก กล่าวคือยางจะอ่อนเยิ้มและเหนียวเหนอะหนะเมื่อร้อน แต่จะแข็งเปราะเมื่ออุณหภูมิต่ำ ด้วยเหตุนี้การใช้ประโยชน์จากยางจำเป็นต้องมีการผสมยางกับสารเคมีต่างๆ เช่น กำมะถัน ผงเขม่าดำ และสารตัวเร่งต่างๆ เป็นต้น หลังจากการบดผสม ยางผสมหรือยางคอมพาวด์ (rubber compound) ที่ได้จะถูกนำไปขึ้นรูปในแม่พิมพ์ภายใต้ความร้อนและความดัน กระบวนการนี้เรียกว่าวัลคาไนเซชั่น (vulcanization) ยางที่ผ่านการขึ้นรูปนี้ เราเรียกว่า " ยางสุกหรือยางคงรูป " (vulcanizate) ซึ่งสมบัติของยางคงรูปที่ได้นี้จะเสถียร ไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิมากนัก และมีสมบัติเชิงกลดีขึ้น
ยางธรรมชาติถูกนำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ มากมาย เนื่องจาก
ยางธรรมชาติมีสมบัติดีเยี่ยมในด้านการทนต่อแรงดึง (tensile strength) แม้ไม่ได้เติมสารเสริมแรงและมีความยืดหยุ่นสูงมากจึงเหมาะที่จะใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์บางชนิด เช่น ถุงมือยาง ถุงยางอนามัย ยางรัดของ เป็นต้น
ยางธรรมชาติมีสมบัติเชิงพลวัต (dynamic properties) ที่ดี มีความยืดหยุ่น (elasticity) สูง ในขณะที่มีความร้อนภายใน (heat build-up) ที่เกิดขณะใช้งานต่ำ และมีสมบัติการเหนียวติดกัน (tack) ที่ดี จึงเหมาะสำหรับการผลิตยางรถบรรทุก ยางล้อเครื่องบิน หรือใช้ผสมกับยางสังเคราะห์ในการผลิตยางรถยนต์ เป็นต้น
ยางธรรมชาติมีความต้านทานต่อการฉีกขาด (tear resistance) สูง ทั้งที่อุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิสูง จึงเหมาะ สำหรับการผลิตยางกระเป๋าน้ำร้อน เพราะในการแกะชิ้นงานออกจากเบ้าในระหว่างกระบวนการผลิตจะต้องดึงชิ้นงานออกจากเบ้าพิมพ์ในขณะที่ร้อน ยางที่ใช้จึงต้องมีค่าความต้านทานต่อการฉีกขาดขณะร้อนสูง
แม้ว่ายางธรรมชาติจะมีสมบัติที่ดีเหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ มากมาย แต่ยางธรรมชาติก็มีข้อเสียหลักคือ การเสื่อมสภาพเร็วภายใต้แสงแดด ออกซิเจน โอโซน และความร้อน เนื่องจากโมเลกุลของยางธรรมชาติมีพันธะคู่ (double bond) อยู่มาก ทำให้ยางว่องไวต่อการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและโอโซนโดยมีแสงแดดและความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นในระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์จึงต้องมีการเติมสารเคมีบางชนิด (สารในกลุ่มของ antidegradants) เพื่อยืดอายุการใช้งาน นอกจากนี้ยางธรรมชาติยังมีประสิทธิภาพการทนต่อสารละลายไม่มีขั้ว น้ำมันและสารเคมีต่ำ จึงไม่สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องสัมผัสกับต่างๆ ดังกล่าว
กระบวนการผลิต
ดังที่กล่าวไว้แล้วว่ายางดิบมีสมบัติที่ไม่เหมาะสมที่จะนำไปใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ได้โดยตรง จำเป็นต้องมีการผสมยางดิบกับสารเคมีต่างๆ เพื่อปรับสมบัติของยางให้ได้ตามความเหมาะสมกับสภาพการใช้งานของผลิตภัณฑ์นั้นๆ และนำยางคอมพาวด์ที่ผสมได้ไปผ่านกระบวนการคงรูป (vulcanization) ทำให้ยางมีโครงสร้างโมเลกุลแบบตาข่าย 3 มิติ (3-D network) หรือที่เรียกว่าการเกิด crosslink ระหว่างโมเลกุลของยางโดยทั่วไป กระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ยางพอสรุปได้ดังนี้
รูปที่ 10 : กระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ยางโดยทั่วไป
การออกสูตรยาง
การออกสูตรยางเป็นสิ่งที่สำคัญมากต่อคุณภาพและต้นทุนของผลิตภัณฑ์ที่ได้ การออกสูตรยางจำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับสมบัติของยาง หน้าที่และความจำเป็นของการใช้สารเคมีผสมยาง รวมทั้งต้องพิจารณาถึงราคาของสารเคมีที่จะใช้ว่าเหมาะสมหรือคุ้มกับการผลิตผลิตภัณฑ์นั้นๆ เพราะต้นทุนการผลิตก็เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงถึงเป็นสิ่งแรกสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป
ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง พื้นฐานของส่วนผสมของสูตรประกอบด้วยสารกลุ่มต่างๆ ดังนี้
ยาง (rubber)
การออกสูตรยางจะต้องรู้สมบัติของยางแต่ละชนิดเป็นอย่างดี กล่าวคือต้องรู้ข้อดีและข้อเสียของยางที่จะนำมาใช้ เช่น ยางธรรมชาติมีข้อดีคือ มีความแข็งแรงของเนื้อยางล้วน (pure gum) ดีมาก นั่นคือไม่ต้องเติมสารเสริมแรงก็สามารถให้ความแข็งแรงได้ดี ในขณะเดียวกันยาง EPDM มีความแข็งแรงของน้ำยางล้วนๆ สู้ยางธรรมชาติไม่ได้ แต่มีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากโอโซนและสภาพอากาศที่ดีกว่า เป็นต้น ปัจจุบันได้มีการนำเทคโนโลยีการผสมยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์มาใช้ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีสมบัติที่ดีของยางแต่ละชนิดและยังมีผลต่อการลดต้นทุนการผลิตอีกด้วย
สารทำให้ยางคงรูป (vulcanizing agent or curing agent)
สารกลุ่มนี้จะทำให้โมเลกุลของยางเกิดการเปลี่ยนแปลง ทำให้ยางอยู่ในสถานะที่ยืดหยุ่นได้สูง หรืออาจใช้คำว่า “ คงรูป ” แต่ตามโรงงานมักเรียกกันว่า “ ยางสุก ” สารทำให้ยางคงรูปแบ่งเป็น 2 ระบบใหญ่ๆ ได้แก่ ระบบที่ใช้กำมะถัน (sulphur) นิยมใช้ในยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์ส่วนใหญ่ที่มีพันธะคู่ในโมเลกุล และระบบที่ใช้เปอร์ออกไซด์ (peroxide) ซึ่งนิยมใช้ในยางที่มีปริมาณพันธะคู่ในโมเลกุลต่ำ นอกจาก 2 ระบบดังกล่าว ยังมีการใช้สารคงรูปพวกโลหะออกไซด์ เช่น แมกนีเซียมออกไซด์และซิงค์ออกไซด์ (MgO/ZnO) ในยางสังเคราะห์บางชนิด เช่น ยางนีโอพรีน
• ระบบยางคงรูปโดยกำมะถัน (sulphur vulcanization system)
เป็นระบบที่เหมาะสำหรับการทำให้ยางที่มีปริมาณพันธะคู่ในโมเลกุลสูงคงรูป เช่น ยางธรรมชาติหรือยาง SBR เพราะพันธะคู่คือบริเวณที่เกิดปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันด้วยกำมะถัน การทำให้ยางคงรูปด้วยกำมะถันจะทำให้ยางที่ได้มีสมบัติเชิงกลที่ดี แต่มีความทนทานต่อความร้อนต่ำ ระบบนี้ประกอบด้วย
• กำมะถัน ซึ่งเป็นสารคงรูป
• สารเร่งให้ยางคงรูป (accelerator) เช่น TMTD (tetramethyl thiuram disulphide) MBT (2-mercaptobenzothiazole) และ CBS (n-cyclohexylbenzothiazole-2-sulphenamide) เป็นต้น
• สารกระตุ้นสารเร่ง (activator) ได้แก่ สารอนินทรีย์พวกซิงค์ออกไซด์ (ZnO) สารอินทรีย์พวกกรด สเตียริค (steric acid) และสารที่เป็นด่าง (นิยมใช้ในสูตรที่มีสารที่เป็นกรดหรือซิลิการ่วมอยู่ด้วย) ได้แก่ สาร DEG (diethylene glycol0
• ระบบเปอร์ออกไซด์ (peroxide system)
ระบบนี้สามารถใช้ในการทำให้ยางเกือบทุกชนิดคงรูปโดยเฉพาะยางสังเคราะห์ที่ไม่มีหรือมีปริมาณพันธะคู่ในโมเลกุลต่ำ ยางที่คงรูปด้วยระบบนี้จะมีสมบัติเชิงกลที่ไม่ดีนัก ต้นทุนสูงกว่าระบบการคงรูปด้วยกำมะถัน และยางคงรูปที่ได้มักมีกลิ่นของ acetophenone ซึ่งเป็นผลพลอยได้ (by-product) จากการทำปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน แต่ว่ายางจะมีความทนทานต่อความร้อนสูง
สารป้องกันยางเสื่อม (antidegradants)
เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลของยางทั่วไป โดยเฉพาะยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์ส่วนใหญ่จะมีพันธะคู่อยู่ค่อนข้างมาก ดังนั้นยางจึงมีสภาพที่อ่อนแอต่อการถูกปัจจัยต่างๆ เช่น โอโซน แสงแดด ออกซิเจนทำลายให้เสื่อมสภาพการเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างของสารในกลุ่มป้องกันยางเสื่อมสภาพ ได้แก่ IPPD (N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylene diamine) TMQ (2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline, polymerized) และ BHT (2,6-Di-tert.Butyl (-p-cresol)) เป็นต้น
สารตัวเติม (filler)
สารตัวเติมเป็นสารที่ใช้ผสมกับยางเพื่อช่วยเสริมแรง (reinforcement) ให้ผลิตภัณฑ์ยางหรือเพื่อช่วยลดต้นทุนการผลิต สารตัวเติมที่ช่วยเสริมแรงจะเรียกว่า สารเสริมแรง (reinforcing filler) ซึ่งจะเป็นสารที่มีขนาดอนุภาคที่เล็กมาก (มีพื้นที่ผิวสูง) ได้แก่ ผงเขม่าดำ (carbon black) เกรดต่างๆ และผงเขม่าขาวหรือ ซิลิกา เป็นต้น ส่วนสารตัวเติมที่ไม่ช่วยเสริมแรง (inert filler or non-reinforcing filler) แต่นิยมใช้เพื่อลดต้นทุนการผลิต ได้แก่ ดินขาว (clay) แป้ง แคลเซียมคาร์บอเนต เป็นต้น
