110257รายงาน497 12 by NiNan CentralWorld

ความเป็ นไปได้ในการใช้กากกาแฟเป็ นสารช่วยในการ กระจายตัวของซิลิกาในยางธรรมชาติ Possibility to Using Ground Coffee as a Distributing Aid of Silica in Natural Rubber

นางสาวกัญจ์ ภสั สุ รัชนพพรสิน MISS KANPAT SURATNOPPONSIN นางสาวชนิดา

ซิ้มเจริญ

MISS CHANIDA SIMCHAROEN

งานวิจยั สาหรับหลักสู ตรวิทยาศาสตรบัณฑิต มหาวิยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ปี การศึกษา 2556 RESEARCH FOR BACHELOR OF SCIENCE KING MONGKUT’S UNIVERSITY OF TECHNOLOGY THONBURI 2013

ข หน้ าอนุมัติ ความเป็ นไปได้ในการใช้กากกาแฟเป็ นสารช่วยในการกระจายตัว ของซิลิกาในยางธรรมชาติ Possibility to Using Ground Coffee as a Distributing Aid of Silica in Natural Rubber นางสาวกัญจ์ภสั

สุ รัชนพพรสิ น

นางสาวชนิดา

ซิ้มเจริ ญ

งานวิจยั นี้เป็ นส่ วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสู ตร ปริ ญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาเคมีคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี พ.ศ. 2556 คณะกรรมการสอบงานวิจยั ....................................................................... (ดร.บุญนาค สุ ขมุ เมฆ) ประธานกรรมการ

....................................................................... (ดร.ไพโรจน์ จิตรธรรม) ประธานกรรมการ (ร่ วม)

....................................................................... (ดร.ณัฐนันท์ ศุภดล) ประธานกรรมการ (ร่ วม)

....................................................................... (ผศ.ดร.วันเพ็ญ ช้อนแก้ว) กรรมการ

....................................................................... (ผศ.ศุภลักษณ์ อ่างแก้ว) กรรมการ

....................................................................... (นางสาวกรรณิ กา หัตถะปะนิตย์) กรรมการ

....................................................................... (นายสาธิต ศิริรักษ์) กรรมการ ....................................................................... (ดร.วินยั สมบูรณ์) หัวหน้าภาควิชาเคมี

ค หัวข้ องานวิจัย

ความเป็ นไปได้ในการใช้กากกาแฟเป็ นสารช่วยในการกระจายตัวของซิ ลิกาใน ยางธรรมชาติ Possibility to Using Ground Coffee as a Distributing Aid of Silica in Natural Rubber

ชื่ อผู้วจิ ัย

นางสาวกัญจ์ภสั

สุ รัชนพพรสิ น

นางสาวชนิดา

ซิ้มเจริ ญ

อาจารย์ทปี่ รึกษา ดร.บุญนาค

สุ ขมุ เมฆ

ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มจธ.

ดร.ไพโรจน์ จิตรธรรม

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

ดร.ณัฐนันท์ ศุภดล

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

หลักสู ตร

วิทยาศาสตรบัณฑิต

สาขาวิชา

เคมี

ปี การศึกษา

2556

บทคัดย่ อ ซิ ลิกาเป็ นสารตัวเติมเสริ มแรงที่นิย มใช้ในอุตสาหกรรมยางแต่เนื่ องจากซิ ลิกาแตกตัวไม่ดี ทาให้ซิลิกาเสริ มแรงได้ไม่ดีเท่าที่ควร จึงมีการใช้สารตัวเติมอื่นๆ เพื่อช่วยในการกระจายของซิ ลิกา โดยผูว้ ิจยั นากากกาแฟที่เป็ นของเสี ยจานวนมากในแต่ละวันมาใช้ให้เกิ ดประโยชน์มากยิ่งขึ้น ซึ่ ง กากกาแฟมีความเป็ นรู พรุ น และมีหมู่ฟังก์ชนั ที่น่าจะทาให้เกิดอันตรกิริยาที่ดีกบั ยางธรรมชาติและ ซิ ลกา โดยใช้กากกาแฟเป็ นสารช่วยกระจายตัวของซิ ลิกาในยางธรรมชาติ แบ่งการทดลองเป็ น 2 ตอน ตอนที่ 1 ศึกษาช่วงปริ มาณกากกาแฟที่ใช้เป็ นสารตัวเติมแล้วให้สมบัติยางใกล้เคียงกับยางธรรมชาติ (GC 0 - 20) พบว่าปริ มาณกากกาแฟ 5 phr ให้สมบัติเชิงกลใกล้เคียงกับยางธรรมชาติ และส่ วนที่ 2 ศึ ก ษาความเป็ นไปได้ข องกากกาแฟสามารถเป็ นสารช่ ว ยในการกระจายตัว ของซิ ลิ ก าในยาง ธรรมชาติ (SiGC 0 - 20) ผลการทดลองชี้ ให้เห็นว่า ยางที่มีซิลิกาและกากกาแฟทาให้สมบัติของยาง ดีข้ ีนบางสมบัติ ได้แก่ เวลาในการคงรู ปที่ลดลง และความทนทานต่อการฉี กขาดและการขัดถูดีข้ ึน แต่สมบัติอื่นๆ ด้วย จึงคาดว่ากากกาแฟมีส่วนช่วยในการกระจายตัวของซิ ลิกาได้เพียงเล็กน้อย คาสาคัญ : ยาง/ กากกาแฟ/ ซิลิกา

ง

กิตติกรรมประกาศ งานวิจยั นี้ สามารถสาเร็ จลุ ล่วงไปได้ดว้ ยดีโดยได้รับความอนุ เคราะห์ และสนับสนุ นจาก มหาวิ ท ยาลัย เทคโนโลยี พ ระจอมเกล้า ธนบุ รี และศู น ย์เ ทคโนโลยี โ ลหะและวัส ดุ แ ห่ ง ชาติ ณ มหาวิทยาลัยมหิดล ศาลายา รวมไปถึงบุคลากรหลายฝ่ าย ผูว้ ิจยั ขอขอบคุณศูนย์เทคโนโลยีโลหะ และวัสดุแห่งชาติ ณ มหาวิทยาลัยมหิดล ศาลายา ที่ได้เอื้อเฟื้ อสถานที่ สารเคมี และเครื่ องมือในการ ทางานวิจยั นี้ ขอขอบพระคุณ ดร.ไพโรจน์ จิตรธรรม และ ดร.ณัฐนันท์ ศุภดล ที่ปรึ กษางานวิจยั นี้ และขอบคุณ คุณกรรณิ กา หัตถะปะนิตย์ และคุณสาธิ ต ศิริรักษ์ ที่ช่วยเป็ นที่ปรึ กษาให้คาแนะนาใน การทางานวิจยั นี้ตลอดจนการแก้ไขปั ญหาต่างๆ ที่เกิดขึ้น และชี้ แนะแนวทางการดาเนิ นงานด้วยความ เอาใจใส่ เป็ นอย่างดีมาโดยตลอด ขอขอบพระคุณ ดร.บุญนาค สุ ขุมเมฆ ซึ่ งเป็ นอาจารย์ที่ปรึ กษางานวิจยั นี้ ที่ได้เสี ยสละมาดูแลในระหว่างการทางานวิจยั พร้อมทั้งให้คาแนะนาแนวทางต่างๆ ที่เป็ นประโยชน์ อย่างยิ่งในงานวิจยั นี้ ขอขอบพระคุณ ผศ.ดร.วันเพ็ญ ช้อนแก้ว และ ผศ.ศุภลักษณ์ อ่างแก้ว ผูเ้ ป็ น กรรมการสอบงานวิจยั และแก้ไขงานวิจยั ให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น และขอขอบพระคุณอาจารย์ภาควิชาเคมีทุก ท่านที่ให้ความรู ้ และอบรมสั่งสอน ทาให้งานวิจยั นี้สาเร็ จลุล่วงไปด้วยดี ประโยชน์อนั ใดที่เกิ ดมาจากงานวิจยั นี้ ย่อมเป็ นผลมาจากความกรุ ณาของทุกท่านที่กล่าวมา ข้างต้น คณะผูจ้ ดั ทางานวิจยั ขอขอบพระคุณเป็ นอย่างสู งไว้ ณ โอกาสนี้ นางสาว กัญจ์ภสั

สุ รัชนพพรสิ น

นางสาว ชนิดา

ซิ้มเจริ ญ ธันวาคม 2556

จ

สารบัญ หน้ า หน้ าอนุมัติ

ข

บทคัดย่อ

ค

กิตติกรรมประกาศ

ง

สารบัญ

จ

รายการตารางประกอบ

ซ

รายการรู ปประกอบ

ฌ

บทที่ 1 บทนา

1.1 ที่มาและความสาคัญของงานวิจยั

1.2 วัตถุประสงค์

1.3 ขอบเขตของงานวิจยั

1.4 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

1.5 งานวิจยั ที่เกี่ยวข้อง

บทที่ 2 ทฤษฏีและหลักการทีเ่ กีย่ วข้ อง

2.1 ความรู ้พ้นื ฐานของยาง

2.1.1 ยางธรรมชาติ

2.1.2 ยางสังเคราะห์

2.2 สารเคมีสาหรับยาง

2.3 การวัลคาไนซ์ (Vulcanization)

2.4 การทดสอบสมบัติยาง

บทที่ 3 วิธีการดาเนินงาน

3.1 สารเคมี

3.2 เครื่ องมือและอุปกรณ์

ฉ 3.3 การเตรี ยมกากกาแฟ

3.4 การศึกษาลักษณะทางกายภาพของกากกาแฟ

3.5 การเตรี ยมสารเคมียางในปริ มาณอัตราส่ วนต่างๆ

3.6 การทดสอบหาระยะเวลาในการเกิ ด ปฏิ กิ ริ ยาวัล คาไนเซชั น ของยาง คอมพาวด์ 25 3.7 การคงรู ปและขึ้นรู ปของผลิตภัณฑ์ยาง

3.8 การทดสอบสมบัติของผลิตภัณฑ์ยาง

บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์ผลการทดลอง

4.1 การเตรี ยมกากกาแฟ

4.2 การศึกษาลักษณะทางกายภาพของกากกาแฟ

ตอนที่ 1 GC 0 - 20

4.3 ผลการศึกษายางคอมพาวด์

4.3.1 ลักษณะการคงรู ปของยางคอมพาวด์ 4.4 ผลการศึกษายางคงรู ป

33 34

4.4.1 ความทนทานต่อแรงดึง (Tensile Testing)

4.4.2 ความแข็ง (Hardness)

4.4.3 ความทนทานต่อการฉี กขาด และความทนทานต่อการขัดถู (Tear Testing & Abrasion Testing)

4.4.4 ความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด (Compression set Testing)

4.4.5 ความหนาแน่นของการเชื่อมโยง 3 มิติ

ตอนที่ 2 SiGC 0 - 20

4.5 ผลการศึกษายางคอมพาวด์

4.5.1 ลักษณะการคงรู ปของยางคอมพาวด์ 4.6 ผลการศึกษายางคงรู ป

40 41

4.6.1 ความทนทานต่อแรงดึง (Tensile Testing)

4.6.2 ความแข็ง (Hardness)

ช 4.6.3 ความทนทานต่อการฉี กขาด และความทนทานต่อการขัดถู (Tear Testing & Abrasion Testing)

4.6.4 ความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด (Compression set Testing)

4.6.5 ความหนาแน่นของการเชื่อมโยง 3 มิติ

บทที่ 5 สรุ ปผลการทดลอง

เอกสารอ้างอิง

ภาคผนวก

ก. ตารางแสดงระยะเวลาที่ปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันดาเนิ นไปร้อยละ 100 (Cure time 100 %, t100) ของยางคอมพาวด์ ข. ตารางแสดงเวลาสกอร์ช (Scorch time, ts2) ของยางคอมพาวด์

55 57

ค. ตารางแสดงผลต่างแรงบิดสู งสุ ดและแรงบิดต่าสุ ด (Torque difference, MH - ML) ของยาง คอมพาวด์

ง. ตารางแสดงค่าความทนทานต่อแรงดึง (Tensile testing) ของยางคงรู ป

จ. ตารางแสดงค่ามอดูลสั ที่ 100 % (Modulus 100 %) ของยางคงรู ป

ฉ. ตารางแสดงค่าระยะยืด ณ จุดขาด (Elongation at break) ของยางคงรู ป

ช. ตารางแสดงค่าความแข็ง (Hardness) ของยางคงรู ป

ซ. ตารางแสดงค่าความทนทานต่อการฉี กขาด (Tear strength) ของยางคงรู ป

ฌ. ตารางแสดงค่าปริ มาตรที่สูญเสี ยหลังการขัดถู (Volume loss) ของยางคงรู ป

ประวัติผ้ วู จิ ัย

ซ

รายการตารางประกอบ ตารางที่

หน้ า

2.1 สู ตรพื้นฐานแสดงปริ มาณสารเคมี

2.2 ประเภทของสารป้ องกันการเสื่ อมสภาพ

3.1 สู ตรการผสมเคมียาง (GC 0 - 20)

3.2 สู ตรการผสมเคมียาง (SiGC 0 - 20)

4.1 ขนาดอนุภาคและพื้นที่ผิวเฉลี่ยของกากกาแฟ

4.2 องค์ประกอบทางเคมีของกากกาแฟ

ฌ

รายการรู ปประกอบ รู ปที่

หน้ า

1.1 ลักษณะของซิลิกา

1.2 โครงสร้างของซิลิกา

2.1 สู ตรโครงสร้างยางธรรมชาติ

3.1 ชิ้นทดสอบแรงดึง (Tensile test specimen)

3.2 ชิ้นทดสอบการฉี กขาด (Tear test specimen)

3.3 ชิ้นทดสอบการขัดถู (Abrasion test specimen)

3.4 ชิ้นทดสอบการกดอัด (Compression set test specimen)

4.1 ลักษณะของกากกาแฟ ที่กาลังขยาย 66 เท่า

4.2 ลักษณะของกากกาแฟ ที่กาลังขยาย 119 เท่า

4.3 อินฟราเรดสเปคตรัมของกากกาแฟ

4.4 ลักษณะการคงรู ปที่ 150 °C ของยางคอมพาวด์ GC 0 - 20

4.5 สมบัติการรับแรงดึง ของยางคงรู ป GC 0 - 20

4.6 ความแข็งและค่ามอดูลสั ของยางคงรู ป GC 0 - 20

4.7 ความทนทานต่อการฉี กขาดและการขัดถู ของยางคงรู ป GC 0 - 20

4.8 ร้อยละการยุบตัวหลังถูกกดอัด ของยางคงรู ป GC 0 - 20

4.9 ลักษณะการคงรู ปที่ 150 °C ของยางคอมพาวด์ SiGC 0 - 20

4.10 สมบัติการรับแรงดึง ของยางคงรู ป SiGC 0 - 20

4.11 ความแข็งและค่ามอดูลสั ของยางคงรู ป SiGC 0 - 20

4.12 ความทนทานต่อการฉี กขาดและการขัดถู ของยางคงรู ป SiGC 0 - 20

4.13 ร้อยละการยุบตัวหลังถูกกดอัด ของยางคงรู ป SiGC 0 - 20

บทที่ 1 บทที่ 1 บทนา บทที่ 1 1.1 ที่มาและความสาคัญของงานวิจยั ปั จจุบนั คนส่ วนใหญ่นิยมดื่มเครื่ องดื่ มต่างๆ เช่ น น้ าเปล่า น้ าผลไม้ ชา กาแฟ เป็ นต้น ซึ่ ง “กาแฟ” เป็ นเครื่ องดื่ มที่นิยมมากเป็ นอันดับสองของโลกรองจากชา [1] กาแฟเป็ นเครื่ องดื่มที่มี คุณสมบัติเป็ นสารกระตุน้ ที่ไม่มีผลต่อภาวะทางจิตมากนัก และทาจากเมล็ดกาแฟคัว่ ซึ่ งได้จากต้น กาแฟ ด้วยเหตุน้ ีจึงทาให้ในแต่วนั มีของเสี ยจากกาแฟนัน่ คือ กากกาแฟ เกิดขึ้นเป็ นจานวนมาก และ กากกาแฟที่ดูไม่มีประโยชน์น้ นั สามารถนามาประยุกต์ใช้ประโยชน์ได้มากมาย เช่น ด้านความงาม สามารถนากากกาแฟมาขัดผิว คาเฟอีนในกาแฟจะช่ วยรักษา และถนอมผิวด้วยสารต่อต้านอนุ มูล อิสระที่ทาหน้าที่เสมือนเป็ นตัวขจัดพิษให้กบั ผิวชั้นนอก และกระตุน้ การทางานของเซลล์ผิวชั้นใน ให้ดูเปล่งปลัง่ [2], ด้านอุปกรณ์ตกแต่งบ้าน และสวน นากากกาแฟมาขึ้นรู ปเป็ นแผ่นวัสดุปูหลังคา น้ าหนักเบาได้ดีโดยเครื่ องอัดร้อน ใช้ในการปลูกพืชได้บนหลังคา เนื่ องจากกากกาแฟคงรู ป และไม่ ยุบตัวง่ าย และช่ วยป้ องกันความร้ อน มี ฤทธิ์ เป็ นกรดอ่อนๆ และมีธาตุอาหารหลักคือ ไนโตรเจน เหมาะแก่การเจริ ญเติบโตของพืช นอกจากนี้ ยงั นามาทาสบู่กาแฟ ชุ ดเซรามิคทาจากกากกาแฟ, ด้าน อุปกรณ์ ของใช้ เช่ น การทาตุ๊กตาดับกลิ่ น ยาขัดรองเท้า ที่ดบั บุหรี่ เป็ นต้น, ด้านน้ ามัน สกัดน้ ามัน ออกจากกากกาแฟแล้วน้ า มัน กลิ่ นกาแฟที่ ไ ด้ม านั้นสามารถที่ จะนาไปผลิ ตเป็ นเชื้ อเพลิ ง , ด้า น เชื้ อเพลิ งทาเป็ นเชื้ อเพลิ งอัดแท่ง [3] เหมาะสมในการผลิ ตเพื่อใช้งาน โดยเฉพาะใช้เป็ นเชื้ อเพลิ ง ทดแทนในกระบวนการอุตสาหกรรมตลอดจน การใช้งานในระดับครั วเรื อน, ด้านอาหาร และ เครื่ องดื่มชนิดอื่นๆ สามารถผลิตไวน์จากกากกาแฟ, เครื่ องดื่มสุ ขภาพ [4] และไข่เค็ม เป็ นต้น, ด้าน สิ่ งทอผลิตเส้นใยจากกากกาแฟ นามาทาเป็ นเสื้ อผ้าสาหรับกีฬามีคุณสมบัติเก็บความร้อนได้ดี, ด้าน ปุ๋ ย หรื อ น้ าหมักโดยนากากกาแฟมาหมักด้วยกากน้ าตาลเป็ นปุ๋ ย กากกาแฟมีประโยชน์ซ่ ึ งจะช่วยให้ ดินร่ วนขึ้นมีเนื้ อดินที่ร่วนซุ ยเก็บความชื้ นไว้ได้ดี กากกาแฟสามารถนาไปทาปุ๋ ยหมักได้, ด้านการ เพาะเห็ด กากกาแฟเป็ นอาหารสาหรับการเพาะเห็ดจึงนามาแทนดินปลูกเห็ดได้ [5], ด้านการบาบัด น้ าเสี ย หรื อ การดู ดซับโลหะหนัก ใช้ในการบาบัดน้ าเสี ยในโรงงานย้อมผ้าโดยนา "ยางรถยนต์" และ "กากกาแฟ" มาผลิตเป็ นถ่านกัมมันต์ [6] และกากกาแฟสามารถดูดซับโลหะหนัก และโมเลกุล ขนาดใหญ่ได้ เช่น โครเมียม [7] โดยกากกาแฟที่ผวู ้ ิจยั สนใจเกิดจากการชงด้วยเครื่ องตามร้านที่ใช้ เครื่ องชงกาแฟคัว่ บดเท่ า นั้น จะเห็ นว่า ในสถานที่ ต่า งๆ มัก มี ร้า นกาแฟอยู่ม ากกมาย ท าให้เกิ ด

2 กากกาแฟมากตามไปด้วย เมื่อลองคานวณปริ มาณกากกาแฟต่อ 1 แก้วจะให้กากกาแฟประมาณ 20 กรัม ถ้า 1 อาเภอ มี 1 ร้านกาแฟ และขายได้ร้านละ 20 แก้วต่อวัน ใน 1 แก้วจะให้กากกาแฟประมาณ 20 กรัม ดังนั้นปริ มาณกากกาแฟต่อหนึ่ งวัน ในกรุ งเทพมหานครที่มี 50 เขต จะพบว่ามี ปริ มาณกากกาแฟถึ ง 20,000 กรัม หรื อ 20 กิโลกรัม ซึ่ งเป็ นปริ มาณที่เหลื อทิ้งมากมายทีเดี ยว กากกาแฟจึงน่ านามาเป็ น สารตัวเติมในยางธรรมชาติซ่ ึ งเป็ นทางเลือกใหม่ในการกาจัดของเสี ยชนิดนี้ อย่างไรก็ตามยังไม่มีงานวิจยั ใดที่นากากกาแฟนี้ มาใช้เป็ นสารตัวเติมในยางธรรมชาติ ใน งานวิจยั นี้จึงได้นากากกาแฟมาใช้เป็ นสารตัวเติมในยางธรรมชาติ เนื่องจากยางธรรมชาติเป็ นสิ นค้า ที่ ส าคัญทางเศรษฐกิ จของประเทศไทยและยังเป็ นแหล่ ง ผลิ ต และส่ ง ออกยางธรรมชาติ ที่ มีเพิ่ ม จานวนมากยิง่ ขึ้นในทุกๆ ปี [8] ยางธรรมชาติมีคุณสมบัติเด่นในเรื่ องการทนแรงดึง และแรงฉี กขาดได้สูง พับงอได้ มีความ ยื ด หยุ่น ได้ดี มี ค วามกระเด้ง ตัว สู ง และที่ ส าคัญ ยัง มี ร าคาถู ก อี ก ด้ว ย จึ ง มี ก ารน ายางมาท าเป็ น ผลิตภัณฑ์ต่างๆ มากมาย เช่น ยางรถยนต์ ยางฟองน้ า รองเม้า ถุงมือยาง ถุงยางอนามัย กาวยาง ยาง รัดของ เป็ นต้น ถึ งแม้ยางธรรมชาติจะมีสมบัติเด่นอย่างไรก็ตามแต่ก็ยงั มีขอ้ จากัด คือ ไม่สามารถ นาไปใช้งานได้เฉพาะอย่าง ดังนั้นจึงมีการนาสารตัวเติมผสมลงไปในยางธรรมชาติเพื่อปรับปรุ ง สมบัติของยางธรรมชาติให้ดีข้ ึน เช่น ทาให้ผลิตภัณฑ์ยางมีความต้านทานต่อการสึ กหรอ, การแตก, การฉี ก ขาด [9]โดยสารตัวเติ ม ที่ นิย มใช้ใ นการผสมกับยางสามารถแบ่ ง ได้เป็ น 2 ประเภท คื อ สารตัวเติ มเสริ มแรง เช่ น ซิ ลิ กา และเขม่ าด า ส่ วนสารตัวเติ มไม่ เสริ มแรง เช่ น ดิ นขาว ทัลคัม และ คาร์ บอเนต โดยในงานวิจยั นี้ ได้ใช้ซิลิกาเป็ นสารตัวเติม เนื่ องจากซิ ลิกา หรื อ ซิ ลิกอนไดออกไซด์ (Silicon dioxide) คือ สารประกอบระหว่างออกซิ เจน และซิ ลิกอนรวมตัวกันเป็ นสู ตรทางเคมีคือ SiO2 [10] และยังเป็ นสารเคมีที่สามารถหาได้ง่าย มีราคาถูก สามารถเติมแต่งสี สันให้ผลิตภัณฑ์ได้ แม้วา่ ซิ ลิกาเป็ นสารตัวเติมที่ทาให้สมบัติของยางธรรมชาติดีข้ ึนก็ตาม แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นจากการผสมซิ ลิกา ลงไปในยางธรรมชาติก็มีมาก เช่น ปั ญหาจากการที่ซิลิกามีขนาดเล็กและมีพ้ืนที่ผิวมาก ดังนั้นขณะ ทาการผสมยางจะเกิดความร้อนสู งอาจเป็ นสาเหตุทาให้ยางสุ กก่อนกาหนดได้ง่าย พันธะไฮโดรเจน ที่ ผิ ว ของซิ ลิ ก าจะท าให้ เ กิ ด การดู ด สารวั ล คาไนซิ งค์ ที่ ผิ ว ซิ ลิ ก าได้ ท าให้ ป ริ มาณสาร วัลคาไนซิงค์ลดลง และทาให้ยางวัลคาไนซ์ชา้ ลงด้วย และจากการที่ซิลิกาเป็ นสารอินทรี ยท์ ี่มีข้ วั ทา ให้เกิดพันธะกับยางซึ่ งเป็ นสารอินทรี ยท์ ี่ไม่มีข้ วั ได้ไม่ดีเท่าที่ควรจึงทาให้เกิดแรงกระทาระหว่างยาง กับซิ ลิกาต่า [11] ในงานวิจยั นี้จึงมีแนวคิดที่จะนากากกาแฟมาเป็ นตัวเชื่อมระหว่างยางกับซิ ลิกา

