บทท่ี 3 การทดลอง

3.1 เคร่ืองมือ เคร่ืองมือท่ีใชในการทดลอง แสดงดังตาราง 3.1 ตาราง 3.1 เคร่ืองมือท่ีใชในการทดลอง

ช่ือเคร่ืองมือ บริษัทท่ีผลิต รุน 1. เคร่ืองช่ังหยาบ Greinfense-Zurich Mettler CH-8606 2. เวอรเนยีร Kanon S 755 3.เคร่ืองบดผสมแบบสองลูกกล้ิง (two roll mill)

Lab Tech Engineering Co.Ltd.Thailand

4. เคร่ืองอัดแผนพลาสติก (hot pressing machine)

Lab Tech Engineering Co.Ltd.Thailand

LP-20

5.ตูอบ Tabai Espec Cooperation PV-110 6. เคร่ืองมือวัดดัชนหีลอมไหล (melt flow indexer)

Tinius Olson Testing Machine Co.Inc.

MP993a Extrusion Plasometer

7.เคร่ืองทดสอบความทนแรงดึง (tensile testing machine)

Lloyd LRX

8. เคร่ืองทดสอบความทนแรงกระแทก (impact testing machine)

Testing Machine,Inc. TM 143-1

9. เคร่ืองทดสอบความแข็งร็อกเวลล (Rockwell type digital hardness tester)

Matsuzawa Seiki DXT-3

10. เคร่ืองทดสอบความแข็งชอร (Shore durometer type D)

REX Model 2000

11.เคร่ืองปน Scientific Promotion Co. Ltd. Eurostar digital

31

ตาราง 2.1 (ตอ)

ช่ือเคร่ืองมือ บริษัทท่ีผลิต รุน

12. อางควบคุมอุณหภูมิ (water bath)

Model 12501-15

3.2 วัสดุและสารเคมี 3.2.1 แผนซีด ีPrinco แสดงดงัรูป 3.1 3.2.3 แผนพอลิคารบอเนตท่ีไดจากกระบวนการฉีด (injection molding) แสดงดังรูป 3.2

3.2.2 เม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนต (PC) ของบริษัท Bayer แสดงดังรูป 3.3 3.2.4โซเดียมไฮดรอกไซด (NaOH)

รูป 3.1 แผนซีดี Princo

รูป 3.2 แผนพอลิคารบอเนตท่ีไดจากกระบวนการฉีด

32

รูป 3.3 เม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนต (PC) 3.3 วิธีการทดลอง

3.3.1 การทดลองหาสภาวะท่ีเหมาะสมในการแยกเอาช้ันวัสดุเคลือบออก 3.3.1.1 การวิเคราะหหาอุณหภูมิท่ีเหมาะสมในการแยกเอาช้ันวัสดุเคลือบออกในระยะเวลา 8 ช่ัวโมง โดยใชความเขมขนของโซเดียมไฮดรอกไซด 20 % โดยนํ้าหนัก 1) เตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดความเขมขน 20 % โดยน้ําหนัก ปริมาตร 1

ลิตรใสในภาชนะ แลวนําแผนซีดีวางไวดังรูป 3.4

รูป 3.4 ลักษณะการวางแผนซีดีในสารละลาย

33

2) นําภาชนะไปใสไวในอางควบคุมอุณหภูมิท่ีต้ังอุณหภูมิไวแลว ศึกษาการลอกท่ีอุณหภูมิ 30 °C สังเกตและทําการบันทึกการลอกออกของช้ันวัสดุเคลือบของแผนซีดี การวางอุปกรณแสดงดังรูป 3.5

รูป 3.5 การวางอุปกรณในอางควบคุมอุณหภูมิ 3) ทําการทดลองซํ้าในข้ันตอนท่ี 1) และ 2) โดยเปล่ียนแปลงอุณหภูมิท่ีใชเปน 40, 50, 60

และ 65 °C ตามลําดับ สังเกตและทําการบันทึกการลอกของช้ันวัสดุเคลือบของแผนซีดี

3.3.1.2 การทดลองหาความเขมขนท่ีเหมาะสมในการแยกเอาช้ันวัสดุเคลือบออกในระยะเวลา 8 ช่ัวโมง โดยใชอุณหภูมิ 65 °C (อุณหภูมิท่ีเหมาะสมท่ีไดจากผลการทดลองท่ี 3.3.1.1) 1) เตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดความเขมขน 15 % โดยนํ้าหนัก แลวนําแผนซีดี

