การประยุกต์ใช้น้ำยางธรรมชาติความหนืดต่ำซิลิกามาสเตอร์แบทร่วมกับ น้ำยางคลอโรพรีนในอุตสาหกรรมยางรองพรม

The Applications of Low Viscosity Natural Rubber Latex with Silica Masterbatch in Natural Rubber Latex and Chloroprene Latex Blends for Rubber Carpet Underlay Industry

รายละเอียดโครงการ

ปีงบประมาณ	2560
หน่วยงานเจ้าของโครงการ
ลักษณะโครงการ	โครงการใหม่
ประเภทโครงการ	โครงการเดี่ยว
ประเภทงานวิจัย
วันที่เริ่มโครงการวิจัย (พ.ศ.)	1 มกราคม 2559
วันที่สิ้นสุดโครงการวิจัย (พ.ศ.)	1 มกราคม 2560
วันที่ได้รับทุนวิจัย (พ.ศ.)	1 มกราคม 2559
ประเภททุนวิจัย	งบประมาณแผ่นดิน
สถานะโครงการ	สิ้นสุดโครงการ(ส่งผลผลิตเรียบร้อยแล้ว)
เลขที่สัญญา
เป็นโครงการวิจัยที่ใช้ในการจบการศึกษา	ไม่ใช่
เป็นโครงการวิจัยรับใช้สังคม	ไม่ใช่
บทคัดย่อโครงการ	การเตรียมยางฟองน้ำจากยางธรรมชาติผสมสารตัวเติมและผงกากยางรถยนต์ โดยใช้เทคนิคดัลลอป วัตถุประสงค์ของงานนี้เพื่อศึกษาการใช้ผงกากยางรถยนต์เป็นสารตัวเติมในยางฟองน้ำจากยางธรรมชาติ โดยศึกษาผลของปริมาณและขนาดของผงกากยางรถยนต์ต่อสมบัติของยางฟองน้ำจากยางธรรมชาติ งานวิจัยนี้สนใจศึกษาสมบัติเชิงกล ความหนาแน่น การหดตัว การยุบตัว และการผิดรูปถาวรหลังการกดของยางฟองน้ำจากยางธรรมชาติ โดยทำการเปรียบเทียบสมบัติของยางฟองน้ำระหว่างการใช้ผงกากยางรถยนต์เปรียบเทียบกับการใช้ซิลิกาและแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นสารตัวเติม สมบัติความต้านทานต่อแรงดึง และความสามารถในการยืด ณ จุดขาดของยางฟองน้ำมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดของผงกากยางรถยนต์มีขนาดเล็กลง และการเพิ่มปริมาณของผงกากยางลดลงมากขึ้นจะส่งผลให้สมบัติความต้านทานต่อแรงดึงและความหนาแน่นมีค่าเพิ่มขึ้นด้วย จากการทดลองชี้ให้เห็นว่าผงกากยางรถยนต์ที่มีขนาดเล็กเมื่อใช้เป็นสารตัวเติมในยางฟองน้ำจะให้ความเป็นอิลาสติกได้ดีกว่าแต่การคืนตัวหรือการคืนรูปของยางฟองน้ำจะมีค่าลดลงเมื่อปริมาณผงกากยางรถยนต์ที่ใช้มีค่ามากขึ้น การใช้สารตัวเติม ซิลิกา และแคลเซียมคาร์บอเนต ร่วมกับผงกากยางรถยนต์ในสูตรยางฟองน้ำจะส่งผลให้สมบัติของยางฟองน้ำลดลง ลักษณะเซลของยางฟองน้ำที่เตรียมได้จะมีลักษณะเป็นแบบ เซลเปิด คำสำคัญ มาสเตอร์แบท ซิลิกา ยางคลอโรพรีน ยางธรรมชาติ ยางรองพรม
