ชญาภา นิ่มสุวรรณ - nstda - thailand · 2020. 11. 26. · of...

“นวตกรรมเทคโนโลยเพอความยงยนของยางธรรมชาต” การประชมวชาการ NAC 2014

ชญาภา นมสวรรณ ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต


ยางธรรมชาต

พนทปลกท งหมด 69.5 ลานไร พนทกรดท งหมด 47.8 ลานไร

ทมา: ANRPC ขอมลป: 2013

Hevea Brasiliensis

CH3

H

CH2

H2C

n

cis-1,4-polyisoprene

อตสาหกรรมยางโลก

ยางธรรมชาต ยางสงเคราะห รวม % ยางธรรมชาต

การผลต 11,356 15,225 26,581 42.7

การใช 10,939 15,023 25,962 42.1

ขอมลป: 2013

หนวย: พนตน

ทมา: IRSG


ปรมาณการใชยางของโลก

ทมา: IRSG

X 1

00

0 t

on

ne

s



ยางธรรมชาต เปนวสดพเศษ มความยดหยนและความแขงแรงเชงกลสง

ผลตภณฑทางวศวกรรม ผลตภณฑทมความบางแตมความแขงแรงสง


http://image.made-in-china.com/4f0j00NvgtjyVGfhum/Sand-Blast-Rubber-Hose-Rubber-Hose-Pipe-Ruiboer-2012.jpg


ท าไมตองพฒนายางธรรมชาตทางเลอกอน ?

เหตผลทางยทธศาสตร

• ควรจะมพชอนทสามารถน าไปใชงานไดทนทเมอมความตองการ

เหตผลทางดานวทยาศาสตร

• ไมมความหลากหลายทางชวภาพ

• มความเสยงทจะเกดโรคของตนยางพารา



ท าไมตองพฒนายางธรรมชาตทางเลอกอน ?

โอกาสทางการคา

• ยางพารากอใหเกดการแพโปรตน

• น ายางทมโปรตนต า/ยางธรรมชาตทางเลอก - เพอเพมมลคา

• การคาดการณวาจะเกดการขาดแคลนยางธรรมชาตในอนาคต

• แนวโนมการหนมาใชวสดทมาจากธรรมชาตแทนทวสดสงเคราะห

เหตผลทางสงคม/สงแวดลอม

• ยางพาราตองใชแรงงานคนในการกรด - ขาดแรงงานในอนาคต

• การปลกยางพาราท าใหสญเสยพนทปาไมตามธรรมชาต


หนวยงานทศกษา

EU-PEARLS

EU-based Production and Exploitation of Alternative Rubber and Latex Sources

สมาชก: เนเธอรแลนด เยอรมน สวตเซอรแลนด สาธารณรฐเชก คาซคสถาน สเปน และฝรงเศส

เปาหมาย: พฒนายางธรรมชาตทางเลอกจากพช 2 ชนด ไดแก วายเล และรสเซยน แดนดไลออน


http://www.aaic.org/rubber.htm


• Yulex Corporation • Kultevat L.L.C. • Key Gene • Delta Plant Technologies • CIRAD – France • University of Arizona, School of Plant Sciences • USDA/ARS Commercialization of New Industrial Crop Germplasm

and Cropping Systems • USDA/ARS Development of Domestic Natural Rubber • University of Nevada-Reno, Department of Biochemistry

80 participants from 18 countries and 4 continents


พชอนทใหน ายางธรรมชาต

˜ 2500 สปชส ทใหน ายางธรรมชาตได

(Bonner, 1991)

พชอนทใหน ายางธรรมชาต;

• วายเล (Guayule)

• รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelion)

• ทานตะวน • Lettuce • Golden rod • ฯลฯ


วายเล (Guayule)

Parthenium argentatum


• ไมพมพนเมองในแถบเมกซโกและรฐเทกซสของสหรฐอเมรกา

• สงประมาณ 60-90 เซนตเมตร

• มดอกสขาวเลกๆ ใบรยาวประมาณ 5 เซนตเมตร

• ทนแลง

• ตองการน า สารอาหาร และยาฆาแมลง เพยงเลกนอย

• 2 ป เรมใหผลผลต และเกบเกยวไดทกป (ใชเครองจกร)




pre-Columbian times

ประวต

1906 Continental Mexican Rubber Company

1942 Emergency Rubber Project

First guayule rubber tire – Secretary of Commerce Jesse Jones received first automobile tire made entirely of rubber produced from guayule, January 15, 1942. (Wide World Photos)