สารช่วยในกระบวนการผลิต (processing aids)
สารกลุ่มนี้ทำหน้าที่เฉพาะตัวต่างๆ กัน เช่น สารที่ช่วยให้ยางนิ่มในระหว่างการบดผสม ได้แก่ พวกน้ำมัน (oils) และสารเคมีย่อยยาง (peptizer) เช่น pepton22 สารบางตัวช่วยควบคุมไม่ให้ยางมีความหยุ่นตัว (nerve) สูงมากเกินไปเพราะจะทำให้สารเคมีที่เป็นผงเข้าเนื้อยางได้ยากในระหว่างการบดผสม เพราะยางจะพันลูกกลิ้งยาก สารพวกนี้ ได้แก่ factice เป็นต้น
สารกลุ่มอื่นๆ (miscellaneous ingredients)
สารกลุ่มนี้โดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็นต้องใช้ในการออกสูตร แต่ในบางกรณีที่ต้องการให้ยางมีสมบัติพิเศษบางประการจำเป็นต้องมีการเติมสารเคมีบางตัวเข้าช่วย
• สารหน่วง (retarder) จะใช้เมื่อต้องการชะลอไม่ให้ยางที่กำลังบดผสมคงรูปเสียก่อน (scorch) หรือที่เรียกว่า ยางตาย ตัวอย่างของสารหน่วงได้แก่ benzoic acid หรือ salicyclic acid เป็นต้น
• สารทำให้เกิดฟอง (blowing agent) ใช้สำหรับการทำให้ยางฟูในการทำยางฟองน้ำ ตัวอย่างของสารกลุ่มนี้ได้แก่ สาร sodium bicarbonate หรือ dinitrosopentamethylene tetramine เป็นต้น
• สารทำให้เกิดสี (pigments) อาจเป็นสีอนินทรีย์ เช่น cadmium sulphide (ให้สีแดงเข้ม-ส้มและเหลือง) chromium oxide (ให้สีเขียวขุ่น) และ titanium dioxide (ให้ยางมีสีขาว มีความสว่าง หรือช่วยให้ยางสีต่างๆ มีสีที่สดขึ้น) ส่วนสีที่เป็นสีอินทรีย์ จะให้สีสด ทนต่อความร้อนได้ดีกว่าสี อนินทรีย์
การออกสูตรยางจะกำหนดปริมาณสารต่างๆ ในสัดส่วนต่อยาง 100 ส่วน (โดยน้ำหนัก) และเรียกเป็น phr หรือ pphr (part per hundred of rubber) ตารางที่ 3 แสดงหน้าที่และปริมาณการใช้สารต่างๆ
ตารางที่ 3 : แสดงหน้าที่และปริมาณการใช้สารต่างๆ
สมบัติที่ต้องการ
สารเคมี
ปริมาณการใช้ (phr)
สมบัติความยืดหยุ่น (elasticity)
สารทำให้ยางคงรูป
(vulcanizing crosslink agents)
สารกระตุ้น (activator)
สารเร่ง (accelerator)
1-3.5
1-5
0.5-2.5
ป้องกันยางเสื่อมอันเนื่องจาก
O 2 , O 3
สารป้องกันยางเสื่อม เช่น 6 PPD, Flectol H, Antioxidant 2246, Wingstay L, Vulkanox MB
1-4
เสริมความแข็งแรงให้ยาง
สารตัวเติมที่มีขนาดอนุภาคเล็ก เช่น เขม่าดำ (Carbon black) เขม่าขาว (Silica)
10-100
ลดความหนืด (viscosity) ของยางดิบ
บดให้นิ่ม (Mastication) และ/หรือเติมสารย่อยยาง (Chemical peptizer)
0.1-1.5
เชื่อมติดผ้า โลหะ กระเบื้อง
สารพวกเป็นตัวเชื่อม (bonding agent) และต้องทำความสะอาด หรือมีวิธีการพิเศษ treat ผิวของสิ่งที่ต้องการเชื่อม
2-10
สี
สีอนินทรีย์ หรือสีอินทรีย์
ตามความเข้มที่ต้องการ
ลดต้นทุน
สารตัวเติมชนิดราคาถูก ยางรีเคลม เศษยางคงรูป
10-200 , 10-100,
5-50
ฟองพรุน (cellular structure)
สารฟู พวกอินทรีย์สารหรืออนินทรีย์สาร
05.-20
5-30
ลดอันตรายจากการติดไฟ
(self extinguishing)
สารลดการติดไฟ เช่น พวก phosphates, antimony salts, halogenated organics, borates (antimonytrioxide and chlorinated wax – มักใช้กับยางธรรมชาติ)
1-20
ฉนวนกันไฟฟ้า
สารพวกไม่เป็นตัวนำไฟฟ้า เช่น สารตัวเติมพวกแร่ธาตุ น้ำมัน ไฮโดรคาร์บอน
5-50
กันไฟฟ้าสถิตย์
สารกันไฟฟ้าสถิตย์ เช่น พวกเอสเทอร์ที่มีขั้ว เขม่าดำ
0.1-2.0, 1-5
ตัวนำไฟฟ้า
สารตัวนำไฟฟ้า เช่น เขม่าดำ อนุภาคโลหะและเกลือโลหะ
10-50
ป้องกันแบคทีเรีย
สารป้องกันเชื้อรา เช่น สารพวก Chlorinated phenol
0.5-5.0
ตารางที่ 4 : ส่วนประกอบและปริมาณของยางและสารเคมีต่างๆ ในสูตรผลิตภัณฑ์ยางพื้นฐาน
ส่วนประกอบ
ปริมาณ (phr)
ยาง (ชนิดเดียว หรือ 2 ชนิดขึ้นไป) (rubber)
100
กำมะถัน (sulphur)
2.5-3.5
สารกระตุ้น (activator)
1-5
สารเร่งให้ยางคงรูป (ชนิดเดียว หรือ 2 ชนิดขึ้นไป) (accelerator)
0.5-2.0
สารตัวเติม (filler)
(ตามที่ต้องการ)
สารทำให้ยางนิ่ม (plasticizer, peptizer)
5-10
สารป้องกันยางเสื่อมสภาพ (antidegradant)
1-2
สัดส่วนการใช้สารต่างๆ ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เข่น ชนิดและประสิทธิภาพของสารเคมี กระบวนการที่จะขึ้นรูปคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นการออกสูตรยางที่ถูกต้องเหมาะสมนั้นจำเป็นต้องอาศัยความรู้ความเข้าใจในสมบัติ หน้าที่และปริมาณของทั้งยางและสารเคมีต่างๆ เป็นอย่างดี อย่างไรก็ตามสูตรยางที่ดีเพียงอย่างเดียวไม่ได้หมายความว่าจะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีเสมอไปเพราะยังมีปัจจัยอื่นๆ ที่ต้องศึกษาและทำความเข้าใจอีกหลายประการ ดังจะได้กล่าวต่อไป
การบดยางให้นิ่ม (mastication)
เมื่อได้สูตรที่เหมาะสมแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือ การบดผสมสารเคมีต่างๆ ให้เข้ากับเนื้อยาง สมบัติของยางที่สำคัญสำหรับการบดผสมคือความหนืด (viscosity) ถ้ายางมีความหนืดสูงจะทำให้การบดผสมเป็นไปได้ยากเนื่องจากสารเคมีจะเข้าผสมกับยางได้ยากและจะใช้พลังงานในการบดผสมสูง ด้วยเหตุนี้ก่อนการใส่สารเคมีลงไปจึงต้องมีการลดความหนืดโดยการบดยางให้นิ่ม (mastication) ซึ่งภาษาชาวบ้านเรียกว่า การตียาง ในบางกรณีอาจมีการเติมสารช่วยย่อยโมเลกุลหรือ peptiser เพื่อให้ยางนิ่มเร็วขึ้น โดยทั่วไปการบดยางจะกระทำในเครื่องบดซึ่งอาจใช้เครื่องบดระบบปิด (internal mixer) หรือเครื่องบดระบบเปิด (two-roll mill) ขั้นตอนนี้ยางถูกทำให้นิ่มโดยโมเลกุลของยางถูกทำให้ฉีกขาด เพราะแรงเฉือนจากเครื่องบดและจะใช้ระยะเวลาในการบดนานเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับความหนืดเริ่มต้นของยาง ถ้ายางมีความหนืดสูงมาก (โดยเฉพาะยางธรรมชาติ) ก็ต้องบดนาน อุณหภูมิของการบดควรจะต่ำกว่า 100 ?C เพื่อป้องกันยางเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อน
ค่าความหนืดของยางสามารถวัดค่าได้โดยใช้เครื่อง Mooney viscometer ใช้หลักการหมุน (rotate) ยางด้วยแกน rotor ของเครื่องภายใต้การควบคุมอุณหภูมิของชิ้นทดสอบ มักวัดความหนืดในรูปของ Mooney viscosity ML (1+4) 100 ?C (M = Mooney, L = Large rotor, 1 = preheat time (min), 4 = ระยะเวลาการหมุนของ rotor ก่อนทำการอ่านค่าความหนืดและวัดที่ 100 ?C )
รูปที่ 11 : ลักษณะของเครื่อง Mooney viscometer
รูปที่ 10 : กระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ยางโดยทั่วไป
การออกสูตรยาง
การออกสูตรยางเป็นสิ่งที่สำคัญมากต่อคุณภาพและต้นทุนของผลิตภัณฑ์ที่ได้ การออกสูตรยางจำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับสมบัติของยาง หน้าที่และความจำเป็นของการใช้สารเคมีผสมยาง รวมทั้งต้องพิจารณาถึงราคาของสารเคมีที่จะใช้ว่าเหมาะสมหรือคุ้มกับการผลิตผลิตภัณฑ์นั้นๆ เพราะต้นทุนการผลิตก็เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงถึงเป็นสิ่งแรกสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป
ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง พื้นฐานของส่วนผสมของสูตรประกอบด้วยสารกลุ่มต่างๆ ดังนี้
ยาง (rubber)
การออกสูตรยางจะต้องรู้สมบัติของยางแต่ละชนิดเป็นอย่างดี กล่าวคือต้องรู้ข้อดีและข้อเสียของยางที่จะนำมาใช้ เช่น ยางธรรมชาติมีข้อดีคือ มีความแข็งแรงของเนื้อยางล้วน (pure gum) ดีมาก นั่นคือไม่ต้องเติมสารเสริมแรงก็สามารถให้ความแข็งแรงได้ดี ในขณะเดียวกันยาง EPDM มีความแข็งแรงของน้ำยางล้วนๆ สู้ยางธรรมชาติไม่ได้ แต่มีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากโอโซนและสภาพอากาศที่ดีกว่า เป็นต้น ปัจจุบันได้มีการนำเทคโนโลยีการผสมยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์มาใช้ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีสมบัติที่ดีของยางแต่ละชนิดและยังมีผลต่อการลดต้นทุนการผลิตอีกด้วย
สารทำให้ยางคงรูป (vulcanizing agent or curing agent)