วางไวดังรูป 3.4 2) นําไปใสไวในอางควบคุมอุณหภูมิท่ีต้ังอุณหภูมิไวแลว 65 °C ดังรูป 3.5 สังเกตและทํา

การบันทึกการลอกออกของช้ันวัสดุเคลือบ 3) ทําการทดลองซํ้าในข้ันตอนท่ี 1) และ 2) โดยเปล่ียนความเขมขนของสารละลาย โซเดียมไฮดรอกไซดท่ีใชเปน 10 %, 5% และ 4 % โดยน้ําหนกัตามลําดับ สังเกตและ ทําการบันทึกการลอกของช้ันวัสดุเคลือบของแผนซีดี

34

3.3.1.3 การทดลองหาอัตราการกวนท่ีเหมาะสมในการแยกช้ันวัสดุเคลือบออกในระยะเวลา 8 ช่ัวโมง โดยใชอุณหภูมิ 65 °C (อุณหภูมิท่ีเหมาะสมท่ีไดจากผลจากการทดลองท่ี 3.3.1.1) และ สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดความเขมขน 4 % โดยนํ้าหนัก (ความเขมขนท่ีเหมาะสมท่ีไดจากผลจากการทดลองท่ี 3.3.1.2) 1) เตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดความเขมขน 4 % โดยนํ้าหนัก แลวนําแผนซีดี

วางไวดังรูป 3.4 2) นําไปใสไวในเคร่ืองควบคุมอุณหภูมิท่ีต้ังอุณหภูมิไวแลว 65 °C ดังรูป 3.5 สังเกตและ

ทําการบันทึกการลอกออกของช้ันวัสดุเคลือบ 3) เปดเคร่ืองปนใหมีจํานวนรอบ 100 รอบ/นาที จากนัน้ทําการทดลองซํ้าในข้ันตอนท่ี 1)

และ 2) โดยปรับจํานวนรอบท่ีใชเปน 150, 200, 250 และ 300 รอบ/นาที ตามลําดับ สังเกตและทําการบันทึกการลอกของช้ันวสัดุเคลือบของแผนซีด ี

3.3.2 การคํานวณพื้นท่ีผิวของแผนซีดีท่ีใชในการทดลอง คํานวณพื้นท่ีผิวของแผนซีดีท่ีใชในการทดลองและพ้ืนท่ีผิวของวัสดุเคลือบท่ีเหลืออยูหลัง

การทดลองแยกเอาวัสดุเคลือบออกจากการทดลองท่ี 2.3.1 แลวนําผลการทดลองมาคิดเปนเปอรเซ็นตหรือรอยละในการลอกท้ังหมด จากนั้นนํามาเปรียบเทียบกันและวิเคราะหผลการทดลองท่ีได

3.3.3 การทดสอบสมบัติทางความรอนของแผนซีดี ท่ีแยกเอาวัสดุ เคลือบออกแลวเปรียบเทียบกับเม็ดพลาสติกใหมและแผนซีดีท่ีข้ึนรูปดวยการฉีดโดยการวัดดัชนีหลอมไหล (Melt flow index measurement) เปนการทดสอบสมบัติการไหลของพลาสติกจําพวกเทอรมอพลาสติก โดยหลอมพลาสติกในกระบอกทดสอบดวยความรอนแลวใชน้ําหนักกดพลาสติกท่ีหลอมเหลวใหไหลผานหัวฉีด (nozzle) จากนั้นทําการช่ังน้ําหนักของพลาสติกท่ีไหลผานหัวฉีดเปนกรัมในเวลา 10 นาที ในการทดสอบนี้ถาน้ําหนักท่ีใช หรืออุณหภูมิแตกตางกัน คา melt flow index (MFI) ท่ีไดจะแตกตางกันดวย การทดสอบหาคุณสมบัติการไหลของพลาสติกเปนไปตามมาตรฐาน DIN 53735 ASTM D1238, ISO R1133

35

รูป 3.6 เคร่ืองทดสอบการไหลของพลาสติก

1) เติมเม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนตใหมท่ีตองการทดสอบในปริมาณ 3-6 กรัมในกระบอกทดสอบและใหความรอนกระบอกทดสอบจนไดอุณหภูมิ 230 °C แลวรอจนพลาสติกหลอม

2) ใสแทงกดพรอมกับน้ําหนักกด 1.2 kg กดใหพลาสติกไหลผานหัวฉีดออกมาในชวงเวลา 10 นาที

3) ตัดพลาสติกท่ีไหลออกมาแลวนําไปช่ังหาน้ําหนักท่ีได 4) ทําการทดลองซํ้ากับพลาสติกพอลิคารบอเนตจากแผนซีดีท่ีไดจากการแยกเอาวัสดุ