1973 Oil Crisis Native Latex Commercialization and Economic Development Act of 1978

1991 FDA Warning

1852



Evolution of Processing Technology



Scanning electron micrograph of bark parenchyma cells of stems of two-year old Parthenium argentatum, showing vacuoles filled with rubber particles (photograph by Delilah Wood, USDA).

(photograph by Katrina Cornish and Delilah Wood, J. Polym.Env., 10 (4), 105, 2002)



Harvesting Yulex Latex



ทมา: Yulex Co.,Ltd

ตนวายเล

บดเปยก

กด/คน

กรอง

ท าใหใส

แยกเฟสของเหลว

ท าน ายางใหบรสทธ

ท าใหเขมขน

น ายาง

ผลตภณฑจากน ายางธรรมชาตวายเล

สารสกดทละลายน า

ลาง

0.2% แอมโมเนย

ของเสย/ ผลตภณฑ พลอยได

กาก

กลน - เซลลโลส - เฮมเซลลโลส - ลกนน/เรซน

เชอเพลงชวภาพ ผลตภณฑชวภาพ

เรซน

แอมโมเนย

แอมโมเนย



Yulex solid biorubbers http://www.yulex.com



สมบต

Size Exclusion Chromatograms of rubber purified from several species. (Dr. Colleen McMahan)

สวนประกอบในน ายางแตกตางจากยางพารา น าหนกโมเลกลต ากวายางพาราเลกนอย

น ายาง



สมบต

มโปรตนต ากวายางพารามาก

Cornish, K., Rubber World, 245 (2), 19-22, 2011.

น ายาง



สมบต

การคอมพาวดน ายางแตกตางจากน ายางพารา มความหนดสงกวาน ายางพาราท %DRC

เทากน ขนาดอนภาคยางใหญกวา (1.4 µm)

กระบวนการจม (dipping process)

ท าไดดกวายางพารา สมบตผลตภณฑ เชน ถงมอ สามารถยด ไดมากกวา

Cornish, K., Rubber World, 245 (2), 19-22, 2011.

ฟลมจากถงมอ น ายาง


วายเล (Guayule) Hevea (Centrifuged NRL) Hevea (Creamed NRL) Yulex

Total Solid Content (%) 61.3 min 66.0 min 45.1

Dry Rubber Content (%) 59.8 min 64.0 min 42.8

Total Alkalinity, KOH as %latex

0.6 min as NH3 0.55 min as NH3 0.13

Sludge (wt %) 0.10 max 0.10 max 0.003

Coagulum (wt %) 0.05 max 0.05 max 0.003

KOH number 0.80 max 0.80 max 0.09

Mechanical Stability (sec.) 650 min @55% TSC 650 min @55% TSC 130 min @43% TSC

Copper (ppm) 8 max 8 max 2.7

Manganese (ppm) 8 max 8 max 0.24

pH No requirement No requirement 10.9

Viscosity@43% TSC, cps No requirement No requirement 148

Density (Mg/m3) No requirement No requirement 0.95

Color No pronounced blue or grey No pronounced blue or grey Off-white

Odor No putrifactive odor No putrifactive odor Ammonia



Rheometer Data

Initial viscosity GR ≤ NR

Minimum viscosity GR ≤ NR

Maximum viscosity GR < NR

Cure rate GR < NR

Scorch time GR > NR

Cure time GR > NR

Vulcanizate Data

Hardness GR < NR

300% modulus GR < NR

Tensile strength GR < NR

Tear strength GR < NR

Compression set GR < NR

Elastic/Rebound GR < NR

Elongation GR > NR

Aging properties GR NR

สมบตทางกายภาพ

Eagle, F.A., Rubber Chem. Technol., 54, 662-684, (1981)

