(1)

แบบจ ำลองพฤตกรรมกำรคบของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยำงพำรำ Modeling of Creep Behavior of Recycled Polypropylene/Rubberwood Flour

Composites

วระ ลลำศลปศำสน VIRA LEELASILAPASART

วทยำนพนธเลมนเปนสวนหนงของกำรศกษำตำมหลกสตรปรญญำ วศวกรรมศำสตรมหำบณฑต สำขำวศวกรรมอตสำหกำรและระบบ

มหำวทยำลยสงขลำนครนทร A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of

Master of Engineering in Industrial and Systems Engineering Prince of Songkla University

2558 ลขสทธของมหำวทยำลยสงขลำนครนทร

(2)

ชอวทยานพนธ แบบจ ำลองพฤตกรรมกำรคบของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยำงพำรำ ผเขยน นำยวระ ลลำศลปศำสน สาขาวชา วศวกรรมอตสำหกำรและระบบ _____________________________________________________________________ อาจารยทปรกษาวทยานพนธหลก ........................................................ ... (รองศำสตรำจำรย ดร.ธเนศ รตนวไล)

คณะกรรมการสอบ

..................................................ประธำนกรรมกำร (ผชวยศำสตรำจำรย ดร.นภสพร มมงคล) ...............................................................กรรมกำร (รองศำสตรำจำรย ดร.ธเนศ รตนวไล) ...............................................................กรรมกำร (รองศำสตรำจำรย ดร.วรยะ ทองเรอง) ...............................................................กรรมกำร (ผชวยศำสตรำจำรย ดร.ปรชำ เตมสขสวสด)

บณฑตวทยำลย มหำวทยำลยสงขลำนครนทร อนมตใหนบวทยำนพนธฉบบนเปนสวนหนงของกำรศกษำ ตำมหลกสตรปรญญำวศวกรรมศำสตรมหำบณฑต สำขำวชำวศวกรรมอตสำหกำรและระบบ

............................................................. (รองศำสตรำจำรย ดร.ธระพล ศรชนะ)

คณบดบณฑตวทยำลย

(3)

ขอรบรองวา ผลงานวจยนมาจากการศกษาวจยของนกศกษาเอง และไดแสดงความขอบคณบคคลทมสวนชวยเหลอแลว

ลงชอ ....................................................................

(รองศาสตราจารย ดร.ธเนศ รตนวไล) อาจารยทปรกษาวทยานพนธ

ลงชอ ................................................................... (นายวระ ลลาศลปศาสน)

นกศกษา

(4)

ขาพเจาขอรบรองวา ผลงานวจยนไมเคยเปนสวนหนงในการอนมตปรญญาในระดบใดมากอน และไมไดถกใชในการยนขออนมตปรญญาในขณะน

ลงชอ ................................................................... (นายวระ ลลาศลปศาสน)

นกศกษา

(5)

ชอวทยานพนธ แบบจ ำลองพฤตกรรมกำรคบของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยำงพำรำ

ผเขยน นำยวระ ลลำศลปศำสน สาขาวชา วศวกรรมอตสำหกำรและระบบ

ปการศกษา 2557

บทคดยอ งำนวจยนมวตถประสงคเพอศกษำพฤตกรรมกำรคบของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยำงพำรำ โดยใชอตรำสวนของพอลโพรพลนรไซเคล 50.3% โดยน ำหนก ผงไม 44.5% โดยน ำหนก สำรคควบ 3.9% โดยน ำหนก สำรตำนรงสยว 0.2% โดยน ำหนก และสำรหลอลน 1% โดยน ำหนก เรมตนจำกกำรศกษำเปรยบเทยบถงผลกระทบของกระบวนกำรผสม และขนรปวสดผสมดวยเครองอดรดแบบเกลยวเดยวแลวขนรปดวยกระบวนกำรอดรอน น ำไปทดสอบสมบตทำงกลตำมมำตรฐำน ASTM จำกกำรทดสอบพบวำมคำสมบตทำงกลทำงดำนควำมแขงแรงดดท 29.95 MPa ควำมแขงแรงอดท 26.69 MPa และควำมแขงแรงดงท 20.05 MPa ของ จำกนนศกษำพฤตกรรมกำรคบระยะยำวเปนระยะเวลำ 1,000 ชวโมง ภำยใตภำระกระท ำสำมระดบท 20% , 30% และ 40% ของภำระสงสดจำกกำรทดสอบพบวำระยะกำรโกงงอของชนงำนทดสอบพอลโพรพลนรไซเคลมคำเทำกบ 2.45 มม. 4.65 มม. และ 6.68 มม. ตำมล ำดบ และวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยำงพำรำมคำเทำกบ 1.53 มม. 2.41 มม. และ 3.37 มม. ตำมล ำดบ จะเหนไดวำทระดบของภำระทเทำกนพอลโพรพลนรไซเคลจะเกดกำรคบทสงกวำวสดผสมไมพลำสตก และกำรคบจำกกระบวนกำรทดสอบจะมแนวโนมของควำมเครยดเพมขนเมอเพมภำระ จำกกำรศกษำพฤตกรรมกำรคบระยะสนของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยำงพำรำเปนระยะเวลำ 100 นำท ทระดบอณหภม 28, 38, 48, 58 และ 68°C จำกกำรทดสอบพบวำยงอณหภม และควำมเคนเพมขนยงสงผลใหเกดควำมเสยหำยเพมมำกขนดวย ซงสอดคลองกบสมบตกำรคบทเกดขนตรงกบอณหภม เวลำ และควำมเคน ในสวนของกำรท ำนำยพฤตกรรมกำรคบพบวำพฤตกรรมกำรคบทไดจำกแบบจ ำลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ จะไดกำรท ำนำยทเหมำะสม และแมนย ำเมอเปรยบเทยบแบบจ ำลองของเบอรเกอร 4 องคประกอบ และแบบจ ำลองสมกำรยกก ำลง นอกจำกนหลกกำรซอนทบกนระหวำงเวลำ และควำมเคนถกน ำมำใชท ำนำยอำยกำรใชงำนโดยกำรคบระยะยำวเกนกวำ 3 ป ทระดบภำระ 20% ของภำระสงสดทสภำวะอณหภมหอง

(6)

Thesis Title Modeling of Creep Behavior of Recycled Polypropylene/ Rubberwood Flour Composites Author Mister Vira Leelasilapasart Major Program Industrial and Systems Engineering Academic Year 2014

ABSTRACT The purpose of this research was to study the creep behavior of composites of recycled polypropylene/rubberwood flour (rPP/RWF). This is implemented by using formulation ratio of 50.3 wt% rPP, 44.5 wt% RWF, 3.9 wt% MAPP, 0.2 wt% UV stabilizer and 1 wt% Lub. The specimen was mixed with single screw extruder and hot compression molding process. The mechanical properties were obtained to have 29.95 MPa flexural strength, 26.69 MPa compression strength and 20.05 Mpa tensile strength regarding to the ASTM standard. Creep behavior was then observed at duration time of 1,000 h, under a 20%, 30% and 40% constant load levels of maximum flexural strength. According to the tests, it showed that the deflections of the rPP are 2.45, 4.65 and 6.68 mm, and rPP/RWF composites are 1.53, 2.41 and 3.37 mm, respectively. At the same load levels, the rPP gave more creep than that of rPP/RWF composites. The creep strain tends to increase with enhanced loading. Short-term creep tests of rPP/RWF composites with temperature 28, 38, 48, 58 and 68°C were conducted for 100 min. The results found that degree of damage increased with the load level and temperature, which was consistent with the creep behavior depending on time, temperature and stress. The predictation of the creep behavior by the Burger and Power law models fitted the experimental creep profiles well in general, but six-element Burger model provided better fitting than four-element Burger model with the experimental data. The time-stress superposition was used to predict long-term creep model. It was found that the lifetime limitation by long-term creep exceeds 3 years for load levels of 20% at room temperature.

(7)

กตตกรรมประกาศ วทยานพนธเลมนส าเรจลลวงไปไดดวยด เนองดวยการใหความชวยเหลอจากผทเกยวของทกทาน ทงทไดออกนาม และมไดออกนาม ขาพเจาขอขอบคณทกทานทไดใหความชวยเหลอขาพเจาในทก ๆ ดานไว ณ โอกาสนดวย ขอขอบพระคณอาจารยทปรกษาวทยานพนธ รองศาสตราจารย ดร .ธเนศ รตนวไล อาจารยประจ าภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ทไดสละเวลาในการใหค าปรกษา ค าแนะน า และใหขอเสนอแนะอนเปนประโยชนในการปรบปรงการด าเนนการวจย ตลอดจนสละเวลาในการแกไขขอบกพรองตาง ๆ ของวทยานพนธเลมนใหมความถกตองสมบรณยงขน ขอขอบพระคณผชวยศาสตราจารย ดร.นภสพร มมงคล อาจารยประจ าภาควชาวศวกรรมอตสาหการ รองศาสตราจารย ดร .ว ร ยะ ทองเรอง อาจารยประจ าภ าควช าวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร และผชวยศาสตราจารย ดร.ปรชา เตมสขสวสด อาจารยประจ าภาควชาเทคโนโลยวสด คณะพลงงานสงแวดลอมและวสด มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร คณะกรรมการสอบวทยานพนธ ทไดใหค าแนะน า ขอเสนอแนะอนเปนประโยชนตองานวจยน และใหความกรณาในการตรวจสอบวทยานพนธใหเปนไปตามวตถประสงค และมความถกตองมากขน ขอขอบพระคณ ดร.ชาตร หอมเขยว อาจารยประจ าภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชย ทไดใหค าแนะน า แนวคด และความชวยเหลอในการด าเนนงานวจยจนบรรลวตถประสงคในการท าวทยานพนธ สดทายนผวจยขอขอบพระคณบดา มารดา และครอบครวทไดใหการสนบสนน และใหก าลงใจมาโดยตลอด ขอบคณเพอน ๆ พ ๆ ทกทานทใหความชวยเหลอ คณคาและประโยชนอนใดทพงจะเกดจากวทยานพนธฉบบน ผวจยขอมอบเปนกตญญตาแกบดา มารดา ตลอดจนบรพาจารยของผวจย และผมพระคณทกทาน

(8)

สารบญ

หนา บทคดยอ (5) ABSTRACT (6) กตตกรรมประกาศ (7) สารบญ (8) สารบญตาราง (10) สารบญภาพ (11) สญลกษณทใช (14) บทท 1 บทน า 1

1.1 ความส าคญและทมาของปญหา 1

1.2 การส ารวจเอกสาร 3

1.3 วตถประสงคของการวจย 8

1.4 ขอบเขตการวจย 9

1.5 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 9

บทท 2 ทฤษฎและเอกสารทเกยวของ 11

2.1 ทฤษฎเกยวกบวสดคอมโพสต 11

2.2 กรรมวธในการผลต 14

2.3 สมบตทางกล 16

2.4 การวเคราะหโครงสรางสณฐานวทยา 20

2.5 การวเคราะหสมบตทางความรอน 21

2.6 สมบตเชงวสโคอลาสตกของวสด 21

2.7 พฤตกรรมวสโคอลาสตกทขนกบอณหภม 29

2.8 การยนยนผลการทดลอง 32

บทท 3 วธด าเนนการวจย 33

3.1 วสด และสารเคม 33

3.2 เครองมอ และอปกรณ 35

3.3 การออกแบบวธด าเนนงานวจย 47

3.4 วธการวจย 49

(9)

สารบญ (ตอ)

หนา บทท 4 ผลการทดลองและการวเคราะห 55

4.1 สมบตทางกลของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทผานกระบวนการ ผสมโดยการอดรดแบบเกลยวเดยวและขนรปดวยกระบวนการอดรอน 55

4.2 การวเคราะหแบบจ าลองส าหรบพฤตกรรมการคบระยะยาวของวสดผสม พอลโพรพลนและผงไมยางพารา 58

4.3 การวเคราะหสมบตทางเทอรมอแกรวเมตรก 66

4.4 การวเคราะหแบบจ าลองส าหรบพฤตกรรมการคบระยะสนของวสดผสม พอลโพรพลนและผงไมยางพารา 68

4.5 หลกการซอนทบกนระหวางเวลา อณหภมและความเคน 79

บทท 5 บทสรปและขอเสนอแนะ 83

5.1 สรปผลการด าเนนงานวจย 83

5.2 ขอเสนอแนะในการด าเนนงานวจย 85

บรรณานกรม 87

ภาคผนวก 94

ภาคผนวก ก ขอมลการทดสอบสมบตทางกลโดยเครองทดสอบสมบตทางวสด 95

ภาคผนวก ข ขอมลระยะการโกงงอและคาความเครยดของการคบ 96

ภาคผนวก ค คาความผดพลาดของแบบจ าลอง 104

ประวตผเขยน 106

(10)

สารบญตาราง ตาราง หนา 1.1 อตราการเจรญเตบโตของการผลต WPCs ชวงป 2010 ถง ป 2015 4

1.2 สวนแบงทางการตลาดของแผนเรยบ (decking) ในแตละวสด 4

4.1 ระดบของภาระทกระท าตอชนงานทดสอบ 58

4.2 คาความเครยดของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา 60

4.3 คาตวแปรของแบบจ าลองเบอรเกอร 4 องคประกอบและแบบจ าลองสมการยกก าลง 64

4.4 คาตวแปรของแบบจ าลองเบอรเกอร 6 องคประกอบ 64

4.5 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 20% 65

4.6 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 30% 65

4.7 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 40% 66

4.8 คาความเครยดของการคบของชนงานทดสอบทอณหภมทแตกตางกน 69

4.9 คาตวแปรของแบบจ าลองทภาระ 20% ในอณหภมทแตกตางกน 73

4.10 คาตวแปรของแบบจ าลองทภาระ 30% ในอณหภมทแตกตางกน 73

4.11 คาตวแปรของแบบจ าลองทภาระ 40% ในอณหภมทแตกตางกน 74

4.12 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 28°C ภาระ 20% 78

4.13 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 38°C ภาระ 20% 78

4.14 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 48°C ภาระ 20% 78

4.15 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 58°C ภาระ 20% 79

4.16 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 68°C ภาระ 20% 79

(11)

สารบญภาพ ภาพประกอบ หนา 1.1 การทดสอบแรงดดของชนสวนคานวสดผสมโดยใชไดอลเกจ 7

2.1 โครงสรางทางเคมของหนวยยอยของพอลโพรพลน 13

2.2 การท างานสวนตาง ๆ ของเครองอดรด 15

2.3 สวนประกอบตาง ๆ ของเครองขนรปแบบการอด 16

2.4 เสนโคงความเคนและความเครยดของการทดสอบแรงดง 17

2.5 การทดสอบแรงอด 18

2.6 แรงเคนในชนทดสอบทหาความทนแรงโคงงอแบบ 3 จด 19

2.7 การทดสอบความทนแรงโคงงอแบบ 3 จด 19

2.8 สวนประกอบและการท างานของเครอง SEM 20

2.9 สมบตการยดหยนเชงเสนและการยดหยนไมเชงเสน 21

2.10 ลกษณะของเสนโคงการคบ 23

2.11 การคบตวเปนฟงกชนของเวลาทเวลา t ใด ๆ 24

2.12 แบบจ าลองของแมกซเวลล 24

2.13 แบบจ าลองของเคลวน 25

2.14 แบบจ าลองเบอรเกอร 4 องคประกอบ 26

2.15 แบบจ าลองเบอรเกอร 4 องคประกอบของพฤตกรรมการคบ 27

2.16 แบบจ าลองเบอรเกอร 6 องคประกอบ 28

2.17 คามอดลสทขนกบอณหภม 29

2.18 การสรางเสนโคงหลกโดยการเลอนแกนในแนวนอน 31

2.19 การสรางเสนโคงหลกโดยการเลอนแกนในแนวนอนและแนวตง 31

3.1 พอลโพรพลนรไซเคล 33

3.2 ผงไมยางพารา 34

3.3 สารคควบ 34

3.4 สารตานรงสยว 34

3.5 สารหลอลน 35

3.6 เครองรอนแยกขนาด 35

3.7 ตอบความรอน 36

3.8 เครองยอยพลาสตกและวตถดบส าหรบปอนเขา 36

(12)

สารบญภาพ (ตอ) ภาพประกอบ หนา 3.9 เครองอดรดแบบเกลยวเดยว 37

3.10 เครองอดรอน 37

3.11 แมพมพแผนบนและแมพมพแผนลาง 38

3.12 แบบแมพมพแผนกลาง 38

3.13 เครองทดสอบสมบตทางวสด 39

3.14 เตาอบส าหรบเครองทดสอบวสด 40

3.15 กลองจลทรรศนอเลกตรอนชนดสองกราด 40

3.16 เครองวเคราะหการเปลยนแปลงน าหนกของสารโดยอาศยสมบตทางความรอน 41

3.17 ชดทดสอบพฤตกรรมการคบ 42

3.18 ฐานรองรบชนงานทดสอบ 42

3.19 แทงน าหนก 43

3.20 โครงเหลกรองรบชดทดสอบ 43

3.21 ไดอลเกจ 44

3.22 ฐานแมเหลกจบยดไดอลเกจ 45

3.23 แมแรงไฮดรอลก 45

3.24 กลองเวบแคม 46

3.25 ชนงานทดสอบแรงดด 46

3.26 ชนงานทดสอบความแขงแรงดง 47

3.27 ชนงานทดสอบความแขงแรงอด 47

3.28 แผนผงการด าเนนงาน 48

3.29 เสนวสดผสมทผานกระบวนการอดรด 50

3.30 เมดวสดผสม 50

3.31 ขนตอนการใสเมดวสดผสมลงแมพมพอดรอน 51

3.32 ชนงานทขนรปโดยกระบวนการอดรอน 51

3.33 เตรยมชนงานทดสอบดวยเครองกดแนวตง 52

3.34 ชนงานส าหรบการทดสอบทางโครงสรางสณฐานวทยา 52

3.35 ชนงานส าหรบการทดสอบสมบตทางความรอน 53

4.1 สมบตทางกลของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา 56

(13)

สารบญภาพ (ตอ) ภาพประกอบ หนา 4.2 โครงสรางสณฐานวทยาของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา 56

4.3 โครงสรางสณฐานวทยาของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทผสม ดวยกระบวนการอดรดแบบเกลยวเดยวและขนรปดวยกระบวนการอดรอน 57

4.4 คาความเครยดของการคบของ WPCs และ rPP 58

4.5 เสนโคงการคบแรงดดเมอเปรยบเทยบกบแบบจ าลองของเบอรเกอรและ แบบจ าลองสมการยกก าลงทระดบภาระทแตกตางกน 60

4.6 เสนโคง TGA ของพอลโพรพลนรไซเคล และวสดผสมจากพอลโพรพลนกบผงไม ยางพารากบพอลโพรพลนรไซเคล 67

4.7 เสนโคง DTG ของพอลโพรพลนรไซเคล และวสดผสมจากพอลโพรพลนกบผงไม ยางพารากบพอลโพรพลนรไซเคล 68

4.8 เสนโคงการคบระยะสนของภาระ 20% ทอณหภมทแตกตางกน 70

4.9 เสนโคงการคบระยะสนของภาระ 30% ทอณหภมทแตกตางกน 71

4.10 เสนโคงการคบระยะสนของภาระ 40% ทอณหภมทแตกตางกน 72

4.11 แนวโนมระยะการโกงงอของวสดผสมไมพลาสตกทระดบของภาระทแตกตางกน 72

4.12 เสนโคงหลกจากการคบระยะสนทภาระ 40% อางองทอณหภม 28°C 80

4.13 เสนโคงหลกจากการคบระยะยาวทระดบภาระทแตกตางกน อางองทระดบ ของภาระ 20% 80

4.14 การเปรยบเทยบเสนโคงตนแบบจาก TTS และเสนโคงจากการคบระยะยาว 82

4.15 อายการใชงานของวสดผสมพอลโพรพลนรไซเคลและผงไมยางพารา 82

(14)

สญลกษณทใช Ce ความเครยดของการคบอยางทนท Cve ความเครยดของการคบหยนหนดหลงเวลา t Ct ความเครยดของการคบรวมหลงเวลา t EM มอดลสยดหยนของชนสวนสปรงขององคประกอบแมกซเวลลในแบบจ าลองของ เบอรเกอร 4 องคประกอบ EK มอดลสยดหยนของชนสวนสปรงขององคประกอบเคลวนในแบบจ าลองของเบอร เกอร 4 องคประกอบ E0 มอดลสยดหยนของชนสวนสปรงขององคประกอบแมกซเวลลในแบบจ าลองของ เบอรเกอร 6 องคประกอบ E1 มอดลสยดหยนของชนสวนสปรงขององคประกอบเคลวลสวนแรกในแบบจ าลอง ของเบอรเกอร 6 องคประกอบ E2 มอดลสยดหยนของชนสวนสปรงขององคประกอบเคลวลสวนทสองในแบบจ าลอง ของเบอรเกอร 6 องคประกอบ F แรงทกระท าบนชนงานทดสอบ h ความหนาของชนงานทดสอบ L ระยะหางของบารองรบชนงานทดสอบ n เลขชก าลงของสมการยกก าลงเพมขนตามอณหภมและความเคนทเพมขน r0 ตวแปรความยดหยนของการตอบสนองอยางทนท t เวลา

Cvet เวลา ณ ต าแหนงความเครยดของการคบหยนหนดในชวงวสโคอลาสตกแบบไมเปน เชงเสน

Cve1t เวลา ณ ต าแหนงความเครยดของการคบหยนหนดในชวงวสโคอลาสตกแบบไมเปน เชงเสนในต าแหนงแรก

Cve2t เวลา ณ ต าแหนงความเครยดของการคบหยนหนดในชวงวสโคอลาสตกแบบไมเปน เชงเสนในต าแหนงทสอง

Ctt เวลา ณ ต าแหนงความเครยดของการคบหยนหนดในชวงวสโคอลาสตกแบบเชงเสน UFS ความตานทานแรงดดสงสด W ความกวางของชนงานทดสอบ

(15)

สญลกษณทใช (ตอ) ε ความเครยด σ ความเคน

Kη ความหนดของชนสวนแดชพอตขององคประกอบเคลวนในแบบจ าลองของเบอร เกอร 4 องคประกอบ

Mη ความหนดของชนสวนแดชพอตขององคประกอบแมกซเวลลในแบบจ าลองของเบอร เกอร 4 องคประกอบ

1 ความหนดของชนสวนแดชพอตขององคประกอบเคลวนสวนแรกในแบบจ าลองของ เบอรเกอร 6 องคประกอบ

2 ความหนดของชนสวนแดชพอตขององคประกอบเคลวนสวนทสองในแบบจ าลอง ของเบอรเกอร 6 องคประกอบ

0 ความหนดของชนสวนแดชพอตขององคประกอบแมกซเวลลในแบบจ าลองของเบอร เกอร 6 องคประกอบ

Ceε ความเครยดของการคบอยางทนทในชวงอลาสตก

Cveε ความเครยดของการคบหยนหนดในชวงวสโคอลาสตกแบบไมเปนเชงเสน

Ctε ความเครยดของการคบหยนหนดในชวงวสโคอลาสตกแบบเชงเสน

บทท 1

บทน ำ 1.1 ควำมส ำคญและทมำของปญหำ วสดผสมไมพลาสตก (wood plastic composites; WPCs) เปนวสดประเภทหนงทก าลงเตบโต WPCs ผลตไดโดยการน าผงไมผสมกบพลาสตก และสารเตมแตงหรอสารเพมการยดเกาะ และท าการขนรป ในการขนวสดผสมไมพลาสตกสามารถกระท าไดหลายวธ เชน การอดรด การอดรอน และการฉด [1] นอกจากนยงสามารถปรบปรงสมบตไดงาย โดยการเตมสารเตมแตง (additives) เชน สารเสรมสภาพพลาสตก (plasticizer) สารปรบปรงคณภาพ (modifier) สารเสรม (filler) สารคงสภาพ (stabilizer) สารยบยงปฏกรยา (inhibitor) สารหลอลน (lubricant) และผงส (pigment) เปนตน [2] วสดผสมไมพลาสตกเปนวสดซงไดรบความสนใจอยางมากทวโลก ทงในยโรป อเมรกา หรอแมแตในเอเซยรจกในชอทวไปวา “ไมเทยม” วสดชนดนสามารถทนทานตอแสงแดด และฝน มสสน และลวดลายหลากหลาย หรอสามารถทาสไดตามความตองการ และปลอดภยจากการรกรานของปลวก วสดผสมไมพลาสตกนไดประยกตใชเมทรกซเปนพอลเมอรชนดตาง ๆ ไดแก พอลโพรพลน (PP) พอลเอทธลน (PE) พอลไวนลคลอไรด (PVC) และพอลสไตรน (PS) เปนตน [3] วสดผสมไมพลาสตกมการน ามาประยกตเพอผลตเปนผลตภณฑทหลากหลายทงในการกอสรางดานวศวกรรมโยธา และในอตสาหกรรมอน ๆ เชน โครงสรางเรอ ชนสวนรถยนต รว หนาตาง ประต และเฟอรนเจอรในสวน เนองจากในปจบนไมมปรมาณลดนอยลง และมราคาเพมสงขนท าใหเกดการพฒนาวสดผสมไมพลาสตกขนมาเปนวสดทดแทนไมจรง [1, 4, 5] ตอมาไดเกดแนวคดในการประยกตใชวสดรไซเคลรวมกนเปนผลตภณฑจากวสดผสม และวสดรไซเคลซงมขอด คอ มคาใชจายนอยกวาผลตภณฑทท าจากพลาสตกเพยงอยางเดยว และยงสามารถทจะน ากลบมาใชส าหรบการผลตวสดผสมครงตอ ๆ ไปได [6] Balatinecz et al. ไดพบวาการน าวสดผสมมารไซเคลตอเนองสงผลใหสมบตทางกล และคาความหนดลดลงเลกนอย [7] ในประเทศสหรฐอเมรกา ป 1983 American woodstock ไดท าการอดรดวสดผสมพอลโพรพลน (PP) กบขเลอยไม โดยใชผงไม 50 % เพอใชเปนอปกรณตบแตงในอตสาหกรรมรถยนต ถอวาเปนกาวแรกในการใชวสดผสมไมพลาสตกอตสาหกรรม จากนนไดมการพฒนามาอยางตอเนอง จนกระทงในป 1993 Anderson Corporatrion ไดผลตวสดผสมพอลไวนลคลอไรดกบขเลอยไม เพอน าไปใชในอตสาหกรรรมเฟอรนเจอร ปจจบนวสดผสมไมพลาสตกเปนวสดทไดรบการสนใจมากมการผลต และมการน าไปใชมากขน [8]

2

เนองจากความไมแนนอนดานความเสถยรของวสดผสมไมพลาสตกในการน าไปประยกตใชงานภายใตเงอนไขสถานทโลงแจงท าใหมขอจ ากดตอการประยกตใชงาน และเงอนไขหลกทมผลตอวสดผสมไมพลาสตก คอ อณหภมและแสงอาทตย (แสงยว) สงผลใหวสดผสมไมพลาสตก เปลยนสมบตทางฟสกส และเคม [1] จากงานวจยทศกษาพฤตกรรมการคบของวสดผสมทผลตจากเทอรโมพลาสตก และสารเสรมแรงทางธรรมชาต เชน ผงไมสน เมเปล ชานออย และปอกระเจา เพออธบายความเครยดทเพมขนโดยขนอยกบความเคน เวลา และอณหภม [9] พฤตกรรมทางกลเปนแบบวสโคอลาสตก (viscoelastic) หรอมคณลกษณะยดหยน (elastic) และหนด (viscous) พฤตกรรมนจะประกอบไปดวยพฤตกรรมทขนอยกบเวลา และการเปลยนรปอยางถาวรหลงจากทน าเอาภาระทกระท ากบวสดออก ตวอยางของพฤตกรรมทขนกบเวลา เชน พฤตกรรมการคบ (creep) ซงเปนพฤตกรรมการเสยรปของวสดทขนอยกบเวลาเมอวสดนนอยภายใตสภาวะภาระคงท สวนพฤตกรรมการคลายความเคน (stress relaxation) คอ พฤตกรรมการเปลยนแปลงความตานทานแรงในวสดเมอวสดนนอยภายใตสภาวะทการเสยรปคงท [10] ในงานวจยของ C. Homkhiew et al. [11] ไดด าเนนการทดสอบการคบในสภาวะแวดลอมท 25oC ระยะเวลาในการทดสอบคบเปน 100 นาท แลวเทยบเคยงกบแบบจ าลองของเบอรเกอร ซงไดผลจากการทดลองทเหมาะสม ในการท านายพฤตกรรมการคบเปนการใชโมเดลทางคณตศาสตรค านวณพฤตกรรมการคบของวสดทมสมบตวสโคอลาสตก คอ maxwell conbined voigt model (burgers model) โมเดลนจะใชการค านวณคาของพฤตกรรมการคบ และน าคาทไดมาเปรยบเทยบกบคาของการคบทไดจากการทดลองจรง พบวา burgers model สามารถท านายพฤตกรรมการคบระยะสนไดอยางถกตอง และแมนย า นอกจากนทฤษฎ time-temperature superposition (TTS) เปนทฤษฏทน ามาใชในการท านายพฤตกรรมการคบระยะยาวโดยใชขอมลจากการทดสอบระยะสนทหลาย ๆ อณหภมมาวางทบซอนกนบนเสนของเวลาเดยวกนจะท าใหไดเปนเสนกราฟการคบหลกขนมา จากนนค านวณหาอายการใชงานของวสดผสมทไดจากการประยกตโมเดลทางคณตศาสตร [12] เพราะฉะนนการคบจงเปนสมบตอยางหนงทมความจ าเปนตองศกษาเมอมการพฒนา และใชวสดผสม [13] ดงนนในงานวจยนไดท าการทดสอบหาคามอดลสการแตกราว และมอดลสยดหยนของวสดผสมพอลโพรพลน และผงไมยางพาราโดยวธการดดแบบ 3 จด (3 points bending) ซงเหมาะส าหรบการทดสอบวสดผสมไมพลาสตกทเปลยนแปลงรปรางไดต า งายตอการตดตงการทดลอง และเปนทนยมในการใชวเคราะห โดยการทดสอบพฤตรรมการคบแบบภาระตายตว (dead load) ซงจะไดรบภาระทคงทเปรยบเสมอนการรบภาระจากการใชงานจรง เพอหาพฤตกรรมการคบของชนทดสอบทผลตจากวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา โดยมจดมงหมายในการศกษาพฤตกรรมการคบของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราเพอน าไปใชประโยชนในการท านายการเสยหายของชนงานเมอไดรบภาระคงททแตกตางกน และใชเปนพนฐานในงานวจยการพฒนาผลตภณฑทได