เคลือบออกแลวและแผนซีดีท่ีไดจากการฉีดโดยตัดเปนช้ินเล็ก ๆ ใสในกระบอกทดสอบ

5) นําคาท่ีไดมาเปรียบเทียบกันและวิเคราะหผลการทดลอง

3.3.4 การขึ้นรูปพอลิคารบอเนตโดยใชเคร่ืองกดอัดดวยความรอนแบบไฮดรอลิกเปนการเตรียมแผนพอลิคารบอเนตจากเม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนต

1) นําเม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนตมาเทลงบนเครื่องบดผสมแบบสองลูกกล้ิง (รูป 3.7) แลวท้ิงไวเพื่อใหเม็ดพลาสติกออนตัว จากนั้นบดเม็ดพลาสติกเขาดวยกันแลวกรีดพลาสติกจากทางดานซายและทางดานขวา จนพลาสติกมีลักษณะเปนเนื้อเดียวกันปรับระยะหางของลูกกล้ิงออกแลวตัดแผนพลาสติกออกจากลูกกล้ิง นําแผนพลาสติกท่ีตัดแลวไปข้ึนรูปดวยเคร่ืองอัดดวยความรอนแบบไฮดรอลิกตอไป

36

รูป 3.7 เคร่ืองบดผสมแบบ 2 ลูกกล้ิง

2) เตรียมแบบพิมพท่ีทําจากแผนอะลูมิเนียมขนาด 140 mm × 140 mm จํานวน 2 แผน และแผนกลางท่ีใชกําหนดความหนาของแผนช้ินงานขนาดเดียวกัน ท่ีมีชองวางภายใน

แผน 130 mm × 130 mm และหนา 2 mm ดังรูป 3.8 จากนั้นนําพอลิคารบอเนตท่ีเตรียมจากข้ันตอนท่ี 1) มาข้ึนรูปดวยเคร่ืองอัดดวยความรอนแบบไฮดรอกลิก (รูป 3.9)

รูป 3.8 แผนสเตนเลสขนาด 140 mm × 140 mm และแผนสเตนเลสขนาด 140 mm × 140 mm

ท่ีมีชองวางภายในแผน 130 mm × 130 mm หนา 2 mm

37

รูป 3.9 เคร่ืองกดอัดดวยความรอนแบบไฮดรอลิก

3.3.5 การทดสอบสมบัติเชิงกล การทดสอบสมบัติเชิงกลของแผนพอลิคารบอเนตที่แยกเอาวัสดุ เคลือบออกแลว

เปรียบเทียบกับพลาสติกพอลิคารบอเนตท่ีข้ึนรูปดวยการอัดและแผนซีดีท่ีข้ึนรูปดวยการฉีดแบบ 3.3.5.1 การทดสอบความทนแรงกระแทก 1) นําพลาสติกท่ีตองการทดสอบมาตัดใหมีขนาดตามมาตรฐาน ASTM 256 2) นําช้ินทดสอบรูปแทงท่ีมีรอยบากดังรูป 3.10 ของพอลิคารบอเนตท่ีไดจากการขึ้นรูป

กับท่ีไดจากการลอกวัสดุเคลือบแลว มาวัดความกวางและความหนาตรงบริเวณรอยบากเพื่อคํานวณหาพื้นท่ีมีสวนรอยบาก

(ก) (ข)

รูป 3.10 ช้ินทดสอบของ (ก) แผนพอลิคารบอเนตท่ีไดจากการข้ึนรูปดวยการกดอัด (ข) แผนซีดีท่ีลอกวัสดุเคลือบแลว

38

3) ติดต้ังอุปกรณเคร่ืองทดสอบความทนแรงกระแทกแลวทําการเหวีย่งลูกตุมน้ําหนกั เพื่อใหทราบคาเฉล่ียของคาความเสียดทานกับอากาศ (Fair)

4) ยึดช้ินทดสอบเขากับเคร่ืองทดสอบความทนแรงกระแทก ใหรอยบากหนัเขาหาทิศทาง การกระแทกของลูกตุม (แบบ Izod) ดังรูป 3.11

รูป 3.11 เคร่ืองทดสอบความทนแรงกระแทกและการวางช้ินทดสอบ 5) ปลอยลูกตุมน้าํหนักใหกระแทกช้ินงาน อานคาแรงกระแทกท่ีได (F) จากหนาปดของ

