�� 2 4 h 1nestc.sci.ubu.ac.th/2015/upload/poster/n2015167.pdf · 2015. 2. 17. · title:...

1
การเปรียบเทียบสมบัติเชิงกลของยางธรรมชาติที่เติมผงเถ้าเขม่าดาจากกระบวนการไพโรไลซิสกับเขม่าดาทางการค้า Comparison in mechanical properties of natural rubber filled with pyrolyzed carbon black and commercial carbon black กนกวรรณ พละศักดิสิทธิชัย จันทาสูงเนิน สราวุธ ประเสริฐศรี* ห้องปฏิบัติการวัสดุพอลิเมอร์และยางขั้นสูง ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี อาเภอวารินชาราบ จังหวัดอุบลราชธานี 34190 *Corresponding author. E-mail address: [email protected], [email protected] งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้ผงเถ้าเขม่าดาจากกระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolyzed carbon black, PCB) เป็นสารตัวเติมในยางธรรมชาติเปรียบเทียบกับเขม่าดาทางการค้าเกรด N774 (Commercial carbon black, CCB) ปริมาณสารตัวเติมที่ใช้ตั้งแต่ 0, 10, 20, 30, 40 และ 50 phr ทาการผสมยางและสารเคมีด้วยเครื่องผสมแบบปิดและเครื่องผสมแบบสองลูกกลิ้ง ผลการวิจัยพบว่า ค่าความหนืดมูนนี่ ความแข็ง ความทนต่อแรงดึง และความทนต่อการฉีกขาดของยางวัลคาไนซ์มีแนวโน้มสูงขึ้นเมื่อปริมาณ PCB และ CCB เพิ่มขึ้น ในขณะทีระยะเวลาการคงรูป การยืดออก ณ จุดขาด และการกระเด้งตัวมีแนวโน้มลดลง เมื่อเปรียบเทียบที่ปริมาณสารตัวเติมเท่ากัน พบว่า ยางธรรมชาติที่เติม CCB จะให้ความหนืดมูนนี่ ความแข็ง ความทนต่อแรงดึงและความทนการฉีกขาดสูงกว่า PCB ดังนั้น PCB สามารถทาหน้าที่เป็นสารตัวเติม ลดต้นทุนและให้ประสิทธิภาพกึ่งเสริมแรงในยางธรรมชาติได้ บทคัดย่อ 1 บทนา 2 ในปัจจุบันประเทศไทยเป็นฐานการผลิตรถยนต์ รวมถึงยางรถยนต์ให้กับบริษัทชั้นนาของโลก ส่งผลทาให้ภายในประเทศไทยมียาง รถยนต์เก่าหรือยางรถยนต์ที่ใช้แล้วมากถึง 1.7 ล้านตันต่อปี ซึ่งยางเหล่านี้ผ่านกระบวนการการวัลคาไนซ์เพื่อให้ยางมีสมบัติเชิงกลและความ ยืดหยุ่นสูงขึ้น แต่ยางวัลคาไนซ์จะมีสมบัติเป็นเทอร์โมเซตที่ไม่สามารถนากลับมาหลอมเพื่อขึ้นรูปใหม่ได้ ทาให้การรีไซเคิลหรือการนาผลิตภัณฑ์ ยางกลับมาใช้ใหม่ทาได้ยาก ดังนั้นขยะที่เกิดจากผลิตภัณฑ์ยางเก่าจึงสามารถก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมได้หากไม่ได้รับการแก้ไขอย่างถูก วิธี ด้วยเหตุนี้การพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ ที่สามารถนาขยะยางกลับมาใช้ใหม่จึงเป็นเรื่องที่มีความสาคัญเป็นอย่างมาก ซึ่งหนึ่งในวิธีที่กาลังได้รับความสนใจ คือ การนาขยะจากยางล้อเก่าไปผ่านกระบวนการเผาไหม้ภายใต้สภาวะที่ไร้ออกซิเจน เรียก ว่า “ไพโรไลซิส” (Pyrolysis) ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการนี้ประกอบไปด้วยก๊าซเชื้อเพลิงซึ่งเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีน้าหนักโมเลกุล ต่าที่ระเหยได้ นามัน และยังมีส่วนของแข็งที่เหลือจากกระบวนการนี้ ได้แก่ ผงเถ้าเขม่าดา (pyrolyzed carbon black, PCB) ซึ่งมีคาร์บอน เป็นองค์ประกอบประมาณ 80% จากปริมาณคาร์บอนดังกล่าวมีความเป็นไปได้ที่เขม่าดาจากกระบวนการไพโรไลซิสจะสามารถนามาเป็นสาร ตัวเติมทดแทนในการใช้เขม่าดาที่ได้จากนามันปิโตรเลียมที่มีราคาเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นการทาไพโรไลซิสจึงส่งผลทาให้ได้ผลิตภัณฑ์ทีสามารถนาไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อทดแทนน้ามันหรือก๊าซธรรมชาติได้ ด้วยเหตุนี้การทาไพโรไลซิสจึงนับเป็นวิธีการรีไซเคิลที่สาคัญเพราะ นอกจากจะช่วยลดขยะที่เกิดจากยางล้อแล้ว ยังอาจช่วยลดการใช้ทรัพยากรนามันหรือก๊าซธรรมชาติได้อีกด้วย เศษยาง/ยางผง ก๊าซ + ของเหลว + ของแข็ง ความร้อน (เขม่าดา, สารอินทรีย์) รูปที่ 1 การรีไซเคิลยางด้วยกระบวนการไพโรไลซิส วัตถุประสงค์ของการวิจัย 3 1. เพื่อศึกษาสมบัติการวัลคาไนซ์ , สมบัติทางกายภาพ, สมบัติทางเคมี และสมบัติเชิงกลของยางธรรมชาติที่เติมผงเถ้าเขม่าดาจาก กระบวนไพโรไลซิส (PCB) เป็นสารตัวเติม 2. เพื่อเปรียบเทียบสมบัติและต้นทุนการผลิตของยางธรรมชาติที่เติมผงเถ้าเขม่าดาจากกระบวนการไพโรไลซิส (PCB) และเขม่าดา ทางการค้า (CCB) วิธีการทดลอง 4 ตารางที1 สูตรยางคอมพาวด์ของยางธรรมชาติที่เติม PCB หรือ CCB ในปริมาณต่างๆ องค์ประกอบ ปริมาณ (phr*) ยางธรรมชาติ (STR20) 100 สารตัวเติม (PCB หรือ CCB เกรด N774) 0, 10, 20, 30, 40, 50 ซิงค์ออกไซด์ 5 กรดสเตียริก 2 ไข (wax) 1 ไดเมทีลบิวทีลฟีนีลไดเอมีน (6-PPD) 1 เบนโซไทอะซีลไดซัลไฟด์ (MBTS) 1.6 กามะถัน 1.4 ขั้นตอนการเตรียมยางคอมพาวด์และยางคงรูป ยางและสารเคมี (ยกเว้นสารช่วยในการคงรูป) Internal mixer Mixing conditions - Fill factor 0.75 - Mixing time 8 min. Two -roll mill สารช่วยในการคงรูป Mixing time 5 min. Compression molding Cure time at 160°C ตารางที2 มาตรฐานและเทคนิคที่ใช้ทดสอบสมบัติของยาง การทดสอบ มาตรฐานที่ใช้ในการทดสอบ สมบัติการไหล - ความหนืดมูนนี่ (Mooney viscosity) สมบัติการวัลคาไนซ์ของยาง - เวลาในการวัลคาไนซ์ของยาง (Cure time) สมบัติทางกายภาพ - ความถ่วงจาเพาะ (Specific gravity) สมบัติเชิงกล - ความแข็ง (Hardness) - ความทนต่อแรงดึง (Tensile strength) - ความทนต่อการฉีกขาด (Tear strength) - การกระเด้งกระดอน (Rebound resilience) สมบัติเชิงพลวัต - ความร้อนสะสม (Heat build-up) ASTM D 1646 ASTM D 1646 ASTM D 792 ASTM D 2240 ASTM D 412 ASTM D 624 ASTM D 2632 ASTM D 623 ผลการวิจัย 5 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 0 10 20 30 40 50 Cure time (min) Filler content (phr) CB (N774) PCB เวลาในการวัลคาไนซ์ (Cure time) 25 30 35 40 45 50 55 0 10 20 30 40 50 Hardness (Shore A) Filler content (phr) CB (N774) PCB ความแข็ง (Hardness) 50 55 60 65 70 75 80 0 10 20 30 40 50 Rebound resilience (%) Filler content (phr) CB (N774) PCB ความกระเด้งตัวของยาง (Rebound resilience) ความร้อนสะสม (Heat build-up) วิจารณ์ผลการวิจัย 7 เมื่อเปรียบเทียบผงเถ้าเขม่าดาจากกระบวนการไพโรไลซิส ( PCB) กับเขม่าดาทางการค้าเกรด N774 ( CCB) เมื่อเติมเป็นสารตัวเติมใน ยางธรรมชาติ พบว่า การเติมผงเถ้าเขม่าดาให้ค่าความหนืดมูนนี่ ความถ่วงจาเพาะ ความกระเด้งตัวของยาง ความทนต่อแรงดึง และความทน ต่อการฉีกขาดมีค่าตากว่าเขม่าดา N774 ในปริมาณที่เท่ากันผงเถ้าเขม่าดาให้เวลาการวัลคาไนซ์ และค่าความร้อนสะสมสูงกว่าเขม่าดา N774 และพบว่าการเติมผงเถ้าเขม่าดาที40 phr ในยางทั้งบ่มเร่งและไม่บ่มเร่งให้ค่าความทนต่อแรงดึงสูงกว่ายางบ่มเร่งที่เติมเขม่าดา N774 ทาให้ เห็นว่ายางที่เติมผงเถ้าเขม่าดาในปริมาณที่มากขึ้นมีความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพมากขึ้น