วิธีการผลิต ผลิตภัณฑ์ยาง

ในการผลิตผลิตภัณฑ์จากยางแห้ง เริ่มต้นโดยการอออกแบบสูตร วิธีการขึ้นรูป เป็นผลิตภัณฑ์ตลอดจนสมบัติทางเคมีหรือทางกายภาพที่ต้องการ โดยมีขั้นตอนดังนี้
1. บดยาง (Mastication)
2. การบดยางผสมสารเคมี (Mixing)
3. การขึ้นรูปยาง (Forming)
4. การทำให้ยางคงรูป (Vulcanisation)
5. การตกแต่งผลิตภัณฑ์ในขั้นสุดท้าย (Decoration).
การบดยาง ขั้นตอนการบดยางเป็นการบดเพื่อให้ยางนิ่มโดยเฉพาะอย่างยิ่ง...
1. การบดยาง ขั้นตอนการบดยางเป็นการบดเพื่อให้ยางนิ่มโดยเฉพาะอย่างยิ่งในยางธรรมชาติเนื่องจากมีน้ำหนักโมเลกุลสูง
จึงทำให้นิ่มหรืออ่อนตัวลงโดยการทำให้โมเลกุลฉีกขาด ซึ่งจะได้น้ำหนักโมเลกุลเล็กลงง่ายต่อการผสมสารเคมี ส่วนยาง
สังเคราะห์มีการควบคุมน้ำหนักโมเลกุลจึงไม่จำเป็นต้องบดให้นิ่ม หรือบดยาง ล้วน ๆ ก่อนหรืออาจใช้สารเคมี (Softeners)
บางชนิดผสมเป็นการช่วยให้โมเลกุลยางขาดเร็วขึ้น

    ตัวอย่าง Compound  ที่ผสมสารเคมีแล้ว




ในการบดยางโดยใช้เครื่องบดมี 2 ชนิด
1.1 เครื่องบดผสมระบบเปิด (open-milled mixer) เครื่องบดระบบเปิด ประกอบด้วยลูกกลิ้งทำด้วยเหล็กหล่อ
(cast iron) ผิวเรียบเรียงขนานกันในแนวนอน ลูกกลิ้งลูกหน้าจะมีสกรูสำหรับปรับช่องระหว่างลูกกลิ้งทั้งสองมี guide
หรือ check สำหรับปรับปริมาณการใส่ยาง และที่สำคัญมี safety switch หรือ safety bar สำหรับป้องกันอุบัติเหตุ
ที่อาจเกิดขึ้น และระบบติดตั้ง cast-iron "breaker plates" ระหว่างสกรูสำหรับปรับช่องระหว่างลูกกลิ้งกับ bearing
housing ของลูกกลิ้ง ซึ่งจะทำให้ช่องระหว่างลูกกลิ้งเปิดออกเมื่อเกิดการใช้งานเกินกำลัง


 เครื่องผสมยางแบบเปิด   ( open-milled mixer )






1.2 เครื่องบดผสมระบบปิด (internal mixer) เป็นเครื่องบดที่ให้ประสิทธิภาพสูงในการบดยาง สามารถบดยางได้
ครั้งละปริมาณมาก ๆ กระทำภายในเครื่อง ซึ่งเครื่องบดนี้สามารถบดยางให้นิ่มได้รวดเร็วกว่าเครื่องบดแบบระบบเปิด แต่ความ
รวดเร็วของการบดยางให้นิ่มด้วยเครื่องบดระบบปิดนั้นจำกัด กล่าวคือ ต้องเสียเวลาเตรียมชิ้นยางป้อนเข้าเครื่อง ตลอดจนการ
ขนยางที่บดแล้วออกจากเครื่อง ทั้งรูปร่างและความหนาแน่นของก้อนยางที่จะบดให้นิ่มในเครื่องบดระบบปิดมีผลต่อการบดยาง
ยางธรรมชาติที่บรรจุเป็นก้อน ๆ ละ ประมาณ 35 กิโลกรัม หรือตามขนาดของเครื่องจักร สามารถใส่ลงในเครื่องบดระบบปิดขนาดใหญ่ได้โดยตรง ตัวอย่าง ของเครื่องระบบปิดนี้คือเครื่องบด Banbury และ Shaw Intermix




