ก

การพัฒนา Pressure Sensitive Adhesive จากน้ํายางธรรมชาติ

โดย

นางสาวพิมานจันทน รุงโรจน

วิทยานิพนธนี้เปนสวนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

สาขาวิชาวิทยาการและวิศวกรรมพอลิเมอร ภาควิชาวิทยาการและวิศวกรรมวัสดุ บัณฑิตวิทยาลยั มหาวิทยาลยัศิลปากร

ปการศึกษา 2548 ISBN 974-464-985-2

ลิขสิทธิ์ของบัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยศลิปากร

ข

DEVELOPMENT OF PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE FROM NATURAL

RUBBER LATEX

By

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

MASTER OF ENGINEERING Department of Materials Science and Engineering

Graduate School SILPARKORN UNIVERSITY

2005 ISBN 974-464-985-2

Pimanchan Rungrod

ค

บัณฑิตวิทยาลยั มหาวิทยาลยัศิลปากร อนมุัติใหวิทยานพินธเร่ือง “การพัฒนา Pressure Sensitive Adhesive จากน้ํายางธรรมชาติ” เสนอโดย นางสาวพิมานจนัทน รุงโรจน เปนสวนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑติ สาขาวิชาวิทยาการและวิศวกรรมพอลิเมอร

...............................................................

(รองศาสตราจารย ดร. วสิาข จัติวัตร) รองอธิการบดีฝายวชิาการ รักษาราชการแทน คณบดีบัณฑิตวิทยาลัย วันที่ ....... เดอืน .................... พ.ศ. ............ ผูควบคุมวิทยานิพนธ

อาจารย ดร.ณัฐกาญจน หงสศรีพันธ คณะกรรมการตรวจสอบวิทยานิพนธ ……………………………….. ประธานกรรมการ (อาจารย ดร.อรัญ วสันตกรณ ) ……......../………../…........... …………………………………กรรมการ …………………………..กรรมการ (อาจารย ดร. ณัฐกาญจน หงสศรีพันธ) (อาจารย ดร.จนัทรฉาย ทองปน) ….……….../…….…./………. ……..…/…..…../……..… ………………………………….กรรมการ (ดร.นันทยิา วริิยบัณทร) …….…/…….…./……….

ง

K 46402203 : สาขาวิชาวิทยาการและวิศวกรรมพอลิเมอร คําสําคัญ : Pressure sensitive adhesive, น้ํายางธรรมชาติ, แทกคิไฟเออร

พิมานจันทน รุงโรจน : การพัฒนา Pressure sensitive adhesive จากน้ํายางธรรมชาติ (DEVELOPMENT OF PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE FROM NATURAL RUBBER LATEX) อาจารยผูควบคุมวิทยานิพนธ : อ. ดร.ณัฐกาญจน หงสศรีพันธ. 98 หนา. ISBN 974-464-985-2

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงคเพื่อแปรรูปน้ํายางธรรมชาติใหเปนผลิตภัณฑประเภทเทปกาว เพื่อเพิ่มมูลคาใหกับวัตถุดิบ และศึกษาปริมาณแทกคิไฟเออรและน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาติท่ีมีผลตอคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว Pressure sensitive adhesive เทปนี้เตรียมไดจากน้ํายางธรรมชาติ 2 แบบ คือ น้ํายางธรรมชาติท่ียังไมลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และน้ํายางธรรมชาติท่ีลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออรเปน 0, 50, 100, 150 และ 200 สวนในน้ํายางรอยสวน จากนั้นนําไปเคลือบบน backing ท่ีเปนกระดาษหรือฟลมพลาสติก แลวนําไปศึกษาคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว จากผลการทดลองปรากฏวา เมื่อเติมแทกคิไฟเออร ในน้ํายางธรรมชาติท้ัง 2 ชนิด ทําใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) เพิ่มข้ึนและมีคาสูงสุดเมื่อเติมแทกคิไฟเออร 150 สวนในน้ํายางรอยสวน จากนั้นเมื่อเติมแทกคิไฟเออรจนถึง 200 สวนในน้ํายางรอยสวน จะทําใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) เริ่มลดลงเล็กนอย เนื่องจากเกิดการแยกเฟสกันระหวางน้ํายางธรรมชาติกับแทกคิไฟเออร สําหรับคุณสมบัติการยึดติดนี้มีความสัมพันธกับคุณสมบัติทางวิสโคอีลาสติกของกาวผสม คือ จะทําใหคา storage modulus ของกาวผสมต่ํากวาเมื่อเทียบกับน้ํายางธรรมชาติ จึงทําใหทราบวาแทกคิไฟเออรนั้นสามารถเขาไปปรับปรุงคุณสมบัติทางการไหลของน้ํายางธรรมชาติได สําหรับคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวนั้น เมื่อเพิ่มปริมาณแทกคิไฟเออร ทําใหคุณสมบัติการลอกออก (peel) มีแนวโนมเพิ่มขึ้นเปนเสนตรง สวนผลของน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาติท่ีสงผลกับคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว ยังไมสามารถสรุปผลไดอยางแนชัด เนื่องจากเมื่อทําการเปลี่ยนแปลงชนิด backing ท่ีใชทําใหคุณสมบัติดังกลาวไมคงที่ จึงควรทําการศึกษาเพิ่มเติมในสวนนี้ ท้ังนี้ พบวาเมื่อเติมแทกคิไฟเออรตั้งแต 100 - 150 สวนในน้ํายางรอยสวน สามารถที่จะนําไปใชผลิตเทปกาวประเภท masking tape ได

ภาควิชาวิทยาการและวิศวกรรมวัสดุ บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยศลิปากร ปการศึกษา 2548 ลายมือช่ือนักศึกษา .................................................................. ลายมือช่ืออาจารยผูควบคุมวทิยานิพนธ .......................................................................

จ

K 46402203: MAJOR: POLYMER SCIENCE AND ENGINEER KEY WORD: PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE, NATURAL RUBBER LATEX,

TACKIFIER PIMANCHAN RUNGROD: DEVELOPMENT OF PRESSURE SENSITIVE

ADHESIVE FROM NATURAL RUBBER LATEX. THESIS ADVISOR: NATTAKARN HONGSRIPHAN, Ph.D. 98 pp. ISBN 974-464-985-2

This research is aimed to transform natural rubber latex into adhesive tape in order to increases its values and to study influence of tackifier levels and molecular weight of natural rubber latex on tack and peel of adhesives. Pressure sensitive adhesive was prepared from two types of natural rubber latex; as-received (NRL) and reduced molecular weight (NRL-re), and the tackifier of 0, 50, 100, 150 and 200 phr was varied. The adhesive mixture was then coated on paper or plastic film backing and tested for their tack and peel. The result shows that after adding tackifier into both types of natural rubber would increase tack of the adhesive mixture which tack was the highest when using 150 phr. of tackifier. The mixture with 200 phr. of tackifier showed slightly decrease of tack due to phase separation of tackifier from natural rubber. The correlation of tack and adhesive’s viscoelastic property shows that the storage modulus of the mixture was lower than natural rubber latex’s, indicating tackifier could justify viscous flow of natural rubber latex. For peel property of adhesive, increasing tackifier would increase peel in linear fashion. Influence of molecular weight of natural rubber latex on tack and peel properties could not be concluded due to change of backing had effect on stability of both properties, which requires to be further investigated. Adding tackifier of 100-150 phr. can be used for making masking tape.

Department of Materials science and Engineering Graduate school, Silaparkorn University Academic Year 2005 Student’s signature ……………………………….. Thesis Advisor’s signature ..………………………………………………

ฉ

กิตติกรรมประกาศ การดําเนินงานวิจัยนี้และวิทยานิพนธฉบับนี้สามารถบรรลุวัตถุประสงคและสําเร็จลุลวง

ไปไดดวยดี ผูวิจัยตองขอขอบพระคุณผูใหการสนับสนุนหลายหนวยงานและหลายทานไดแก บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัย ศิลปากร ที่ใหทุนอุดหนุนการวิจัยจากงบประมาณแผนดิน กรมวิชาการการเกษตร มหาวิทาลัยเกษตรศาสตร ที่ใหขอมูลและ ทําการวิเคราะหคุณสมบัติของน้ํายางธรรมชาติ วิทยาลัย ปโตรเลียม และปโตรเคมี จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย ทําการทดสอบคุณสมบัติทางการไหลและมุมสัมผัส บริษัทเคมมิน อุตสาหกรรม จํากัด ที่ไดอนุเคราะหสารเคมีที่ใชในงานวิจัยนี้ โดยเฉพาะอาจารย ดร.ณัฐกาญจน หงสศรีพันธ และอาจารย ดร. จันทรฉาย ทองปน อาจารยที่ปรึกษาและอาจารยที่ปรึกษารวมงานวิจัยนี้ที่ไดใหคําปรึกษาตางๆ มากมาย รวมทั้งคณาจารยและพี่ๆ ภาควิชาวิทยาการและวิศวกรรมวัสดุ และภาควิชาเทคโนโลยีอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม ทุกทานที่ใหคําปรึกษาตลอดงานวิจัย สุดทายนี้ตองขอขอบพระคุณ บิดา มารดา และครอบครัว ที่ใหการอุปการะ เปนกําลังใจและสนับสนุน การศึกษาผูวิจัยมาโดยตลอด ผูวิจัยจึงขอขอบพระคุณอยางสูงไว ณ ที่นี้