สารกลุ่มนี้จะทำให้โมเลกุลของยางเกิดการเปลี่ยนแปลง ทำให้ยางอยู่ในสถานะที่ยืดหยุ่นได้สูง หรืออาจใช้คำว่า “ คงรูป ” แต่ตามโรงงานมักเรียกกันว่า “ ยางสุก ” สารทำให้ยางคงรูปแบ่งเป็น 2 ระบบใหญ่ๆ ได้แก่ ระบบที่ใช้กำมะถัน (sulphur) นิยมใช้ในยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์ส่วนใหญ่ที่มีพันธะคู่ในโมเลกุล และระบบที่ใช้เปอร์ออกไซด์ (peroxide) ซึ่งนิยมใช้ในยางที่มีปริมาณพันธะคู่ในโมเลกุลต่ำ นอกจาก 2 ระบบดังกล่าว ยังมีการใช้สารคงรูปพวกโลหะออกไซด์ เช่น แมกนีเซียมออกไซด์และซิงค์ออกไซด์ (MgO/ZnO) ในยางสังเคราะห์บางชนิด เช่น ยางนีโอพรีน
• ระบบยางคงรูปโดยกำมะถัน (sulphur vulcanization system)
เป็นระบบที่เหมาะสำหรับการทำให้ยางที่มีปริมาณพันธะคู่ในโมเลกุลสูงคงรูป เช่น ยางธรรมชาติหรือยาง SBR เพราะพันธะคู่คือบริเวณที่เกิดปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันด้วยกำมะถัน การทำให้ยางคงรูปด้วยกำมะถันจะทำให้ยางที่ได้มีสมบัติเชิงกลที่ดี แต่มีความทนทานต่อความร้อนต่ำ ระบบนี้ประกอบด้วย
• กำมะถัน ซึ่งเป็นสารคงรูป
• สารเร่งให้ยางคงรูป (accelerator) เช่น TMTD (tetramethyl thiuram disulphide) MBT (2-mercaptobenzothiazole) และ CBS (n-cyclohexylbenzothiazole-2-sulphenamide) เป็นต้น
• สารกระตุ้นสารเร่ง (activator) ได้แก่ สารอนินทรีย์พวกซิงค์ออกไซด์ (ZnO) สารอินทรีย์พวกกรด สเตียริค (steric acid) และสารที่เป็นด่าง (นิยมใช้ในสูตรที่มีสารที่เป็นกรดหรือซิลิการ่วมอยู่ด้วย) ได้แก่ สาร DEG (diethylene glycol0
• ระบบเปอร์ออกไซด์ (peroxide system)
ระบบนี้สามารถใช้ในการทำให้ยางเกือบทุกชนิดคงรูปโดยเฉพาะยางสังเคราะห์ที่ไม่มีหรือมีปริมาณพันธะคู่ในโมเลกุลต่ำ ยางที่คงรูปด้วยระบบนี้จะมีสมบัติเชิงกลที่ไม่ดีนัก ต้นทุนสูงกว่าระบบการคงรูปด้วยกำมะถัน และยางคงรูปที่ได้มักมีกลิ่นของ acetophenone ซึ่งเป็นผลพลอยได้ (by-product) จากการทำปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน แต่ว่ายางจะมีความทนทานต่อความร้อนสูง
สารป้องกันยางเสื่อม (antidegradants)
เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลของยางทั่วไป โดยเฉพาะยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์ส่วนใหญ่จะมีพันธะคู่อยู่ค่อนข้างมาก ดังนั้นยางจึงมีสภาพที่อ่อนแอต่อการถูกปัจจัยต่างๆ เช่น โอโซน แสงแดด ออกซิเจนทำลายให้เสื่อมสภาพการเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างของสารในกลุ่มป้องกันยางเสื่อมสภาพ ได้แก่ IPPD (N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylene diamine) TMQ (2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline, polymerized) และ BHT (2,6-Di-tert.Butyl (-p-cresol)) เป็นต้น
สารตัวเติม (filler)
สารตัวเติมเป็นสารที่ใช้ผสมกับยางเพื่อช่วยเสริมแรง (reinforcement) ให้ผลิตภัณฑ์ยางหรือเพื่อช่วยลดต้นทุนการผลิต สารตัวเติมที่ช่วยเสริมแรงจะเรียกว่า สารเสริมแรง (reinforcing filler) ซึ่งจะเป็นสารที่มีขนาดอนุภาคที่เล็กมาก (มีพื้นที่ผิวสูง) ได้แก่ ผงเขม่าดำ (carbon black) เกรดต่างๆ และผงเขม่าขาวหรือ ซิลิกา เป็นต้น ส่วนสารตัวเติมที่ไม่ช่วยเสริมแรง (inert filler or non-reinforcing filler) แต่นิยมใช้เพื่อลดต้นทุนการผลิต ได้แก่ ดินขาว (clay) แป้ง แคลเซียมคาร์บอเนต เป็นต้น
สารช่วยในกระบวนการผลิต (processing aids)
สารกลุ่มนี้ทำหน้าที่เฉพาะตัวต่างๆ กัน เช่น สารที่ช่วยให้ยางนิ่มในระหว่างการบดผสม ได้แก่ พวกน้ำมัน (oils) และสารเคมีย่อยยาง (peptizer) เช่น pepton22 สารบางตัวช่วยควบคุมไม่ให้ยางมีความหยุ่นตัว (nerve) สูงมากเกินไปเพราะจะทำให้สารเคมีที่เป็นผงเข้าเนื้อยางได้ยากในระหว่างการบดผสม เพราะยางจะพันลูกกลิ้งยาก สารพวกนี้ ได้แก่ factice เป็นต้น
สารกลุ่มอื่นๆ (miscellaneous ingredients)
สารกลุ่มนี้โดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็นต้องใช้ในการออกสูตร แต่ในบางกรณีที่ต้องการให้ยางมีสมบัติพิเศษบางประการจำเป็นต้องมีการเติมสารเคมีบางตัวเข้าช่วย
• สารหน่วง (retarder) จะใช้เมื่อต้องการชะลอไม่ให้ยางที่กำลังบดผสมคงรูปเสียก่อน (scorch) หรือที่เรียกว่า ยางตาย ตัวอย่างของสารหน่วงได้แก่ benzoic acid หรือ salicyclic acid เป็นต้น
• สารทำให้เกิดฟอง (blowing agent) ใช้สำหรับการทำให้ยางฟูในการทำยางฟองน้ำ ตัวอย่างของสารกลุ่มนี้ได้แก่ สาร sodium bicarbonate หรือ dinitrosopentamethylene tetramine เป็นต้น
• สารทำให้เกิดสี (pigments) อาจเป็นสีอนินทรีย์ เช่น cadmium sulphide (ให้สีแดงเข้ม-ส้มและเหลือง) chromium oxide (ให้สีเขียวขุ่น) และ titanium dioxide (ให้ยางมีสีขาว มีความสว่าง หรือช่วยให้ยางสีต่างๆ มีสีที่สดขึ้น) ส่วนสีที่เป็นสีอินทรีย์ จะให้สีสด ทนต่อความร้อนได้ดีกว่าสี อนินทรีย์
การออกสูตรยางจะกำหนดปริมาณสารต่างๆ ในสัดส่วนต่อยาง 100 ส่วน (โดยน้ำหนัก) และเรียกเป็น phr หรือ pphr (part per hundred of rubber) ตารางที่ 3 แสดงหน้าที่และปริมาณการใช้สารต่างๆ
ตารางที่ 3 : แสดงหน้าที่และปริมาณการใช้สารต่างๆ
สมบัติที่ต้องการ
สารเคมี
ปริมาณการใช้ (phr)
สมบัติความยืดหยุ่น (elasticity)
สารทำให้ยางคงรูป
(vulcanizing crosslink agents)
สารกระตุ้น (activator)
สารเร่ง (accelerator)
1-3.5
1-5
0.5-2.5
ป้องกันยางเสื่อมอันเนื่องจาก
O 2 , O 3
สารป้องกันยางเสื่อม เช่น 6 PPD, Flectol H, Antioxidant 2246, Wingstay L, Vulkanox MB
1-4
เสริมความแข็งแรงให้ยาง
สารตัวเติมที่มีขนาดอนุภาคเล็ก เช่น เขม่าดำ (Carbon black) เขม่าขาว (Silica)
10-100
ลดความหนืด (viscosity) ของยางดิบ
บดให้นิ่ม (Mastication) และ/หรือเติมสารย่อยยาง (Chemical peptizer)
0.1-1.5
เชื่อมติดผ้า โลหะ กระเบื้อง
สารพวกเป็นตัวเชื่อม (bonding agent) และต้องทำความสะอาด หรือมีวิธีการพิเศษ treat ผิวของสิ่งที่ต้องการเชื่อม
2-10
สี
สีอนินทรีย์ หรือสีอินทรีย์
ตามความเข้มที่ต้องการ
ลดต้นทุน
สารตัวเติมชนิดราคาถูก ยางรีเคลม เศษยางคงรูป
10-200 , 10-100,
5-50
ฟองพรุน (cellular structure)
สารฟู พวกอินทรีย์สารหรืออนินทรีย์สาร
05.-20
5-30
ลดอันตรายจากการติดไฟ
(self extinguishing)
สารลดการติดไฟ เช่น พวก phosphates, antimony salts, halogenated organics, borates (antimonytrioxide and chlorinated wax – มักใช้กับยางธรรมชาติ)
1-20
ฉนวนกันไฟฟ้า
สารพวกไม่เป็นตัวนำไฟฟ้า เช่น สารตัวเติมพวกแร่ธาตุ น้ำมัน ไฮโดรคาร์บอน
5-50
กันไฟฟ้าสถิตย์
สารกันไฟฟ้าสถิตย์ เช่น พวกเอสเทอร์ที่มีขั้ว เขม่าดำ
0.1-2.0, 1-5
ตัวนำไฟฟ้า
สารตัวนำไฟฟ้า เช่น เขม่าดำ อนุภาคโลหะและเกลือโลหะ
10-50
ป้องกันแบคทีเรีย
สารป้องกันเชื้อรา เช่น สารพวก Chlorinated phenol
0.5-5.0
ตารางที่ 4 : ส่วนประกอบและปริมาณของยางและสารเคมีต่างๆ ในสูตรผลิตภัณฑ์ยางพื้นฐาน
ส่วนประกอบ
ปริมาณ (phr)
ยาง (ชนิดเดียว หรือ 2 ชนิดขึ้นไป) (rubber)
100
กำมะถัน (sulphur)
2.5-3.5
สารกระตุ้น (activator)
1-5
สารเร่งให้ยางคงรูป (ชนิดเดียว หรือ 2 ชนิดขึ้นไป) (accelerator)
0.5-2.0
สารตัวเติม (filler)
(ตามที่ต้องการ)
สารทำให้ยางนิ่ม (plasticizer, peptizer)
5-10
สารป้องกันยางเสื่อมสภาพ (antidegradant)
1-2
สัดส่วนการใช้สารต่างๆ ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เข่น ชนิดและประสิทธิภาพของสารเคมี กระบวนการที่จะขึ้นรูปคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นการออกสูตรยางที่ถูกต้องเหมาะสมนั้นจำเป็นต้องอาศัยความรู้ความเข้าใจในสมบัติ หน้าที่และปริมาณของทั้งยางและสารเคมีต่างๆ เป็นอย่างดี อย่างไรก็ตามสูตรยางที่ดีเพียงอย่างเดียวไม่ได้หมายความว่าจะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีเสมอไปเพราะยังมีปัจจัยอื่นๆ ที่ต้องศึกษาและทำความเข้าใจอีกหลายประการ ดังจะได้กล่าวต่อไป
การบดยางให้นิ่ม (mastication)
