Development of compound rubber formula for electron beam vulcanization การพัฒนาสูตรยางคอมปาวด์สำหรับการวัลคาไนซ์ด้วยลำอิเล็กตรอน

Abstract

การวัลคาไนซ์ยางด้วยลำอิเล็กตรอน (Electron beam) เป็นเทคนิคที่ให้อัตราเร็วในการวัลคาไนซ์สูง และมีความสม่ำเสมอมากกว่าการวัลคาไนซ์ด้วยระบบกำมะถัน อีกทั้งมีการเติมสารเคมีลงในระบบน้อย ทำให้ไม่มีสารตกค้าง จึงเป็นวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม งานวิจัยนี้ใช้ยางแท่งในการพัฒนาสูตรยางคอมพาวนด์ที่วัลคาไนซ์ได้ด้วยลำอิเล็กตรอน โดยการศึกษาชนิดและปริมาณของสารไวต่อปฏิกิริยา (Sensitizers) คือ n-Butyl acrylate (n-BA) และ Trimethylolpropane trimethacrylate (TMPT) ในปริมาณ 3 phr และ 5 phr แล้วเปรียบเทียบค่าความแข็ง ความต้านแรงดึง ความยืดเมื่อขาด มอดุลัสที่ความยืดร้อยละ 300 และการยืดอยู่ตัว ของแผ่นยางคอมพาวนด์ที่วัลคาไนซ์ด้วยลำอิเล็กตรอนที่ได้กับแผ่นยางคอมพาวนด์ที่วัลคาไนซ์ด้วยกำมะถัน นอกจากนี้ ยังได้ศึกษาปริมาณรังสีจากลำอิเล็กตรอน (Dose) ที่เหมาะสมสำหรับวัลคาไนซ์ยาง โดยการฉายลำอิเล็กตรอนที่มีพลังงานในการเร่งอนุภาคของอิเล็กตรอน 10 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) ไปยังแผ่นยางที่ปริมาณรังสีจากลำอิเล็กตรอนต่าง ๆ ได้แก่ 50 kGy, 100 kGy, 150 kGy และ 200 kGy จากการศึกษาพบว่าสูตรที่เหมาะสมสำหรับการวัลคาไนซ์ด้วยลำอเิลก็ตรอนสำหรับผลิตภัณฑ์ยาง ที่ต้องการความยืดอยู่ตัวต่ำคือสูตรที่ประกอบด้วยสารไวต่อปฏิกิริยาชนิด TMPT ในปริมาณ 5 phr และวัลคาไนซ์ที่ปริมาณรังสีจากลำอิเล็กตรอน 200 kGy อย่างไรก็ตาม สมบัติทางกายภาพของยางที่ได้จากการศึกษานี้ยังคงน้อยกว่าแผ่นยางคอมพาวนด์ที่ได้จากการวัลคาไนซ์ด้วยกำมะถัน

Development of compound rubber formula for electron beam vulcanization

The electron beam (E-Beam) vulcanization system is a high-speed vulcanization technique, which offers products with better homogeneity than those obtained from sulfur vulcanization system. In addition, E-Beam vulcanization requires less chemicals than sulfur vulcanization, thus leaving fewer chemical residues and therefore making it an environmentally friendly process. In this study, Standard Thai Rubber (STR) were used to develop rubber compound formulae for electron beam vulcanization. Two types of sensitizer; n-Butyl acrylate (n-BA) and trimethylolpropane trimethacrylate (TMPT) along with their varied amount (3 and 5 phr) were studied and compared to the physical properties (hardness, tensile strength, elongation at break and tension set) of the rubber sheets vulcanized with conventional sulfur system. The study of the optimum dose for electron beam irradiation for rubber vulcanization was carried out using an electron beam accelerator with accelerated energy of 10 million electron volts (MeV) at four different doses: 50 kGy, 100 kGy, 150 kGy and 200 kGy. From this study, it was found that the formulation containing 5 phr TMPT sensitizer, vulcanized with the electron beam at 200 kGy was suitable for vulcanizing rubber products which require low tension set. However, the physical properties of the rubber obtained from this study were slightly lower than those prepared from sulfur-vulcanized system.