ช

สารบัญ หนา

บทคัดยอภาษาไทย ............................................................................................................... ง บทคัดยอภาษาอังกฤษ .......................................................................................................... จ กิตติกรรมประกาศ ................................................................................................................ ฉ สารบัญตาราง ....................................................................................................................... ฌ สารบัญภาพ ......................................................................................................................... ฏ บทที่ 1 บทนํา .................................................................................................................... 1

ความเปนมาและความสําคัญของปญหา ................................................... 2 จุดประสงคของงานวิจยั ............................................................................ 2

ขอบเขตการวจิัย ......................................................................................... 2 ขั้นตอนการดําเนินงานวิจยั ....................................................................... 3ประโยชนที่คาดวาจะไดรับ ...................................................................... 4

2 ทฤษฎีและงานวิจยัที่เกีย่วของ ............................................................................... 5 ความรูทั่วไปเกี่ยวกับยางธรรมชาติ ........................................................... 5

แทกคิไฟเออร เรซิน ................................................................................ 9 กาวจากยางธรรมชาติ (Natural rubber adhesive) .................................... 11 Pressure Sensitive Adhesive (PSAs) ....................................................... 15 การลดน้ําหนกัโมเลกุลยางธรรมชาติดวยสารยอยยาง .............................. 23 เอกสารและงานวิจยัที่เกีย่วของ ............................................................... 24 เชิงอรรถทายบทที่ 2 ............................................................................. 28

3 วิธีการดําเนนิงานวิจยั ........................................................................................... 29 วัสดุและสารเคมีที่ใช .............................................................................. 29 อุปกรณและเครื่องมือ .............................................................................. 30 วิธีการดําเนนิงานวิจยั .............................................................................. 31

4 ผลการทดลองและวจิารณผลการทดลอง .............................................................. 45 ผลการสุมตัวอยาง Masking tape และ OPP tape ยี่หอตางๆ มาทดสอบ

คุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ..................................... 45

ซ

บทที่ หนา ผลการหาสูตรกาวที่มีคณุสมบัติใกลเคียงกบั masking tape ในคุณสมบตัิ การยึดตดิ (tack) และการลอกออก (peel) และผลการลดน้ําหนักโมเลกุล น้ํายางธรรมชาติ .................................................................................... 51 ผลการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ตอคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA ....................................... 53 ผลการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ที่มีตอมุมสัมผัส (Contact angle) ของเทปกาว PSA ......................................................... 60 ผลการจําลองสภาวะการใชงาน ของเทปกาว PSA ที่มีตอคุณสมบัติการ ลอกออก (peel) ..................................................................................... 62 ผลการทดสอบคุณสมบัติทาง Rheology ดวย ของน้ํายางธรรมชาติที่เติม แทกคิไฟเออร เรซิน .............................................................................. 65 เชิงอรรถทายบทที่ 4 ............................................................................... 68

5 สรุปผลและเสนอแนะ .......................................................................................... 69 สรุปผลการทดลอง ................................................................................. 69 ขอเสนอแนะ ........................................................................................... 69

บรรณานุกรม ..................................................................................................................... 71 ภาคผนวก ........................................................................................................................... 73

ภาคผนวก ก ขอมูลดิบจากการทดสอบตางๆ ....................................................... 74 ภาคผนวก ข ทฤษฎีการยึดเกาะ (Theories of Adhesion) ..................................... 89 เชิงอรรถทายภาคผนวก ข ทฤษฎีการยึดเกาะ (Theories of Adhesion) ................ 94 ภาคผนวก ค วธีิการหาน้ําหนกัโมเลกุลดวยเครื่องวัดความหนืดชนิด Ubbelohde

Viscometer ............................................................................................. 95 เชิงอรรถภาคทายผนวก ค วธีิการหาน้ําหนกัโมเลกุลดวยเครื่องวัดความหนืดชนิด

Ubbelohde Viscometer ......................................................................... 97 ประวัติผูวจิัย ......................................................................................................... 98

ฌ

สารบัญตาราง ตารางที่ หนา

1 แสดงสวนประกอบของน้ํายางธรรมชาติ ........................................................... 5 2 ผลของคา Plasticity ที่มีตอคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) ...................................... 14

3 ผลการพัฒนาสูตรกาวเพื่อใหไดเทปกาวมีคณุสมบัติการยดึติด (tack) และลอก ออก (peel) ใกลเคียงกับ masking tape ยี่หอตางๆ.................................... 32

4 แสดงความหนา, คาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของแรงทีใ่ชในการดึงหวั วัดออกจากเทปกาว ของ Masking tape ยี่หอตางๆ ................................... 47 5 แสดงความหนา, คาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของ Average peel strength (N/mm) ที่ไดจากการวัดคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของ Masking tape ยี่หอตางๆ .................................................................................................. 48 6 แสดงคาความหนาของเทปกาว, คาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของแรงทีใ่ช ในการดึงหัววดัออกจาก OPP tape ยี่หอตางๆ ........................................... 49 7 แสดงคาความหนาของเทปกาว, คาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของ Average peel strength (N/mm) ของ OPP tape ยี่หอตางๆ ..................................... 50 8 แสดงคาสูงสุดและต่ําสุด ในการทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) และคุณสมบัตกิารลอกออก (peel) ของ masking tape และ OPP tape ….. 50 9 แสดงน้ําหนักโมเลกุลเฉลี่ยของน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนกัโมเลกลุ (NRL) ........................................................ 53 10 แสดงคาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจาก เทปกาวทีเ่ตรียมจากน้ํายางทีล่ดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL-re) และน้ํายางที ่ ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่เคลือบบนกระดาษและฟลม ที่ปริมาณแทกคิไฟเออร ปริมาณตางๆ ..................................................... 55 11 แสดงคาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของ คุณสมบัติการลอกออก (peel) ที่วัดไดจากเทปกาว PSA ที่เปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคไิฟเออร ที่ใช น้ํายางที่ผานการ ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนกั โมเลกุล (NRL) ที่เคลือบบนกระดาษและฟลม ........................................ 59 12 แสดงคาเฉลี่ยมุมสัมผัส (θ) ที่ไดจากการวัดคามุมสัมผัส (Contact angle) ของ เทปกาว ที่เตรียมจากน้ํายางที่ยังไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และ ลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบอยูบนกระดาษ และ ฟลม ............ 61

ญ

ตารางที่ หนา 13 แสดงผล Average peel strength ที่ไดจากการวดัคุณสมบัติการลอกออก

(peel) ของเทปกาวชนดิ PSA ที่สภาวะการใชงานตางๆ ........................... 64 14 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) ใน PSA ที่ไมไดเติมแทกคไิฟเออร 75 15 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack ) ใน PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 50 สวน

ในน้ํายาง รอยสวน (phr) ......................................................................... 76 16 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) ใน PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 100 สวน

ในน้ํายางรอยสวน (phr) .......................................................................... 77 17 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack)ใน PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 150 สวน

ในน้ํายางรอยสวน (phr) ........................................................................... 78 18 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) ใน PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 200 สวน

ในน้ํายางรอยสวน (phr) ........................................................................... 79 19 ผลของคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของ PSA ที่ไมไดเติมแทกคิไฟเออร 80 20 ผลคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของ PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 50 สวน

ในน้ํายางรอยสวน (phr) .......................................................................... 81 21 ผลคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของ PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 100 สวน

ในน้ํายางรอย สวน (phr) ....................................................................... 82 22 ผลคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของ PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 150 สวน

ในน้ํายางรอยสวน (phr) ......................................................................... 83 23 ผลคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของ PSA ที่เติม แทกคิไฟเออร 200 สวน

ในน้ํายางรอยสวน (phr) ........................................................................ 84 24 ผลการวัดมุมสัมผัส (Contact angle,θ) ของ PSA ที่มีการเติมแทกคิไฟเออร

ปริมาณตางๆ ......................................................................................... 85 25 ผลของการทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวหลังการพนสี

ที่ทิ้งไวที่อุณหภูมิหองเปนเวลา 3 ช่ัวโมง .............................................. 86 26 ผลการทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวหลังการพนส ี

ที่ผานการอบที่อุณหภูมิ 50°C เปนเวลา 24 ช่ัวโมง ................................ 86 27 แสดงคา storage modulus, G’ ของตัวอยางน้ํายางที่ลดน้ําหนกัโมเลกลุ (NRL-re) และไมลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่เติมและไมไดเติมแทกคิไฟเออรที ่ ความถี่ตางๆ .......................................................................................... 87

ฎ

ตารางที่ หนา 28 แสดงคา loss modulus, G” ของตัวอยางน้าํยางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่เติมและไมไดเติมแทกคิไฟเออรที ่ ความถี่ตางๆ ....................................................................................... 88

29 สูตรที่ใชในการคํานวนคา relative viscosity, specific viscosity และ inherent 98

ฏ

สารบัญภาพ ภาพที่ หนา

1 การแยกสวนประกอบของน้ํายางโดยใชแรงเหวี่ยงที่ 200,000 รอบตอวินาที เสถียรภาพของน้ํายาง ........................................................................ 6

2 cis –1, 4 – polyisoprene ............................................................................... 7 3 แสดงการเกดิปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชั่น ระหวาง (a) กลีเซอรลอน (Glycerol)

กับ (b) อะบิตกิ แอซิก (abietic acid) ไดเปน (c) กลีเซอรลอน เอสเตอร โรซิน (Glycerol ester rosin) .............................................. 11