เมื่อได้สูตรที่เหมาะสมแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือ การบดผสมสารเคมีต่างๆ ให้เข้ากับเนื้อยาง สมบัติของยางที่สำคัญสำหรับการบดผสมคือความหนืด (viscosity) ถ้ายางมีความหนืดสูงจะทำให้การบดผสมเป็นไปได้ยากเนื่องจากสารเคมีจะเข้าผสมกับยางได้ยากและจะใช้พลังงานในการบดผสมสูง ด้วยเหตุนี้ก่อนการใส่สารเคมีลงไปจึงต้องมีการลดความหนืดโดยการบดยางให้นิ่ม (mastication) ซึ่งภาษาชาวบ้านเรียกว่า การตียาง ในบางกรณีอาจมีการเติมสารช่วยย่อยโมเลกุลหรือ peptiser เพื่อให้ยางนิ่มเร็วขึ้น โดยทั่วไปการบดยางจะกระทำในเครื่องบดซึ่งอาจใช้เครื่องบดระบบปิด (internal mixer) หรือเครื่องบดระบบเปิด (two-roll mill) ขั้นตอนนี้ยางถูกทำให้นิ่มโดยโมเลกุลของยางถูกทำให้ฉีกขาด เพราะแรงเฉือนจากเครื่องบดและจะใช้ระยะเวลาในการบดนานเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับความหนืดเริ่มต้นของยาง ถ้ายางมีความหนืดสูงมาก (โดยเฉพาะยางธรรมชาติ) ก็ต้องบดนาน อุณหภูมิของการบดควรจะต่ำกว่า 100 ?C เพื่อป้องกันยางเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อน
ค่าความหนืดของยางสามารถวัดค่าได้โดยใช้เครื่อง Mooney viscometer ใช้หลักการหมุน (rotate) ยางด้วยแกน rotor ของเครื่องภายใต้การควบคุมอุณหภูมิของชิ้นทดสอบ มักวัดความหนืดในรูปของ Mooney viscosity ML (1+4) 100 ?C (M = Mooney, L = Large rotor, 1 = preheat time (min), 4 = ระยะเวลาการหมุนของ rotor ก่อนทำการอ่านค่าความหนืดและวัดที่ 100 ?C )
รูปที่ 11 : ลักษณะของเครื่อง Mooney viscometer
ยางสังเคราะห์
ยางสังเคราะห์
ยางสังเคราะห์ (synthetic rubber, SR)
ยางสังเคราะห์ไม่ได้หมายความถึงยางเทียมที่มีลักษณะทางเคมีและสมบัติคล้ายคลึงกับยางธรรมชาติ (cis-1,4-polyisoprene, IR) เท่านั้น แต่ยังรวมถึงยางชนิดต่างๆ ที่สังเคราะห์ได้จากปฏิกิริยาเคมี
สาเหตุสำคัญที่ผลักดันให้เกิดการริเริ่มค้นคว้าการผลิตยางสังเคราะห์จนขยายมาเป็นการผลิตเชิงการค้า อาจสรุปได้ดังนี้
• ปัญหาการขาดแคลนยางธรรมชาติที่จำเป็นต้องใช้ในการผลิตอาวุธยุทโธปกรณ์ในช่วงสงครามของประเทศ
• ราคาที่ไม่แน่นอนของยางธรรมชาติ
• ความต้องการยางที่มีคุณสมบัติพิเศษบางประการ เช่น มีความทนทานต่อน้ำมัน สารเคมี และความร้อนสูงๆ เป็นต้น
การผลิตยางสังเคราะห์ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน คือ ขั้นตอนการผลิตโมโนเมอร์ และขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชั่น ยางสังเคราะห์แต่ละชนิดจะแตกต่างกันที่ชนิดของโมโนเมอร์ ถ้ายางสังเคราะห์ประกอบด้วยโมโนเมอร์ชนิดเดียวจะเรียกว่า โฮโมโพลิเมอร์ (homopolymer) เช่น ยางโพลิบิวตาไดอีน (polybutadiene, BR) หรือยางโพลิไอโซพรีน (polyisoprene, IR) เป็นต้น แต่ยางสังเคราะห์บางชนิดอาจจะประกอบด้วยโมโนเมอร์มากกว่า 1 ชนิด เรียกว่า โคโพลิเมอร์ (copolymer) เช่น ยางสไตรีน บิวตาไดอีน (styrene-butadiene rubber, SBR) เป็นต้น ชนิดและโครงสร้างของโมโนเมอร์ได้แสดงไว้ในตารางที่ 1
ยางสังเคราะห์ IR หรือ cis-1,4-polyisoprene
ยาง IR เกิดจากความพยายามที่จะสังเคราะห์ยางที่มีสมบัติและโครงสร้างเหมือนกับยางธรรมชาติ โดยในปี ค.ศ. 1954 Goodrich ได้ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์ยาง IR จากไอโซพรีนโมโนเมอร์ (isoprene monomer) โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชั่นชนิด Ziegler-Natta และได้ตั้งชื่อยางชนิดนี้ว่า “synthetic natural rubber” อย่างไรก็ตาม ยาง IR มีสมบัติเชิงกล เช่น ความทนทานต่อแรงดึง (tensile strength) ต่ำกว่ายางธรรมชาติเล็กน้อย และราคาก็สูงกว่า แต่มีข้อดีคือ คุณภาพของยางสม่ำเสมอ มีสิ่งเจือปนน้อย ทำให้ยางมีสีขาวสวย (ในขณะที่ยางธรรมชาติจะมีสีเหลืองอ่อนถึงน้ำตาลเข้ม เนื่องจากมีสารเบต้าแคโรทีน (b-carotene) บางครั้งจะใช้ยาง IR แทนยางธรรมชาติในการผลิตยางหัวนมและอุปกรณ์การแพทย์บางชนิด
ยางสไตรีนบิวตาไดอีน หรือยาง SBR (styrene-butadiene rubber)
ยาง SBR ประกอบด้วย สไตรีนโมโนเมอร์ (styrene monomer) ประมาณ 23.5 % และบิวตาไดอีนโมโนเมอร์ (butadiene monomer) ประมาณ 76.5 % โมโนเมอร์ทั้งสองชนิดมีการจัดเรียงตัวแบบไม่มีแบบแผน (random copolymer) นอกจากนี้การจัดเรียงตัวของสายโมเลกุลของยาง SBR ก็ไม่เป็นระเบียบทำให้ไม่สามารถเกิดการตกผลึก (crystalline) ได้เมื่อถูกยึด ยางจึงมีค่าความทนต่อแรงดึงต่ำเวลาใช้งานจำเป็นต้องเสริมแรง (reinforcing filler) เข้าช่วย
ยาง SBR เป็นยางประเภทใช้งานได้ทั่วไปเช่นเดียวกับยางธรรมชาติและยาง IR เพราะสามารถใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้อย่างกว้างขวาง เมื่อเปรียบเทียบกับยางธรรมชาติ ยาง SBR มีคุณภาพสม่ำเสมอกว่า การนำไปใช้งานและสมบัติของยางคงรูปจึงสม่ำเสมอ และยังมีสิ่งเจือปนน้อยกว่า และที่สำคัญคือไม่ต้องบดยางให้นิ่ม (mastication) ก่อนการผสมสารเคมีในระหว่างกระบวนการผลิต เพราะยางชนิดนี้ถูกสังเคราะห์มาให้มีน้ำหนักโมเลกุลที่ไม่สูงมากนัก ยางจึงมีความหนืดเหมาะสมที่ทำให้สารเคมีกระจายตัวได้อย่างดีและยางก็ไหลได้ง่ายในระหว่างการขึ้นรูปแบบต่างๆ ทำให้ยาง SBR มีข้อดีเหนือกว่ายางธรรมชาติที่มีกระบวนการผลิตง่ายกว่า ประหยัดทั้งกำลังงานและเวลา ตลอดจนต้นทุนการผลิต อย่างไรก็ตามเนื่องจากยาง SBR มีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุล ดังนั้นมันจึงเสื่อมสภาพเร็วในสภาวะที่มีออกซิเจน โอโซน หรือแสงแดดเช่นเดียวกับยางธรรมชาติแต่ความยืดหยุ่น (elasticity) ของยาง SBR จะต่ำกว่า ในขณะที่ความทนทานต่อน้ำมันใกล้เคียงกัน ยาง SBR ที่เสริมแรงด้วยสารเสริมแรง เช่น เขม่าดำ จะมีความทนต่อการขัดสีได้ดีกว่ายางธรรมชาติ แต่ว่าจะมีความทนต่อการฉีกขาดต่ำกว่า
ยาง SBR ถูกนำไปใช้ในการผลิตสายพาน พื้นรองเท้า ฉนวนหุ้มสายไฟ ท่อยาง ผลิตภัณฑ์ยางทางการแพทย์ ภาชนะหีบห่ออาหาร และที่สำคัญคือ ยางชนิดนี้ส่วนมากจะถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมผลิตยางยานพาหนะขนาดเล็ก โดยการผสมกับยางชนิดอื่นๆ เช่น ยางบิวตาไดอีน (BR) และยางธรรมชาติ (NR) สาเหตุที่ไม่สามารถใช้ยางชนิดนี้เพียงชนิดเดียวในการผลิตยางยานพาหนะได้เพราะว่ายางชนิดนี้จะทำให้เกิดความร้อนสะสมสูงในระหว่างการใช้งาน เมื่อเปรียบเทียบกับยางธรรมชาติและยางบิวตาไดอีน
ยางไนไตร์ล หรือยาง NBR (nitrile rubber)
ยาง NBR เป็นโคโพลิเมอร์ของอะไครโลไนไตร์ลโมโนเมอร์ (acrylonitrile monomer) และบิวตาไดอีนโมโนเมอร์ (butadiene monomer) ซึ่งจะประกอบด้วยอะไครโลไนไตร์ล ตั้งแต่ 20-50 % จากโครงสร้างของโมเลกุลจะเห็นได้ว่ามีหมู่ฟังก์ชัน CN- อยู่ ดังนั้นโมเลกุลจึงมีความเป็นขั้ว ทำให้ยางมีสมบัติเด่นคือทนต่อน้ำมันปิโตรเลียมและตัวทำละลายที่ไม่มีขั้วต่างๆ ได้ดี ความทนน้ำมันจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณของอะไครโลไนไตร์ลที่มีในโมเลกุล
ยาง NBR ไม่สามารถตกผลึกได้เมื่อถูกยืด (เช่นเดียวกับยาง SBR) ดังนั้นจึงมีค่าความทนต่อแรงดึงต่ำ ต้องเติมสารเสริมแรงเข้าช่วย ส่วนความยืดหยุ่นจะมีค่าใกล้เคียงกับยาง SBR ยางชนิดนี้ส่วนใหญ่จะถูกใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางที่ต้องสัมผัสกับน้ำมัน เช่น ใช้ทำประเก็นน้ำมันยาง o-ring ยางเชื่อมข้อต่อ สายพานลำเลียงหรือทำท่อดูดหรือส่งน้ำมัน เป็นต้น
ยางคลอโรพรีนหรือยาง CR (chloroprene)
ยาง CR มีชื่อทางการค้าว่ายางนีโอพรีน (neoprene) เป็นยางสังเคราะห์จากคลอโรพรีนโมโนเมอร์ (chloroprene monomer) โมเลกุลของยาง CR สามารถจัดเรียงตัวได้อย่างเป็นระเบียบภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ยางชนิดนี้จึงสามารถตกผลึกได้เช่นเดียวกับยางธรรมชาติ ดังนั้นยาง CR จึงมีค่าความทนต่อแรงดึ่งสูง (โดยที่ไม่ใส่สารตัวเติม) นอกจากนั้นยังมีความต้านทานต่อการฉีกขาดและการขัดสีสูงด้วย