3

จากวสดผสมพอลโพรพลน และผงไมยางพาราตอไปในอนาคตนอกจากจะเปนการน าเศษวสดไมเหลอใชจากกระบวนการผลตในโรงงานมาผลตเปนวสดทดแทนไมแลวยงถอเปนการรกษาสงแวดลอมดวยการสรางมลคาใหกบขยะทไมกอใหเกดประโยชน 1.2 กำรส ำรวจเอกสำร การตรวจสอบเอกสารทผานมาพบวาในประเทศไทย และตางประเทศมการบรโภคพลาสตกในอตราทสง จงมนกวจยและผผลตมแนวคดทใชวสดธรรมชาต เชน ผงไม และเสนใยธรรมชาต เปนสารตวเตมในพลาสตกเพอลดตนทนในการผลต ปจจบนวสดผสมพลาสตกกบไมเปนวสดทไดรบการสนใจมากมการผลตและการน าไปใชมากขน [14] ในสวนของเสนใยเสรมแรงทน ามาประยกตใชยกตวอยาง เชน ผงไมยางพารา เนองมาจากตนยางพาราจะปลกกนอยางแพรหลายในประเทศไทยเมอผลผลตน ายางทไดไมคมคาจะถกตดโคนอายตนประมาณ 25 ป [15] ไมยางพาราสวนใหญจะใชในการผลตเฟอรนเจอร ของเลน และบรรจภณฑ จากกระบวนการแปรรปเชงอตสาหกรรมเหลานกอใหเกดผงไม และขเลอยในปรมาณมาก โดยทวไปเศษไมยางพาราเหลานจะถกน าไปฝงกลบหรอเผา นอกจากนยงใชในการผลตปารตเกลบอรด (particleboard) หรอ ไฟเบอรบอรดความหนาแนนปานกลาง (MDF) [16] และยงไดประยกตใชประโยชนจากเศษไมยางพาราเปนตวเตมในวสดผสมพอลเมอรสามารถลดปรมาณขยะทเกดขน และเปนการเพมมลคา ซงประเทศไทยถอวาเหมาะแกการผลตวสดเชงประกอบพลาสตก และไมเปนอยางยง เพราะประเทศไทยเปนประเทศเกษตรกรรมซงมของเสยหรอของเหลอใชทเกดขนจากภาคอตสาหกรรมเกษตรเปนจ านวนมาก เชน ขเลอยไมยางพาราทเปนของเหลอใชจากอตสาหกรรม การผลตเฟอรนเจอร และการแปรรปไมยางพารา ในขณะเดยวกนการผลตวสดเชงประกอบจ าเปนอยางย งทตองมความร และความเขาใจพนฐานในวตถดบทใชเปนสวนผสม การปรบปรงสมบตทางกล และกรรมวธการผลตวสดเชงประกอบ [17] จากผลการส ารวจอตราการเจรญเตบโตของการผลตวสดผสมไมพลาสตกสามารถพบไดในจนรอยละ 25 ตอป และมอปสงคในประเทศจนมการเตบโตขน อตสาหกรรมวสดผสมไมพลาสตกของจนเปนทใหญทสด ในโลกรองจากสหรฐอเมรกา ตามการคาดการณ ในป 2015 แสดงดงตารางท 1.1 [18] เชนเดยวกนเมอเปรยบเทยบปรมาณสวนแบงทางการตลาดของแผนเรยบ (decking) ทผลตจากไมธรรมชาต พลาสตก และวสดเชงประกอบพลาสตกและไมแสดงในตารางท 1.2 พบวาสวนแบงทางการตลาดของแผนเรยบทผลตจากไมธรรมชาตมแนวโนมลดลงอยางชดเจน ส งนเปนเพราะวาไมธรรมชาตมปรมาณลดลง และราคาสงขนตลอดจนในปจจบนมการตระหนกถงการอนรกษธรรมชาตเพมขน เพอตองการลดภาวะโลกรอน ท าใหเกดการวจยเพอหาวสดทดแทนการใชไมจากธรรมชาต และวสดเหลานนคอ พลาสตกและวสดเชงประกอบพลาสตกและไม [19]

4

ตารางท 1.1 อตราการเจรญเตบโตของการผลต WPCs ชวงป 2010 ถง ป 2015

2010 2015 growth

(% ตอป.) global share in 2015 (%)

อเมรกาเหนอ 900,000 1,300,000 8 48 จน 300,000 900,000 25 33 ยโรป 150,000 250,000 11 9 ญปน 60,000 120,000 15 4 รสเซย 10,000 70,000 48 3 เอ เช ยต ะ ว น ออกเฉยงใต

30,000 55,000 13 2

อเมรกาใต 10,000 50,000 38 2 อนเดย 5,000 40,000 52 1 รวม 1,450,000 2,695,000 13 103

ทมา : bioplastics MAGAZINE [18]

ตารางท 1.2 สวนแบงทางการตลาดของแผนเรยบ (decking) ในแตละวสด

Year Market

($ billions) Share of (%)

Wood Plastic WPCs 1992 2.3 97 1 2 2002 3.4 91 2 7 2005 5.1 77 4 19 2006 5.5 73 5 22 2011 6.5 66 4 30

ทมา : A. A. Klyosov [19]

พอลเมอรทถกน ามาประยกตใชสวนใหญเปนพอลเมอรประเภทเทอรโมพลาสตกบรสทธ เชน พอลไวนลคลอไรด (PVC) พอลโพรพลน (PP) พอลเอทลน (PE) พอลเอทลนความหนาแนนสง (HDPE) และความหนาแนนต า (LDPE) [20, 21] นอกจากนมงานวจยจ านวนนอยทมการน าพอลเมอรประเภทเทอรโมพลาสตกรไซเคล เชน พอลโพรพลน พอลเอทลนความหนาแนนสง และความหนาแนนต า [22] มาประยกตใชเปนสวนผสมของวสดผสม อยางไรกตามจากการวจยพบวาสมบตทางกลของวสดผสมทมสวนผสมของพลาสตกประเภท พอลเอทลนความหนาแนนสง และพอลโพรพลนรไซเคล (rPP) มความคลายหรอบางสมบตดกวาเมอเปรยบเทยบกบวสดผสมทมสวนผสมของพลาสตกบรสทธ [1, 20] ขนตอนการผสมและขนรปวสดผสมไมพลาสตกรวมไปถงพฤตกรรมการคบทเกดขนของวสดผสมไมพลาสตกมรายละเอยดของงานวจยทเกยวของดงน

5

1.2.1 กระบวนการผสมและขนรปวสดผสมไมพลาสตก กระบวนการผลตวสดผสมบนพนฐานของเทอรโมพลาสตกโดยปกตม 2 ขนตอน คอ (1) การผสมของวสดเสรมแรง และพลาสตกกบสารเพมการยดเกาะหรอสารอน ๆ เพมเตม (2) การอดรด การฉด หรอการอดของสวนผสมทผสมเตรยมไวเพอผลตเปนผลตภณฑ ดงนนการผสมทเหมาะสมของวสดเสรมแรงกบพอลเมอร และสารเสรมเปนสงทส าคญในการผลตวสดผสม การผสมคอ กระบวนการของการปอน และการกระจายของวสดเสรมแรง และสารเสรมเขาไปสพอลเมอรทหลอมเหลวโดยการใชแบท (batch) หรอการผสมทตอเนอง (continuous) นอกจากนเวลาการผสมทเหมาะสม และอณหภมทผสมสามารถปรบปรงคณภาพของการผสม และสมบตของวสดผสม [1] ณรงคฤทธ สมบตสมภพ [23] ไดผลตผลตภณฑจากวสดผสมพวซกบขเลอยไมจากกระบวนการอดรดขนรป โดยการเตรยมของผสมระหวางพวซกบขเลอยไม และสารชวยผลตหรอสารเตมแตงตาง ๆ คอ พวซเรซน ขเลอย สารเพมความเหนยวพวซ สารเพมความเสถยรทางความรอน สารหลอลน แคลเซยมคารบอเนต แคลเซยมสเตยเรต และสารชวยผลต นอกจากน P.Y. Kuo et al. [20] พบวาคาความแขงการดงเพมขนเมอขนาดอนภาคของเสนใยลดลง และขนาดของอนภาคท ใชในการผลตวสดผสมไมพลาสตกควรมขนาดเลกกวา 80 เมช (mesh) ในขนตอนของกระบวนการผสมเมดพลาสตก และผงไม K. P. Gohr et al. [24] ท าการเตรยมเมดพลาสตกผสมผงไมดวยการน าผงไมผสมในเครองอดรด โดยเครองอดรดทใชในการผสมจะตองมการควบคมความชนของผงไมดวย ซงในการผลตนเรมจากใสพอลเมอรลงในเครองอดรดเกลยวหนอนคในชวงแรกกอน จากนนถกล าเลยงตามบาเรล แลวจงปอนผงไมตามไปซงในชวงนจะตองมการระบายอากาศออกดวยจนกระทงพอลเมอรผสมทหลอมเหลวถกอดผานรเลก ๆ แลวจงตดเปนเมด จากนนเปาผงแคลเซยมคารบอเนต (CaCO3) และทลคไปทเมดพลาสตกผสมเพอใหเยนเรว Naret Intawong et al. [25] ท าการผสมสวนผสมของวสดผสมโดยการใชเครองอดรดแบบเกลยวเดยว และขนรปวสดผสมโดยการใชเครองอดรดซงชวงอณหภมของเครองอดรดสามารถแบงเปน 4 ชวง คอ 170 , 180, 190, 190°C ตามล าดบ และใชความเรวของเกลยวท 50 รอบตอนาท ซงอญหภมทใชในกระบวนการขนรปเมดวสดผสม (wood plastic composite pellets) อณหภมในบารเรลจะแตกตางกนเนองจากอตราการเฉอนในชวงตาง ๆ ของบารเรล G. Hua et al. [26] น าเสนใยไมอบเพอไลความชนทอณหภม 105°C เปนเวลา 8 ชวโมง โดยใหมความชนต ากวา 1% จากนนท าการผสมสวนผสมของวสดผสมโดยเครองผสมความเรวสงทอณหภม 75°C เปนเวลา 15 นาท และท าการผสมซ าอกครงโดยการใชเครองอดรดแบบเกลยวหนอนค (co-rotating twin-screw) El-Haggar et al. [27] ไดท าการผสมพอล เอท ลนความหนาแนนสง (HDPE), พอลเอทลนความหนาแนนต า (LDPE) และผงไม ซงใชอณหภมในการอดรดท 120°C และ 180°C ภายในเวลา 17 นาท ส าหรบวสด 1.5 กโลกรม จากนนน าไปบดในเครองยอยเพอใหไดเมดพลาสตกผสมขนาดเลกเพอกระจายความแตกตางของเนอวสดผสมในชนงาน H. Wang

6

et al. [28] ท าการขนรปวสดผสมจากไมไผ และพอลไวนลคลอไรด (PVC) ดวยกระบวนการอดรอนท 6 MPa อณหภม 448.15 เคลวน โดยใหความรอนในการอนแมพมพกอนอดขนรปเปนเวลา 3 นาท และใชเวลาในการอดชนงานทเวลา 5 นาท และเชนเดยวกบการขนรปวสดผสมของ D. P. Kamdem et al. [29] ขนรปวสดผสมโดยกระบวนการอดรอนโดยใชแรงดนในการอดท 800 psi อณหภม 200°C ในชวงแรกท าการใหความรอนในแมพมพจนถง 200°C เปนเวลา 8 นาท จากนนประกบ และปดแมพมพอยางชา ๆ 2 นาท เพอการไหลของเทอรโมพลาสตกจะชวยลดโอกาสทจะเกดชองวางภายใน หลงจากนนท าการอดเปนเวลา 5 นาท จากการส ารวจเอกสารจะเหนไดวาการขนรปชนงานวสดผสมไมพลาสตกมความจ าเปนตองขนรปเมดวสดผสม (wood plastic composite pellets) เปนล าดบแรก เพอใหไดการกระจายตวของผงไมในพลาสตกเมทรกซทมความสม าเสมอ หลงจากนนจงสามารถขนรปเปนชนงานหรอผลตภณฑตามลกษณะการใชงาน ในงานวจยไดเลอกใชการขนรปชนงานดวยกระบวนการอดรอนเนองจากเปนการขนรปชนงานทดสอบทมรปรางไมซบซอน ประหยดวตถดบในกระบวนการขนรป และไดชนงานทมความหนาแนนสม าเสมอทวทงชนงาน 1.2.2 พฤตกรรมการคบของวสดผสมไมพลาสตก วสดพอลเมอรมพฤตกรรมทขนกบปจจยหลายอยาง เชน เวลา อณหภม การเปลยนแปลงรปราง คาความเคน เปนตน ซงปจจยเหลานเปนปจจยทท าใหเกดการเปลยนแปลงสมบตเชงกลของวสดพอลเมอร [30] การคบไดถกรวมอยในสมบตทางกลของวสดผสมไมพลาสตก ซงการเสยรปจะขนอยกบเวลาภายใตภาระทกระท าทตอเนอง การคบดงกลาวเปนปญหาทส าคญในการใชงานส าหรบดานวศวกรรมหลายอยาง เชน ชวการแพทย อากาศยาน และการใชงานโครงสรางพนฐานทางวศวกรรมโยธา [31] การคบจงเปนลกษณะส าคญในการออกแบบผลตภณฑวสดผสมไมพลาสตก และเกยวของกบการรบน าหนกจนสนสดอายผลตภณฑ เชนเดยวกน ความทนทาน และขอจ ากดอายของผลตภณฑ ควรไดรบการประเมนตงแตขนตอนการออกแบบ [32] ในสวนของงานกอสรางดานวศวกรรมโยธาไดมการพฒนาพลาสตกเสรมเสนใยชนดใหมขนมากมาย เชน พลาสตกเสรมเสนใยแบบพลทรดชน (Pultrusion) หนาตดรปตวซไดมการทดสอบแรงดด (flexural test) ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D790 -92 เพ อหาค ามอดลสย ดหยนของการดด (flexural modulus of elasticity) และคาความแขงแรงดดสงสด (flexural ultimate stress) ตวอยางทดสอบถกตดในแนวขนานกบทศทางการวางตวหลกของเสนใยเพยงทศทางเดยว [33] ลกษณะการทดสอบแสดงดงภาพท 1.1 Mosallam et al. [34] เนองจากลกษณะความยดหยนของวสดผสมมกสงผลใหเกดการเปลยนแปลงรปราง และเสยหายจากการคบจงไดคดคนคานวสดผสม และลวดอดเสรมแรง และท าการทดสอบสมบตการคบโดยใชบาสองขางในการรองรบคาน และใชน าหนกคงท (dead weight) ทง

7

ไวบนพนผวดานบนทจดกงกลางของคานทดสอบ ณฐพจน สวรรณชวะศร [35] ไดศกษาการคบทขนาดการโกงตวของชนงานเรมตนตางกน คอ การโกงตวเมอไดรบภาระคงทขนาด 20%, 30% และ 40% ของภาระเฉลยสงสด โดยใชเวลาเกบขอมลในการทดสอบการคบเปนเวลา 1 ,000 ชวโมง นบจากวนทเรมใหภาระ และเกบขอมลการโกงตว และความเครยดในนาทท 1, 6, 12, 30 ตามดวยชวโมงท 1, 2, 5, 20, 50, 100, 200, 500, 700 และ 1,000 ชวโมง ตามมาตรฐาน ASTM D2990 ธวชชย อนใจจม [36] ไดศกษาพฤตกรรมการคบของไมไผภายใตสภาวะความชน และอณหภมคงทดวยการใหภาระกระท ากบชนงานพบวาชนงานทดสอบมการโกงอยางฉบพลนเมอเรมมภาระกระท า จากนนจะเกดการโกงเพมขนอยางชา ๆ จนมคาสงสดเมอเวลาครบ 4 ชวโมง

ภาพท 1.1 การทดสอบแรงดดของชนสวนคานวสดผสมโดยใชไดอลเกจ [33]

จากการวจยของ S. Panthapulakkal et al. [37] พบวาการใชพลาสตกบรสทธชนดพอลโพรพลนซงเปนพลาสตกชนดทมการน ามาประยกตใชยงมขอดคอ ราคาถก รไซเคลงาย และความเสถยรทางความรอนสง และพบวาสมบตทางกลของพลาสตกรไซเคลจากขวดนมไมมความแตกตางจากพลาสตกบรสทธ C. Homkhiew et al. [38] ไดพบวาอตราสวนผสมของ พอลโพไพลน รไซเคล 50.3% โดยน าหนก ผงไมยางพารา 44.5% โดยน าหนก สารคควบ 3.9% โดยน าหนก สารตานรงสยว 0.2% โดยน าหนก และสารหลอลน 1% โดยน าหนก ไดคามอดลสแตกราว (MOR) เทากบ 47.28 MPa และคามอดลสยดหยน (MOE) เทากบ 2527 MPa เปนอตราสวนผสมของวสดผสมไมพลาสตกทมความเหมาะสมทสด A. J. Schildmeyer [9] พบวาความไมแนนอนดานความเสถยรของ WPCs ในการน าไปประยกตใชงานจงตองมการศกษาพฤตกรรมการคบของวสดผสมทผลตจากเทอรโมพลาสตก และสารเสรมแรงทางธรรมชาตเพออธบายความเครยดทเพมขนโดยขนอยกบความเคน เวลา และอณหภม ในงานวจยของ K. G. N. C. Alwis et al [39] การคบโดยปกตจะใชเวลานานเพอใหไดขอมลความเคนแตกราว (stress-rupture) เสนใยอะรามดทระดบความเครยดต า อยางไรกตามอตราการคบของอะรามดทสามารถเรงโดยการเปดใชกระบวนการทางความรอน ซงจะ

8

สงผลใหเกดการเสยรปกบชนงานทดสอบภายในไมกชวโมง และยงสามารถน าเสนโคงการคบทระดบอณหภมตางกนมาซอนทบตามทฤษฎ time-temperature superposition principle (TTSP) เสนโคงทไดจะสอดคลองกบอายการใชงานภายใตภาระกระท า M. Nakada et al. [40] จงไดมงานวจยเพอคาดการณการตอบสนองตอความเคนทกระท าของวสด (viscoelatic) ในระยะยาวของรปรางทเปลยนแปลงไปทอณหภมสภาพแกว (Tg) ดวยการท านายพฤตกรรมการคบระยะสนพรอมกบอณหภมทเพมขน บนหลกการของ time-temperature superposition principle เพอใหไดเสนโคงหลกทไดรบการยอมรบเมอเทยบกบการทดสอบระยะยาว Shim V.P.W. et al [41] ไดท าการจ าลองพฤตกรรมใหเปนแบบวสโคไฮเปอรอลาสตก ซงท าการทดสอบกดทความเครยดแตกตางกน และอณหภมแตกตางกนทอณหภม -10, 25, 55 และ 100°C จากนนสรางแบบจ าลองโดยใชสมการวลเลยม-แลนเดล-เฟอร (WLF) ในการท านายผลของอณหภมทแตกตางกนในการจ าลอง ผลจากการส ารวจเอกสารจะเหนไดวาพฤตกรรมการคบเปนปญหาทส าคญของวสดผสมไมพลาสตก ซงสงผลใหเกดการเสยรปของวสดผสมไมพลาสตกโดยมหลายปจจย ขนกบป จจ ยหลายอย าง เช น เวล า (time) อณ หภ ม (temperature) การ เปล ย นแป ลงรป ร า ง (deformation) คาความเคน (stress) ปจจยเหลานจะน ามาใชในงานวจยพฤตกรรมการคบระยะยาวซงจะถกรบภาระน าหนกเปนเวลานานเสมอนการใชงานจรง และพฤตกรรมการคบระยะสนจะถกกระตนใหเกดการเปลยนแปลงรปรางโดยใชอณหภมเขามาเกยวของ และท านายพฤตกรรมการคบทเกดขนโดยเปรยบเทยบแบบจ าลองของเบอรเกอรเมอมการเพมชนสวนในแบบจ าลองเพอวเคราะหถงความเหมาะสม และความแมนย าของแบบจ าลองทเกดขน 1.3 วตถประสงคของกำรวจย 1) เพอวเคราะหผลกระทบทเกดขนจากภาระ (load) ตอพฤตกรรมการคบของวสดผสมไมพลาสตก 2) เพอท านายพฤตกรรมการคบระหวางการทดสอบระยะสนเทยบกบการทดสอบระยะยาวของวสดผสมไมพลาสตก

9

1.4 ขอบเขตกำรวจย 1) สวนผสมทใชในการด าเนนงานวจย คอ พลาสตกรไซเคล 50.3% โดยน าหนก ผงไม 44.5% โดยน าหนก สารคควบ 3.9% โดยน าหนก สารตานรงสยว 0.2%โดยน าหนก และสารหลอลน 1% โดยน าหนก [38] 2) การเตรยมชนงานทดสอบท าการผสมดวยเครองอดรดแบบเกลยวเดยว และขนรปดวยเครองอดรอน โดยชนงานทดสอบมลกษณะตามมาตรฐานการทดสอบแรงดดตาม ASTM D790 3) ท าการทดสอบชนงานทดสอบดวยวธการดดแบบ 3 จด (3 points bending) ดวยวธการทดสอบการคบแบบภาระตายตว (dead load) 4) ท านายพฤตกรรมการคบของวสดผสมไมพลาสตกดวยการทดสอบแรงดดตาม ASTM D790-92 เพอท านายพฤตกรรมการคบระยะยาวเปรยบเทยบกบระยะสน 1.5 ประโยชนทคำดวำจะไดรบ 1.5.1 ดานวทยาศาสตรและเทคโนโลย 1) การศกษาสมบตของวสดผสมพลาสตกกบผงไมใหมสมบตทเหมาะสมกบการน าไปใชงาน เปนการน าไปสการพฒนาเทคโนโลยการผลตวสดผสมพลาสตกกบเสนใยธรรมชาต 2) ความรพนฐานเกยวกบพฤตกรรมการคบของวสดผสมตลอดจนตวแปรตาง ๆ ทมอทธพลตอพฤตกรรมการคบ ไดแก ความเคน อณหภม และเวลา 1.5.2 ดานเศรษฐกจและสงคม การน าพลาสตก และผงไมมาผลตเปนวสดผสมมสวนชวยสงเสรมใหมการน าเศษวสดเหลอใชมาใชใหเกดประโยชนมากขน เชน การน าผงไมมาใชเปนสารเสรมแรง และการน าพลาสตกรไซเคลกลบมาใชใหม ซงเมอมการผลตในเชงพาณชยจะสงผลใหเกดการจางงานเพมมากขน และชวยลดปญหาการวางงานภายในประเทศ 1.5.3 ดานสงแวดลอม 1) การน าผงไมซงเปนวสดเหลอใชจากอตสาหกรรมโรงเลอยมาท าใหเกดประโยชนเปนการชวยก าจดสงเหลอใชจากการผลต และยงเปนการลดปรมาณการใชพลาสตก เปนการน าพลาสตกมาใชซ า ท าใหมลพษทเกดขน และขยะมปรมาณลดนอยลง

10

2) วสดผสมทหมดอายการใชงาน และเสอมสภาพสามารถน ากลบมายอยใหมขนาดเลก และน าวสดเหลานนมาท าการขนรปเปนผลตภณฑใหม ดงนนวสดประเภทนจะไมสงผลกระทบตอสภาพแวดลอม 1.5.4 ดานอตสาหกรรมและพาณชย ไดผลตภณฑทสามารถใชงานไดในระยะยาว และคงทนตอการรบน าหนก ซงผลตมาจากวสดผสมทมสวนผสมของผงไม ท าใหเปนผลตภณฑทางเลอกใหมของผบรโภค 1.5.5 ดานวชาการทวไป สามารถตพมพเผยแพรผลงานวจยในวารสารระดบชาตหรอนานาชาต และผลงานวจยสามารถเปนแนวทางในการท าวจยไดตอไปโดยเฉพาะกบวสดธรรมชาต และพอลเมอรชนดอน ๆ และสามารถน าไปสการพฒนาสมบตในดานตาง ๆ ใหมสมบตทสงขน

บทท 2

ทฤษฎและเอกสารทเกยวของ การวจยเรองพฤตกรรมการคบของวสดผสมพอลโพรพลน และผงไมยางพารา ไดท าการศกษาในเรองของพฤตกรรมการคบทเกดขนตอภาระคงททกระท าทงในระยะเวลาสน และระยะเวลายาว เพอน ามาวเคราะห และท านายพฤตกรรมการคบทเกดขนตอวสดผสมไมพลาสตก ซงประกอบไปดวยทฤษฎเกยวกบวสดคอมโพสต กรรมวธในการผลต สมบตเชงกล การวเคราะหโครงสรางสณฐานวทยา การวเคราะหสมบตทางความรอน สมบตเชงวสโคอลาสตกของวสด พฤตกรรมวสโคอลาสตกทขนกบอณหภม และการยนยนผลการทดลองโดยใชวธคาเฉลยของคาสมบรณของความคลาดเคลอน 2.1 ทฤษฎเกยวกบวสดคอมโพสต [14] วสดคอมโพสต คอ วสดทมวสดอนอยางนอย 2 ชนดขนไปเปนองคประกอบ วสดผสมสวนใหญจะประกอบดวยสองสวนส าคญ คอ สวนเมทรกซ (matrix phase) และ สวนเสรมแรง (reinforcement phase) หรอวสดเสรมแรงกบสารเชอมประสานพวกเรซนทเขากนไดเมอผสมกนแลวจะไดลกษณะเฉพาะทตองการ วสดผสมมหลากหลายประเภท บางประเภทมเสนใยเปนสวนเสรมแรงในเนอวสด หรอแบบมอนภาคเลก ๆ กระจายตวอย ในปจจบนประเภททนยมใชกนอยางแพรหลาย คอ การท าพลาสตกเสรมแรงโดยสมบตของวสดคอมโพสตขนอยกบ 1) การยดตดระหวางเมทรกซ และสารเสรมแรง 2) สมบตของเมทรกซ และสารเสรมแรง 3) ขนาด และรปรางของสารเสรมแรง 4) ปรมาณสารเสรมแรง 5) กระบวนการผลต 6) การจดเรยงตว และการกระจายตวของสารเสรมแรง 7) ต าหน หรอชองวางภายในวสดคอมโพสต

12

2.1.1 พลาสตกเสรมแรง (reinforced plastics) [42] พลาสตกเสรมแรงเปนวสดผสมระหวางพลาสตก และวสดเสรมแรงทเตมลงไปเพอชวยใหพลาสตกมความแขงแกรงเพมมากขน เปนการเพมสมบตทางกลของพลาสตกใหดขน และชวยใหพลาสตกมความคงรปสง รบแรงไดมากขน โดยสมบตทางกลของพลาสตกเสรมแรงนนขนอยกบการเลอกใชการเสรมแรงแบบรบแรงทางเดยว รบแรงสองทางหรอรบแรงทกแนว ซงการเลอกทศทางการรบแรงกจะตองเลอกใชลกษณะของเสนใยทแตกตางกนออกไป ในทางอตสาหกรรมสามารถผลตพลาสตกเสรมแรงใหมขอดมากกวาขอเสยได โดยการเลอกปจจยตาง ๆ ในการผลตผลตภณฑใหเหมาะสมกบงานไดดงน 1) ชนดของพอลเมอร ซงอาจจะเปนเทอรโมพลาสตกหรอเทอรโมเซต 2) สารเสรมแรง เชน เสนใยแกว เสนใยคารบอนหรอเสนใยธรรมชาต และปรมาณสวนผสมในการผลต 3) สารเตมแตง เชน สารหลอลน สารเพมเสถยรภาพทางความรอน เปนตน 4) กรรมวธในการผลต 5) สภาวะในการผลต 2.1.1.1 พอลเมอรเมทรกซ (polymer matrix) [43, 44] พอลเมอรเมทรกซเปนสวนทหอหม และยดสวนวสดเสรมแรงเขาดวยกน ดงนนพอลเมอรเมทรกซมกมความเหนยวสง มคาความแขงแรง และคามอดลสต ากวาสารเสรมแรง หนาทหลก ๆ ของพอลเมอรเมทรกซ คอ 1) รกษาความเสถยรในรปราง และขนาดของวสดผสมพอลเมอร 2) ชวยท าใหวสดเสรมแรงกระจายตว 3) สามารถกระจายถายแรงทไดรบจากภายนอกไปยงวสดเสรมแรงได 4) ชวยใหวสดมความทนทานตอสภาพแวดลอมตาง ๆ ได พอลเมอรเมทรกซ สามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภท ตามลกษณะการแปรรปหรอพฤตกรรมในกระบวนการแปรรปเมอไดรบความรอน คอ เทอรโมเซตตง (thermosettings) และเทอรโมพลาสตก (thermoplastics) โดยในทนขอกลาวถงพอลเมอรประเภทเทอรโมพลาสตกกลมของพอลโพรพลน พอลโพรพลนเปนพลาสตกชนดหนงทมการใชมากเนองจากราคาถก เพราะสามารถสงเคราะหไดจากปโตรเลยมราคาถกโดยใช ziegler-type catalyst ซงมโครงสรางทางเคมดงภาพท 2.1

13

ภาพท 2.1 โครงสรางทางเคมของหนวยยอยของพอลโพรพลน [44]

โครงสราง และสมบตจากพอลเอทลนไปเปนพอลโพรพลนดวยการแทนทไฮโดรเจนดวยหมเมทล (-CH3) ทก ๆ 2 อะตอมของคารบอนในโครงสรางท าใหพอลโพรพลนมความแขงแรงมากขน ออนตวนอยลง หมเมทลในโครงสรางชวยท าใหเพ มอณหภมสภาพแกว (glass transition temperature; Tg) ดงนนพอลโพรพลนจงมจดหลอมเหลว และจดท าใหออนตวสงกวาพอล เอ ท ล น จ าก ก า ร ใช stereo specific catalysts ท า ให ส า ม า ร ถ ส ง เค ร า ะ ห isotactic polypropylene ซงมจดหลอมเหลว 165-177°C ซงวสดนถาไดรบความรอนทอณหภมประมาณ 120°C จะไมมการเปลยนรปราง พอลโพรพลนใชท าผลตภณฑตาง ๆ ในอตสาหกรรมมากมาย เพราะมสมบตทดหลายอยาง เชน ทนตอสารเคม ไมดดความชน ทนความรอนไดด มความหนาแนนต า (0.900-0.910 g/cm3) ผวหนาแขง และมรปรางเสถยรแตมความออนตวทจะโคงงอได ประกอบกบราคาของโมโนเมอรถกท าใหพอลโพรพลนเปนเทอรโมพลาสตกทไดรบความสนใจมากซงการประยกตของพอลโพรพลนทเปนหลกคอ ท าของใชในบาน และเครองไฟฟา ภาชนะบรรจ อปกรณในหองปฏบตการ ขวด และภาชนะตาง ๆ ใชท าพอลเมอรสหพนธ (copolymer) ททนตอแรงกระแทกแทนยางในระบบขนสง ไดแก ใชท าหมอแบตเตอร ใชหมกนชน ใบพด ทอน า พรม ถง แผนฟลมส าหรบหอของ 2.1.1.2 วสดเสรมแรง (reinforcement) สารเสรมแรงเปนสารเตมแตงทอยในรปของแขง ซงมโครงสรางแตกตางจากพอลเมอร ชวยท าใหสมบตทางกล หรอทางกายภาพดขน เชน เพมความตานทานแรงดง (tensile strength) วสดทใชเปนวสดเสรมแรง ไดแก ใยแกว ใยคารบอน เสนใยธรรมชาต ลกษณะของวสดเสรมแรง แบงตามโครงสรางไดดงน วสดเสรมแรงชนดไฟเบอร วสดเสรมแรงชนดเปนอนภาค และวสดเสรมแรงทมโครงสรางเปนแผนบาง การเสรมแรงดวยเสนใย ( fiber) จะชวยปรบปรงความทนทานตอการยด และเพมความแขงแรง จงเปนทนยมใชเปนวสดเสรมแรง การเลอกใชวสดเสรมแรงควรพจารณาปจจยหลายอยาง เชน สมบตทางกายภาพ ขนาดของอนภาค และความเปนผลก การกระจายตว ความคงทนระหวางการผลต และการใชงาน การเลอกใชวสดเสรมแรง ควรค านงถงหลกการดงน [29]