4 การกระจายขนาดอนุภาคของตัวอยางน้ํายางที่ทดสอบดวย Proton correlation spectroscopy ....................................................... 11

5 การกระจายน้ําหนกัโมเลกุลในตวัอยางของน้ํายาง (1) HA latex; (2) CV latex; (3) depolymerized latex ............................................ 12

6 การผสม depolymerized latex กับ normal NR latex. Mw = 160,000 (1) การทดสอบการลอกออกในแนว 180 องศาบนพื้นผิวที่เปน แกว; (2) เวลาที่ใชแขวนวัสดุหนกั 150 กรัม; (3) การทดสอบการ ลอกออกในแนว 180 องศา, Mw = 80,000 ........................................ 15

7 การทดสอบการลอกออกในแนว 180 องศาของ depolymerized latex (Mw = 160,000) กับ อะลิฟาติกไฮโดรคารบอน เรซิน บนพื้นผิว ที่เปน (1) แกว (2) โพลีเอททลีิน ........................................................ 15

8 Master curve ของ (log) storage modulus G’r กับ (log) ความถี่ ω ที่ 296 K (a) NR และ (b) 50/50 ของผสมระหวาง NR กับ Oiccolty S115* tackifier resin (*Hercules Co. trade name) ........................................ 16

9 การทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) แบบ Rolling ball ( ตามมาตรฐาน ASTM D3121-05 ,Volum : 15.06 ) .................................................. 17

10 การทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) แบบ ๆ Quick stick หรือ Loop tack (มาตรฐาน ASTM D6195-03, Volum : 15.06) ............................... 18

11 แสดงภาพ probe tack test (ตามมาตรฐาน ASTM D2979-00, Volum : 15.06) 18

ฐ

ภาพที่ หนา 12 การทดสอบแบบการดึงลอกในแนว180 องศา, แสดงตัวอยางเทปกาวที่ตดิ

อยูกับเครื่อง tensile testing (มาตรฐาน ASTM D3330/D3330 M-04 ) 19 13 การทดสอบการดึงลอกในแนว 90 องศา (มาตรฐาน ASTM D6252/

D6252 M-98 2004, Volum : 15.09) ................................................... 20 14 Master curve ของการดึงลอก (peel) เทปกาวของบิวทิลีน อะคิเลท

(polybutyl acrylate) ที่เคลือบบนโพลีเอสเตอรฟลม โดยทดสอบ ดวยการดึงลอกในแนว 90 องศาบนแกว ภาพแสดงพฤตกิรรมเทป กาว และเสนของ force-time (“stick-slip”) ........................................ 20

15 การทดสอบแบบ shear holding power ......................................................... 21 16 ลักษณะการ failure ใน holding power test .................................................. 21 17 ปฏิกิริยาที่คาดวาจะเกิดขึ้นเมื่อใชสารยอยยาง ............................................... 26 18 กาวที่เตรยีมจากน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนกัโมเลกุลสูตรที่เปลี่ยนแปลงปริมาณ

แทกคิไฟเออร .................................................................................... 38 19 กาวที่เตรียมจากน้ํายางธรรมชาติที่ลดน้ําหนกัโมเลกุลสูตรที่เปลี่ยนแปลงปริมาณ แทกคิไฟเออร .................................................................................... 38 20 อุปกรณที่ใชในการเคลือบกาว ..................................................................... 39 21 กาวที่เทลงบนกระดาษกอนเคลอืบ .............................................................. 39 22 เครื่อง Texture Analyzer บริษัท Stable Micro System รุน TA.XT2 ............. 40 23 แสดงภาพการจับชิ้นงาน ดานบนใชหวัจับเปนหัวจับยาง ดานลาง

เปนหวัจับพลาสติก ........................................................................... 41 24 เคร่ือง Universal Tensile Testing Machine รุน (Lloyd UK) ....................... 41 25 ดวยเคร่ือง Contact Angle Measurement (Kruss, DSA 10-MK2) ............... 42 26 กระดาษกาวที่ติดบนแผน stainless steel กอนนําไปพนสี ........................... 43 27 กระดาษกาวที่ติดบนแผน stainless steel หลังนําไปพนสี ........................... 43 28 แผน stainless steel หลังลอกเทปกาวออก .................................................. 44 29 เคร่ือง cone and plant rheometer ............................................................... 44 30 แสดงเทปกาว masking tape ....................................................................... 45 31 แสดงพื้นผิวของเทปกาวยี่หอตางๆ ............................................................. 46

ฑ

ภาพที่ หนา 32 กราฟแสดงความสมัพันธระหวาง Force (g) ที่ใชในการวัดคณุสมบัติการยดึ

ติด (tack) ของ masking tape ยี่หอตางๆ ............................................. 47 33 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average Peel Strength (N/mm) ของ

masking tape ยี่หอตางๆ ................................................................... 48 34 กราฟแสดงความสัมพันธระหวางแรงที่ใชในการดึงหวัวดัออกจาก OPP tape

ยี่หอตางๆ ......................................................................................... 49 35 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average Peel Strength (N/mm)

ของ OPP tape ยี่หอตางๆ ................................................................... 50 36 ปฏิกิริยาที่คาดวาจะเกดิขึ้นเมื่อใชสารยอยยาง ............................................ 52 37 กราฟแสดงความสมัพันธระหวางการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร

กับแรงที่ใชในการดึงหวัวดัออกจากเทปกาว ของน้ํายางทีไ่มไดลด น้ําหนกัโมเลกลุ (NRL) และน้ํายางธรรมชาติที่ลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบน ฟลม ............................................................... 56

38 กราฟแสดงความสัมพันธระหวางการเปลี่ยนแปลงปรมิาณแทกคิไฟเออร กับแรงที่ใชในการดึงหวัวดัออกจากเทปกาว ของน้ํายางทีไ่มไดลด น้ําหนกัโมเลกลุ (NRL) และ น้ํายางธรรมชาติที่ลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนกระดาษ .......................................................... 57

39 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average peel strength (N/mm) กับเทป กาวที่มีการเปลี่ยนแปลงปรมิาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ในน้ํายางที ่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และที่ไมผานการลดน้ําหนัก โมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนฟลม .................................................. 59

40 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average peel strength (N/mm) กับเทป กาวที่มีการเปลี่ยนแปลงปรมิาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ในน้ํายางที ่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และที่ไมผานการลดน้ําหนกั โมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนกระดาษ ............................................ 60

41 กราฟแสดงความสัมพันธระหวางการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน กับ มุมสัมผัส (Contact angle) ของเทปกาวที่เตรยีมจากน้ํายาง ที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนฟลม ................................................................ 62

ฒ

ภาพที่ หนา 42 กราฟแสดงความสัมพันธระหวางการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร

เรซิน กับ มุมสัมผัส (Contact angle) ของเทปกาวที่เตรยีมจากน้ํายาง ที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนกระดาษ .......................................................... 62

43 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average peel strength (N/mm) ของเทป กาวที่เปนกระดาษและฟลม กับเทปกาวที่เตรียมจากน้ํายางธรรมชาติ ที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่มีปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) กอนพนสี, หลังพนสีแลวไมอบ, และหลังพนสีแลวอบ ...................................................................... 64

44 รูปแผนเหล็กที่ติดดวยเทปกาว PSA หลังผานการใชงาน (backing ที่ใชเปน ฟลม) ................................................................... 65

45 รูปแผนเหล็กที่ติดดวยเทปกาว PSA หลังผานการใชงาน (backing ที่ใชเปน กระดาษ) .............................................................. 65

46 กราฟแสดงคา storage modulus, G’ (Pa) กับ ความถี่ (rad/s) ของน้ํายางที่ผาน การลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่เติมและไมไดเติม แทกคิไฟเออร เรซิน ............................................ 67

47 กราฟแสดงคา loss modulus, G” (Pa) กับความถี่ (rad/s) ของน้ํายางที่ผานการ ลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนกัโมเลกลุ (NRL) ที่เติมและไมไดเติม แทกคิไฟเออร เรซิน ............................................ 67

48 (a) การยึดเกาะระหวางพืน้ผิวขรุขระของของแข็งสองชนิด สังเกตจุดสมัผัส เพียงเล็กนอย ทําใหเกิดการยดึเกาะที่ไมแขง็แรง (b) มุมสัมผัส (Contact angle, θ) และแรงตึงผิว(Surface tension,γ) ของหยด ของเหลวบนพื้นผิวของแขง็ สัญลักษณ SV,SL และ LV แทน ของแข็ง-กาซ, ของแข็ง-ของเหลว และของเหลว-กาซ ตามลําดับ ...... 91

49 แสดง กลไกการยดึเกาะชนิดตางๆ (a) อินเตอรดิฟฟวชัน (Interduffusion) (b) แรงดึงดูดไฟฟาสถิตย (c) แรงดึงดดูระหวางประจุของโมเลกุล ที่มีประจุลบพื้นผิวที่มีประจุบวก (d) พันธะทางเคมีเกิดระหวางหมู A บนพื้นผิวหนึง่กับหมู B บนพื้นผิวหนึ่ง และ (e) การยึดเกาะเชิงกล (mechanical interlocking) ................................................................ 93