เมื่อเปรียบเทียบต้นทุนการผลิต พบว่า ผงเถ้าเขม่า ดามีต้นทุนการผลิตต่อ 1 กิโลกรัม ต่ากว่าเขม่าดาทางการค้า 26.65 บาท สรุปผลการวิจัย 8 จากการศึกษาการใช้ผงเถ้าเขม่าดาจากกระบวนการไพโรไลซิส (PCB) เป็นสารตัวเติมในยางธรรมชาติ โดยศึกษาปัจจัยปริมาณผงเถ้า เขม่าดา 0-50 phr แล้วทาการทดสอบพบว่าการใช้ผงเถ้าเขม่าดาเป็นสารตัวเติมที่ปริมาณเพิ่มมากขึ้นให้ค่าค่าความหนืดมูนนี่ ความถ่วงจาเพาะ ความกระเด้งตัวของยาง ความทนต่อแรงดึงและความทนต่อการฉีกขาดมีค่าตากว่าการใช้เขม่าดาทางการค้า (CCB) เกรด N774 เป็นสารตัวเติม จึงกล่าวได้ว่าได้ว่าผงเถ้าเขม่าดาจากกระบวนการไพโรไลซิสสามารถใช้เป็นสารตัวเติมเพื่อลดต้นทุนการผลิตประเภทกึ่งเสริมแรง กิตติกรรมประกาศ 9 งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยทุนสนับสนุนการวิจัยระดับปริญญาตรี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี และขอขอบคุณ แผนกวิชาเทคโนโลยียางและพอลิเมอร์ วิทยาลัยเทคนิคศรีสะเกษที่ให้การสนับสนุนการใช้เครื่องมือในการผสมและทดสอบสมบัติของยาง เอกสารอ้างอิง 10 [1] Ke Huang, Qing-hua Gao, Li-hua Tang, Zi-bin Zhu and Cheng-fang Zhang, A comparison of surface morphology and chemistry of pyrolytic carbon blacks with commercial carbon blacks. 2005. Powder Technology, 160: p. 190-193 [2] Aihua Du, Mingsheng Wu and Changyan Su, The Characterization of pyrolytic carbon Black prepared from used tires and its application in styrene-butadiene rubber. 2008. Macromolecular Science, Part B: Physics, 47: p. 268275. สารเคมี ราคา (บาท/กก.) สูตรยางที่ใช้เขม่าดา (CCB) 50 phr สูตรยางที่ใช้ผงเถ้าเขม่าดา (PCB) 50 phr น้าหนัก (กก.) ราคา (บาท) น้าหนัก (กก.) ราคา (บาท) ยางธรรมชาติ (STR20) 64 0.5480 35.07 0.5480 35.07 เขม่าดาทางการค้า (CCB เกรด N774) 98 0.2740 26.85 - - ผงเถ้าเขม่าดา (PCB) 15 - - 0.2740 3.21 ซิงค์ออกไซด์ 125 0.0274 3.38 0.0274 3.38 กรดสเตียริก 65 0.0109 0.71 0.0109 0.71 ไข 115 0.0055 0.63 0.0055 0.63 6-PPD 270 0.0055 1.48 0.0055 1.48 MBTS 168 0.0084 1.41 0.0084 1.41 กามะถัน 38 0.0073 0.28 0.0073 0.28 รวม 0.8870 69.81 0.8870 46.17 ต้นทุนต่อนาหนัก (บาท/กก.) 78.70 52.05 ตารางที3 การคิดต้นทุนการผลิตที่ใช้เขม่าดาทางการค้า (CCB) และผงเถ้าเขม่าดา (PCB) เป็นสารตัวเติมในยางธรรมชาติที่ปริมาณ 50 phr 5 10 15 20 25 30 35 0 10 20 30 40 50 Heat build-up (ºC) Filler content (phr) CB (N774) PCB * phr (Parts per hundred parts of rubber) คือ ส่วนในเนื้อยาง 100 ส่วน 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 ML1+4 at 100 ºC Filler content (phr) CB (N774) PCB ความหนืดมูนนี่ (Mooney viscosity) 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 0 10 20 30 40 50 Specific gravity Filler content (phr) CB (N774) PCB ความถ่วงจาเพาะ (Specific gravity) 6 8 10 12 14 16 18 20 0 10 20 30 40 50 Tensile strength (MPa) Filler content (phr) CB (N774) PCB ความทนต่อแรงดึง (Tensile strength) 15 20 25 30 35 40 0 10 20 30 40 50 Tear strength (KN/m) Filler content (phr) CB (N774) PCB ความทนต่อการฉีกขาด (Tear strength)