14

1) เสนใย หรอวสด เสรมแรงท ใชตองมคาความตานทานแรงดง ( tensile strength) และมอดลสสงกวาพอลเมอร 2) หนาททส าคญของพอลเมอร คอ การสงผาน และกระจายแรงระหวางเสนใย อกทงยงชวยปองกนการเสยดสกนระหวางเสนใยแตละตว ปองกนความชนไมใหสมผสกบเสนใย และยงชวยใหเสนใยท างานเปนกลมในการตานทานแรงหรอการเสยรปภายใตการใชงาน และชวยปองกนการซมผานของของเหลว และอากาศ 3) รอยตอระหวางผวเสนใย หรอวสดเสรมแรงกบพอลเมอร เปนจดทตองค านงถงมากเพอใหไดสมบตตามตองการ เมอไดรบแรงจดทไดรบแรงมากทสด คอ จดรอยตอ หรอใกลจดรอยตอระหวางผวของเสนใยกบพอลเมอร ถาจดนมการเชอมตอกนไมด อาจท าใหเกดความเสยหายกอนก าหนด ดงนนรอยตอนตองมลกษณะทางเคม และฟสกสทเหมาะสมทจะสงผานแรงจากพอลเมอรไปสวสดเสรมแรง โดยทวไปนยมใชสารคควบ (coupling agent) เปนตวเชอมตอผวของเสนใยกบพอลเมอรชวยใหมการสงผานแรง และกระจายแรงไดด 4) เมอเตมวสดเสรมแรงแลว ตองสามารถตกแตงผวใหสวยงามไดงาย เชน การพมพ หรอการตดกาว รวมถงการขดสของเครองจกร และตองค านงถงปญหาความปลอดภยเนองจากฝนละอองทเกดขนในระหวางการตกแตงชนงาน 5) ราคาของวสดเสรมแรงทใช เพราะวสดเสรมแรงทใชมกมราคาสง จงตองพจารณาถงตนทนของการผลต 2.2 กรรมวธในการผลต 2.2.1 กระบวนการอดรด (extrusion) [44] กระบวนการอดรดเปนกระบวนการผลตทส าคญอกวธหนงส าหรบใชกบเทอรโมพลาสตก กระบวนการนโดยมากใชผลตพวกทอ แทง เปนฟลม และแผนพลาสตก เครองอดรดอาจใชท าวตถดบทเปนพลาสตกผสมใหออกมามรปรางตาง ๆ กน เชน ท าเมด และใชกบพวกพลาสตกทใชแลว ในกระบวนการอดรดพลาสตกแสดงดงภาพท 2.2 เมดพลาสตกจะถกสงเขาไปใหความรอนแลวพลาสตกทหลอมเหลวจะถกบงคบใหออกทางทอเปด (die) ตามรปรางทตองการดวยสกรหมนพลาสตกทออกมาแลวจะท าใหเยนต ากวา Tg เพอใหแนใจวารปรางจะคงท การท าใหพลาสตกเยนลงใชวธเอาลมเปาหรอใชระบบน าเยนหลอ

15

ภาพท 2.2 การท างานสวนตาง ๆ ของเครองอดรด [44] 2.2.2 การขนรปแบบการอด (compression molding) [45, 46] การขนรปโดยใชแมพมพแบบกดอดเปนวธทใชกนมากทสดในอตสาหกรรมเมอเทยบกบการขนรปโดยใชแมพมพแบบอน เพราะเปนวธทงาย และเครองจกรทใชราคาไมสงมากนก เครองจกรทใช ไดแก เครองกดอดระบบไฮดรอลก (hydraulic press) ซงประกอบดวยแผนกดอด (platen) จ านวน 2 แผน หรอมากกวา 2 แผน ขนกบการออกแบบ แผนกดอดจะเลอนขนลงดวยระบบไฮดรอลกเพออดและสงผานแรงดนไปสแมพมพทอยตรงกลางระหวางแผนกดอด เครองจะสามารถตงอณหภม และควบคมความรอนใหคงทระหวางการผลต การขนรปชนงานพลาสตกวธนสวนใหญจะใชกบพลาสตกเทอรโมเซต เชน ฟนอลฟอมลดไฮด (phenol-formaldehyde) เมลามน (melamine) และเทอรโมเซตอน ๆ ในสวนของแมพมพแบบกดอดนประกอบดวยแมพมพ 2 สวน คอ แมพมพสวนบน (lid) และแมพมพสวนลาง (base) โดยแมพมพสวนลางจะมชองเปนรปรางของผลตภณฑ เรยกวา เบาพมพ (cavity) โดยเรมจากการน าแมพมพอนผานการใหความรอนกอนทจะบรรจเมดวสดผสมแลวใหแรงดนแกแมพมพ ความรอน และความดนจะท าใหพลาสตกเกดการไหลไปบรรจในชองวางตาง ๆ ของแมพมพ แลวปลอยทงไวทอณหภมสงจนกระทงเกดการเชอมโยงโมเลกลโดยสมบรณ กอนทจะหลอเยน และเอาชนงานออกจากแมพมพ ขอดของกระบวนการนคอ มตนทนการผลตต า เครองจกรไมซบซอน ราคาถก และแรงงานไมตองมความช านาญมาก สวนประกอบตาง ๆ ของเครองขนรปแบบการอดแสดงดงภาพท 2.3

16

ภาพท 2.3 สวนประกอบตาง ๆ ของเครองขนรปแบบการอด [45] 2.3 สมบตทางกล วสดพลาสตกตอบสนองตอสมบตทางกลซงเปนสมบตทส าคญทสด เพราะเปนขอจ ากด และเงอนไขของการใชงาน นอกจากนยงถกน ามาประยกตใชในสวนของความยดหยน โดยการออกแบบ และการเลอกวสดส าหรบการใชงานตาง ๆ มกจะตองค านงถงสมบตทางกล เชน สมบตความแขงแรงดง สมบตความแขงแรงอด และสมบตความแขงแรงดด โดยมรายละเอยดดงตอไปน

2.3.1 สมบตทางดานแรงดง (tensile properties) [47] การวดความแขงแรงดงและมอดลสเปนสวนส าคญของการชวดความลาในวสด และเปนสมบตทระบไวในวสดพลาสตก การทดสอบแรงดงคอการวดความสามารถของวสดทจะทนตอแรงทดงใหขาดออกจากกน เพอก าหนดขอบเขตการยดตวกอนจะขาด การทดสอบแรงดงชนงานทดสอบจะถกจบยดไวทปลายแตละดาน และถกดงใหแยกออกจากกนอยางตอเนองเพอวดแรงทท าใหชนงานทดสอบยดออกดวยอตราคงท จากการทดสอบนความเคน และความเครยดจะเกดขนซงท าหนาทก าหนดเงอนไขดง เชน ความเคน และความเครยดแรงดง (tensile stress and strain) รอยละของการยดตว (percentage of elongation) จดคราก (yield strength) ขดจ ากดการแปรผนตรง(proportional limit) ความเคนวกฤต (yield strength) และมอดลสของสภาพยดหยน (modulus of elasticity) ดงแสดงในภาพท 2.4 นอกจากนการเพมขนของความเรวในการดงมกสงผลตอการเพมขนของจดคราก (yield point) และคาความแขงแรงสงสด (ultimate strength) คาความแขงแรงสงสด และคามอดลสแรงดงสามารถค านวณไดจากสมการ (2.1) และสมการ (2.2)

17

Ultimate tensile strength =

2mm

Narea section-Cross

load Maximum (2.1)

Tensile modulus =

2mm

Nstrain Tensilestress Tensile (2.2)

ภาพท 2.4 เสนโคงความเคนและความเครยดของการทดสอบแรงดง

2.3.2 สมบตทางดานแรงอด (compressive properties) สมบตการอดของวสดพลาสตกมความส าคญมากส าหรบการวเคราะหการออกแบบผลตภณฑ และเปนหนงในกฎการออกแบบผลตภณฑขนพนฐาน คอ การประยกตใชแรงอดโครงสราง และการกระจายของแรงอยางทวถงทงโครงสรางของผลตภณฑ สมบตการอดเปนพฤตกรรมของวสดภายใตแรงอดในอตราทสม าเสมอของแรงทกระท าซงเปนการกระท าโดยการบบชนงานทดสอบแสดงดงภาพท 2.5 ส าหรบพลาสตกจะไมไดสรางความเสยหายโดยอดใหแตกหกเมอไมเกดการแตกหก คาความแขงแรงอดจากการเสยรปจะอยทระดบ 1-10 % นอกจากนสมบตการอดยงรวมถง คาความแขงแรงอด (compressive strength) มอดลส (modulus) ความเคนคราก (yield stress) การเปลยนแปลงรปรางเกนกวาจดคราก (deformation beyond yield point) และคาความเคนแรงอด (compressive strain) แตอยางไรกตามคาความแขงแรงอด และคามอดลสกเปนเพยงสองคาทถกก าหนดอยางแพรหลายในการออกแบบผลตภณฑ คาความแขงแรงอด และคามอดลสสามารถค านวณไดจากสมการ (2.3) และสมการ (2.4)

Ultimate compressive strength =

2mm

Narea section-Cross

load Maximum (2.3)

18

Compressive modulus =

2mm

Nstrain eCompressivstress eCompressiv (2.4)

ภาพท 2.5 การทดสอบแรงอด

2.3.3 สมบตทางดานการดด (flexural properties) [45, 48] เปนคาความเคนทไดจากการทดสอบใหเกดการงอตวโดยใชหวกด ( indentor) ซงกดลงตงฉากกบชนทดสอบทอยในลกษณะแนวนอนโดยมตวรองรบ (supporting jig) เปนตวก าหนดชวงหาง (span) การทดสอบแบบนชนทดสอบจะไดรบทงแรงเคนดง (tensile stress) และแรงเคนกด (Compressive stress) ซงแรงเคนกดจะเกดขนบนชนทดสอบ สวนแรงเคนดงจะเกดใตชนทดสอบดงภาพท 2.6 การทดสอบนสามารถทดสอบได 2 ลกษณะ คอการทดสอบแรงโคงงอแบบ 3 จด (three point bending) เปนการทดสอบความเคนโดยจะมตวกดส าหรบแรงกด 1 จด ซงอยดานบนชนทดสอบ และมตวรองรบทก าหนดระยะหางอยดานลางชนทดสอบ 2 จด ดงภาพท 2.7 และการทดสอบแรงโคงงอแบบ 4 จด (four point bending) และคา flexural strength คอความเคนมากทสด หรอความเคนโคงงอ (maximum stress or flexural stress :

max ) ทเกดตรงกลาง

ชนทดสอบตรงสวนผวนอกหาไดดงสมการ (2.5) มอดลสของความยดหยน (modulus of elasticity) ในการท าใหตวอยางโคงงอ สามารถค านวณไดจากสมการ (2.6) เมอ คอระยะทตวอยางเกดการโคงงอเมอถกกดดวยแรง F

Force

Force

Spec

imen

19

ภาพท 2.6 แรงเคนในชนทดสอบทหาความทนแรงโคงงอแบบ 3 จด [48]

Ultimate flexural strength =

2mm

N2Wh3FL

2 (2.5)

Flexural modulus =

2mm

N4Wh(slope)L

33

(2.6)

เมอ F = น าหนกทท าใหเกดการแตกของพอลเมอร L = ระยะหางระหวางต าแหนงของวสดทรองรบตวอยาง W = ความกวางของตวอยาง h = ความสงของตวอยาง m = ความชนจากกราฟการเปลยนรปทความเครยดในชวง 0.05% ถง 0.25%

ภาพท 2.7 การทดสอบความทนแรงโคงงอแบบ 3 จด [48]

จากคามอดลสการแตกราว (modulus of rupture) ทไดในกระบวนการทดสอบจะถกน ามาใชในการค านวณหาระดบน าหนกเพอใชในการทดสอบพฤตกรรมการคบของวสดผสมไมพลาสตกในงานวจยตอไป

20

2.4 การวเคราะหโครงสรางสณฐานวทยา [49] กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (scanning electron microscope ; SEM) เปนกลองจลทรรศนอเลกตรอนทมก าลงขยายสงสดประมาณ 10 นาโนเมตร การสรางภาพท าไดโดยการตรวจวดอเลกตรอนทสะทอนจากพนผวหนาของตวอยางทท าการส ารวจ ซงภาพทไดจากเครอง SEM นจะเปนภาพลกษณะของ 3 มต ดงนนเครอง SEM จงถกน ามาใชในการศกษาสณฐาน และรายละเอยดของลกษณะพนผวของตวอยาง เชน ลกษณะพนผวดานนอกของเนอเยอและเซลล หนาตดของโลหะ และวสด เปนตน หลกการท างานของเครอง SEM จะประกอบดวยแหลงก าเนดอเลกตรอนซงท าหนาทผลตอเลกตรอนเพอปอนใหกบระบบ โดยกลมอเลกตรอนทไดจากแหลงก าเนดจะถกเรงดวยสนามไฟฟา จากนนกลมอเลกตรอนจะผานเลนสรวบรวมรงส (condenser lens) เพอท าใหกลมอเลกตรอนกลายเปนล าอเลกตรอน ซงสามารถปรบใหขนาดของล าอเลกตรอนใหญหรอเลกไดตามตองการ หากตองการภาพทมความคมชดจะปรบใหล าอเลกตรอนมขนาดเลก หลงจากนนล าอเลกตรอนจะถกปรบระยะโฟกสโดยเลนสใกลวตถ (objective lens) ลงไปบนผวชนงานทตองการศกษา หลงจากล าอเลกตรอนถกกราดลงบนชนงานจะท าใหเกดอเลกตรอนทตยภม (secondary electron) ขน ซงสญญาณจากอเลกตรอนทตยภมนจะถกบนทก และแปลงไปเปนสญญาณทางอเลกทรอนกส และถกน าไปสรางเปนภาพบนจอโทรทศนตอไป และสามารถบนทกภาพจากหนาจอโทรทศนไดเลย สวนประกอบและการท างานของเครอง SEM ดงภาพท 2.8

ภาพท 2.8 สวนประกอบและการท างานของเครอง SEM [49]

21

2.5 การวเคราะหสมบตทางความรอน [50] การวเคราะหสมบตทางเทอรมอแกรวเมตรก (thermo gravimetric analysis; TGA) เปนวธการวเคราะหสมบตทางความรอนแบบหนง โดยตรวจสอบการเปลยนแปลงมวลของสารตวอยาง เมอเทยบกบเวลาทอณหภมคงทหรอเมอเทยบกบอณหภมทอตราการเพมอณหภมคงท ในการวเคราะหวธนมวลของสารตวอยางซงอยในบรรยากาศทถกควบคมจะถกบนทกอยางตอเนอง กราฟท ไดจาก TGA เรยกวา TGA thermogram หรอ thermal decomposition curve เปนความสมพนธระหวางการเปลยนแปลงมวลเทยบกบเวลาหรออณหภม ขอมลทไดจากวธ TGA คอนขางจ ากดวาขอมลทไดจากการทดสอบสมบตทางความรอนวธอน เนองจากการเปลยนแปลงอณหภมจะตองมผลตอการเปลยนแปลงมวลสารตวอยางจงจะสามารถทดสอบโดยวธนได ดงนนวธ TGA จงจ ากดอยเฉพาะการตรวจสอบเกยวกบ กระบวนการสลายตวหรอปฏกรยาออกซไดซ หรอกระบวนการทางกายภาพ เชน การระเหย (evaporation) การระเหด (sublimation) หรอการปลอยสาร (desorption) 2.6 สมบตเชงวสโคอลาสตกของวสด [51, 52] วสดพอลเมอรทมสมบตวสโคอลาสตกจะแสดงสมบตระหวางการยดหยน และการไหลหนดโดยจะแสดงสมบตการยดหยนเชงเสน (linear elasticity) ในขอบเขตทมความเครยดต า ๆ (small strains) แตเมอความเครยดเพมขนเกนขดจ ากดหนง ความสมพนธเชงเสนระหวางความเคนกบความเครยดกจะหมดไป โดยทความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยดนจะเปนฟงกชนของอตราการเสยรป (rate of deformation) ดงภาพท 2.9

ภาพท 2.9 สมบตการยดหยนเชงเสนและการยดหยนไมเชงเสน [51]

22

ปรากฏการณทแสดงสมบตของวสโคอลาสตกไดแก การคบ (creep) การคลายความเคน (stress relaxation) และการคนรป (recovery) สามารถอธบายไดดวยการเคลอนทของโมเลกลขนาดใหญหรอโซโมเลกล โดยการเคลอนทของโซโมเลกลหนงขามอกโซโมเลกลหนงนนเปนการเคลอนทแบบไหลหนด (viscous flow) สวนการเคลอนทของสวนยอยหนงในโซโมเลกลกบสวนอนของโซโมเลกลเดยวกนจะกอใหเกดการเรยงตวใหมเปนผลใหวสดแสดงสมบตยดหยน (elastic) ออกมา การคบจะเกดขนเมอวสดของแขง (solid materials) ถกแรงกระท าหรอรบภาระ (load) จะเกดความเคน (stress) ขนภายในวสดท าใหเกดการเปลยนรป (deformation) ภายใตภาระหรอความเคนคงท การเปลยนรปจะเกดขนอยางตอเนองปรากฏการณเชนนเรยกวา การคบ (creep) พฤตกรรมการคบของวสดขนอยกบตวแปรทส าคญไดแก ความเคน อณหภม และเวลา เมอทดสอบใหวสดรบภาระคงท (constant load creep) หรอรบความเคนคงท (constant stress creep) การเปลยนรปทเกดขนทงหมด (overall deformation, ε ) ของวสดสามารถเขยนแทนไดดวยสมการ (2.7) [53]

T)t,,(0

σεε ε (2.7)

เมอ

0ε คอ ความเครยดทนททนใด (instantaneous strain)

T)t,,(σε คอ คาความเครยดของการคบ (creep strain) ซงเปนคาทขนกบความเคน (σ ) อณหภม (T) และเวลา (t) สมมตในการทดสอบการคบของวสดโดยก าหนดใหภาระแรงดงคงท (constant tension load) และอณหภมคงท (constant temperature) พฤตกรรมการคบของวสดสามารถแสดงไดโดยเสนโคงการคบ (creep curve) ซงเปนการพลอตคาความเครยดของการคบบนแกน y ตอเวลาบนแกน x ดงแสดงในภาพท 2.10

23

ภาพท 2.10 ลกษณะของเสนโคงการคบ [53]

เสนโคงการคบสามารถแบงออกไดเปน 3 ระยะคอ (1) ระยะแรก (primary) ระยะนอตราการคบจะคอย ๆ ลดลงเมอเวลาผานไป เสนโคงความเครยดของการคบตอเวลามลกษณะโคงคว า ซงจดเปนเสนโคงการคบระยะแรกแบบปกต (normal primary creep) (2) ระยะท สอง (secondary creep) หรอระยะการคบแบบสถานะคงท (steady state creep) เปนระยะทอตราการคบมคาคงท และต าสด เสนโคงการคบจะเพมขนเปนเสนตรง (3) ระยะทสาม (tertiary creep) เปนระยะทอตราการคบจะเพมสงขนเรอย ๆ จนถงจดทวสดแตกหก (rupture) เสนโคงการคบจะมลกษณะเปนเสนโคงแบบหงาย ความสมพนธของการคบกบคาความเคน และความเครยดของสมบตนคอเมอวสดพอลเมอรมแรงภายนอกมากระท าโดยก าหนดใหแรงกระท าคงทตลอดเวลาของภาระกระท า ซงเปนผลใหความเคนคงทความเครยดทเกดขนจะแปรผนไปตามเวลา (time dependent) ดงแสดงในภาพท 2.11 ยงเวลามากขนคาของความเครยดกจะมากขนตามเวลาเขยนไดดงสมการ (2.8)

σ

ε(t)D(t) (2.8)

เมอ D(t) คอ การคบของวตถทจะเกดการครากตวแบบยดหยนภายใตแรงกระท าท เวลา t ใด ๆ (t)ε คอ ฟงกชนของความเครยดทขนกบเวลา

σ = constant t = constant

24

ภาพท 2.11 การคบตวเปนฟงกชนของเวลาทเวลา t ใด ๆ [52]

พฤตกรรมยดหยนหนดของพอลเมอรไดถกศกษาคนควาและจ าลองรปแบบตาง ๆ เพอใหไดผลทใกลเคยงกบพฤตกรรมทเปนจรงของพอลเมอรทไดจากการทดลองและทดสอบมากทสด จากการวเคราะหทผานมาพบวาแบบจ าลองทสามารถอธบายพฤตกรรมของวสดยดหยนหนดไดดทสดคอ แบบจ าลองวเคราะหทางคณตศาสตรของสปรงและแดชพอต ถงแมวาโครงสรางทางโมเลกลของวสดพอลเมอรไมไดแยกเปนสวน ๆ เหมอนในแบบจ าลอง แตกเพยงพอทจะท าใหสามารถเขาใจพนฐานเบองตนเกยวกบพฤตกรรมของวสดพอลเมอรไดคอนขางด [45] สมบตวสโคอลาสตกสามารถท าการวเคราะหความเคนหรอความเครยดจากแบบจ าลองพฤตกรรมเชงกลทตออนกรมกนระหวางชนสวนสปรง (spring) และชนสวนตวหนวง (dashpot) เรยกวา แบบจ าลองแมกซเวลล (Maxwell model) แสดงตามภาพท 2.12 เมอน ามาตอแบบอนกรมจะเรยกวา “ชนสวนแมกซเวลล” มพฤตกรรมแบบผอนคลายความเคนเมอน าชนสวนแมกซเวลล 2 ชดขนไปตอขนานจะแทนสมบตเชงวสโคอลาสตกไดด

ภาพท 2.12 แบบจ าลองของแมกซเวลล [45]

แบบจ าลองของแมกซเวลลแสดงดงภาพท 2.12 ความเครยดทงหมด (หรออตราความเครยด) ทเกดขนเปนการรวมกนระหวางคาความเครยดของชนสวนสปรง และชนสวนตวหนวงจากกฎของฮค อตราความเครยดของสปรงยดหยนในอดมคตเขยนไดดงสมการ (2.9)

25

dtd

E1

dtd σε

(2.9)

อตราความเครยดของชนสวนตวหนวงดงสมการ (2.10)

σε

dtd (2.10)

แบบจ าลองของแมกซเวลเกดจากผลรวมของอตราความเครยดจากสมการ (2.9) และสมการ (2.10) สามารถเขยนไดดงสมการ (2.11)

σσε

dtd

E1

dtd (2.11)

ภาพท 2.13 แบบจ าลองของเคลวน [45]

ส าหรบแบบจ าลองทตอขนานกนระหวางชนสวนสปรง และชนสวนตวหนวงเรยกวาแบบจ าลองเคลวนหรอเรยกอกอยางวาแบบจ าลองวอยท (Voigt model) ประกอบดวยสปรงกบตวหนวงตอแบบขนานกนจากภาพท 2.13 เมอมการใสภาระเขาไปแบบจ าลองชนดนจะไมมการเคลอนททนทเพราะตวหนวงจะเปนตวเหนยวไวใหคอย ๆ เคลอนทไป การเคลอนทของตวหนวงจะมลกษณะเปนสมการเอกซโพเนนเชยล ความเคนของแบบจ าลองเคลวนสามารถเขยนไดดงสมการ (2.12)

dtdE

εσ (2.12)

โดยทวไปคาความเครยดของการคบ T)t,,(σ ε จะขนอยกบ ความเคน (σ ) เวลา (t) และอณหภม (T) ซงประกอบไปดวย 3 องคประกอบหลก คอ การเปลยนรปของสมบตยดหยน

26

T)( ,e σε การเปลยนรปของสมบตวสโคอลาสตก T)t,,(ve σε และการเปลยนรปของสมบตวสโค

พลาสตก T)t,,(p σε [11] สามารถเขยนไดดงสมการ (2.13)

T)t,,(T)t,,(T)(T)t,,( pve,e σεσεσεσ ε (2.13)

จากแบบจ าลองของแมกซเวลลและเคลวนพบวาแบบจ าลองของแมกซเวลลสามารถใชท านายการคลายความเคนไดอยางสมเหตสมผลแตส าหรบการคบและการการคนตวยงไมสอดคลองตามความเปนจรง ในทางกลบกนส าหรบแบบจ าลองของเคลวนสามารถใชท านายการคบและการคนตวไดอยางสมเหตสมผลแตมขอดอยในการท านายการคลายความเคน ดงนนในทางปฏบตจงมกมการน าแบบจ าลองทงสองมาผสมผสานเพอใชในการท านายพฤตกรรมของพอลเมอรใหเปนไปอยางถกตองทสด [45] เพออธบายและท านายพฤตกรรมการคบระยะสนหลาย ๆ แบบจ าลองไดมการพฒนา และประยกตใชสวนประกอบทเปนความสมพนธของวสดพอลเมอร 4 องคประกอบของแบบจ าลองเบอรเกอร [47] ซงเปนแบบจ าลองทางคณตศาสตรทไดรบการเผยแพร และใหการคาดการณทนาพอใจ แบบจ าลองนเปนการรวมกนของแบบจ าลองแมกซเวลลและเคลวน ซงประกอบดวยสมบตย ดหยน และสมบตวสโคอลาสตก ส าหรบรปแบบสมการทางคณตศาสตรของเบอรเกอรสามารถแสดงดงสมการ (2.14) [11]

MK

K

KMttexp1(t) E

EE η

σ

η

σσ ε

(2.14)

ตวแบบจ าลองของเบอรเกอรประกอบไปดวยการตออนกรมกนระหวางชนสวนสปรง และชนสวนตวหนวงโดยมตวแบบของเคลวลทมสปรงกบตวหนวงตอแบบขนานกนแทรกอยระหวางกลาง แสดงดงภาพท 2.14

ภาพท 2.14 แบบจ าลองเบอรเกอร 4 องคประกอบ [11]

27

เมอ ε คอ ความเครยดสะสมขนอยกบเวลา t เมอเกดความเคน ε และ ME แสดงใหเหนถงมอดลสยดหยนของสปรงตามทก าหนดในองคประกอบแมกซเวล การเปลยนรปของสมบตยดหยนสามารถคนรปไดทนท เมอน าความเคนทกระท าออกโดยท KE และ Kη ซงเปนตวแทนของมอดลสยดหยนของสปรง และความหนดของแดชพอตตามล าดบในองคประกอบของเคลวน ซงเชอมโยงกบความลาและความหนดของ Mη ทเนนการไหลของหวงโซพอลเมอรสายสน ๆ แสดงใหเหนถงความหนดของแดชพอตทก าหนดความหนดในองคประกอบของแมกซเวล แบบจ าลองนสามารถชวยในการอธบายพฤตกรรมการคบแสดงดงภาพท 2.15 จากภาพแสดงถงขนตอนการเปลยนรปของชนสวนทางกลทสมพนธกบพฤตกรรมการคบโดยทเวลาเรมตน t0 แบบจ าลองมความยาวเทากบ l เมอใสภาระ p ณ เวลา t1 จะเกดการเปลยนรปยดหยนอยางทนทสงผลใหเกดการยดตวของสปรง ke ซงมแนวโนมเสนโคงเปนเชงเสน ชวงวสโคอลาสตกของการคบทระหวางเวลา t1 และ t2 เปนการผสมผสานระหวางเกดการท างานรวมกนของสปรง kde กบตวหนวง rde เกดเสนโคงไมเปนเชงเสน และชวงปลายเปนการท างานของตวหนวง re ซงสงผลใหเกดเสนโคงเชงเสนจนกระทงน าภาระออกจะเกดขนตอนการคลายความเคนตอไป [13]

ภาพท 2.15 แบบจ าลองเบอรเกอร 4 องคประกอบของพฤตกรรมการคบ [13]

การจ าลองพฤตกรรมหยนหนดดวย 6 องคประกอบของแบบจ าลองเบอรเกอรแสดงดงภาพท 2.16 เปนการตอพวงกนของแบบจ าลองเคลวลสองชดแทรกอยระหวางการตออนกรมชนสวนสปรง และชนสวนตวหนวงของแบบจ าลองแมกซเวล

28

ภาพท 2.16 แบบจ าลองเบอรเกอร 6 องคประกอบ [54]

แบบจ าลองนเปนการเปรยบเทยบประสทธภาพการท างานทางกลทมความหนดของ ชนสวนแดชพอต (dashpot) และการตอบสนองตอความยดหยนของชนสวนสปรง (spring) โดยเฉพาะอยางยงรปแบบสมการทางคณตศาสตรของเบอรเกอร ในการท างาน การรวมชดองคประกอบแมกซเวลหนงชด และองคประกอบเคลวนสองชดซงมสวนชวยในการท านายพฤตกรรมการคบในชวงวสโคอลาสตกไดแมนย าและถกตองกบขอมลจากการทดสอบมากยงขนดงแสดงในสมการ (2.15) [54]

02

2

21

1

10ttexp1texp1(t) E

E

E

EE η

σ

η

σ

η

σσ ε

(2.15)

เมอ ε คอ ความเครยดสะสมขนอยกบเวลา (t) t คอ เวลา

0E คอ การตอบสนองทรวดเรวตอความยดหยนของวสด

1

E และ 2E คอ มอดลสยดหยนของสปรง

1η และ 2η คอ ความหนดของแดชพอตขององคประกอบเคลวน 0η คอ ความหนดของแดชพอตขององคประกอบแมกซเวล

แบบจ าลองสมการยกก าลงเปนอกหนงแบบจ าลองทางคณตศาสตรทถกน ามาใชวเคราะหความหนดของพอลเมอร แสดงดงสมการ (2.16) [55, 56]

n0tr(t) ε (2.16)

เมอ ε คอ ความเครยดจากการคบทเวลา t r0 คอ ตวแปรความยดหยนของการตอบสนองอยางทนท n คอ เลขชก าลงของสมการยกก าลงเพมขนตามอณหภมและความเคนทเพมขน

29

สองตวแปรของแบบจ าลองสมการยกก าลง คาตวแปรความยดหยนของการตอบสนองอยางทนท และเลขยกก าลงไดรบผลกระทบอยางมนยส าคญโดยระดบความเครยด และอณหภม