1

บทท่ี 1 บทนํา

ความเปนมาและความสําคญัของปญหา

ยางธรรมชาตินับเปนสินคาการเกษตรที่สําคัญชนิดหนึ่งของประเทศไทย การแปรรูปผลิตภัณฑจากน้ํายางธรรมชาติซ่ึงไดทําการผลิตออกขายทางการคาในปจจุบันนี้มีหลายชนิด เชน ตุกตายาง ลูกโปง ถุงมือยาง เบาะนั่ง เบาะอิง ที่นอน ผสมกับสีทาบาน และ กาว (adhesive) จากน้ํายางธรรมชาติ เปนตน สําหรับการทํากาวจากยางธรรมชาตินั้นไดมีการทําวิจัยและพัฒนาไปในหลายรูปแบบใหสอดคลองกับความตองการของตลาดและการนําไปใชงาน ในปจจุบันมีการใชวัสดุอ่ืนๆ ที่ไดจากการสังเคราะหเพื่อมาผลิตเปนกาวซึ่งจะมีราคาแพงกวา โดยทั้งนี้สูตรการผสมกาวแบบตางๆ จะใหขอดีและขอดอยตางกันไปตามวัสดุที่นํามาใชในการผลิตเปนกาวชนิดนั้นๆ เมื่อพิจารณากาวที่ผลิตจากยางธรรมชาติ จะเห็นไดวากาวยางธรรมชาติจะมีราคาที่ถูกกวา แตขอดอยที่สําคัญของกาวชนิดนี้ คือ ไมทนทานตอสภาพการนําไปใชงานในสภาวะแวดลอมที่มีแสงแดด เมื่อใชงานที่ไดรับแสงแดดเปนเวลานานอาจทําใหเกิดเปนสีเหลืองขึ้น เนื่องจากโครงสรางหลักที่เปนพอลิเมอร ชนิดที่ไมอ่ิมตัวของยางธรรมชาติแตสามารถลดปญหานี้ดวยเติมสารแอนติออกซิแดนซ (antioxidants)

ในการผลิตเปนกาวนั้น สวนประกอบหลักที่สําคัญไดแก ยางธรรมชาติและแทกคิไฟเออร เรซิน โดยตัว แทกคิไฟเออร เรซิน นี้มีหนาที่ไปลดแรงยึดเหนี่ยวภายในโมเลกุล (cohesiveness) ของเนื้อยาง และทําใหเพิ่มแรงยึดติดภายนอก (adhesiveness) ของยาง ใหมีความสามารถยึดติดกับพื้นผิววัสดุอ่ืนไดมากขึ้น ทั้งนี้ แทกคิไฟเออร เรซิน จะเปนตัวกําหนดพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของกาวประเภทที่วองไวตอแรงกด หรือ Pressure Sensitive Adhesive, PSA) สาเหตุที่เรียกวากาวประเภทไวตอแรงกดนี้ เนื่องจากเทปกาวจะเกิดการยึดติดเมื่อไดรับแรงกดเพียงเล็กนอย เมื่อนําไปใชกับพื้นผิววัสดุตางๆ จึงเปนสาเหตุในการศึกษาผลของปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ตอพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA เมื่อนําไปใชกับพื้นผิววัสดุตางๆในสภาวะตางกัน

ทั้งนี้ เทปกาว PSA ที่จะทําการศึกษานี้จะเนนการนําไปผลิตเปน masking tape ซ่ึงใชกันในอุตสาหกรรมการพนสีรถยนต เพื่อปองกันบริเวณที่ไมตองการใหเกิดการเปอนของสีที่ฉีดพนและเพิ่มความสะดวกในการปฏิบัติงานมากกวาการใชแผนกระดาษไปปดกั้น ดังนั้นเทปกาวชนิดนี้

2

จึงควรทนตอสีหรือสารเคมีที่ใชพน หลังจากการพนสีจะตองไมทําใหเนื้อกาวละลายออกมา หรือทิ้งคราบสกปรกไวบนชิ้นงาน แตขอดอยของกาวที่ผลิตไดจากน้ํายางธรรมชาตินี้ คือจะเกิดการเหลืองหรือเสื่อมสภาพ เมื่อไดรับแสงแดด หรือความรอนเปนเวลานาน แตเนื่องจากเทปกาวนี้จะนําไปใชในสวนของอุตสาหกรรมสารพนสีรถยนต ซ่ึงจะตองผานกระบวนการอบสี แตใชเวลาไมนานมาก ใชเวลาเพียง 24 – 48 ช่ัวโมงเทานั้น เทปกาวที่ผลิตจากยางธรรมชาติจึงนาที่จะสามารถทนตอระยะเวลานั้นได ฉะนั้นการแปรรูปน้ํายางธรรมชาติใหเปนเทปกาวนั้น นาจะเปนอีกทางเลือกหนึ่งที่จะนําน้ํายางพารามาแปรรูปเปนผลิตภัณฑเพื่อเพิ่มมูลคาใหกับวัตถุดิบในประเทศได อีกทั้งยังไดนําความรูทางเทคโนโลยีกาวมาประยุกตใช สามารถนําไปใชในระบบการผลิตจริงเพื่อใชในประเทศตามสถานที่บริการซอมรถยนตหรือรถจักรยานยนตตางๆ และสงออกไปยังตลาดผูคารถยนตในตางประเทศ นอกจากนี้ ยังเปนการนําผลิตผลทางการเกษตรของประเทศมาพัฒนาดวยเทคโนโลยีเพื่อนําไปใชในอุตสาหกรรมยานยนตของประเทศที่รัฐบาลไดบรรจุไวในแผนยุทธศาสตรของประเทศไดอีกดวย

จุดประสงคของงานวิจัยนี้ทําขึ้นเพื่อจะเพิ่มมูลคาน้ํายางธรรมชาติ โดยจะนําเอาน้ํายางธรรมชาติมาทําการแปรรูปใหเปนผลิตภัณฑประเภทเทปกาว ซ่ึงวัตถุดิบหลักที่นํามาใชคือ น้ํายางธรรมชาติ และแทกคิไฟเออร เรซิน ซ่ึงตัวแทกคิไฟเออร เรซิน นี้มีผลตอคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ของเทปกาว จึงเปนสาเหตุใหเกิดงานวิจัยนี้ขึ้น โดยจะศึกษาวาปริมาณแทกคิไฟเออร เรซินที่เพิ่มขึ้น สงผลตอพฤติกรรมการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ของเทปกาวอยางไร

จุดประสงคของการวิจัย

1. เพื่อพัฒนาเทปกาว PSA โดยใชน้ํายางธรรมชาติเปนวัตถุดิบในการผลิต ซ่ึงจะเปนการเพิ่มมูลคาใหกับน้ํายางธรรมชาติ ผลิตผลทางการเกษตรที่สําคัญชนิดหนึ่งของประเทศไทย 2. เพื่อศึกษาปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ที่มีผลตอพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาวชนิดไวตอแรงกด (PSA) เมื่อนําไปใชกับพื้นผิววัสดุตางๆ 3. เพื่อศึกษาผลของน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาติ วามีผลกระทบตอพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาวชนิดไวตอแรงกด (PSA) อยางไร

ขอบเขตการวจัิย 1. แทกคิไฟเออร เรซิน ที่ใชศึกษาในครั้งนี้เปน กลีเซอรลอน เอสเตอร โรซิน (Glycerol ester rosin) เทานั้น

3

2. Backing ที่ใชในการวิจัยนี้เปนกระดาษขาว 80 แกรม ของบริษัทดับเบิ้ลเอ หนา 0.1 มิลลิเมตร และฟลมโพลีเอสเตอร (polyester film) หนา 0.038 มิลลิเมตร เทานั้น 3. การลดน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาติใชสารยอยยาง คือ Zinc Salt of 2-mercaptobenzoti- azole, ZMBT ในการลดน้ําหนักโมเลกุลเทานั้น 4. การหาน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาติใชวิธีวัดความหนืด ดวยเครื่อง Ubbelohde Viscometer เทานั้น

ขั้นตอนการดาํเนินการวิจัย 1. หาขอมูลที่เกีย่วของกับงานวิจัย และศกึษางานวิจยัที่เกี่ยวของ (Literature survey) 2. กําหนดขอบเขตงานวิจยั 3. ออกแบบการทดลอง 4. จัดหาวัสดุ อุปกรณ สารเคมีที่ใชในการทดลอง และเตรยีมสารเคมีที่ใชทดลอง 5. ทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิและลอกออกของเทปกาวทีย่ี่หอตางๆ 6. ทําการทดลองหาสูตรกาวตางๆที่มีความสามารถในการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ที่มีคาใกลเคียงกับ masking tape ยี่หอตางๆที่นํามาทดสอบกอนหนานี้ โดยการทดลองผสมน้ํายางธรรมชาติที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมผานการลดน้ําหนกัโมเลกลุ (NRL) กับ แทกคิไฟเออร เรซิน และสวนผสมอื่นๆ 7. เตรียมเทปกาว PSA โดยการผสมน้ํายางธรรมชาติที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และยังไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) กับแทกคิไฟเออร เรซิน ในอัตราสวน 0, 50, 100, 150, 200 สวนในรอยสวนของน้ํายาง (phr) 8. ทําการเคลือบกาวที่ไดจากหัวขอ 7 ลงบน กระดาษขาว 80 แกรม และ ฟลมโพลีเอสเตอร (polyester film) ที่ใชเปน backing 9. นําเทปกาว PSA ที่ไดไปทดสอบหาคุณสมบัติการยึดติด (tack) และคุณสมบัติการลอกออก (peel) ภายใตสภาวะควบคุม (23 °C ความชื้นสัมพัทธ 50 %) 10. นําเอา PSA ที่ไดจากขอ 8 ไปวัดมุมสัมผัสดวยเครื่องวัดมุมสัมผัส (contact angle) เพื่อหาความสามารถในการเปยก 11. นําเอากาวที่ผสมไดบางสูตรไปทดสอบคุณสมบัติทางรีโอโลจี (Rheology) ดวยเครื่อง Cone and Plate Rheometer 12. วิเคราะหผลการวิจัย 13. สรุปผลการวิจัย 14. รายงานผลการวิจัย