ยางแหง



ขอด น าหนกโมเลกลใกลเคยงกบยาพารา และใหสมบตคลายกบยางพารา ไมมโปรตนทกอใหเกดการแพชนดรนแรง จงเหมาะส าหรบใชผลตผลตภณฑทางการแพทย

ขอเสย มโอกาสเกดโรคราก (root disease) โดยเฉพาะถาปลกในแหลงน านง (Mihail et al., 1991)

มปรมาณเนอยางนอย แตมปรมาณเรซนสงถง 20-40% โดยน าหนก (Schloman, 2005)

ทนตอความรอนและออกซเจนไดต ากวายางพารา (Schloman, 2005)



การศกษาเพอใชประโยชนเชงพาณชย



ธ.ค. 2012 Yulex Corporation and Four D Rubber ประกาศทจะผลตแผนยางกนน าลาย แผนแรกในเชงพาณชยจากยางวายเล


พ.ย. 2011 Ansell เขาซอหน Yulex Corporation บางสวน เพอพฒนาการผลตถงมอและ ถงยางอนามยจากยางวายเล


http://www.google.co.th/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=_eC5Oa2XrGpEJM&tbnid=X9t-42W2jGPJ7M:&ved=0CAgQjRw&url=http://surgicalcareers.rcseng.ac.uk/images/Ansell_logo_colour.BMP/image_view_fullscreen&ei=gDnvUvK-Do37rAeEsYHgBA&psig=AFQjCNEuhFJdpoiTPupQYkwl6URXr8qpww&ust=1391495936326677



http://www.patagonia.com.au/journal/ 2012/plant-based-wetsuits-and-goal-end- neoprene/

Mid-November, 2012



ม.ย. 2012 Cooper Tire and Consortium Partners วจยและพฒนากระบวนการผลต ยางวายเลแหงส าหรบใชในอตสาหกรรมยางลอ รวมไปถงของเสยทเกดขนน าไปใชเปนเชอเพลง (จากชวภาพ) Cooper Tire: เทคโนโลยการผลตยางลอทงหมด Yulex: กระบวนการผลตยางวายเลเชงพาณชยส าหรบอตสาหกรรมยางลอ USDA's Agricultural Research Service: พนธศาสตรและวทยาศาสตร การเกบเกยวของยางวายเล Arizona State University: ประเมนผลกระทบของการใชงานของ ยางวายเลและอตสาหกรรมพลงงาน ทางชวภาพ วงเงน 6.9 ลานดอลลารสหรฐ ระยะเวลา 4 ป




ม.ค. 2012 Bridgestone Americas and Yulex ประกาศโปรเจคพฒนายางวายเล พ.ค. 2013 ท าพธยกเสาเอกโครงการท Biorubber Process Research Center in Mesa, Ariz.

บนเนอท 10 เอเคอร ออฟฟศและแลบ 8,400 ตารางฟต นกวจยและเทคนคเชยน 40 คน

คาดวาจะไดตวอยางยางลอตนแบบ ประมาณกลางป 2015



http://www.google.co.th/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=k4cxd0bdC-TuyM&tbnid=CHlCCxgQs9DgsM:&ved=0CAgQjRw&url=http://www.bridgestoneamericasmedia.com/index.php?s=32468&item=603&ei=mxfvUr2vI8iKrQemqoEg&psig=AFQjCNGxjPjtP0gHaQZT7J0EyJulZlYUlA&ust=1391487259688303

รสเซยน แดนดไลออน (Russian Dandelions; TKS)

Taraxacum kok-saghyz


พบทภเขา Tien Shan ในคาซคสถานป 1932

สงประมาณ 30 เซนตเมตร

ดอกสเหลอง ขนาดประมาณ 1 นว

มรากหนา ยาว ซงเปนแหลงใหน ายาง (laticifers)

เขตอบอน แถบเอเชยกลาง

ผลผลต 2 ครง/ป

ผลผลต: ยางธรรมชาต และ อนลน

การเกบเกยว: ใชเครองจกร




1932 คนพบครงแรกทคาซคสถาน

สงครามโลกครงท 2 USA 110 kg/ha, USSR 200 kg/ha

หลงสงครามโลกครงท 2 ยางพาราเขามาแทนท, ลมเลกโครงการไป

ประวต



รากเปนแหลงใหน ายาง (laticifers)