เครื่องผสมยางแบบปิด ( internal mixer)






2. การบดยางผสมสารเคมี
2.1 การบดผสมโดยเครื่องระบบเปิด (Mill Mixing) วิธีการเริ่มต้นด้วยใส่ยางลงที่ช่องระหว่าง 2 ลูกกลิ้ง ยางผ่านมาช่องว่างระหว่างลูกกลิ้ง ตอนแรก ๆ จะมีลักษณะรวนตกลงบนถาดรองรับใต้ลูกกลิ้ง เมื่อบดต่อไปยางจะเริ่มอ่อนนิ่มลงพอที่จะจับ รอบลูกกลิ้งได้ ความยากง่ายที่จะให้ยางจับพันรอบลูกกลิ้งนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของยางที่ใช้ สำหรับยางธรรมชาติ หากไม่ได้ผ่านการบดก่อนก็จะยากต่อการจับให้พันรอบลูกกลิ้ง ต้องบดไปสักครู่ยางจึงจะนิ่มลงพอจับพันรอบลูกกลิ้งได้ และจะต้องบดนานเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับความกว้างของช่องห่างระหว่างลูกกลิ้งและอุณหภูมิของลูกกลิ้งด้วย เมื่อยางเกาะพันรอบลูกกลิ้งตอนแรก ๆ จะมีลักษณะพันไม่เรียบทั่วผิวลูกกลิ้ง คือ ยางที่พันจะมีช่วงที่ขาดเป็นรูโดยทั่วไปเมื่อบดต่อไปยางที่พันลูกกลิ้งจะเริ่มเรียบขึ้น จากนี้จึงเติมสารต่าง ๆ ลงบนกองยางเหนือช่องห่างระหว่างลูกกลิ้ง กวาดส่วนของสารที่หล่นลงบนถาดใต้ลูกกลิ้งใส่คืนกลับไปบด จนกระทั่งยางดูดดึงเอาสารต่าง ๆ เข้าไปบดผสมปนทั่วถึงในเนื้อยาง ซึ่งขณะบดผสมช่วงนี้จะต้องใช้มีดตัดยางกดลงข้างหนึ่งข้างใดของลูกกลิ้งลูกหน้าและเลื่อนมีดตามแนวยาวของลูกกลิ้งขณะที่ลูกกลิ้งหมุนอยู่ ม้วนยางที่ถูกตัดโดยให้ยางที่ม้วนคงอยู่บนลูกกลิ้ง สังเกตกองยางบนช่องห่างระหว่างลูกกลิ้งเมื่อกองยางหมดไป จึงใส่ม้วนยางกลับคืนเข้าไปบดตัดยางด้วยวิธีดังกล่าวสลับข้าง ซ้ายขวาของลูกกลิ้งลูกหน้า จนสังเกตเห็นว่าสารต่าง ๆ ได้ผสมคลุกเคล้าทั่วถึงในเนื้อยางเมื่อได้เวลาตามที่กำหนดไว้จึงใช้มีดตัดยางและรีดเป็นแผ่นออกจากเครื่อง ขั้นสุดท้ายของการบดผสมมักแนะนำให้ม้วนยางผ่านช่องห่างระหว่างลูกกลิ้งอีกประมาณ 6 ครั้ง โดยปรับ ให้ช่องห่างนี้แคบเพื่อจะได้รีดยางที่ผสมสารเคมีแล้วอย่างทั่วถึง
เครื่องบดแบบ 2 ลูกกลิ้งเป็นเครื่องที่ต้องใช้กำลังมาก ซึ่งประกอบด้วย ลูกกลิ้งขนาดยาว 1.5 เมตร สามารถบดยาง+สารเคมีและมีถ่วงจำเพาะ 1.00-2.00 ได้ครั้งละ ประมาณ 50 กิโลกรัม ต้องการกำลังขับเครื่อง 50-100 กิโลวัตต์ และเครื่องที่บดยางผสมสารเคมีได้ครั้งละ 100 - 150 กิโลกรัม ต้องการกำลังขับเครื่อง 115-225 กิโลวัตต์กำลังไฟฟ้าส่วนใหญ่จะเปลี่ยนเป็นความร้อนขณะบดยาง ดังนั้นเพื่อป้องกันยางเกิดการคงรูป ขณะบดจึงต้องมีระบบทำให้ลูกกลิ้งเย็นโดยการผ่านน้ำเย็นในส่วนของลูกกลิ้ง