รู ปที่ 1.1 ลักษณะของซิลกิ า 1

รู ปที่ 1.2 โครงสร้ างของซิลกิ า 2

เนื่องจากกากกาแฟมีขนาดอนุภาคที่ใหญ่ และผลจากการทดลอง CHM 495 พบว่ากากกาแฟ เป็ นสารตัวเติมไม่แสริ มแรง ดังนั้นเมื่อเติมกากกาแฟลงไปจะทาให้ความหนื ดของยางไม่สูงขึ้นมาก จึง ทาให้การผสมเคมียางทาได้ง่าย ส่ วนความเข้ากันได้ในเชิงทางเคมีของกากกาแฟกับยาง อาจยังไม่มี ข้อพิสูจน์ สาหรับงานวิจยั นี้มีวตั ถุประสงค์เพื่อศึกษาหาปริ มาณกากกาแฟที่เหมาะสมที่สุดในการใช้ เป็ นสารตัวเติมในยางธรรมชาติ โดยทาการเปรี ยบเทียบเมื่อมีการเติมซิ ลิการ่ วมในยางธรรมชาติถึง บทบาทการเป็ นตัวเชื่อมประสานระหว่างซิ ลิกากับยาง เพื่อมุ่งเน้นเวลาการคงรู ปของยางลดลง และ เพิ่มสมบัติเชิงกลของยางคงรู ปให้ดีข้ ึน

1.2 วัตถุประสงค์ 1.2.1 เพื่ อ ศึ ก ษาถึ ง ความเป็ นไปได้ใ นการน ากากกาแฟมาใช้เ ป็ นสารตัว เติ ม ในยาง ธรรมชาติ 1.2.2 เพื่อศึกษาถึงความเป็ นไปได้ในการใช้กากกาแฟเป็ นสารช่วยในการกระจายตัวของ ซิลิกาในยางธรรมชาติ

1.3 ขอบเขตของงานวิจยั 1.3.1 ใช้ก ากกาแฟจากร้ า นเชี ย งราย สาขา ม.มหิ ด ล ศาลายา ที่ มี ค วามชื้ น น้ อ ยกว่ า ร้านอเมซอน และร้านอินทานิน เป็ นสารตัวเติมในยางธรรมชาติ 1.3.2 เติมกากกาแฟในยาง ในปริ มาณต่างๆ ดังนี้ 0, 5, 10, 15 และ 20 phr ผสมยางด้วย เครื่ องรี ดแบบสองลูกกลิ้ง

1.4 ประโยชน์ ที่คาดว่าจะได้ รับ 1.4.1 เพื่อนากากกาแฟที่เป็ นของเสี ยมาใช้ในอุตสาหกรรมยาง 1.4.2 เพื่อเพิ่มแนวทางในการลดปริ มาณของเสี ยกากกาแฟในสิ่ งแวดล้อม

1.5 งานวิจยั ที่เกีย่ วข้ อง ในปี ค.ศ. 2013 มีงานวิจยั ตีพิมพ์ในวารสาร ACS' Journal of Agricultural and Food Chemistry [12] กล่าวว่า กาแฟสด, กาแฟบด และกากกาแฟที่ใช้แล้วให้ประโยชน์ทางด้านเป็ นแหล่ง ที่ดีของสารต้านอนุมูลอิสระ หรื อ เป็ นแหล่งของสารคาเฟอีน กาแฟที่ดื่มกันมากนั้นมักเป็ นกาแฟสด ที่มีกากกาแฟที่ไม่ได้นาไปใช้ประโยชน์หลงเหลืออยูเ่ ป็ นจานวนมากในแต่ละวัน โดย Maria - Paz de Pena และทีมวิจยั ได้ศึกษา และพบว่ามีกากกาแฟที่ตอ้ งทิ้งในแต่ละปี ในโลกนั้นสู งถึง 20 ล้านตัน ในปี ค.ศ. 2011 มีงานวิจยั ตีพิมพ์ในวารสาร ACS' The Journal of Physical Chemistry B [13] อธิ บายเรื่ อง สารคาเฟอีนที่พบมากในกาแฟ รวมทั้งในชา และโกโก้ช่วยป้ องกันปั ญหาสมอง เสื่ อม หรื อ อัลไซเมอร์ ป้ องกันโรคหัวใจ และหลอดเลือด โดยกาแฟจัดเป็ นอาหารที่มีสารคาเฟอีนที่ เป็ นประโยชน์เป็ นสารต้านอนุมูลอิสระ เมื่ อปี ค.ศ. 2011 ศรั ณย์ จิ ตตวนิ ชประภา [14] ได้ท าการศึ ก ษาการดู ดซับยาปฏิ ชี วนะ Ciprofloxacin ด้วยถ่านที่เตรี ยมจากกากกาแฟซึ่ งในงานวิจยั นี้มีการศึกษาหาหมู่ฟังก์ชนั ของกากกาแฟ ในปี ค.ศ. 2010 วีรยา วรคันธ์, ณรงค์ฤทธิ์ สมบัติสมภพ, เอกชัย วิมลมาลา และ ศิรินทร ทองแสง [15] ได้ทาการศึกษาการเสริ มแรงของสารประกอบยางธรรมชาติดว้ ยซิ ลิกาผสมระหว่าง เถ้าลอย และพรี ซิพิเทตซิ ลิกา ซึ่ งงานวิจยั นี้ ได้นาเถ้าลอยมาปรับปรุ งคุ ณภาพด้วยสารคู่ควบไซเลน ชนิ ด Si69 ปริ มาณ 2 % โดยน้ าหนัก ก่อนทาการศึกษาปริ มาณซิ ลิกาของเถ้าลอย 0 - 40 phr และ ขนาดของเถ้า ลอยน้ อยกว่า 150 ไมครอน เพื่ อ ท าการเลื อกปริ ม าณเถ้า ลอยและขนาดอนุ ภาคที่ เหมาะสมไปทาการศึกษาถึ งการนาไปใช้เป็ นสารตัวเติมเสริ มแรงร่ วมกับพรี ซิพิเทตซิ ลิกาในยาง ธรรมชาติ ทดสอบลักษณะการคงรู ป สมบัติแรงดึง ความทนทานต่อการฉี กขาด และความต้านทาน ต่อการขัดถู พบว่า ยางธรรมชาติที่เติมซิ ลิกาผสมด้วยเถ้าลอยขนาดน้อยกว่า 25 ไมครอน ให้ลกั ษณะการ คงรู ปยางและสมบัติเชิงกลโดยรวมดีกว่าการเติมด้วยเถ้าลอยขนาดอนุภาคในช่วง 45 - 74 ไมครอน ในปี ค.ศ. 2007 Rattanasorn, N. และคณะ [16] กล่าวว่าเขม่าดาและซิ ลิกาเป็ นสารตัวเติมที่ ได้รับความนิยมในการเติมลงในผลิตภัณฑ์ยางมากขึ้น ซึ่ งสารตัวเติมแต่ละชนิดต่างก็มีขอ้ ดีเฉพาะตัว การผสมซิ ลิกา และเขม่าดาเข้าด้วยกันเป็ นการเพิ่มประสิ ทธิ ภาพของยางธรรมชาติท้ งั ทางกล และ

5 ทางไดนามิก อย่างไรก็ตามอัตราส่ วนที่ดีที่สุดที่จะเติมซิ ลิกา และเขม่าดาลงไปเพื่อเพิ่มประสิ ทธิ ภาพ ให้สูงสุ ดนั้นได้ทาการศึกษาโดยการเติมซิ ลิกา และเขม่าดา สารเสริ มแรงทั้งสองลงในยางธรรมชาติ โดยเปลี่ยนอัตราส่ วนต่างๆ ทั้งนี้ อตั ราส่ วนของสารเสริ มแรงรวมคือ 50 phr ซึ่ งศึกษาสมบัติเชิงกล ของยางธรรมชาติ เช่ น สมบัติแรงดึง ค่าความทนทานต่อการขัดถู ค่าการทนทานต่อการฉี กขาด เป็ นต้น พบว่ายางที่เติมซิ ลิกา 20 phr และ เขม่าดา 30 phr ให้สมบัติเชิงกลดีกว่าอัตราส่ วนอื่นที่ใช้เป็ นสารตัว เติมในยางธรรมชาติ ในปี ค.ศ. 2006 เจษฏาภรณ์ เรื องมะเริ ง [17] ได้ท าการพัฒ นาผลิ ตภัณฑ์ครี มขัดผิวที่ มี ส่ วนผสมของซิ ลิกาจากแกลบข้าว ซึ่ งงานวิจยั นี้ ได้นาแกลบมาต้มด้วยสารละลายกรด HCl 1.0 M นาน 45 นาที และเผาที่ 590 oC นาน 6 ชัว่ โมง จะได้ผลผลิตซิ ลิกา 14.62 % ที่มีความบริ สุทธิ์ 98.57 % ซึ่ ง เมื่ อนาไปท าเป็ นผลิ ตภัณฑ์ค รี มขัดผิวได้ทาการตรวจสอบคุ ณภาพทางคลิ นิกพบว่าผลิ ตภัณฑ์น้ ี สามารถเพิ่มความชุ่ มชื้ นให้กบั ผิวหนังได้ 559.8 % ในกลุ่ มผูท้ ดสอบที่ มีค่าความชุ่ มชื้ นผิวเริ่ มต้น น้อยกว่า 5.5 a.u. และผลิตภัณฑ์น้ ีมีคุณสมบัติช่วยเพิม่ ความยืดหยุน่ ของผิวหนังภายหลังการใช้

บทที่ 2 บทที่ 2 ทฤษฏีและหลักการที่เกีย่ วข้ อง บทที่ 2 2.1 ความรู้พนื้ ฐานของยาง [18, 19] ยาง เป็ นวัสดุพอลิเมอร์ ชนิดหนึ่ง และเป็ นวัตถุดิบที่สาคัญในการแปรรู ปเป็ นผลิตภัณฑ์ยาง ต่างๆ ยางที่ได้จากต้นพืชเรี ยกว่า ยางธรรมชาติ (Natural rubber) และยางที่ได้จากการสังเคราะห์ทาง เคมีเรี ยกว่า ยางเทียม หรื อ ยางสังเคราะห์ (Synthetic rubber) ยางมีสมบัติที่เป็ นเอกลักษณ์คือ ความยืดหยุน่ (Elasticity) เมื่อให้แรงดึงหรื อกดยาง ยางจะ ยืดหรื อยุบได้ และสามารถกลับสู่ สภาพเดิมได้ เมื่อปล่อยให้ยางเป็ นอิสระ นักอุตสาหกรรมยางจึง เรี ยกยางว่า อิลาสโตเมอร์ (Elastomer) 2.1.1 ยางธรรมชาติ ยางธรรมชาติส่วนมากเป็ นยางที่ได้มาจากต้นยาง Hevea Brazilliensis ซึ่ งมีตน้ กาเนิ ดจากลุ่ม แม่น้ าอเมซอนในทวีปอเมริ กาใต้ น้ ายางสดที่กรี ดได้จากต้นยางมีลกั ษณะสี ขาวข้นและมีเนื้ อยางแห้ง (Dry rubber) ประมาณ 30 % แขวนลอยอยูใ่ นน้ า ถ้านาน้ ายางที่ได้น้ ี ไปผ่านกระบวนการปั่ นเหวี่ยง (Centrifuge) จนกระทัง่ ได้น้ ายางที่มีปริ มาณยางแห้งเพิ่มขึ้นเป็ น 60 % เรี ยกว่า น้ ายางข้น (Concentrated latex) การเติมสารแอมโมเนียลงไปจะช่วยรักษาสภาพของน้ ายางข้นให้เก็บไว้ได้นาน น้ ายางข้นส่ วน หนึ่งจะถูกส่ งออกสู่ ตลาดต่างประเทศ ส่ วนที่เหลือจะถูกนาไปใช้เป็ นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมถุงมือ ยาง และถุงยางอนามัย เป็ นต้น แต่เมื่อนาน้ ายางสดที่กรี ดได้มาเติมกรดเพื่อให้อนุ ภาคน้ ายางจับตัว กันเป็ นของแข็งแยกตัวจากน้ า จากนั้นก็รีดยางให้เป็ นแผ่นด้วยเครื่ องรี ด (Two - roll mill) และนาไป ตากแดดเพื่อไล่ความชื้นก่อนจะนาไปอบรมควันที่ประมาณ 60 - 70 oC เป็ นเวลา 3 วัน เราก็จะได้ยาง แผ่นรมควัน นอกจากยางแผ่นรมควันแล้ว อุตสาหกรรมส่ วนใหญ่เริ่ มเปลี่ ยนมาใช้ยางแท่งหรื อยางก้อนเป็ น วัตถุดิบ ทั้งนี้เนื่องจากยางแท่งเป็ นยางมีคุณภาพที่สม่าเสมอกว่ายางแผ่นรมควัน ผ่านการทดสอบ และจัด ชั้นเพื่อรับรองคุ ณภาพตามหลักวิชาการ วัตถุ ดิบของการผลิ ตยางแท่ง ได้แก่ น้ ายางหรื อยางแผ่นขึ้นอยู่ กับเกรดของยางแท่งที่ตอ้ งการผลิต เช่น ถ้าต้องการผลิตยางแท่งเกรด STR 5L ซึ่ งมีสีจางมาก จาเป็ นต้อง ใช้น้ ายางเป็ นวัตถุดิบ หรื อถ้าต้องการผลิตยางแท่งเกรด STR 20 ซึ่ งเป็ นเกรดที่มีสิ่งเจือปนสู ง และมีสี เข้ม ก็อาจใช้ยางแผ่นหรื อขี้ยางเป็ นวัตถุดิบ เป็ นต้น ส่ วนกระบวนการผลิตยางแท่งค่อนข้างจะยุง่ ยาก

7 ต้องอาศัยเครื่ องจักรที่มีราคาแพง และต้องมีการควบคุมคุณภาพอย่างสม่าเสมอ ดังนั้นราคายางแท่ง จึงสู งกว่ายางแผ่นรมควัน ยางธรรมชาติมีชื่อทางเคมี คือ cis 1,4 - polyisoprene กล่าวคือ มี isoprene (C 5H 8) โดยที่ n มีค่า ตั้งแต่ 15,000 - 20,000 เนื่ องจากส่ วนประกอบของยางธรรมเป็ นไฮโดรคาร์ บอนที่ไม่มีข้ วั ดังนั้นยางจึง ละลายได้ดีในตัวทาละลายที่ไม่มีข้ วั เช่ น เบนซี น เฮกเซน เป็ นต้น โดยทัว่ ไปยางธรรมชาติมีโครงสร้ าง การจัดเรี ยงตัวของโมเลกุลแบบอสัณฐาน (Amorphous) แต่ในบางสภาวะโมเลกุลของยางสามารถ จัดเรี ยงตัวค่อนข้างเป็ นระเบียบที่ต่าหรื อเมื่อถูกยึดมันจึงสามารถเกิดผลึก (Crystallize) ได้ การเกิ ด ผลึกเนื่องจากอุณหภูมิต่า (Low temperature crystallization) จะทาให้ยางแข็งมากขึ้น แต่ถา้ อุณหภูมิ สู ง ขึ้ นยางก็ จ ะอ่ อ นลง และกลับ สู่ ส ภาพเดิ ม ในขณะที่ ก ารเกิ ด ผลึ ก เนื่ องจากการยื ด ตัว (Strain induced crystallization) ทาให้ยางมีสมบัติเชิ งกลดี นัน่ คือยางจะมีความทนทานต่อแรงดึง (Tensile strength) ความทนทานต่อการฉี กขาด (Tear resistance) และความทนทานต่อการขัดสี (Abrasion resistance) สู ง

รู ปที่ 2.1 : สู ตรโครงสร้ างยางธรรมชาติ 3

ลักษณะเด่ นอี กอย่างของธรรมชาติ คือ ความยืดหยุ่น (Elasticity) ยางธรรมชาติมี ความ ยืดหยุน่ สู ง เมื่อแรงภายนอกที่มากระทากับมันหมดไป ยางก็จะกลับคืนสู่ รูปร่ าง และขนาดเดิม (หรื อ ใกล้เคียง) อย่างรวดเร็ ว ยางธรรมชาติยงั มีสมบัติดีเยี่ยมด้านการเหนี ยวติดกัน (Tack) ซึ่ งเป็ นสมบัติ สาคัญของการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ตอ้ งอาศัยการประกอบ (Assemble) ชิ้ นส่ วนต่างๆ เข้าด้วยกัน เช่ น ยางรถยนต์ เป็ นต้น อย่างไรก็ตาม ยางดิบตามลาพังจะมีขีดจากัดในการใช้งาน เนื่ องจากมีสมบัติเชิ งกลต่า และ ลักษณะทางกายภาพจะไม่เสถียรขึ้นอยูก่ บั การเปลี่ยนแปลงแปลงอุณหภูมิมาก กล่าวคือ ยางจะอ่อน เยิม้ และเหนียวเหนอะหนะเมื่อร้อน แต่จะแข็งเปราะเมื่ออุณหภูมิต่า ด้วยเหตุน้ ี การใช้ประโยชน์จาก ยางจาเป็ นต้องมีการผสมยางกับสารเคมีต่างๆ เช่น กามะถัน ผงเขม่าดา และสารตัวเร่ งต่างๆ เป็ นต้น หลังจากการบดผสม ยางผสมหรื อยางคอมพาวด์ (Rubber compound) ที่ได้จะถูกนาไปขึ้นรู ปใน แม่พิมพ์ภายใต้ความร้อน และความดัน กระบวนการนี้ เรี ยกว่า วัลคาไนเซชัน (Vulcanization) ยางที่

8 ผ่านการขึ้นรู ปนี้ เราเรี ยกว่า "ยางสุ กหรื อยางคงรู ป" (Vulcanizate) ซึ่ งสมบัติของยางคงรู ปที่ได้น้ ี จะ เสถียรไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิมากนัก และมีสมบัติเชิงกลดีข้ ึน ยางธรรมชาติถูกนาไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ มากมาย เนื่ องจากยางธรรมชาติมี สมบัติดีเยี่ยมในด้านการทนต่อแรงดึ ง (Tensile strength) แม้ไม่ได้เติมสารเสริ มแรง และมีความ ยืดหยุน่ สู งมากจึงเหมาะที่จะใช้ในการผลิตผลิ ตภัณฑ์บางชนิ ด เช่ น ถุงมือยาง ถุงยางอนามัย ยางรัด ของ เป็ นต้น ยางธรรมชาติมีสมบัติเชิงพลวัต (Dynamic properties) ที่ดีมีความยืดหยุน่ (Elasticity) สู ง ในขณะที่มีความร้อนภายใน (Heat build - up) ที่เกิดขณะใช้งานต่า และมีสมบัติการเหนี ยวติดกัน (Tack) ที่ดีจึงเหมาะสาหรับการผลิตยางรถบรรทุก ยางล้อเครื่ องบิน หรื อใช้ผสมกับยางสังเคราะห์ ในการผลิตยางรถยนต์ เป็ นต้น ยางธรรมชาติมีความต้านทานต่อการฉี กขาด (Tear resistance) สู ง ทั้งที่ต่า และอุณหภูมิสูง จึ ง เหมาะส าหรั บ การผลิ ตยางกระเป๋ าน้ า ร้ อน เพราะในการแกะชิ้ นงานออกจากเบ้า ในระหว่า ง กระบวนการผลิ ตจะต้อ งดึ ง ชิ้ น งานออกจากเบ้า พิ ม พ์ใ นขณะที่ ร้ อ น ยางที่ ใ ช้จึ ง ต้อ งมี ค่ า ความ ต้านทานต่อการฉี กขาดขณะร้อนสู ง แม้วา่ ยางธรรมชาติจะมีสมบัติที่ดีเหมาะสาหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ มากมาย แต่ยาง ธรรมชาติก็มีขอ้ เสี ยหลักคือ การเสื่ อมสภาพเร็ วภายใต้แสงแดด ออกซิ เจน โอโซน และความร้อน เนื่ องจากโมเลกุลของยางธรรมชาติมีพนั ธะคู่ (Double bond) อยู่มาก ทาให้ยางว่องไวต่อการทา ปฏิ กิ ริย ากับ ออกซิ เจน และโอโซนโดยมี แสงแดด และความร้ อนเป็ นตัวเร่ งปฏิ กิ ริย า ดัง นั้นใน ระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์จึงต้องมีการเติมสารเคมีบางชนิด (สารในกลุ่มของ Antidegradants) เพื่อ ยืดอายุการใช้งาน นอกจากนี้ ยางธรรมชาติยงั มี ประสิ ทธิ ภาพการทนต่อสารละลายไม่มีข้ วั น้ ามัน และสารเคมีต่า จึงไม่สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ตอ้ งสัมผัสกับต่างๆ ดังกล่าว 2.1.2 ยางสั งเคราะห์ ยางสังเคราะห์เริ่ มถูกค้นคว้าวิจยั ในระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 1 เนื่องมาจากการขาดแคลน ยางธรรมชาติที่จาเป็ นต้องใช้ในการผลิตอาวุธ และความไม่สะดวกในการคมนาคมติดต่อระหว่าง ประเทศผูผ้ ลิ ตยางธรรมชาติ ก ับ ประเทศผูใ้ ช้ย างธรรมชาติ ราคาที่ ไ ม่แน่ นอนของยางธรรมชาติ รวมทั้งสมบัติพิเศษ บางอย่างที่ยางสังเคราะห์มีแต่ยางธรรมชาติไม่มี เช่น ความทนทานต่อน้ ามัน และความร้อนสู งๆ ยางสังเคราะห์ถูกผลิ ตขึ้นมาจากการทาปฏิ กิริยาทางเคมี เรี ยกว่า ปฏิ กิริยา