4

ประโยชนท่ีคาดวาจะไดรับ 1. สามารถชวยเพิ่มมูลคาใหกับน้ํายางธรรมชาติ 2. สามารถเขาใจถึงพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาวประเภทไวตอแรงกด (PSA) เมื่อเปลี่ยนแปลงปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน 3. สามารถเขาใจถึงพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาวประเภทไวตอแรงกด (PSA) เมื่อเปลี่ยนแปลงน้ําหนักโมเลกุลของน้ํายางธรรมชาติ

5

บทท่ี 2 ทฤษฎีและงานวิจัยท่ีเก่ียวของ

ความรูท่ัวไปเก่ียวกับยางธรรมชาต ิ

1. ยางธรรมชาติ (Natural Rubber, NR) [1] ยางธรรมชาติ (Natural Rubber, NR) มีช่ือทางเคมี คือ ซีส- 1, 4- โพลีไอโซพรีน (cis-1,

4-polyisoprene) เปนพอลิเมอรสายโซตรงยาง มีหนวยซํ้าๆ กันคือไอโซพรีน (C5H8) เปนพอลิเมอรที่ไดจากธรรมชาติ ซ่ึงไดจากตนไมที่ช่ือวา “ยางพารา” มีช่ือเรียกทางวิทยาศาสตรวา Hevea Brasiliensis ซ่ึงเดิมมีอยูเฉพาะในทวีปอเมริกาใตเทานั้น ตอมาไดนํามาปลูกในทวีปเอเชียและแอฟริกา ยางสามารถงอกงามไดดีทางภาคใต และภาคตะวันออกของประเทศไทย ปกติจะปลูกดวยพันธุพื้นเมืองและตอตาดวยพันธุที่ใหน้ํายางดี ทั้งนี้เพื่อใหไดรากและโคนตนที่แข็งแรง สวนลําตนและยอดจะใหน้ํายางดี เมื่อตนยางโตไดอายุประมาณ 7 ป ชาวสวนจะเก็บน้ํายางดวยการกรีดเปลือกของลําตนใหน้ํายางซึมออกมา ตนยางจะใหน้ํายางไปจนอายุประมาณ 30 ป ชาวสวนก็จะตัดตนยางเพื่อปลูกใหม ไมยางนําไปไปทําเฟอรนิเจอร กิ่งและเศษนําไปทําฟนและถาน 2. ความหมายของน้ํายางธรรมชาต ิ

น้ํายางธรรมชาติ (Latex) ขณะสดจะมีสีขาวหรือขาวออกเหลือง มีความหนืดประมาณ 12 – 15 centipoise (น้ําบริสุทธิ์มีความหนืด 1 centipoise) มีความหนาแนนประมาณ 0.975 - 0.980 กรัมตอลูกบาศกเซนติเมตร มีความเปนกรด - เบส (pH) ที่ 6.5 - 7.0 นอกจากนี้มีสวนประกอบของสารตางๆในปริมาณที่ไมคงที่อยางกวางขวาง โดยขึ้นกับปจจัยตางๆ เชน พันธุยาง อายุยาง ฤดูกาลกรีดยางและวิธีการกรีดยาง เปนตน 3. องคประกอบของน้ํายางธรรมชาติ

น้ํายางธรรมชาติเปนสารแขวนลอยชนดิหนึ่งประกอบดวยสารที่มีน้ําเปนตัวกลาง นอกจากนีใ้นสวนเปนของเหลวยังมสีวนที่ไมใชยางอยูในรูปของสารแขวนลอยและสารละลายอีกดวย

ตารางที่ 1 แสดงสวนประกอบของน้ํายางธรรมชาติ [1]

ปริมาณของแข็งทั้งหมด 22-48 % ปริมาณเนื้อยาง 20-45 %

สารจําพวกโปรตีน 1.5 % สารจําพวกเรซิน 2.0 %

6

ตารางที่ 1 คารโบไฮเดรต 1.0 % สารอนินทรีย 0.5 %

น้ํา 45-60 % องคประกอบตางๆเหลานี้ สามารถแยกสวนออกไดเปน 4 พวกใหญ ๆ ดวยกัน (รูปที่1) โดยอาศัยแรงเหวี่ยง (centrifuging force) ที่ความเร็ว 200,000 รอบตอวินาที (59,000 กรัม) ดังนี้ คือ

1.1 สวนที่เปนยางลวนๆ (white rubber fraction) เปนสวนที่เบาที่สุด อยูสวนบนสุดของสวนอื่นๆ เปนครีมของอนุภาคยาง มีสีขาว

1.2 สวนที่ติดอยูกับสวนลางสุดของสวนที่เปนยางลวนๆ (yellow orange layer) มีลักษณะเปน อนุภาคเชนเดียวกับยาง แตมีสีเหลือง สวนใหญเปนอนุภาคของ Frey-Wyssling ซ่ึงมีลักษณะเปนทรงกลมสวนที่เปนของเหลวใส (clear serum) เปนสวนที่ถัดมาจาก 2 สวนแรก มีสีใสออกน้ําตาลเล็กนอย บางทีเรียก C-serum มีลักษณะคอนขางเหนียว เปนฟองงาย สวนใหญประกอบดวย โปรตีน ฟอสฟอรัส โปแตสเซียม ทองแดง เถา และแมกนีเซียม

1.3 สวนลางสุด (bottom fraction) เปนสวนที่มีความถวงจําเพาะมากกวาสวนอ่ืนๆ ทั้งหมดมีสีขาวออกเหลือง มีลักษณะเปนของแข็ง

รูปที่ 1 การแยกสวนประกอบของน้ํายางโดยใชแรงเหวี่ยงที่ 200,000 รอบตอวินาที เสถียรภาพ

ของน้ํายาง [1]

น้ํายางสดที่กรดีไดมาใหมๆ จะเปนของเหลวสีขาวอยูในสภาพที่เรียกวา สารแขวนลอย องคประกอบตางๆแขวนลอยอยูในสวนทีเ่ปนของเหลวซึ่งเปนตัวกลาง โดยมีองคประกอบดังนี ้อนุภาคยาง มรูีปรางและขนาดตางๆตั้งแตรูปยาวเปนแทง กลมรีเหมือนลูกแพร (Pear – shaped rubber hydrocarbon) หรือเรียกวา globules ขนาดกวาง 0.5 – 3 ไมครอน ยาว 4 – 6 ไมครอน โดย

7

เฉล่ียประมาณ 1.04 ไมครอน เคล่ือนที่ไปมาแบบไมมทีิศทางที่แนนอนอยูเสมอ กระจายตวัแบบที่เรียกวา polydispersed system โดยอนภุาคยางประกอบดวย 3 สวน คือ

สวนในสุด เปนสวนที่เปนเนื้อยางลวนๆ หรือเรียกวา Rubber hydrocarbon มีประมาณ 96% โดยน้ําหนักของอนุภาค ประกอบขึ้นจากการ Polymerization ของ isoprene เปน cis – 1, 4 (รูปที่ 2) จํานวน 3,000 – 10,000 โมเลกุล มีน้ําหนักโมเลกุลประมาณ 200,000 – 600,000

รูปที่ 2 cis –1, 4 – polyisoprene [1]

สวนนอกออกมาเปนขั้นของ lipids มีประมาณ 3 % โดยน้ําหนักของอนุภาค โดยปริมาณ lipid ที่อยูในอนุภาคยางขึ้นกับพันธุยาง

สวนนอกสุดเปนสวนของโปรตีน มีประมาณ 1% โดยน้ําหนักของอนุภาคยาง ทําหนาที่เปนชั้นหอหุมอนุภาคยาง สวนใหญไดแก α- globulin ช้ันของโปรตีนมีความสําคัญมาก เพราะเปนตัวกําหนดคุณสมบัติของอนุภาคยาง คือ กําหนดชนิดของประจุ ซ่ึงไดแก ประจุไฟฟาลบ กําหนดคุณสมบัติ Electrophoretic และกําหนดเสถียรภาพของน้ํายาง 4. น้ํายางขน