การบดผสมโดยเครื่องระบบปิด (Internal Machine Mixing) การบดผสมยางกับสารเคมีในเครื่องบดระบบปิดโดยทั่วไปแล้วจะบดยางผสมกับสารอื่น ๆ ยกเว้นสารพวกซัลเฟอร์และสารเร่งปฏิกิริยายางคงรูปการบดยางผสมกับสารต่าง ๆ ในเครื่องระบบปิดจะเน้นถึงระยะเวลาการบด ลำดับการเติมสารลงไปบด ตลอดจนอุณหภูมิขณะบด
สารพวกน้ำมันและแว๊กซ์จะถูกใส่บดผสมพร้อม ๆ กับสารอื่น ๆ อุณหภูมิขั้นสุดท้ายของการบดถ้าสูงหรือต่ำเกินไปจะทำให้เกิดปัญหาต่าง ๆ เช่น เกิด carbongel , blister, blooming และเกิดการกระจายของสารเคมีไม่ทั่วถึงในเนื้อยางอุณหภูมิของยางที่บดยางและผสมเสร็จแล้วควรประมาณ 110 –120 องศาเซลเซียส การตัดสินเลือกระยะเวลาและอุณหภูมิที่จะบดยางพิจารณาจากการกระจายของสารเคมีในเนื้อยาง และจาก สมบัติทางกายภาพของยางซึ่งได้บดผสม สารทุกอย่างเรียบร้อยแล้ว
เงื่อนไขที่ต้องกำหนดเมื่อบดยางโดยเครื่องบดระบบปิด
1. ลำดับของสารที่จะใส่ลงไปบดผสมกับยาง
2. จับเวลาการปรับแรมขึ้นลง (Up and - down motion of ram)
3. แรงดันของแรม
4. อุณหภูมิขั้นสุดท้ายของการบด 
 5. ระยะเวลาที่ใช้ในการบด
การบดยางให้นิ่มและการบดผสมยางกับสารเคมี การใช้ยางธรรมชาติจำเป็นต้องผ่านกระบวนการบดให้นิ่มก่อนที่จะบดผสมสารเคมี เพราะยางธรรมชาติมีน้ำหนักโมเลกุลมาก การบดยางให้นิ่มเสียก่อนนั้นเป็นการทำให้โมเลกุลฉีกขาดน้ำหนักโมเลกุลลดลง ส่วนยางสังเคราะห์จะถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยมีการควบคุมน้ำหนักโมเลกุล ดังนั้นจึง ไม่มีการจำเป็นต้องบดให้นิ่มก่อน วิธีการบดยางให้นิ่ม คือบดยางล้วน ๆ และอาจใช้สารเคมีผสมพวก softener ช่วยเร่งด้วย เมื่อยางนิ่มพอเหมาะแล้วจึงทำการผสมสารเคมีบดให้เข้าเป็นเนื้อเดียวกัน ขั้นตอนการเติมสารเคมีต่าง ๆ ลงบดผสมกับยางนั้นจะต้องจัดลำดับการเติมไว้อย่างถูกต้อง สารผสมที่ขนาดอนุภาคใหญ่ผสมกับยางได้ยากจะถูกเติมลงไปก่อน สารเคมีพวกสารเร่งให้ยางเกิดการคงรูปจะถูกจัดไว้ลำดับสุดท้าย มิฉะนั้นแล้ว ยางผสมสารเคมีอาจเกิดปัญหาคงรูปก่อนเวลา (Scorch) หรือภาษาที่ทางโรงงานเรียนกันว่า "ยางตาย" คือยางจะมีลักษณะที่คงรูป แปรรูปร่างไม่ได้แล้ว ยางที่ได้บดผสมสารเคมีเรียบร้อยแล้วจะถูกเก็บไว้อย่างน้อย 24 ชั่วโมง ก่อนการนำไปขึ้นเป็นรูปผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ

3. การขึ้นรูปยาง การขึ้นรูปยางที่ได้ผสมสารเคมีเรียบร้อยแล้ว สรุปได้ 4 วิธีคือ
3.1 การใช้แม่พิมพ์ (Moulding)
 เครื่องขึ้นรูปยางแบบ Compression Mold
การวาง Compound   แบบ  Compression Mold






เครื่องขึ้นรูปยางประเภท Injection Mold

Hot Runner Machine

แม่พิมพ์ ระบบ Cold Runner




 3.2 การอัดผ่านได (Extruding)

เครื่อง Extruder 













ตัวอย่างชิ้นงานที่ใช้เครื่อง  Extrude




3.3 การใช้เครื่องคาเลนเดอร์ (Calender)








3.4 การฉาบสารละลายยางบนผ้า (Spreading on fabric from rubber solution)

3.1 การใช้แม่พิมพ์ ขึ้นรูปยางเป็นวิธีการที่ทำให้ยางเกิดเป็นรูปร่างของผลิตภัณฑ์พร้อม ๆ กับการเกิดปฏิกิริยายางคงรูปโดยความร้อนและแรงอัด แม่พิมพ์ที่ใช้จะก่อให้เกิดรูปร่างของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ แม่พิมพ์มีแบบต่าง ๆ คือ แบบอัด (Compression) แบบกึ่งฉีด (Transfer) และแบบฉีด (Injection) แม่พิมพ์แบบอัดเป็นพิมพ์แบบง่ายราคาถูกกว่าอีก 2 แบบ