2.7 พฤตกรรมวสโคอลาสตกทขนกบอณหภม [52] พฤตกรรมวสโคอลาสตกประกอบดวยโซโมเลกลขนาดยาวยดดวยพนธะแวนเดอรวาลสซงไมแขงแรงมากนก โซโมเลกลเหลานเมอไดรบความรอนพนธะทยดของแตละสายโซจะมความออนแอลง และสายโซกจะเคลอนทไดมากขนท าใหพอลเมอรมลกษณะทออนนมลง เมออณหภมสงเพยงพอแตภายหลงจากปลอยใหเยนลงพอลเมอรทหลอมเหลวดงกลาว สามารถทจะแขงตวอกครง ความสามารถในการหลอมเหลว และแขงตวไดใหมหลายครงนถอไดวาเปนขอดของพอลเมอรแตในขณะเดยวกนกเปนขอเสย คอ พอลเมอร ประเภทนมกไมทนตออณหภมสง และในแตละรอบของการหลอมเหลวนนพอลเมอรทแขงตวกลบมาใหม มกมสมบตทดอยลงกวาเดมดวย หากสมมตโดยปรยายวามเพยงการเปลยนในชวงวสโคอลาสตกชวงเดยวเทานนทสอดคลองกบการเปลยนจากสถานะคลายแกวทอณหภมต าไปเปนสถานะยางในทางปฏบตจะมการเปลยนแปลงการผอนคลายหลายอยาง ส าหรบสถานะตวอยางของพอลเมอรแสดงดงภาพท 2.17 ทอณหภมต า ๆ มกจะอยในชวงการเปลยนแปลงคามอดลสเพยงเลกนอยการเปลยนแปลงเหลานเนองมาจากลกษณะพเศษบางประการซงมกเรยกวา อณหภมสภาพแกว (Tg) ซงกอใหเกดการเปลยนแปลงของคามอดลสอยางมากทมกแสดงโดยอณหภมสภาพแกว

ภาพท 2.17 คามอดลสทขนกบอณหภม [52]

30

แมวาการใชการทดสอบพฤตกรรมการคบจะมสภาพการทดสอบทใกลเคยงกบสภาวะจรงมาก แตยงคงมขอจ ากดในดานของชวงเวลาทใชในทดสอบกบอายการใชงานจรง เนองจากไมสามารถรอผลการทดสอบไดนานเปนเวลาหลายสบป จงไดคนหาทางออกของปญหานคอการท าการทดลองทอณหภมตาง ๆ กนแลวน ามาสรางเปนเสนโคงหลก (master curve) โดยใชหลกการซอนทบกนระหวางเวลา อณหภมและความเคน (time-temperature and stress superposition; TTSP) เปนแนวคดในฟสกสพอลเมอรจะใชก าหนดสมบตทางกลของความยดหยนหนดเชงเสนจากสมบตท อณหภม อางอง [57] เสนโคงของคามอดลสจะขนอยกบเวลาโดยไม ได เกดจากการเปลยนแปลงรปรางตามอณหภมแตจะปรากฎเฉพาะในการเลอนเสนโคงหลกไปทางดานซาย และดานขวาทก าหนดโดยอณหภมอางอง เสนโคงหลกสามารถน ามาใชในการท านายพฤตกรรมการคบในเวลายาวแมการทดลองจะถกจดดวยเวลาทสน โดยปกตพอลเมอรมลกษณะหยนหนดซงเปนพฤตกรรมทแสดงออกในชวงการเปลยนรปนขนอยกบอณหภมและเวลา เชน พอลเมอรภายใตภาระคงทโดยมอดลสยดหยนของวสดจะลดลงตามชวงเวลาเกดขนเนองจากการจดเรยงตวใหมของโมเลกลเพอพยายามลดความเคนใหนอยลง พฤตกรรมทขนอยกบเวลาแสดงใหเหนถงการประเมนสมรรถนะของวสดไดอยางแมนย าในการทดสอบวสดภายใตอณหภมและเวลาจนสนสดการใชงาน หลกการพนฐานของหลกการซอนทบกนแสดงใหเหนถงการเทากนระหวางอณหภมและเวลา นนคอการทดสอบวสดภายใตภาระ และอณหภมทคงทในระยะยาวจะสงผลใหเกดคาความเครยดในชนงานทสงขนสงผลตอเสนโคงวสโคอลาสตกทเพมขนเรอย ๆ ตามเวลา เชนเดยวกบการใชขอมลวสโคอลาสตกทเกบไดในแตละชวงอณหภมสามารถน ามาซอนทบขอมลอนทมอณหภมทแตกตางกนโดยการขยบเสนโคงตามแกนของเวลา ซงหลกการซอนทบกนตงอยบนสมมตฐานทวากระบวนการทเกยวของกบการผอนคลาย หรอการจดเรยงตวใหมของโมเลกลในอตราความเครยดทเพมขนอยางรวดเรวทอณหภมสงขน [58] ซงหลกการนไดถกน ามาใชอยางแพรหลายกบวสดหนด เชน พลาสตกไมเสรมแรง เปนทชดเจนวาความสมพนธระหวางเวลา และอณหภม หรอเวลา และความเคน ผลกระทบของอณหภมคงทหรอการเปลยนแปลงความเครยดทขนกบเวลามผลเทากบการเลอนตวแบบในลอการทมมาตราสวนเวลา (time-scale) สวนเสนโคงหลกทอณหภมอางอง (Tref) จะใชลอการทมมาตราสวนเวลา รวมถงเสนโคงการคบทอณหภมทแตกตางกนเหลานจะถกวางไวบนเสนโคงหลกโดยการเลอนแกนในแนวนอน แสดงดงภาพท 2.18

31

ภาพท 2.18 การสรางเสนโคงหลกโดยการเลอนแกนในแนวนอน [40]

พฤตกรรมเชงกลของพอลเมอรจะขนอยกบอณหภม เรยกวา พฤตกรรมหนด ไมเพยงแตบรเวณเหนออณหภมสภาพแกว (Tg) แตยงรวมไปถงดานลางเสน Tg ดวย พฤตกรรมทางกลของพอลเมอรยงแสดงใหเหนเวลา และการขนอยกบอณหภมทต ากวา Tg ซงอยในชวงอณหภมทใชงานตามปกตเมอเทยบกบเวลาทลดลงทอณหภมอางองถกสรางโดยขยบขอมลทวดไดทอณหภมสงพรอมแกนเวลาบนทก (แกนนอน) ขอมลทวดไดทอณหภมสงดานลาง Tg ไมสามารถซอนทบไดอยางราบรนโดยขยบแนวนอนเทานนดงแสดงในภาพท 2.18 เสนโคงหลกทดราบเรยบดงภาพท 2.19 กวาจะถกเลอนขอมลทวดในแนวตงเชนเดยวกบแนวนอน ในขณะทการแกไขความรอนขนอยกบความยดหยนของเอนโทรปทอณหภมสงกวา Tg เปนทรกนอยางดวาการเลอนแกนในแนวตงเปนการแกไขความหนดของเอนโทรปททอณหภมสงกวา Tg

ภาพท 2.19 การสรางเสนโคงหลกโดยการเลอนแกนในแนวนอนและแนวตง [40]

อยางไรกตามขอจ ากดของการท านายสมบตเชงกลของพอลเมอรจากเสนโคงหลก คอ ความคลาดเคลอนทอาจจะเกดจากสภาพแวดลอม เชน การเสอมสภาพทางโครงสราง และการสญเสยสมบตเนองจากแสงแดด และความรอน เปนตน

32

2.8 การยนยนผลการทดลอง [59] เนองจากการพยากรณมดวยกนหลายวธและเปาหมายสงสดในการพยากรณทผเกยวของกบการพยากรณทก ๆ ฝายตองการ คอการไดคาพยากรณทมความถกตองและคาความถกตองของการพยากรณจะมากหรอนอยนนจะขนอยกบคาความคลาดเคลอนในการพยากรณ (forecast error) ดงนนการทจะตดสนวาวธการพยากรณแบบใดใหค าตอบทดทสดจงจ าเปนจะตองมดชนชวดเพอตรวจสอบวาคาทไดจากการพยากรณแตกตางจากคาจรงมากนอยเพยงใด ณ ชวงเวลา t เดยวกนใด ๆ หากคาจรงแตกตางจากคาพยากรณมาก คาความคลาดเคลอนของการพยากรณกจะ มคาสง การวดความคลาดเคลอนของคาจรงและคาทพยากรณไดโดยใชคาสมประสทธตาง ๆ หรอจ านวนขอมลตาง ๆ จะพจารณาจากการทคาจรงใกลเคยงคาพยากรณทสด หรอท าใหเกดความคลาดเคลอนนอยทสด ยอมเปนคาทเหมาะสมกบการใชพยากรณใหไดผลลพธทแมนย า การวดความคลาดเคลอนสามารถวดไดจากคาตาง ๆ เชน คาเฉลยความคลาดเคลอนก าลงสอง (mean square error; MSE) คาเฉลยของคาสมบรณของความคลาดเคลอน (mean absolute error; MAE) และ คาเฉลยเปอรเซนตความคลาดเคลอนสมบรณ (mean absolute percentage error; MAPE) อยางไรกตามการวดความถกตองของการพยากรณโดยใชคารอยละความคลาดเคลอนสมบรณเฉลย นนจะมขอไดเปรยบกวาอก 2 วธทกลาวมา เนองจากเปนการวดความคลาดเคลอนของการพยากรณเทยบกบคาขอมลจรงจงสามารถทจะใชในการประเมนการพยากรณไดเหมาะสมกวา นนคอคา MAPE ยงนอย หมายถงการพยากรณยงแมนย า ส าหรบวธคาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอน (mean absolute percent error; MAPE) ถาหากคาเฉลยของคาสมบรณของเปอรเซนตของความคลาดเคลอนทไดนอย แสดงวาการพยากรณยงมความแมนย าซงค านวณไดจากสมการ (2.17)

100 x T

YT

N

1 MAPE

n

1-t t

tt

(2.17)

เมอ Tt คอ คาจรงของผลลพธในชวงเวลา Yt คอ คาทพยากรณในชวงเวลา t N คอ จ านวนชวงเวลาของขอมลทพยากรณ

บทท 3

วธด ำเนนกำรวจย ในบทนจะกลาวถง วสด อปกรณ เครองมอวด รวมถงวธในการทดสอบสมบตทางกล และวธการทดสอบพฤตกรรมการคบทงการทดสอบระยะสน และการทดสอบระยะยาว 3.1 วสด และสำรเคม 3.1.1 พอลโพรพลนรไซเคลเกรด WT170 มดชนการหลอมไหล (melt flow index) 11 กรมตอ 10 นาท ท อณหภม 230°C จดจ าหน ายโดย บรษทวทยาอนเตอร เทรด จ ากด (สมทรปราการ ประเทศไทย) ดงภาพท 3.1 3.1.2 ผงไมยางพาราทรบมาจากโรงงานเฟอรนเจอรไมยางพาราในจงหวดสงขลา (ประเทศไทย) ดงภาพท 3.2 3.1.3 ส า ร ค ค ว บ (maleic anhydride-grafted polypropylene; MAPP) จ ดจ าหนายโดย บรษท Sigma-Aldrich (Missouri, USA) ดงภาพท 3.3 3.1.4 สารตานทานรงสยว (hindered amine light stabilizer; MEUV008) จดจ าหนายโดย บรษท ทเอช คลเลอร จ ากด (สมทรปราการ ประเทศไทย) ดงภาพท 3.4 3.1.5 สารหลอล น (paraffin) จดจ าหน ายโดย บรษท Nippon Seiro จ ากด (Yamaguchi, Japan) ดงภาพท 3.5

ภาพท 3.1 พอลโพรพลนรไซเคล

34

ภาพท 3.2 ผงไมยางพารา

ภาพท 3.3 สารคควบ

ภาพท 3.4 สารตานรงสยว

35

ภาพท 3.5 สารหลอลน

3.2 เครองมอ และอปกรณ 3.2.1 เครองรอนแยกขนาด ยหอ Ro-tap ผลตโดยบรษท W.S. Tyler (Ohio, USA) ใชส าหรบแยกขนาดผงไมยางพาราโดยการใชตะแกรงรอนใหผานขนาด 80 เมช (< 180 μm) ดงภาพท 3.6

ภาพท 3.6 เครองรอนแยกขนาด

36

3.2.2. ตอบความรอน ยหอ Heraeus ผลตโดยบรษท Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG จ ากด (Hanau, Germany) ใชส าหรบอบไลความชนทอณหภม 110°C ของผงไมยางพารา และชนงานทดสอบ ดงภาพท 3.7

ภาพท 3.7 ตอบความรอน

3.2.3 เครองยอยพลาสตก ใชในการยอยวสดผสมทผานกระบวนการผสมโดยเครองอดรดใหไดเมดวสดผสมขนาดเลก ดงภาพท 3.8

ภาพท 3.8 เครองยอยพลาสตกและวตถดบส าหรบปอนเขา

หลง

กอน

37

3.2.4 เครองอดรดแบบเกลยวเดยว ยหอ Cincinnati ผลตโดยบรษท Cincinnati Milacron จ ากด (Malterdingen, Germany) ใชในการผสมเมดพลาสตก และผงไม เพอใหไดเมดวสดผสม (wood plastic composite pellets) ความเรวหมนของเกลยว 50 รอบตอนาท ใชอณหภมระหวาง 170-190°C ดงภาพท 3.9

ภาพท 3.9 เครองอดรดแบบเกลยวเดยว

3.2.5 เครองอดรอน ใชส าหรบขนรปชนงานทดสอบ ตวเครองประกอบไปดวยสวนของแมพมพอดรอน และแมพมพหลอเยน ก าลงในการอดสงสด 2,500 psi ดงภาพท 3.10

ภาพท 3.10 เครองอดรอน

38

3.2.6 แมพมพส าหรบขนรปชนงานทดสอบ ประกอบดวย 2 สวน ดงน

1) แมพมพแผนบน และแมพมพแผนลางขนาด 240 มม. x 340 มม. x 6 มม. ส าหรบประกบเพออดแบบแมพมพแผนกลางทใสเมดวสดผสมไว ดงภาพท 3.11

ภาพท 3.11 แมพมพแผนบนและแมพมพแผนลาง

2) แบบแมพมพแผนกลางมขนาด 200 มม. x 300 มม. x 6 มม. สามารถขนรปชนงานทดสอบไดจ านวน 10 ชนตอการอด 1 ครง ดงภาพท 3.12

ภาพท 3.12 แบบแมพมพแผนกลาง

39

3.2.7 เครองมอส าหรบกระบวนการทดสอบ ประกอบดวย เครองทดสอบสมบตทางวสด เตาอบส าหรบเครองทดสอบวสด และกลองจลทรรศนอเลกตรอนชนดสองกราด โดยมรายละเอยดดงตอไปน

1) เครองทดสอบสมบตทางวสด ยหอ Instron โมเดล 5582 ผลตโดยบรษท Instron corporation จ ากด (Massachusetts, USA) ใชในการวดคาสมบตทางกลดานความแขงแรงดด ความแขงแรงดง และความแขงแรงอด ความเรวทใชในการทดสอบดดคอ 2 มลลเมตรตอนาท และทดสอบท อณหภมหอง 25 °C [60] สถานททดสอบภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร ดงภาพท 3.13

ภาพท 3.13 เครองทดสอบสมบตทางวสด

2) เตาอบส าหรบเครองทดสอบวสด ใชส าหรบควบคมอณหภม และสภาวะในการทดลองใหแกชนงานทดสอบ โดยจะใหความรอนทอณหภม 38-68°C เพอเรงการเสยรปใหกบชนงานทดสอบใหเกดการคบทรวดเรวยงขน ดงภาพท 3.14

40

ภาพท 3.14 เตาอบส าหรบเครองทดสอบวสด

3) ก ล อ งจ ล ท รรศ น อ เล ก ต รอ น ช น ด ส อ งก ร าด ( scanning electron microscope; SEM) ย ห อ FEITM โม เดล quanta 400 ผล ต โดยบรษ ท FEI company จ าก ด (Oregon, USA) เป น เครองม อวจ ยทางวทยาศาสตรท ใช ส าหรบศ กษาโครงสร างจลภาค (microstructure) ของตวอยาง เพอวเคราะหการกระจายตวของผงไม และการยดเกาะระหวางพลาสตกและผงไม โดยมก าลงขยายสงสด 300,000 เทา ในสวนของงานวจยนไดใชก าลงขยายท 100 และ 1,000 เทา สถานททดสอบศนยเครองมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร แสดงดงภาพท 3.15

ภาพท 3.15 กลองจลทรรศนอเลกตรอนชนดสองกราด

ทมา : ศนยเครองมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร [61]

เตำอบ

41

4) เครองวเคราะหการเปลยนแปลงน าหนกของสารโดยอาศยสมบตทางความรอน (thermogravimetric Analyzer; TGA) ยหอ PerkinElmer โมเดล TGA7 ผลตโดยบรษท PerkinElmer จ ากด (Massachusetts, USA) ใชวเคราะหหาปรมาณน าหนกทหายไป เนองจากการสลายตวขององคประกอบในสารตวอยาง เมอมการเปลยนแปลงอณหภมในชวง 50 ถง 1,300°C วสดตาง ๆ ทศกษาไดแก ดน ยาง ไม เซรามกส พลาสตก วสดผสม เปนตน สถานททดสอบศนยเครองมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร แสดงดงภาพท 3.16

ภาพท 3.16 เครองวเคราะหการเปลยนแปลงน าหนกของสารโดยอาศยสมบตทางความรอน ทมา : ศนยเครองมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร [61]

3.2.8 ชดทดสอบพฤตกรรมการคบแสดงดงภาพท 3.17 ผานการสรางแบบจ าลองสามมตดวยโปรแกรม solid work 2012 เพอความเหมาะสมของขนาด และรปรางของชดทดสอบหลงจากนนจงจดสรางชดทดสอบขนตามแบบทก าหนดไว ซงประกอบดวย 1) ฐานรองรบชนงานทดสอบส าหรบการดดแบบ 3 จด 2) แทงน าหนก 3) โครงเหลกรองรบชดทดสอบ 4) ไดอลเกจ 5) ฐานแมเหลกจบยดไดอลเกจ 6) แมแรงไฮดรอลก และ 7) กลองบนทกวดโอ โดยมรายละเอยดดงน

42

ภาพท 3.17 ชดทดสอบพฤตกรรมการคบ

1) ฐานรองรบชนงานทดสอบส าหรบการดดแบบ 3 จด ขนาด 100 มม. x 260 มม. x 52 มม. มระยะหางระหวางบารองรบชนงาน (span) มระยะ 80 มม. ตามมาตรฐาน ASTM D790-92 ดงภาพท 3.18

ภาพท 3.18 ฐานรองรบชนงานทดสอบ

100

มม.

1

2

3

4

5

7

6

43

2) แทงน าหนก สามารถปรบลดหรอเพมภาระได โดยใหภาระแกชนงานทดสอบทระดบ 20%, 30% และ 40% ของภาระสงสดของชนงานทดสอบ [35, 62] มคาเปน 1.524, 2.286 และ 3.048 กโลกรม ตามล าดบ โดยใชวดจากเครองชงแบบไฟฟา ยหอ yamato รน DP-5301 คาความละเอยด 0.002 กโลกรม ดงภาพท 3.19

ภาพท 3.19 แทงน าหนก

3) โครงเหลกรองรบชดทดสอบ ใชส าหรบตดตงฐานรองรบชนงานทดสอบ และใชในการจบยดฐานแมเหลกไดอลเกจในขณะท าการทดลอง แสดงดงภาพท 3.20

ภาพท 3.20 โครงเหลกรองรบชดทดสอบ

44

4) ไดอลเกจประกอบดวย ไดอลเกจแบบ long range 0-100 มม. ยหอ Insize (โมเดล 2309-100D) ความละเอยดในการวด 0.01 มม. ใชส าหรบวดระยะการโกงงอของชนงานทดสอบ ระยะวดสงสดสามารถวดได 100 มม. และไดอลเกจแบบ short range 0-30 มม. Insize (โมเดล 44 2310-30A) ความละเอยดในการวด 0.01 มม. ใชส าหรบวดระยะการโกงงอของชนงานทดสอบ ระยะวดสงสดสามารถวดได 30 มม. ภาพท 3.21

ภาพท 3.21 ไดอลเกจ (ก) แบบ long range 0-100 มม.

และ (ข) แบบ short range 0-30 มม.

5) ฐานแมเหลกจบยดไดอลเกจ ยหอ Insize ประกอบดวย โมเดล IS16207-80 ใชส าหรบจบยดไดอลเกจเขากบโครงเหลกรองรบชดทดสอบในขณะท าการทดลอง ดงภาพท 3.22(ก) และฐานแมเหลกจบยดไดอลเกจ โมเดล 6200-60 ใชส าหรบจบยดไดอลเกจเขากบโครงเหลกรองรบชดทดสอบในขณะท าการทดลอง ภาพท 3.22(ข)

(ก)

(ข)

45

(ก) (ข)

ภาพท 3.22 ฐานแมเหลกจบยดไดอลเกจ (ก) โมเดล IS16207-80 (ข) โมเดล 6200-60

6) แมแรงไฮดรอลก ยหอ Herida ขนาด 2 ตน ใชส าหรบยกแทงน าหนกขนตดตงกบชนงานทดสอบ และใชควบคมความเรวในการปลอยภาระลงใหสม าเสมอขณะท าการทดสอบ ดงภาพท 3.23

ภาพท 3.23 แมแรงไฮดรอลก

7) กลองเวบแคม (web camera) ยหอ oker ความละเอยด 16 ลานพกเซล ส าหรบบนทกความเคลอนไหวของหนาปดไดอลเกจขณะทชนงานทดสอบรบภาระ ดงภาพท 3.24

46

ภาพท 3.24 กลองเวบแคม

3.2.9 ชนงานส าหรบทดสอบสมบตทางกล

1) ชนงานทดสอบความแขงแรงดด มขนาด 13 มม. x 100 มม. x 4.8 มม . (กวาง x ยาว x หนา) ตามมาตรฐานการทดสอบความแขงแรงดด ASTM D790-92 ดงภาพท 3.25

ภาพท 3.25 ชนงานทดสอบแรงดด

2) ชนงานทดสอบความแขงแรงดง ลกษณะของชนงานทใช คอ ชนงานทดสอบทเกจมขนาด 6 มม. x 25 มม. x 4 มม. (กวาง x ยาว x หนา) ตามมาตรฐานของการทดสอบความแขงแรงดง ASTM D6108-97 ดงภาพท 3.26

100 มม. 4.8 มม.

13 มม.

47

ภาพท 3.26 ชนงานทดสอบความแขงแรงดง

3) ชนงานทดสอบความแขงแรงอด ใชชนงานทมขนาด 4 มม. x 4 มม. x 8 มม. (กวาง x ยาว x หนา) ตามมาตรฐานของการทดสอบความแขงแรงอด ASTM D638-99 ดงภาพท 3.27

ภาพท 3.27 ชนงานทดสอบความแขงแรงอด

3.3 กำรออกแบบวธด ำเนนงำนวจย การศกษาพฤตกรรมการคบของวสดผสมพอลโพรพลน และผงไมยางพาราไดใชอตราสวนผสมทเหมาะสมของพลาสตกพอลโพรพลนรไซเคล และผงไมยางพาราในการขนรปไมพลาสตกเชนเดยวกบงานวจยกอนหนาของหนวยวจยเทคโนโลยไมยางพาราและการจดการ [47] โดยผานการผสมเปนเมดวสดผสมจากนนขนรปเปนชนงานเพอทดสอบสมบตทางกลดานความแขงแรงดด ความแขงแรงดง ความแขงแรงอด และตรวจสอบโครงสรางทางกายภาพโดยใชกลองสองอเลกตรอนในการวเคราะหผล จากนนน าชนงานทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D790-92 มาทดสอบพฤตกรรมการคบโดยการดดแบบ 3 จด แบงเปนการทดสอบระยะสนเปนระยะเวลา 100 นาท โดยใชอณหภมชวยเรงการเสยรปของชนงานทดสอบ และการทดสอบระยะยาวเปนระยะเวลา 1,000 ชวโมง โดยทดสอบการคบทอณภมหอง จากนนน าผลการทดลองทไดเทยบความเหมาะสมกบแบบจ าลองทางคณตศาสตร และท านายอายการใชงานของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราในแตละระดบของภาระ ดงผงการด าเนนงานแสดงตามภาพท 3.28

33 มม. 25 มม.

6 มม. 19 มม.

4 มม.

4 มม. 4 มม.

8 มม.

48

rPP = recycled polypropylene RWF = rubberwood flour MAPP = maleic anhydride polypropylene

ภาพท 3.28 แผนผงการด าเนนงาน

rPP RWF MAPP UV stabilizer Lubricant

Formulation for mixing 50.3 rPP + 44.5 RWF + 3.9 MAPP + 0.2 UV + 1.0 Lub

Melt blending (single screw extruder)

Design and construct dead load test

Creep behavior test (dead load)

long term and short term

Analysis and prediction of viscoelastic behavior from the experimental data

Discussion and conclusion of result from the experimental data

Hot-press moulding (3 min pre-heating and 5 min compressing)

Testing of mechanical and physical properties

Flexural Tensile Compression

49

3.4 วธกำรวจย 3.3.1 ศกษางานวจย และทฤษฎทเกยวของ ศกษาคนควางานวจยในอดต ทบทวนวรรณกรรม และทฤษฎทเกยวของกบงานวจย เชน สมบตของวสดผสม พอลโพรพลน ผงไม การทดสอบการคบ และการทดสอบสมบตทางกล เปนตน เพอเปนแนวทางในการด าเนนงานวจย โดยท าการศกษาจากแหลงขอมลตาง ๆ เชน หนงสอ บทความ และวารสาร เปนตน 3.3.2 จดหาวสด และอปกรณทใชในการด าเนนงานวจย 1) จดหาวสดทใชเปนสวนผสมของวสดผสม เชน พอลโพรพลนรไซเคล ผงไมยางพารา สารเพมการยดเกาะ สารหลอลน และสารตานรงสยว 2) อปกรณทใชในการเตรยมชนงาน และการทดสอบ เชน เครองรอนแยกขนาด เตาอบ เครองอดรดแบบเกลยวเดยว เครองยอยพลาสตก เครองอดรอน เครองทดสอบแรงดด แรงดง แรงอด เตาอบส าหรบเครองทดสอบวสด อปกรณทดสอบการคบ และกลองจลทรรศนอเลกตรอนชนดสองกราด เปนตน 3.3.3 เตรยมชนงานทดสอบตามมาตรฐานการทดสอบความแขงแรงดด 1) ท าการเตรยมวสดกอนการขนรปโดยการน าผงไมยางพาราท ไดจากภาคอตสาหกรรมมาท าการแยกขนาดโดยการใชตะแกรงขนาด 80 เมช และน าผงไมทไดอบเพอไลความชนทอณหภม 110°C เปนเวลา 8 ชวโมง แลวท าการจดเกบโดยการซลเพอรอการผสม 2) ท าการผสมวสดตาง ๆ ตามอตราสวนทก าหนด และท าการคลกเคลาใหเขาโดยการเขยาเปนเวลา 5 นาท จากนนท าการจดเกบโดยการซลเพอรอการขนรป 3) น าวตถดบทไดจากการผสมไปท าการขนรปเปนเมดผสมในเครองอดรดแบบเกลยวเดยว ซงเครองอดรดทใชในการขนรปประกอบดวย 4 ชวงอณหภม และอณหภมทใชในการขนรปวสดผสมพอลโพรพลนรไซเคลและผงไมยางพาราม 4 ชวง ประกอบดวยชวงทอเปด (die) ถงกรวยเตม (hopper) ซงมอณหภมเปน 170, 180, 190 และ 190°C ตามล าดบ โดยใชความเรวหมนของเกลยวท 50 รอบตอนาท ซงไดเสนวสดผสมขนาด 3 มม. ตลอดทงหนาตดแสดงดงภาพท 3.29

50

ภาพท 3.29 เสนวสดผสมทผานกระบวนการอดรด

4) น าเสนวสดผสมทไดเขาสเครองยอยพลาสตกเพอท าใหไดเมดพลาสตกผสมขนาดเลกดงภาพท 3.30

ภาพท 3.30 เมดวสดผสม (wood plastic composite pellets)

5) น าเมดพลาสตกผสมทไดอบเพอไลความชนทอณหภม 110°C เปนเวลา 8 ชวโมง แลวท าการจดเกบโดยการซลเพอรอการขนรป 6) น าเมดพลาสตกผสมมาขนรปชนงานโดยกระบวนการอดรอนโดยขนแรกท าการอนแมพมพใหมอณหภม 170°C 7) เมอแมพมพถงอณหภมทก าหนดจงเปดแมพมพออกแลวใสเมดวสดผสมในแมพมพแสดงดงภาพท 3.31 โดยรองแผนฟอยลทงดานบน และดานลางของแมพมพอดรอน เพอปองกนชนงานตดแผนประกบบน และแผนประกบลาง โดยชนงานทไดมความหนาแนนเทากบ 1.094 g/cm3

51

ภาพท 3.31 ขนตอนการใสเมดวสดผสมลงแมพมพอดรอน

8) ปดแมพมพอดรอนแลวอนชนงานเปนเวลา 3 นาท ทอณหภม 170°C และกดอดชนงานดวยแรงอด 870 psi เปนเวลา 5 นาท 9) หลอเยนชนงานทผานกระบวนการอดรอนเปนเวลา 10 นาท โดยใหชนงานเยนตวภายในแมพมพ ซงไดเปนชนงานขนาด 6 มม. x 13 มม. x 110 มม. แสดงดงภาพท 3.32

ภาพท 3.32 ชนงานทขนรปโดยกระบวนการอดรอน

10) น าชนงานทไดมาเตรยมเปนชนงานทดสอบตามมาตรฐานของการทดสอบแรงดดตาม ASTM D790-92 ขนาด 4.8 มม. x 13 มม. x 100 มม. ดวยเครองกดแนวตงดงภาพท 3.33

52

ภาพท 3.33 เตรยมชนงานทดสอบดวยเครองกดแนวตง

3.3.4 น าชนงานทไดจากกระบวนการขนรปมาเตรยมใหไดขนาด 7 มม. x 6 มม. ส าหรบการทดสอบทางโครงสรางสณฐานวทยาดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM) โดยการเคลอบชนงานใหเปนตวน า (conductive coating) โดยใชทองในการเคลอบผวแสดงดงภาพท 3.34

ภาพท 3.34 ชนงานส าหรบการทดสอบทางโครงสรางสณฐานวทยา

3.3.5 เตรยมชนงานทไดจากกระบวนการขนรปมาเตรยมเปนเศษผงขนาดเลก แสดงดงภาพท 3.35 ซงประกอบดวยพอลโพรพลนรไซเคล ผงไมยางพารา และวสดผสมพอลโพรไพลนและผงไมยางพารามาวเคราะหการเปลยนแปลงน าหนกของสารโดยอาศยสมบตทางความรอน (TGA) วธการทดสอบตาม WI-RES-TGA-001 ส าหรบอณหภม 50°C ถง 1,000°C ท 10°C/min

7 มม.

6 มม.