ยาง CR ที่อยู่ในรูปของแข็งแบ่งออกเป็นประเภทใช้งานทั่วไปและประเภทใช้งานพิเศษ ประเภทใช้งานทั่วไปได้แก่ เกรด G.W และ T และประเภทใช้งานพิเศษ ได้แก่ เกรด AC AD AG และ FB ซึ่งใช้สำหรับงานเฉพาะ เช่น ทำกาวยาง ยางใช้เคลือบ (coating) และ sealants เป็นต้น โครงสร้างของยาง CR ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการโพลิเมอไรซ์และมีผลโดยตรงต่อกระบวนการตกผลึกหรือต่อความยืดหยุ่นของยาง ถ้าอุณหภูมิการโพลิเมอไรซ์สูงขึ้นจะได้ยางที่มีโครงสร้างที่สม่ำเสมอน้อยลง มีโครงสร้างโมเลกุลที่ไม่ปรกติ ทำให้อัตราการตกผลึกของยางต่ำลง ในทางตรงกันข้ามยาง CR ที่ได้จากการโพลิเมอไรซ์ที่อุณหภูมิต่ำจะยิ่งมีอัตราการตกผลึกสูง ซึ่งสมบัติเช่นนี้เป็นที่ต้องการของการผลิตกาวที่ต้องการความเหนียวติดทันที อย่างไรก็ตามเกรดนี้ไม่เหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์อื่นๆ เพราะยางจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วและสูญเสียความยืดหยุ่น ดังนั้น ยาง CR ที่เหมาะสมในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางทั่วๆ ไปจึงต้องเป็นเกรดที่ตกผลึกได้น้อย
ยาง CR มีสมบัติคล้ายยางธรรมชาติคือมีความยึดติดกัน (tack) ที่ดี ทำให้สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องอาศัยการประกอบจากหลายชิ้นส่วนได้ดี ยาง CR ยังสามารถไหลเข้ามาเชื่อมกันได้ดี ไม่ก่อให้เกิดปัญหารอยต่อของชิ้นงานในระหว่างการขึ้นรูปในเบ้าพิมพ์ เนื่องจากยาง CR เป็นยางที่มีขั้ว เพราะประกอบด้วยอะตอมของคลอรีน ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับยางที่ไม่มีขั้ว พบว่า ยาง CR จะทนต่อการบวมพองในน้ำมันได้ดี (แต่ยังด้อยกว่ายาง NBR) นอกจากนี้อะตอมของคลอรีนยังทำให้ยาง CR มีสมบัติที่ดีในด้านการทนต่อเปลวไฟ สภาพอากาศ และโอโซน อย่างไรก็ตามอะตอมของคลอรีนก็มีผลต่อสมบัติทางไฟฟ้าของยาง กล่าวคือ ทำให้ยางนำไฟฟ้าได้มากขึ้น ยาง CR จึงจัดอยู่ในกลุ่ม “antistatic” ไม่ใช่กลุ่มที่เป็นฉนวน ดังนั้นยางชนิดนี้จึงไม่สามารถใช้เป็นฉนวนของสายเคเบิ้ลได้ แต่อาจใช้เป็นยางปลอกนอกของสายเคเบิ้ลได้
ยาง CR เกรดที่สามารถตกผลึกได้เล็กน้อยถึงปานกลางจะถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการสมบัติเชิงกลที่ดี ทนต่อการติดไฟ ทนต่อน้ำมัน สภาพอากาศทั่วไปและโอโซน ซึ่งผลิตภัณฑ์ยางที่ใช้งานในลักษณะดังกล่าวได้แก่ ยางซีล ท่อยางเสริมแรง (hose) ยางพันลูกกลิ้ง สายพานยาง สายพานรูปตัววี (V-belt) ยางกันกระแทก (bearing) ยางบุ (lining) พื้นรองเท้า และผลิตภัณฑ์ยางที่ใช้ในงานก่อสร้าง เช่น ยางขอบหน้าต่าง ขอบหลังคา และยางปลอกสายเคเบิ้ล ส่วนยาง CR เกรดที่ตกผลึกได้มากจะนิยมใช้ในการผลิตกาวยาง
ยางบิวไทล์ (butyl rubber, IIR)
ยางบิวไทล์เป็นโคโพลิเมอร์ระหว่างโมโนเมอร์ของไอโซพรีน (isoprene) และไอโซบิวทีลีน (isobutylene) โดยมีไอโซพรีนน้อยมากประมาณ 0.5-3% โมล เพียงเพื่อให้เกิดการเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลด้วยกำมะถันในระหว่างปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันได้เท่านั้นเพราะในไอโซพรีนมีพันธะคู่ว่องไวต่อการทำปฏิกิริยา
จากโครงสร้างทางเคมี จะเห็นว่ายางบิวไทล์ประกอบด้วยส่วนที่อิ่มตัว (saturated) เป็นส่วนใหญ่ ทำให้ยางมีความทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากออกซิเจน โอโซน และความร้อน อย่างไรก็ตามพันธะคู่ที่มีอยู่เพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้ยางคงรูปด้วยกำมะถันได้ โดยที่การคงรูปจะเกิดได้เร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับปริมาณของพันธะคู่ ถ้าเพิ่มปริมาณพันธะคู่ในโมเลกุลการคงรูปก็จะเกิดได้เร็ว ยางจะมีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูงขึ้น แต่ว่าความทนต่อโอโซนและสภาพอากาศจะด้อยลง
นอกจากสมบัติการทนต่อออกซิเจน ความร้อนและสภาพอากาศแล้วยางบิวไทล์ยังมีความต้านทานต่อน้ำมันพืชและน้ำมันสัตว์ได้ดีมาก ทนต่อกรดและด่าง รวมถึงทนต่อการถูกออกซิไดซ์โดยสารเคมีต่างๆ และสมบัติพิเศษอีกอย่างของยางบิวไทล์คือ มีการซึมผ่านของก๊าซต่ำมาก (ต่ำกว่ายางธรรมชาติประมาณ 8-10 เท่า) ทำให้ยางบิวไทล์เหมาะสมในการผลิตยางในรถยนต์ ใช้ทำถุงยางลมสำหรับอบยางล้อให้คงรูป (curing bladder) ในอุตสาหกรรมผลิตยางรถยนต์ ใช้ทำฉนวนหุ้มสายไฟฟ้า แผ่นยางใช้ภายนอกอาคาร เป็นต้น
ยางบิวตาไดอีน (butadiene rubber, BR)
ยางบิวตาไดอีนเป็นโพลิเมอร์ของบิวตาไดอีนที่มีการจัดเชื่อมต่อกันหลายแบบ เช่น แบบ cis-1,4 tran-1,4 หรือแบบ vinyl-1,2 ขึ้นอยู่กับชนิดของ initiator ที่ใช้ในปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชัน โดยปกติยางบิวตาไดอีนจะไม่ถูกใช้เดี่ยวๆ ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง เนื่องจากการบดผสมยางเป็นไปได้ยากโดยเฉพาะเมื่อทำการบดผสมโดยใช้ลูกกลิ้ง (two-roll mill) เพราะยางจะไม่ฟอร์มรอบลูกกลิ้ง (poor mill banding) ยางชนิดนี้จึงมักใช้บดผสม (blend) กับยางไม่มีขั้วชนิดอื่นๆ เช่น ยางธรรมชาติและยาง SBR
ยางบิวตาไดอีนมีสมบัติพิเศษคือมีความทนทานต่อการขัดสี (abrasion resistance) สูงมากแต่มีความทนต่อแรงดึง (tensile strength) ค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตามการผสมยางชนิดนี้กับยางธรรมชาติและ/หรือยาง SBR จะทำให้ได้ยางคงรูปที่มีสมบัติเชิงกลดีขึ้น ในทำนองเดียวกันสมบัติบางประการของยางธรรมชาติและยาง SBR ก็จะถูกปรับให้ดีขึ้น ได้แก่ ความทนต่อการขัดสีดีขึ้น ยางมีความยืดหยุ่นมากขึ้นและยางจะยังคงสมบัติความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ (good low temperature flexibility) ด้วยเหตุนี้กว่า 90 % ของยางบิวตาไดอีนจึงถูกใช้ร่วมกับยางธรรมชาติและยาง SBR ในการผลิตดอกยาง (tread) ของยางรถยนต์เพราะนอกจากจะทำให้ดอกยางมีความทนทานต่อการขัดสีสูงขึ้นแล้ว ความร้อนสะสมที่เกิดขึ้นในระหว่างการใช้งานก็ต่ำลง ยางจะมีความต้านทานต่อการฉีกขาดในบริเวณร่อง (resistance to groove cracking) สูงขึ้น นอกจากนี้ยางผสมที่ได้จากการเติมยางบิวตาไดอีนจะทนต่อการเสื่อมเมื่อทำให้คงรูปเกินจุดสูงสุด (reversion resistance on overcure) ในระหว่างกระบวนการผลิต และที่สำคัญยางชนิดนี้ยังช่วยให้ยางล้อรถมีสมบัติการต้านการหมุน (rolling resistance) ลดลง ทำให้ลดการสิ้นเปลืองน้ำมันขณะขับเคลื่อนรถ อย่างไรก็ตามการเติมยางบิวตาไดอีนลงไปในปริมาณมากเกินไปก็จะทำให้การเกาะถนนของล้อเสียไป โดยเฉพาะในถนนที่เปียก ด้วยเหตุนี้จึงต้องผสมยางบิวตาไดอีนในการผลิตโครงยาง (carcass) แก้มยาง (sidewall) และยางบริเวณโครงลวด (bead compound)
ยางบิวตาไดอีนยังถูกใช้นในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความทนต่อการสึกหรอหรือทนต่อการขัดสีที่ดี เช่น ยางพื้นรองเท้า ยางสายพานลำเลียง นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตยางกันกระแทก สายพานส่งกำลัง (transmission belt) ยางกันสะเทือน (shock absorber pads) เป็นต้น
ยางเอธิลีนโพรพิลีนไดอีนหรือยาง EPDM (ethylene-propylene diene rubber)
ในระยะแรกเริ่มที่ได้มีการสังเคราะห์โพลิเมอร์จากการทำปฏิกิริยาโคโพลิเมอไรเซชันระหว่างโมโนเมอร์ของเอธิลีน (ethylene) กับโพรพิลีน (propylene) จะได้โพลิเมอร์ที่มีลักษณะการจัดเรียงตัวของโมเลกุลแบบอสัณฐาน (amorphous) และเป็นยางเรียกว่า ยาง EPM แต่เนื่องจากในโมเลกุลไม่มีส่วนที่ไม่อิ่มตัว (ไม่มีพันธะคู่) ดังนั้นการทำให้ยางคงรูปจึงต้องใช้เพอร์ออกไซด์ (peroxide) ปัจจุบันได้มีการพัฒนายางชนิดใหม่โดยการเติมโมโนเมอร์ตัวที่สาม คือ ไดอีน (diene) ลงไปเล็กน้อยในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันทำให้ได้ยางที่มีส่วนที่ไม่อิ่มตัวอยู่ในสายโมเลกุล จึงสามารถคงรูปได้ด้วยกำมะถัน ยางชนิดนี้ คือ ยาง EPDM
ยาง EPDM มีหลายเกรด แต่ละเกรดแตกต่างกันที่สัดส่วนของเอธิลีนและโพรพิลีน รวมถึงปริมาณของ diene โดยทั่วไปยางชนิดนี้จะมีเอธิลีนอยู่ 45-85 % โมล และปริมาณของ diene อยู่ในช่วง 3-11 % โมล ชนิดของ diene ที่ใช้อย่างกว้างขวางมี 3 ชนิดคือ Dicyclopentadiene (DCPD) Ethylidene Norbornene (ENB) และ trans-1,4-hexadiene (1,4 HD) โดยชนิดที่ใช้มากที่สุดคือ ENB เพราะจะทำให้โมเลกุลของยางว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาคงรูปด้วยกำมะถัน (surphur vulcanization)