Photo credit: Lynn Ketchum.@ Oregon State University



ทมา: Ohio Agricultural Research and Development Center

ราก

แชในน ารอน

ชะลางอนลนออก

รากทเหลอ

บดกบลกบดพอรซเลน

เพอเอาผวของรากออก

แชในน า

ยางจากราก จะลอยขนดานบน

เกบเนอยาง ลางอกครง

ยางทได



ขอด

Taraxacum genes คลายกบ Hevea genes

(Hallahan and Keiper-Hrynko, 2004) น าหนกโมเลกลใกลเคยงกบยางพารา แหลงใหน ายาง (laticifers) เหมอนในยางพารา

ผลตภณฑทวไปทไมใชในทางการแพทย

การใชประโยชน

อนลน 36%


มโปรตนสงกวายางพารา และมกรดไขมนเลกนอย มอนลนเปนผลผลตพลอยได

ขอเสย


สมบต SMR20 TKS

Hardness (Shore A) 62 61

100% Modulus (MPa) 2.14 2.15

300% Modulus (MPa) 12.6 11.7

Tensile strength (MPa) 28.4 24.6

Elongation at break (%) 552 552

Resilience (%) 40 29

ทมา: Applied Polymer Research Center, The University of Akron



ทมา: Ohio Agricultural Research and Development Center


การศกษาการใชประโยชนเชงพาณชย


http://www.kultevat.com/news.html



Bridgestone Americas Center for Research and Technology



สมบตยางดบ

ยางดบ ยางพารา TKS

%เถา 0.7 0.8

%เจล 17 0.5

% cis 100 100

Mn (g/mol) 0.4 x 106 1.5 x 106

น าหนกโมเลกลของสวนทละลาย

ทมา: Bridgestone Corporation, 2012



สมบตยางคอมพาวด

ยางคอมพาวด ยางพารา TKS

อตราการกระจายตวของเขมาด า 92.1 84.1

การวลคาไนซ 100 98

ความสามารถในการผลต (S at 4 นาท RPA) 100 86

ความทนตอแรงดง 100 101

ความยดเมอขาด 100 104

ความตานทานการหมน 100 119

ยาง 100 phr; เขมาด า 50 phr; น ามน 10 phr

ทมา: Bridgestone Corporation, 2012



http://www.nydailynews.com/autos/tires-made-weeds-german-researchers-plan-reinvent-wheel-article-1.1494194#ixzz2uKDep0JT



First tires using natural rubber produced in Europe. (Credit: Image courtesy of Elhuyar Fundazioa)

Quatrac Lite, size 155/65 R14.


สรป

Jan B. van Beilen and Yves Poireir, TRENDS in Biotechnology, 25 (11), 522-529, (2007)

โครงสราง Cis-1,4-polyisoprene Cis-1,4-polyisoprene Cis-1,4-polyisoprene

แหลงผลตน ายาง Laticifers Parenchyma cells Laticifers

เนอยาง 30-50% 3-12% นอย - 30%

ระยะเวลาเรมใหผลผลต 5-7 ป 2-3 ป 1 ป

การเกบผลผลต ใชแรงงานคนในการกรดยาง ใชเครองจกร ใชเครองจกร

ผลผลต 500-3,000 kg/ha/y 300-1,000 kg/ha/y 150-500 kg/ha/y

ก าลงการผลต 9,000,000 tonnes/y (2005) 10,000 tonnes/y (1910) 3,000 tonnes/y (1943)

สมบต ความแขงแรงเชงกลสง ยดหยนด ใกลเคยงกบยางพารา แตมโปรตนต ากวา

ใกลเคยงกบยางพารา แตมโปรตนสงกวา

การใชประโยชน ผลตภณฑยางทวไป เหมาะส าหรบถงมอยาง ถงยางอนามย อปกรณทางการแพทย

ผลตภณฑยางทวไปทไมใชในทางการแพทย

วายเล รสเซยน แดนดไลออน ยางพารา


ชญาภา นิ่มสุวรรณ - nstda - thailand · 2020. 11. 26. · of...

Documents