9 พอลิเมอร์ ไรเซชัน (Polymerization) ปั จจุบนั นี้ มีการผลิ ตยางสังเคราะห์ในเชิ งการค้าหลายชนิ ด โดยทัว่ ไปยางสังเคราะห์แบ่งได้เป็ น 2 กลุ่ม คือ 1. ยางสังเคราะห์ใช้งานทัว่ ไป (General purpose synthetic rubber) เป็ นยางที่ผลิตขึ้นมาใน ปริ มาณมากเพื่อใช้แทนยางธรรมชาติ เช่ น พอลิ ไอโซพรี นสังเคราะห์ (Synthetic polyisoprene Rubber, IR) สไตรี นบิวตะไดอีน (Styrene - Butadiene Rubber, SBR) บิวตะไดอีน (Butadiene Rubber) ไอโซบิวทิลีนไอโซพรี น หรื อ ยางบิวทาย (Isobutylene Isoprene Rubber, IIR or Butyl) เอ ทิลีนโพรพิลีนไดอีนมอนอเมอร์ (Ethylene Propylene Diene Monomer, EPDM) 2. ยางสังเคราะห์ใช้งานพิเศษ (Special purpose synthetic rubber) เป็ นยางที่ผลิตขึ้นมาใน ปริ มาณที่นอ้ ยกว่ายางสังเคราะห์ใช้งานทัว่ ไปมีสมบัติทนทานพิเศษต่อน้ ามัน ตัวทาละลาย ความ ร้อน หรื อ สารเคมี เช่น คลอโรพรี น หรื อ นีโอพรี น (Chloroprene or Neoprene Rubber, CR) อะค ริ โลไนไตร์ ลบิวตะไดอีน (Acrylonitrile Butadiene Rubber, NBR) คลอโรซัลโฟเนเตตพอลิเอทิลีน หรื อ ไฮพาลอน (Chlorosulfonated Polyethylene Rubber, CSM or Hypalon) พอลิอะคริ ลิก (Polyacrylic Rubber, ACM) ซิ ลิโคน (Silicone, SI) พอลิซลั ไฟด์หรื อไธโอคอล (Polysulphide Rubber, TR or Thiokol)

2.2 สารเคมีสาหรับยาง [20 - 23] สารเคมีสาหรับยาง หมายถึ ง สารเคมีต่างๆ ที่ผสมลงไปในยาง เพื่อให้ได้ผลิ ตภัณฑ์ยางที่ คุ ณสมบัติตามต้องการ ยางที่ ผสมสารเคมี แล้วไม่อาจนาไปใช้งานได้เว้นแต่สารเคมีเหล่านี้ จะทา ปฏิ กิริยากับยางก่ อนซึ่ ง สามารถเร่ งได้ด้วยการให้ค วามร้ อน ยางที่ ย งั ไม่เกิ ดปฏิ กิริยากับสารเคมี เรี ยกว่า ยางไม่คงรู ป (Green compound หรื อ Uncureed compound) ส่ วนยางที่สารเคมีเข้าทา ปฏิกิริยากับยางแล้ว เรี ยกว่า ยางคงรู ป (Vulcanised rubber หรื อ Cured rubber) เนื่องจากเหตุผลใน การผสมยางกับสารเคมีมี 4 ประการคือ 1. เพื่อแก้ขอ้ เสี ยของยาง ซึ่ งข้อเสี ยของยางมีดงั นี้คือ 1.1 ยางที่ มีคุ ณสมบัติเป็ นทั้ง พลาสติ ก (Plastic) และมี อีลาสติค (Elastic) สมบัติเป็ น พลาสติก (Plastic) คือ ความสามารถที่ยางจะพยายามรักษารู ปร่ างที่ได้เปลี่ยนไปตามแรงกระทา ส่ วนสมบัติเป็ นอีลาสติค (Elastic) คือความสามารถที่ยางพยายามจะรักษารู ปร่ างเดิมก่อนที่จะทาให้

10 เปลี่ยนไปตามแรงกระทา การที่ยางมีสมบัติเป็ นทั้งพลาสติค และอีลาสติคนี้ ทาให้ไม่สามารถนายาง ไปใช้งานได้โดยตรง 1.2 ยางเป็ นเทอร์ โมพลาสติก (Thermoplastic) ที่ต่ ายางจะแข็งกระด้าง แต่เมื่ ออุณหภูมิ สู งขึ้ นยางจะนิ่ มหรื อเยิ้ม การมี สมบัติเป็ นเทอร์ โมพลาสติกทาให้ยางใช้งานได้ในช่ วงอุ ณหภูมิที่ จากัด อุณหภูมิสูงประมาณ 60 - 70 องศาเซลเซี ยส ยางจะนิ่มลง 1.3 ยางมีความแข็งแรงต่า ความต้านทานต่อแรงดึงต่า และความต้านทานต่อการสึ กหรอต่า เนื่องจากความหนาแน่นเชื่ อมโยงสู ง สายโซ่ เคลื่อนไหวอย่างจากัดเนื่ องจากเกิดโครงสร้างร่ างแหที่ แน่นหนา (Tight network) ทาให้ไม่สามารถเคลื่อนไหวเพื่อกระจายพลังงานที่ได้รับเป็ นผลให้ความ แข็งแรงของวัสดุต่า แตกหักง่าย 1.4 ยางสามารถละลายได้ง่ายในตัวทาละลายหลายชนิ ด เช่น โทลูอีน คาร์ บอน-เททระคลอไรด์ เป็ นต้น 2. เพื่อเป็ นตัวช่วยในกระบวนการแปรรู ปยาง ปกติยางดิบที่ยงั ไม่ผสมกับสารเคมี จะมีสมบัติเหนี ยว และทาให้ลาบากในการนาไปเข้ากระบวนการต่างๆ เช่ น การรี ดยางให้เป็ นแผ่นเรี ยบจากเครื่ องรี ดเรี ยบ (Calender) หรื อการทาท่อยาง เส้นยาง จากเครื่ องอัดยางผ่านได้ (Extruder) เป็ นต้น กระบวนการเหล่านี้ จะแสดงให้เห็นถึงความผิดปกติ หรื อความสม่ าเสมอของยางเมื่อผ่านเครื่ องรี ดเรี ยบ และความผิดปกติ ในการพองตัวของยางเมื่อผ่านเครื่ องอัดยางผ่านได แต่หลังจากที่ได้เติมสารเคมีบางชนิ ด เช่น สารตัว เติม สารช่วยในการแปรรู ปยาง จะทาให้ผลิตผลที่ได้จากเครื่ องรี ดเรี ยบมีผิวเรี ยบ และสามารถจะลด ปั ญหาเกี่ยวกับความไม่สม่าเสมอของแผ่นยางหรื อการพองตัวของท่อยางได้ 3. ทาให้ยางมีขอบเขตการใช้งานกว้างขึ้นจากความเหมาะสมในการผสมสารเคมีในยางจะทาให้เกิด การเปลี่ยนแปลงสมบัติของผลิตภัณฑ์ยางอย่างมาก และผลิตภัณฑ์ที่ได้เหล่านี้ จะเปลี่ยนจากอ่อนไป จนถึงผลิตภัณฑ์ที่มีความสามารถในการทนความร้อนเช่น กระเป๋ าน้ าร้อน และผลิ ตภัณฑ์ที่มีความ แข็งมาก เช่ น เปลื อกหม้อแบตเตอรี่ ตอ้ งการสมบัติของผลิ ตภัณฑ์ยางอย่างไรก็สามารถเลื อกชนิ ด และปริ มาณสารเคมีได้ตามวัตถุประสงค์ 4. เพื่อเป็ นการลดต้นทุนการผลิ ตการนายางมาทาเป็ นผลิ ตภัณฑ์ ถ้าใช้แต่เนื้ อยางล้วนๆ จะทาให้ ต้นทุนการผลิ ตสู ง สามารถผสมสารอื่นที่มีราคาถูกลงไป เช่ น พวกเคลย์ ไวติ้ง จะทาให้ลดต้นทุน การผลิตลง

11 การผลิตยาง และสารเคมีที่ใช้จะมีสัดส่ วนที่แน่นอนตามสู ตร โดยทัว่ ไปปริ มาณที่ใช้จะบอก เป็ นน้ าหนักเมื่อเทียบกับยาง 100 ส่ วน เรี ยกว่า phr หรื อ pphr (Part per hundred rubber) น้ าหนัก องค์ประกอบ phr นี้ เป็ นน้ าหนักหน่วยใดก็ได้ เช่น กรัม กิ โลกรัม เป็ นต้น โดยมีสูตรพื้นฐานแสดง ปริ มาณสารเคมีต่างๆ ดังตารางที่ 2.1 ตารางที่ 2.1 สู ตรพืน้ ฐานแสดงปริมาณสารเคมี ส่ วนประกอบ 1

ปริมาณ (phr)

ยาง (Rubber)

100

กามะถัน (Sulphur)

2.5 - 3.5

สารกระตุน้ (Activator)

1-5

สารเร่ งให้ยางคงรู ป (Accelerator)

0.5 - 2.0

สารตัวเติม (Filler)

ตามต้องการ

สารทาให้ยางนิ่ม (Plasticizer, Peptizer)

5 - 10

สารป้ องกันยางเสื่ อมสภาพ (Antidegradant)

1-2

2.2.1 สารทาให้ยางคงรู ป หรื อสารวัลคาไนซิ ง (Vulcanising agent) เป็ นสารที่ก่อให้เกิ ดการ เชื่ อมโยงระหว่างโมเลกุลของยาง (Crosslink) ตรงตาแหน่งที่วอ่ งไวต่อปฏิกิริยา เพื่อการปรับปรุ งสมบัติ ของผลิตภัณฑ์ยางให้ดีข้ ึน ปฏิ กิริยาที่เกิด เรี ยกว่า การคงรู ป หรื อ การวัลคาไนซ์ (Vulcanisation หรื อ Cure) ซึ่ งสมบัติของยางที่เปลี่ยนไปมีดงั นี้ 1. ยางจะเปลี่ยนจากความเป็ นอีลาสติค ความเป็ นพลาสติค ไปสู่ ความเป็ นอีลาสติคสู งขึ้น 2. เพิ่มความแข็งแรง เพิ่มโมดูลสั และเพิ่มความต้านทานต่อการสึ กหรอ 3. เปลี่ยนสภาพของยาง จากการละลายได้ในสารละลาย เป็ นยางที่ไม่ละลายในสารละลาย และไม่พองตัว 4. เป็ นการเปลี่ ยนยาง จากสภาพเทอร์ โมพลาสติค (Themoplastic) เป็ นทอร์ โมเซทติ ง (Thermosetting)

12 สารทาให้ยางคงรู ปหรื อสารวัลคาไนซิ่ ง แบ่งได้เป็ น 3 พวก คือ 1. กามะถัน (Sulfur, S) และธาตุที่คล้ายๆ กามะถัน เป็ นสารทาให้ยางคงรู ปหรื อสาร วัลคาไนซิ งที่นิยมใช้มากที่สุด ประมาณ 90 % และนิ ยมใช้กบั ยางที่ไม่อิ่มตัว (Unsaturated rubber) ได้แก่ ยางธรรมชาติ ยาง SBR ยาง BR ยาง IR ยาง EPDM ยาง NBR เป็ นต้น เมื่อนากามะถันใส่ เข้า ไปในยางแล้วให้ค วามร้ อนจะเกิ ดการคงรู ปหรื อการวัล คาไนซ์ โดยกามะถันจะเป็ นตัวไปเชื่ อม ระหว่างโมเลกุลของยาง เรี ยกว่า เกิด Crosslink และถ้าเพิ่มปริ มาณของกามะถันการ Crosslink จะ เพิ่มขึ้น ปริ มาณของกามะถันที่ใช้จะอยู่ในช่ วงประมาณ 1 - 3 phr แต่โดยทัว่ ไปสาหรับในยาง ธรรมชาติมกั ไม่เกิน 2.5 phr เพราะปริ มาณกามะถัน 2.5 phr จะให้ค่าความต้านทานต่อแรงดึงสู ง ที่สุด นอกจากเมื่อต้องการยางที่มีโมดูลสั ต่าจะใช้กามะถันน้อยลงหรื อถ้าต้องการยางที่มีโมดูลสั สู ง จะใช้กามะถันมากขึ้นแต่ในยาง SBR ปริ มาณของกามะถันที่ใช้จะน้อยกว่าในยางธรรมชาติ คือ ประมาณ 1.5 - 2.0 phrกามะถันที่ใช้ในยางต้องเป็ นกามะถันที่มีขนาดอนุ ภาคเล็ก ซึ่ งขนาดอนุ ภาคยิ่ง เล็กจะทาให้กามะถันกระจายในยางได้ทวั่ ถึงดีข้ ึน ทาให้ยางเกิดการคงรู ปได้ทวั่ ถึง และยางที่คงรู ป แล้วจะมีสมบัติสูงด้วยการใส่ กามะถันลงในยางจะใส่ หลังสุ ดในจานวนสารเคมีท้ งั หมด เพื่อป้ องกัน ไม่ให้เกิดการคงรู ปก่อนกาหนด แต่ยางบางอย่าง เช่น ยาง NBR ซึ่ งกามะถันกระจายในยางได้ไม่ดี จะต้องใส่ กามะถันเข้าไปตั้งแต่เริ่ มต้นเพื่อช่วยให้เวลาในการกระจายเพิ่มขึ้น การผสมกามะถันเข้า ไปในยาง เมื่อตั้งทิ้งไว้กามะถันที่เป็ นส่ วนเกิ นจะตกผลึ กออกมาที่ผิวยาง เรี ยกว่า เกิ ดการบลูม (Blooming) การแก้ปัญหาของการที่กามะถันเกิ ดการแยกตัวมาอยูท่ ี่ผิวยางสามารถทาได้โดยผสม กามะถันเข้าไปในยางที่ต่าที่สุดเท่าที่จะทาได้หรื ออาจใช้กามะถันชนิ ดไม่ละลาย (Insoluble sulfur) แทนกามะถันธรรมดาซึ่ งเป็ นแบบชนิ ดละลาย (Soluble sulfur) แต่กามะถันชนิ ดไม่ละลายไม่คงตัว จะเปลี่ยนเป็ นกามะถันชนิ ดละลายภายใน 10 - 20 นาที ในกระบวนการแปรรู ปยางจะต้องให้อุณหภูมิ ของยางต่าเพื่อป้ องกันไม่ให้กามะถันชนิ ดไม่ละลายเปลี่ยนรู ป ในการใช้งานจริ งๆ อาจใช้กามะถันชนิ ด ไม่ละลายปนกับกามะถันชนิ ดละลายก็ได้ เช่น ใช้กามะถันชนิ ดไม่ละลายประมาณ 70 % ของปริ มาณ ทั้งหมด จะลดการตกผลึกของกามะถันที่ผวิ ทางได้ ข้อดีของกามะถัน 1. กามะถันมีราคาค่อนข้างถูก ทาให้ตน้ ทุนต่า 2. กระจายตัวง่ายในยาง 3. ไม่เป็ นอันตรายต่อสุ ขภาพ

13 4. มีผลโดยตรงต่อสารเร่ ง จึงเป็ นตัวควบคุมอัตราการเกิดวัลคาไนซ์ ข้อเสี ยของกามะถัน 1. มีแนวโน้มทาให้เกิดการแยกตัวมาอยูท่ ี่ผวิ ยาง 2. มีการติดสี ของซัลไฟต์ 3. เมื่อนายางที่ผสมกามะถันไปอบจะมีความต้านทานต่อความร้อนไม่ดี 4. มีขีดจากัดในการใช้ คือ ใช้ได้กบั ยางที่ไม่อิ่มตัว นอกจากกามะถันแล้ว ยังมีธาตุอื่นๆ ที่คล้ายกามะถัน ทาหน้าที่เป็ นสารทาให้ยางคงรู ปหรื อ สารวัลคาไนซิ่ ง ได้แก่ ซิลิเนียม (Selenium) และเทลลูเรี ยม (Tellurium) ใช้แทนกามะถันเมื่อต้องการ สมบัติความต้านทานต่อความร้อน แต่ปฏิกิริยามีสาร 2 ตัวนี้ ทากับยางไม่ดีเท่ากับกามะถัน และยัง เป็ นพิษ โดยทัว่ ไปนิ ยมใช้เป็ นสารทาให้ยางคงรู ปเสริ มร่ วมกับกามะถัน ซึ่ งจะทาให้ใช้ปริ มาณ กามะถันลดลง และทาให้ได้ยางที่มีความต้านทานต่อความร้อน และไอน้ า และมีโมดูลสั สู งขึ้นด้วย 2. สารที่ให้กามะถัน (Sulfur donor) หมายถึง สารที่มีกามะถันเป็ นองค์ประกอบ และสลาย ให้กามะถันที่ของการคงรู ป ได้แก่ ทีเอ็มทีดี TMTD (Tetramethyl thiuram disulphide) ดีทีดีเอ็ม DTDM (Dimorpholine disulphide หรื อ Dithiodimorpholine) ดีพีทีที DPTT (Dipentamethylene thiuram tetrasulphide) การใช้สารที่ให้กามะถัน จะใช้ร่วมกับปริ มาณเล็กน้อยของกามะถัน คือ ใช้ กามะถันต่ากว่า 1 phr ร่ วมกับสารที่ให้กามะถัน 3 - 4 phr หรื อบางกรณี อาจไม่ใช้กามะถันเลยก็ได้ โครงสร้างของการเชื่อมโยงโมเลกุลที่เกิดขึ้นมีประสิ ทธิ ภาพแข็งแรงดีกว่าการเชื่ อมโยงโมเลกุลยาง โดยระบบที่ใช้กามะถัน ตามปกติไม่เกิ ดการบลูม (Bloom) ที่ผิวยางช่วยให้เกิ ดความปลอดภัยใน กระบวนการผลิต คือ ไม่เกิ ดการคงรู ปก่อนกาหนด และผลิ ตภัณฑ์ที่ได้มีความต้านทานต่อการ เสื่ อมสภาพที่สูงดีกว่า และให้โมดูลสั สู งกว่าการใช้กามะถันล้วนๆ ในปริ มาณเท่ากันแต่การใช้สารที่ ให้กามะถันจะมีราคาแพงกว่าการใช้กามะถันเพียงอย่างเดียว เพราะสารนี้ มีราคาแพงกว่ากามะถัน ธรรมดา และต้องใช้ในปริ มาณมาก 3. สารอื่นๆ ที่ไม่ใช้กามะถัน สามารถแบ่งได้เป็ น 3 ชนิด คือ 3.1 โลหะออกไซด์ (Metallic oxides) ซึ่ งได้แก่ พวกซิ งค์ออกไซด์ (Zinc oxide, ZnO) แมกนีเซี ยมออกไซด์ (Magnesium oxide, MgO) ตะกัว่ ออกไซด์ (Lead oxide, PbO) ใช้ในการ วัลคาไนซ์ยางบางชนิด เช่น ซิ งค์ออกไซด์ แมกนีเซี ยมออกไซด์ ใช้วลั คาไนซ์ยาง Neoprene (CR)

14 แมกนีเซียมออกไซด์ ใช้วลั คาไนซ์ยาง Fluoroelastomer (FPM) ตะกัว่ ออกไซด์ แมกนีเซี ยมออกไซด์ ใช้วลั คาไนซ์ยางไฮพาลอน (CSM) 3.2 สารพวกที่มีหมู่ฟังก์ชนั ที่ไวต่อปฏิกิริยา 2 หมู่ สารพวกนี้ จะฟอร์ มการเชื่ อมโยงใน โมเลกุลยางโดยทาปฏิกิริยากับแขนงของสายโมเลกุล เช่น การใช้ Epoxy resin วัลคาไนซ์ ยาง NBR การใช้ Quinone dioxime วัลคาไนซ์ยาง IIR เป็ นต้น 3.3 สารเพอรอกไซด์ (Peroxide) ใช้สารเพอรอกไซด์เพื่อการคงรู ปยางได้ท้ งั พวกที่มีความ อิ่มตัว เช่ น ยางซิ ลิโคน และพวกที่ไม่อิ่มตัว หรื อพวกที่ไม่มีกรุ๊ ปที่ไวต่อปฏิกิริยา การคงรู ปสาร เพอรอกไซด์ที่นิยมใช้กบั ยางควรเป็ นสารที่ มีความเสถี ยรที่จะเก็บรั กษาไว้ได้นานมี ความว่องไว พอสมควรในการทาปฏิ กิริยากับยางที่ของการคงรู ป และปลอดภัยในการใช้ซ่ ึ งได้แก่ Dicumyl peroxide, Benzoyl peroxide ข้อดีของสารเพอรอกไซด์ 1. เกิดการคงรู ปแบบ plateau cure ยางทุก ๆ ส่ วนจะเกิดการคงรู ปในเวลาใกล้เคียงกัน 2. สมบัติดา้ น compression set ดีมาก 3. มีความต้านทานต่อความร้อนดีมาก 4. ไม่เกิดปั ญหาการ bloom 5. ให้ผลิตภัณฑ์ที่มีสีสดใส 6. สมบัติทางไฟฟ้ าดีมาก ข้อเสี ยของสารเพอรอกไซด์ 1. ราคาแพงกว่าการใช้กามะถัน 2. มีความต้านทานต่อแรงดึงต่าากว่ายางที่ทาให้คงรู ปโดยใช้กามะถัน 3. ค่อนข้างจะมีกลิ่น 4. Induction period สั้นมาก 5. สมบัติส่วนใหญ่จะต่าากว่ายางที่ใช้กามะถัน 2.2.2 สารกระตุน้ หรื อสารเสริ มตัวเร่ ง (Activator) สารกระตุน้ หรื อสารเสริ มตัวเร่ ง (Activator) เป็ นสารที่ช่วยเร่ งอัตราการวัลคาไนซ์ยางให้เร็ วขึ้น โดยการทาให้สารเร่ งมีความว่องไวต่อปฏิกิริยา เพื่อ จะได้เกิดประสิ ทธิ ภาพมากขึ้นจะไปเร่ งอัตราการวัลคาไนซ์ยางให้เร็ วขึ้น และปรับปรุ งสมบัติของ ผลิตภัณฑ์ให้ดียงิ่ ขึ้น โดยทาให้ยางมีโมดูลสั สู งขึ้น