จากลักษณะโครงสร้างโมเลกุลจะเห็นว่ายาง EPM และ EPDM เป็นยางไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงไม่ทนต่อน้ำมันหรือสารละลายที่ไม่มีขั้ว และเนื่องจากการจัดเรียงตัวของโมโนเมอร์ในสายโมเลกุลเป็นแบบไม่มีรูปแบบ (random) ทำให้ได้โพลิเมอร์อสัณฐาน (amorphous) ยางชนิดนี้จึงไม่ตกผลึก ส่งผลให้ค่าความทนต่อแรงดึงค่อนข้างต่ำและต้องอาศัยสารเสริมแรง (reinforcing filler) เข้าช่วย อย่างไรก็ตามในยางที่มีสัดส่วนของเอธิลีนสูงจะมีสมบัติตกผลึกได้บ้างจึงส่งผลให้ยางมีความแข็งแรงในสภาพยังไม่คงรูปสูง (high green strength) สามารถที่จะเติมน้ำมันและสารตัวเติมได้มากซึ่งเป็นจุดเด่นของยางชนิดนี้ เพราะในบางครั้งอาจเติมสารตัวเติมได้มากถึง 2 เท่าของปริมาณยางที่ใช้ (200 parts per hundred of rubber, phr) แต่ข้อเสียของยางที่มีปริมาณเอธิลีนสูงคือการบดผสมยางที่อุณหภูมิต่ำจะทำได้ยากและสมบัติของยางที่อุณหภูมิต่ำจะไม่ดีเพราะการตกผลึกของยางจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำลง
ยาง EPDM มีพันธะคู่ในโมเลกุลน้อยมาก ดังนั้นจึงทนต่อการเสื่อมเนื่องจากสภาพอากาศ ออกซิเจน โอโซน แสงแดด และความร้อนได้ดี นอกจากนี้ยังทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากสารเคมี กรด และด่าง ได้ดีอีกด้วย ยางชนิดนี้ส่วนมากจึงนิยมใช้ในการผลิตยางชิ้นส่วนรถยนต์ เช่น ยางขอบหน้าต่าง แก้มยางรถยนต์ (sidewall) ท่อยางของหม้อน้ำรถยนต์ (radiator hose) เป็นต้น ยาง EPDM ยังถูกใช้ในการผลิตท่อยางของเครื่องซักผ้า ฉนวนหุ้มสายเคเบิ้ล และใช้ผสมกับพลาสติกเพื่อปรับปรุงสมบัติบางประการของพลาสติก เช่น เพิ่มความเหนียวและความทนต่อแรงกระแทก (impact resistance) เป็นต้น
ยางซิลิโคน (Silicone rubber, Q)
แกนสายโซ่หลัก (main chain) ของยางซิลิโคนไม่ได้ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนเหมือนยางชนิดอื่นๆ แต่จะประกอบด้วยอะตอมของซิลิกอน (Si) และออกซิเจน (O) ยางซิลิโคนมีหลายเกรด แต่เกรดที่ใช้กันมากที่สุดจะเป็นโพลิเมอร์ของ dimethyl siloxane
ยางซิลิโคนเป็นยางที่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลต่ำ ส่วนใหญ่จึงไม่อยู่ในรูปของแข็ง แต่จะอยู่ในรูปของเหลงที่มีความหนืดสูงมาก และค่าความหนืดก็ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพียงเล็กน้อย ยางซิลิโคนจะมีสมบัติความยืดหยุ่นดีจำเป็นต้องทำให้คงรูปโดยกระบวนการวัลคาไนเซชันด้วยเปอร์ออกไซด์
เนื่องจากความแข็งแรงของพันธะระหว่าง Si-O สูงกว่า C-C และไม่มีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุล ยางซิลิโคนจึงทนต่อสภาพอากาศ โอโซน แสงแดด และความร้อนได้ดีกว่ายางที่เป็นพวกไฮโดรคาร์บอน ยางชนิดนี้จึงเป็นยางชนิดพิเศษที่สามารถใช้งานได้ในที่อุณหภูมิสูงมากๆ (และต่ำมากๆ) อย่างไรก็ตามยางซิลิโคนมีค่าความทนต่อแรงดึง (tensile strength) ความทนทานต่อการขัดสี (abrasion resistance) และความทนต่อแรงกระแทก (impact resistance) ต่ำมาก ดังนั้นจึงต้องมีการเติมสารเสริมแรง เช่น ผงเขม่าขาว (silica) เข้าช่วย ยางซิลิโคนมีความเป็นฉนวนที่ดีมาก มีอัตราการซึมผ่านของก๊าซและของเหลวสูง (ประมาณ 100 เท่าของยางบิวไทล์) แต่ว่ายางชนิดนี้ไม่ทนต่อกรดและด่าง และสารเคมีจำพวกเอสเทอร์ คีโตนและอีเทอร์
การใช้งานของยางซิลิโคนจะถูกจำกัดอยู่ในผลิตภัณฑ์ที่ไม่สามารถใช้ยางชนิดอื่นๆ ได้ เพราะยางชนิดนี้มีราคาสูงมาก ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตยางที่เป็นชิ้นส่วนของเครื่องบินและรถยนต์ ใช้ทำฉนวนหุ้มสายเคเบิล และใช้ในงานทางการแพทย์และเภสัชกรรมรวมถึงผลิตภัณฑ์ยางที่ต้องสัมผัสกับอาหาร
ตารางที่ 2 : เปรียบเทียบสมบัติของยางคงรูประหว่างยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์
สมบัติ
ชนิดของยาง ความทนต่อแรงดึง (ไม่มีสารเสริมแรง)
NR IR 1
SBR 2
BR 5
6
5
3
4
5
BR
NBR
CR
(x) IIR
EPDM
ความทนต่อแรงดึง (มีสารเสริมแรง)
1
2
2
4
2
2
3
3
ความยืดตัวสูงสุด
1
1
2
3
2
2
2
3
ความทนทานต่อการขัดสี (มีสารเสริมแรง)
4
4
3
1
2
3
4
3
ความทนต่อการฉีกขาด
2
2
3
5
3
2
3
3
ความกระเด้ง (rebound)
2
2
3
1
3
3
6
3
ความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ
2
2
3
2
3
3
2
2
ความทนทานต่อความร้อน
5
5
4
4
3
3
3
2
ความทนต่อการเกิดออกซิเดชั่น
4
4
3
2
3
2
2
1
ความทนทานต่อแสง UV
4
4
3
3
3
2
2
1
ความทนทานต่อโอโซนและสภาพอากาศ
4
4
4
3
3
2
2
1
ความทนต่อน้ำมัน
6
6
5
6
1
2
6
4
ความทนทานต่อน้ำมันเชื้อเพลิง
6
6
6
6
2
3
6
5
ความทนทานต่อกรด
3
3
3
3
4
2
2
1
ความทนทานต่อด่าง
3
3
3
3
4
2
2
1
ความทนทานต่อการติดไฟ
6
6
6
6
6
2
6
6
ความเป็นฉนวนไฟฟ้า
1
1
2
2
5
4
2
2
การซึมผ่านของก๊าซ
5
5
4
4
2
3
1
4
*1 = ดีมากที่สุด ; 6 = ด้อยที่สุด
ยางสังเคราะห์ (synthetic rubber, SR)
ยางสังเคราะห์ไม่ได้หมายความถึงยางเทียมที่มีลักษณะทางเคมีและสมบัติคล้ายคลึงกับยางธรรมชาติ (cis-1,4-polyisoprene, IR) เท่านั้น แต่ยังรวมถึงยางชนิดต่างๆ ที่สังเคราะห์ได้จากปฏิกิริยาเคมี
สาเหตุสำคัญที่ผลักดันให้เกิดการริเริ่มค้นคว้าการผลิตยางสังเคราะห์จนขยายมาเป็นการผลิตเชิงการค้า อาจสรุปได้ดังนี้
• ปัญหาการขาดแคลนยางธรรมชาติที่จำเป็นต้องใช้ในการผลิตอาวุธยุทโธปกรณ์ในช่วงสงครามของประเทศ
• ราคาที่ไม่แน่นอนของยางธรรมชาติ
• ความต้องการยางที่มีคุณสมบัติพิเศษบางประการ เช่น มีความทนทานต่อน้ำมัน สารเคมี และความร้อนสูงๆ เป็นต้น
การผลิตยางสังเคราะห์ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน คือ ขั้นตอนการผลิตโมโนเมอร์ และขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชั่น ยางสังเคราะห์แต่ละชนิดจะแตกต่างกันที่ชนิดของโมโนเมอร์ ถ้ายางสังเคราะห์ประกอบด้วยโมโนเมอร์ชนิดเดียวจะเรียกว่า โฮโมโพลิเมอร์ (homopolymer) เช่น ยางโพลิบิวตาไดอีน (polybutadiene, BR) หรือยางโพลิไอโซพรีน (polyisoprene, IR) เป็นต้น แต่ยางสังเคราะห์บางชนิดอาจจะประกอบด้วยโมโนเมอร์มากกว่า 1 ชนิด เรียกว่า โคโพลิเมอร์ (copolymer) เช่น ยางสไตรีน บิวตาไดอีน (styrene-butadiene rubber, SBR) เป็นต้น ชนิดและโครงสร้างของโมโนเมอร์ได้แสดงไว้ในตารางที่ 1
ยางสังเคราะห์ IR หรือ cis-1,4-polyisoprene
ยาง IR เกิดจากความพยายามที่จะสังเคราะห์ยางที่มีสมบัติและโครงสร้างเหมือนกับยางธรรมชาติ โดยในปี ค.ศ. 1954 Goodrich ได้ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์ยาง IR จากไอโซพรีนโมโนเมอร์ (isoprene monomer) โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชั่นชนิด Ziegler-Natta และได้ตั้งชื่อยางชนิดนี้ว่า “synthetic natural rubber” อย่างไรก็ตาม ยาง IR มีสมบัติเชิงกล เช่น ความทนทานต่อแรงดึง (tensile strength) ต่ำกว่ายางธรรมชาติเล็กน้อย และราคาก็สูงกว่า แต่มีข้อดีคือ คุณภาพของยางสม่ำเสมอ มีสิ่งเจือปนน้อย ทำให้ยางมีสีขาวสวย (ในขณะที่ยางธรรมชาติจะมีสีเหลืองอ่อนถึงน้ำตาลเข้ม เนื่องจากมีสารเบต้าแคโรทีน (b-carotene) บางครั้งจะใช้ยาง IR แทนยางธรรมชาติในการผลิตยางหัวนมและอุปกรณ์การแพทย์บางชนิด
ยางสไตรีนบิวตาไดอีน หรือยาง SBR (styrene-butadiene rubber)
ยาง SBR ประกอบด้วย สไตรีนโมโนเมอร์ (styrene monomer) ประมาณ 23.5 % และบิวตาไดอีนโมโนเมอร์ (butadiene monomer) ประมาณ 76.5 % โมโนเมอร์ทั้งสองชนิดมีการจัดเรียงตัวแบบไม่มีแบบแผน (random copolymer) นอกจากนี้การจัดเรียงตัวของสายโมเลกุลของยาง SBR ก็ไม่เป็นระเบียบทำให้ไม่สามารถเกิดการตกผลึก (crystalline) ได้เมื่อถูกยึด ยางจึงมีค่าความทนต่อแรงดึงต่ำเวลาใช้งานจำเป็นต้องเสริมแรง (reinforcing filler) เข้าช่วย