รายละเอียดการนำไปใช้งาน	สรุปผลการวิจัย 4.1.1 สมบัติของยางฟองจากน้ำยางธรรมชาติ 4.1.1.1 ผลของอุณหภูมิในการบ่มคอมปาวด์น้ำยาง การเพิ่มปริมาณ SSF มีผลให้ระยะเวลาการเจลของฟองยางลดลง การใช้ SSF ที่ 0.50 phr ให้ระยะเวลาการเจลประมาณ 2 นาที ซึ่งเหมาะสมสำหรับการทำให้ฟองยางมีการคงรูปก่อนการวัลคาไนซ์ ที่ปริมาณการใช้ SSF น้อยกว่า 0.50 phr และการบ่มคอมปาวด์ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้การตีฟองยางทำได้ยากขึ้น เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้น้ำยางเกิดปฏิกิริยาการคงรูปบางส่วน ระยะเวลาในการเจลจึงลดลงและความยืดหยุ่นของคอมปาวด์ยางลดลง การบ่มคอมปาวด์ที่อุณหภูมิห้องแม้จะสามารถตีฟองขึ้นรูปเป็นฟองยางที่สมบูรณ์ได้ แต่ฟองยางมีความสม่ำเสมอต่ำ มักเกิดการยุบตัวและให้คุณภาพของฟองยางที่ได้มีความแปรปรวนของสมบัติมาก การเพิ่มอุณหภูมิในการบ่มที่ 50oC ทำให้ลักษณะการเกิดฟองยางมีขนาดฟองที่ไม่สม่ำเสมอ ในขณะที่การบ่มที่ 70oC ทำให้คอมปาวด์น้ำยางเกิดปฏิกิริยาการคงรูปบางส่วน มีความหนืดมากขึ้นและความยืดหยุ่นของคอมปาวด์ลดลง ทำให้ความสม่ำเสมอของขนาดฟองยางน้อยลงและได้ฟองยางมีขนาดเล็กเนื้อแน่น สำหรับคอมปาวด์น้ำยางที่ใช้ SSF ปริมาณ 0.50 phr เฉพาะการบ่มที่อุณหภูมิห้อง และอุณหภูมิ 40 oC เท่านั้นที่สามารถตีฟองขึ้นรูปเป็นฟองยางที่สมบูรณ์ได้ ส่วนคอมปาวด์ที่บ่มที่อุณหภูมิสูงลักษณะฟองยางที่ได้จะเป็นเนื้อแป้งไม่มีสมบัติความยืดหยุ่น 4.1.1.2 ผลของระยะเวลาในการบ่มคอมปาวด์น้ำยาง เมื่อเพิ่มระยะเวลาในการบ่มเปอร์เซ็นต์การบวมพองของยางลดลง ปริมาณพันธะที่เกิดยังอยู่ในระดับที่ไม่ถือว่ายางเกิดการวัลคาไนซ์ทำให้ยังสามารถตีฟองขึ้นรูปเป็นฟองยางได้ ระยะเวลาในการเจลของฟองยางลดลงตามระยะเวลาในการบ่มคอมปาวด์ที่เพิ่มขึ้น การเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุล ทำให้ความเสถียรของคอมปาวด์น้ำยางลดลง การตีฟองขึ้นรูปฟองยางทำได้ยากขึ้น การแปรระยะเวลาในการบ่มคอมปาวด์น้ำยางที่อุณหภูมิห้อง เมื่อระยะเวลาในการบ่มคอมปาวด์เพิ่มขึ้นจะให้ฟองยางมีความสม่ำเสมอมากขึ้น คุณภาพของฟองยางที่ได้มีความแปรปรวนของสมบัติน้อย และการเพิ่มระยะเวลาในการบ่มเกิน 20 ชั่วโมง จะให้ผลในทำนองเดียวกับที่อุณหภูมิ 40 oC พบว่าน้ำยางมีความหนืดเพิ่มขึ้น ความเสถียรของคอมปาวด์น้ำยางลดลงการตีฟองขึ้นรูปฟองยางทำได้ยากขึ้น