15 ชนิดของสารกระตุน้ สามารถแบ่งเป็ น 2 ประเภท คือ 1. พวกอนิ นทรี ยซ์ ่ ึ งส่ วนใหญ่เป็ นพวกโลหะออกไซด์ ได้แก่ ซิ งค์ออกไซด์ (Zinc oxide, ZnO) แคดเมียมออกไซด์ (Cadmium oxide,CdO) แคลเซี ยมไฮดรอกไซด์ (Cacium hydroxide, Ca(OH)2) แมกนีเซี ยมออกไซด์ (Magnesium oxide, MgO) ในบรรดาสารต่างเหล่านี้ ซิ งค์ออกไซด์ เป็ นสารที่นิยมใช้กนั โดยทัว่ ไป ซิ งค์ออกไซด์ (Zinc oxide, ZnO) เป็ นสารที่จาเป็ นในการทาให้ยาง คงรู ปได้สมบูรณ์ เป็ นสารที่มีราคาค่อนข้างแพง เนื่ องจากมีความถ่วงจาเพาะสู ง คือ 5.57 ควร หลีกเลี่ยงการใช้ซิงค์ออกไซด์มากเกินไป ปริ มาณการใช้ซิงค์ออกไซด์นิยมใช้ในปริ มาณ 3 - 5 phr แต่ถา้ ซิ งค์ออกไซด์มีขนาดอนุ ภาคเล็กสามารถลดปริ มาณการใช้เหลือเพียง 1 phr ได้ ซึ่ งจะทาให้ได้ ยางที่มีโมดูลสั สู ง และยางมีลกั ษณะโปร่ งใส ซิ งค์ออกไซด์สามารถจัดเกรดได้ตามความบริ สุทธิ์ ปกติ ซิ งค์ออกไซด์จะมีตะกัว่ ปนอยู่ซ่ ึ งทาให้สีของยางคล้ าได้ ดังนั้น การจัดเกรดของซิ งค์ออกไซด์จะ ขึ้นกับปริ มาณตะกัว่ ที่เพิ่มขึ้น จะแบ่งเป็ น ชนิ ด White seal เมื่อมีปริ มาณตะกัว่ น้อย และชนิด Red seal เมื่อมีปริ มาณตะกัว่ มาก กรณี ยางสี ดา สามารถใช้ซิงค์ออกไซด์ชนิด Red seal ได้ แต่ถา้ ต้องการ ยางที่มีสีขาวหรื อสี สดจะต้องใช้ซิงค์ออกไซด์ ชนิด White seal อาจใช้เบสิ กซิ งค์คาร์ บอเนตแทน ซิงค์ออกไซด์ เพราะมีความสามารถในการละลายในยางได้ดีกว่าใช้ในปริ มาณมากๆ ได้ เหมาะที่จะ ใช้ในยางโปร่ งใส ถ้าเบสิ กซิ งค์คาร์ บอเนตถูกบดให้มีขนาดเล็ก เรี ยกว่า Transparent zinc oxide จะ ทาให้ยางสี ใส และโปร่ งใสอีกด้วย นอกจากนี้ ซิงค์อกไซด์บางชนิ ดที่มีอนุ ภาคเล็ก และอยูป่ นกับ ออกไซด์ของโลหะตัวอื่นซึ่ ง เรี ยกว่า Active zinc oxide ก็สามารถใช้กบั ยางได้ โดยใส่ ในปริ มาณ น้อยจะทาให้ยางใสเช่ นเดี ยวกัน และยังทาให้สมบัติทางกายภาพของยาง ได้แก่ โมดูลสั ความ ต้านทานต่อการฉี กขาด ความต้านทานต่อการสึ กหรอดีข้ ึน 2. พวกอินทรี ยส์ ารกระตุน้ พวกอินทรี ยท์ ี่สาคัญ คือ กรดไขมัน เช่น กรดสเตียริ ก (Stearic acid) กรดลอริ ค (Lauric acid) กรดปาล์มมิติก (Palmitic acid) เป็ นต้น กรดไขมันเป็ นสารที่จาเป็ นใน การใช้สารกระตุ น้ สาหรับสารเร่ งบางตัว โดยเฉพาะพวกไธอาโซล กรดไขมันที่นิยมใช้เป็ นสาร กระตุน้ มากที่สุด คือ กรดสเตียริ ก (Stearic acid) ปริ มาณที่ใช้ในยางจะขึ้นกับชนิ ดของยาง ถ้ายางมี กรดไขมันอยูแ่ ล้วก็ไม่จาเป็ นต้องใส่ หรื อใส่ ในปริ มาณน้อยโดยทัว่ ๆ ไปในการผสมสารเคมีกบั ยาง ธรรมชาติจะใส่ กรดสเตียริ กประมาณ 1 - 3 phr เพื่อลดอัตราการ Cure ที่แตกต่างกันลง และเป็ นการ ป้ องกันการขาดกรดไขมันที่อยูใ่ นยางเพราะการขาดนี้อาจทาให้สมบัติทางกายภาพแตกต่างไปได้

16 2.2.3 สารเร่ ง (Accelerator) ได้แก่ ในการวัลคาไนซ์ยางธรรมชาติ ถ้าใช้สารทาให้ยางคงรู ป เพียงอย่างเดี ยว เช่ นกามะถันจะทาให้เกิดการวัลคาไนซ์ชา้ มาก ต้องใช้กามะถันปริ มาณมาก และ การวัลคาไนซ์ใช้เวลานานที่สูง แต่ถา้ ใช้สารเร่ งจะช่วยลดเวลา ลดอุณหภูมิในการวัลคาไนซ์ และยัง เป็ นการช่ วยปรับปรุ งสมบัติให้กบั ผลิ ตภัณฑ์อีกด้วยในการลดเวลาวัลคาไนซ์ยางนั้น โดยปกติจะ ขึ้นอยูก่ บั ปริ มาณและ/หรื อชนิดของสารที่ใช้ การใช้สารเร่ งสามารถแบ่งได้เป็ น 3 ระบบ คือ 1. ระบบการใช้สารเร่ งเพียงชนิดเดียว (Primary accelerator) ให้พอเพียงที่จะวัลคาไนซ์ยาง ตามเวลาที่ตอ้ งการ 2. ระบบการใช้สารเร่ งตั้งแต่ 2 ชนิ ดขึ้นไป ซึ่ งประกอบด้วยชนิดหนึ่งใช้ในปริ มาณมากเป็ น Primary accelerator และอีกชนิดหนึ่ งใช้ในปริ มาณน้อยเป็ น Secondary accelerator (10 – 20 % ของ ปริ มาณสารเร่ งทั้งหมด) เพื่อช่วยเสริ ม และปรับปรุ งสมบัติของผลิ ตภัณฑ์ การใช้ระบบวัลคาไนซ์ที่มี สารเร่ งตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป จะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีกว่าการใช้ระบบสารใดสารหนึ่งเพียงอย่างเดียว 3. ระบบการใช้สารเร่ งที่ มีปฏิ กิริยาช้า (Delayed action accelerator) สารประเภทนี้ จะไม่ เกิดปฏิกิริยาขณะกรรมวิธีก่อนการวัลคาไนซ์ ซึ่ งเป็ นการป้ องกันปั ญหายางเกิดการวัลคาไนซ์ก่อนเวลา ประเภทของสารเร่ ง สารเร่ งมีหลายชนิดจึงต้องมีการจัดเป็ นหมวดหมู่ซ่ ึ งในระยะแรกการจัดประเภทของสารเร่ ง จะจัดตามความเร็ วในการเร่ งให้ยางเกิดการวัลคาไนซ์ ซึ่ งแบ่งได้เป็ น 4 ประเภท คือ 1. พวกปฏิกิริยาช้า (Slow accelerator) ได้แก่ กัวนิดีน 2. พวกปฏิกิริยาเร็ วปานกลาง (Medium fast accelerator) ได้แก่ ไธอาโซล ซัลฟ์ นาไมด์ 3. พวกปฏิกิริยาเร็ ว (Fast accelerator) ได้แก่ ไธยูแรม ไดไธโอคาร์บาเมต 4. พวกปฏิกิริยาเร็ วมาก (Ultra fast accelerator) ได้แก่ แซนแตท 2.2.4 สารตัวเติม (Filler) เป็ นสารอื่นๆ ที่ไม่ใช่ยางที่ใส่ ลงไปในยาง เพื่อลดต้นทุนในการ ผลิตหรื อเพื่อปรับปรุ งสมบัติของยางให้ดีข้ ึน แบ่งเป็ น 2 ประเภท คือ สารตัวเติมเสริ มแรง เช่น ซิ ลิกา เขม่าดา และสารตัวเติมไม่เสริ มแรง เช่น ดินขาว ทัลคัม แคลเซียมคาร์บอเนต สารตัวเติมเสริ มแรงหมายถึ ง สารตัวเติ มที่เพิ่มความหนื ดให้ยางคอมพาวด์และปรับปรุ ง สมบัติต่างๆ ของยางคงรู ป เช่น โมดูลสั ความทนทานต่อแรงดึ ง ความทนทานต่อการฉี กขาด และ

17 ความต้า นทานต่ อ การขัด ถู เป็ นต้น โดยปั จ จัย ที่ มี อิ ท ธิ พ ลต่ อ การเสริ ม แรง เช่ น ขนาดอนุ ภ าค โครงสร้างสารตัวเติม ความว่องไวทางปฏิกิริยาของพื้นผิว 1. ซิลิกา (Silica) 2. เขม่าดา (Carbon black) 2.2.5 สารช่วยในการแปรรู ปยางหรื อสารพลาสติไซเซอร์ (Plasticiser) เป็ นสารทาให้ยางนิ่ ม สารพลาสติไซเซอร์ (Plasticiser) แบ่งออกเป็ น 2 ประเภทดังนี้ 1. สารทาให้ยางนิ่ มโดยทางเคมี (Chemical plasticser) เป็ นสารเคมีที่เมื่อใส่ เข้าไป ในยางจะทาให้ยางนิ่มและลดเวลาของการบดยางลงการใช้งานมักใช้กบั ยางธรรมชาติ และ ยางสังเคราะห์มกั ใส่ สารเคมีประเภทนี้ลงไปในยางเมื่อเริ่ มต้นการผสม หรื อบดในเครื่ องบด 2 ลูกกลิ้ง และปล่อยให้สารทาปฏิกิริยากับยางเป็ นระยะเวลาสั้นๆ ก่อนที่จะใส่ สารอื่นลงไป ได้ แก่ Sulphonic acid, Xylyl mercaptan 2. สารช่ วยทาให้ยางนิ่ มโดยทางกายภาพ (Physical plasticiser) เป็ นสารพลาสติไซ เซอร์ ที่ใส่ เข้าไปแล้วจะทาหน้าที่เป็ นตัวหล่อลื่ นระหว่างโมเลกุลยางทาให้โมเลกุลของยาง เคลื่อนไหวได้ง่าย ยางจะนิ่ มลง แปรรู ปได้ง่ายขึ้นที่สาคัญได้แก่ น้ ามันปิ โตรเลียม น้ ามันเอส เทอร์ 2.2.6 สารป้ องกันยางเสื่ อมสภาพ (Protective agent) ได้แก่ สารเคมีที่เติมลงไปเพื่อป้ องกัน การเสื่ อ มสภาพของยางจากปั จ จัย ต่ า งๆ เช่ น ความร้ อ น แสงแดด และสารต้า นทานปฏิ กิ ริ ย า ออกซิเดชัน (Antioxidant) หรื อสารต้านทานปฏิกิริยาโอโซน (Antiozonant) ซึ่ งสารทั้ง 2 ชนิดจะทา ให้ยางมีอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ยางยาวขึ้น สารป้ องกันการเสื่ อมสภาพนี้ จะใช้ในยางที่มีพนั ธะ คู่อยูใ่ นสายโซ่ หลักของโมเลกุลและปริ มาณของสารป้ องกันการเสื่ อมสภาพที่ใช้นิยมใช้อยูใ่ นช่ วง 1 - 3 phr โดยสารป้ องกันการเสื่ อมสภาพสามารถแบ่งได้เป็ นดังตารางที่ 2.2

18 ตารางที่ 2.2 ประเภทของสารป้องกันการเสื่ อมสภาพ เปลี่ยนสี ยาง 2

ไม่เปลี่ยนสี ยาง

อนุพนั ธุ์ของฟี นิลลีนไดเอมีน

อนุพนั ธุ์ของฟี นอล

เช่น IPPD, 6PPD

เช่น BHT, BPH, SPH

อนุพนั ธุ์ของไดไฮโดรควิโนลีน เช่น TMQ

2.3 การวัลคาไนซ์ (Vulcanization) [11, 24, 25] การวัลคาไนซ์ คือ กระบวนการที่จะเปลี่ ยนโครงสร้ างโมเลกุ ลของยางจากเส้ นตรงเป็ น ร่ างแหเชื่อมโยง เพื่อทาให้ยางมีสมบัติเชิงกลที่ดีข้ ึน และมีสมบัติที่เหมาะสมในการนาไปใช้งานเป็ น ผลิตภัณฑ์ต่างๆ นาไปใช้งานเป็ นผลิตภัณฑ์ต่างๆ ในกระบวนการวัลคาไนเซชันนั้นโมเลกุลของยาง จะต้องมีการทาปฏิกิริยาทางเคมีกบั สารเชื่อมโยง (Vulcanizing agent) ซึ่ งแบ่งเป็ น 2 ระบบ ดังนี้ 2.3.1 ระบบวัลคาไนเซชันยางโดยกามะถัน ใช้กามะถันในปริ มาณที่พอเหมาะที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวของกามะถัน โดยกามะถันที่นามา ทาปฏิ กิริยาด้วยนี้ จะสร้างพันธะโคเวเลนต์เชื่ อมระหว่างโซ่ พอลิเมอร์ ให้เป็ นโมเลกุลเดี ยวกันทาให้ ยางมีคุณภาพคงตัวในอุณหภูมิต่างๆ มีความยืดหยุน่ ได้ดีมากขึ้น ทนความร้อนและแสงแดด ละลาย ในตัวทาละลายได้ยากขึ้น เช่น ปกติยางธรรมชาติเมื่อได้รับความร้อนจะเหนี ยวและอ่อนตัว แต่เมื่อ อุณหภูมิต่าลงจะแข็งและเปราะฉะนั้นจึงต้องปรับคุณภาพของยางธรรมชาติ ก่อนนามาใช้ประโยชน์ ปฏิกิริยานี้ถูกค้นพบโดยบังเอิญโดย ชาร์ลส์ กูดเยียร์ (Charles Goodyear) ในระบบวัลคาไนซ์ยางโดยกามะถันนั้นสามารถแบ่งออกได้เป็ น 3 ประเภท ขึ้นกับลักษณะ การใช้กามะถันในการเกิดพันธะเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลของยาง คือ 1. ระบบวัลคาไนซ์แบบปกติ (Conventional vulcanized system, C.V.) 2. ระบบวัลคาไนซ์แบบกึ่งประสิ ทธิ ภาพ (Semi-efficiently vulcanized system, semi - E.V.) 3. ระบบวัลคาไนซ์แบบมีประสิ ทธิภาพ (Efficiently vulcanized system, E.V.) โดยส่ วนใหญ่การวัลคาไนซ์ในระบบปกติ (C.V.) จานวนอะตอมของกามะถันที่ใช้ในพันธะ เชื่อมโยงจะเป็ นแบบใช้กามะถันมากกว่าหนึ่ งอะตอมต่อหนึ่ งพันธะ (Polysulfidic crosslink) ดังนั้น

19 จึ งได้มี การปรั บปรุ งให้เกิ ดพัน ธะที่ ดีข้ ึ น ให้เป็ นแบบการใช้ก ามะถันหนึ่ งอะตอมต่อหนึ่ งพันธะ เชื่อมโยง (Monosulfidic crosslink) โดยการเพิ่มสัดส่ วนของสารตัวเร่ งในกลุ่มไธยูแรมไดซัลไฟด์ กับซัลฟิ นาไมด์ ซึ่ งเป็ นสารตัวเร่ งที่มีสมบัติเป็ นสารให้กามะถัน (Sulfur donor) ต่อกามะถันให้ สู งขึ้น มีการเริ่ มใช้วิธีน้ ี ต้ งั แต่ปี ค.ศ. 1950 ซึ่ งในระบบนี้ จะทาให้สมบัติทนต่อความร้ อนที่ดีข้ ึนใน ยางธรรมชาติ และให้ความต้านทานต่อความล้าที่ดีข้ ึนในยางเอสบีอาร์ แต่สมบัติเชิ งกลทัว่ ไป เช่ น โมดูลสั , ระยะยืดเมื่อขาด ในระบบนี้ ไม่ดีเท่าระบบปกติ ในระบบอีวีน้ ี จะใช้กามะถัน 0.3 - 0.8 phr และสารตัวเร่ ง 6.0 - 2.5 phr 2.3.2 ระบบวัลคาไนซ์ดว้ ยเพอรอกไซด์ เป็ นระบบที่นิยมใช้ในการวัลคาไนซ์ยางชนิดพิเศษมากที่สุดการวัลคาไนซ์ดว้ ยเพอรอกไซด์ จะทาให้โมเลกุลยางเกิดการเชื่ อมโยงกันเป็ นตาข่าย 3 มิติ โดยพันธะคาร์ บอน - คาร์ บอน (C-C bond) ซึ่ งเป็ นพันธะที่ มีความเสถี ยรต่อความร้ อนสู งด้วยเหตุน้ ี ยางวัลคาไนซ์ที่ได้จึงมีความทนต่อความ ร้อนและมีสมบัติการเสี ยรู ปถาวรหลังกด (Compression set) ที่ดี 1. กลไกการวัลคาไนซ์ การวัลคาไนซ์ย างด้วยเพอรอกไซด์ เมื่อยางได้รับความร้ อนเพอรอกไซด์จะแตกตัวตรง พันธะระหว่าง ออกซิ เจน - ออกซิ เจน (O-O bond) เกิ ดเป็ นอนุ มูลอิสระแอลคอกซี จะเข้าไปดึ ง อะตอมของไฮโดรเจนจากโมเลกุลยางทาให้โมเลกุลยางกลายเป็ นอนุมูลอิสระ และเมื่ออนุมูลอิสระ ของโมเลกุลยาง 2 โมเลกุลเข้ามาทาปฏิกิริยาก็จะก่อให้เกิดพันธะเชื่ อมโยงโมเลกุลยางอย่างไรก็ดี หากโมเลกุลยางมีพนั ธะคู่เป็ นองค์ประกอบอนุมูลอิสระแอลคอกซี บางส่ วนจะเข้าไปทาปฏิกิริยาตรง ตาแหน่งพันธะคู่เกิดเป็ นอนุมูลอิสระชนได้เช่นกัน 2. การเลือกชนิดของเพอรอกไซด์ เพอรอกไซด์ ส ามารถแบ่ ง ออกได้เ ป็ นหลายกลุ่ ม ตามลัก ษณะโครงสร้ า งทางเคมี แต่ เพอรอกไซด์ที่นิยมนามาใช้ในการวัลคาไนซ์ยางมากที่สุด 2 กลุ่มแรก คือ ไดแอลคิลเพอรอกไซด์ (Di alkyl peroxide) และเพอร์ออกซีคีทลั (Peroxy ketals) ส่ วนเพอรอกไซด์อีกกลุ่มหนซึ่ งนิ ยมใช้ใน การวัลคาไนซ์ยางซิ ลิโคน คือ ไดเอซิ ลเพอรอกไซด์ (Di acyl peroxide) ตัวอย่างสาคัญของเพอรอกไซด์ ในกลุ่มนี้ เช่น เบนโซอิลเพอรอกไซด์ (Benzoyl peroxide)

2.4 การทดสอบสมบัตยิ าง [26] การทดสอบสมบัติต่างๆ ของยางเพื่อควบคุมคุ ณภาพยางให้ดียิ่งขึ้น ส่ วนใหญ่การทดสอบจะ อ้างอิงตามมาตรฐาน ASTM ซึ่ งเป็ นมาตรฐานที่นิยมใช้กนั อย่างแพร่ หลายในอุตสาหกรรมยางไทย การทดสอบที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมยางแบ่งออกเป็ น 3 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ การทดสอบ คุณภาพยางดิบ การทดสอบสมบัติในกระบวนการผลิต การทดสอบสมบัติของยางที่ผา่ นการขึ้นรู ป 2.4.1 การทดสอบคุณภาพของยางดิบ การทดสอบสมบัติทางกายภาพของยางส่ วนใหญ่ ถ้าเป็ นยางธรรมชาติ จะมี การทดสอบ สิ่ งเจือปน ความชื้น และสารประกอบบางอย่าง เช่น ไนโตรเจน ผงเถ้า ความอ่อนตัว ดัชนี ความอ่อน ตัวของยาง (Plasticity and plasticity retention index) และค่าความหนื ดมูนนี่ (Mooney viscosity) ส่ วนยางสังเคราะห์มกั ทดสอบค่าความหนืดมูนนี่ 2.4.2 การทดสอบในกระบวนการผลิต สมบัติที่จาเป็ น ได้แก่ ความนิ่ม - แข็งของยาง ซึ่ งแสดงในรู ปของค่าความหนื ดมูนนี่ กรณี ที่ ต้องการศึกษาการไหล (Rheology) ต้องใช้เครื่ อง Capillary rheometer ในการศึกษาลักษณะการ คงรู ปของยางก็จะวัดโดยใช้เครื่ อง Oscillating disc rheometer หรื อ Moving die rheometer เป็ นต้น 2.4.3 การทดสอบสมบัติของยางที่ผา่ นการขึ้นรู ปแล้ว สมบัติพ้ืนฐานของยางคงรู ปที่ตอ้ งทดสอบ ได้แก่ สมบัติแรงดึ ง (Tensile properties) เช่ น ค่า ความทนต่อแรงดึง (Tensile strength) ค่าโมดูลสั (Modulus) และค่าการยืดตัว ณ จุดขาด (Elongation at break) ความทนต่อการฉี กขาด (Tear strength) ความแข็ง (Hardness) การหักงอ (Flex cracking) การล้า ตัว (Fatigue) ความต้านทานโอโซน (Ozone resistance) การกระเด้งตัว (Rebound resilience) ความทน ต่อการขัดสี (Abrasion resistance) การยุบตัวถาวรหลังกด (Compression set) ความร้อนสะสม (Heat build - up) เป็ นต้น

บทที่ 3 บทที่ 3 วิธีการดาเนินงาน บทที่ 3 การศึกษาถึ งความเป็ นไปได้ในการนากากกาแฟมาใช้เป็ นสารช่ วยในการกระจายตัวของ ซิ ลิกา โดยใช้กากกาแฟในปริ มาณต่างๆ เพื่อหาช่วงปริ มาณที่เหมาะสมที่สุด เป็ นสารตัวเติม รวมทั้ง ศึ ก ษาสมบัติเชิ ง กลต่ า งๆ ของยางคงรู ป ซึ่ ง ได้มี ก ารวางขอบเขตของงานวิจยั โดยมี ส ารเคมี และ อุปกรณ์เครื่ องมือพร้อมทั้งวิธีดาเนินการทดลองดังต่อไปนี้

3.1 สารเคมี สารเคมีท้ งั หมดที่ใช้ในการศึกษาถึงความเป็ นไปได้ในการใช้กากกาแฟเป็ นสารตัวเติมและ สารช่วยในการกระจายตัวของซิ ลิกา แสดงดังนี้ 3.1.1 กากกาแฟ จากร้านเชียงราย สาขา มหิดล ศาลายา สายพันธุ์ อะราบิกา 3.1.2 ยางธรรมชาติ (NR) เกรด STR 5L บริ ษทั ยูเนี่ยนรับเบอร์ โพรดักส์ จากัด 3.1.3 กามะถัน (Sulfur) เป็ นสารคงรู ป บริ ษทั เคมมินคอร์ปอเรชัน จากัด 3.1.4 ซิงค์ออกไซด์ (Zinc oxide, ZnO) เป็ นสารกระตุน้ ปฏิกิริยา บริ ษทั เคมมินคอร์ ปอเรชัน จากัด 3.1.5 กรดสเตียริ ค (Stearic acid) เป็ นสารกระตุน้ ปฏิกิริยา บริ ษทั เคมมินคอร์ ปอเรชัน จากัด 3.1.6 บิวทีลเบนโซไทอะโซลซัลฟี นาไมด์ (TBBS) เป็ นสารเร่ งปฏิกิริยา บริ ษทั รี ไลแอนซ์ เทคโนเคม จากัด 3.1.7 เตตระเมทีลไทยูแรมไดซัลไฟด์ (TMTD) เป็ นสารเร่ งปฏิกิริยา บริ ษทั รี ไลแอนซ์เทค โนเคม จากัด 3.1.8 ซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) Hisil 255s บริ ษทั โตกุยาม่าสยาม จากัด 3.1.9 โทลูอีน (Toluene) เกรด AR grade บริ ษทั แล็บ แสกน เอเชีย จากัด