Upload: others

Post on 21-Aug-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: �� 2 4 H 1nestc.sci.ubu.ac.th/2015/upload/Poster/N2015167.pdf · 2015. 2. 17. · Title: �� 2 4 H 1 Author: USER Created Date: 2/17/2015 5:16:59 PM

การเปรียบเทียบสมบัติเชิงกลของยางธรรมชาติทีเ่ติมผงเถ้าเขม่าด าจากกระบวนการไพโรไลซิสกับเขม่าด าทางการค้าComparison in mechanical properties of natural rubber filled with pyrolyzed carbon black and commercial carbon black

กนกวรรณ พละศักดิ์ สิทธิชัย จันทาสูงเนิน สราวุธ ประเสริฐศรี*ห้องปฏิบัติการวัสดุพอลิเมอร์และยางขั้นสูง ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี อ าเภอวารินช าราบ จังหวัดอุบลราชธานี 34190

*Corresponding author. E-mail address: [email protected], [email protected]

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้ผงเถ้าเขม่าด าจากกระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolyzed carbon black, PCB) เป็นสารตัวเติมในยางธรรมชาติเปรียบเทียบกับเขม่าด าทางการค้าเกรด N774 (Commercial carbon black, CCB) ปริมาณสารตัวเติมที่ใช้ตั้งแต่ 0, 10, 20, 30, 40 และ 50 phr ท าการผสมยางและสารเคมีด้วยเครื่องผสมแบบปิดและเครื่องผสมแบบสองลูกกลิ้ง ผลการวิจัยพบว่า ค่าความหนืดมูนนี่ ความแข็ง ความทนต่อแรงดึง และความทนต่อการฉีกขาดของยางวัลคาไนซ์มีแนวโน้มสูงขึ้นเมื่อปริมาณ PCB และ CCB เพิ่มขึ้น ในขณะที่ระยะเวลาการคงรูป การยืดออก ณ จุดขาด และการกระเด้งตัวมีแนวโน้มลดลง เมื่อเปรียบเทียบที่ปริมาณสารตัวเติมเท่ากัน พบว่า ยางธรรมชาติที่เติม CCB จะให้ความหนืดมูนนี่ ความแข็ง ความทนต่อแรงดึงและความทนการฉีกขาดสูงกว่า PCB ดังนั้น PCB สามารถท าหน้าที่เป็นสารตัวเติมลดต้นทุนและให้ประสิทธิภาพกึ่งเสริมแรงในยางธรรมชาติได้