เคร่ือง 6) นําคาท่ีไดจากขอ 5 ไปหักลบคาท่ีไดจากขอ 3 จะไดคาแรงกระแทกท่ีแทจริงของช้ิน งานแลวนาํคาท่ีไดไปคํานวณหาคาความทนแรงกระแทกของช้ินงาน บันทึกผลทีไ่ด 7) ทําการทดสอบซํ้าอีกขอ 1-6 อีก 6 ช้ินจนครบช้ินทดสอบของ 2 แบบเพือ่หาคาเฉล่ีย

39

3.3.5.2 การทดสอบความทนแรงดึง 1) ตัดช้ินทดสอบเปนรูปแทงดังแสดงในรูป 3.12

(ก) (ข) รูป 3.12 ช้ินทดสอบความทนแรงดึง (ก) แผนพอลิคารบอเนตท่ีไดจากการข้ึนรูปแบบกดอัด

(ข) แผนซีดีท่ีลอกวัสดุเคลือบแลว

2) นําช้ินทดสอบไปติดเขากับหวัจับของเคร่ืองทดสอบดังรูป 3.13โดยต้ังสภาวะของเคร่ืองดังนี้ แรงดึงสูงสุด 2000 N อัตราการดึงช้ินทดสอบ 5 mm/min และ Gauge length 40 mm

รูป 3.13 เคร่ืองทดสอบความทนแรงดึง และการจับช้ินทดสอบ

40mm

40

3) กดสวิตชใหเคร่ืองทํางาน 4) รอจนกระท่ังช้ินทดสอบขาดออกจากกัน แลวจึงนําช้ินทดสอบออก จากน้ันทดลองซํ้า ขอ 1-3 อีก 6 คร้ัง ท้ังแผนพอลิคารบอเนต, แผนซีดี และ แผนซีดีจากการข้ึนรูป แลวหา คาเฉล่ียของแตละอยาง

3.3.5.3 การทดสอบความแข็ง (Hardness) ของวัสดุ (1) การทดสอบความแข็งร็อกเวลล (Rockwell)

1) เปดเคร่ืองวัดความแข็งท่ีแสดงดังรูป 3.14

รูป 3.14 เคร่ืองทดสอบความแข็งร็อกเวลล

2) ใสหัวกดชนิดลูกกลมเหล็กกลา ขนาด ¼ นิ้ว และเลือกขนาดเสนผาศูนยกลางไปท่ี ¼ หนาจอจะปรากฏตัวอักษร HRM 3) นําวัสดุพลาสติกท่ีตองการทดสอบไปวางบนแทนวาง (anvil) 4) เลือก load 100 กิโลกรัม 5) หมุน elevating handle จนช้ินทดสอบสัมผัสกับหัวกด และไฟเล่ือนไปท่ีตําแหนง set 6) เคร่ืองจะทํางานโดยอัตโนมัติและแสดงคาความแข็งในหนวย HRM บนจอแสดงผล 7) อานคาและบันทึกผลการทดลอง 8) ทําการทดลองซํ้าอีก 8 คร้ังในช้ินทดสอบแตละช้ิน และทําซํ้าอีก 3 ช้ินสําหรับพลาสติก

แตละอยาง

41

(2) การทดสอบความแข็งชอร (Shore Hardness Testing) เคร่ืองทดสอบความแข็งชอรแสดงดังรูปแสดงดังรูป 3.15

รูป 3.15 เคร่ืองทดสอบความแข็งชอร (Shore)

1) หมุน reset knob ทวนเข็มนาฬิกาจนเข็มท้ังสองของเคร่ืองท่ีสเกล 0 2) จับ gauge ในแนวด่ิง กดเข็มดานลางของ gauge เขากับช้ินทดสอบจนขอบลางสัมผัส

กับพื้นผิวช้ินทดสอบ 3) บันทึกคาความแข็งจากเข็ม (อันงอ) ท่ีคางอยู เปนคาความแข็ง Shore D ของช้ิน

ทดสอบ ยังคงกดคางไว เม่ือเวลาผานไป 2-3 วินาที คาท่ีอานไดจากเข็ม (อันตรง) อาจจะลดลงเนื่องจากการ creep (การคืบ) หรือ cold flow (การไหลเย็น) ของช้ินทดสอบ

4) บันทึกคาท่ีอานไดจากเข็มอันตรงหลังจากเวลาผานไป 15 วินาที ขณะท่ียังคงกด gauge เขากับช้ินทดสอบอยู