ยาง SBR เป็นยางประเภทใช้งานได้ทั่วไปเช่นเดียวกับยางธรรมชาติและยาง IR เพราะสามารถใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้อย่างกว้างขวาง เมื่อเปรียบเทียบกับยางธรรมชาติ ยาง SBR มีคุณภาพสม่ำเสมอกว่า การนำไปใช้งานและสมบัติของยางคงรูปจึงสม่ำเสมอ และยังมีสิ่งเจือปนน้อยกว่า และที่สำคัญคือไม่ต้องบดยางให้นิ่ม (mastication) ก่อนการผสมสารเคมีในระหว่างกระบวนการผลิต เพราะยางชนิดนี้ถูกสังเคราะห์มาให้มีน้ำหนักโมเลกุลที่ไม่สูงมากนัก ยางจึงมีความหนืดเหมาะสมที่ทำให้สารเคมีกระจายตัวได้อย่างดีและยางก็ไหลได้ง่ายในระหว่างการขึ้นรูปแบบต่างๆ ทำให้ยาง SBR มีข้อดีเหนือกว่ายางธรรมชาติที่มีกระบวนการผลิตง่ายกว่า ประหยัดทั้งกำลังงานและเวลา ตลอดจนต้นทุนการผลิต อย่างไรก็ตามเนื่องจากยาง SBR มีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุล ดังนั้นมันจึงเสื่อมสภาพเร็วในสภาวะที่มีออกซิเจน โอโซน หรือแสงแดดเช่นเดียวกับยางธรรมชาติแต่ความยืดหยุ่น (elasticity) ของยาง SBR จะต่ำกว่า ในขณะที่ความทนทานต่อน้ำมันใกล้เคียงกัน ยาง SBR ที่เสริมแรงด้วยสารเสริมแรง เช่น เขม่าดำ จะมีความทนต่อการขัดสีได้ดีกว่ายางธรรมชาติ แต่ว่าจะมีความทนต่อการฉีกขาดต่ำกว่า
ยาง SBR ถูกนำไปใช้ในการผลิตสายพาน พื้นรองเท้า ฉนวนหุ้มสายไฟ ท่อยาง ผลิตภัณฑ์ยางทางการแพทย์ ภาชนะหีบห่ออาหาร และที่สำคัญคือ ยางชนิดนี้ส่วนมากจะถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมผลิตยางยานพาหนะขนาดเล็ก โดยการผสมกับยางชนิดอื่นๆ เช่น ยางบิวตาไดอีน (BR) และยางธรรมชาติ (NR) สาเหตุที่ไม่สามารถใช้ยางชนิดนี้เพียงชนิดเดียวในการผลิตยางยานพาหนะได้เพราะว่ายางชนิดนี้จะทำให้เกิดความร้อนสะสมสูงในระหว่างการใช้งาน เมื่อเปรียบเทียบกับยางธรรมชาติและยางบิวตาไดอีน
ยางไนไตร์ล หรือยาง NBR (nitrile rubber)
ยาง NBR เป็นโคโพลิเมอร์ของอะไครโลไนไตร์ลโมโนเมอร์ (acrylonitrile monomer) และบิวตาไดอีนโมโนเมอร์ (butadiene monomer) ซึ่งจะประกอบด้วยอะไครโลไนไตร์ล ตั้งแต่ 20-50 % จากโครงสร้างของโมเลกุลจะเห็นได้ว่ามีหมู่ฟังก์ชัน CN- อยู่ ดังนั้นโมเลกุลจึงมีความเป็นขั้ว ทำให้ยางมีสมบัติเด่นคือทนต่อน้ำมันปิโตรเลียมและตัวทำละลายที่ไม่มีขั้วต่างๆ ได้ดี ความทนน้ำมันจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณของอะไครโลไนไตร์ลที่มีในโมเลกุล
ยาง NBR ไม่สามารถตกผลึกได้เมื่อถูกยืด (เช่นเดียวกับยาง SBR) ดังนั้นจึงมีค่าความทนต่อแรงดึงต่ำ ต้องเติมสารเสริมแรงเข้าช่วย ส่วนความยืดหยุ่นจะมีค่าใกล้เคียงกับยาง SBR ยางชนิดนี้ส่วนใหญ่จะถูกใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางที่ต้องสัมผัสกับน้ำมัน เช่น ใช้ทำประเก็นน้ำมันยาง o-ring ยางเชื่อมข้อต่อ สายพานลำเลียงหรือทำท่อดูดหรือส่งน้ำมัน เป็นต้น
ยางคลอโรพรีนหรือยาง CR (chloroprene)
ยาง CR มีชื่อทางการค้าว่ายางนีโอพรีน (neoprene) เป็นยางสังเคราะห์จากคลอโรพรีนโมโนเมอร์ (chloroprene monomer) โมเลกุลของยาง CR สามารถจัดเรียงตัวได้อย่างเป็นระเบียบภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ยางชนิดนี้จึงสามารถตกผลึกได้เช่นเดียวกับยางธรรมชาติ ดังนั้นยาง CR จึงมีค่าความทนต่อแรงดึ่งสูง (โดยที่ไม่ใส่สารตัวเติม) นอกจากนั้นยังมีความต้านทานต่อการฉีกขาดและการขัดสีสูงด้วย
ยาง CR ที่อยู่ในรูปของแข็งแบ่งออกเป็นประเภทใช้งานทั่วไปและประเภทใช้งานพิเศษ ประเภทใช้งานทั่วไปได้แก่ เกรด G.W และ T และประเภทใช้งานพิเศษ ได้แก่ เกรด AC AD AG และ FB ซึ่งใช้สำหรับงานเฉพาะ เช่น ทำกาวยาง ยางใช้เคลือบ (coating) และ sealants เป็นต้น โครงสร้างของยาง CR ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการโพลิเมอไรซ์และมีผลโดยตรงต่อกระบวนการตกผลึกหรือต่อความยืดหยุ่นของยาง ถ้าอุณหภูมิการโพลิเมอไรซ์สูงขึ้นจะได้ยางที่มีโครงสร้างที่สม่ำเสมอน้อยลง มีโครงสร้างโมเลกุลที่ไม่ปรกติ ทำให้อัตราการตกผลึกของยางต่ำลง ในทางตรงกันข้ามยาง CR ที่ได้จากการโพลิเมอไรซ์ที่อุณหภูมิต่ำจะยิ่งมีอัตราการตกผลึกสูง ซึ่งสมบัติเช่นนี้เป็นที่ต้องการของการผลิตกาวที่ต้องการความเหนียวติดทันที อย่างไรก็ตามเกรดนี้ไม่เหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์อื่นๆ เพราะยางจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วและสูญเสียความยืดหยุ่น ดังนั้น ยาง CR ที่เหมาะสมในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางทั่วๆ ไปจึงต้องเป็นเกรดที่ตกผลึกได้น้อย
ยาง CR มีสมบัติคล้ายยางธรรมชาติคือมีความยึดติดกัน (tack) ที่ดี ทำให้สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องอาศัยการประกอบจากหลายชิ้นส่วนได้ดี ยาง CR ยังสามารถไหลเข้ามาเชื่อมกันได้ดี ไม่ก่อให้เกิดปัญหารอยต่อของชิ้นงานในระหว่างการขึ้นรูปในเบ้าพิมพ์ เนื่องจากยาง CR เป็นยางที่มีขั้ว เพราะประกอบด้วยอะตอมของคลอรีน ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับยางที่ไม่มีขั้ว พบว่า ยาง CR จะทนต่อการบวมพองในน้ำมันได้ดี (แต่ยังด้อยกว่ายาง NBR) นอกจากนี้อะตอมของคลอรีนยังทำให้ยาง CR มีสมบัติที่ดีในด้านการทนต่อเปลวไฟ สภาพอากาศ และโอโซน อย่างไรก็ตามอะตอมของคลอรีนก็มีผลต่อสมบัติทางไฟฟ้าของยาง กล่าวคือ ทำให้ยางนำไฟฟ้าได้มากขึ้น ยาง CR จึงจัดอยู่ในกลุ่ม “antistatic” ไม่ใช่กลุ่มที่เป็นฉนวน ดังนั้นยางชนิดนี้จึงไม่สามารถใช้เป็นฉนวนของสายเคเบิ้ลได้ แต่อาจใช้เป็นยางปลอกนอกของสายเคเบิ้ลได้
ยาง CR เกรดที่สามารถตกผลึกได้เล็กน้อยถึงปานกลางจะถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการสมบัติเชิงกลที่ดี ทนต่อการติดไฟ ทนต่อน้ำมัน สภาพอากาศทั่วไปและโอโซน ซึ่งผลิตภัณฑ์ยางที่ใช้งานในลักษณะดังกล่าวได้แก่ ยางซีล ท่อยางเสริมแรง (hose) ยางพันลูกกลิ้ง สายพานยาง สายพานรูปตัววี (V-belt) ยางกันกระแทก (bearing) ยางบุ (lining) พื้นรองเท้า และผลิตภัณฑ์ยางที่ใช้ในงานก่อสร้าง เช่น ยางขอบหน้าต่าง ขอบหลังคา และยางปลอกสายเคเบิ้ล ส่วนยาง CR เกรดที่ตกผลึกได้มากจะนิยมใช้ในการผลิตกาวยาง
ยางบิวไทล์ (butyl rubber, IIR)
ยางบิวไทล์เป็นโคโพลิเมอร์ระหว่างโมโนเมอร์ของไอโซพรีน (isoprene) และไอโซบิวทีลีน (isobutylene) โดยมีไอโซพรีนน้อยมากประมาณ 0.5-3% โมล เพียงเพื่อให้เกิดการเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลด้วยกำมะถันในระหว่างปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันได้เท่านั้นเพราะในไอโซพรีนมีพันธะคู่ว่องไวต่อการทำปฏิกิริยา
จากโครงสร้างทางเคมี จะเห็นว่ายางบิวไทล์ประกอบด้วยส่วนที่อิ่มตัว (saturated) เป็นส่วนใหญ่ ทำให้ยางมีความทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากออกซิเจน โอโซน และความร้อน อย่างไรก็ตามพันธะคู่ที่มีอยู่เพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้ยางคงรูปด้วยกำมะถันได้ โดยที่การคงรูปจะเกิดได้เร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับปริมาณของพันธะคู่ ถ้าเพิ่มปริมาณพันธะคู่ในโมเลกุลการคงรูปก็จะเกิดได้เร็ว ยางจะมีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูงขึ้น แต่ว่าความทนต่อโอโซนและสภาพอากาศจะด้อยลง
นอกจากสมบัติการทนต่อออกซิเจน ความร้อนและสภาพอากาศแล้วยางบิวไทล์ยังมีความต้านทานต่อน้ำมันพืชและน้ำมันสัตว์ได้ดีมาก ทนต่อกรดและด่าง รวมถึงทนต่อการถูกออกซิไดซ์โดยสารเคมีต่างๆ และสมบัติพิเศษอีกอย่างของยางบิวไทล์คือ มีการซึมผ่านของก๊าซต่ำมาก (ต่ำกว่ายางธรรมชาติประมาณ 8-10 เท่า) ทำให้ยางบิวไทล์เหมาะสมในการผลิตยางในรถยนต์ ใช้ทำถุงยางลมสำหรับอบยางล้อให้คงรูป (curing bladder) ในอุตสาหกรรมผลิตยางรถยนต์ ใช้ทำฉนวนหุ้มสายไฟฟ้า แผ่นยางใช้ภายนอกอาคาร เป็นต้น
ยางบิวตาไดอีน (butadiene rubber, BR)
ยางบิวตาไดอีนเป็นโพลิเมอร์ของบิวตาไดอีนที่มีการจัดเชื่อมต่อกันหลายแบบ เช่น แบบ cis-1,4 tran-1,4 หรือแบบ vinyl-1,2 ขึ้นอยู่กับชนิดของ initiator ที่ใช้ในปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชัน โดยปกติยางบิวตาไดอีนจะไม่ถูกใช้เดี่ยวๆ ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง เนื่องจากการบดผสมยางเป็นไปได้ยากโดยเฉพาะเมื่อทำการบดผสมโดยใช้ลูกกลิ้ง (two-roll mill) เพราะยางจะไม่ฟอร์มรอบลูกกลิ้ง (poor mill banding) ยางชนิดนี้จึงมักใช้บดผสม (blend) กับยางไม่มีขั้วชนิดอื่นๆ เช่น ยางธรรมชาติและยาง SBR