บทคัดย่อ 1

บทน า 2

ในปัจจุบันประเทศไทยเป็นฐานการผลิตรถยนต์ รวมถึงยางรถยนต์ให้กับบริษัทชั้นน าของโลก ส่งผลท าให้ภายในประเทศไทยมียางรถยนต์เก่าหรือยางรถยนต์ที่ใช้แล้วมากถึง 1.7 ล้านตันต่อปี ซึ่งยางเหล่านี้ผ่านกระบวนการการวัลคาไนซ์เพื่อให้ยางมีสมบัติเชิงกลและความยืดหยุ่นสูงขึ้น แต่ยางวัลคาไนซจ์ะมีสมบัติเป็นเทอรโ์มเซตท่ีไม่สามารถน ากลับมาหลอมเพื่อขึ้นรูปใหม่ได้ ท าให้การรีไซเคิลหรือการน าผลิตภัณฑ์ยางกลับมาใช้ใหม่ท าได้ยาก ดังนั้นขยะที่เกิดจากผลิตภัณฑ์ยางเก่าจึงสามารถก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมได้หากไม่ได้รับการแก้ไขอย่ างถูกวิธี ด้วยเหตุนี้การพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ ที่สามารถน าขยะยางกลับมาใช้ใหม่จึงเป็นเรื่องที่มีความส าคัญเป็นอย่างมาก

ซึ่งหนึ่งในวิธีที่ก าลังได้รับความสนใจ คือ การน าขยะจากยางล้อเก่าไปผ่านกระบวนการเผาไหม้ภายใต้สภาวะที่ไร้ออกซิเจน เรียก ว่า “ไพโรไลซิส” (Pyrolysis) ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการนี้ประกอบไปด้วยก๊าซเชื้อเพลิงซึ่งเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ าหนักโมเลกุลต่ าที่ระเหยได้ น้ ามัน และยังมีส่วนของแข็งที่เหลือจากกระบวนการนี้ ได้แก่ ผงเถ้าเขม่าด า (pyrolyzed carbon black, PCB) ซึ่งมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบประมาณ 80% จากปริมาณคาร์บอนดังกล่าวมีความเป็นไปได้ที่เขม่าด าจากกระบวนการไพโรไลซิสจะสามารถน ามาเป็นสารตัวเติมทดแทนในการใช้เขม่าด าที่ได้จากน้ ามันปิโตรเลียมที่มีราคาเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นการท าไพโรไลซิสจึงส่งผลท าให้ได้ ผลิตภัณฑ์ที่สามารถน าไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อทดแทนน้ ามันหรือก๊าซธรรมชาติได้ ด้วยเหตุนี้การท าไพโรไลซิสจึงนับเป็นวิธีการรีไซเคิลที่ส าคัญเพรา ะนอกจากจะช่วยลดขยะที่เกิดจากยางล้อแล้ว ยังอาจช่วยลดการใช้ทรัพยากรน้ ามันหรือก๊าซธรรมชาติได้อีกด้วย

เศษยาง/ยางผง ก๊าซ + ของเหลว + ของแข็ง ความร้อน(เขม่าด า, สารอินทรีย์)

รูปที่ 1 การรีไซเคิลยางด้วยกระบวนการไพโรไลซิส

วัตถุประสงค์ของการวิจัย 3

1. เพื่อศึกษาสมบัติการวัลคาไนซ์, สมบัติทางกายภาพ, สมบัติทางเคมี และสมบัติเชิงกลของยางธรรมชาติที่เติมผงเถ้าเขม่าด าจากกระบวนไพโรไลซิส (PCB) เป็นสารตัวเติม

2. เพื่อเปรียบเทียบสมบัติและต้นทุนการผลิตของยางธรรมชาติที่เติมผงเถ้าเขม่าด าจากกระบวนการไพโรไลซิส (PCB) และเขม่าด าทางการค้า (CCB)

วิธีการทดลอง 4

ตารางท่ี 1 สูตรยางคอมพาวด์ของยางธรรมชาติที่เติม PCB หรือ CCB ในปริมาณต่างๆ องค์ประกอบ ปริมาณ (phr*)