 ใช้กันอย่างกว้างขวางในการทำผลิตภัณฑ์ยางทั่ว ๆ ไปลักษณะของแม่พิมพ์แบบอัดประกอบด้วยฝา 2 ชิ้นที่ยึดกันด้วยสลักฝาด้านหนึ่งจะเป็นช่องรูปร่างของผลิตภัณฑ์ ซึ่งเวลาอัดยางจะใส่ยางลงในฝานี้ เมื่อประกอบอีกฝาหนึ่งปิดลง และวางพิมพ์ในเครื่องดันให้ความร้อนยางจะไหลในช่องของแม่พิมพ์เต็มตามรูปของแม่พิมพ์ ส่วนแม่พิมพ์แบบกึ่งฉีดนั้นมีส่วนประกอบของพิมพ์มากกว่า 2 ส่วน ยางจะถูกอัดจากส่วนหนึ่งของพิมพ์ที่เรียกว่า Pot ไปยังช่องของแม่พิมพ์ที่เป็นรูปร่างของพิมพ์ของผลิตภัณฑ์ โดยแม่พิมพ์แบบกึ่งฉีดนี้สามารถทำผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างซับซ้อนได้ แม่พิมพ์แบบฉีดได้พัฒนามาจาก 2 แบบแรก จะประกอบด้วย เครื่องที่เป็นส่วนทำให้ยางนิ่ม แล้วฉีดยางเข้าแม่พิมพ์ แบบนี้จะมีราคาสูงมาก และตัวของเครื่องที่เป็นส่วนทำให้ ยางนิ่มไหลได้นั้นต้องทำมาจากวัสดุที่แข็งแรงมากราคาจึงสูงมากเช่นกัน
3.2 การอัดยางผ่านได เครื่องที่ใช้เพื่ออัดยางผ่านได ( Die) เป็นเครื่องมือ ที่ทำงานโดยการอัดหรือดันยางไปยังส่วนหัวของเครื่องซึ่งมีไดรูปร่างต่าง ๆ ตามลักษณะของผลิตภัณฑ์ ยางจะออกจากไดเป็นชิ้นยาวและมีรูปลักษณะตามใดชนิดของ เครื่องนี้
แบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ ชนิดเป็นเครื่องที่อาศัยแรงอัดจากแรม (ram) และอีกชนิดหนึ่งอาศัยแรงอัดยางจากการหมุนของสกรูชนิดหลังนั้นเป็นชนิดที่ใช้กันอย่างกว้างขวางและเรียนกันว่า extruder หรือ forcing machine หรือ tuber ส่วนชนิดแรกนั้น เป็นเครื่องพิเศษที่จะใช้กับงานบางอย่างซึ่งมีช่วงเวลาใช้งานเพียงสั้น ๆ ผลิตภัณฑ์ยางหลายชนิดที่ผลิตโดยใช้เครื่องอัดแบบสกรูส่วนที่จะทำให้ดอกยางรถยนต์ (Tread) อัดยางหุ้มสายเคเบิ้ลหรือหุ้มลวดที่จะประกอบทำยางล้อรถยนต์ เป็นต้น โดยปกติแล้วผลิตภัณฑ์ยางจากการขึ้นรูปด้วยเครื่องอัดแบบสกรูนี้จะต้องผ่านการอบให้คงรูปในหม้ออบไอน้ำหลังจากที่อัดออกจากไดแล้ว
3.3 การใช้เครื่องคาเล็นเดอร์ คาเล็นเดอร์เป็นเครื่องที่ประกอบด้วยชุดของลูกกลิ้งจำนวนต่าง ๆ คือ 2 หรือ 3 หรือ 4 ลูกกลิ้ง ซึ่งทำมาจากเหล็กหล่ออย่างดีผิวหน้าขัดเรียบ การใช้ เครื่องคาเล็นเดอร์เพื่องานการรีดยางเป็นแผ่นเรียบมีความหนาและความกว้าง สม่ำเสมอ หรือเพื่องานการฉาบยางอย่างบาง ๆ ลงบนผ้าหรือแผ่นใยลวด (วิธีการนี้เรียกว่า coating) หรือเพื่องานการรีดอัดยางเป็นฟิล์มบาง ๆ อัดลงในเนื้อผ้าโดยอาศัยแรง เสียดทาน ( friction) ระหว่างลูกกลิ้ง (วิธีการนี้เรียกว่า frictioning)
3.4 การฉาบสารละลายยางบนผ้า งานการฉาบยางบาง ๆ บนผ้าหรือวัสดุเส้นใย เป็นงานที่ค่อนข้างละเอียดเกินกว่าที่อาศัยกรรมวิธีโดยเครื่องคาเล็นเดอร์ เพราะบางครั้งส่วนผสมของยางก็ไม่เหมาะสมที่จะใช้ฉาบผ้าโดยใช้เครื่องคาเล็นเดอร์ วิธีการที่จะได้ดีกว่าคือ การใช้เทคนิคฉาบหรือเคลื่อนยางบนผ้าโดยให้ยางแผ่นกระจายทั่วผิวหน้า (spreading) กรรมวิธีนี้ประกอบด้วย การนำยางที่ผสมสารเคมี ด้วยเครื่องบดผสมยางแบบ 2 ลูกกลิ้ง ไปตัดเป็นชิ้นเล็ก ๆ แช่ในตัวทำละลาย โดยทำให้สารละลายยางนี้มีความเข้มข้นมากจนอยู่ในสถานะคล้ายนวดแป้งกับน้ำที่เรียกว่า "dough" อุปกรณ์การฉาบยางบนผ้าประกอบด้วยใบมีดยึดติดอยู่กับที่เรียกว่า doctor ใบมีดนี้จะเกลี่ยยางและฉาบอย่างสม่ำเสมอ ผ้าที่ผ่านใต้ใบมีดจากนี้ผ้าที่ได้ ถูกฉาบด้วยยางแล้วจะเคลื่อนไปผ่านความร้อน (heated chest) เพื่อให้ตัวทำละลายยางระเหยออกจากผ้าโดยปกติมักมีกรรมวิธีที่จะเก็บตัวทำละลายกลับมาใช้อีกด้วยการให้ active carbon ดูดซับแล้ว นำไปสกัดแยกตัวทำละลายภายหลัง