3.2 เครื่องมือและอุปกรณ์ 3.2.1 เครื่ องวัดขนาดอนุภาค Malvern instruments (รุ่ น Mastersizer 2000 ver. 5.60, UK) 3.2.2 เครื่ อง Video meter avatar VMZ 3.2.3 เครื่ อง FTIR Bruker รุ่ น Equinox 55

22 3.2.4 เครื่ อง XRF (X - ray fluorescence) 3.2.5 เครื่ องอบ (Aging oven; Elastocon EB 10, UK) ที่ 70 °C 3.2.6 เครื่ องชัง่ 4 ตาแหน่ง Denver instrument company รุ่ น TC 254 3.2.7 เครื่ องผสมยางแบบเครื่ องรี ด 2 ลูกกลิ้ง (Two - roll mill; Collin W100T, Germany) 3.2.8 เครื่ องศึกษาลักษณะการคงรู ป ตามมาตรฐาน ASTM D2084 (Cure characteristics; TecPro: RheoTech MD+, USA) ที่ 150 °C 3.2.9 เครื่ องคงรู ปและขึ้นรู ป ด้วยเครื่ องอัดไฮดรอลิก (Compression molding; Wabash: Genesis Press, Model G30H15GX, USA) ที่ 150 °C 3.2.10 เครื่ องทดสอบสมบัติของยางตามมาตรฐานต่างๆ 1) ความหนาแน่ น (Mirage electronic densimeter; Mirage MD200S, USA) ตาม มาตรฐาน ASTM D297 2) ความทนทานต่อแรงดึง (Tensile properties; Die type C, 500 mm/min; Instron Universal Testing Machine 3366, USA) ตามมาตรฐาน ASTM D412 3) ความแข็ง (Shore A hardness; Wallace Cogenix H17A, UK) ตามมาตรฐาน ASTM D2240 4) ทนทานต่อการฉี กขาด (Tear strength; Die type B, 500 mm/min ; Instron Universal Testing Machine 3366, USA) ตามมาตรฐาน ASTM D624 5) ทนทานต่อการขัดถู (DIN abrasion tester; Zwick, Model 6103, 2.5 N, USA) ตาม มาตรฐาน ASTM D5963 6) ความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด Method B (Compression set tester; CEAST 000/6245, Room Temperature and 100 °C, 22 ชัว่ โมง)ตามมาตรฐาน ASTM D395 7) ความหนาแน่ นของการเชื่ อมโยง 3 มิติ (Crosslinked density) ความทนทานต่อการ บ่มเร่ งด้วยความร้อน (Aging properties) โดยทาการบ่มเร่ งด้วยตูอ้ บลมร้อน (Aging oven; Elastocon EB 10, UK) ที่ 100 oC, 22 ชัว่ โมง 3.2.11 ถาดอบกากกาแฟ 3.2.12 ภาชนะใส่ สารเคมี เช่น ถ้วยพลาสติก 3.2.13 เครื่ องวัดความหนาแน่น (Electronic densimeter, MD 2005)

23 3.2.14 เครื่ องวัดความหนา

3.3 การเตรียมกากกาแฟ กากกาแฟที่ ใช้ในการทดสอบมาจากสายพันธุ์ อะราบิกา โดยรวบรวมมาจากร้ านเชี ยงราย สาขา มหิ ดล ศาลายา ซึ่ งมีรายละเอียดในการเตรี ยมกากกาแฟดังนี้ 3.3.1 นากากกาแฟมาตากให้แห้ง 3.3.2 อบกากกาแฟที่ 70 °C เป็ นเวลา 3 ชัว่ โมง เพื่อไล่ความชื้น 3.3.3 ร่ อนขนาดอนุภาคของกากกาแฟ

3.4 การศึกษาลักษณะทางกายภาพของกากกาแฟ การศึกษาลักษณะทางกายภาพของกากกาแฟที่ผา่ นการบ่มเร่ งแล้วนั้นได้ทาการทดสอบด้วย วิธีต่างๆ ดังนี้ 3.4.1 การศึกษาลักษณะพื้นผิวของกากกาแฟ ด้วยเครื่ อง Video meter โดยนากากกาแฟที่ ผ่า นการร่ อนขนาดอนุ ภาคแล้วเข้าเครื่ อง Video meter ที่ กาลัง ขยายต่า งๆ เพื่อดู ลักษณะ และพื้นผิวต่างๆ ของกากกาแฟ 3.4.2 การศึกษาขนาดอนุภาคของกากกาแฟด้วยเครื่ อง Mastersizer 3.4.3 การศึ ก ษาการดู ด กลื น รั ง สี ใ นช่ ว งอิ น ฟราเรดของกากกาแฟเพื่ อ หาโครงสร้ า ง สารประกอบอินทรี ยท์ ี่มีอยูใ่ นกากกาแฟด้วยเครื่ อง FTIR spectrophotometer (Single ATR) Bruker รุ่ น Equinox 55 3.4.4 การศึกษาหาองค์ประกอบทางเคมีของกากกาแฟด้วยเครื่ อง XRF

3.5 การเตรียมสารเคมียางในปริมาณอัตราส่ วนต่ างๆ เมื่อเตรี ยมกากกาแฟเรี ยบร้อยแล้ว จะเตรี ยมสารเคมียางต่างๆ ตามสู ตรโดยการชัง่ น้ าหนักด้วย เครื่ องชัง่ 2 ตาแหน่ง แล้วนาไปผสมเคมียางด้วยเครื่ องผสมแบบ 2 ลูกกลิ้ง (Two - roll mill) ที่ 50 °C ความเร็ วรอบในการหมุนของโรเตอร์ เท่ากับ 20 รอบต่อนาที ซึ่ งการทดลองแบ่งออกเป็ น 2 ส่ วน 3.5.1 ผสมยางธรรมชาติกบั กากกาแฟในปริ มาณ 0, 5, 10, 15 และ 20 phr (GC 0 - 20) ดัง ตารางที่ 3.1 สู ตรการผสมเคมียาง (GC 0 - 20) โดยกาหนดให้ ระยะเวลาในการผสมเท่ากับ 30 นาที ในการผสมเคมี ย างได้ท าการบดยางเป็ นเวลา 2 นาที จากนั้ น จึ ง เติ ม ซิ ง ค์ อ อกไซด์ ร่ ว มกับ กรดสเตียริ ก และบดผสมต่อเป็ นเวลา 10 นาทีจากนั้นจึงเติมกากกาแฟ แล้วบดผสมต่ออีก 13 นาที

24 สุ ดท้าย จึงทาการเติมบิวทีลเบนโซไทอะโซลซัลฟี นาไมด์ เตตระเมทีลไทยูแรมไดซัลไฟด์ และ กามะถัน เมื่อเสร็ จสิ้ นการผสมที่นาทีที่ 30 ให้รีดยางเป็ นแผ่นบางเพื่อระบายความร้อนออกจากยาง คอมพาวด์หลัง จากนั้นจึ ง นายางคอมพาวด์ที่ เตรี ย มได้ไ ปทดสอบหาระยะเวลาที่ เหมาะสมของ ปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน และนาไปคงรู ปและขึ้นรู ปด้วยเครื่ องอัดไฮดรอลิก ตารางที่ 3.1 สู ตรการผสมเคมียาง (GC 0 - 20) Materials Role as Density GC-0 GC-5 GC-10 GC-15 GC-20 3

NR STR 5L

Matrix

0.92

100

ZnO

Activator

5.6

Stearic acid

Activator

0.85

1.5

Ground Coffee

Filler

0.5

TBBS

Accelerator

1.3

1.2

TMTD

Accelerator

1.4

0.3

Sulfur

Curing agent

2.1

1.5

3.5.2 ผสมยางธรรมชาติ กับ ซิ ลิกา และกากกาแฟ ในปริ มาณ 0, 5, 10, 15 และ 20 phr (GC 0 - 20) ดังตารางที่ 3.2 สู ตรการผสมเคมียาง (SiGC 0 - 20) โดยกาหนดให้ระยะเวลาในการผสม เท่ากับ 35 นาที ในการผสมเคมียางได้ทาการบดยางเป็ นเวลา 2 นาที จากนั้นจึงเติ มซิ งค์ออกไซด์ ร่ วมกับกรดสเตียริ กและบดผสมต่อเป็ นเวลา 3 นาที จึงเติมซิ ลิกาแล้วบดผสมต่ออีก 15 นาที จากนั้น จึงเติมกากกาแฟแล้วบดผสมต่ออีก 10 นาที สุ ดท้ายจึงทาการเติมบิวทีลเบนโซไทอะโซลซัลฟี นาไมด์ เตตระเมทีลไทยูแรมไดซัลไฟด์ และกามะถัน เมื่อเสร็ จสิ้ นการผสมที่นาทีที่ 35 ให้รีดยางเป็ นแผ่น บางเพื่อระบายความร้ อนออกจากยางคอมพาวด์หลัง จากนั้นจึ ง นายางคอมพาวด์ที่ เตรี ยมได้ไ ป ทดสอบหาระยะเวลาที่เหมาะสมของปฏิกิริยาวัลคาไนเซชัน และนาไปคงรู ปและขึ้นรู ปด้วยเครื่ อง อัดไฮดรอลิก

25 ตารางที่ 3.2 สู ตรการผสมเคมียาง (SiGC 0 - 20) 4

Materials

Role as

Density SiGC-5 SiGC-10 SiGC-15 SiGC-20

NR STR 5L

Matrix

0.92

100

ZnO

Activator

5.6

Stearic acid

Activator

0.85

1.5

Ground Coffee

Filler

0.5

Psi

Reinforcing filler

1.95

TBBS

Accelerator

1.3

1.2

TMTD

Accelerator

1.4

0.3

Sulfur

Curing agent

2.1

1.5

3.6 การทดสอบหาระยะเวลาในการเกิดปฏิกริ ิยาวัลคาไนเซชันของยางคอมพาวด์ ยางคอมพาวด์ที่ได้ท้ งั 2 สู ตร ตัดให้มีน้ าหนักประมาณ 5 กรัม ไปหาระยะเวลาที่เหมาะสม ของปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันด้วยเครื่ อง Moving Die Rheometer โดยมีองศาการแกว่งของหัว Die คงที่ที่ 0.5 ° และความถี่การแกว่งของหัว Die คงที่ที่ 100 รอบต่อนาที อุณหภมิที่ใช้คือ 150 °C เพื่อ หาระยะเวลาในการเกิดปฏิ กิริยาวัลคาไนเวชันโดยจะทาการบันทึกค่าระยะเวลาสกอร์ ช (ts2) และ ระยะเวลาในการคงรู ปที่เหมาะสม (tc100)

3.7 การคงรูปและขึน้ รู ปของผลิตภัณฑ์ ยาง การคงรู ปและขึ้นรู ปของผลิตภัณฑ์ยางทาได้โดยการนายางส่ วนที่เหลือจากการทดสอบหา ระยะเวลาที่เหมาะสมในการเกิดปฏิ กิริยาวัลคาไนเซชัน ใส่ ลงในแม่พิมพ์รูปทรงตามมาตรฐานใน การทดสอบยางคงรู ปแบบต่างๆ ในปริ มาณดังต่อไปนี้ 3.7.1 รู ปเป็ นสี่ เหลี่ยมผืนผ้า ขนาด 120×150×2 mm ใช้ยางคอมพาวด์หนึ่ งแผ่นหนักประมาณ 60 กรัม จานวน 3 แผ่น 3.7.2 รู ปทรงกระบอก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 mm หนา 12 mm ใช้ยางคอมพาวด์หนึ่ง ชิ้นหนักประมาณ 3 กรัม จานวน 6 ชิ้น 3.7.2 รู ปทรงกระบอก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 mm หนา 6 mm ใช้ยางคอมพาวด์หนึ่ง แผ่นหนักประมาณ 1.8 กรัม จานวน 6 ชิ้น

26 หลังจากชัง่ น้ าหนักยางคอมพาวด์แล้วจึงนาเข้าเครื่ องอัดไฮดรอลิก (Compression molding) ที่ 150 °C ตามระยะเวลาที่ได้จากการวัดด้วยเครื่ อง Moving Die Rheometer

3.8 การทดสอบสมบัตขิ องผลิตภัณฑ์ ยาง นายางที่ผา่ นการคงรู ปและขึ้นรู ปแล้ว ตัดชิ้นทดสอบออกเป็ นรู ปทรงต่างๆ จากนั้นจึงนาไป ทดสอบสมบัติต่างๆ โดยมีรายละเอียดดังนี้ 3.8.1 การศึกษาความทนทานต่อแรงดึง นายางที่ข้ ึนรู ปเป็ นแผ่นสี่ เหลี่ยม มาตัดเป็ นรู ปดัมเบล จานวน 10 ชิ้น จากนั้นนาชิ้นทดสอบ มาวัดความหนา ชิ้ นละ 3 ครั้ง แล้วเฉลี่ ยค่าความหนาของแต่ละชิ้ น และแบ่งชิ้นทดสอบออกเป็ น 2 ส่ วน ดังนี้ [27] 3.8.1.1 นาชิ้นทดสอบไปบ่มเร่ งด้วยความร้อนที่ 100 °C เป็ นระยะเวลา 22 ชัว่ โมง เมื่อครบ กาหนด นายางออกจากตูอ้ บแล้วปล่อยให้เย็นลง ณ อุณหภูมิหอ้ ง เป็ นเวลาอย่างน้อย 30 นาที แล้วนา ยางไปวัดสมบัติเชิ งกลด้วยเครื่ อง Universal Testing Machine 3366 ด้วยอัตราในการดึงยาง 500 mm/min จานวน 5 ชิ้น 3.8.1.2 นาชิ้นทดสอบไปวัดสมบัติเชิ งกลด้วยเครื่ อง Universal Testing Machine 3366 ด้วย อัตราในการดึงยาง 500 mm/min จานวน 5 ชิ้น

รู ปที่ 3.1 ชิ้นทดสอบแรงดึง (Tensile test specimen) 4

3.8.2 การศึกษาความทนทานต่อการฉี กขาด นายางที่ ข้ ึ นรู ป เป็ นแผ่นสี่ เหลี่ ย ม มาตัดเป็ นรู ป คล้ายดัมเบลที่ มี รอยฉี ก ขาด ดังรู ปที่ 3.2 จานวน 5 ชิ้ น จากนั้นนาชิ้ นทดสอบมาวัดความหนา ชิ้ นละ 3 ครั้ง แล้วเฉลี่ ยค่าความหนาของ แต่ ล ะชิ้ น จากนั้น น าชิ้ น ทดสอบไปทดสอบความทนทานต่ อ การฉี ก ขาดด้ว ยเครื่ อ ง Universal Testing Machine 3366 ด้วยอัตราในการดึงยาง 500 mm/min จานวน 5 ชิ้น

รู ปที่ 3.2 ชิ้นทดสอบการฉี กขาด (Tear test specimen) 5

3.8.3 การวัดค่าความแข็ง นายางคงรู ป ที่ ใ ช้ใ นการทดสอบความทนทานต่ อแรงดึ ง เป็ นรู ป ดัม เบล โดยยางคงรู ป ดังกล่าวยังไม่ทาการทดสอบความทนทานต่อแรงดึง แบ่งเป็ น 2 ส่ วน ดังนี้ [28] 3.8.3.1 นาชิ้ นทดสอบความทนทานต่อแรงดึ งที่ ผ่านการบ่มเร่ งที่ 100 °C เป็ นระยะเวลา 22 ชัว่ โมง แล้ว ก่อนนาไปทดสอบความทนทานต่อแรงดึง นามาวัดค่าความแข็ง (Durometer) มีหน่วย เป็ น Shore A โดยทาการวัด 6 ครั้ง ณ ตาแหน่งต่างๆ ของชิ้นทดสอบ แล้วหาค่าเฉลี่ย 3.8.3.2 นาชิ้นทดสอบความทนทานต่อแรงดึงที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ ง ก่อนนาไปทดสอบความ ทนทานต่อแรงดึง นามาวัดค่าความแข็ง (Durometer) มีหน่วยเป็ น Shore A โดยทาการวัด 6 ครั้ง ณ ตาแหน่งต่างๆ ของชิ้นทดสอบ แล้วหาค่าเฉลี่ย 3.8.4 การศึกษาความทนทานต่อการขัดถู [29] นายางคงรู ป ที่ ข้ ึ นรู ป เป็ น ทรงกระบอกขนาดเส้ นผ่า นศู นย์กลาง 16 mm หนา 12 mm จานวน 6 ชิ้ น นาไปวัดค่าความหนาแน่ นด้วยเครื่ องวัดความหนาแน่น และนาไปชัง่ น้ าหนัก (M1) ด้วยเครื่ องชัง่ 4 ตาแหน่ง บันทึกค่าไว้แล้วนาไปทดสอบความทนทานต่อการขัดถู โดยแผ่นกระดาษ ขัดถู (Abrasive paper) ถู กพันรอบลูกกลิ้ งยาว 40 cm หมุนด้วยความเร็ ว 40 รอบต่อนาที นาชิ้ น ทดสอบออกจากเครื่ องทดสอบการขัดถู แล้วชัง่ น้ าหนักชิ้ นทดสอบอีกครั้ง (M2) บันทึกค่าไว้ แล้ว นาไปคานวณหาปริ มาตรที่หายไปดังสมการที่ 3.1 ปริ มาตรที่หายไป (mm3) = [(M1 - M2) × So] / [D × S] เมื่อ

น้ าหนักของชิ้นทดสอบก่อนนาไปทดสอบความทนทานต่อการขัดถู น้ าหนักชิ้นทดสอบหลังนาไปทดสอบความทนทานต่อการขัดถู

Nominal Abrasiveness มีค่าเท่ากับ 200 (mg)

ความหนาแน่นของชิ้นทดสอบ (mg/mm3)

Abrasiveness มีค่าเท่ากับ 218.5 (mg)

(3.1)

รู ปที่ 3.3 ชิ้นทดสอบการขัดถู (Abrasion test specimen) 6

3.8.5 การศึกษาความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด นายางคงรู ปที่ข้ ึนรู ปเป็ น ทรงกระบอกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 mm หนา 6 mm จานวน 6 ชิ้ น ไปวัดความหนา นาไปวัดความหนาของชิ้นทดสอบ (N1) บันทึกค่าไว้ แบ่งออกเป็ น 2 ส่ วน ดังนี้ 3.8.5.1 นาชิ้นทดสอบ จานวน 3 ชิ้ น ไปทดสอบความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด ด้วยเครื่ อง CEAST 000/6245 ที่ 100 oC เป็ นเวลา 22 ชัว่ โมง ครบกาหนดนาชิ้นทดสอบออกมาตั้งทิ้ง ไว้ให้เย็นที่หอ้ งและให้ยางคืนรู ป เป็ นเวลาอย่างน้อย 30 นาที 3.8.5.2 นาชิ้นทดสอบ จานวน 3 ชิ้น ที่เหลือ ไปทดสอบความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการ กดอัด ด้วยเครื่ อง CEAST 000/6245 ที่ห้องเป็ นเวลา 22 ชัว่ โมง ครบกาหนดนาชิ้นทดสอบออกจาก เครื่ อง ตั้งทิ้งไว้ให้ยางคืนรู ป เป็ นเวลาอย่างน้อย 30 นาที หลังจากนั้นนาชิ้นทดสอบมาวัดความหนาอีกครั้ง (N2) บันทึกค่าไว้ แล้วนาไปคานวณผลดัง สมการที่ 3.2 การเสี ยรู ปหลังการกดอัด = [(N2 - N1) / (N1 - 4.45)] × 100 เมื่อ

(3.2)

ความหนาของชิ้นทดสอบก่อนนาไปทดสอบความทนทานต่อการเสี ยรู ป หลังการกดอัด

ความหนาของชิ้นทดสอบหลังนาไปทดสอบความทนทานต่อการเสี ยรู ป หลังการกดอัด

รู ปที่ 3.4 ชิ้นทดสอบการกดอัด (Compression set test specimen) 7

3.8.6 การศึกษาความหนาแน่นของการเชื่อมโยง 3 มิติ (Crosslinked density) นายางที่ข้ ึนรู ปเป็ นแผ่นสี่ เหลี่ยม มาตัดเป็ นรู ปสี่ เหลี่ยมผืนผ้าขนาด 20×50×2 mm จานวน 3 ชิ้น จากนั้นชัง่ น้ าหนักและวัดความหนาแน่ นของชิ้ นทดสอบแล้ว นาไปแช่ ในตัวทาละลายโทลูอีน ปริ มาตร 100.0 ml ปิ ดด้วยฝาปิ ด ที่ อุณหภูมิห้อง เป็ นเวลา 22 ชัว่ โมง ครบกาหนดนาชิ้ นทดสอบที่ เกิดการบวมตัวในตัวทาละลายมาซับด้วยกระดาษเยือ่ แล้วนาไปชัง่ น้ าหนักอย่างรวดเร็ ว แล้วคานวณ ผลดังสมการที่ 3.3 [30] Number of elastically chain segment; n = - [ln (1-ν2) + ν2 + χ1 ν22] / [V1 (ν21/3- ν2 /2)] เมื่อ

(3.3)

ปริ มาณความหนาแน่นของการเชื่อมโยง 3 มิติ

χ1

ค่าพารามิเตอร์ ของการเกิดอันตรกิริยาระหว่างยางกับตัวทาละลายมีค่า เท่ากับ 0.34

ปริ มาตรโมลาร์ของตัวทาละลาย (โทลูอีน 106.24 cm3/g mol)

ν2

สัดส่ วนปริ มาตรของยางที่บวมตัว มีค่าเท่ากับ volrubber / (volrubber + volsolvent)

vrubber =

ปริ มาตรของยาง มีค่าเท่ากับ (w0 × 100) / (total phr × Drubber)

vsolvent =

ปริ มาตรของตัวทาละลาย มีค่าเท่ากับ (w1 - w0) / Dsolvent

น้ าหนักยางก่อนบวมตัว น้ าหนักยางหลังบวมตัว

Drubber =

ความหนาแน่นของยาง

Dsolvent =

ความหนาแน่นของตัวทาละลาย

บทที่ 4 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์ ผลการทดลอง บทที่ 4 4.1 การเตรียมกากกาแฟ การเตรี ยมกากกาแฟโดยการอบที่ 70 °C เป็ นเวลา 3 ชัว่ โมง เพื่อไล่ความชื้ นนั้นกากกาแฟ จะมีลกั ษณะเรี ยบละเอียดคล้ายๆ ผงฝุ่ น นากากกาแฟมาทาการร่ อนขนาดอนุ ภาคด้วยตาข่าย จึงได้ กากกาแฟที่มีขนาดใกล้เคียงกันมากขึ้น

4.2 การศึกษาลักษณะทางกายภาพของกากกาแฟ นากากกาแฟที่ ผ่านการร่ อนขนาด ด้วยการร่ อนผ่านรู ตะแกรงแบบคัดหยาบมาทดสอบ ลักษณะทางกายภาพด้วยเครื่ อง Video meter พบว่ากากกาแฟมีลกั ษณะเป็ นรู พรุ น กลวง เป็ นช่องว่าง จึงทาให้อากาศแทรกอยูไ่ ด้ ดังรู ปที่ 4.1 และ 4.2 และยังพบว่าเมื่อนายางคอมพาวด์ที่ได้จากการผสม ยางธรรมชาติกบั กากกาแฟมาทดสอบความหนาแน่ นพบว่ายางคอมพาวด์น้ นั มี ความหนาแน่ นสู ง กว่าน้ าคือ ประมาณ 1.034 - 1.056 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