53

(ก) (ข)

(ค)

ภาพท 3.35 ชนงานส าหรบการทดสอบสมบตทางความรอน (ก) พอลโพรพลนรไซเคล (ข) ผงไมยางพารา (ค) วสดผสมพอลโพรไพลนและผงไมยางพารา

3.3.5 ทดสอบสมบตทางกลดานความแขงแรงดด ความแขงแรงดง และความแขงแรงอด โดยเครองทดสอบสมบตทางวสด ยหอ Instron โมเดล 5582 1) ทดสอบแรงดดตามมาตรฐาน ASTM D 790 จากนนน าคามอดลสแตกราว (MOR) ทไดมาค านวณหาระดบภาระท 20%, 30% และ 40% จากสมการ (2.5) ปรบรปสมการจะไดดงสมการ (3.1)

F = N3L2Wh (UFS) 2

(3.1)

54

เมอ UFS = ความตานทานแรงดดสงสด (เมกกะปาสคาล) F = แรงทกระท าบนชนงานทดสอบ (นวตน) W = ความกวางของชนงานทดสอบ (มม.) h = ความหนาของชนงานทดสอบ (มม.) L = ระยะหางของบารองรบชนงานทดสอบ (มม.)

จากสมการขางตนสามารถน ามาค านวณหาน าหนกสงสดทกระท ากบชนงาน และค านวณหาภาระท 20%, 30% และ 40%

3.3.6 ท าการทดสอบพฤตกรรมการคบของชนงานทดสอบดวยการทดสอบแรงดดตาม ASTM D790-92 โดยใชไดอลเกจเปนเครองมอในการวดระยะการโกงตวของชนงานทดสอบทเพมขนของเวลาดวยภาระตายตวแบบคงทในแตละระดบการทดลอง 1) การทดสอบหาพฤตกรรมการคบจะใชภาระเพยง 20%, 30% และ 40% ของภาระสงสดเพอเปนการปองกนไมใหชนงานทดสอบเกดการแตกราวในขณะทมภาระกระท าซงจะอยในของเขตระยะแรก และระยะทสองของการคบ ผลทไดจะใชในการท านายการเสยหายของชนงานเมอไดรบภาระเปนเวลานานตามมาตรฐาน ASTM D2990 2) ทดสอบหาพฤตกรรมการคบระยะสนภายใตอณหภมทเพมขนท 28, 38, 48, 58 และ 68°C ระยะเวลา 100 นาท เปนจ านวน 3 ซ าในแตละอณหภมและระดบภาระ 3) ทดสอบหาพฤตกรรมการคบระยะยาวภายใตอณหภมหอง ระยะเวลา 1,000 ชวโมง เปนจ านวน 3 ซ าในแตละระดบภาระ 3.3.7 การวเคราะหผล และท านายพฤตกรรมการคบเปนการใชโมเดลทางคณตศาสตร โดยเลอกใชแบบจ าลองของเบอรเกอร และแบบจ าลองสมการยกก าลง ในการค านวณพฤตกรรมการคบของวสดทมสมบตวสโคอลาสตก 3.3.8 สรปผลการวจย

บทท 4

ผลการทดลองและการวเคราะห ในบทนจะกลาวถงผลการทดลอง และอภปรายผลการทดลอง ซงไดแกผลการวเคราะหผลกระทบตอกระบวนการผสม และผลการทดสอบพฤตกรรมการคบในระยะสน และระยะยาวของวสดผสมไมพลาสตก

4.1 สมบตทางกลของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทผานกระบวนการผสมโดยการอดรดแบบเกลยวเดยวและขนรปดวยกระบวนการอดรอน วสดผสมไมพลาสตกทไดจากการผสมระหวางพอลโพรพลนและผงไมยางพาราดวยกระบวนการอดรดแบบเกลยวเดยว และขนรปดวยกระบวนการอดรอนจะใหคาสมบตทางดานความแขงแรงดดท 29.95 MPa ความแขงแรงอดท 26.69 MPa และความแขงแรงดงท 20.05 MPa ดงแสดงในภาพท 4.1 ในขณะทการผสมและขนรประหวางพอลโพรพลนและผงไมยางพาราดวยกระบวนการอดรดแบบเกลยวคจะใหคาสมบตทางดานความแขงแรงดดท 47.28 MPa ความแขงแรงอดท 17.11 MPa ความแขงแรงดงท 27.68 MPa [38] จะเหนไดวาสมบตทางกลดานความแขงแรงดด และความแขงแรงดงของวสดผสมทผสมและขนรปจากกระบวนการอดรดแบบเกลยวคจะใหคาทสงกวาการผสมโดยกระบวนการอดรดแบบเกลยวเดยวและขนรปดวยกระบวนการอดรอน เนองจากการผสมโดยกระบวนการอดรดแบบเกลยวคนนจะสงผลใหสวนของพลาสตก และผงไมมการกระจายตวไดดกวา ดงเหนไดจากโครงสรางสณฐานวทยาของวสดผสมในภาพท 4.2 พบวาการกระจายตวของผงไมในพลาสตกเมทรกซจะมความสมาเสมอหรอกระจายตวไดเปนอยางด (good homogeneous) เชนเดยวกบโครงสรางสณฐานวทยาของวสดผสมในภาพท 4.3(ค) จะเหนไดวาตาหนทพบ คอ การกระจายตวทแยกเฟสระหวางพลาสตกเมทรกซและผงไม เมอทดสอบสมบตทางกลดานความแขงแรงดงจะพบวาจดทเกดการเสยหายในกระบวนการทดสอบจะเกดขนในตาแหนงทมการแยกเฟสระหวางพลาสตกและผงไมยางพาราจงสงผลใหคาความแขงแรงดงจากการผสมดวยกระบวนการอดรดแบบเกลยวเดยวมคานอยกวากระบวนการอดรดแบบเกลยวค

56

ภาพท 4.1 สมบตทางกลของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา

สวนสมบตทางกลดานความแขงแรงอดทไดจากกระบวนการผสมโดยการอดรดแบบเกลยวค ซงมความหนาแนนท 1.085 g/cm3) [63] จะใหคาทตากวากระบวนการผสมโดยการอดรดแบบเกลยวเดยว และขนรปดวยกระบวนการอดรอน แสดงดงภาพท 4.2 จะพบวารพรนในวสดผสมไมพลาสตกทผานการผสมและขนรปดวยกระบวนการอดรดแบบเกลยวคมปรมาณมากกวาวสดผสมไมพลาสตกทผานการผสมดวยกระบวนการอดรดแบบเกลยวเดยว และขนรปดวยกระบวนการอดรอน และเมอเปรยบเทยบกบภาพท 4.3(ก) จะพบรพรนในปรมาณนอยเนองดวยในกระบวนการอดรอนจะชวยในการดนชองวางทเกดขนระหวางกระบวนการขนรปใหมความหนาแนนเพมขนจงสงผลตอสมบตทางกลดานความแขงแรงอดสงผลตอคาความหนาแนนทไดเทากบ 1.094 g/cm3

ภาพท 4.2 โครงสรางสณฐานวทยาของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา

ทผสมและขนรปดวยกระบวนการอดรดแบบเกลยวค

29.9526.69

20.05

1735.75

1064

841.17

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0

10

20

30

40

50

60

Flexural Compressive Tensile

Mo

du

lus

(MP

a)

Str

eng

th (

MP

a)

Strength

Modulus

voids

rPP matrix

rubberwood flour

57

(ก) (ข)

ภาพท 4.3 โครงสรางสณฐานวทยาของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทผสมดวยกระบวนการอดรดแบบเกลยวเดยวและขนรปดวยกระบวนการอดรอน

(ก) ชนงานกอนการทดสอบสมบตทางกล (ข) ตาหนทพบจากการทดสอบความแขงแรงดง

จากกระบวนการผสมและขนรปวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราในสตรสวนผสมเดยวกนดวยกระบวนการทแตกตางกนนนจะสงผลโดยตรงตอสมบตทางกลทไดโดยสามารถยนยนผลดวยคาสมบตทางกลและโครงสรางสณฐานวทยาของวสด ซงพบวาการผสมพอลโพรพลนรไซเคลและผงไมยางพาราเพอใหคาสมบตทางกล และโครงสรางสณฐานวทยาทเหมาะสมควรผสมและขนรปดวยกระบวนการอดรดแบบเกลยวค แตกระบวนการขนรปดวยวธนยงมขอเสยเปรยบในดานการแปรรปชนงานสงผลใหสญเสยวสดมากเมอเทยบกบกระบวนการอดรอนซงสามารถใหชนงานทใกลเคยงกบขนาดของชนงานทดสอบทาใหสญเสยวสดจากกระบวนการแปรรปทนอยกวา ในสวนตอไปไดนาชนงานทดสอบวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทผสมดวยเครองอดรดแบบเกลยวเดยวและขนรปดวยกระบวนการอดรอนนามาทาสอบพฤตกรรมการคบโดยนาคาความแขงแรงดดสงสด (UFS) จากกระบวนการทดสอบแรงดดโดยเครองทดสอบสมบตทางวสด ยหอ Instron โมเดล 5582 ตามมาตรฐาน ASTM D 790 ไดคาความแขงแรงดดสงสดเทากบ 29.95 MPa จากนนนาคาทไดมาคานวณหาระดบภาระท 20%, 30% และ 40% จากสมการ (3.1) จากสมการขางตนจะสามารถคานวณหาภาระสงสดทกระทากบชนงาน และคานวณหาภาระท 20%, 30% และ 40% แสดงดงตารางท 4.1

rPP matrix

rubberwood flour

voids

rPP matrix rubberwood flour

58

ตารางท 4.1 ระดบของภาระทกระทาตอชนงานทดสอบ Load (%) Strength response (MPa) Weight (Kg)

20 5.99 1.524 30 8.99 2.286 40 11.98 3.048

เนองดวยวสดผสมไมพลาสตกมความไมเหมาะสมตอการใชงานบางประเภทภายใตการรบภาระเปนระยะเวลายาว สงผลใหเกดความเคนสะสม และความเครยดตอชนงานสงผลใหชนงานทอยภายใตการรบภาระเกดการเสยรป และแตกหกได จงไดศกษาถงพฤตกรรมการคบทสงผลตอวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราเพอใชในการวเคราะหผลกระทบทเกดขนตอภาระ รวมถงใชในการทานายอายการใชงานของวสดผสมชนดน

4.2 การวเคราะหแบบจ าลองส าหรบพฤตกรรมการคบระยะยาวของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา

ภาพท 4.4 คาความเครยดของการคบของ WPCs และ rPP

พฤตกรรมการคบทเกดขนเมอเปรยบเทยบระหวางวสดผสมจากพอลโพรพลนกบผงไมยางพารา (WPCs) และพอลโพรพลนรไซเคล (rPP) ทไดรบภาระกระทาคงทเปนเวลา 1,000 ชวโมง (60,000 นาท) เมอเรมใหภาระแกชนงานทดสอบ ชนงานทดสอบจะเกดการโกงตวอยางรวดเรวในขณะเรมใหภาระจนถงชวงเวลา 1,200 นาท จากนนจะเกดการโกงตวขนอยางชา ๆ สงเกตไดจากท

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

5,0

00

10

,00

0

15

,00

0

20

,00

0

25

,00

0

30

,00

0

35

,00

0

40

,00

0

45

,00

0

50

,00

0

55

,00

0

60

,00

0

65

,00

0

Dis

tan

ce (

mm

)

Cre

ep S

tra

in (

%)

Time (min)

40%load rPP 30%load rPP 20%load rPP

40%load WPCs 30%load WPCs 20%load WPCs

59

เวลา 50 ชวโมง (3,000 นาท) จนกระทงครบ 1,000 ชวโมง แสดงดงภาพท 4.4 นอกจากนยงพบวาขนาดของภาระทใหแกชนงานทดสอบมอทธพลตอระยะการโกงงอของชนงานทดสอบ ถาหากภาระทกระทากบชนงานทดสอบเพมมากขนจะทาใหเกดระยะการโกงงอมากขนตามไปดวย ซงคาระยะการโกงงอของชนงานทดสอบพอลโพรพลนรไซเคลทภาระขนาด 20%, 30% และ 40% ของภาระสงสด มคาเทากบ 2.45 มม. 4.65 มม. และ 6.68 มม. ตามลาดบ และคาระยะการโกงงอของชนงานทดสอบวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารามคาเทากบ 1.53 มม. 2.41 มม. และ 3.37 มม. ตามลาดบ จากการเปรยบเทยบเสนโคงพฤตกรรมการคบในแตละระดบของภาระสงสด พบวาทระดบของภาระกระทาทเทากนพอลโพรพลนรไซเคลจะเกดการคบทสงกวาวสดผสมไมพลาสตก เนองมาจากการเตมผงไมยางพาราเขาสเนอพลาสตกเมทรกซจะสงผลใหแนวโนมของการคบลดลง อาจเกดจากการเพมขนของมอดลสยดหยน (MOE) ของวสดผสมทมเนอผงไมยางพาราผสมอย [64] โดยคามอดลสยดหยนของพอลโพรพลนรไซเคลมคาเทากบ 1,354.93 MPa แสดงดงตาราง ก-2 สวนวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารามคาเทากบ 1,735.75 MPa โดยปกตพลาสตกจะเกดการคบทมากกวาเมอเทยบกบไมทเกดการคบนอยในขณะทไดรบภาระ เมอนาผงไมใสเขาแทนทของพลาสตกเมทรกซผงไมทกระจายอยจะไดรบความเคนทสมาเสมอจากพลาสตกเมทรกซอยางตอเน อง สงผลใหเกดการคบทตาลงเนองจากผงไมยางพาราเปนวสดทมคามอดลสสงเมอเปรยบเทยบกบพลาสตกเมทรกซ [65] ซงคามอดลสยดหยนจะเพมขนดวยการเตมผงไมซงสอดคลองกบงานวจยของ C. Homkhiew [16] ในสภาวะการใชงานปกตภาระจะไมสงมากอยในชวงไมเกน 40% ของภาระสงสด และความสมพนธระหวางความเครยด และเวลาทไดมความสอดคลองกบคาการเสยรปทเกดขน พฤตกรรมการคบระยะยาวของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราแสดงดงภาพท 4.5 คาความเครยดของการคบอยางทนท (instantaneous creep strain; Ce) ความเครยดของการคบหยนหนดหลง 60,000 นาท (viscoelastic creep strain; Cve60000) และความเครยดของการคบรวมหลง 60,000 นาท (total creep strain; Ct60000) แสดงดงตารางท 4.2 ซงจะเหนวาพฤตกรรมการคบจากกระบวนการทดสอบจะมแนวโนมของความเครยดเพมขนเมอเพมภาระกระทา สงเกตไดจากคาความเครยดเรมตนขณะทเรมปลอยภาระ ทภาระ 20% คาความเครยดทไดเทากบ 0.19 แตเมอเพมภาระเปน 40% คาความเครยดทไดเทากบ 0.41 ซงมคาทเพมขนสงมากขนเนองจากการเสยรปของชนงานทดสอบ พฤตกรรมนเกดขนจากชนงานทดสอบไดรบภาระกระทาทเพมมากขนสงผลตอการเปลยนแปลงรปราง แสดงใหเหนวาอตราการคบสงผลโดยตรงกบภาระ หลงจากนนเสนโคงการคบของทงสามระดบภาระจะเพมขนเรอย ๆ อยางคงทจนสนสดการทดลองท 1,000 ชวโมง

60

ตารางท 4.2 คาความเครยดของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา

Load (%) Wight (N) Creep strain (%)

Ce Cve60000 Ct60000 20 14.95 0.19 0.50 0.69 30 22.43 0.29 0.79 1.08 40 29.90 0.41 1.11 1.52

เพออธบายและทานายพฤตกรรมการคบหลาย ๆ แบบจาลองไดมการพฒนา และประยกตใชสวนประกอบทเปนความสมพนธของวสดพอลเมอร แบบจาลองสมการยกกาลงเปนหนงแบบจาลองทางคณตศาสตรทถกนามาใชวเคราะหความหนดของพอลเมอรคาสมประสทธ และเลขยกกาลงไดรบผลกระทบอยางมนยสาคญโดยระดบความเครยด [56] อกหนงแบบจาลองนเปนการรวมกนของแบบจาลองแมกซเวลล และเคลวน 4 องคประกอบของแบบจาลองเบอรเกอร [47] ซงเปนแบบจาลองทางคณตศาสตรทไดรบการเผยแพร และใหการคาดการณทนาพอใจ ซงประกอบดวยสมบตยดหยน และสมบตวสโคอลาสตกแสดงดงภาพท 2.14 สวนแบบจาลองพฤตกรรมหยนหนดดวย 6 องคประกอบของแบบจาลองเบอรเกอรแสดงดงภาพท 2.15 ไดมาจากการพฒนาดวยการเพมชนสวนทางกลเขาในสวนโคงของการคบ เปนการตอพวงกนของแบบจาลองเคลวลสองชดแทรกอยระหวางการตออนกรมชนสวนสปรง และชนสวนตวหนวงของแบบจาลองแมกซเวล ซงคาดวาแบบจาลองนอาจจะใหผลการคาดการณทเหมาะสมมากยงขน

ภาพท 4.5 เสนโคงการคบแรงดดเมอเปรยบเทยบกบแบบจาลองของเบอรเกอรและแบบจาลอง

สมการยกกาลงทระดบภาระทแตกตางกน

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

0

5,0

00

10

,00

0

15

,00

0

20

,00

0

25

,00

0

30

,00

0

35

,00

0

40

,00

0

45

,00

0

50

,00

0

55

,00

0

60

,00

0

65

,00

0

Cre

ep S

tra

in (

%)

Time (min)

40% Load 30% Load20% Load Six element BurgerFour element Burger Power

61

จากภาพท 4.5 เสนทบแสดงคาทไดจากการจาลองขอมลการลองผานแบบจาลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ สวนเสนประเกดขนจากการจาลองขอมลผานแบบจาลองของเบอรเกอร 4 องคประกอบ และจดประเกดขนจากการจาลองขอมลผานแบบจาลองสมการยกกาลง ซงสามารถสงเกตไดถงความเหมาะสมของการใชแบบจาลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ ซงอาจเปนไปไดวาแบบจาลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ ซงใหความเหมาะสมกบขอมลการทดลองของแตละระดบของภาระ ซงสรปไดถงแบบจาลองเบอรเกอรทเหมาะสมสาหรบเสนโคงการคบของวสดผสม การวเคราะหพฤตกรรมการคบของแบบจาลองเบอรเกอร 4 องคประกอบในชวงแรกของเสนโคงการคบจะเกดการตอบสนองทรวดเรวตอความยดหยนของวสด (EM) จะมคามอดลสเรมตนของภาระทตาจะมคาสง และลดตาลงเมอระดบของภาระเพมขนซงมคาเทากบแบบจาลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ สวนการโกงตวของชนงานทขนกบเวลาซงเปนการทางานรวมกนของสปรง 1 ชน (EK) และแดชพอต 1 ชน ( Kη ) ซงเสนโคงการทานายในตาแหนงนจะมคาทหยาบ และมความเหมาะสมกบขอมลการทดลองทนอยกวาแบบจาลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ ชวงสดทายเปนการเสยรปจากความหนดของแดชพอต ( Mη ) จากแบบจาลองทระดบภาระ 20% มคาเทากบ 1.31x106 MPa*min และมคาลดต าลงเมอเพมขนของภาระเปน 40% มคาเทากบ 1.21x106 MPa*min แสดงดงตารางท 4.3 คาความหนดจะลดตาลงเมอมการเพมภาระเพมขน ซงมแนวโนมเดยวกบการจาลองดวยแบบจาลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ สวนแบบจาลองสมการยกกาลงคาตวแปร r0 สาหรบความเครยดอยางทนททนใด และเกยวของกบการตอบสนองตอความหนดเรมตน ขณะทตวแปร n ทเกยวของกบการตอบสนองตอคาความหนดจากการคบทขนกบเวลา [54] ซงตวแปรทงสองเพมขนดวยระดบความเคนจากการปรบเปลยนภาระกระทาทใหกบชนงานทดสอบ แบบจาลองเบอรเกอรแบบ 4 องคประกอบสามารถคานวณไดตามขนตอนดงน 1) เสนโคงการคบระยะสนถกแบงออกเปนสามขนตอน ไดแก คาความเครยดของการคบอยางทนท (Ce) คาความเครยดของการคบหยนหนด (Cve) และคาความเครยดของการคบรวม (Ct) สาหรบตวอยางเสนโคงการคบของวสดผสมจากพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทภาระ 40% ซงมคา Ce เทากบ 0.41%, Cve เทากบ 1.11% และ Ct เทากบ 1.52% 2) ชวงเวลาของ Ce (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดอยางทนทแบบเชงเสน), Cve (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดในชวงวสโคอลาสตกแบบไม เปนเชงเสน) และ Ct (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดตาแหนงสดทายแบบเชงเสน) ซงมคาเปน 30, 6,000 และ 60,000 ตามลาดบ 3) คาของตวแปรในของรปแบบจาลองเบอรเกอรแตละตวแปรสามารถแสดงไดดงน

62

EM = Ceε

σ = 0.41

11.98 = 29.58 MPa

EK = Cveε

σ = 0.51

11.98 = 23.28 MPa

K = Cve

Cve)(t

ε

σ =

0.51)11.98(6000 = 139708.45 MPa

M = Ct

Ct)(t

ε

σ =

0.590)11.98(6000 = 1207053.89 MPa

การวเคราะหพฤตกรรมการคบของแบบจาลองเบอรเกอร 6 องคประกอบในชวงแรกของเสนโคงการคบจะเกดการตอบสนองทรวดเรวตอความยดหยนของวสด (E0) คามอดลสเรมตน (E0) ทระดบของภาระตาสดท 20% ของภาระสงสดจะมคาสงเทากบ 31.19 MPa และมคาลดตาลงเมอระดบของภาระเพมขนท 40% มคาเทากบ 29.58 MPa แสดงดงตารางท 4.4 สวนการโกงตวของชนงานทขนกบเวลาซงเปนการทางานรวมกนของสปรง 2 ชน (E1, E2) และแดชพอต 2 ชน ( 1η , 2η ) เนองดวยการเพมขนของสวนประกอบในตาแหนงนสงผลใหแบบจาลองมความละเอยดเพมมากขนทาใหการทานายเสนโคงของแบบจาลอง และผลการทดลองมความแมนยาเพมข นดวยเชนเดยวกน และในชวงสดทายเปนการเสยรปจากความหนดของชนสวนแดชพอต ( 0η ) จากแบบจาลองทระดบภาระ 20% มคาเทากบ 1.71x106 MPa*min และมคาลดตาลงเมอเพมขนของภาระเปน 40% มคาเทากบ 1.59x106 MPa*min สามารถสรปไดวายงภาระเพมขนยงสงผลใหเกดความเสยหายเพมมากขนดวย แบบจาลองเบอรเกอรแบบ 6 องคประกอบสามารถคานวณไดตามขนตอนดงน 1) เสนโคงคบระยะสนถกแบงออกเปนสามขนตอน ไดแก คาความเครยดของการคบอยางทนท (Ce) คาความเครยดของการคบหยนหนด (Cve) และคาความเครยดของการคบรวม (Ct) สาหรบตวอยางเสนโคงการคบของวสดผสมจากพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทภาระ 40% ซงมคา Ce เทากบ 0.41%, Cve เทากบ 1.11% และ Ct เทากบ 1.52% 2) คา Cve จะถกแบงออกเปน 2 ชวง 3) ชวงเวลาของ Ce (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดอยางทนทแบบเชงเสน), Cve1 (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดทเพมสงขนในชวงวสโคอลาสตกแบบไมเปนเชงเสน), Cve2 (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดเรมคงทในชวงวสโคอลาสตกแบบไมเปนเชงเสน ) และ Ct (ณ ตาแหนงทเกด

63

ความเครยดตาแหนงสดทายเปนแบบเชงเสน ) ซ งมคาเปน 30, 3,000, 12,000 และ 60,000 ตามลาดบ 4) คาของตวแปรในของรปแบบจาลองเบอรเกอรแตละตวแปรสามารถแสดงไดดงน

E0 = Ceε

σ = 0.41

11.98 = 29.58 MPa

E1 = Cve1ε

σ = 0.3911.98 = 30.66 MPa

E2 = Cve2ε

σ = 0.2711.98 = 44.74 MPa

1 =Cve1

Cve1)(t

ε

σ =

0.39)11.98(3000 = 91976.97 MPa

2 =Cve2

Cve2)(t

ε

σ =

0.270)11.98(1200 = 536918.77 MPa

0 = Ct

Ct)(t

ε

σ =

0.450)11.98(6000 = 1592026.58 MPa

จากผลการทดลองสามารถสรปไดวาการทานายเสนโคงการคบดวยแบบจาลองเบอรเกอรแบบ 6 องคประกอบ ใหผลการทานายทเหมาะสมกบเสนโคงการคบจากการทดลองมากกวาเมอเปรยบเทยบกบแบบจาลองสมการยกกาลงเชนเดยวกบการทดลองของ M. A. Mosiewicki et al. [54] และ C. Homkhiew [47] รวมทงผลการทานายยงมความเหมาะสมกบเสนโคงการคบมากกวาแบบจาลองเบอรเกอรแบบ 4 องคประกอบ ตงแตจดเรมตนของสวนโคงการคบจนกระทงทเวลา 1,000 ชวโมง เนองมากจากการเพมชนสวนทางกลในแบบจาลองของเบอรเกอรเปนการเพมตวแปรทชวยในการทานายพฤตกรรมการคบเพมมากขน สงผลใหเสนโคงของพฤตกรรมการคบมคาทใกลเคยงกบผลการทดลองซงคาทไดยงสามารถนามาใชในการวเคราะหผล และอธบายถงพนฐานเบองตนเกยวกบพฤตกรรมของวสดผสมไมพลาสตกไดอยางชดเจน

64

ตารางท 4.3 คาตวแปรของแบบจาลองเบอรเกอร 4 องคประกอบและแบบจาลองสมการยกกาลง

Load (%) Four element burger model Power law model

EM (MPa) EK (MPa) Kη (Pa*min) Mη (Pa*min) r0 n

20 31.19 27.26 1.64 x 1011 1.31 x 1012 0.132 0.137 30 31.04 25.03 1.50 x 1011 1.24 x 1012 0.155 0.149 40 29.58 23.28 1.39 x 1011 1.21 x 1012 0.249 0.154

ตารางท 4.4 คาตวแปรของแบบจาลองเบอรเกอร 6 องคประกอบ

Load (%) Six element burger model

E0 (MPa) E1 (MPa) E2 (MPa) 1η (Pa*min) 2η (Pa*min) 0η (Pa*min) 20 31.19 37.67 47.54 1.13 x 1011 5.70 x 1011 1.71 x 1012 30 31.04 34.33 45.21 1.03 x 1011 5.42 x 1011 1.62 x 1012 40 29.58 30.66 44.74 9.19 x 1010 5.37 x 1011 1.59 x 1012

เพอความถกตองและความนาเชอถอของแบบจาลองสามารถพจารณาไดจากคาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอน (mean absolute percent error, MAPE) ทงนใชในการเปรยบเทยบความคลาดเคลอนทเกดขนระหวางแบบจาลองทสรางขน และคาจรงจากการทดลอง ถาหากคาเฉลยของคาสมบรณของเปอรเซนตของความคาดเคลอนทไดนอย แสดงวาการพยากรณยงมความแมนยาซงคานวณไดจากสมการ (2.17) [59] จากตารางท 4.5 พบวาเสน โค งการคบท ไดจากแบบจาลอง เบอร เกอร 6 องคประกอบ ทง 3 ระดบของภาระ มคาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตของความคาดเคลอนทนอยกวาแบบจาลองเบอรเกอร 4 องคประกอบ และแบบจาลองสมการยกกาลง และพบวาเมอระดบภาระเพมขนยงสงผลใหการทานายเสนโคงการคบดวยแบบจาลองเบอรเกอร 4 องคประกอบ เกดความคลาดเคลอนขนตามลาดบ สงเกตไดจากทเวลา 6,000 นาท (100 ชวโมง) ทระดบภาระ 20%, 30% และ 40% ดงตารางท 4.5, 4.5 และ 4.6 พบวามคาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตของความคลาดเคลอนเปน 12.95%, 13.65% และ 14.10% ตามลาดบ และพบความความคลาดเคลอนทเหนไดชดเจนของแบบจาลองสมการยกกาลงทเวลา 60,000 นาท (1,000 ชวโมง) มคาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตของความคลาดเคลอนเปน 13.83%, 9.52% และ 10.53% ตามลาดบ แตคาความคลาดเคลอนทเวลา 18,000 นาท (300 ชวโมง) จะใหคาทใกลเคยงการทดลองมากทสด เนองจากเปนบรเวณทเกดการพลกกลบเสนโคงการคบทไดจากการทานายสามารถสงเกตไดจากภาพท 4.5 จากการยนยนผลของแบบจาลองทงสามแบบจาลองพบวาคาความคลาดเคลอนทเกดขนจะพบหลงจากการเกดความเครยดของการคบอยางทนทซงเปนสวนโคงการคบทมความชนสง แตเมอมการเพมชนสวนทางกลเขาในสวนโคงของการคบจะสงผลใหเสนโคงทไดจากการทานายดวยแบบจาลอง เบอร

65

เกอร 6 องคประกอบมความเหมาะสมกบขอมลทไดจากการทดลองมากยงขนเชนเดยวกนหากตองการความคลาดเคลอนของแบบจาลองในแตละตาแหนงไมเกน 10% ซงสามารถลดความคลาดเคลอนท เกดขนของแบบจาลองกบขอมลจากการทดสอบไดโดยการเพมชนสวนทางกลใหแกแบบจาลองเพอเพมตวแปรในการวเคราะหสงผลตอคาความแมยา และความละเอยดของแบบจาลองในชวงวสโคอลาสตก ยกตวอยางเชนการเพมแบบจาลองของเคลวนหนงชดซงประกอบดวยการตอขนานกนของชนสวนสปรง และตวหนวงเขาสแบบจาลองของเบอรเกอรแบบ 6 องคประกอบ ซงจะทาใหไดเปนแบบจาลองทมความละเอยดเพมขนหรอเรยกไดวาเปนแบบจาลองของเบอรเกอรแบบ 8 องคประกอบ

ตารางท 4.5 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 20% Time (min)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

120 0.209 0.199 0.197 0.253 4.32 5.76 21.08 300 0.229 0.211 0.204 0.287 7.69 10.83 25.28 1,200 0.308 0.261 0.237 0.347 15.45 23.00 12.44 6,000 0.412 0.400 0.358 0.432 2.84 12.95 4.89 18,000 0.522 0.511 0.483 0.502 2.03 7.41 3.84 30,000 0.594 0.572 0.548 0.538 3.78 7.78 9.39 60,000 0.687 0.686 0.687 0.592 0.12 0.01 13.83

ตารางท 4.6 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 30% Time (min)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

120 0.312 0.302 0.297 0.346 3.07 4.65 10.95 300 0.355 0.204 0.211 0.287 9.52 12.84 13.74 1,200 0.444 0.237 0.261 0.347 9.60 18.18 14.60 6,000 0.648 0.358 0.400 0.432 3.24 13.65 2.74 18,000 0.832 0.483 0.511 0.502 3.30 8.58 3.80 30,000 0.940 0.548 0.572 0.538 4.29 8.21 7.26 60,000 0.108 0.687 0.686 0.592 0.12 0.01 9.52

66

ตารางท 4.7 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 40% Time (min)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