ลักษณะสัณฐานวิทยาของฟองยางที่กำลังขยาย 40 เท่า แสดงให้เห็นถึงฟองยางที่มีขนาดเล็กลง ทำให้ได้ฟองยางที่มีเนื้อแน่นและแข็งขึ้น อย่างไรก็ตามการบ่มที่อุณหภูมิห้องให้ฟองยางมีความหนาแน่นต่ำกว่าการบ่มที่อุณหภูมิ 40 oC เนื่องจากอุณหภูมิการบ่มที่ต่ำกว่าทำให้ยางมีพันธะการเชื่อมโยงเกิดขึ้นน้อยกว่า อากาศจึงเข้าไปในเนื้อยางได้ง่ายกว่า สำหรับคอมปาวด์น้ำยางที่ใช้ SSF ปริมาณ 0.50 phr การบ่มที่อุณหภูมิห้อง เวลาในการบ่ม 12 ถึง 20 ชั่วโมง และที่อุณหภูมิ 40 oC เวลาในการบ่ม 1 ถึง 2 ชั่วโมง จะให้ระยะเวลาในการเจลที่เหมาะสมสำหรับการขึ้นรูปฟองยาง และให้ลักษณะฟองยางที่มีสมบัติทางกายภาพที่ดีกว่าการบ่มที่เวลาอื่นๆ 4.1.1.3 ผลของสารตัวเติมต่อสมบัติยางฟองน้ำจากคอมปาวด์น้ำยาง เมื่อปริมาณซิลิกาเพิ่มจาก 0 ถึง 30 phr ทั้งแบบใช้และไม่ใช้สารทนไฟ ส่งผลให้ความหนาแน่นของยางฟองน้ำมีค่าเพิ่มขึ้นตามลำดับ ซึ่งการเพิ่มปริมาณซิลิการ่วมกับการใช้ Antimony trioxide จะให้ความหนาแน่นสูงกว่าแบบไม่ใช้ ปริมาณซิลิกาที่เพิ่มขึ้นทำให้ยางฟองน้ำเกิดการหดตัวและยุบตัวสูงขึ้น การใช้สารตัวเติมซิลิกาแบบไม่ใช้สารทนไฟ เมื่อเพิ่มปริมาณซิลิกาจาก 0 เป็น 10 phr ค่าความต้านทานต่อแรงดึงมีค่าเพิ่มสูงขึ้นเล็กน้อย จากนั้นความต้านทานต่อแรงดึงมีค่าลดลงเมื่อใช้ซิลิกามากกว่า 10 phr การใช้สารทนไฟ Antimony trioxide ที่ปริมาณ 30 phr ร่วมด้วยทำให้ความต้านทานต่อแรงดึงลดลงอย่างชัดเจน และความสามารถในการยืดจนขาดมีค่าลดลงตามปริมาณสารตัวเติมที่เพิ่มขึ้น การเพิ่มปริมาณสารตัวเติมซิลิกาลงในยางฟองน้ำ ทำให้การเปลี่ยนแปลงของสมบัติทั้งความต้านทานต่อแรงดึงมีค่าลดลง หรือยางสามารถทนต่อความร้อนได้มากขึ้น มอดุลัสของยางฟองน้ำมีค่าเพิ่มขึ้นตามปริมาณซิลิกาที่เพิ่มขึ้น การเพิ่มปริมาณซิลิกาจาก 0 ถึง 10 phr ทำให้การผิดรูปถาวรจากการกดมีค่าสูงขึ้น หรือกล่าวได้ว่าเมื่อปริมาณซิลิกาเพิ่มสูงขึ้นทำให้ยางฟองน้ำคืนตัวกลับสู่รูปร่างเดิมได้น้อยลง เมื่อเพิ่มปริมาณผงกากยางรถยนต์จาก 0 ถึง 30 phr ทั้งแบบใช้และไม่ใช้สารทนไฟ ส่งผลให้ความหนาแน่นของยางฟองน้ำมีค่าเพิ่มขึ้นตามลำดับ ซึ่งการเพิ่มปริมาณผงกากยางรถยนต์ร่วมกับการใช้ Antimony trioxide จะให้ความหนาแน่นสูงกว่าแบบไม่ใช้ การใช้ผงกากยางรถยนต์เท่ากับ 10 phr ให้การผิดรูปถาวรจากการกดต่ำสุด เมื่อผงกากยางรถยนต์เพิ่มสูงขึ้น