รู ปที่ 4.1 ลักษณะของกากกาแฟ ที่กาลังขยาย 66 เท่า 8

รู ปที่ 4.2 ลักษณะของกากกาแฟ ที่กาลังขยาย 119 เท่า 9

31 เมื่อนากากกาแฟไปวัดขนาดอนุ ภาคของกากกาแฟทั้งก่อนและหลังร่ อนขนาดอนุภาค ด้วย เครื่ อง Mastersizer ได้ผลดังตารางที่ 4.1 จะเห็นว่าขนาดของกากกาแฟมีขนาดค่อนข้างใหญ่ในระดับ ไมโครเมตร ส่ วนพื้นที่ผวิ มีปริ มาณมาก คาดว่าน่าจะทาให้กากกาแฟมีขนาดอนุภาคเล็กกว่านี้อีกได้ ตารางที่ 4.1 ขนาดอนุ ภาคและพื้นที่ผวิ เฉลี่ยของกากกาแฟ 5

ลักษณะ

ขนาดอนุภาค (µm)

พื้นที่ผวิ (m2/g)

ก่อนร่ อน

444.49

0.0456

หลังร่ อน

297.81

0.0464

การหาชนิ ดของหมู่ฟังก์ชันของกากกาแฟโดยวัดการดูดกลื นคลื่ นแสงในช่ วงอินฟราเรด โดยเทคนิ ค FTIR พบว่า กากกาแฟจะปรากฏแถบการยืดพันธะคู่คาร์ บอนกับออกซิ เจน (C=O) พันธะคู่คาร์ บอน (C=C) และพันธะระหว่างคาร์ บอนกับไฮโดรเจน (C-H) ของวงแหวนอะโรมาติก เป็ นองค์ประกอบ โดยปรากฏพีคขึ้นในช่วงความยาวคลื่นที่ประมาณ 1,743 cm-1 1,455 cm-1 และ 717 cm-1 ตามลาดับ ดังแสดงในรู ปที่ 4.3 จะเห็นว่ากากกาแฟมีท้ งั หมู่ฟังก์ชนั ที่มีข้ วั และไม่มีข้ วั จึง คาดว่าน่าจะผสมทั้งกับยางธรรมชาติที่ไม่มีข้ วั และซิ ลิกาที่มีข้ วั ได้ดี

C-H

C=O C=C

รู ปที่ 4.3 อินฟราเรดสเปคตรัมของกากกาแฟ 10

32 การหาองค์ประกอบทางเคมีของกากกาแฟด้วยเครื่ อง XRF (X - ray fluorescence) พบว่า กากกาแฟนั้นมีองค์ประกอบของคาร์ บอนเป็ นหลักโดยมี 99 % ดังตารางที่ 4.2 องค์ประกอบทางเคมี ของกากกาแฟ ที่สาคัญที่อาจจะเกิ ดผลกระทบต่อสารเคมียางได้ คือ พวกสารประกอบบออกไซด์ ของโลหะ ได้แก่ MgO, K2O และ CaO ซึ่ งเป็ นสารกระตุน้ ที่ช่วยเร่ งอัตราการวัลคาไนซ์ยาง จึงคาด ว่าจะส่ งผลระยะเวลาในการคงรู ปของยางเร็ วขึ้น ตารางที่ 4.2 องค์ประกอบทางเคมีของกากกาแฟ 6

ลาดับ

Compound

Concentration

องค์ ประกอบ

Name

(%)

99.00

Na2O

0.01

MgO

0.12

Al2O3

0.05

SiO2

0.04

P2O5

0.13

SO3

0.16

0.01

K2O

0.33

CaO

0.12

MnO

0.01

Fe2O3

0.01

ในการผสมกากกาแฟลงในยางคอมพาวด์ ได้ แบ่ งการทดลองออกเป็ น 2 ตอน โดยตอนที่ 1 เรียกว่ า GC 0 - 20 เป็ นการผสมยางธรรมชาติ STR 5L กับกากกาแฟ และตอนที่ 2 เรียกว่ า SiGC 0 - 20 เป็ นการผสมยางธรรมชาติ STR 5L กับซิลกิ า และกากกาแฟ

ตอนที่ 1 GC 0 - 20 การทดลองทาการผสมยางกับสารเคมียางตามตารางที่ 3.1 โดยมีท้ งั หมด 5 สู ตร และแบ่งยาง คอมพาวด์ที่ได้จากการผสมออกเป็ น 2 ส่ วน ส่ วนที่ 1 นายางคอมพาวด์ไปทดสอบลักษณะการคงรู ป (Cure characteristics) และส่ วนที่ 2 นายางคอมพาวด์ไปขึ้นรู ปด้วยเครื่ องอัดไฮดรอริ ก แล้วทดสอบ สมบัติต่างๆ ผลการทดลองแสดงได้ดงั นี้

4.3 ผลการศึกษายางคอมพาวด์ 4.3.1 ลักษณะการคงรู ปของยางคอมพาวด์ หลังจากได้แบ่งยางคอมพาวด์ออกเป็ น 2 ส่ วน ยางคอมพาวด์ส่วนที่ 1 นามาทดสอบ ลักษณะการคงรู ปที่ 150 °C ด้วยเครื่ อง Moving Die Rheometer (MDR) โดยบันทึกค่าระยะที่ ใช้ในการคงรู ปที่เหมาะสม (Optimum curing time)โดยคิดที่ระยะเวลาในการคงรู ปของยาง ณ 100 % ค่าระยะเวลาสกอร์ ช (Scorch time) ค่าแรงบิดต่าสุ ด (Minimum torque, ML) และ ค่าแรงบิดสู งสุ ด (Maximum torque, MH) 10

Torque (d.N.m)

8 6 4 2 0 0

5 GC 0

10 GC 5

15 Time (min) GC 10

20 GC 15

25 GC 20

รู ปที่ 4.4 ลักษณะการคงรู ปที่ 150 °C ของยางคอมพาวด์ GC 0 - 20 11

จากรู ปที่ 4.4 การเพิ่มปริ มาณกากกาแฟ จะส่ งผลทาให้ค่ าระยะเวลาสกอร์ ช และค่ า ระยะเวลาในการคงรู ปที่เหมาะสมมีแนวโน้มลดลงแต่ไม่มากนัก ผลการทดลองพบว่ากากกาแฟ

34 มีองค์ประกอบที่ช่วยเร่ งปฏิกิริยาการคงรู ปของยาง [31] โดยองค์ประกอบที่ส่งผลนั้นคาดว่าเกิด จากสารประกอบประเภทโลหะออกไซด์ ที่ มี ในกากกาแฟ เช่ น MgO, Al2O3 เป็ นต้น ซึ่ ง สารประกอบประเภทโลหะออกไซด์น้ ี เป็ นสารกระตุ น้ ที่ ช่วยเร่ งอัตราการวัลคาไนซ์ ของยาง ดังนั้นเมื่อเติมปริ มาณกากกาแฟมากยิ่งขึ้น ส่ งผลให้ระยะเวลาในการคงรู ปของยางที่ 100 % มี แนวโน้มลดลงแต่ไม่มากนัก โดยยางที่ไม่ได้เติมกากกาแฟใช้เวลาในการคงรู ปของยางเท่ากับ 11.22 นาที ส่ วนยางที่เติมกากกาแฟจะใช้เวลาในการคงรู ปของยางเท่ากับ 7.00, 6.40, 6.22 และ 6.04 นาที ตามลาดับ อย่างไรก็ตามจากกราฟจะเห็นว่าในช่วงท้ายของการศึกษาระยะเวลาในการ คงรู ปของยางคอมพาวด์ เส้นกราฟจะไม่คงที่เมื่อใช้ระยะเวลานาน ซึ่ งลักษณะเช่นนี้ เรี ยกว่า เกิด การ Reversion (Reversion คือปรากฎการณ์ที่มอดูลสั ของยางมีค่าลดลงเมื่อยางเกิ ดสภาวะการ คงรู ปมากกว่า สภาวะที่เหมาะสม (เกิ ดโอเวอร์ เคียว) เนื่ องจากโมเลกุลหรื อโครงร่ างแหที่เชื่ อม ระหว่างโมเลกุลเกิดการสลายตัว มักเกิดในยางธรรมชาติ (NR)) ซึ่ งหมายความว่าสู ตรเคมียางนี้ อาจยังไม่ดีพอ เพราะสู ตรยางที่ดีไม่ควรเกิด Reversion และจากการพิจารณาผลต่างของแรงบิด ของยางที่ปริ มาณกากกาแฟ 0, 5, 10, 15 และ 20 phr มีค่าเท่ากับ 5.29, 5.27, 5.57, 5.92 และ 6.02 dN.m ตามลาดับ ซึ่งพบว่ามีค่าสู งขึ้นเพียงเล็กน้อย เมื่อเพิ่มปริ มาณกากกาแฟ

4.4 ผลการศึกษายางคงรูป นายางคอมพาวด์ส่วนที่ 2 มาคงรู ปและขึ้นรู ปด้วยเครื่ องอัดไฮดรอริ ก (Compression molding) ที่ 150 °C ตามระยะเวลาในการคงรู ปที่เหมาะสมของยางคอมพาวด์แต่ละสู ตรที่ได้จากการศึกษา ลักษณะการคงรู ปหัวข้อ 4.3 มาทาการทดสอบสมบัติต่างๆ ดังนี้ 4.4.1 ความทนทานต่ อแรงดึง (Tensile Testing) การทดสอบความทนทานต่อแรงดึ งทาการทดสอบโดยใช้เครื่ อง Universal Testing Machine โดยผลการทดลองเป็ นการเฉลี่ยค่าแรงดึ ง ซึ่ งแบ่งเป็ น ชิ้ นทดสอบที่ผา่ นและไม่ผ่าน การบ่มเร่ งด้วยความร้อนย่างละ 5 ชิ้น

35 750

600

450 10 300 5

150

0 0

5 TS unaged

10 15 GC loading (phr) TS aged EB unaged

20 EB aged

รู ปที่ 4.5 สมบัติการรับแรงดึง ของยางคงรู ป GC 0 - 20 12

จากรู ปที่ 4.5 พบว่ายางที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน เมื่อเติมปริ มาณกากกาแฟ มากยิ่งขึ้ นส่ ง ผลให้ย างมี ค่า ความทนทานต่อแรงดึ ง มี แนวโน้มลดลง แต่ อย่างไรก็ตามที่ ปริ มาณกากกาแฟ 5 phr มีค่าความทนทานต่อแรงดึงสู งขึ้นเพียงเล็กน้อย ส่ วนยางที่ผา่ นการ บ่มเร่ งด้วยความร้อนเมื่อเติมปริ มาณกากกาแฟมากยิง่ ขึ้นส่ งผลให้ค่าความทนทานต่อแรงดึง มีแนวโน้มคงที่และเมื่อเปรี ยบเทียบยางที่ผา่ นกับยางที่ไม่ได้ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน จะเห็นว่ายางที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อนมีค่าความทนทานต่อแรงดึงลดลง ซึ่ งเป็ นผลมา จากการเสื่ อมสภาพของยางเมื่อได้รับความร้อน [31, 33] ส่ วนระยะยืด ณ จุดขาด มีแนวโน้ม ค่อนข้างคงที่ เมื่อเพิ่มปริ มาณกากกาแฟ อย่างไรก็ตามค่าความทนทานต่อแรงดึ งที่เพิ่มขึ้น เพียงเล็กน้อยเมื่อเติมปริ มาณกากกาแฟที่ 5 phr ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนยั สาคัญ การที่ เพิ่มปริ มาณกากกาแฟส่ งผลให้ยางมี ความทนทานต่อแรงดึ งลดลง เนื่ องจากกากกาแฟมี ขนาดอนุ ภาคขนาดใหญ่ และเมื่อมีปริ มาณมากขึ้นจึงเกิ ดการรวมตัวกัน ส่ งผลให้เกิ ดการ ขัดขวางของการส่ งผ่านแรงของเนื้อยาง

Elongation at break, EB (%)

Tensile strength, TS (MPa)

36 4.4.2 ความแข็ง (Hardness) การทดสอบความแข็งของยางโดยใช้เครื่ อง Shore A hardness โดยผลการทดลอง เป็ นการเฉลี่ยค่าความแข็ง ซึ่งแบ่งชิ้นทดสอบออกเป็ น ชิ้นทดสอบที่ผา่ น และไม่ได้ผา่ นการ บ่มเร่ งด้วยความร้อนอย่างละ 5 ชิ้น 2.0

70.0

1.5

55.0

1.0

40.0

0.5

25.0

0.0 0

5 Hardness unaged

10 15 GC loading (phr) Hardness aged M100 unaged

20 M100 aged

รู ปที่ 4.6 ความแข็งและค่ามอดูลสั ของยางคงรู ป GC 0 - 20 13

จากรู ปที่ 4.6 พบว่ายางที่ผา่ นและไม่ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้ อน เมื่อเติมปริ มาณ กากกาแฟมากยิ่งขึ้น ส่ งผลให้ค่าความแข็งเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ซึ่ งเป็ นผลเนื่ องมาจากกากกาแฟ เป็ นของแข็ง ดังนั้นเมื่อเพิ่มปริ มาณกากกาแฟ ยางก็ยอ่ มมีความแข็งมากขึ้น และเป็ นที่ทราบกันดี ว่าค่ามอดูลสั มี ความสัมพันธ์โดยตรงกับค่าความแข็งของยาง ดังนั้นจึ งพบเช่ นเดี ยวกัน ว่าค่า มอดูลสั ของยางสู งขึ้น เมื่อปริ มาณกากกาแฟเพิ่มมากขึ้น [33] ส่ วนยางที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความ ร้อน จะเห็ นว่ามีค่าความแข็งลดลงเพียงเล็กน้อย เมื่อเทียบกับยางที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความ ร้อน โดยทัว่ ไปยางธรรมชาติเมื่อได้รับความร้อนมักจะเกิ ดปฏิ กิริยาการตัดขาดสายโซ่ (Chain scission) [34, 38] จึงส่ งผลทาให้ยางมีความหนาแน่นของการเชื่ อมโยงต่าลงหลังการบ่มเร่ ง จึง ส่ งผลให้ยางมีค่ามอดูลสั และค่าความแข็งต่ าลงเช่ นกัน เนื่ องจากค่าความแข็งและค่ามอดู ลสั ของยางจะแปรผันโดยตรงกับความหนาแน่ นของการเชื่ อมโยงในยาง [35] นอกจากนี้ เมื่ อ

Modulus (MPa)

Hardness (Shore A)

85.0

37 พิจารณาผลของลักษณะการคงรู ปของยางคอมพาวด์ ในรู ปที่ 4.4 จะเห็นว่าจากกราฟมีลกั ษณะ การ Reversion เล็กน้อย ซึ่ งแสดงถึงการเสื่ อมสภาพของยางเมื่อได้รับความร้อนเป็ นเวลานาน ดังนั้น ด้วยเหตุผลนี้ จึงทาให้ยางที่ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้ อนมีค่าความแข็งต่ ากว่ายางที่ไม่ ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้ อน แต่อย่างไรก็ตาม ผลของความแตกต่างของค่าความแข็งและค่า มอดูลสั ระหว่างยางคงรู ปที่ผา่ นและไม่ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้อนมีค่าต่างกันเพียงเล็กน้อย เท่านั้น 4.4.3 ความทนทานต่ อการฉี กขาด และความทนทานต่ อการขัดถู (Tear Testing & Abrasion Testing) การทดสอบความทนทานต่อการฉี กขาดทาการทดสอบโดยใช้เครื่ อง Universal Testing Machine ส่ วนการทดสอบความทนทานต่อการขัดถูทาการทดสอบโดยใช้เครื่ อง DIN abrasion testerโดยผลการทดลองเป็ นการเฉลี่ยค่าความทนทานต่อการฉี กขาด 5 ชิ้น และการขัดถูจากชิ้น ทดสอบ 6 ชิ้น 80

0.50 0.40 0.30

40 0.20 20

0.10

0.00 0

10 15 GC loading (phr) Tear strength Volume loss

รู ปที่ 4.7 ความทนทานต่อการฉี กขาดและการขัดถู ของยางคงรู ป GC 0 - 20 14

Volume loss (cm3)

Tear strength (N/mm)

38 จากรู ปที่ 4.7 พบว่าการเพิ่มปริ มาณกากกาแฟไม่ส่งผลต่อค่าความทนทานต่อการฉี กขาด แต่เมื่อเติมปริ มาณกากกาแฟมากขึ้นที่ 20 phr ค่าความทนทานต่อการฉี กขาดมีแนวโน้มลดลง แต่ ยังมีแนวโน้มใกล้เคียงกับที่ปริ มาณกากกาแฟ 0 phr (ยางที่ไม่ได้เติมกากกาแฟ) ซึ่ งการลดลงของ ค่าความทนทานต่อการฉี กขาดอาจมีสาเหตุมาจากระดับความหนาแน่นของการเชื่ อมโยงที่ลดลง จึงส่ งผลทาให้ไปขัดขวางการส่ งผ่านแรงของเนื้ อยางหรื ออาจมีสาเหตุมาจากเมื่อปริ มาณกาก กาแฟเพิ่มขึ้นจึงเกิดการรวมตัวกันดังที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้นจึงทาให้สมบัติทางกายภาพลดลง ปริ มาตรที่สูญเสี ยไปจากการขัดถู เมื่อเปรี ยบเทียบกับยางที่ไม่ได้เติมกากกาแฟจะเห็น ว่ากากกาแฟมีส่วนช่วยเพิ่มความทนทานต่อการขัดถู ซึ่งปริ มาตรยางที่สูญเสี ยไปลดลงจาก 0 phr แล้วมีแนวโน้มคงที่ เมื่อเพิ่มปริ มาณกากกาแฟ ทั้งนี้ อาจเกิดจากความแข็งของยางที่เพิ่มมากขึ้น และเมื่อกากกาแฟมีการเกาะกลุ่มรวมตัวกัน จึงทาหน้าที่เสมือนเป็ นตัวขัดยางแทน แสดงว่าการ เพิ่มปริ มาณกากกาแฟมากถึง 20 phr ส่ งผลทาให้สมบัติความต้านทานต่อการขัดถูของยางผสม ด้อยลงเล็กน้อย [31, 36] 4.4.4 ความทนทานต่ อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด (Compression set Testing) การทดสอบความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด ทาการทดสอบโดยใช้เครื่ อง Compression set tester ผลการทดลองเป็ นการเฉลี่ยค่าความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการกด อัด จากชิ้นทดสอบ 6 ชิ้น โดยแบ่งเป็ น ชิ้นทดสอบที่ผา่ นและไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน อย่างละ 3 ชิ้น

39 60

Compression set (%)

45 30 15 0 0

10 15 GC loading (phr) Compression set unaged Compression set aged

รู ปที่ 4.8 ร้อยละการยุบตัวหลังถูกกดอัด ของยางคงรู ป GC 0 - 20 15

จากรู ปที่ 4.8 พบว่าค่าร้ อยละการยุบตัวหลังถูกกดอัดของยางที่ ไม่ผ่านการบ่มเร่ งด้วย ความร้ อน เมื่ อเติ มปริ มาณกากกาแฟมากยิ่งขึ้ น ส่ งผลให้ค่าร้ อยละการยุบตัวหลังถู กกดอัดมี แนวโน้มไม่เปลี่ ยนแปลงมากนัก แสดงว่ายางคงรู ปมีความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด เพียงเล็กน้อย ส่ วนยางที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน มีค่าร้อยละการยุบตัวหลังถูกกดอัดที่สูงขึ้น เมื่อเทียบกับยางที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน เป็ นผลเนื่องมาจากการเสื่ อมสภาพของยางหลัง การบ่มเร่ งด้วยความร้อน จึงทาให้ระดับความยืดหยุน่ ลดลง ยางจึงเสี ยรู ปมากยิง่ ขึ้น [33, 37] 4.4.5 ความหนาแน่ นของการเชื่อมโยง 3 มิติ การทดสอบความหนาแน่ นของการเชื่ อมโยง 3 มิติ ของยางคงรู ป ทาการทดสอบโดย การแช่ชิ้นทดสอบในสารละลายโทลูอีนเป็ นเวลา 3 วัน หลังจากแช่ ชิ้นทดสอบไว้เป็ นเวลา 3 วัน พบว่า สารละลายโทลูอีนสามารถแทรกเข้า ไปในเนื้ อยางของยางคงรู ปได้ทุกสู ตร ทาให้ชิ้นทดสอบละลายหมด จนไม่สามารถชัง่ น้ าหนัก ของยางได้ ดังนั้นความหนาแน่ นของการเชื่ อมโยง 3 มิติ ของยางคงรู ปมีค่าลดลงเป็ นอย่างมาก เมื่อเติมปริ มาณกากกาแฟ

ตอนที่ 2 SiGC 0 - 20 การทดลองทาการผสมยางตามสู ตรเคมียางในตารางที่ 3.2 ซึ่ งเป็ นการผสมยาง ซิ ลิกา และกาก กาแฟโดยมีท้ งั หมด 5 สู ตร และแบ่งยางคอมพาวด์ออกเป็ น 2 ส่ วน ส่ วนที่ 1 นายางคอมพาวด์ไปทดสอบ ลักษณะการคงรู ปเพื่อหาระยะเวลาที่เหมาะสมในการขึ้นรู ป ส่ วนที่ 2 นาไปขึ้ นรู ปด้วยเครื่ องอัดไฮดร อริ ก แล้วทดสอบสมบัติต่างๆ ของยางคงรู ป ผลการทดลองแสดงดังต่อไปนี้

4.5 ผลการศึกษายางคอมพาวด์ 4.5.1 ลักษณะการคงรู ปของยางคอมพาวด์ นายางคอมพาวด์มาแบ่งออกเป็ น 2 ส่ วน โดยส่ วนที่ 1 นามาทดสอบลักษณะการคงรู ป ด้วยเครื่ อง Moving Die Rheometer (TecPro : RheoTech MD+, คอมพาวด์)

Torque (d.N.m)

8 6 4 2 0 0

5 GC 0

SiGC 0

10 Time (min) SiGC 5 SiGC 10

15 SiGC 15

20 SiGC 20

รู ปที่ 4.9 ลักษณะการคงรู ปที่ 150 °C ของยางคอมพาวด์ SiGC 0 - 20 16

จากรู ปที่ 4.9 พบว่าเมื่อเติมปริ มาณกากกาแฟมากยิ่งขึ้นระยะเวลาในการคงรู ปของยาง เร็ วขึ้น เนื่ องจากกากกาแฟมีองค์ประกอบที่ช่วยเร่ งปฏิกิริยาคงรู ปของยาง [31] ดังเหตุผลที่ได้ กล่าวไปแล้วข้างต้น ซึ่ งยางที่เติมซิ ลิกาแต่ไม่ได้เติมกากกาแฟใช้เวลาในการคงรู ปของยางเป็ น 7.59 นาที ส่ วนยางที่เติมกากกาแฟจะใช้เวลาในการคงรู ปของยางเป็ น 6.99, 7.41, 7.27 และ 7.42

41 นาที ตามลาดับ พบว่าระยะเวลาในการคงรู ปของยางที่มีกากกาแฟเพียงอย่างเดียว (ในตอนที่ 1) มีระยะเวลาในการคงรู ปเร็ วกว่าประมาณ 32.35 % แต่ไม่มากนัก เนื่ องจากซิ ลิกาเป็ นสารเร่ ง ปฏิกิริยาคู่ด่าง และยังมีหมู่ OH- ดังนั้นซิ ลิกาจึงชอบที่จะดูดซับสารคงรู ปไว้ ซึ่ งโดยทัว่ ไปยางที่ เติมซิ ลิกาจะคงรู ปได้ช้าลง อย่างไรก็ตามจากกราฟจะเห็ นว่าในช่ วงท้าย ยางเกิ ดการ Reversion มากกว่าเมื่อเทียบกับตอนที่ 1 (ไม่ได้เติมซิ ลิกา) และพบว่าการพิจารณาผลต่างของแรงบิดของ ยางที่ปริ มาณกากกาแฟ 0, 5, 10, 15 และ 20 phr มีค่าเท่ากับ 5.57, 6.34, 6.69, 6.76 และ 7.16 dN.m พบว่ามีค่าสู งขึ้นเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับยางในตอนที่ 1 (ไม่ได้เติมซิ ลิกา)