น้ํายางสดจากตนยางโดยปกติมีปริมาณเนื้อยางแหงเพียงประมาณ 25 – 45% หรือเฉลี่ยเพียง 35% นอกนั้นเปนน้ําเสียสวนใหญ ซ่ึงไมเปนการประหยัดเลยหากวาจะตองทําการขนยายน้ํายางสดออกจากสวนไปสูโรงงานที่อยูใกลๆ วิธีการปฏิบัติกันในกรณีตองการใชน้ํายางไปผลิตเปนวัตถุสําเร็จรูป คือ ทําใหน้ํายางมีความเขมขนเปน 60% เนื้อยางแหง ซ่ึงการขนยายในสภานะที่ขนขึ้นยอมประหยัดและไดเปรียบกวา และกรรมวิธีการผลิตวัสดุสําเร็จรูปประเภทที่ตองใชน้ํายางเปนวัตถุดิบเปนตนวา กรรมวิธีจุมแบบพิมพ (dipping process) เชน การผลิตลูกโปง ผลิตถุงมือยาง กรรมวิธีผลิตยางฟองน้ํา (latex foam process) กรรมวิธีผลิตผาใบฉาบดวยยาง (coating) กรรมวิธีเหลานี้ตองใชน้ํายางขนที่มีเนื้อยางไมนอยกวา 60% และอีกประการหนึ่งน้ํายางขนจะใหผลผลิตที่มีคุณภาพสม่ําเสมอดีกวาน้ํายางสด ทั้งนี้เนื่องดวยสารที่ไมใชยางขนจะใหผลผลิตที่มีคุณภาพสม่ําเสมอดีกวาน้ํายางสดขน การกลาวถึงยางธรรมชาติในความหมายของโรงงานอุตสาหกรรมผลิตวัตถุสําเร็จรูปมักจะหมายถึงน้ํายางในลักษณะที่ทําใหขนแลว การผลิตน้ํายางขน

C CH

CH2

H3C

H2Cn

8

วิธีการสําคัญสําหรับผลิตน้ํายางขน คือ วิธีระเหยน้ํา (evaporation) วิธีการทําใหเกิดครีม (creaming) วิธีการปน (centrifuging) และวิธีการแยกดวยไฟฟา (electrodecantation) วิธีแรกเปนการระเหยหรือแยกเอาแตสวนของน้ําเพียงอยางเดียวออกจากยาง ดังนั้นปริมาณสารที่ไมใชยาง (ที่นอกเหนือจากน้ํา) จึงยังคงอยูในน้ํายางขนและอนุภาคขนาดตางๆ ของยางที่กระจายอยูในน้ํายางก็ยังคงเหมือนเดิม สวนวิธีการสามสวนหลังนั้นเปนวิธีการที่แยกเอาบางสวนของสารอื่นๆที่ไมใชยางออกดวย อนุภาคยางขนาดเล็กๆ ไดถูกแยกออกระหวางกรรมวิธีการผลิตน้ํายางขน วิธีการผลิตน้ํายางขน 4 วิธีดังกลาว วิธีการปนแยกเปนวิธีที่นิยมและทํากันเปนการคามากที่สุด สวนวิธีอ่ืนๆนั้นจํากัดการใช เพราะเปนวิธีที่คอนขางยุงยาก ส้ินเปลืองเวลาจึงไมเปนที่นิยมทํากันเปนการคา

วิธีการระเหยน้ํา น้ํายางสดจากสวนกอนการทําใหขนโดยวิธีการระเหยน้ําจะตองเติมสารที่ทําใหน้ํายางคงตัว (Stabilization) เชน potassium soap เสียกอนการระเหยน้ําออกจากน้ํายางจะเกิดขึ้นภายในถัง หรือภาชนะที่หมุนไดรอบๆ แกนตามแนวนอนและถังนี้จะถูกใหความรอนรอบๆถัง โดยวิธีการระเหยน้ําออกจากน้ํายางจะทําใหไดน้ํายางขนซึ่งมีสวนประกอบโดยประมาณ คือ สวนของแข็งทั้งหมด 75% ปริมาณเนื้อยาง 60% caustic potash 1.5% และสารพวกชวยทําใหนํายางคงตัวกับโปรตีนและสารอื่นๆอีก 13.5%น้ํายางขนที่ไดจากวิธีนี้มีความคงสภาพเปนน้ํายางดีมาก จึงเหมาะสําหรับการที่จะตองขนยายน้ํายางไปไกลๆ และเหมาะกับการนําไปผลิตวัตถุสําเร็จรูปประเภทที่ตองใสสารเพิ่ม (filler) จํานวนมาก ตัวอยางเชน การผลิตกาว (latex-cement) น้ํายางนี้เหมาะหรือใชไดดีกรณีที่ตองการนําไปทํากาวประเภทที่สารอื่นๆที่อยูในย้ํายางและคุณสมบัติความคงตัวของน้ํายางเปนขอไดเปรียบกับการทํากาวนั้นๆ

วิธีการทําใหเกิดครีม น้ํายางธรรมชาติไมวาจะอยูในสถานะสด (fresh latex) หรือสถานะที่มีการใสสารเคมีรักษาสภาพน้ํายางแลว (Preserved latex) ประกอบดวยระบบของสารละลายคอลลอยดแบบอีมัลชันของอนุภาคยางที่แขวนลอยอยูในตัวกลางที่เรียกวา เซรุม อนุภาคเล็กๆของยางที่แขวนลอยอยูในเซรุมแสดงการเคลื่อนไหวแบบ Brownian (เคล่ือนไหวแบบทุกทิศทุกทางแบบไมเปนระเบียบ) และการเคลื่อนไหวของอนุภาคยางในน้ํายางสดจะรวดเร็วกวาของน้ํายางที่ใสสารเคมีรักษาสภาพและเนื่องจากอนุภาคของยางจะเบากวาเซรุม ดังนั้นอนุภาคยางเหลานี้จึงมีแนวโนมลอยตัวข้ึนสูผิวของน้ํายางได ดังนั้นการแยกตัวของอนุภาคยางเกิดเปนลักษณะครีมอยูผิวหนาน้ํายางจะรวดเร็วขึ้นถาอนุภาคยางมีลักษณะใหญขึ้น และอนุภาคยางจะใหญขึ้นไดเมื่อเติมสารพวกคอลลอยดที่ไปทําหนาที่พอกหรือเคลือบอนุภาคยาง สารนี้จึงเรียกวาเปนตัวการทําใหเกิดครีม-creaming agent ตัวอยางสารพวกนี้ไดแก sodium alginate, locust bean gum, gum Karaya, gum tragacanth เปนตน อนึ่งการผลิตน้ํายางขนโดยวิธีการทําใหเกิดครีมในปจจุบัน ไมนิยมผลิตกัน

9

เพราะยุงยากและสิ้นเปลืองเวลา แตเปนที่นาสนใจเกี่ยวกับวิธีการนี้ คือทําใหน้ํายางขึ้นที่ผลิตโดยวิธีนี้บริสุทธิ์ และมีโปรตีนนอยลงเมื่อผานกรรมวิธีการทําใหเกิดครีมซํ้าหลายๆครั้ง

วิธีการปน เคร่ืองปนน้ํายางขนมีอยูดวยกันหลายแบบ แตแบบที่นิยมใชกันคือ de Laval หลักการสําคัญของเครื่องประกอบดวยการปนแยกน้ํายางโดยอาศัยเครื่องปนความเร็วสูงประมาณ 6,000 รอบ/นาที และภายในของเครื่องประกอบดวยชุดของจานแยก (separator discs) วางซอนๆกัน จํานวนหลายชั้น น้ํายางจะถูกปอนเขาเครื่องผานที่จายน้ํายาง (distributor) ลงสูกนถังปน และจากนี้น้ํายางจะไหลผานชุดของจานแยกซึ่งมีรูใหน้ํายางไหลเขาสูถังปน โดยเนื้อยางจะไหลเขาหาศูนยกลางของเครื่องปนและลอยตัวไหลออกตามทางออกดานบนสูถังเก็บน้ํายางขน อีกสวนหนึ่งของน้ํายางที่ถูกแยกจะเปนสวนของหางน้ํายาง (skim latex) ไหลออกจากศูนยกลางของเครื่องปนสูทางออกของหางน้ํายางและลงสูถังเก็บหางน้ํายางปกติน้ํายางขนที่ไดจากเครื่องปนจะมีความเขมขนประมาณ 60%เนื้อยางแหง เครื่องปนน้ํายางขนาดเล็กๆ สามารถผลิตน้ํายางขนไดวันละ 200 – 250 แกลลอน และเครื่องขนาดใหญอาจผลิตน้ํายางขนไดถึงวันละ 450 แกลลอน และปกติการเดินเครื่องปนจะทําติดตอกันอยางมากครั้งละเพียง 6 ช่ัวโมง เพราะจําตองหยุดเครื่องเพื่อทําความสะอาดเครื่องปน ลางพวกตม (sludge) ที่ติดเครื่องปน

วิธีการแยกดวยไฟฟา จากการที่สถานะของน้ํายางสด อนุภาคยางที่แขวนลอยในเซรุมตางถูกหอหุมดวยอนุมูล คารบอกซิเลต (carboxylate ion) ที่มีประจุเปนลบ ดังนั้นจึงสามารถที่จะอาศัยไฟฟาเขามาชวยในการแยกสวนของเนื้อยางจากสวนของเซรุมได โดยวิธีการจุมขั้วไฟฟาที่เปนขั้วบวก (anode) ลงในน้ํายางที่ไดเติมสารเคมีชวยทําใหน้ํายางคงตัวไวแลว อนุภาคยางซึ่งมีประจุเปนลบจะคอยๆ เคลื่อนไปรวมอยูทางขั้วบวกและลอยตัวสูงขึ้นสูผิวหนาของน้ํายางในที่สุด ทั้งนี้เนื่องจากความหนาแนนของอนุภาคยางต่ํากวาความหนาแนนของเซรุม อยางไรก็ตามวิธีการทําน้ํายางใหขนโดยใชไฟฟานี้เปนวิธีที่ยุงยากและไมประหยัดจึงไมเปนที่นิยมกัน

แทกคิไฟเออร เรซิน [2]