ยางบิวตาไดอีนมีสมบัติพิเศษคือมีความทนทานต่อการขัดสี (abrasion resistance) สูงมากแต่มีความทนต่อแรงดึง (tensile strength) ค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตามการผสมยางชนิดนี้กับยางธรรมชาติและ/หรือยาง SBR จะทำให้ได้ยางคงรูปที่มีสมบัติเชิงกลดีขึ้น ในทำนองเดียวกันสมบัติบางประการของยางธรรมชาติและยาง SBR ก็จะถูกปรับให้ดีขึ้น ได้แก่ ความทนต่อการขัดสีดีขึ้น ยางมีความยืดหยุ่นมากขึ้นและยางจะยังคงสมบัติความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ (good low temperature flexibility) ด้วยเหตุนี้กว่า 90 % ของยางบิวตาไดอีนจึงถูกใช้ร่วมกับยางธรรมชาติและยาง SBR ในการผลิตดอกยาง (tread) ของยางรถยนต์เพราะนอกจากจะทำให้ดอกยางมีความทนทานต่อการขัดสีสูงขึ้นแล้ว ความร้อนสะสมที่เกิดขึ้นในระหว่างการใช้งานก็ต่ำลง ยางจะมีความต้านทานต่อการฉีกขาดในบริเวณร่อง (resistance to groove cracking) สูงขึ้น นอกจากนี้ยางผสมที่ได้จากการเติมยางบิวตาไดอีนจะทนต่อการเสื่อมเมื่อทำให้คงรูปเกินจุดสูงสุด (reversion resistance on overcure) ในระหว่างกระบวนการผลิต และที่สำคัญยางชนิดนี้ยังช่วยให้ยางล้อรถมีสมบัติการต้านการหมุน (rolling resistance) ลดลง ทำให้ลดการสิ้นเปลืองน้ำมันขณะขับเคลื่อนรถ อย่างไรก็ตามการเติมยางบิวตาไดอีนลงไปในปริมาณมากเกินไปก็จะทำให้การเกาะถนนของล้อเสียไป โดยเฉพาะในถนนที่เปียก ด้วยเหตุนี้จึงต้องผสมยางบิวตาไดอีนในการผลิตโครงยาง (carcass) แก้มยาง (sidewall) และยางบริเวณโครงลวด (bead compound)
ยางบิวตาไดอีนยังถูกใช้นในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความทนต่อการสึกหรอหรือทนต่อการขัดสีที่ดี เช่น ยางพื้นรองเท้า ยางสายพานลำเลียง นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตยางกันกระแทก สายพานส่งกำลัง (transmission belt) ยางกันสะเทือน (shock absorber pads) เป็นต้น
ยางเอธิลีนโพรพิลีนไดอีนหรือยาง EPDM (ethylene-propylene diene rubber)
ในระยะแรกเริ่มที่ได้มีการสังเคราะห์โพลิเมอร์จากการทำปฏิกิริยาโคโพลิเมอไรเซชันระหว่างโมโนเมอร์ของเอธิลีน (ethylene) กับโพรพิลีน (propylene) จะได้โพลิเมอร์ที่มีลักษณะการจัดเรียงตัวของโมเลกุลแบบอสัณฐาน (amorphous) และเป็นยางเรียกว่า ยาง EPM แต่เนื่องจากในโมเลกุลไม่มีส่วนที่ไม่อิ่มตัว (ไม่มีพันธะคู่) ดังนั้นการทำให้ยางคงรูปจึงต้องใช้เพอร์ออกไซด์ (peroxide) ปัจจุบันได้มีการพัฒนายางชนิดใหม่โดยการเติมโมโนเมอร์ตัวที่สาม คือ ไดอีน (diene) ลงไปเล็กน้อยในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันทำให้ได้ยางที่มีส่วนที่ไม่อิ่มตัวอยู่ในสายโมเลกุล จึงสามารถคงรูปได้ด้วยกำมะถัน ยางชนิดนี้ คือ ยาง EPDM
ยาง EPDM มีหลายเกรด แต่ละเกรดแตกต่างกันที่สัดส่วนของเอธิลีนและโพรพิลีน รวมถึงปริมาณของ diene โดยทั่วไปยางชนิดนี้จะมีเอธิลีนอยู่ 45-85 % โมล และปริมาณของ diene อยู่ในช่วง 3-11 % โมล ชนิดของ diene ที่ใช้อย่างกว้างขวางมี 3 ชนิดคือ Dicyclopentadiene (DCPD) Ethylidene Norbornene (ENB) และ trans-1,4-hexadiene (1,4 HD) โดยชนิดที่ใช้มากที่สุดคือ ENB เพราะจะทำให้โมเลกุลของยางว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาคงรูปด้วยกำมะถัน (surphur vulcanization)
จากลักษณะโครงสร้างโมเลกุลจะเห็นว่ายาง EPM และ EPDM เป็นยางไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงไม่ทนต่อน้ำมันหรือสารละลายที่ไม่มีขั้ว และเนื่องจากการจัดเรียงตัวของโมโนเมอร์ในสายโมเลกุลเป็นแบบไม่มีรูปแบบ (random) ทำให้ได้โพลิเมอร์อสัณฐาน (amorphous) ยางชนิดนี้จึงไม่ตกผลึก ส่งผลให้ค่าความทนต่อแรงดึงค่อนข้างต่ำและต้องอาศัยสารเสริมแรง (reinforcing filler) เข้าช่วย อย่างไรก็ตามในยางที่มีสัดส่วนของเอธิลีนสูงจะมีสมบัติตกผลึกได้บ้างจึงส่งผลให้ยางมีความแข็งแรงในสภาพยังไม่คงรูปสูง (high green strength) สามารถที่จะเติมน้ำมันและสารตัวเติมได้มากซึ่งเป็นจุดเด่นของยางชนิดนี้ เพราะในบางครั้งอาจเติมสารตัวเติมได้มากถึง 2 เท่าของปริมาณยางที่ใช้ (200 parts per hundred of rubber, phr) แต่ข้อเสียของยางที่มีปริมาณเอธิลีนสูงคือการบดผสมยางที่อุณหภูมิต่ำจะทำได้ยากและสมบัติของยางที่อุณหภูมิต่ำจะไม่ดีเพราะการตกผลึกของยางจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำลง
ยาง EPDM มีพันธะคู่ในโมเลกุลน้อยมาก ดังนั้นจึงทนต่อการเสื่อมเนื่องจากสภาพอากาศ ออกซิเจน โอโซน แสงแดด และความร้อนได้ดี นอกจากนี้ยังทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากสารเคมี กรด และด่าง ได้ดีอีกด้วย ยางชนิดนี้ส่วนมากจึงนิยมใช้ในการผลิตยางชิ้นส่วนรถยนต์ เช่น ยางขอบหน้าต่าง แก้มยางรถยนต์ (sidewall) ท่อยางของหม้อน้ำรถยนต์ (radiator hose) เป็นต้น ยาง EPDM ยังถูกใช้ในการผลิตท่อยางของเครื่องซักผ้า ฉนวนหุ้มสายเคเบิ้ล และใช้ผสมกับพลาสติกเพื่อปรับปรุงสมบัติบางประการของพลาสติก เช่น เพิ่มความเหนียวและความทนต่อแรงกระแทก (impact resistance) เป็นต้น
ยางซิลิโคน (Silicone rubber, Q)
แกนสายโซ่หลัก (main chain) ของยางซิลิโคนไม่ได้ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนเหมือนยางชนิดอื่นๆ แต่จะประกอบด้วยอะตอมของซิลิกอน (Si) และออกซิเจน (O) ยางซิลิโคนมีหลายเกรด แต่เกรดที่ใช้กันมากที่สุดจะเป็นโพลิเมอร์ของ dimethyl siloxane
ยางซิลิโคนเป็นยางที่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลต่ำ ส่วนใหญ่จึงไม่อยู่ในรูปของแข็ง แต่จะอยู่ในรูปของเหลงที่มีความหนืดสูงมาก และค่าความหนืดก็ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพียงเล็กน้อย ยางซิลิโคนจะมีสมบัติความยืดหยุ่นดีจำเป็นต้องทำให้คงรูปโดยกระบวนการวัลคาไนเซชันด้วยเปอร์ออกไซด์
เนื่องจากความแข็งแรงของพันธะระหว่าง Si-O สูงกว่า C-C และไม่มีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุล ยางซิลิโคนจึงทนต่อสภาพอากาศ โอโซน แสงแดด และความร้อนได้ดีกว่ายางที่เป็นพวกไฮโดรคาร์บอน ยางชนิดนี้จึงเป็นยางชนิดพิเศษที่สามารถใช้งานได้ในที่อุณหภูมิสูงมากๆ (และต่ำมากๆ) อย่างไรก็ตามยางซิลิโคนมีค่าความทนต่อแรงดึง (tensile strength) ความทนทานต่อการขัดสี (abrasion resistance) และความทนต่อแรงกระแทก (impact resistance) ต่ำมาก ดังนั้นจึงต้องมีการเติมสารเสริมแรง เช่น ผงเขม่าขาว (silica) เข้าช่วย ยางซิลิโคนมีความเป็นฉนวนที่ดีมาก มีอัตราการซึมผ่านของก๊าซและของเหลวสูง (ประมาณ 100 เท่าของยางบิวไทล์) แต่ว่ายางชนิดนี้ไม่ทนต่อกรดและด่าง และสารเคมีจำพวกเอสเทอร์ คีโตนและอีเทอร์
การใช้งานของยางซิลิโคนจะถูกจำกัดอยู่ในผลิตภัณฑ์ที่ไม่สามารถใช้ยางชนิดอื่นๆ ได้ เพราะยางชนิดนี้มีราคาสูงมาก ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตยางที่เป็นชิ้นส่วนของเครื่องบินและรถยนต์ ใช้ทำฉนวนหุ้มสายเคเบิล และใช้ในงานทางการแพทย์และเภสัชกรรมรวมถึงผลิตภัณฑ์ยางที่ต้องสัมผัสกับอาหาร
ตารางที่ 2 : เปรียบเทียบสมบัติของยางคงรูประหว่างยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์
สมบัติ
ชนิดของยาง ความทนต่อแรงดึง (ไม่มีสารเสริมแรง)
NR IR 1
SBR 2
BR 5
6
5
3
4
5
BR
NBR
CR
(x) IIR
EPDM
ความทนต่อแรงดึง (มีสารเสริมแรง)
1
2
2
4
2
2
3
3
ความยืดตัวสูงสุด
1
1
2
3
2
2
2
3
ความทนทานต่อการขัดสี (มีสารเสริมแรง)
4
4
3
1
2
3
4
3
ความทนต่อการฉีกขาด
2
2
3
5
3
2
3
3
ความกระเด้ง (rebound)
2
2
3
1
3
3
6
3
ความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ
2
2
3
2
3
3
2
2
ความทนทานต่อความร้อน
5
5
4
4
3
3
3
2
ความทนต่อการเกิดออกซิเดชั่น
4
4
3
2
3
2
2
1
ความทนทานต่อแสง UV
4
4
3
3
3
2
2
1
ความทนทานต่อโอโซนและสภาพอากาศ
4
4
4
3
3
2
2
1
ความทนต่อน้ำมัน
6
6
5
6
1
2
6
4
ความทนทานต่อน้ำมันเชื้อเพลิง
6
6
6
6
2
3
6
5
ความทนทานต่อกรด
3
3
3
3
4
2
2
1
ความทนทานต่อด่าง
3
3
3
3
4
2
2
1
ความทนทานต่อการติดไฟ
6
6
6
6
6
2
6
6
ความเป็นฉนวนไฟฟ้า
1
1
2
2
5
4
2
2
การซึมผ่านของก๊าซ
5
5
4
4
2
3
1
4
*1 = ดีมากที่สุด ; 6 = ด้อยที่สุด
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)