120 0.467 0.424 0.416 0.521 9.16 10.77 11.61 300 0.521 0.451 0.433 0.599 13.34 16.79 15.22 1,200 0.662 0.568 0.510 0.742 14.08 22.87 12.22 6,000 0.919 0.893 0.789 0.950 2.84 14.10 3.42 18,000 1.163 1.138 1.072 1.126 2.08 7.74 3.12 30,000 1.299 1.267 1.213 1.218 2.44 6.56 6.21 60,000 1.515 1.513 1.514 1.355 0.11 0.01 10.53

4.3 การวเคราะหสมบตทางเทอรมอแกรวเมตรก เนองจากการปรบปรงสมบตการคบของพอลโพรพลนรไซเคลดวยการเตมผงไมยางพาราเขาสพลาสตกเมทรกซสงผลใหคาการคบลดลง จงไดทาการทดสอบสมบตทางความรอนระหวางพอลโพรพลนรไซเคล และวสดผสมพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราเพอเปรยบเทยบชวงอณหภมการสลายตวซงคาดวาผงไมยางพาราท เตมเขาสพลาสตกเมทรกซอาจมสวนชวยในการสลายตวจากการเผาไหมทางความรอนของวสดผสมไมพลาสตกใหชาลง ซงการวเคราะหสมบตทางเทอรมอแกรวเมตรก (thermogravimetric analysis; TGA) เปนการวดการสญเสยนาหนกของวสดทเปลยนแปลงไปจากการใหความรอน ซงพสจนใหเหนไดวาเปนวธทมประสทธภาพสาหรบการประเมนเสถยรภาพทางความรอนของพอลเมอร และการวเคราะหสมบตทางเดอรเวทฟเทอรมอแกรวเมตรก (derivative thermogravimetric; DTG) เปนการวดอตราการเปลยนแปลงนาหนก [66] จากภาพท 4.6 แสดงพฤตกรรมการสลายตวทางความรอนของวสดผสมจากพอลโพรพลนกบผงไมยางพารา (เสนประ) พอลโพรพลนรไซเคล (เสนทบ) และผงไมยางพารา (RWF) ซงสามารถสงเกตเหนชวงอณหภมในการสลายตวของพอลโพรพลนรไซเคล ในชวงอณหภม 390-510°C โดยมอตราการสญเสยนาหนกสงสดท 463°C และเมอเปรยบเทยบกบวสดผสมทมเสนใยธรรมชาตเปนตวเสรมแรงจะพบการสญเสยนาหนกสองชวงในการทดสอบทางความรอน ชวงแรกเกยวของกบการยอยสลายเสนใยธรรมชาตทเกยวของกบสองกระบวนการทแตกตางกน คอ ทชวงอณหภมตา และทชวงอณหภมสงชวงทสองเปนการการสลายตวของเมทรกซพอลเมอร และสารอนนทรย [67]

67

ภาพท 4.6 เสนโคง TGA ของพอลโพรพลนรไซเคล

และวสดผสมจากพอลโพรพลนกบผงไมยางพารากบพอลโพรพลนรไซเคล

จากภาพท 4.6 แสดงถงอณหภมการสลายตวของวสดผสมจากพอลโพรพลนกบผงไมยางพารา (WPCs) ในชวงแรกของการสญเสยนาหนกเปนการยอยสลายตวของผงไมในชวงอณหภม 300-390°C และม อตราการสญเสยนาหนกสงสด (maximum weight loss rates) ท อณหภม 363°C แสดงดงภาพท 4.7 ซงเกยวของกบขนตอนการยอยสลายทอณหภมตาของเซลลโลส และเฮมเซลลโลส และขนตอนของการยอยสลายทอณหภมสงของลกนน [66, 68] โดยสามารถเปรยบเทยบผลการสญเสยนาหนกโดยการยอยสลายตวของผงไมยางพารา (RWF) ในชวงอณหภม 300-420°C และมอตราการสญเสยนาหนกสงสดทอณหภม 367°C ซอยในชวงอณหภมเดยวกบการยอยสลายตวของผงไมในวสดผสมไมพลาสตก สวนในชวงทสองเปนการยอยสลายตวของพอลโพรพลนรไซเคล และผงไมยางพาราบางสวนในชวงอณหภม 390-520°C และมอตราการสญเสยนาหนกสงสดท 475°C ซงสรปไดวาการยอยสลายตวของวสดผสมพอลโพรพลนรไซเคลและผงไมยางพารามคาทสงกวาการยอยสลายของพอลโพรพลนรไซเคล เนองจากการเตมผงไมเขาไปในพลาสตกเมทรกซอาจทาใหผงไมยางพาราบางสวนอาจยอยสลายรวมกบพอลโพรพลนรไซเคลในชวงทสอง ซงมการซอนทบกนระหวางการสลายมวลของผงไม และพอลโพรพลนรไซเคล [69]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

We

igh

t (%

)

Temperature (°C)

rPP

WPCs

RWF

68

ภาพท 4.7 เสนโคง DTG ของพอลโพรพลนรไซเคล

และวสดผสมจากพอลโพรพลนกบผงไมยางพารากบพอลโพรพลนรไซเคล

4.4 การวเคราะหแบบจ าลองส าหรบพฤตกรรมการคบระยะสนของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา เนองดวยวสดผสมไมพลาสตกสามารถเกดการคบไดอนเนองจากพฤตกรรมวสโคอลาสตกเมอไดรบความรอน ซงจะสงผลใหวสดชนดนเกดความออนแอลง ทาใหมลกษณะทออนนมลง เมออณหภมสงเปรยบเสมอนการเรงใหเกดความเสยหายใหแกชนงานทดสอบ รวมกบการรบภาระกระทาภายใตแรงทคงทซงสงผลใหเกดพฤตกรรมการคบทรวดเรวยงขนจงไดทดสอบพฤตกรรมการคบทเกดขนตออณหภม และความเคนทเพมขน พฤตกรรมการคบระยะสนท เกดขนของวสดผสมจากพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทไดรบภาระกระทาคงทเปนเวลา 100 นาท (6,000 วนาท) คาความเครยดของการคบอยางทนท (instantaneous creep strain; Ce) ความเครยดของการคบหยนหนดหลง 6,000 วนาท (viscoelastic creep strain; Cve6000) และความเครยดของการคบรวมหลง 6,000 วนาท (total creep strain; Ct6000) แสดงดงตารางท 4.8 จะเหนวาการคบจากกระบวนการทดสอบจะมแนวโนมของความเครยดเพมขนเมอเพมอณหภม สงเกตไดจากคาความเครยดเรมตนขณะทเรมปลอยภาระ เชน กรณทอณหภม 28°C และภาระสงสด (40%) คาความเครยดของการคบอยางทนท (Ce) ทไดเทากบ 0.28 แตเมอเพมอณหภมเปน 68°C คาความเครยดของการคบอยางทนท (Ce) ทไดเทากบ

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

De

riva

tive

We

igh

t (%

/min

)

Temperature (°C)

rPP

WPCs

RWF

69

1.31 ซงมคาทเพมขนสงมากขนเนองจากการเสยรปของชนงานทดสอบ พฤตกรรมนเกดขนจากชนงานทดสอบไดรบอณหภมทเพมมากขนเปนการเรงใหชนงานเกดกอนเสยรปขนอยางรวดเรวสงผลตอการเปลยนแปลงรปราง หลงจากนนเสนโคงของพฤตกรรมการคบของทง 5 อณหภมทแตกตางกนจะเพมขนเรอย ๆ อยางคงทจนสนสดการทดลองท 100 นาท (6,000 วนาท) พบวาคาความเครยดของการคบรวมหลง 6,000 วนาท (Ct6000) มคาเทากบ 0.4 และ 2.31 ตามลาดบ และในทางเดยวกนคาความเครยดจะมคาเพมมากขนเมอเพมภาระ แสดงใหเหนวาอตราการคบสงผลโดยตรงกบอณหภม เวลา และความเคน

ตารางท 4.8 คาความเครยดของการคบของชนงานทดสอบทอณหภมทแตกตางกน

Temp (°C)

Load (%) 20 30 40

Creep strain (%) Ce Cve6000 Ct6000 Ce Cve6000 Ct6000 Ce Cve6000 Ct6000

28 0.13 0.09 0.22 0.15 0.18 0.33 0.28 0.12 0.40 38 0.14 0.15 0.29 0.32 0.34 0.66 0.47 0.35 0.82 48 0.20 0.23 0.43 0.33 0.50 0.83 0.57 0.78 1.35 58 0.25 0.43 0.68 0.50 0.57 1.07 0.72 0.94 1.66 68 0.39 0.53 0.92 0.56 0.84 1.40 1.31 1.00 2.31

เพออธบายและทานายพฤตกรรมการคบระยะสนหลาย ๆ แบบจาลองไดมการพฒนา และประยกตใชสวนประกอบทเปนความสมพนธของวสดพอลเมอร แบบจาลองสมการยกกาลงเปนหนงแบบจาลองทางคณตศาสตรทถกนามาใชวเคราะหความหนดของพอลเมอรคาสมประสทธ และเลขยกกาลงไดรบผลกระทบอยางมนยสาคญโดยระดบความเครยด [55] อกหนงแบบจาลองน เปนการรวมกนของแบบจาลองแมกซเวลล และแบบจาลองเคลวนได เปน 4 องคประกอบของแบบจาลองเบอรเกอร [47] ซงเปนแบบจาลองทางคณตศาสตรทไดรบการเผยแพร และใหการคาดการณทนาพอใจ ซงประกอบดวยสมบตยดหยน และสมบตวสโคอลาสตกแสดงดงภาพท 2.14 สวนแบบจาลองพฤตกรรมหยนหนดดวย 6 องคประกอบของแบบจาลองเบอรเกอรแสดงดงภาพท 2.16 ไดมาจากการพฒนาดวยการเพมชนสวนทางกลเขาในสวนโคงของการคบ เปนการตอพวงกนของแบบจาลองเคลวล สองชดแทรกอยระหวางการตออนกรมชนสวนสปรง และชนสวนตวหนวงของแบบจาลองแมกซเวลทาใหเสนโคงบรเวณหลงชวงความเครยดของการคบอยางทนทเกดความละเอยดของขอมลเพมมากยงขนจงทาสามารถทานายไดแมนยาขน ซงคาดวาแบบจาลองนอาจจะใหผลการคาดการณทเหมาะสมมากยงขนกบอณหภมทสงขนตามลาดบ

70

เสนโคงการคบระยะสนของภาระ 20% ทอณหภมทแตกตางกนแสดงดงภาพท 4.8 พบวาอณหภมทใหแกชนงานทดสอบมอทธพลตอการโกงของชนงานทดสอบ ถาหากอณหภมเพมมากขนจะทาใหเกดการโกงมากขนตามไปดวยเนองจากชนงานทดสอบเกดการเปลยนแปลงรปรางจากความรอนสงผลใหชนงานเกดการออนตวมากขนเมอไดรบภาระกระทา ซงคาการโกงของชนงานทดสอบวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทอณหภม 28°C, 38°C, 48°C, 58°C และ 68°C มคาเทากบ 0.48 มม. 0.63 มม. 0.96 มม. 1.52 มม. และ 2.05 มม. ตามลาดบ โดยระยะการโกงงอทเกดขนมแนวโนมการเพมขนเปนแบบเอกซโพเนนเชยลซ งมประสทธภาพในการพยากรณ R2 = 99.3% แสดงดงภาพท 4.11

ภาพท 4.8 เสนโคงการคบระยะสนของภาระ 20% ทอณหภมทแตกตางกน

เสนโคงการคบระยะสนของภาระ 30% ทอณหภมทแตกตางกนแสดงดงภาพท 4.9 พบวาอณหภมทใหแกชนงานทดสอบมอทธพลตอการโกงของชนงานทดสอบ ถาหากอณหภมเพมมากขนจะทาใหเกดการโกงมากขนตามไปดวยเนองจากชนงานทดสอบเกดการเปลยนแปลงรปรางจากความรอนสงผลใหชนงานเกดการออนตวมากขนเมอไดรบภาระกระทา ซงคาการโกงของชนงานทดสอบวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทอณหภม 28°C, 38°C, 48°C, 58°C และ 68°C มคาเทากบ 0.74 มม. 1.46 มม. 1.83 มม. 2.38 มม. และ 3.12 มม. ตามลาดบ โดยระยะการโกงงอทเกดขนมแนวโนมการเพมขนเปนแบบเสนตรงซงมประสทธภาพในการพยากรณ R2 = 98.9% แสดงดงภาพท 4.11

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Dis

tan

ce (

mm

)

Cre

ep s

tra

in (

%)

Time (s)

68°C 58°C48°C 38°C28°C Six element BurgerFour element Burger Power

71

ภาพท 4.9 เสนโคงการคบระยะสนของภาระ 30% ทอณหภมทแตกตางกน

เสนโคงการคบระยะสนของภาระ 40% ทอณหภมทแตกตางกนแสดงดงภาพท 4.10 พบวาอณหภมทใหแกชนงานทดสอบมอทธพลตอการโกงของชนงานทดสอบ ถาหากอณหภมเพมมากขนจะทาใหเกดการโกงมากขนตามไปดวยเนองจากชนงานทดสอบเกดการเปลยนแปลงรปรางจากความรอนสงผลใหชนงานเกดการออนตวมากขนเมอไดรบภาระกระทา ซงคาการโกงของชนงานทดสอบวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทอณหภม 28°C, 38°C, 48°C, 58°C และ 68°C มคาเทากบ 1.06 มม. 1.83 มม. 2.99 มม. 3.69 มม. และ 5.13 มม. ตามลาดบ โดยระยะการโกงงอทเกดขนมแนวโนมการเพมขนเปนแบบเสนตรงซงมประสทธภาพในการพยากรณ R2 = 98.7% แสดงดงภาพท 4.11 จากเสนโคงพฤตกรรมการคบระยะสนของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราภายใตภาระกระทาทคงทในระดบทแตกตางกนสามารถสรปไดวาเมออณหภมและความเคนสงขนความแขงแรงของวสดจะลดลงเกดจากความสมพนธระหวางการจบยดพนธะโมเลกลทคอยตานทานการเปลยนแปลงรปลดนอยลงสงผลตอพฤตกรรมการคบทเพมสงขน

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

2.20

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Dis

tan

ce (

mm

)

Cre

ep s

tra

in (

%)

Time (s)

68°C 58°C

48°C 38°C

28°C Six element Burger

Four element Burger Power

72

ภาพท 4.10 เสนโคงการคบระยะสนของภาระ 40% ทอณหภมทแตกตางกน

ภาพท 4.11 แนวโนมระยะการโกงงอของวสดผสมไมพลาสตกทระดบของภาระทแตกตางกน

จากภาพท 4.8, 4.9 และ 4.10 เสนทบแสดงคาทไดจากการจาลองขอมลการลองผานแบบจาลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ สวนเสนประเกดขนจากการจาลองขอมลผานแบบจาลองของเบอรเกอร 4 องคประกอบ และจดประเกดขนจากการจาลองขอมลผานแบบจาลองสมการยกกาลง ซงสามารถสงเกตไดถงความเหมาะสมของการใชแบบจาลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ ซงอาจเปนไปไดวาแบบจาลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ ซงใหความเหมาะสมกบ

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Dis

tan

ce (

mm

)

Cre

ep s

tra

in (

%)

Time (s)

68°C 58°C

48°C 38°C

28°C Six element Burger

Four element Burger Power

y = 0.1594e0.0378x

R² = 0.9928

y = 0.0568x - 0.8204R² = 0.9888

y = 0.1x - 1.86R² = 0.9874

0

1

2

3

4

5

6

7

18 28 38 48 58 68 78

ΔL

(mm

)

Temperature (°C)

Load 20% Load 30% Load 40%

73

ขอมลการทดลองในทกชวงอณหภมของแตละระดบของภาระ ซงสรปไดถงแบบจาลองเบอรเกอรทเหมาะสมสาหรบเสนโคงการคบของวสดผสม

ตารางท 4.9 คาตวแปรของแบบจาลองทภาระ 20% ในอณหภมทแตกตางกน Temp (°C)

Four element burger model Power law model EM (MPa) EK (MPa) Kη (Pa*min) Mη (Pa*min) r0 n

28 42.94 129.65 3.89 x 1010 1.19 x 1012 0.122 0.074 38 42.66 68.38 4.10 x 1010 6.66 x 1011 0.119 0.101 48 29.36 58.73 2.35 x 1010 2.89 x 1011 0.179 0.097 58 24.20 20.27 8.11 x 109 2.58 x 1011 0.218 0.139 68 15.30 16.57 4.97 x 109 2.10 x 1011 0.333 0.127 Six element burger model

E0 (MPa) E1 (MPa) E2 (MPa) 1η (Pa*min) 2η (Pa*min) 0η (Pa*min) 28 42.94 224.34 246.50 1.46 x 1010 1.97 x 1011 1.41 x 1012 38 42.66 210.18 75.35 1.79 x 1010 9.04 x 1010 9.82 x 1011 48 29.36 181.52 70.06 3.45 x 109 4.20 x 1010 3.33 x 1011 58 24.20 25.12 70.06 5.02 x 109 4.20 x 1010 3.24 x 1011 68 15.30 24.96 34.13 2.49 x 109 8.79 x 109 3.07 x 1011

ตารางท 4.10 คาตวแปรของแบบจาลองทภาระ 30% ในอณหภมทแตกตางกน Temp (°C)

Four element burger model Power law model EM (MPa) EK (MPa) Kη (Pa*min) Mη (Pa*min) r0 n

28 58.16 113.02 5.65 x 109 5.43 x 1011 0.1315 0.1178 38 27.99 39.93 1.99 x 1010 4.92 x 1011 0.247 0.121 48 26.86 28.39 1.42 x 1010 2.99 x 1011 0.261 0.138 58 17.88 25.27 7.58 x 1010 2.51 x 1011 0.339 0.144 68 16.19 14.54 7.27 x 109 2.35 x 1011 0.296 0.196 Six element burger model

E0 (MPa) E1 (MPa) E2 (MPa) 1η (Pa*min) 2η (Pa*min) 0η (Pa*min) 28 58.16 124.79 332.78 2.99 x 109 6.66 x 1010 6.76 x 1011 38 27.99 89.40 62.39 7.59 x 109 3.74 x 1010 5.99 x 1011 48 26.86 46.08 61.75 9.22 x 109 3.71 x 1010 3.59 x 1011 58 17.88 28.66 88.09 5.73 x 109 5.29 x 1010 3.49 x 1011 68 16.19 21.09 40.47 4.22 x 109 2.83 x 1010 2.70 x 1011

74

ตารางท 4.11 คาตวแปรของแบบจาลองทภาระ 40% ในอณหภมทแตกตางกน Temp (°C)

Four element burger model Power law model EM (MPa) EK (MPa) Kη (Pa*min) Mη (Pa*min) r0 n

28 43.41 184.02 1.10 x 1011 1.20 x 1012 0.185 0.099 38 25.59 55.08 3.30 x 1010 5.21 x 1011 0.359 0.100 48 21.02 22.82 9.13 x 109 2.85 x 1011 0.416 0.145 58 16.71 19.06 9.53 x 109 2.29 x 1011 0.478 0.154 68 9.15 19.58 7.83 x 109 1.85 x 1011 0.826 0.132 Six element burger model

E0 (MPa) E1 (MPa) E2 (MPa) 1η (Pa*min) 2η (Pa*min) 0η (Pa*min) 28 43.41 469.80 249.58 2.35 x 1010 1.49 x 1011 1.40 x 1012 38 25.59 142.62 81.49 7.84 x 109 4.89 x 1010 5.77 x 1011 48 21.02 25.19 88.74 7.56 x 109 7.09 x 1010 4.31 x 1011 58 16.71 22.19 67.68 6.66 x 109 6.09 x 1010 3.19 x 1011 68 9.15 24.49 60.97 4.89 x 109 4.88 x 1010 2.28 x 1011

การวเคราะหพฤตกรรมการคบของแบบจาลองเบอรเกอร 4 องคประกอบ ในชวงแรกของเสนโคงการคบจะเกดการตอบสนองทรวดเรวตอความยดหยนของวสด (EM) จะมคามอดลสเรมตนของอณหภมทตาจะมคาสง และลดตาลงเมอระดบของอณหภมเพมสงขน เชน กรณทระดบภาระตาสด 20% ท อณหภม 28°C มคามอดลสเรมตน (EM) เทากบ 42.94 MPa เมอระดบของอณหภมเพมสงขนเปน 38°C, 48°C, 58°C และ 68°C มคา มคามอดลสเรมตนเทากบ 42.66 MPa, 29.36 MPa, 24.20 MPa และ 15.30 MPa ตามลาดบ แสดงดงตารางท 4.9 สวนการโกงตวของชนงานทขนกบเวลาซงเปนการทางานรวมกนของสปรง 1 ชน (EK) และแดชพอต 1 ชน ( Kη ) ซงเสนโคงการทานายในตาแหนงนจะมคาทหยาบ และมความเหมาะสมกบขอมลการทดลองทนอยกวาแบบจาลองของเบอรเกอรแบบ 6 องคประกอบ และชวงสดทายเปนการเสยรปจากความหนดของแดชพอต ( Mη ) จากแบบจาลองของระดบภาระตาสด 20% ทอณหภม 28°C มคาเทากบ 1.19x106 MPa*min และมคาลดตาลงเมออณหภมเพมขนเปน 68°C มคาเทากบ 2.10x105 MPa*min แสดงดงตารางท 4.9 คาความหนดจะลดตาลงเมอมการเรงอณหภมเพมขน ซงมแนวโนมเดยวกบการจาลองดวยแบบจาลองของเบอรเกอรแบบ 6 องคประกอบ สวนแบบจาลองสมการยกกาลงคาตวแปร r0 สาหรบความเครยดอยางทนททนใด และเกยวของกบการตอบสนองตอความหนดเรมตน ขณะทตวแปร n ทเกยวของกบการตอบสนองตอคาความหนดจากการคบทขนกบเวลา [54] ซงตวแปรทงสองเพมขนดวยระดบความเคนจากการปรบเปลยนภาระกระทา และอณหภมทเพมขนทใหกบชนงานทดสอบ

75

แบบจาลองเบอรเกอรแบบ 4 องคประกอบสามารถคานวณไดตามขนตอนดงน 1) เสนโคงคบระยะสนถกแบงออกเปนสามขนตอน ไดแก คาความเครยดของการคบอยางทนท (Ce) คาความเครยดของการคบหยนหนด (Cve) และคาความเครยดของการคบรวม (Ct) สาหรบตวอยางเสนโคงการคบของภาระ 40% ทอณหภม 28°C ซงมคา Ce เทากบ 0.28%, Cve เทากบ 0.12% และ Ct เทากบ 0.40% 2) ชวงเวลาของ Ce (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดอยางทนทแบบเชงเสน), Cve (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดในชวงวสโคอลาสตกแบบไมเปนเชงเสน ) และ Ct (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดตาแหนงสดทายแบบเชงเสน) ซงมคาเปนเปน 9, 600 และ 6,000 ตามลาดบ 3) คาของตวแปรในของรปแบบจาลองเบอรเกอรแตละตวแปรสามารถแสดงไดดงน

EM = Ceε

σ = 0.2811.98 = 43.41 MPa

EK = Cveε

σ = 0.0611.98 = 184.02 MPa

K = Cve

Cve)(t

ε

σ =

0.0611.98(600) = 110414.75 MPa

M = Ct

Ct)(t

ε

σ =

0.06)11.98(6000 = 1204020.10 MPa

การวเคราะหพฤตกรรมการคบของแบบจาลองเบอรเกอร 6 องคประกอบ ในชวงแรกของเสนโคงการคบทระดบภาระตาสดท 20% ของภาระสงสดจะเกดการตอบสนองทรวดเรวตอความยดหยนของวสด คามอดลสเรมตน (E0) ทอณหภม 28°C มคาเทากบ 42.94 MPa และมคาลดตาลงเมออณหภมเพมขนท 68°C เทากบ 15.30 MPa แสดงดงตารางท 4.9 สวนการโกงตวของชนงานทขนกบเวลาซงเปนการทางานรวมกนของสปรง 2 ชน (E1, E2) และแดชพอต 2 ชน ( 1η , 2η ) เนองดวยการเพมขนของสวนประกอบในตาแหนงนสงผลใหแบบจาลองมความละเอยดเพมมากขนทาใหการทานายเสนโคงของแบบจาลอง และผลการทดลองมความแมนยาเพมขนดวยเชนเดยวกน และในชวงสดทายเปนการเสยรปจากความหนดของแดชพอต ( 0η ) จากแบบจาลองทอณหภม 28°C มคาเทากบ 1.41x106 MPa*min และมคาลดตาลงเมอเพมอณหภมเปน 68°C มคาเทากบ 3.07x105 MPa*min แสดงดงตารางท 4.9 สามารถสรปไดวายงอณหภมเพมขนยงสงผลใหเกดความเสยหายเพมมากขนดวย

76

แบบจาลองเบอรเกอรแบบ 6 องคประกอบสามารถคานวณไดตามขนตอนดงน 1) เสนโคงคบระยะสนถกแบงออกเปนสามขนตอน ไดแก คาความเครยดของการคบอยางทนท (Ce) คาความเครยดของการคบหยนหนด (Cve) และคาความเครยดของการคบรวม (Ct) สาหรบตวอยางเสนโคงการคบของภาระ 40% ทอณหภม 28°C ซงมคา Ce เทากบ 0.28%, Cve เทากบ 0.12% และ Ct เทากบ 0.40% 2) คา Cve จะถกแบงออกเปน 2 ชวง 3) ชวงเวลาของ Ce (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดอยางทนทแบบเชงเสน), Cve1 (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดทเพมสงขนในชวงวสโคอลาสตกแบบไมเปนเชงเสน), Cve2 (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดเรมคงทในชวงวสโคอลาสตกแบบไมเปนเชงเสน ) และ Ct (ณ ตาแหนงทเกดความเครยดตาแหนงสดทายเปนแบบเชงเสน) มคาเปน 9, 50, 800 และ 6,000 ตามลาดบ 4) คาของตวแปรในของรปแบบจาลองเบอรเกอรแตละตวแปรสามารถแสดงไดดงน

E0 = Ceε

σ = 0.27611.98 = 43.41 MPa

E1 = Cve1ε

σ = 0.0311.98 = 469.80 MPa

E2 = Cve2ε

σ = 0.0511.98 = 249.58 MPa

1 = Cve1

Cve1)(t

ε

σ =

0.0311.98(50) = 23490.19 MPa

2 = Cve2

Cve2)(t

ε

σ =

0.0511.98(800) = 149750.00 MPa

0 = Ct

Ct)(t

ε

σ =

0.05)11.98(6000 = 1401169.59 MPa

การทานายเสนโคงการคบดวยแบบจาลองเบอรเกอรแบบ 6 องคประกอบ ใหผลการทานายทเหมาะสมกบเสนโคงการคบจากการทดลองมากกวาเมอเปรยบเทยบกบแบบจาลองสมการยกกาลงเชนเดยวกบการทดลองของ M. A. Mosiewicki et al. [54] และ C. Homkhiew [47]

77

รวมทงผลการทานายยงมความเหมาะสมกบเสนโคงการคบมากกวาแบบจาลองเบอรเกอร แบบ 4 องคประกอบ ตงแตจดเรมตนของสวนโคงการคบจนกระทงทเวลา 100 นาท

เพอความถกตองและความนาเชอถอของแบบจาลองสามารถพจารณาไดจากคาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอน (mean absolute percent error, MAPE) ทงนใชในการเปรยบเทยบความคลาดเคลอนทเกดขนระหวางแบบจาลองทสรางขน และคาจรงจากการทดลอง ถาหากคาเฉลยของคาสมบรณของเปอรเซนตของความคลาดเคลอนทไดนอย แสดงวาการพยากรณยงมความแมนยาซงคานวณไดจากสมการ (2.17) [59] จากตารางท 4.12-4.15 แสดงถงคาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนในกรณท อณหภม 28°C ภาระ 20% พบวาเสนโคงการคบท ไดจากแบบจาลองเบอรเกอร 6 องคประกอบ ทง 3 ระดบของภาระ มคาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตของความคลาดเคลอนทนอยกวาแบบจาลองเบอรเกอร 4 องคประกอบ และแบบจาลองสมการยกกาลง ทเวลา 400 วนาท ซงเปนตาแหนงหลงการเกดความเครยดของการคบอยางทนทผลทไดจากการทานายดวยแบบจาลองเบอรเกอร 6 องคประกอบมคาเทากบ 3.06% แบบจาลองเบอรเกอร 4 องคประกอบมคาเทากบ 4.08% และแบบจาลองสมการยกกาลงมคาเทากบ 3.84% และยงสภาวะอณหภมในการทดสอบเพมขนจะสามารถเหนไดอยางชดเจนในกรณทอณหภม 68°C ผลทไดจากการทานายดวยแบบจาลองเบอรเกอร 6 องคประกอบมคาเทากบ 0.29% แบบจาลองเบอรเกอร 4 องคประกอบมคาเทากบ 13.72% และแบบจาลองสมการยกกาลงมคาเทากบ 8.26% โดยสามารถสงเกตความเหมาะสมของแบบจาลอง และผลจาการทดลองจรงได ณ ตาแหนงหลงการเกดความเครยดของการคบอยางทนทแสดงไดดงภาพท 4.8 ไดอยางชดเจน ในสวนของแบบจาลองสมการยกกาลงเสนโคงทไดจากการทานายจะมความเหมาะสมในชวงอณหภมตา และยงพบความความคลาดเคลอนทเหนไดชดเจนของแบบจาลองสมการยกกาลงท เวลา 6,000 วนาท (100 นาท ) มคาเฉลยสมบรณของเปอรเซน ตของความคลาดเคลอนเปน 7.53%, 0.70%, 3.01%, 6.81% และ 8.45% ตามลาดบ โดยลกษณะของเสนโคงจะเบยงเบนสงขนในชวงปลาย แตคาความคลาดเคลอนทเวลา 1,600 วนาท จะใหคาทใกลเคยงการทดลองมากทสด เนองจากเปนบรเวณทเกดการพลกกลบเสนโคงการคบทไดจากการทานายสามารถสงเกตไดจากภาพท 4.8 จากการยนยนผลของแบบจาลองทงสามแบบจาลองพบวาคาความคลาดเคลอนทเกดขนจะพบหลงจากการเกดความเครยดของการคบอยางทนทซงเปนสวนโคงการคบทมความชนสง แตเมอมการเพมชนสวนทางกลเขาในสวนโคงของการคบจะสงผลใหเสนโคงทไดจากการทานายดวยแบบจาลองเบอรเกอร 6 องคประกอบมความเหมาะสมกบขอมลทไดจากการทดลองมากยงขน

78

ตารางท 4.12 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 28°C ภาระ 20%

Time (s)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

10 0.151 0.144 0.141 0.145 5.18 6.89 4.57 50 0.166 0.156 0.147 0.163 6.26 11.49 1.81 200 0.176 0.171 0.163 0.181 2.62 7.29 2.68 400 0.183 0.177 0.176 0.190 3.06 4.08 3.84 1,600 0.195 0.194 0.194 0.211 0.66 0.89 7.82 4,200 0.211 0.208 0.207 0.226 1.13 1.75 7.41 6,000 0.216 0.216 0.216 0.232 6E-03 4E-08 7.53