แทกคิไฟเออร เรซิน เปนวัสดุที่เติมเขาไปใน อีลาสโตเมอร (elastomer) เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ ก ารยึ ดติ ด (tack) มีการกระจายตั วของอนุภาคคอนข า งกว า ง มี จุ ดอ อนตั ว (softening points) อยูในชวง 50-150 °C น้ําหนักโมเลกุลประมาณ 200-1500 แทกคิไฟเออร เรซิน ที่ใชจะตองมีความเขากันไดกับ อีลาสโตเมอร (elastomer) ที่ใชในการผลิตกาวดวย แทกคิไฟเออร เรซิน สวนใหญเปนเรซิน และอนุพันธุของเรซิน เชน coumarone-inden-resin, terpene oligomers และ aliphatic petroleum

10

แทกคิไฟเออร เรซิน ที่ใชเติมเขาไปในน้ํายางธรรมชาติมักจะอยูในรูปของสารแขวนลอยในน้ํา ซ่ึงมีขายในเชิงการคาถึงแมวาในปจจุบันนี้เรซินชนิดนี้จะมีใหเลือกใชในจํานวนไมมากชนิดเทากับเรซินในรูปของของแข็ง แตการทําใหเรซินอยูในรูปของสารแขวนลอยจะตองมีความเชี่ยวชาญมาก เนื่องจากขนาดอนุภาคที่แขวนลอยควรมีขนาดเล็ก คือ มีขนาดนอยกวา 1 ไมโครเมตร ถาอนุภาคมีขนาดใหญจะทําใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) ลดลงแลวยังทําใหความสมดุลระหวางยางกับเรซินในเนื้อกาวเกิดขึ้นชาลง เรซินที่นิยมใชกับยางธรรมชาติจะเปนจําพวก เอสเตอรโรซิน (rosin ester) ที่อาจจะทําใหมีสายโซโมเลกุลที่ยาวขึ้นดวยไฮโดรคารบอนเรซินสังเคราะห ทั้งนี้ขึ้นอยูกับคุณสมบัติของกาวที่ตองการ โดยทั่วไปจําเปนตองเติมสารลดแรงตึงผิวเขาไปเพื่อรักษาสภาวะแขวนลอยใหคงอยูได การตัดสินใจเลือกสารเคมีใหเหมาะสมนั้นมีความสําคัญกับคุณสมบัติของเทปกาวที่ได เพราะสารที่ใชอาจจะมีผลตอการยึดติดและเกิดการแพรไปอยูที่บริเวณผิวหนา โดยปกติแลวแทกคิไฟเออร เรซิน มีน้ําหนักโมเลกุลต่ํา มีการแบงออกเปนหลายประเภท ดังนี้ แทกคิไฟเออร เรซิน ที่ไดจากธรรมชาติ แทกคิไฟเออร เรซิน ที่ไดจากปโตรเลียม แทกคิไฟเออร เรซิน อ่ืนๆ

โรซิน แอซิก (Rosin acid) เปนสารที่ไดมาจากธรรมชาติ ใชสําหรับทําแทกคิไฟเออร โดยโครงสราง ของโรซินนั้น มีหลายโครงสรางแตจะมีโครงสรางหลักๆ คือ อะบิติก แอซิก (abietic acid) สําหรับอะบิติก แอซิก (abietic acid) นั้นมีโครงสรางที่ไมอ่ิมตัวซ่ึงจะทําใหเกิดการออกซเิดชัน่ และสามารถนําไปสูการเปลี่ยนสี จึงมักจะมีการทําไฮโดรจิเนชั่น บริเวณ ดับเบิ้ลบอล ซ่ึงสามารถกําจัดปญหาเหลานี้ได โรซิน แอซิก (rosin acid) จะมีการทํา เอสเตอรริไฟร โดยใช อะบิติก (abietic acid) กับ กลีเซอรลอส (glycerol) หรือ เพนทาริออน (pentarythriol) ทําใหวัสดุมีจุดหลอมเหลวท่ีสูงขึ้น โรซิน แอซิก (rosin acid) นี้เปนผลิตภัณฑที่ไดจากตนไม เชน gum rosin, wood rosin และ tall oil ซ่ึง โรซิน แอซิก (rosin acid) และ เอสเตอร (esters) ตัวอ่ืนๆมีการใชกันอยางมากในการใชเปนสวนประกอบของกาวยาง PSAs [3]

กลไกการเกิดทํางานของแทกคิไฟเออร เรซิน นั้น เมื่อเติมเขาไปในน้ํายาง แทกคิไฟเออร เรซิน จะเขาไปแทรกตัวอยูภายใน อนุภาคยาง ที่แขวนลอยอยูในน้ํา น้ํายางที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหวางโมเลกุลที่สูงนั้น เมื่อถูกโมเลกุลของ แทกคิไฟเออร เรซินแทรกอยูระหวางกลางทําใหความแข็งแรงของพันธะลดลง น้ํายางจึงมีความเปน อีลาสติก (elastic) ลดลง เกิดการไหลไดงายขึ้น และความสามารถในการยึดติดกับวัสดุอ่ืน (adhesiveness) เพิ่มขึ้น และจะแสดงพฤติกรรมของกาวออกมา

11

(a) (b) (c)

รูปที่ 3 แสดงการเกดิปฏิกิริยาไฮโดรจเินชั่น ระหวาง (a) กลีเซอรลอน (Glycerol) กับ (b) อะบิตกิ แอซิก (abietic acid) ไดเปน (c) กลีเซอรลอน เอสเตอร โรซิน (Glycerol ester rosin ) [4]

กาวจากยางธรรมชาติ (Natural rubber adhesives) [5]

โดยปกติแลวในยางธรรมชาติมีการกระจายของน้ําหนักโมเลกุลแบบ “polydisperse” ซ่ึงมีขนาดของอนุภาคไมเทากันดังรูปที่ 4 แสดงใหเห็นการกระจายของขนาดของเสนผานศูนยกลางของอนุภาคยางตั้งแต 0.01 ไมโครเมตร ถึง 5 ไมโครเมตร แตสําหรับในยางสังเคราะหนั้นมีการกระจายตัวของขนาดอนุภาคยางที่แตกตางกับยางธรรมชาติ โดยจะมีชวงของการกระจายของขนาดอนุภาคน้ํายางคอนขางแคบ จะเห็นไดวาในน้ํายางธรรมชาตินั้นสัดสวนอนุภาคที่มากที่สุดมีขนาดเสนผานศูนยกลางนอยกวา 0.5 ไมโครเมตร แตอนุภาคที่มีมวลมากที่สุดที่มีขนาดเสนผานศูนยกลางมากกวา 0.6 ไมโครเมตร เปนสวนใหญ การที่ยางธรรมชาติมีการกระจายตัวของขนาดอนุภาคที่กวาง ทําใหกาวจากยางธรรมชาติมีสมบัติที่ขึ้นกับความสัมพันธระหวางปริมาณเนื้อยางและความหนืดมากกวากาวจากยางสังเคราะห กลาวคือหากพิจารณายางที่ปริมาณเนื้อยางหนึ่ง ๆ พบวายางธรรมชาติจะมีความหนืดที่คอนขางต่ํากวากาวที่ไดจากยางสังเคราะห

รูปที่ 4 การกระจายขนาดอนุภาคของตัวอยางน้ํายางทีท่ดสอบดวย Proton correlation

spectroscopy [5]

12

ยางธรรมชาติมีลักษณะคลายกับโพลิเมอร อ่ืนๆ คือ มีน้ําหนักโมเลกุลหลายๆคา(heterogeneous) ดังแสดงในรูปที่ 5 คาเฉลี่ยของน้ําหนักโมเลกุลสวนมากจะอยูในหนวยของ 106 จากรูปจะสามารถเห็นไดวามีสวนที่เปนเจล ซ่ึงเจล คือยางที่ละลายไมหมดในตัวทําละลายซึ่งเกิดจากสวนของยางที่มีน้ําหนักโมเลกุลสูงนั่นเอง

น้ํายางที่มีการเติมแอมโมเนียใหมๆ พบวาปริมาณเจลจะมีคาต่ํา หลังจากเก็บไว 14 วัน พบวาจะมีปริมาณเจล 2% ถาเก็บไว 2 เดือน จะมีปริมาณเจล 30% และหลังการเก็บ 4 เดือนจะมีปริมาณเจล 40-50% สําหรับในทางการคา น้ํายางที่ใชจะมีปริมาณเจลอยูที่ 40-50% โดยทั่วไปการกระจายตัวของน้ําหนักโมเลกุลของยางในน้ํายางในเชิงการคานั้น แสดงไวในรูปที่ 5 ซ่ึงจะเห็นไดวาจะไมพบการเกิดเจลใน CV latex (รูปที่ 5) จากการทดสอบ CV latex พบวาปริมาณเจลจะต่ํามาก (5-10%) และมีน้ําหนักโมเลกุลเฉลี่ย, Mw ที่ประมาณ 600,000

รูปที่ 5 การกระจายน้ําหนักโมเลกุลในตัวอยางของน้ํายาง (1) HA latex; (2) CV latex; (3)

depolymerized latex [5] คุณลักษณะหลักๆของน้ํายางธรรมชาติมีดังนี้

- มีปริมาณเจลที่สูง - มีน้ําหนกัโมเลกุลที่สูง - มี cohesive strength สูง - มีความสามารถติดกับวัสดอ่ืุนๆต่ํา (low intrinsic tack) - มีความสามารถติดกับตัวเองสูง (high self tack) - มีปริมาณของสบูและวัสดอ่ืุนๆที่ไมใชยางนอย - มีปริมาณยางสูง