4.6 ผลการศึกษายางคงรูป นายางคอมพาวด์ที่ผา่ นการคงรู ปและขึ้นรู ปด้วยเครื่ อง เครื่ องอัดไฮดรอริ ก (Compression molding; Wabash: Genesis Press, Model G30H15GX, USA) ที่ 150 °C ตามระยะเวลาในการคงรู ปที่เหมาะสมของยาง คอมพาวด์แต่ละสู ตรที่ได้จากลักษณะการคงรู ปข้างต้นมาทาการทดสอบสมบัติต่างๆ ดังนี้ 4.6.1 ความทนทานต่ อแรงดึง (Tensile Testing) การทดสอบความทนทานต่อแรงดึ งทาการทดสอบโดยใช้เครื่ อง Universal Testing Machine โดยผลการทดลองเป็ นการเฉลี่ยค่าแรงดึ งจากชิ้นทดสอบ 10 ชิ้น แบ่งเป็ นชิ้นทดสอบ ที่ผา่ นและไม่ได้ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อนอย่างละ 5 ชิ้น

1000

800

600

400

200

0 0

5 TS unaged

10 15 GC loading (phr) TS aged EB unaged

20 EB aged

รู ปที่ 4.10 สมบัติการรับแรงดึง ของยางคงรู ป SiGC 0 - 20 17

จากรู ปที่ 4.10 พบว่า ยางที่ผ่านและไม่ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้ อน เมื่อเติมปริ มาณ กากกาแฟมากยิ่งขึ้ นส่ งผลให้มีค่าความทนทานต่อแรงดึ งมีแนวโน้มลดลงเพียงเล็กน้อยและ ค่อนข้างคงที่ การลดลงของค่าความทนทานต่อแรงดึ งดังกล่าวคาดว่าน่าจะเกิ ดจากผลของการ ลดลงของระดับของการเชื่อมโยงที่ลดลง เพราะเป็ นที่ทราบกันดี วา่ ผลของการลดลงของระดับ ความหนาแน่นของการเชื่ อมโยงนั้นจะส่ งผลในทางลบต่อค่าความทนทานต่อแรงดึง แสดงให้ เห็นว่าซิ ลิกามีการแตกตัวที่ไม่ดี เมื่อเปรี ยบเทียบยางที่ผา่ นและไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน จะเห็นว่ายางที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อนมีค่าความทนทานต่อแรงดึ งลดต่ากว่ายางที่ไม่ผา่ น การบ่มเร่ งด้วยความร้ อน แสดงให้เห็ นว่าหลังการบ่มเร่ งด้วยความร้ อน ยางมีค่าความทนทาน ต่อแรงดึ งลดลงอย่างมีนัยสาคัญ ซึ่ งอาจเป็ นผลมาจากการเสื่ อมสภาพของยางเมื่อได้รับความ ร้อน [31, 33] หรื อการที่ กากกาแฟมีสารต้านอนุ มูลอิ สระก็เป็ นได้ เนื่ องจากสารต้านอนุ มูล อิสระนี้ เมื่อเติมลงไปในยางเพื่อจับอนุ มูลอิสระที่เกิ ดขึ้นจากปฏิ กิริยาของออกซิ เจนในอากาศ กับยาง (ที่มีพนั ธะคู่) ส่ วนระยะยืด ณ จุดขาด มีแนวโน้มลดลงเล็กน้อยและค่อนข้างคงที่ ทั้งยาง ที่ผา่ นและไม่ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้ อน แต่ยางที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อนจะมีระยะยืด ณ จุ ดขาดที่ ต่ ากว่า ซึ่ งไม่ ได้เป็ นผลของกากกาแฟแต่ เป็ นผลมาจากความหนาแน่ นของการ เชื่อมโยงที่ลดลงเนื่องจากเป็ นการลดลงอย่างต่อเนื่องตลอดการทดลอง

Elongation at break, EB (%)

Tensile strength, TS (MPa)

43 4.6.2 ความแข็ง (Hardness) การทดสอบความแข็งของยางทาการทดสอบโดยใช้เครื่ อง Shore A hardness โดย ผลการทดลองเป็ นการเฉลี่ยค่าความแข็งจากชิ้นทดสอบ 10 ชิ้น โดยแบ่งชิ้นทดสอบเป็ น ชิ้น ทดสอบที่ผา่ นและไม่ได้ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อนอย่างละ 5 ชิ้น 2.0

70.0

1.5

55.0

1.0

40.0

0.5

25.0

0.0 0

5 Hardness unaged

10 15 GC loading (phr) Hardness aged M100 unaged

20 M100 aged

รู ปที่ 4.11 ความแข็งและค่ามอดูลสั ของยางคงรู ป SiGC 0 - 20 18

จากรู ปที่ 4.11 พบว่ายางที่ผ่านและไม่ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้ อน เมื่อเติมปริ มาณ กากกาแฟมากยิ่งขึ้นส่ งผลให้มีค่าความแข็งเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ซึ่ งการเพิ่มขึ้นของค่าความแข็ง เป็ นสาเหตุมาจากปริ มาณกากกาแฟที่เพิ่มมากขึ้น แสดงให้เห็ นว่าการแตกตัวของซิ ลิกาแย่ลง [31] และค่ามอดู ลสั ของยางสู งขึ้นเมื่อปริ มาณกากกาแฟเพิ่มขึ้นโดยมีแนวโน้มเช่ นเดี ยวกับค่า ความแข็ง [33] และเมื่อเปรี ยบเทียบยางที่ผ่านกับยางที่ไม่ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้ อน พบว่า ยางที่ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้ อนมีค่าความแข็งลดลงเพียงเล็กน้อย คาดว่าเป็ นผลมาจากการ เสื่ อมสภาพของยางเมื่อได้รับความร้อน และจากรู ปที่ 4.9 จะเห็นว่าเมื่อระยะเวลานานขึ้นกราฟ จะเกิ ดการ Reversion เนื่ องจากยางเกิดการเสื่ อมสภาพนัน่ เอง และเมื่อเปรี ยบเทียบค่าความแข็ง ในตอนที่ 1 กับตอนที่ 2 ที่เติมซิ ลิกาพบว่ามีค่าความแข็งไม่แตกต่างกันมากนัก อย่างไรก็ตามค่า ความแข็งและมอดูลสั ระหว่างยางคงรู ปที่ผ่านและไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้ อนมีค่าต่างกัน เพียงเล็กน้อยเท่านั้น

Modulus (MPa)

Hardness (Shore A)

85.0

44 4.6.3 ความทนทานต่ อการฉี กขาด และความทนทานต่ อการขัดถู (Tear Testing & Abrasion Testing) การทดสอบความทนทานต่อการฉี กขาดทาการทดสอบใช้เครื่ อง Universal Testing Machine โดยผลการทดลองเป็ นการเฉลี่ ยค่าความทนทานต่อการฉี กขาดจากชิ้นทดสอบ 6 ชิ้ น การทดสอบความทนทานต่อการขัดถูทาการทดสอบใช้เครื่ อง DIN Abrasion testerโดยผล การทดลองเป็ นการเฉลี่ยค่าความทนทานต่อการขัดถูจากชิ้นทดสอบ 6 ชิ้น

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00

Tear strength (N/mm)

0.50

10 15 GC loading (phr) Tear strength Volume loss

รู ปที่ 4.12 ความทนทานต่อการฉี กขาดและการขัดถู ของยางคงรู ป SiGC 0 - 20 19

จากรู ปที่ 4.12 พบว่าเมื่อเติมปริ มาณกากกาแฟมากยิ่งขึ้นส่ งผลให้ค่าความทนทานต่อ การฉี กขาดสู งขึ้ นในช่ วงแรก ซึ่ งเป็ นผลมาจากซิ ลิกาโดยซิ ลิกาจะกักเก็บยางไว้ในตัวหรื อที่ เรี ยกว่า ยางบาวด์ (Bound rubber) ยางจึงเกิ ดอันตรกิ ริยากับสารตัวเติมได้ดี ส่ งผลให้ค่าความ ทนทานต่อการฉี กขาดและแรงดึงสู งขึ้น อย่างไรก็ตามที่ปริ มาณกากกาแฟมากกว่า 15 phr มีค่า ความทนทานต่อการฉี กขาดลดลงเล็กน้อยและค่อนข้างคงที่ เป็ นเพราะเมื่อเติ มปริ มาณกาก กาแฟมากขึ้น จึงเกิดการรวมตัวกันของกากกาแฟซึ่ งส่ งผลให้ค่าความทนทานต่อการฉี กขาดจึง ลดต่าลง และเมื่อเปรี ยบเทียบค่าความทนทานต่อการฉี กขาดในตอนที่ 1 กับตอนที่ 2 พบว่ามีค่า ความทนทานต่อการฉี กขาดใกล้เคียงกันที่ 0 phr แต่เมื่อเพิ่มปริ มาณกากกาแฟ ในตอนที่ 2 ที่เติม

Volume loss (cm3)

100

45 ซิ ลิกา มีค่าความทนทานต่อการฉี กขาดสู งกว่าตอนที่ 1 เป็ น 17.01, 26.44, 7.56 และ 27.75 % ใน ปริ มาณกากกาแฟ 5, 10, 15 และ 20 phr ตามลาดับ ปริ มาตรที่สูญเสี ยไปจากการขัดถูเมื่อเทียบกับยางที่ไม่เติมกากกาแฟจะเห็นว่ากากกาแฟ มีส่วนช่ วยเพิ่มความทนทานต่อการขัดถู ซึ่ งปริ มาตรยางที่สูญเสี ยไปลดลงจาก 0 phr และเมื่อ ปริ มาณกากกาแฟเพิ่มขึ้นปริ มาตรของยางที่สูญเสี ยไปมีแนวโน้มสู งขึ้นช้าๆ และค่อนข้างคงที่ โดยอาจเกิ ดจากความแข็งของยางที่ เพิ่ มมากขึ้ น หรื อกากกาแฟมี การเกาะกลุ่ มรวมตัวจึ งทา หน้าที่เสมือนเป็ นยางขัด แสดงว่าการเพิ่มปริ มาณกากกาแฟส่ งผลทาให้สมบัติความต้านทาน ต่อการขัดถูของยางผสมด้อยลง คาดว่าน่าจะเกิดจากการลดลงของระดับความหนาแน่นของการ เชื่ อมโยง [31] จะเห็ นว่าในตอนที่ 1 (ไม่ได้เติมซิ ลิกา) และตอนที่ 2 (เติมซิ ลิกา) ปริ มาตรที่ สู ญเสี ยไปหลังการขัดถูมีปริ มาตรใกล้เคียงกันมาก ดังแสดงในตารางที่ ฌ.1 และ ฌ.2 4.6.4 ความทนทานต่ อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด (Compression set Testing) การทดสอบความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการกดอัด ทาการทดสอบใช้เครื่ อง Compression set tester ผลการทดลองเป็ นการเฉลี่ยค่าความทนทานต่อการเสี ยรู ปหลังการ กดอัด จากชิ้ นทดสอบ 6 ชิ้ น โดยแบ่งเป็ น ชิ้ นทดสอบที่ ผ่า นและไม่ ผ่านการบ่ มเร่ งด้วย ความร้อนอย่างละ 3 ชิ้น

Compression set (%)

60 45 30 15 0 0

10 15 GC loading (phr) Compression set unaged Compression set aged รู ปที่ 4.13 ร้อยละการยุบตัวหลังถูกกดอัด ของยางคงรู ป SiGC 0 - 20 20

46 จากรู ปที่ 4.13 พบว่าเมื่อเติมปริ มาณกากกาแฟมากยิ่งขึ้น ส่ งผลให้ค่าร้ อยละการยุบตัว หลังถูกกดอัดมีแนวโน้มค่อนข้างคงที่ ทั้งยางที่ผา่ นและไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ซึ่ งมีผล เช่นเดี ยวกันกับในตอนที่ 1 (ไม่ได้เติมซิ ลิกา) แต่เมื่อเปรี ยบเทียบยางที่ผา่ นกับยางที่ไม่ผ่านการ บ่มเร่ งด้วยความร้อน พบว่ายางที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อนมีค่าร้อยละการยุบตัวหลังถูกกด อัดสู งกว่ายางที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้ อน โดยการยุบตัวที่เพิ่มขึ้น น่าจะมีสาเหตุหลักมา จากการที่ยางมีระดับความยืดหยุน่ ที่ต่าลง [33, 37] แต่อย่างไรก็ตามยางที่มีซิลิกาและกากกาแฟ ซึ่ งเป็ นของแข็งที่ไม่ยืดหยุน่ ทาให้ปริ มาณเนื้ อยางน้อยลง เมื่อเทียบกับยางที่มีกากกาแฟเท่านั้น ดังนั้นยางที่มีท้ งั ซิ ลิกาและกากกาแฟจึงเสี ยรู ปมากกว่ายางที่มีเพียงกากกาแฟ 4.6.5 ความหนาแน่ นของการเชื่อมโยง 3 มิติ การทดสอบความหนาแน่ นของการเชื่ อมโยง 3 มิ ติ ท าการทดสอบโดยการแช่ ชิ้ น ทดสอบในสารละลายโทลูอีน เป็ นเวลา 3 วัน หลังจากแช่ชิ้นทดสอบไว้เป็ นเวลา 3 วัน พบว่าสารละลายโทลูอีนสามารถแทรกเข้าไป ในเนื้ อยางของยางคงรู ปทุกสู ตร ทาให้ชิ้นทดสอบละลาย และไม่สามารถชัง่ น้ าหนักของยางได้ ดังนั้นแสดงว่า ความหนาแน่นของการเชื่ อมโยง 3 มิติ ลดลง เมื่อเปรี ยบเทียบยางคงรู ปหลังจาก การบวมตัวพบว่ายางที่มีซิลิการักษารู ปทรงได้แย่กว่ายางที่ไม่มีซิลิกา แสดงว่ายางที่มีซิลิกาและ กากกาแฟคาดว่ามีปริ มาณความหนาแน่นของการเชื่อมโยง 3 มิติ น้อยกว่า ยางที่มีแต่กากกาแฟ

บทที่ 5 บทที่ 5 สรุปผลการทดลอง บทที่ 5 จากการศึกษาได้ผลสรุ ปดังนี้

5.1 การเตรียมกากกาแฟ กากกาแฟ มี ขนาดอนุ ภาคค่อนข้างใหญ่ ก่อนร่ อน มีขนาด 444.49 ไมโครเมตร พื้นที่ผิว 0.0456 ตารางเมตรต่อกรัม และหลังร่ อนมีขนาด 297.81 ไมโครเมตร พื้นที่ผวิ 0.0464 ตารางเมตรต่อกรัม

5.2 การศึกษาลักษณะทางกายภาพของกากกาแฟ กากกาแฟมีลกั ษณะเป็ นรู พรุ น กลวง มีหมู่ฟังก์ชนั ที่เด่นชัดได้แก่ หมู่พนั ธะคู่คาร์ บอนกับ ออกซิเจน (C=O), พันธะคู่คาร์ บอน (C=C) และพันธะระหว่างคาร์ บอนกับไฮโดรเจน (C-H) ของวง แหวน กากกาแฟยังมีองค์ประกอบทางเคมีที่สาคัญได้แก่ คาร์ บอน (C) 99 % และองค์ประกอบอื่น ในปริ มาณที่นอ้ ย โดยมีโลหะออกไซด์ที่เป็ นสารเร่ งปฏิกิริยาการคงรู ปของยาง แต่มีในปริ มาณน้อย ของ MgO, K2O และ CaO เป็ น 0.12, 0.33 และ 0.12 % โดยน้ าหนัก

5.3 การศึกษาตอนที่ 1 GC 0 - 20 เมื่อปริ มาณกากกาแฟมากยิง่ ขึ้นส่ งผลให้ – ระยะเวลาสกอร์ ช และระยะเวลาในการคงรู ป ของยางจะสั้นลง – ค่าความทนทานต่อแรงดึงและการขัดถูเพิ่มขึ้นที่ปริ มาณกากกาแฟ 5 phr – ความแข็งเพิ่มมากขึ้น – ความหนาแน่นของการเชื่อมโยง 3 มิติ คาดว่าลดลง

5.4 การศึกษาตอนที่ 2 SiGC 0 – 20 เมื่อปริ มาณกากกาแฟมากยิง่ ขึ้นส่ งผลให้ – ระยะเวลาสกอร์ช และระยะเวลาในการคงรู ปของยางจะสั้นลงไม่มาก – ค่าความทนทานต่อแรงดึงมีแนวโน้มลดลงเพียงเล็กน้อย – ความแข็งเพิ่มมากขึ้น

48 – ค่าความทนทานต่อการฉี กขาดและการขัดถูเพิ่มขึ้นที่ปริ มาณกากกาแฟ 5 phr

–

ความหนาแน่นของการเชื่อมโยง 3 มิติ คาดว่าลดลงมาก

เอกสารอ้ างอิง 1. วิกิพีเดี ยสารารุ กรมเสรี , กาแฟ [Online], Available: th.wikipedia.org/wiki/กาแฟ‎ [2013, November 11]. 2. ศศิวิมล ไพศาลสุ ทธิ เดช, 2556, ทัศนคติและพฤติกรรมการบริโภคกาแฟ, นิสิตปริ ญญาโท หลัก สู ตรศิ ล ปาศาสตรมหาบัณทิ ต สาขาเกาหลี ศึ ก ษา คณะบัณฑิ ตวิทยาลัย จุ ฬ าลงกรณ์ มหาวิทยาลัย, หน้า 7. 3. เจษฏาพร ศรวิชยั , ชนะพล โยธี พิทกั ษ์, ณัทมน นะตะ, พนิตนาฏ ตวงสุ วรรณ และ ศศิวรรณ โสภา, 2555, วัฒนธรรมกาแฟ ภาพสะท้ อนอัต ลักษณ์ ไทยและเวียดนาม, สาขาวิชาการ บริ หารงานวัฒนธรรม วิทยาลัยวัตกรรม มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ . 4. นพพร สุ ดใจธรรม, 2546, เชื้อเพลิงอัดแท่ งจากกากกาแฟ, วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขา เทคโนโลยี ที่ เ หมาะสมเพื่ อ การพัฒ นาทรั พ ยากรและสิ่ ง แวดล้ อ ม คณะวิ ท ยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล, หน้า ค. 5. มาริ สา จาตุพรพิพฒั น์, พุทธรักษ์ ศิริรัตน์, วาสิ ตา อ่อนจับ และ วิศาล วศินสกุล, 2548, “การ ใช้ประโยชน์จากกากกาแฟสดเพื่อผลิ ตเครื่ องดื่ มสุ ขภาพ”, การประชุ มวิชาการพืชสวน แห่ งชาติ ครั้งที่ 5, 26 เมษายน 2548 - 29 เมษายน 2548 , ณ โรงแรมเวลคัมจอมเทียนบีช พัทยา จังหวัด ชลบุรี, หน้า 225 - 276. 6. ศศิกร แสงพงษ์ชยั , 2555, การดูดซับสารอินทรีย์ระเหยภายในอาคารด้ วยถ่ านกัมมันต์ ที่ผลิต จากกากกาแฟ, สาขาวิทยาศาสตร์ สิ่งแวดล้อม คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, หน้า ง. 7. มโนรส ห้าวหาญ, 2550, ประสิ ทธิภาพในการดูดซับโลหะหนักโครเมียมโดยกากกาแฟที่ผ่าน การใช้ ประโยชน์ , วิท ยาศาสตรมหาบัณ ฑิ ต สาขาเทคโนโลยีที่ เหมาะสมเพื่ อ การพัฒนา ทรัพยากรและสิ่ งแวดล้อม คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล, หน้า 117. 8. สถานบัน วิ จ ัย ยาง,

ผลผลิ ต ยางธรรมชาติ ข องประเทศไทย [Online],

Available:

http://www.rubberthai.com/statistic/stat_index.htm [2013, November 11]. 9. Jean, L.L., 2002, “Rubber-filler Interactions and Rheological Properties in Filled Compounds”, Progress in Polymer Science, Vol. 27, pp. 627 - 687.

50 10. วิกิพีเดี ยสารารุ กรมเสรี , ซิ ลิกอนไดออกไซด์ [Online], Available: th.wikipedia.org/wiki/ ซิลิกอนไดออกไซด์‎[2013, November 11]. 11. พรพรรณ นิ ธิ อุ ท ัย , 2528, สารเคมี ส าหรั บ ยาง, คณะวิท ยาศาสตร์ แ ละเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานคริ นทร์ วิทยาเขตปัตตานี , หน้า 209 - 225. 12. Bravo, J., Juániz, I., Monente, C., Caemmerer, B., Kroh, L.W., Paz De Peña, M. and Cid,C., 2012, “Evaluation of Spent Coffee Obtained from the Most Common Coffeemakers as a Source of Hydrophilic Bioactive Compounds”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 60, No. 51, pp. 12565 - 12573. 13. León - Carmona, J.R., and Galano, A., 2011, “Is Caffeine a Good Scavenger of Oxygenated Free Radicals?”, The Journal of Physical Chemistry B, Vol. 115, No. 15, pp. 4538 - 4546. 14. ศรัณย์ จิตตวนิชประภา, 2554, การดูดซั บยาปฏิชีวนะ Ciprofloxacin ด้ วยถ่ านที่เตรียมจาก กากกาแฟ, สาขาวิทยาศาสตร์ สิ่งแวดล้อม คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศิลปากร, หน้า 39 41. 15. วีรยา วรคันธ์, ณรงค์ฤทธิ์ สมบัติสมภพ, เอกชัย วิมลมาลา และ ศิรินทร ทองแสง, 2553, “การเสริ มแรงของสารประกอบยางธรรมชาติดว้ ยซิ ลิกาผสมระหว่างเถ้าลอย และพรี ซิพิเทต ซิลิกา”, วารสารวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี, ปี ที่ 12, ฉบับที่ 4. 16. Rattanasorn, N., Saowapark, T. and Deeprasertkul, C., 2007, “Reinforcement of Natural Rubber with Silica/Carbon Black Hybrid Filler”, Journal of Polymer Testing, Vol. 26, pp. 369 - 377. 17. เจษฎาภรณ์ เรื องมะเริ ง, หทัยรัตน์ ริ มคีรี, วิชยั หฤทัยธนาสันติ์ และ พงษ์ศิริ วินิจฉัย, 2549, . “การพัฒนาผลิ ตภัณฑ์ครี มขัดผิว ที่มีส่วนผสมของซิ ลิกาจากแกลบข้าว”, การประชุ มทาง วิชาการของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ , ครั้งที่ 44, 30 มกราคม 2549 - 2 กุมภาพันธ์ 2549, กรุ งเทพมหานคร, หน้า 218 - 225. 18. วิภาวี พัฒนกุล, 2554, “ยางธรรมชาติ และยางสังเคราะห์ ”, งานนิทรรศการพืชสวน, ตุลาคม 2554, เชียงใหม่, หน้า 3 - 4.