ตารางท 4.13 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 38°C ภาระ 20% Time (s)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

10 0.152 0.144 0.142 0.150 4.76 6.31 0.84 50 0.162 0.157 0.148 0.177 3.32 8.73 9.14 200 0.198 0.180 0.167 0.203 9.29 15.64 2.74 400 0.215 0.194 0.187 0.218 9.99 13.24 1.44 1,600 0.264 0.237 0.236 0.251 10.15 10.49 4.90 4,200 0.284 0.272 0.266 0.277 4.19 6.27 2.35 6,000 0.285 0.284 0.282 0.287 0.19 1.05 0.70

ตารางท 4.14 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 48°C ภาระ 20% Time (s)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

10 0.228 0.219 0.207 0.224 3.90 9.33 1.60 50 0.249 0.242 0.217 0.262 2.90 13.05 5.09 200 0.278 0.265 0.248 0.300 4.56 10.53 8.14 400 0.306 0.286 0.277 0.321 6.60 9.55 4.89 1,600 0.372 0.345 0.337 0.367 7.16 9.32 1.28 4,200 0.420 0.398 0.393 0.403 5.23 6.39 3.97 6,000 0.431 0.430 0.430 0.418 9E-04 1E-05 3.01

79

ตารางท 4.15 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 58°C ภาระ 20% Time (s)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

10 0.297 0.261 0.255 0.300 12.21 14.13 1.13 50 0.369 0.308 0.283 0.375 16.53 23.20 1.74 200 0.486 0.426 0.368 0.455 12.31 24.19 6.39 400 0.543 0.503 0.444 0.501 7.42 18.31 7.76 1,600 0.617 0.595 0.575 0.607 3.47 6.77 1.55 4,200 0.665 0.649 0.641 0.694 2.31 3.59 4.41 6,000 0.683 0.682 0.682 0.729 6E-04 1E-05 6.81

ตารางท 4.16 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทอณหภม 68°C ภาระ 20% Time (s)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

10 0.441 0.421 0.404 0.446 4.49 8.47 1.16 50 0.559 0.518 0.448 0.547 7.44 19.85 2.26 200 0.709 0.698 0.573 0.652 1.66 19.22 8.15 400 0.776 0.773 0.669 0.711 0.29 13.72 8.26 1,600 0.846 0.838 0.797 0.848 0.96 5.81 0.21 4,200 0.909 0.889 0.873 0.958 2.21 3.99 5.38 6,000 0.924 0.924 0.924 1.002 1E-08 1E-07 8.45

4.5 หลกการซอนทบกนระหวางเวลา อณหภมและความเคน การทดสอบพฤตกรรมการคบจะมสภาพการทดสอบทใกลเคยงกบสภาวะจรงในการใชงานมาก แตยงคงมขอจากดในดานของชวงเวลาทใชในทดสอบกบอายการใชงานจรง เนองจากไมสามารถรอผลการทดสอบไดนานเปนเวลาหลายสบป จงไดคนหาทางออกของปญหานคอการทาการทดลองทอณหภมตาง ๆ กนแลวนามาสรางเปนเสนโคงหลก เพอทานายพฤตกรรมการคบระยะยาวของวสดผสมจากพอลโพรพลนและผงไมยางพารา หลกการซอนทบกนระหวางเวลาและอณหภม (time-temperature superposition; TTS) และหลกการซอนทบกนระหวางเวลาและความเคน (time-stress superposition; TSS) โดยใชหลกการนาเสนโคงตนแบบทไดจากการทดสอบการคบโดยการเรงใหวสดเกดการเสยรปขนอยางรวดเรวดวยอณหภม และความเคนแสดงดงภาพท 4.12 ขอมลการคบระยะสนทไดจากอณหภมทแตกตางกนถกนามาวางซอนทบกนโดยการเลอนแกนทงแกน

80

นอน และแกนตงเพอใหไดเสนโคงตนแบบทราบเรยบ [56] โดยอณหภมทเพมสงขนท 38°C, 48°C และ 58°C ไดถกเลอนเขาสอณหภมอางองทสภาวะอณหภมหอง (28°C) ซงเสนโคงหลกทไดแสดงใหเหนถงพฤตกรรมการคบในระยะยาวทอณหภมอางอง ในทางเดยวกนเสนโคงหลกสามารถสรางไดจากการวางซอนทบกนของความเคนทเพมสงขนทระดบภาระ 20%, 30% และ 40% ของภาระสงสดแสดงดงภาพท 4.13

ภาพท 4.12 เสนโคงหลกจากการคบระยะสนทภาระ 40% อางองทอณหภม 28°C

ภาพท 4.13 เสนโคงหลกจากการคบระยะยาวทระดบภาระทแตกตางกน

อางองทระดบของภาระ 20%

81

จากการเปรยบเทยบเสนโคงหลกทไดจากการซอนทบกนของเวลาและอณหภม (TTS) และเสนโคงการคบระยะยาวทไดจากการทดลองเปนระยะเวลา 1,000 ชวโมง (3.6x106 วนาท)

แสดงดง ภาพท 4.14 ซงเสนโคงหลกทถกสรางขนสามารถทานายอายการใชงานไดใกลเคยงกบการคบจากการทดลองจรงโดยสามารถสงเกตไดจากทกระดบภาระทระยะเวลา 10 วนาท ซง TTS สามารถใหเสนโคงหลกทเหมาะสมกบขอมลจากการทดลองจรงจนกระทงทระยะเวลา 1x106 วนาท หลงจากนนเสนโคงหลกจะเกดการเบยงเบนอยางเหนไดชด ยกตวอยางการเปรยบเทยบเสนโคงทระยะเวลา 1,000 ชวโมง (3.6x106 วนาท) ของระดบภาระ 40% คาความเครยดทไดจากการทดลองจรงมคาเทากบ 1.5% แตคาความเครยดทไดจากเสนโคงตนแบบมคาเทากบ 1.4% ซงสงผลใหคาความเครยดทไดในระยะเวลานนมคาทนอยกวาความเครยดทไดจากการทดลองจรงโดยใหผลท ใกลเคยงกบทกระดบภาระท 20% และ 30% เนองจากเสนโคงทไดจากการเรงอณหภมสงสดของการทดสอบสงผลใหเกดความเครยดทสงขนอยางรวดเรว [47] จากภาพท 4.15 แสดงถงอายการใชงานของวสดผสมไมพลาสตกทสามระดบของภาระสงสดซงไดมาจากหลกการซอนทบกนระหวางเวลา และระดบความเคนทแตกตางกน (TSS) ทาใหไดเสนโคงหลกทสามารถใชในการทานายอายการใชงานได โดยเสนทบแสดงถงอายการใชงานของวสดผสมไมพลาสตกทระดบ 40% ของภาระสงสดซงใหคาความเครยดท 1.5% ภายในระยะเวลา 42 วน เสนประแสดงถงอายการใชงานของวสดผสมไมพลาสตกทระดบ 30% โดยใหคาความเครยดท 1.5% ภายในระยะเวลาประมาณ 10 เดอน และจดประแสดงถงอายการใชงานของวสดผสมไมพลาสตกทระดบ 20% โดยใหคาความเครยดท 1.5% ภายในระยะเวลาประมาณ 3 ป จะเหนไดวาผลการทานายอายการใชงานของวสดผสมจากพอลโพรพลนและผงไมยางพาราบนหลกการซอนทบกนของเวลาและอณหภม (TTS) จากขอมลการคบระยะสน มคาทใกลเคยงกบผลจากการทดลองจรง แตเมอระยะเวลาในการการใชงานเพมมากขนจะสงผลใหคาทไดจากการทานายเรมเบยงเบนออกจากการทดลองจรงทสภาวะอณหภมหอง ซงเปนเพราะการเพมขนของสภาวะอณหภมของการทดสอบสงผลใหเกดความเครยดทสงขนอยางรวดเรว เพอความแมนยาในการทานายอายการใชงานจงควรมการทดสอบพฤตกรรมการคบระยะยาวรวมดวยเพอประโยชนในการวเคราะหผลกระทบตอการใชงานของผลตภณฑในระยะยาว ซงคาทไดจากการทานายอายการใชงานในภาพท 4.15 ของวสดผสมไมพลาสตกสามารถนาไปใชในการคาดการณระยะเวลาความเสยหาย ณ ตาแหนงความเครยดทเกดขนของผลตภณฑทอยภายใตภาระกระทา และนามาปรบปรงความไมเหมาะสมของพฤตกรรมการคบทเทเกดขนได

82

ภาพท 4.14 การเปรยบเทยบเสนโคงตนแบบจาก TTS และเสนโคงจากการคบระยะยาว

ท 1,000 ชวโมง

ภาพท 4.15 อายการใชงานของวสดผสมพอลโพรพลนรไซเคลและผงไมยางพารา

จากเสนโคงหลก TSS

บทท 5

บทสรปและขอเสนอแนะ วสดผสมพอลโพรพลนรไซเคลและผงไมยางพาราเปนการผสมกนของพอลโพรพลนรไซเคล และผงไมยางพาราเปนหลก ซงการใชไมยางพาราเปนการประหยดตนทนในการผลตเนองจากไมตองน าเขาไมจากตางประเทศ เปนการน าเศษวสดไมเหลอใชจากกระบวนการผลตในโรงงานมาผลตเปนวสดทดแทนไมแลวยงถอเปนการรกษาสงแวดลอมดวยการสรางมลค าเพมใหกบเศษวสดทไมกอใหเกดประโยชน รวมถงเปนการสงเสรมใหเกดการพฒนานวตกรรมผลตภณฑใหมของกลมวสดผสม และสงทตองค านงถงคอวสดผสมไมพลาสตกชนดนสามารถขนรปไดหลากหลายวธ แตละวธจะใหสมบตทางกลของวสดทแตกตางกน และเพอหาพฤตกรรมการคบของชนทดสอบทผลตจากวสดผสมพอลโพรพลน และผงไมยางพารา โดยมจดมงหมายในการศกษาพฤตกรรมการคบของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา เพอน าไปใชประโยชนในการท านายความเสยหายของชนงานเมอไดรบภาระกระท าทคงทในระดบทแตกตางกน และใชเปนพนฐานในงานวจยการพฒนาผลตภณฑทไดจากวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพาราตอไปในอนาคต 5.1 สรปผลการด าเนนงานวจย ส าหรบการด าเนนงานวจยไดน าวสดผสมไมพลาสตกทประกอบดวย พอลโพรพลนรไซเคล 50.3% โดยน าหนก ผงไมยางพารา 44.5% โดยน าหนก สารคควบ 3.9% โดยน าหนก สารตานรงสยว 0.2% โดยน าหนก และสารหลอลน 1% โดยน าหนก ถกใชในการวเคราะหผลกระทบของการผสมสวนผสมโดยวธการอดรดแบบเกลยวเดยว และขนรปดวยกระบวนการอดรอนโดยทดสอบสมบตทางกลของวสดพอลโพรพลนรไซเคลและผงไมยางพาราซงมคาสมบตทางดานความแขงแรงดดท 29.95 MPa ความแขงแรงอดท 26.69 MPa และความแขงแรงดงท 20.05 MPa จากการวเคราะหโครงสรางทางกายภาพดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอน (SEM) พบวากระบวนการผสมโดยใชการอดรดแบบเกลยวเดยวมการกระจายตวทแยกเฟสระหวางพลาสตกเมทรกซ และผงไมอยางชดเจน อกทงยงพบรพรนในเนอชนงานนอย เนองมาจากการขนรปดวยกระบวนการอดรอนสงผลตอคาความหนาแนนของวสดมผลใหสมบตทางกลทางดานความแขงแรงอดมคาทสง ผลทไดจากการทดสอบสมบตทางกลดานความแขงแรงดดถกน ามาใชในการวเคราะหพฤตกรรมการคบตอระดบของภาระ 20%, 30% และ 40% ตามล าดบ ของชนงานทดสอบพอลโพรพลนรไซเคล และชนงานทดสอบวสด

84

ผสมพอลโพรพลนรไซเคลกบผงไมยางพาราในระยะเวลา 1,000 ชวโมง ทสภาวะอณหภมหอง (28°C) จากการทดลองพบวาพอลโพรพลนรไซเคลจะเกดการคบทสงกวาวสดผสมไมพลาสตกทระดบของภาระทเทากน สวนพฤตกรรมการคบของวสดผสมพอลโพรพลนรไซเคลและผงไมยางพาราทระดบของภาระทแตกตางกนพบวาคาความเครยดของการคบมคาสงขนเมอเพมภาระขนตามล าดบ ในกรณทระดบของภาระทเทากนพอลโพรพลนรไซเคลจะเกดการคบทสงกวาวสดผสมไมพลาสตกเชนในกรณทระดบของภาระสงสด (40%) ระยะการโกงตวของชนงานทดสอบพอลโพรพลนรไซเคลมคาเทากบ 6.68 มม. และชนงานทดสอบวสดผสมพอลโพรพลนรไซเคลกบผงไมยางพารามคาเทากบ 3.37 มม. ซงการคบจากกระบวนการทดสอบจะมแนวโนมของความเครยดเพมขนตามระดบภาระท 20%, 30% และ 40% ตามล าดบ ดงในกรณการคบของชนงานทดสอบวสดผสมพอลโพรพลนรไซเคลกบผงไมยางพาราทเวลา 1,000 ชวโมง มคาความเครยดเทากบ 0.69%, 1.08% และ 1.52% ตามล าดบ โดยชนงานทดสอบจะเกดพฤตกรรมการโกงตวอยางรวดเรวจากนนจะเกดการโกงตวขนอยางชา ๆ ขนอยกบเวลา เนองจากการปรบปรงสมบตการคบของพอลโพรพลนรไซเคลดวยการเตมผงไมยางพาราเขาสพลาสตกเมทรกซสงผลใหคาการคบลดลง จงไดท าการทดสอบสมบตทางความรอนระหวางพอลโพรพลนรไซเคล และวสดผสมพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราเพอเปรยบเทยบชวงอณหภมการสลายตวผานการวเคราะหสมบตทางเทอรมอแกรวเมตรก (TGA) ซงพบวาชนงานทดสอบพอลโพรพลนรไซเคลมอณหภมการสลายตวในชวงอณหภม 390-510°C โดยมอตราการสญเสยน าหนกสงสดท 463°C เมอเปรยบเทยบกบอณหภมการสลายตวของวสดผสมจากพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราจะพบการสญเสยน าหนกสองชวงในการทดสอบทางความรอน ชวงแรกเกยวของกบการยอยสลายของผงไมยางพาราในชวงอณหภม 300-390°C และมอตราการสญเสยน าหนกสงสดทอณหภม 363°C และชวงทสองเปนการยอยสลายตวของพอลโพรพลนในชวงอณหภม 390-520°C และมอตราการสญเสยน าหนกสงสดท 475°C โดยอณหภมการยอยสลายในขนสดทายของวสดผสมพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราจะใหอณหภมในการยอยสลายทชาขน การทดสอบพฤตกรรมการคบระยะสนของวสดผสมไมพลาสตกทระดบความเคน และอณหภมแตกตางกน 5 อณหภม คอ 28°C, 38°C, 48°C, 58°C และ 68 °C เพอน ามาเปรยบเทยบพฤตกรรมการคบจากการทดสอบแบบระยะยาว พบวาทระดบภาระเดยวกนเมอสภาวะอณหภมในการทดสอบเพมขนระยะการโกงงอจะเพมสงขนเนองจากการเสยรปของชนงานทดสอบดงกรณทระดบภาระ 20% พบวามคาระยะการโกงตวเทากบ 0.48 มม. 0.63 มม. 0.96 มม. 1.52 มม. และ 2.05 มม. ตามล าดบ และในทางเดยวกนคาความเครยดจะมคาเพมมากขนเมอเพมภาระ เนองมาจากทอณหภมสงขนความแขงแรงของวสดจะลดลงเกดจากความสมพนธระหวางการจบยดพนธะโมเลกลทคอยตานทานการเปลยนรปทมนอยลง รวมถงคาความเคนทเพมสงขนยงอณหภมสงขนวสดผสมไมพลาสตกกยงออนตวลงสงผลตอคามอดลสยดหยนใหมคาลดลงเปนผลมาจากการเปลยนแปลง

85

โครงสรางทางเคมเพราะอณหภมและความเคนมผลกระทบกบพฤตกรรมวสโคอลาสตกเปนอยางมาก แสดงใหเหนวาอตราการคบสงผลโดยตรงกบอณหภม เวลา และความเคน และผลการท านายเสนโคงการคบทไดจากแบบจ าลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ จะไดการท านายทเหมาะสม และแมนย าเมอเปรยบเทยบกบแบบจ าลองของเบอรเกอร 4 องคประกอบ และแบบจ าลองสมการยกก าลง เนองจากการเพมขนของชนสวนในแบบจ าลองของเบอรเกอรจะชวยใหความละเอยดของขอมลมเพมมากขนสงผลตอการท านายทเหมาะสมตอพฤตกรรมการคบทไดจากการทดลอง โดยเฉพาะบรเวณสวนโคงหลงการเกดความเครยดของการคบอยางทนทซงสามารถยนยนผลของการท านายพฤตกรรมการคบทเกดขนไดดวยคาเปอรเซนตความคลาดเคลอนระหวางผลจากการทดลอง และคาทไดจากแบบจ าลองดงในกรณการทดสอบพฤตกรรมการคบระยะยาว 1,000 ชวโมง ของระดบภาระ 20% สามารถสงเกตไดจากทเวลา 6,000 นาท (100 ชวโมง) พบวาคาเปอรเซนตความคลาดเคลอนของแบบจ าลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ มคาเทากบ 2.84% แบบจ าลองของเบอรเกอร 4 องคประกอบ มคาเทากบ 12.95% และแบบจ าลองสมการยกก าลงมคาเทากบ 4.89% ซงสามารถสรปไดวาแบบจ าลองของเบอรเกอร 6 องคประกอบ สามารถใหความเหมาะสมกบขอมลจากการทดลองรวมถงยงสามารถใชอธบายถงสมบตความหยนหนดไดอยางแมนย า ผลทไดจากการท านายอายการใชงานของวสดผสมพอลโพรพลนรไซเคลและผงไมยางพาราเมอเปรยบเทยบกนระหวางเสนโคงหลกจากขอมลการคบระยะสนโดยใชหลกการซอนทบกนของเวลา และอณหภม (TTS) ใหผลการท านายทใกลเคยงกบผลทดลองจรงในระยะเวลาหนง และจะเรมเบยงเบนออกเลกนอยในชวงสดทายของการทดลอง โดยอายการใชงานของวสดผสมไมพลาสตกทระดบ 40% ของภาระสงสดซงมคาความเครยดท 1.5% ภายในระยะเวลา 42 วน อายการใชงานของวสดผสมไมพลาสตกทระดบ 30% ใหคาความเครยดท 1.5% ภายในระยะเวลาประมาณ 10 เดอน และอายการใชงานของวสดผสมไมพลาสตกทระดบ 20% โดยใหคาความเครยดท 1.5% ภายในระยะเวลาประมาณ 3 ป 5.2 ขอเสนอแนะในการด าเนนงานวจย ส าหรบสมบตทไดทดสอบและผานการวเคราะหมานนเปนเพยงการทดสอบระยะ สน ๆ ซงอาจไมถกตองและเทยงตรงเหมอนกบการทดสอบเปนระยะเวลานาน ๆ อนเนองมาจากสมบตของพลาสตกทเปนแบบยดหยนหนด ซงสมบตตาง ๆ เชน มอดลส ความแขงแรง และความออนตวทขนอยกบอตราความเครยด เวลา ขนาดและการรบแรง ตลอดถงอณหภม เปนตน ดงนนผลตภณฑทไดอาจมสมบตตางจากผลตภณฑตวอยางทท าจากชนงานทดสอบได ทงนทอณหภมหอง

86

ขนาดของพลาสตกมการเปลยนแปลงตามเวลาในขณะทความเคนคงอนเนองมาจากสมบตการคบของพลาสตก ดวยเหตนมอดลสของพลาสตกจงไมคงทมการเปลยนแปลงอยตลอดเวลา คาสมบตทางกลท ไดจากการทดสอบสามารถน ามาใช ในการเปรยบเทยบกระบวนการผลตทจะใชในการขนรปวสดผสมระหวางพลาสตกและผงไมยางพารา ซงวสดผสมไมพลาสตกชนดนสามารถขนรปไดหลากหลายวธ แตละวธกใหขอดขอเสยทแตกตางกนขนอยกบรปแบบการใชงาน และควรค านงถงพฤตกรรมการคบซงเปนสมบตทส าคญในการสรางผลตภณฑจากวสดผสมไมพลาสตก

87

บรรณานกรม [1] K. B. Adhikary. “Development of wood flour-recycled polymer composite

panels as building materials.” Ph.D. Dissertation, University of Canterbury, 2008. [2] ณฏฐชญาภา ธนวฒนาศรกล, ธเนศ รตนวไล และกลางเดอน โพชนา. “วสดไมพลาสตกจากไม

ปาลมและ HDPE.” วศวกรรมสาร มข ปท 38 ฉบบท 3, หนา 285 –296, 2554. [3] ปนสภา ปตรกษสกล. “คอมโพสทไม-พลาสตกวสดใหมส าหรบงานกอสราง.” วารสาร

รามค าแหง ฉบบวศวกรรมศาสตร, ปท 2 ฉบบท 1, หนา 20–25, 2551. [4] J. A. Youngquist, G. E. Myers, J. H. Muehl, Krzysik, and C. M. Clemons.

“Composites from recycled wood and plastics.” Department of Agriculture, Forest Servuce, Forest Products Laboratory, 1995.

[5] ภาณมาศ ตนสกล. “การศกษาสมบตทางวศวกรรมของวสดผสมระหวางพลาสตกกบขเลอยไม.” การประชมวชาการ ดานพลงงานสงแวดลอมและวสด ครงท 1, 2549.

[6] A. Ashori and A. Nourbakhsh. “Characteristics of wood-fiber plastic composites made of recycled materials.” Waste Manag., vol. 29(4), pp. 1291–1295, Apr. 2009.

[7] J. J. Balatinecz and M. M. Sain. “The influence of recycling on the properties of wood fibre-plastic composites.” Macromol. Symp., vol. 135(1), pp. 167–173, Dec. 1998.

[8] C. Clemons. “Wood-plastic composites in the united states : The interfacing of two industries.” For. Prod. J., vol. 52, pp. 10–18, Jun. 2002.

[9] A. J. Schildmeyer. “Temperature and time dependent behaviors of a wood-polypropylene composite.” Master of Science in Civil Engineering, Washington State University, 2006.

[10] J. Bodig and B. A. Jayne. Mechanics of wood and wood composites. Van Nostrand Reinhold, 1982.

[11] C. Homkhiew, T. Ratanawilai, and W. Thongruang. “Flexural creep behavior of composites from polypropylene and rubberwood flour.” Appl. Mech. Mater., vol. 368–370, pp. 736–740, Aug. 2013.

88

[12] C. X. Dong, S. J. Zhu, M. Mizuno, and M. Hashimoto. “Modeling and prediction of compressive creep of silane-treated TiO2/high-density polyethylene.” J. Mater. Sci., vol. 45(13), pp. 3506–3513, Jul. 2010.

[13] S. Y. Lee, H. S. Yang, H. J. Kim, C. S. Jeong, B. S. Lim, and J. N. Lee. “Creep behavior and manufacturing parameters of wood flour filled polypropylene composites.” Compos. Struct., vol. 65, pp. 459–469, Sep. 2004.

[14] จกรน พรหมจรสข. “การออกแบบวตถดบและการผลตผลตภณฑจากวสดผสมขเลอยไมและพวซในกระบวนการอดรด.” วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สายวชาเทคโนโลยวสด คณะพลงงานและวสด มหาวทยาลยพระจอมเกลาธนบร, 2546.

[15] S. Rimdusit, W. Smittakorn, S. Jittarom, and S. Tiptipakorn. “Highly filled polypropylene rubber wood flour composites.” Eng. J., vol. 15(2), pp. 17–30, Feb. 2011.

[16] C. Homkhiew, T. Ratanawilai, and W. Thongruang. “Composites from recycled polypropylene and rubberwood flour: Effects of composition on mechanical properties.” J. Thermoplast. Compos. Mater., vol. 28, pp. 179-194, Feb. 2013.

[17] ชาตร หอมเขยว. “การพฒนาและการประยกตใชวสดเชงประกอบเทอรโมพลาสตกและเสนใยธรรมชาตเชงอตสาหกรรม.” วารสารวชาการเทคโนโลยอตสาหกรรม ปท10 ฉบบท 2, พฤษภาคม – สงหาคม, หนา 97–110, 2557.

[18] “Global trends in wood-plastic composites (WPC)-The portal for bio-based economy and industrial biotechnology.” Bio-based News. สบคนจาก (ออนไลน ) http://news.bio-based.eu/global-trends-in-wood-plastic-composites-wpc/ [3 กมภาพนธ 2015].

[19] A. A. Klyosov. Wood-plastic composites. 1 edition. Hoboken, N.J: Wiley-Interscience, 2007.

[20] P.-Y. Kuo, S.-Y. Wang, J.-H. Chen, H.-C. Hsueh, and M.-J. Tsai. “Effects of material compositions on the mechanical properties of wood–plastic composites manufactured by injection molding.” Mater. Des., vol. 30(9), pp. 3489–3496, Oct. 2009.

[21] P. Nygard, B. S. Tanem, T. Karlsen, P. Brachet, and B. Leinsvang. “Extrusion-based wood fibre–PP composites: Wood powder and pelletized wood fibres – a comparative study.” Compos. Sci. Technol., vol. 68, pp. 3418–3424, Dec. 2008.

89

[22] K. B. Adhikary, S. Pang, and M. P. Staiger. “Dimensional stability and mechanical behaviour of wood-plastic composites based on recycled and virgin high-density polyethylene (HDPE).” Compos. Part B-Eng., vol. 39(5), pp. 807–815, 2008.

[23] ณรงคฤทธ สมบตสมภพ, ศรนทร ทองแสง และ วชย โรซาพทกษ. “สตรสวนผสมส าหรบผลตภณฑจากวสดผสมพวซกบขเลอยไม.” เลขทสทธบตร 22706, 2550.

[24] K. P. Gohr, W. E. Neese, and A. Savanuzzi. “Plastic wood-fiber pellets.” EP5938994, 1999.

[25] N. Intawong, C. Kantala, W. Lotaisong, and N. Sombatsompop. “A die rotating system for moderations of extrusion load and pressure drop profiles for molten PP and wood/polypropylene composites in extrusion processes.” J. Appl. Polym. Sci., vol. 120(2), pp. 1006–1016, Apr. 2011.

[26] H. Gao, Y. Song, Q. Wang, Z. Han, and M. Zhang. “Rheological and mechanical properties of wood fiber-PP/PE blend composites.” J. For. Res., vol. 19(4), pp. 315–318, Dec. 2008.

[27] El-Haggar, Salah M., and Kamel, Mokhtar A. Wood plastic composites. INTECH Open Access Publisher, 2011.

[28] H. Wang, R. Chang, K. Sheng, M. Adl, and X. Qian. “Impact response of bamboo-plastic composites with the properties of bamboo and polyvinylchloride (PVC).” J. Bionic Eng., vol. 5, pp. 28–33, Sep. 2008.

[29] D. P. Kamdem, H. H. Jiang, W. N. Cui, J. Freed, and L. M. Matuana. “Properties of wood plastic composites made of recycled HDPE and wood flour from CCA-treated wood removed from service.” Compos. Part -Appl. Sci. Manuf., vol. 35(3), pp. 347–355, 2004.

[30] จารธรณ สงขปาน. “การวเคราะหสมบตวสโคไฮเปอรอลาสตกของยางคงรปทอณหภมแตกตางกน.”วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมเครองกล สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ, 2550.

[31] B. A. Acha, M. M. Reboredo, and N. E. Marcovich. “Creep and dynamic mechanical behavior of PP–jute composites: Effect of the interfacial adhesion.” Compos. Part Appl. Sci. Manuf., vol. 38(6), pp. 1507–1516, Jun. 2007.

[32] J. Lai and A. Bakker. “Analysis of the non-linear creep of high-density polyethylene.” Polymer, vol. 36(1), pp. 93–99, Jan. 1995.

90

[33] สทธชย แสงอาทตย. “รายงานการวจยการพฒนาสมการออกแบบชนสวนพลาสตกเสรมเสนใยแบบพลทรดชนหนาตดรปตวซภายใตแรงดดทมจดรองรบแบบงายและแบบยดแนน.” มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร, 2555.

[34] Mosallam and Ayman S. “Technique for prestressing composite members and related apparatuses.” US20070175583, 2006.

[35] ณฐพจน สวรรณชวะศร, ทวช พลเงน, สมชาย ชชพสกล, ณรงคฤทธ สมบตสมภพ, และ วชย โรซาพทกษ. “พฤตกรรมการคบและการลาของคานทท าจากวสดผสมพลาสตกและขเลอยไม (WPC).” การประชมทางวชาการระดบชาตดานครศาสตรอสาหกรรม ครงท 1, มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ, 2551.

[36] ธวชชย อนใจจม และ เวชยนต รางศร. “พฤตกรรมคบของไมไผหก.” การประชมเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 26 ME-Nett 26, จ.เชยงราย, 2555.

[37] S. Panthapulakkal, S. Law, and M. Sain. “Properties of recycled high-density polyethylene from milk bottles.” J. Appl. Polym. Sci., vol. 43(11), pp. 2147–2150, 1991.

[38] C. Homkhiew, T. Ratanawilai, and W. Thongruang. “The optimal formulation of recycled polypropylene/rubberwood flour composites from experiments with mixture design.” Compos. Part B Eng., vol. 56, pp. 350–357, Jan. 2014.

[39] K. G. N. C. Alwis and C. J. Burgoyne. “Time-temperature superposition to determine the stress-rupture of aramid fibres.” Appl. Compos. Mater., vol. 13(4), pp. 249–264, Jun. 2006.

[40] M. Nakada, Y. Miyano, H. Cai, and M. Kasamori. “Prediction of long-term viscoelastic behavior of amorphous resin based on the time-temperature superposition principle.” Mech Time-Depend Mater, vol. 15, pp. 309–316, 2011.

[41] V. P. W. Shim, L. M. Yang, and J. Yuan. “A thermo-visco-hyperelastic approach to model the constitutive behaviour of polyester elastomer.” JSME Mater. Process. Conf. MP, vol. 10(1), pp. 36–41, 2002.

[42] เขมชย เหมาะจนทร. “พลาสตกเสรมแรง.” วารสารพลาสตก, ฉบบท 7(9), 2536. [43] J. A. Brydson. Plastics materials. Butterworth Heinemann: Oxford, 2000. [44] แมน อมรสทธ , สมชย อครทวา และ ธรรมนญ อดมมน. วสดวศวกรรม. พมพครงท 4,

ส านกพมพแมคกรอ-ฮล, 2551.