การผิดรูปถาวรจากการกดของยางฟองน้ำมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเล็กน้อย เมื่อเปรียบเทียบการใช้และไม่ใช้สารทนไฟ พบว่า การใช้สารทนไฟร่วมกับผงกากยางรถยนต์ทำให้ค่าการผิดรูปถาวรจากการกดมีค่าสูงขึ้นอย่างชัดเจน เนื่องจากปริมาณของสารทนไฟที่สูงถึง 30 phr จะไปลดสมบัติความยืดหยุ่นของยางฟองน้ำลงทำให้ยางผิดรูปสูงขึ้น 4.1.2 สมบัติของยางฟองจากยางแห้ง 4.1.2.1 การใช้ซิลิกาเป็นสารตัวเติมต่อสมบัติของยางฟอง การเพิ่มปริมาณซิลิกาในยางส่งผลให้ค่าความหนืดมูนนี่เพิ่มสูงขึ้น และระยะเวลาที่ยางสามารถไหลได้มีแนวโน้มลดลงเล็กน้อย การเพิ่มปริมาณซิลิกาในยางผสมทั้งสองสัดส่วนการผสมให้ค่าทอร์กต่ำสุด (ML), ทอร์กสูงสุด (MH) และความแตกต่างของค่าทอร์ก (MH-ML) มีค่าเพิ่มขึ้น ส่วนระยะเวลาที่ยางสามารถแปรรูปได้ (Ts1) และเวลาวัลคาไนซ์ของยาง (T90) ที่สัดส่วนยางผสม LNR/CR เท่ากับ 70/30 เร็วกว่า 50/50 และเมื่อพิจารณาสมบัติเชิงกลพบว่าที่สัดส่วนยางผสม 70/30 ให้ค่าความต้านทานต่อแรงดึงสูงกว่าสัดส่วน 50/50 ส่วนการเพิ่มปริมาณซิลิกาในยางผสมที่ปริมาณ 20 phr ให้ค่าความต้านทานต่อแรงดึงสูงสุด การเพิ่มปริมาณซิลิกามากกว่า 20 phr มีแนวโน้มให้ค่าที่ลดลง และความสามารถในการยืดจนขาดของยางมีแนวโน้มลดลงเมื่อปริมาณซิลิกาเพิ่มขึ้นทั้งสองสัดส่วนยางผสม 4.1.2.2 การใช้ยางธรรมชาติความหนืดต่ำซิลิกามาสเตอร์แบทร่วมกับน้ำยางคลอโรพรีนต่อสมบัติของยางฟอง การเตรียมคอมปาวด์ยางผสมระหว่าง LNRmSi/CR การเพิ่มปริมาณซิลิกาในยางความหนืดต่ำซิลิกามาสเตอร์แบทซ์ส่งผลให้ค่าความหนืดมูนนี่เพิ่มสูงขึ้นทั้งที่ 70/30 และ 50/50 และยังส่งผลให้ระยะเวลาที่ยางสามารถไหลได้มีแนวโน้มลดลงเล็กน้อย การเพิ่มปริมาณซิลิกาในยางความหนืดต่ำซิลิกามาสเตอร์แบทซ์ ให้ค่าทอร์กต่ำสุด (ML) ไม่แตกต่างกันมาก ในขณะที่ค่าทอร์กสูงสุด (MH) และความแตกต่างของค่าทอร์ก (MH-ML) มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณซิลิกาเพิ่มขึ้น ส่วนระยะเวลาที่ยางสามารถแปรรูปได้ (Ts1) และเวลาวัลคาไนซ์ของยาง (T90) ของสูตรยางที่ใช้ใช้ปริมาณซิลิกาเท่ากัน ที่สัดส่วนยางผสม LNRmSi/CR เท่ากับ 70/30 ให้ค่า TS1 และ T90 เร็วกว่าที่สัดส่วน 50/50 สัดส่วนยางผสม 70/30 ให้ค่าความต้านทานต่อแรงดึง และความสามารถในการยืด ณ จุดขาดสูงกว่าสัดส่วน 50/50 เมื่อเปรียบเทียบที่ปริมาณการใช้ซิลิกาเท่ากัน