ยางธรรมชาติ (STR20) 100

สารตัวเติม (PCB หรือ CCB เกรด N774) 0, 10, 20, 30, 40, 50

ซิงค์ออกไซด์ 5

กรดสเตียริก 2

ไข (wax) 1

ไดเมทีลบิวทีลฟีนีลไดเอมีน (6-PPD) 1

เบนโซไทอะซีลไดซัลไฟด์ (MBTS) 1.6

ก ามะถัน 1.4

ขั้นตอนการเตรียมยางคอมพาวด์และยางคงรูปยางและสารเคมี

(ยกเว้นสารช่วยในการคงรูป)

Internal mixer

Mixing conditions- Fill factor 0.75- Mixing time 8 min.

Two -roll mill

สารช่วยในการคงรปู

Mixing time 5 min.

Compression molding

Cure time at 160°C

ตารางที่ 2 มาตรฐานและเทคนิคที่ใช้ทดสอบสมบัติของยางการทดสอบ มาตรฐานที่ใช้ในการทดสอบ

สมบัติการไหล - ความหนืดมูนนี่ (Mooney viscosity)สมบัตกิารวัลคาไนซข์องยาง - เวลาในการวัลคาไนซข์องยาง (Cure time)สมบัติทางกายภาพ - ความถ่วงจ าเพาะ (Specific gravity)สมบัติเชิงกล - ความแข็ง (Hardness) - ความทนต่อแรงดึง (Tensile strength) - ความทนต่อการฉีกขาด (Tear strength) - การกระเด้งกระดอน (Rebound resilience)สมบัติเชิงพลวัต - ความร้อนสะสม (Heat build-up)

ASTM D 1646

ASTM D 1646

ASTM D 792

ASTM D 2240ASTM D 412ASTM D 624ASTM D 2632

ASTM D 623

ผลการวิจัย 5

10121416182022242628

0 10 20 30 40 50

Cure

tim

e (m

in)

Filler content (phr)

CB (N774)PCB

เวลาในการวัลคาไนซ์ (Cure time)

25

30

35

40

45

50

55

0 10 20 30 40 50

Hard

ness

(Sho

re A

)

Filler content (phr)

CB (N774)PCB

ความแข็ง (Hardness)

50

55

60

65

70

75

80

0 10 20 30 40 50

Rebo

und

resil

ienc

e (%

)

Filler content (phr)

CB (N774)PCB

ความกระเด้งตัวของยาง (Rebound resilience)

ความร้อนสะสม (Heat build-up)

วิจารณ์ผลการวิจัย 7

เมื่อเปรียบเทียบผงเถ้าเขม่าด าจากกระบวนการไพโรไลซิส (PCB) กับเขม่าด าทางการค้าเกรด N774 (CCB) เมื่อเติมเป็นสารตัวเติมในยางธรรมชาติ พบว่า การเติมผงเถ้าเขม่าด าให้ค่าความหนืดมูนนี่ ความถ่วงจ าเพาะ ความกระเด้งตัวของยาง ความทนต่อแรงดึง และความทนต่อการฉีกขาดมีค่าต่ ากว่าเขม่าด า N774 ในปริมาณที่เท่ากันผงเถ้าเขม่าด าให้เวลาการวัลคาไนซ์ และค่าความร้อนสะสมสูงกว่าเขม่าด า N774 และพบว่าการเติมผงเถ้าเขม่าด าที่ 40 phr ในยางทั้งบ่มเร่งและไม่บ่มเร่งให้ค่าความทนต่อแรงดึงสูงกว่ายางบ่มเร่งที่เติมเขม่าด า N774 ท าให้เห็นว่ายางที่เติมผงเถ้าเขม่าด าในปริมาณที่มากขึ้นมีความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพมากขึ้น เมื่อเปรียบเทียบต้นทุนการผลิต พบว่า ผงเถ้าเขม่าด ามีต้นทุนการผลิตต่อ 1 กิโลกรัม ต่ ากว่าเขม่าด าทางการค้า 26.65 บาท

