โครงการวิจัยที่ 5  อิทธิพลของพลาสติไซด์พีวีซีที่มีผลต่อสมบัติของยาง NBR

                                                               
       

         ยาง Acrylonitrile Butadiene Rubber (NBR) หรือยาง Nitrile เป็นโคพอลิเมอร์ของอะครีโลไนไตร์ล (Acrylonitrile) และบิวตาไดอีน (Butadiene) ซึ่งในส่วนของอะครีโลไนไตร์ล ทำให้ยาง NBR มีความเป็นขั้วค่อนข้างสูง ยางชนิดนี้จึงมีสมบัติเด่นคือทนต่อน้ำมันปิโตรเลียมและตัวทำละลายที่ไม่มีขั้วต่างๆ ได้ดี จึงถูกนำไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องสัมผัสกับน้ำมัน ยกตัวอย่าง เช่น ยางโอริง ท่อยางเสริมแรง และสายพานลำเลียง เป็นต้น ในขณะที่ส่วนของบิวตาไดอีนเป็นส่วนที่ให้ความยืดหยุ่น และเป็นตำแหน่งที่สายโซ่โมเลกุลของยางสามารถเกิดการเชื่อมโยงได้ด้วยกำมะถันในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาคงรูป (Vulcanization) เนื่องจากในส่วนของบิวตาไดอีนที่มีพันธะคู่ อย่างไรก็ตามการมีพันธะคู่หรือพันธะคู่ที่เหลืออยู่หลังจากการเกิดปฏิกิริยาคงรูปส่งผลให้ยาง NBR ไม่ทนทานต่อสภาพแวดล้อม ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงได้ทำการศึกษา และหาแนวทางในการปรับปรุงสมบัติของยาง NBR โดยใช้สารตัวเติม (Filler) จากวัสดุพลาสติไซด์พอลิไวนิลคลอไรด์ (Plasticized Polyvinyl Chloride; pPVC) เนื่องจาก สมบัติเด่นของ PVC ในด้านการทนทานต่อสภาพแวดล้อมและต้านทานต่อการติดไฟ โดยงานวิจัยนี้ pPVC ที่นำมาใช้เป็นสารตัวเติมเป็นผลิตภัณฑ์ของเสีย (Defected part) ที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตยางขอบกระจก โดยส่วนใหญ่แล้วผลิตภัณฑ์ของเสียจากวัสดุ PVC เกิดขึ้นมากในขั้นตอนเริ่มแรกของการผลิต และในกรณีที่ผลิตภัณฑ์ไม่ได้ขนาดตามต้องการของลูกค้า ของเสียเหล่านี้จะถูกนำไปฝังกลบหรือเผาทำลาย ซึ่งก่อให้เกิดมลพิษแก่สิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเผาทำลายที่ก่อให้เกิดก๊าซพิษ HCl จากการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของ PVC ที่เป็นอันตรายต่อผู้สูดดมเข้าไปดังนั้นการนำวัสดุของเสียหรือวัสดุที่ผ่านกระบวนการผลิตแล้วกลับมาทำใช้ใหม่อีกครั้งจึงมีความสำคัญ นอกเหนือจาก ความเป็นไปได้ในการปรับปรุงสมบัติการต้านทานต่อการเสื่อมสภาพแล้ว      ยังเป็นแนวทางที่สำคัญในการลดต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์จากยาง NBR และต้นทุนที่ใช้ในการกำจัดของเสียของโรงงาน ตลอดจนลดปัญหาขยะมลพิษที่ส่งผลต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

รูปที่ 5 ยางขอบกระจก pPVC ซึ่งผ่าน
การบดย่อยเพื่อลดขนาด

              งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาอิทธิพลของปริมาณสารตัวเติมพลาสติไซด์พีวีซี (pPVC) ที่มีต่อสมบัติการคงรูป (Curing properties) สมบัติเชิงกล (Mechanical properties) และสมบัติทางกายภาพ (Physical properties) ในด้านต่างๆ ของยาง NBR โดยสมบัติเชิงกลและสมบัติเชิงกายภาพที่ทำการศึกษา ได้แก่ สมบัติความต้านทานต่อแรงดึง  (Tensile strength) ความแข็ง (Hardness) และความต้านทานต่อการบวมพองในน้ำมัน (Swelling properties) ในขณะที่สมบัติการต้านทานต่อการเสื่อมสภาพที่ทำการทดสอบ ได้แก่ การเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนและรังสียูวี (Heat and ultraviolet resistances) จากผลการทดลองพบว่า เมื่อปริมาณสารตัวเติม pPVC ที่ผสมในยาง NBR มีค่าเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ระยะเวลาก่อนการคงรูปและระยะเวลาในการคงรูป ความต้านทานต่อแรงดึง ความแข็ง และความต้านทานต่อการบวมพองในน้ำมันเพิ่มสูงขึ้น  ในขณะที่สมบัติความต้านทานต่อการอัดตัวและการลามไฟไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก หากพิจารณาอิทธิพลของปริมาณสารตัวเติม pPVC ที่มีต่อสมบัติการต้านทานการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนและรังสียูวี พบว่ายาง NBR ที่ไม่ผสมสารตัวเติม pPVC ให้สมบัติเชิงกลที่ลดลง เนื่องจากการเสื่อมสลายของพันธะเชื่อมขวาง และการขาดของสายโซ่โมเลกุลในยาง NBR ในขณะที่สารตัวเติม pPVC ในปริมาณต่างๆ กัน ให้สมบัติเชิงกล ภายหลังจากการบ่มเร่งด้วยความร้อนและรังสียูวีที่ดีกว่า ยาง NBR ที่ไม่ผสมสารตัวเติม pPVC ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากการสลายตัวของสารทำให้อ่อนนุ่ม (Plasticizer) และปรากฎการณ์เจลเลชั่น (Gelation phenomenon) ของ pPVC ในระหว่างการทดสอบ จากผลการวิจัยดังกล่าว แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้อย่างยิ่ง ในการนำเศษยางขอบกระจกที่ผลิตจากวัสดุพลาสติไซด์พอลิไวนิลคลอไรด์มาทำการบดย่อย เพื่อใช้เป็นสารตัวเติมในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์จากยาง NBR เพื่อใช้เป็นแนวทางในการลดต้นทุนการผลิต ตลอดจนความสามารถในการปรับปรุงสมบัติการต้านทานต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนและรังสียูวีที่ดีขึ้น

  
คณะผู้วิจัย :
สมเจตน์ พัชรพันธ์ และคณะ
หน่วยงาน :
ภาควิชาวิศวกรรมวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์  มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
โทร. 02-942-8555 ต่อ 2102-2104