51 19. บทความวิทยาศาสตร์ , ยางธรรมชาติ, [Online], Available: http://www.electron.rmut physics. com/science-news/index.php?option=com_content&task=view&id=141 [2013, November 11]. 20. วราภรณ์ ขจรไชยกุ ล , 2541, “การลดต้นทุน และการปรั บปรุ งคุ ณภาพยาง”, วารสาร ยางพารา, ปี ที่ 18 ฉบับที่ 2, หน้า 116 -118. 21. เสาวรจน์ ช่วยจุลจิตร, 2541, เอกสารประกอบการสอนวิชาพอลิเมอร์ , สาขาวิชาวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, หน้า 111 - 113. 22. อรอุษา สรวารี , 2546, สารเติมแต่ งพอลิเมอร์ เล่ ม 1, สาขาวิชาวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, หน้า 1 - 4. 23. พงษ์ธร แซ่อุย, 2556, สารคมียาง (สาหรับยางแห้ ง), ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่ งชาติ (เอ็มเทค) สานักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีแห่ งชาติกระทรวงวิทยาศาสตร์ และ เทคโนโลยี, ปทุมธานี, หน้า 27 - 28. 24. คมกฤษ ฤทธิ รงค์, ธวัช ชิตตระการ, ไตรภพ ผ่องสุ วรรณ และ วิรัช ทวีปรี ดา, 2552, อิทธิ พล ของโดสรังสี แกมมาและสารเซนซี ไทเซอร์ ต่อสมบัติทางฟิ สิ กส์ของน้ ายางธรรมชาติฉายรังสี , การประชุ มวิชาการวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีนิวเคลียร์ , ครั้งที่ 11, 2 กรกฎาคม, 2552 - 3 กรกฎาคม 2552, ณ หอประชุมมหิศร ไทยพาณิ ชย์ปาร์ค พลาซา กรุ งเทพมหานคร, หน้า 3. 25. ดร.พงษ์ธร แซ่ อุย, 2555, การวัลคาไนซ์สาหรับยางชนิ ดพิเศษ, วารสารเพื่อการพัฒนา อุตสาหกรรมยางไทย, ฉบับที่ 1 (มกราคม), หน้า 14. 26. พงษ์ธร แซ่ อุย และ ชาคริ ต สิ ริสิ งห, 2550, กระบวนการผลิต และการทดสอบ, ศูนย์ เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่ งชาติ (เอ็มเทค) สานักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี แห่งชาติกระทรวงวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี, ปทุมธานี, หน้า 111 - 123. 27. American Society for Testing and Materials, 1997, “ASTM D 412 - 97: Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Rubber and Thermoplastic Elastomers - Tension”, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 09.01, Philadelphia, ASTM, pp. 41 53.

52 28. American Society for Testing and Materials, 1997, “ASTM D 2240 - 97: Standard Test Methods for Rubber Property-Durometer Hardness”, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 09.01, Philadelphia, ASTM, pp. 388 - 391. 29. American Society for Testing and Materials, 1997, “ASTM D 5963 - 96: Standard Test Methods for Rubber Property Abrasion Resistance”, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 09.01, Philadelphia, ASTM, pp. 886 - 892. 30. Mark, J.E., 1982, “Experimental Determinations of Crosslink Densities”, Rubber Chemistry & Technology, Vol. 55, pp. 762 - 767. 31. กรรณิ กา หัตถะปะนิตย์, ฐานันดร วันทะนะ และ พงษ์ธร แซ่ อุย, 2551, “ผลของคลอรี เนต เตดพาราฟิ นต่อสมบัติของยางผสมระหว่งยางคลอโรพรี น (CR) และยางธรรมชาติ (NR) ที่ เสริ มแรงด้วยซิลิกา”, วารสารวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, ปี ที่ 24 ฉบับที่ 2, หน้า 49 - 64. 32. Sae-oui, P., Sirisinha, C., Thepsuwan, U. and Hatthapanit, K, 2006, “Role of Silane Coupling Agents on Properties of Silica - Filled Polychloroprene”, European Polymer Journal, Vol. 42, pp. 479 - 486. 33. ภุชงค์ ทับทอง, กรรณิ กา หัตถะปะนิตย์, ชาคริ ต สิ ริสิงห และ พงษ์ธร แซ่ อุย, 2552, “ผลของ อัตราส่ วนความหนื ดมูนนี่ ต่อสมบัติของยางผสมระหว่างยางธรรมชาติ (NR) และยางไน ไตร์ล (NBR)”, วารสารวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา, ปี ที่ 14 ฉบับที่ 1, หน้า 36 - 46. 34. Hofmann, W., 1989, Rubber Technology Handbook, Munich: Hanser Publishers. 35. Sae-oui, P., Sirisinha, C., Thepsuwan, U. and Thapthong, P., 2007, “Influence of Accelerator Type on Properties of NR/EPDM Blends”, Journal of Polymer Testing, Vol. 26, pp. 1062 - 1067. 36. อุทยั เทพสุ วรรณ, ภุชงค์ ทับทอง, พงษ์ธร แซ่ อุย และ ชาคริ ต สิ ริสงห์, 2552, “บทบาทของ ยางอะคริ เลตผง (ACMP) ต่อสมบัติต่างๆ ของยางไนไตร์ ล (NBR)”, วารสารวิทยาศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้ าเจ้ าคุณทหารลาดกระบัง, ปี ที่ 18 ฉบับที่ 1, หน้า 52 - 66. 37. กรรณิ กา หัตถะปะนิตย์, ชาคริ ต สิ ริสิงห และ พงษ์ธร แซ่ อุย, 2550, “ผลของเอทธิ ลีนไธโอยู เรี ย (ETU) ต่อสมบัติของยางผสมระหว่งยางคลอโรพรี น (CR) และยางธรรมชาติ (NR) ที่

53 เสริ มแรงด้วยซิลิกา”, วารสารวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, ปี ที่ 23 ฉบับที่ 2, หน้า 78 - 91. 38. Miyata, Y. and Atsumi, M. 1989. “Zinc Oxide Crosslinking Reaction of Polychloroprene Rubber”, Rubber Chemistry & Technology, Vol. 62, pp. 1 - 31.

ภาคผนวก

ภาคผนวก ก. ก. ตารางแสดงระยะเวลาที่ปฏิกริ ิยาวัลคาไนเซชันดาเนินไปร้ อยละ 100

(Cure time 100 %, t100) ของยางคอมพาวด์

56 ตารางที่ ก.1 แสดงระยะเวลาที่ปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันดาเนินไปร้อยละ 100 (Cure time 100 %, t100) ของยางคอมพาวด์ที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ระยะเวลาที่ปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันดาเนิ นไป 100% (นาที) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 0 phr 10.44 12.00 11.22 1.10 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 5 phr 7.02 6.98 7.00 0.03 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 10 phr 6.39 6.41 6.40 0.01 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 15 phr 6.28 6.15 6.22 0.09 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 20 phr 6.06 6.01 6.04 0.04

ตารางที่ ก.2 แสดงระยะเวลาที่ปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันดาเนินไปร้อยละ 100 (Cure time 100 %, t100) ของยางคอมพาวด์ที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิลิกา 20 phr ระยะเวลาที่ปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันดาเนิ นไป 100% (นาที) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr 7.59 7.59 7.59 0.00 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr 7.07 6.91 6.99 0.11 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr 7.31 7.50 7.41 0.13 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr 7.30 7.23 7.27 0.05 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr 7.39 7.45 7.42 0.04

ภาคผนวก ข. ข. ตารางแสดงเวลาสกอร์ ช (Scorch time, ts2) ของยางคอมพาวด์ ข.

58 ตารางที่ ข.1 แสดงเวลาสกอร์ ช (Scorch time, ts2) ของยางคอมพาวด์ที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr เวลาสกอร์ช (นาที) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 0 phr 6.16 6.01 6.09 0.11 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 5 phr 5.83 5.84 5.84 0.01 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 10 phr 5.42 5.37 5.40 0.04 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 15 phr 4.94 5.02 4.98 0.06 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 20 phr 5.22 5.38 5.30 0.11

ตารางที่ ข.2 แสดงเวลาสกอร์ ช (Scorch time, ts2) ของยางคอมพาวด์ที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิลิกา 20 phr เวลาสกอร์ช (นาที) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr 5.01 4.91 4.96 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr 3.71 4.31 4.01 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr 3.99 4.52 4.26 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr 4.34 4.40 4.37 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr 4.02 4.43 4.23

SD 0.07 0.42 0.37 0.04 0.29

ภาคผนวก ค. ค. ตารางแสดงผลต่ างแรงบิดสู งสุ ดและแรงบิดต่าสุ ด (Torque difference, MH - ML) ของยางคอมพาวด์

60 ตารางที่ ค.1 แสดงผลต่างแรงบิดสู งสุ ดและแรงบิดต่าสุ ด (Torque difference, MH - ML) ของยาง คอมพาวด์ที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผลต่างแรงบิดสู งสุ ดและแรงบิด (dN.m) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 0 phr 5.19 5.39 5.29 0.14 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 5 phr 5.30 5.23 5.27 0.05 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 10 phr 5.61 5.53 5.57 0.06 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 15 phr 5.94 5.90 5.92 0.03 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 20 phr 6.03 6.01 6.02 0.01

ตารางที่ ค.2 แสดงผลต่างแรงบิดสู งสุ ดและแรงบิดต่าสุ ด (Torque difference, MH - ML) ของยาง คอมพาวด์ที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิลิกา 20 phr ผลต่างแรงบิดสู งสุ ดและแรงบิด (dN.m) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr 5.35 5.59 5.47 0.17 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr 6.44 6.23 6.34 0.15 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr 6.99 6.39 6.69 0.42 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr 6.76 6.76 6.76 0.00 ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสมกากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr 7.15 7.16 7.16 0.01

ภาคผนวก ง. ง. ตารางแสดงค่ าความทนทานต่ อแรงดึง (Tensile testing) ของยางคงรู ป ง.

62 ตารางที่ ง.1 แสดงค่าความทนทานต่อแรงดึง (Tensile testing) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความทนทานต่อแรงดึง (MPa) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 14.03 13.04 14.86 14.33 13.47 14.15 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 15.70 16.70 17.69 14.06 16.81 16.19 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 15.37 13.88 13.70 15.95 14.23 14.63 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 13.29 12.75 12.56 13.57 13.41 13.12 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 10.63 12.19 11.75 11.59 11.95 11.62 กากกาแฟ 20 phr

ตารางที่ ง.2 แสดงค่าความทนทานต่อแรงดึง (Tensile testing) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความทนทานต่อแรงดึง (MPa) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 6.28 3.4 3.86 5.19 3.86 4.46 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.81 6.07 5.68 5.82 6.79 5.24 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 5.33 6.52 5.56 2.83 5.94 5.24 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 3.21 2.80 7.84 5.15 4.28 4.66 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 6.09 6.07 6.04 5.75 6.65 6.12 กากกาแฟ 20 phr

SD 1.56 1.38 0.98 0.44 0.60

SD 2.07 1.75 1.27 1.79 0.29

63 ตารางที่ ง.3 แสดงค่าความทนทานต่อแรงดึง (Tensile testing) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิ ลิกา ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความทนทานต่อแรงดึง (MPa) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 18.8 20.91 20.54 20.26 19.41 19.98 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 18.21 17.81 17.84 19.21 17.93 18.20 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 16.72 18.54 16.81 18.15 17.90 17.62 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 16.23 15.41 16.15 14.71 15.39 15.58 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 14.88 13.58 14.84 15.65 15.37 14.86 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr

ตารางที่ ง.4 แสดงค่าความทนทานต่อแรงดึง (Tensile testing) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิลิกา ที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความทนทานต่อแรงดึง (MPa) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 8.92 11.00 10.12 6.75 8.57 9.07 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 9.44 9.75 8.14 9.61 10.11 9.41 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 9.36 9.26 10.52 10.25 9.10 9.70 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 9.46 9.58 10.18 8.68 8.83 9.35 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 8.30 8.79 8.97 7.95 8.55 8.51 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr

SD 0.86 0.59 0.82 0.63 0.79

SD 1.45 0.67 0.57 0.54 0.36

ภาคผนวก จ. จ. ตารางแสดงค่ ามอดูลสั ที่ 100 % (Modulus 100 %) ของยางคงรูป จ.

65 ตารางที่ จ.1 แสดงค่ามอดูลสั ที่ 100 % (Modulus 100 %) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่ามอดูลสั ที่ % 100 (MPa) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.89 0.84 0.76 0.78 0.75 0.81 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.96 0.99 1.01 0.97 0.98 0.98 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.01 1.01 1.01 1.03 0.99 1.01 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.07 1.06 1.04 1.09 1.07 1.07 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.10 1.11 1.09 1.08 1.13 1.10 กากกาแฟ 20 phr ตารางที่ จ.2 แสดงค่ามอดูลสั ที่ 100 % (Modulus 100 %) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่ามอดูลสั ที่ % 100 (MPa) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.67 0.57 0.53 0.55 0.57 0.60 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.78 0.77 0.80 0.78 0.82 0.79 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.96 0.95 0.94 0.95 0.91 0.94 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.04 1.01 1.12 1.03 1.04 1.05 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.04 1.04 1.04 1.08 1.05 1.05 กากกาแฟ 20 phr

SD 0.06 0.02 0.01 0.02 0.02

SD 0.07 0.02 0.02 0.04 0.02

66 ตารางที่ จ.3 แสดงค่ามอดูลสั ที่ 100 % (Modulus 100 %) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิ ลิกา ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความทนทานต่อแรงดึง (MPa) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.85 0.87 0.88 0.86 0.86 0.86 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.07 1.06 1.07 1.09 1.05 1.07 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.24 1.26 1.19 1.18 1.28 1.23 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.27 1.20 1.24 1.20 1.23 1.23 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.31 1.30 1.32 1.31 1.34 1.32 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr

ตารางที่ จ.4 แสดงค่ามอดูลสั ที่ 100 % (Modulus 100 %) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิ ลิกา ที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความทนทานต่อแรงดึง (MPa) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.57 0.61 0.58 0.56 0.57 0.58 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.77 0.76 0.74 0.78 0.78 0.77 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.96 0.97 0.93 0.99 1.03 0.98 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.98 1.07 1.04 1.05 1.02 1.03 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 1.08 1.15 1.07 1.15 1.10 1.11 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr

SD 0.01 0.01 0.04 0.03 0.02

SD 0.02 0.01 0.03 0.03 0.03

ภาคผนวก ฉ. ฉ. ตารางแสดงค่ าระยะยืด ณ จุดขาด (Elongation at break) ของยางคงรู ป ฉ.

68 ตารางที่ ฉ.1 แสดงค่าระยะยืด ณ จุดขาด (Elongation at break) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าระยะยืด ณ จุดขาด (%) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 589.66 669.13 631.53 587.17 603.61 621.98 29.86 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 633.05 62.60 638.69 613.49 649.24 635.41 13.60 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 639.44 630.65 623.88 647.11 640.28 636.27 9.07 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 636.31 636.84 638.73 641.07 642.50 639.09 2.67 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 614.24 637.79 645.06 635.38 634.44 633.38 11.48 กากกาแฟ 20 phr

ตารางที่ ฉ.2 แสดงค่าระยะยืด ณ จุดขาด (Elongation at break) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าระยะยืด ณ จุดขาด (%) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 536.90 410.00 307.97 503.12 531.88 486.29 85.05 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 280.67 517.96 508.01 520.52 516.22 468.68 94.10 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 476.86 511.38 487.38 369.39 511.76 471.35 52.76 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 391.13 367.21 518.00 479.89 446.93 440.63 55.51 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 533.78 525.97 544.96 515.75 549.01 533.89 12.19 กากกาแฟ 20 phr

69 ตารางที่ ฉ.3 แสดงค่าระยะยืด ณ จุดขาด (Elongation at break) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิ ลิกา ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าระยะยืด ณ จุดขาด (%) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 739.22 765.46 749.22 769.84 755.84 755.92 12.33 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 637.14 624.90 624.52 643.74 638.72 633.80 8.65 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 602.88 609.63 613.09 635.92 607.87 613.88 12.86 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 597.79 607.79 610.95 601.53 603.90 604.39 5.16 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 589.90 572.21 588.54 605.07 597.63 590.63 12.24 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr

ตารางที่ ฉ.4 แสดงค่าระยะยืด ณ จุดขาด (Elongation at break) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิ ลิกา ที่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าระยะยืด ณ จุดขาด (%) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 627.97 669.05 657.09 577.46 626.83 631.68 31.68 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 546.69 559.01 527.19 550.33 563.26 549.30 12.54 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 509.36 507.44 545.67 534.67 487.78 516.98 20.68 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 529.37 515.08 535.18 488.20 502.74 514.11 17.20 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 494.00 48974 527.72 477.50 502.33 498.26 16.77 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr

ภาคผนวก ช. ช. ตารางแสดงค่ าความแข็ง (Hardness) ของยางคงรู ป ช.

71 ตารางที่ ช.1 แสดงค่าความแข็ง (Hardness) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ไม่ผา่ นการ บ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความแข็ง (Shore A) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 ครั้งที่ 6 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 41.5 41.5 41.0 37.0 38.5 37.5 39.7 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 42.5 43.5 44.0 43.5 43.0 43.0 43.3 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 44.5 44.5 45.0 45.0 44.5 45.0 44.8 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 46.0 45.0 47.5 48.0 46.5 48.0 46.8 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 47.5 49.0 47.0 47.0 46.5 47.0 47.3 กากกาแฟ 20 phr

ตารางที่ ช.2 แสดงค่าความแข็ง (Hardness) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ผา่ นการบ่ม เร่ งด้วยความร้อน ค่าความแข็ง (Shore A) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 ครั้งที่ 6 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 37.0 37.5 37.5 33.0 33.5 32.5 35.1 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 40.0 40.0 40.0 41.5 41.0 39.5 40.3 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 43.0 43.0 43.0 44.0 42.5 43.0 43.1 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 44.5 45.0 46.0 45.0 45.0 45.5 45.2 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 45.0 45.0 46.5 47.0 47.0 47.0 46.3 กากกาแฟ 20 phr

SD 1.9 0.5 0.3 1.2 0.9

SD 2.4 0.8 0.5 0.5 1.0

72 ตารางที่ ช.3 แสดงค่าความแข็ง (Hardness) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิลิกา ที่ ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความแข็ง (Shore A) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 ครั้งที่ 6 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 42.0 41.0 41.0 40.5 39.5 41.0 40.8 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 44.0 45.5 44.0 45.5 45.0 44.0 44.7 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 47.5 47.0 46.5 47.5 47.5 47.0 47.2 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 48.0 47.0 47.5 49.5 47.5 47.0 47.8 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 49.5 48.5 48.5 51.5 52.0 49.5 49.9 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr ตารางที่ ช.4 แสดงค่าความแข็ง (Hardness) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิลิกา ที่ ผ่านการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความแข็ง (Shore A) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 ครั้งที่ 6 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 33.0 35.0 35.5 36.5 33.5 34.5 34.7 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 38.5 38.0 39.5 39.5 40.0 41.0 39.4 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 42.0 42.0 43.0 42.5 41.5 43.0 42.3 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 41.5 44.0 44.5 45.5 43.0 42.0 43.4 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 45.0 46.0 45.5 44.5 44.0 45.0 45.0 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr

SD 0.8 0.8 0.4 0.9 1.5

SD 1.3 1.1 0.6 1.5 0.7

ภาคผนวก ซ. ซ. ตารางแสดงค่ าความทนทานต่ อการฉีกขาด (Tear strength) ของยางคงรู ป ซ.

74 ตารางที่ ซ.1 แสดงค่าความทนทานต่อการฉี กขาด (Tear strength) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความทนทานต่อการฉี กขาด (N/mm) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 65.60 57.60 72.70 62.57 60.77 64.08 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 60.57 66.37 68.40 57.25 66.92 63.90 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 64.32 50.34 64.81 62.59 63.57 61.13 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 67.30 66.36 57.82 60.43 64.23 63.23 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 60.65 45.18 52.11 53.35 52.68 52.79 กากกาแฟ 20 phr

SD 7.52 4.76 6.09 4.01 5.49

ตารางที่ ซ.2 แสดงค่าความทนทานต่อการฉี กขาด (Tear strength) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิ ลิกา ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าความทนทานต่อการฉี กขาด (N/mm) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 เฉลี่ย SD ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 58.4 62.4 57.0 58.8 57.2 58.76 2.19 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 72.98 70.00 77.10 82.92 73.40 75.28 4.96 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 78.58 94.73 74.08 70.68 68.41 77.29 10.47 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 73.21 67.48 66.38 69.24 63.73 68.01 3.53 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 69.11 69.78 65.62 67.19 65.50 67.44 1.96 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr

ภาคผนวก ฌ. ฌ. ตารางแสดงค่ าปริมาตรทีส่ ู ญเสี ยหลังการขัดถู (Volume loss) ของยางคงรู ป ฌ.

76 ตารางที่ ฌ.1 แสดงค่าปริ มาตรที่สูญเสี ยหลังการขัดถู (Volume loss) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าปริ มาตรที่สูญเสี ยหลังการขัดถู (cm3) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 ครั้งที่ 6 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.5901 0.49.04 0.3432 0.2981 0.3338 0.1094 0.3866 กากกาแฟ 0 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.2515 0.2337 0.2439 0.2332 0.2091 0.2282 0.2333 กากกาแฟ 5 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.2260 0.2003 0.2172 0.2180 0.2114 0.2136 0.2144 กากกาแฟ 10 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.2069 0.2258 0.2000 0.2111 0.2243 0.2248 0.2155 กากกาแฟ 15 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.2542 0.2528 0.2257 0.2398 0.2068 0.2661 0.2409 กากกาแฟ 20 phr

ตารางที่ ฌ.2 แสดงค่าปริ มาตรที่สูญเสี ยหลังการขัดถู (Volume loss) ของยางคงรู ปที่ผสมกากกาแฟ 0 - 20 phr ผสมซิ ลิกา ที่ไม่ผา่ นการบ่มเร่ งด้วยความร้อน ค่าปริ มาตรที่สูญเสี ยหลังการขัดถู (cm3) ชนิดของยาง ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 ครั้งที่ 6 เฉลี่ย ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.2893 0.3833 0.4082 0.4156 0.3029 0.3981 0.3662 กากกาแฟ 0 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.2379 0.2672 0.2623 0.2492 0.2657 0.2517 0.2557 กากกาแฟ 5 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.2974 0.2522 0.3054 0.2759 0.2565 0.2569 0.2741 กากกาแฟ 10 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.2993 0.2740 0.2652 0.2359 0.1967 0.3077 0.2631 กากกาแฟ 15 phr และซิลิกา 20 phr ยางธรรมชาติ STR 5L ที่ผสม 0.3118 0.2743 0.2295 0.3096 0.3198 0.2502 0.2825 กากกาแฟ 20 phr และซิลิกา 20 phr

SD 0.1269 0.0145 0.0085 0.0110 0.0217

SD 0.0555 0.0114 0.0229 0.0414 0.0372

ประวัตผิ ู้วจิ ัย ชื่อ - สกุล

นางสาวกัญจ์ภสั สุ รัชนพพรสิ น

วัน เดือน ปี เกิด

6 กันยายน 2534

ภูมิลาเนา

กรุ งเทพมหานคร

ประวัติการศึกษา ระดับมัธยมศึกษา

ประโยคมัธยมศึกษาตอนปลาย โรงเรี ยนศึกษานารี พ.ศ. 2552

ชื่อ - สกุล

นางสาวชนิดา ซิ้มเจริ ญ

วัน เดือน ปี เกิด

29 มีนาคม 2535

ภูมิลาเนา

กรุ งเทพมหานคร

ประวัติการศึกษา ระดับมัธยมศึกษา

ประโยคมัธยมศึกษาตอนปลาย โรงเรี ยนศึกษานารี พ.ศ. 2552