4. การทำให้ยางคงรูป การทำให้ยางคงรูป คือการทำให้ยางเกิดปฏิกิริยาเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลและเป็นผลทำให้เพิ่มความ
หยุ่นตัว และลดความเสียรูปทรงของยาง เมื่อปล่อยยางให้เป็นอิสระจากแรงที่กระทำให้เสียรูป วิธีการที่ทำให้ยางคงรูปมีหลายวิธี ซึ่งการเลือกใช้วิธีต่าง ๆ นั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของผลิตภัณฑ์
4.1 วิธีทำให้ยางคงรูปโดยใช้เครื่องอัด ( Vulcanisation in press) ใช้กับการทำผลิตภัณฑ์ยางชนิดที่ขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์แบบอัดหรือแบบกึ่งฉีด
4.2 ทำให้ยางคงรูปแบบเปิด (Open cure) ใช้สำหรับทำผลิตภัณฑ์ยางชนิดที่ไม่ต้องการความแน่นอนของรูปร่างโดยแม่พิมพ์การใช้คำว่า "เปิด" ก็เพื่อจะชี้ให้เห็นว่าความร้อนที่จะทำให้ยางคงรูปนั้นหมุนเวียนอย่างเปิดภายในตู้หรือภาชนะอบวิธีการที่จะยืดให้ยางที่ยังไม่คงรูปมีรูปร่างตามต้องการนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะหรือชนิดของผลิตภัณฑ์ เช่น ใช้แกนอะลูมิเนียมสอดยึดรูปร่างของ ท่อยาง เป็นต้น
4.3 ทำให้ยางคงรูปโดยระบบต่อเนื่อง (Continous vulcanisation) ซึ่งอาศัยความร้อนจากระบบความดันไอสูง ความร้อนจากไฟฟ้า ความร้อนจากระบบไมโครเวฟ ( microwave) และจากระบบอื่น ๆ วิธีการนี้เหมาะที่จะใช้อบผลิตภัณฑ์ยางที่มีความยาวต่อเนื่องมาก ๆ เช่น ท่อยาง สายเคเบิล เป็นต้น
5. การตกแต่งผลิตภัณฑ์ยาง ขั้นสุดท้ายของการทำผลิตภัณฑ์ยาง คือ การตกแต่งขึ้นผลิตภัณฑ์ ซึ่งมีวิธีการหลายแบบ และการเลือกวิธีการนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของชิ้นผลิตภัณฑ์ได้แก่
5.1 การกำจัดยางส่วนเกิน ทำได้โดยการใช้กรรไกรหรือมีดตัดยางส่วนเกินออกใช้วัสดุผิวหยาบทำการขัดถูก หรือใช้อุณหภูมิต่ำ ทำให้ยางส่วนเกินแข็งตัวแล้วใช้แรงกระทำให้หักออก
  5.2 การปั๊มเจาะตัดยางส่วนเกิน
 5.3 การเจียรผิวยาง  ส่วนมาก จะใช้ในงานประเภทลูกกลิ้งต่างๆ
 5.4 การพ่นทราย
 5.5 การทาสีและเคลือบเงา
 5.6 การปรับสภาพผิวด้วยสารเคมี. 

ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ยาง












ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น

ข่าวทั่วไป

จำนวนการดูหน้าเว็บรวม

ผู้เข้าชมทั้งหมด