และการเพิ่มปริมาณซิลิกาในสูตรยางพบว่าจะส่งผลให้สมบัติเชิงกลมีค่าเพิ่มสูงขึ้นทั้งสองสัดส่วน ความสามารถในการยืดจนขาดของยางมีแนวโน้มลดลงเมื่อปริมาณซิลิกาเพิ่มขึ้นทั้งสองสัดส่วนยางผสม สมบัติความต้านทานต่อการบ่มเร่ง ความต้านทานต่อแรงดึงของยางมีค่าเพิ่มขึ้นหลังการบ่มเร่งทั้งสองสัดส่วนยางผสม 4.1.2.3 การใช้สารตัวเติมร่วมระหว่างซิลิกาในมาสเตอร์แบทกับแคลเซียมคาร์บอเนตและผงกากยางรถยนต์ต่อสมบัติของยางฟอง การใช้สารตัวเติม Si/CRM จะให้สมบัติความหนืดมูนนี่สูงกว่าการใช้ Si/Ca/CRM และ Si/Ca ตามลำดับ ที่สัดส่วนการเบลนด์ที่ 70/30 จะให้เวลา Mooney scorch time ที่ยาวกว่าสัดส่วน 50/50 การใช้สารตัวเติมร่วมกันในยางผสมทุกสูตรการผสมให้ค่าทอร์กต่ำสุด (ML) ไม่แตกต่างกันมาก ในขณะที่ค่าทอร์กสูงสุด (MH) พบการใช้สารตัวเติมร่วมในปริมาณสูง 50 phr จะให้ค่าที่สูงกว่า 30 phr และความแตกต่างของค่าทอร์ก (MH-ML) มีแนวโน้มลดลงเมื่อปริมาณสารตัวเติมรวมเพิ่มขึ้น ในขณะที่สมบัติด้านการแปรรูปในส่วนของระยะเวลาที่ยางสามารถแปรรูปได้ (Ts1) และเวลาวัลคาไนซ์ของยาง (T90) ของสูตรยางที่ใช้ใช้ปริมาณสารตัวเติมร่วมไม่มีความแตกต่างกันมากในแต่ละสัดส่วนระหว่าง LNRmSi/CR แต่หากเปรียบเทียบกันระหว่างแต่ละสัดส่วนของ LNRmSi/CR ที่ 70/30 และ 50/50 พบว่าที่สัดส่วน 50/50 จะให้เวลาที่ยางสามารถแปรรูปได้ที่ยาวกว่าผลการทดสอบสมบัติการวัลคาไนซ์ที่สัดส่วนยางผสม 70/30 ให้ค่าความต้านทานต่อแรงดึง และความสามารถในการยืด ณ จุดขาดสูงกว่าสัดส่วน 50/50 เมื่อเปรียบเทียบที่ปริมาณการใช้สารตัวเติมเท่ากัน และการใช้ Si/Ca จะให้ความต้านทานต่อแรงดึง และความสามารถในการยืด ณ จุดขาด ที่ดีที่สุด
เอกสาร Final Paper(s)	-

ทีมวิจัย

หัวหน้าโครงการ

ที่	นักวิจัย	หน่วยงาน	ตำแหน่งในทีม	การมีส่วนร่วม (%)
1	ผศ. จุฑาทิพย์ อาจชมภู	คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ราชมงคลศรีวิชัย วิทยาเขตนครศรีธรรมราช	หัวหน้าโครงการ	50
2	สุวัฒน์ รัตนพันธ์	คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ราชมงคลศรีวิชัย วิทยาเขตนครศรีธรรมราช	ผู้ร่วมวิจัย	40
3	อนุชิต วิเชียรชม	คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ราชมงคลศรีวิชัย วิทยาเขตนครศรีธรรมราช	ผู้ร่วมวิจัย	10

โครงการวิจัย

รายละเอียดโครงการ

ทีมวิจัย