สรุปผลการวิจัย 8

จากการศึกษาการใช้ผงเถ้าเขม่าด าจากกระบวนการไพโรไลซิส (PCB) เป็นสารตัวเติมในยางธรรมชาติ โดยศึกษาปัจจัยปริมาณผงเถ้าเขม่าด า 0-50 phr แล้วท าการทดสอบพบว่าการใช้ผงเถ้าเขม่าด าเป็นสารตัวเติมที่ปริมาณเพิ่มมากขึ้นให้ค่าค่าความหนืดมูนนี่ ความถ่วงจ าเพาะ ความกระเด้งตัวของยาง ความทนต่อแรงดึงและความทนต่อการฉีกขาดมีค่าต่ ากว่าการใช้เขม่าด าทางการค้า (CCB) เกรด N774 เป็นสารตัวเติม จึงกล่าวได้ว่าได้ว่าผงเถ้าเขม่าด าจากกระบวนการไพโรไลซิสสามารถใช้เป็นสารตัวเติมเพื่อลดต้นทุนการผลิตประเภทกึ่งเสริมแรง

กิตติกรรมประกาศ 9

งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยทุนสนับสนุนการวิจัยระดับปริญญาตรี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี และขอขอบคุณแผนกวชิาเทคโนโลยยีางและพอลเิมอร ์วิทยาลัยเทคนิคศรสีะเกษที่ให้การสนับสนุนการใช้เครื่องมือในการผสมและทดสอบสมบัติของยาง

เอกสารอ้างอิง 10

[1] Ke Huang, Qing-hua Gao, Li-hua Tang, Zi-bin Zhu and Cheng-fang Zhang, A comparison of surface morphology and chemistry of pyrolytic carbon blacks with commercial carbon blacks. 2005. Powder Technology, 160: p. 190-193[2] Aihua Du, Mingsheng Wu and Changyan Su, The Characterization of pyrolytic carbon Black prepared from used tires and its application in styrene-butadiene rubber. 2008. Macromolecular Science, Part B: Physics, 47: p. 268–275.

สารเคมีราคา

(บาท/กก.)

สูตรยางที่ใช้เขม่าด า (CCB) 50 phr สูตรยางที่ใช้ผงเถ้าเขม่าด า (PCB) 50 phr

น้ าหนัก (กก.) ราคา (บาท) น้ าหนัก (กก.) ราคา (บาท)

ยางธรรมชาติ (STR20) 64 0.5480 35.07 0.5480 35.07

เขม่าด าทางการค้า (CCB เกรด N774) 98 0.2740 26.85 - -

ผงเถ้าเขม่าด า (PCB) 15 - - 0.2740 3.21

ซิงค์ออกไซด์ 125 0.0274 3.38 0.0274 3.38

กรดสเตียริก 65 0.0109 0.71 0.0109 0.71

ไข 115 0.0055 0.63 0.0055 0.63

6-PPD 270 0.0055 1.48 0.0055 1.48

MBTS 168 0.0084 1.41 0.0084 1.41

ก ามะถัน 38 0.0073 0.28 0.0073 0.28

รวม 0.8870 69.81 0.8870 46.17

ต้นทุนต่อน้ าหนัก (บาท/กก.) 78.70 52.05

ตารางที่ 3 การคิดต้นทุนการผลิตที่ใช้เขม่าด าทางการค้า (CCB) และผงเถ้าเขม่าด า (PCB) เป็นสารตัวเติมในยางธรรมชาติที่ปริมาณ 50 phr

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50

Heat

bui

ld-u

p (ºC

)

Filler content (phr)

CB (N774)PCB

* phr (Parts per hundred parts of rubber) คือ ส่วนในเนื้อยาง 100 ส่วน

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50

ML1

+4 a

t 100

ºC

Filler content (phr)

CB (N774)PCB

ความหนืดมูนนี่ (Mooney viscosity)

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

1.15

0 10 20 30 40 50Sp

ecifi

c gr

avity

Filler content (phr)

CB (N774)PCB

ความถ่วงจ าเพาะ (Specific gravity)

6

8

10

12

14

16

18

20

0 10 20 30 40 50

Tens

ile st

reng

th (M

Pa)

Filler content (phr)

CB (N774)PCB

ความทนต่อแรงดึง (Tensile strength)

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50

Tear

stre

ngth

(KN/

m)

Filler content (phr)

CB (N774) PCB

ความทนต่อการฉีกขาด (Tear strength)