91

[45] ว ร ย ะ ท อ ง เร อ ง . ว ศ วก รรม พ อ ล เม อ ร . พ ม พ ค ร งท 1, ค ณ ะว ศ ว ก รรม ศ าส ต ร มหาวทยาลยสงขลานครนทร, 2554.

[46] วราภรณ ขจรไชยกล. “ผลตภณฑยาง : กระบวนการผลตและเทคโนโลย.” ส านกงานกองทนสนบสนนการวจย พมพครงท 2, 2554.

[47] C. Homkhiew. “Optimal formulation of recycled polypropylene/rubberwood flour composites on mechanical and creep behaviors.” Ph.D. Dissertation, Prince of Songkla University, 2013.

[48] นท ศน จ ระอรณ . วสดพอล เมอร . ภ าควชาเคม อตสาหกรรม , คณ ะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม, 2543.

[49] “น าโน เท ค โน โลย   : เท ค โน โลย ก ารส ร า งระด บ น า โน .” ส บ ค น จ าก (อ อน ไลน ) http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/nano/Page/Unit4-5.html. [11 มนาคม 2015].

[50] เฉลมชย ไชยธงรตน. “การวเคราะหปจจยทางความรอนทมผลตอวสดพอลคารบอเนตผสม.” วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมเครองกล มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร, 2553.

[51] J. Ronald. “Dynamics properties rubber.” Rubber Word, vol. 2, pp. 43–45, 1994. [52] นรภฎ หวยเรไร. “การทดลองและจ าลองไฟไนตเอลเมนตเพอศกษากระบวนการฉดเปาแบบดง

ยดของพอท.” วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมเครองกล มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ, 2550.

[53] H. Kraus. Creep analysis. John Wiley & Sons Inc, 1980. [54] M. A. Mosiewicki, N. E. Marcovich, and M. I. Aranguren. “Creep behavior of wood

flour composites made from linseed oil-based polyester thermosets.” J. Appl. Polym. Sci., vol. 121(5), pp. 2626–2633, Sep. 2011.

[55] C. Subramanian and S. Senthilvelan. “Short-term flexural creep behavior and model analysis of a glass-fiber-reinforced thermoplastic composite leaf spring.” J. Appl. Polym. Sci., vol. 120(6), pp. 3679–3686, Jun. 2011.

[56] M. Hadid, S. Rechak, and A. Tati. “Long-term bending creep behavior prediction of injection molded composite using stress–time correspondence principle.” Mater. Sci. Eng. A, vol. 385, pp. 54–58, Nov. 2004.

[57] R. Li. “Time-temperature superposition method for glass transition temperature of plastic materials.” Mater. Sci. Eng. A, vol. 278, no. 1–2, pp. 36–45, Feb 2000.

[58] A. V. Tobolsky, Properties and structure of polymers. New York, Wiley, 1960.

92

[59] นชร ธรรมโชต. “การพฒนาระบบการประมวลผลภาพส าหรบกระบวนการคดแยกขนาดและสายพนธของหมก กลวยแปรรป.” วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการและระบบ มหาวทยาลยสงขลานครนทร, 2557.

[60] ชาตร หอมเขยว และ ธเนศ รตนวไล. “สวนผสมทเหมาะสมทสดของวสดผสมระหวางพอลโพรพลนและผงไมยางพารา หลงการแชน าโดยใชการออกแบบการทดลอง.” วารสารวจย มข ปท 19 ฉบบท 6 พฤศจกายน - ธนวาคม, หนา 780–793, 2014.

[61] “ศนยเครองมอวทยาศาสตร มหาวทยาลยสงขลานครนทร -Scientific equipment center, Prince of Songkla University.” ส บ ค น จ า ก ( อ อ น ไ ล น ) http://www.sec.psu.ac.th/home/about.php?page=eqp. [25 พฤษภาคม 2015].

[62] F.-C. Chang. “Creep behaviour of eood-plastic composites.” Ph.D. Dissertation, The University of British Columbia, 2011.

[63]T. Ratanawilai, W. Thongruang, and C. Homkhiew. “Effect of extruded density on mechanical properties of recycled polypropylene composites reinforced with rubberwood flour.” Int. Conf. Eng. Appl. Sci., Sapporo, pp. 107–115, July 2014.

[64]N. E. Marcovich and M. A. Villar. “Thermal and mechanical characterization of linear low-density polyethylene/wood flour composites.” J. Appl. Polym. Sci., vol. 90(10), pp. 2775–2784, Dec. 2003.

[65]C. Homkhiew, T. Ratanawilai, and W. Thongruang. “Optimizing the formulation of polypropylene and rubberwood flour composites for moisture resistance by mixture design.” J. Reinf. Plast. Compos., vol. 33(9), pp. 810–823, May 2014.

[66]T. Ratanawilai, N. Thanawattanasirikul, and C. Homkhiew. “Mechanical and thermal properties of oil palm wood sawdust reinforced post-consumer polyethylene composites.” ScienceAsia, vol. 38(3), pp. 289, 2012.

[67]H. Liu, Q. Wu, and Q. Zhang. “Preparation and properties of banana fiber-reinforced composites based on high density polyethylene (HDPE)/Nylon-6 blends.” Bioresour. Technol., vol. 100(23), pp. 6088–6097, Dec. 2009.

[68]E. F. J. Pascual. “Influence of the compatibilizer/nanoclay ratio on final properties of polypropylene matrix modified with montmorillonite-based organoclay.” Polym. Bull., vol. 62(3), pp. 367–380, 2009.

93

[69]S. S. Ndlovu. “Wood-polymer composites utilizing degraded polyolefins as compatibilizers.” Master of Science in Chemistry, University of the Free State (Qwaqwa Campus), 2011.

94

ภาคผนวก

95

ภาคผนวก ก

ขอมลการทดสอบสมบตทางกลโดยเครองทดสอบสมบตทางวสด ตาราง ก-1 สมบตทางกลทางดานความแขงแรงดด ความแขงแรงอด และความแขงแรงดงของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนและผงไมยางพารา

Run No.

Flexural Compressive Tensile Strength (MPa)

Modulus (MPa)

Strength (MPa)

Modulus (MPa)

Strength (MPa)

Modulus (MPa)

1 28.47 1741.27 26.11 1102.92 20.57 819.52 2 32.58 1833.42 25.77 1088.42 19.89 787.73 3 28.57 1862.43 26.82 1072.91 20.73 871.01 4 30.19 1632.66 27.83 1059.17 18.04 893.07 5 26.69 1608.97 26.93 998.78 21.03 834.52

ตาราง ก-2 สมบตทางกลทางดานความแขงแรงดด ความแขงแรงอด และความแขงแรงดงของพลาสตกพอลโพรพลนรไซเคล

Run No.

Flexural Compressive Tensile Strength (MPa)

Modulus (MPa)

Strength (MPa)

Modulus (MPa)

Strength (MPa)

Modulus (MPa)

1 38.56 1195.93 19.95 879.66 26.17 549.93 2 38.42 1216.49 23.92 941.80 27.54 609.39 3 37.99 1188.54 23.26 950.92 24.14 483.49 4 36.83 1981.28 19.26 854.17 23.31 395.64 5 38.13 1192.43 18.26 843.21 27.04 571.14

96

ภาคผนวก ข

ขอมลระยะการโกงงอและคาความเครยดของการคบ

ตาราง ข-1 ระยะการโกงงอจากการคบของพอลโพรพลนรไซเคลทอณหภมหอง (28°C) ระยะเวลาทดสอบ 1,000 ชวโมง load (%) time (min)

20 30 40 ระยะโกงงอชนงาน (มม.)

ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

1 0.58 0.62 0.45 1.36 1.47 0.84 1.79 1.82 1.55 6 0.67 0.71 0.54 1.52 1.64 1.01 2.03 2.08 1.79 12 0.77 0.82 0.64 1.60 1.73 1.10 2.17 2.26 1.93 30 0.89 0.93 0.76 1.74 1.89 1.26 2.37 2.45 2.13 60 1.00 1.13 0.87 1.85 2.02 1.39 2.57 2.65 2.33 120 1.09 1.20 0.96 2.02 2.20 1.57 2.78 2.87 2.54 300 1.16 1.27 1.03 2.21 2.38 1.75 3.08 3.21 2.84 1200 1.44 1.57 1.31 2.77 2.97 2.34 3.97 4.06 3.73 3000 1.59 1.74 1.46 3.12 3.35 2.72 4.45 4.59 4.21 6000 1.75 1.92 1.62 3.45 3.69 3.06 4.91 5.04 4.67 12000 1.91 2.09 1.78 3.80 3.80 4.08 5.45 5.60 5.21 18000 2.01 2.20 1.88 4.03 4.03 4.30 5.80 5.95 5.56 30000 2.15 2.36 2.02 4.28 4.28 4.54 6.15 6.31 5.91 42000 2.29 2.51 2.16 4.47 4.47 4.74 6.44 6.61 6.20 60000 2.41 2.65 2.28 4.69 4.69 4.94 6.70 6.88 6.46

97

ตาราง ข-2 ระยะการโกงงอจากการคบของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนและผงไมยางพาราทอณหภมหอง (28°C) ระยะเวลาทดสอบ 1,000 ชวโมง load (%) time (min)

20 30 40 ระยะโกงงอชนงาน (มม.)

ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

1 0.34 0.40 0.37 0.50 0.41 0.40 0.69 0.7 0.61 6 0.37 0.51 0.40 0.51 0.47 0.44 0.77 0.86 0.72 12 0.38 0.52 0.41 0.58 0.52 0.49 0.82 0.92 0.77 30 0.38 0.52 0.42 0.63 0.57 0.54 0.88 0.99 0.83 60 0.39 0.53 0.44 0.69 0.62 0.62 0.93 1.05 0.89 120 0.40 0.53 0.46 0.71 0.67 0.70 1.03 1.12 0.97 300 0.45 0.57 0.51 0.80 0.76 0.80 1.13 1.25 1.09 1200 0.61 0.76 0.68 1.04 0.95 0.97 1.45 1.55 1.41 3000 0.70 0.83 0.81 1.23 1.24 1.21 1.73 1.86 1.72 6000 0.83 0.97 0.95 1.40 1.49 1.43 1.95 2.17 2.01 12000 0.97 1.13 1.08 1.61 1.74 1.65 2.24 2.51 2.34 18000 1.07 1.25 1.16 1.78 1.94 1.83 2.45 2.74 2.56 30000 1.22 1.43 1.31 1.98 2.22 2.07 2.71 3.07 2.88 42000 1.34 1.56 1.43 2.14 2.42 2.27 2.96 3.36 3.14 60000 1.42 1.67 1.49 2.25 2.58 2.39 3.13 3.60 3.37

ตาราง ข-3 คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของพอลโพรพลนและวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราทอณหภมหอง (28°C) ระยะเวลาทดสอบ 1,000 ชวโมง load (%) time (min)

20 30 40 Creep strain (%) Creep strain (%) Creep strain (%) RPP WPCs RPP WPCs RPP WPCs

300 0.5190 0.2289 0.9507 0.3547 1.3695 0.5205 1200 0.6480 0.3083 1.2117 0.4440 1.7640 0.6615 3000 0.7185 0.3510 1.3782 0.5513 1.9875 0.7958 6000 0.7935 0.4118 1.5297 0.6483 2.1930 0.9195 12000 0.8670 0.4770 1.6992 0.7500 2.4390 1.0635 18000 0.9135 0.5220 1.7997 0.8322 2.5965 1.1625

98

ตาราง ข-3 (ตอ) คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของพอลโพรพลนและวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราทอณหภมหอง (28°C) ระยะเวลาทดสอบ 1,000 ชวโมง load (%) time (min)

20 30 40 Creep strain (%) Creep strain (%) Creep strain (%) RPP WPCs RPP WPCs RPP WPCs

30000 0.9795 0.5940 1.9092 0.9402 2.7555 1.2990 42000 1.0440 0.6495 1.9977 1.0245 2.8875 1.4187 60000 1.1010 0.6867 2.0907 1.0823 3.0060 1.5150

ตาราง ข-4 คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 28°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

1 0.0285 0.0510 0.0585 24 0.1628 0.2265 0.2940 2 0.0915 0.0630 0.1035 25 0.1628 0.2280 0.2955 3 0.1350 0.0915 0.1395 50 0.1659 0.2340 0.3015 4 0.1395 0.1185 0.1755 55 0.1661 0.2349 0.3024 5 0.1410 0.1410 0.2055 60 0.1662 0.2370 0.3045 6 0.1455 0.1545 0.2220 65 0.1662 0.2370 0.3045 7 0.1455 0.1680 0.2355 70 0.1692 0.2370 0.3045 8 0.1470 0.1860 0.2535 75 0.1692 0.2370 0.3045 9 0.1485 0.2085 0.2760 80 0.1694 0.2382 0.3057 10 0.1515 0.2100 0.2775 85 0.1694 0.2394 0.3069 11 0.1530 0.2106 0.2781 90 0.1695 0.2400 0.3075 12 0.1545 0.2115 0.2790 95 0.1695 0.2415 0.3090 13 0.1545 0.2139 0.2814 100 0.1695 0.2430 0.3105 14 0.1560 0.2160 0.2835 200 0.1758 0.2535 0.3210 15 0.1560 0.2160 0.2835 300 0.1797 0.2610 0.3285 16 0.1575 0.2160 0.2835 400 0.1830 0.2655 0.3330 17 0.1575 0.2166 0.2841 500 0.1833 0.2691 0.3366 18 0.1596 0.2181 0.2856 600 0.1868 0.2736 0.3411 19 0.1626 0.2187 0.2862 700 0.1872 0.2775 0.3450 20 0.1628 0.2190 0.2865 800 0.1905 0.2820 0.3495 21 0.1628 0.2208 0.2883 900 0.1913 0.2820 0.3495 22 0.1628 0.2229 0.2904 1000 0.1917 0.2867 0.3542 23 0.1628 0.2244 0.2919 1200 0.1950 0.2872 0.3547

99

ตาราง ข-4 (ตอ) คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 28°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

1400 0.1953 0.2925 0.3600 3500 0.2078 0.3195 0.3870 1600 0.1953 0.2962 0.3637 3800 0.2078 0.3210 0.3885 1800 0.1991 0.2988 0.3663 4200 0.2106 0.3255 0.3930 2000 0.1995 0.3015 0.3690 4500 0.2115 0.3294 0.3969 2300 0.2034 0.3060 0.3735 4800 0.2129 0.3300 0.3975 2600 0.2036 0.3090 0.3765 5150 0.2142 0.3300 0.3975 2900 0.2039 0.3105 0.3780 5500 0.2145 0.3330 0.4005 3200 0.2075 0.3150 0.3825 6000 0.2160 0.3333 0.4008

ตาราง ข-5 คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 38°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

1 0.1362 0.1200 0.1515 20 0.1575 0.3615 0.5235 2 0.1404 0.2790 0.2415 21 0.1575 0.3630 0.5235 3 0.1440 0.3000 0.3795 22 0.1575 0.3645 0.5280 4 0.1455 0.3165 0.4515 23 0.1575 0.3660 0.5295 5 0.1493 0.3210 0.4650 24 0.1605 0.3675 0.5295 6 0.1515 0.3225 0.4680 25 0.1620 0.3720 0.5325 7 0.1515 0.3300 0.4770 50 0.1620 0.3930 0.5490 8 0.1515 0.3330 0.4860 55 0.1620 0.3975 0.5520 9 0.1515 0.3375 0.4905 60 0.1635 0.4095 0.5550 10 0.1515 0.3420 0.4950 65 0.1635 0.4110 0.5580 11 0.1530 0.3420 0.4995 70 0.1635 0.4110 0.5625 12 0.1536 0.3465 0.5040 75 0.1635 0.4155 0.5640 13 0.1553 0.3480 0.5070 80 0.1688 0.4170 0.5640 14 0.1554 0.3495 0.5085 85 0.1770 0.4215 0.5685 15 0.1556 0.3510 0.5115 90 0.1800 0.4275 0.5685 16 0.1556 0.3540 0.5145 95 0.1860 0.4320 0.5730 17 0.1556 0.3555 0.5175 100 0.1905 0.4335 0.5745 18 0.1556 0.3555 0.5190 200 0.1980 0.4800 0.6120 19 0.1560 0.3570 0.5235 300 0.2088 0.5070 0.6360

100

ตาราง ข-5 (ตอ) คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 38°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

400 0.2151 0.5235 0.6570 2300 0.2715 0.6225 0.7560 500 0.2202 0.5460 0.6750 2600 0.2730 0.6270 0.7665 600 0.2280 0.5655 0.6855 2900 0.2745 0.6315 0.7710 700 0.2355 0.5745 0.6990 3200 0.2760 0.6330 0.7755 800 0.2427 0.5865 0.7035 3500 0.2790 0.6375 0.7815 900 0.2475 0.5925 0.7110 3800 0.2805 0.6390 0.7875 1000 0.2517 0.5970 0.7140 4200 0.2835 0.6435 0.7935 1200 0.2565 0.6015 0.7245 4500 0.2835 0.6435 0.7980 1400 0.2610 0.6105 0.7335 4800 0.2835 0.6450 0.8040 1600 0.2640 0.6150 0.7410 5150 0.2850 0.6540 0.8055 1800 0.2673 0.6195 0.7440 5500 0.2850 0.6540 0.8115 2000 0.2700 0.6210 0.7500 6000 0.2850 0.6555 0.8235

ตาราง ข-6 คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 48°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

1 0.2010 0.1200 0.2775 16 0.2361 0.3540 0.6210 2 0.2100 0.2790 0.4725 17 0.2364 0.3555 0.6225 3 0.2130 0.3000 0.5145 18 0.2370 0.3555 0.6315 4 0.2160 0.3165 0.5325 19 0.2370 0.3570 0.6345 5 0.2181 0.3210 0.5370 20 0.2385 0.3615 0.6360 6 0.2205 0.3225 0.5415 21 0.2388 0.3630 0.6405 7 0.2211 0.3300 0.5460 22 0.2391 0.3645 0.6420 8 0.2238 0.3330 0.5700 23 0.2394 0.3660 0.6465 9 0.2265 0.3375 0.5775 24 0.2415 0.3675 0.6495 10 0.2280 0.3420 0.5865 25 0.2421 0.3720 0.6525 11 0.2304 0.3420 0.5940 50 0.2496 0.3930 0.7395 12 0.2310 0.3465 0.6000 55 0.2505 0.3975 0.7470 13 0.2310 0.3480 0.6090 60 0.2520 0.4095 0.7560 14 0.2331 0.3495 0.6105 65 0.2526 0.4110 0.7740 15 0.2355 0.3510 0.6165 70 0.2553 0.4110 0.7860

101

ตาราง ข-6 (ตอ) คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 48°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

75 0.2565 0.4155 0.7965 1400 0.3660 0.6105 1.2165 80 0.2571 0.4170 0.8070 1600 0.3720 0.6150 1.2285 85 0.2574 0.4215 0.8175 1800 0.3780 0.6195 1.2360 90 0.2610 0.4275 0.8220 2000 0.3855 0.6210 1.2405 95 0.2634 0.4320 0.8295 2300 0.3900 0.6225 1.2540 100 0.2640 0.4335 0.8370 2600 0.3945 0.6270 1.2720 200 0.2775 0.4800 0.9690 2900 0.4035 0.6315 1.2765 300 0.2925 0.5070 1.0455 3200 0.4080 0.6330 1.2855 400 0.3060 0.5235 1.0950 3500 0.4125 0.6375 1.2975 500 0.3165 0.5460 1.1310 3800 0.4170 0.6390 1.3020 600 0.3225 0.5655 1.1550 4200 0.4200 0.6435 1.3065 700 0.3345 0.5745 1.1670 4500 0.4230 0.6435 1.3140 800 0.3420 0.5865 1.1805 4800 0.4260 0.6450 1.3230 900 0.3465 0.5925 1.1895 5150 0.4290 0.6540 1.3320 1000 0.3510 0.5970 1.1940 5500 0.4305 0.6540 1.3365 1200 0.3561 0.6015 1.2045 6000 0.4305 0.6555 1.3470

ตาราง ข-7 คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 58°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

1 0.2040 0.1845 0.1650 12 0.3045 0.3765 0.4920 2 0.2475 0.3345 0.3075 13 0.3075 0.3765 0.4995 3 0.2580 0.3540 0.4320 14 0.3090 0.3765 0.5025 4 0.2655 0.3585 0.4410 15 0.3120 0.3810 0.5115 5 0.2745 0.3600 0.4440 16 0.3150 0.3810 0.5160 6 0.2790 0.3645 0.4470 17 0.3195 0.3810 0.5205 7 0.2835 0.3660 0.4545 18 0.3225 0.3825 0.5250 8 0.2895 0.3690 0.4605 19 0.3255 0.3855 0.5295 9 0.2925 0.3705 0.4680 20 0.3300 0.3855 0.5355 10 0.2970 0.3750 0.4785 21 0.3315 0.3870 0.5400 11 0.3015 0.3750 0.4845 22 0.3345 0.3870 0.5445

102

ตาราง ข-7 (ตอ) คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 58°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

23 0.3390 0.3900 0.5565 800 0.5835 0.6975 0.9345 24 0.3390 0.3900 0.5625 900 0.5895 0.7035 0.9390 25 0.3405 0.3900 0.5670 1000 0.6000 0.7110 0.9435 50 0.3690 0.4200 0.6285 1200 0.6045 0.7230 0.9480 55 0.3750 0.4215 0.6375 1400 0.6090 0.7380 0.9585 60 0.3795 0.4260 0.6480 1600 0.6165 0.7485 0.9675 65 0.3840 0.4305 0.6540 1800 0.6225 0.7560 0.9765 70 0.3900 0.4335 0.6630 2000 0.6270 0.7620 0.9810 75 0.3945 0.4380 0.6720 2300 0.6345 0.7740 0.9900 80 0.3990 0.4425 0.6810 2600 0.6390 0.7815 0.9990 85 0.4050 0.4470 0.6885 2900 0.6465 0.7890 1.0095 90 0.4095 0.4500 0.6915 3200 0.6525 0.7950 1.0125 95 0.4140 0.4545 0.6960 3500 0.6585 0.8040 1.0185 100 0.4185 0.4590 0.7005 3800 0.6615 0.8070 1.0365 200 0.4860 0.5295 0.8160 4200 0.6645 0.8145 1.0440 300 0.5160 0.5820 0.8580 4500 0.6705 0.8160 1.0485 400 0.5430 0.6225 0.8850 4800 0.6735 0.8205 1.0530 500 0.5610 0.6510 0.9030 5150 0.6765 0.8205 1.0575 600 0.5715 0.6750 0.9180 5500 0.6780 0.8220 1.0635 700 0.5775 0.6900 0.9255 6000 0.6825 0.8250 1.0725

ตาราง ข-8 คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 68°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

1 0.2595 0.1740 0.2130 8 0.4275 0.4455 1.1940 2 0.3540 0.3240 0.5265 9 0.4335 0.4530 1.2165 3 0.3765 0.3645 0.8160 10 0.4410 0.4605 1.2360 4 0.3915 0.4110 1.0500 11 0.4440 0.4695 1.2540 5 0.4065 0.4275 1.1070 12 0.4485 0.4785 1.2600 6 0.4155 0.4320 1.1385 13 0.4530 0.4860 1.2735 7 0.4215 0.4410 1.1655 14 0.4575 0.4950 1.2870

103

ตาราง ข-8 (ตอ) คาเฉลยเปอรเซนตความเครยดของวสดผสมไมพลาสตกพอลโพรพลนกบผงไมยางพาราท อณหภม 68°C ระยะเวลาทดสอบ 100 นาท

Time (s)

Creep strain (%) time (s)

Creep strain (%) load 20% load 30% load 40% load 20% load 30% load 40%

15 0.4650 0.5025 1.3005 400 0.7755 1.1310 1.9215 16 0.4710 0.5115 1.3095 500 0.7920 1.1730 1.9440 17 0.4785 0.5160 1.3215 600 0.8010 1.1880 1.9590 18 0.4830 0.5235 1.3275 700 0.8070 1.2030 1.9815 19 0.4860 0.5280 1.3380 800 0.8085 1.2150 1.9950 20 0.4875 0.5325 1.3470 900 0.8145 1.2270 2.0130 21 0.4920 0.5370 1.3560 1000 0.8160 1.2360 2.0250 22 0.4950 0.5415 1.3815 1200 0.8280 1.2465 2.0490 23 0.4995 0.5460 1.3875 1400 0.8430 1.2570 2.0715 24 0.5040 0.5505 1.3920 1600 0.8460 1.2765 2.0880 25 0.5085 0.5550 1.4040 1800 0.8520 1.2870 2.1075 50 0.5595 0.6120 1.5195 2000 0.8565 1.2930 2.1225 55 0.5715 0.6270 1.5390 2300 0.8745 1.2990 2.1480 60 0.5790 0.6450 1.5465 2600 0.8760 1.3110 2.1660 65 0.5865 0.6690 1.5660 2900 0.8805 1.3245 2.1870 70 0.5940 0.6900 1.5825 3200 0.8895 1.3305 2.2035 75 0.6015 0.7125 1.5990 3500 0.8970 1.3455 2.2200 80 0.6105 0.7335 1.6155 3800 0.9015 1.3500 2.2320 85 0.6150 0.7470 1.6320 4200 0.9090 1.3560 2.2500 90 0.6195 0.7620 1.6440 4500 0.9120 1.3605 2.2590 95 0.6240 0.8025 1.6560 4800 0.9120 1.3680 2.2710 100 0.6315 0.8160 1.6695 5150 0.9180 1.3815 2.2770 200 0.7095 0.9810 1.7985 5500 0.9195 1.3920 2.2920 300 0.7530 1.0770 1.8825 6000 0.9240 1.4025 2.3100

104

ภาคผนวก ค

คาความผดพลาดของแบบจ าลอง

ตาราง ค-1 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 20% Time (min)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

1 0.1665 0.1921 0.1920 0.1315 15.36 15.34 21.02 6 0.1920 0.1924 0.1922 0.1680 0.21 0.13 12.50 12 0.1960 0.1928 0.1925 0.1847 1.66 1.81 5.79 30 0.1976 0.1940 0.1932 0.2093 1.80 2.19 5.97 60 0.2052 0.1960 0.1945 0.2301 4.49 5.23 12.16 120 0.2090 0.1999 0.1969 0.2530 4.33 5.77 21.09 300 0.2289 0.2113 0.2041 0.2868 7.69 10.84 25.29 1200 0.3083 0.2606 0.2373 0.3466 15.46 23.01 12.45 3000 0.3510 0.3309 0.2922 0.3929 5.74 16.75 11.93 6000 0.4118 0.4000 0.3584 0.4319 2.85 12.96 4.90 12000 0.4770 0.4697 0.4370 0.4748 1.54 8.39 0.45 18000 0.5220 0.5114 0.4833 0.5019 2.03 7.41 3.85 30000 0.5940 0.5715 0.5477 0.5382 3.79 7.79 9.39 42000 0.6495 0.6200 0.6040 0.5635 4.54 7.00 13.23 60000 0.6867 0.6859 0.6867 0.5917 0.12 1E-03 13.83

ตาราง ค-2 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 30%

Time (min)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

1 0.1965 0.2896 0.2896 0.1554 47.38 47.36 20.92 6 0.2130 0.2902 0.2899 0.2097 36.22 36.10 1.54 12 0.2385 0.2908 0.2903 0.2355 21.93 21.72 1.26 30 0.2610 0.2928 0.2915 0.2745 12.17 11.69 5.18 60 0.2895 0.2960 0.2935 0.3083 2.25 1.38 6.48 120 0.3120 0.3024 0.2975 0.3462 3.08 4.66 10.95 300 0.3547 0.3210 0.3092 0.4035 9.52 12.85 13.75

105

ตาราง ค-2 (ตอ) คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 30% Time (min)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

1200 0.4440 0.4014 0.3633 0.5089 9.61 18.19 14.61 3000 0.5513 0.5155 0.4524 0.5932 6.48 17.92 7.60 6000 0.6483 0.6273 0.5598 0.6661 3.25 13.65 2.74 12000 0.7500 0.7385 0.6867 0.7480 1.53 8.44 0.27 18000 0.8322 0.8047 0.7608 0.8005 3.31 8.59 3.81 30000 0.9402 0.8998 0.8630 0.8719 4.30 8.22 7.26 42000 1.0245 0.9766 0.9518 0.9224 4.68 7.10 9.97 60000 1.0823 1.0809 1.0822 0.9791 0.12 2E-03 9.53

ตาราง ค-3 คาเฉลยสมบรณของเปอรเซนตความคลาดเคลอนทระดบภาระ 40%

Time (min)

Exp (% strain)

Model (% strain) MAPE (%) Burger 6 Burger 4 Power Burger 6 Burger 4 Power

1 0.2999 0.4052 0.4051 0.2493 35.12 35.10 16.86 6 0.3525 0.4060 0.4056 0.3285 15.17 15.06 6.82 12 0.3759 0.4069 0.4061 0.3654 8.25 8.05 2.78 30 0.4050 0.4098 0.4079 0.4208 1.18 0.71 3.90 60 0.4305 0.4145 0.4107 0.4681 3.71 4.60 8.74 120 0.4666 0.4239 0.4164 0.5208 9.16 10.77 11.61 300 0.5205 0.4511 0.4331 0.5997 13.34 16.80 15.22 1200 0.6615 0.5683 0.5102 0.7423 14.08 22.88 12.22 3000 0.7958 0.7338 0.6372 0.8548 7.78 19.92 7.42 6000 0.9195 0.8934 0.7898 0.9510 2.84 14.11 3.43 12000 1.0635 1.0481 0.9690 1.0581 1.44 8.89 0.51 18000 1.1625 1.1382 1.0725 1.1262 2.09 7.74 3.12 30000 1.2990 1.2673 1.2138 1.2183 2.44 6.56 6.21 42000 1.4187 1.3715 1.3359 1.2830 3.33 5.84 9.56 60000 1.5150 1.5132 1.5150 1.3554 0.12 2E-03 10.53

106

ประวตผเขยน

ชอ สกล นายวระ ลลาศลปศาสน รหสประจ ำตวนกศกษำ 5610120032 วฒกำรศกษำ

วฒ ชอสถำบน ปทส ำเรจกำรศกษำ

วศวกรรมศาสตรบณฑต (สาขาวศวกรรมการผลต)

มหาวทยาลยสงขลานครนทร 2555

ทนกำรศกษำ (ทไดรบในระหวำงกำรศกษำ) ทนอดหนนการท าวจยเพอวทยานพนธ ประจ าปการศกษา 2557 ไดรบจากคณะบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยสงขลานครนทร ทนสนบสนนการวจยจากเงนอดหนนทวไป โครงการมหาวทยาลยวจยแหงชาต (NRU) ประจ าป งบประมาณ 2558 กำรตพมพเผยแพรผลงำน วระ ลลาศลปศาสน และ ธเนศ รตนวไล. "สมบตทางกลของวสดผสมพอลโพรพลนและผงไมยางพารา ดวยเครองอดรดแบบเกลยวเดยวและแบบเกลยวค." งานประชมน าเสนอผลงานวจยระดบ บณฑตศกษาระดบชาต ครงท 8 มหาวทยาลยราชภฏอดรธาน, 13-14 ธนวาคม 2557