13

กาวลาเท็กซ (Latex adhesive) อาจจะแบงตามลักษณะการนําไปใชงานไดเปน 2 ชนิด ไดแก wet bonding และ dry bonding

กาวแบบ wet bonding คือกาวที่มีการใชงานขณะยังเปนของเหลวอยู เมื่อระเหยน้ําออกไปแลวจึงจะเกิดพันธะที่ทําใหเกิดการเชื่อมติดกันระหวางพื้นผิวสองพื้นผิว ลักษณะที่สําคัญของกาวประเภทนี้ คือองคประกอบเชิงกลในกระบวนการที่ทําใหเกิดการเชื่อมติดกัน เชน คามอดูลัส ซ่ึงเปนคุณลักษณะเฉพาะของเนื้อกาว การเติมฟลเลอร (filler) จะชวยเพิ่มความแข็งแกรงใหกับกาว ตัวฟลเลอร (filler) ที่เติมลงไปในน้ํายางนี้มีราคาถูกจึงสามารถชวยลดตนทุนในการผลิตไดอีกดวย การปรับปรุงพันธะ ระหวางกาวกับพื้นผิวนั้นเปนเรื่องที่สําคัญ การระเหยน้ําออกจากกาวหรือการทําใหกาวปราศจากน้ําเปนสิ่งสําคัญอันหนึ่ง กาวแบบประเภทนี้เหมาะกับสภาวะพื้นผิวที่ขรุขระและชอบน้ํา เชน กระดาษ, หนัง, คอนกรีต และผา เปนตน ตัวอยางของกาวชนิดนี้ไดแก กาวที่ใชเชื่อมกระเบื้อง, กาวสําหรับใชยึดพื้นพรม

กาวแบบ dry bonding คือกาวที่มีการใชงานขณะที่แหง จะเกิดพันธะขึ้นเมื่อเราใหแรงกด ทําใหพื้นผิวท้ังสองเกิดการยึดเกาะกัน จึงจะเรียกวากาวประเภทนี้วา กาวประเภทไวตอแรงกด หรือ pressure sensitive adhesive (PSA) นั้นเอง ตัวอยางของกาวประเภทนี้ที่งายที่สุดคือฟลม ที่เตรียมจากน้ํายางธรรมชาติที่ระเหยน้ําออกแลว ซ่ึงจะยึดติดเฉพาะกับตัวเอง ฉะนั้นพื้นผิวอีกดานหนึ่งก็จะตองถูกเคลือบดวยยางเหมือนกันจึงจะเกิดการยึดติดกัน กาวประเภทไวตอแรงกดนี้ สามารถเตรียมไดจากน้ํายางธรรมชาติ โดยการลดปริมาณของน้ําที่เปนสวนประกอบหากมีการเติม แทกคิไฟเออร เรซิน ลงไป

ในหลายๆกรณีจําเปนอยางยิ่งที่จะตองทําการเพิ่มความหนืดของกาวดวยการเติม ติกเทนเนอร (thickener) ตัวอยางของการใชงานกาวประเภทนี้ เชน การใชกาวทําใหพื้นมีความหนาขึ้นหรือใชกับพื้นผิวที่เปนรูพรุน อาจจะมีการใชวัสดุที่มีอยูตามธรรมชาติเติมลงไปดวย เชน karaya gum; casein ซ่ึงจะทําใหความหนืดเพิ่มขึ้น

ยางธรรมชาติจะมีความสามารถในการติดกับตัวเองสูง แตความสามารถในการติดกับวัสดุอยางอื่นๆต่ํา อยางไรก็ตามคุณสมบัติการยึดติด (tack) ที่ดีนั้นเปนส่ิงที่จําเปนสําหรับเทปกาว PSA ซ่ึงสามารถทําไดโดยการผสมสารอื่นๆชวย เชน แทกคิไฟเออร เรซิน

ในเทคโนโลยีการทํากาวนั้น สวนใหญมักจะใชยางแทงมาละลาย จึงจําเปนที่จะตองคํานึงถึงสัดสวนของเจลที่เกิดขึ้น โดยจะตองมีการกําจัดเอาสวนที่เปนเจลออก เปนสาเหตุของการที่จะตองทําใหน้ําหนักโมเลกุลของยางลดลง สําหรับการลดน้ําหนักโมเลกุลของยางแทงนั้นทําโดยวิธีการนําไปบด (masticate) ในสวนของน้ํายางนั้นไมมีความจําตองทําการบดเนื่องจากสามารถเติม

14

สวนผสมอื่นๆเขาไปและทําใหเกิดการกระจายตัวในน้ํายางไดเลย แตสวนผสมอื่นๆที่เติมเขาไปอาจจะมีผลกับสมบัติของกาวที่ได

โดยทั่วไปเทปกาวที่ผลิตไดจากยางจะมีความแข็งแรงภายในโมเลกุล (cohesive strength)สูง มีคุณสมบัติการยึดติด (tack) กับวัสดุอ่ืนๆที่ต่ํา จึงจําเปนที่จะตองใชแรงกดที่มากกวาและชวงเวลานานกวาที่ทําให ความแข็งแรงของพันธะเพิ่มขึ้น สาเหตุอันเนื่องมาจากผลของน้ําหนักโมเลกุล และ resilience ของยางที่สูงนั้นเอง ผลที่ตามมาก็คือกาวที่เตรียมไดมีคุณสมบัติการยึดติด (tack) ที่นอยและติดไดยากกวา เทปกาวที่ผลิตจากน้ํายางจึงตองมีการเติมแทกคิไฟเออร เรซิน เขาไป เพื่อปรับระดับของการยึดติดใหสูงขึ้นและจะตองใชปริมาณแทกคิไฟเออร เรซินที่ สูงกวาเมื่อเปรียบเทียบกับเทปกาวที่ใชยางแทงละลาย ปริมาณเจลและน้ําหนักโมเลกุลท่ีต่ํากวาของ CV latex สะทอนใหเห็นการเพิ่มขึ้นของคุณสมบัติการยึดติด (tack) เมื่อใหแรงกดที่นอยกวา การทดสอบคุณสมบัติ probe tack และ quick-stick ดังตารางที่ 2 ตารางที่ 2 ผลของคา Plasticity ที่มีตอคุณสมบัติการยึดติด (tack) [5]

HA latex CV latex Wallace plasticity 95 50 Probe tack (N) 5.4 7.3 Quick-stick(N/cm) 2.9 4.3 90° Peel(N/cm) 5.4 5.2

แนวโนมนี้สามารถพัฒนาไดจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมี รูปที่ 6 แสดงการเปลี่ยนการ

กระจายตัวของน้ําหนักโมเลกุล ซ่ึงทําไดโดยการทําใหเกิด oxidative depolymerization ของกาวยาง วัสดุที่ไดจะนาสนใจมากขึ้น เนื่องจากการยึดติด (tack) กับวัสดุอ่ืนๆ เพิ่มขึ้นในสมบัติของเทปกาว PSA โดยไมจําเปนตองเติมแทกคิไฟเออร เรซิน เลย นอกจากนี้ยังสามารถผสมเขากับกาวปกติเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงภายในโมเลกุล (cohesive strength) พรอมกับใสแทกคิไฟเออร เรซิน เพื่อปรับปรุงการยึดติด (tack) หรือคุณสมบัติการลอกออก (peel) รูปที่ 7

15

รูปที่ 6 การผสม depolymerized latex กับ normal NR latex. Mw = 160,000. (1) การทดสอบการ

ลอกออกในแนว 180 องศาบนพื้นผิวที่เปนแกว; (2) เวลาที่ใชแขวนวัสดุหนัก 150 กรัม; (3) การทดสอบการลอกออกในแนว 180 องศา, Mw = 80,000 [5]

รูปที่ 7 การทดสอบการลอกออกในแนว 180 องศาของ depolymerized latex (Mw = 160,000)กับ

อะลิฟาติกไฮโดรคารบอน เรซิน บนพื้นผิวที่เปน (1) แกว (2) โพลีเอททิลีน [5]

Pressure Sensitive Adhesives (PSAs) กาวที่จะถือวาเปน Pressure sensitive adhesive จะตองมีคุณสมบัติตางๆ ดังไดถูกนิยาม

โดย Pressure Sensitive Adhesive Council (PSTC) ตอไปนี้ [2] - มีความสามารถในการติดที่แข็งแรงมากและใชแรงนอยๆในการดึงออกไดอยาง

รวดเร็ว - การติดไมตองใชแรงมากกวาแรงดันจากปลายนิ้วมือ - ไมตองใชการกระตุนจากแหลงพลังงานอื่นๆ - มีความสามารถมากพอที่จะยึดติดกับพื้นผิววัสดุได - มี cohesive strength ที่มากเพียงพอเมื่อดึงออกแลวพื้นผิววัสดุสะอาด ไมมีเศษของ

กาวคางอยู

16

นอกจากจะมีการกําหนดคุณสมบัติของเทปกาว PSA แลวยังมีการอธิบายคําสําคัญที่เกี่ยวของกับเทปกาว PSA ดวย อยางแรกคือคุณสมบัติการยึดติด (tack) หมายถึงแรงยึดเกาะบนพื้นผิวที่ตองการใชแรงนอยๆและเวลาสั้นๆ การวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) ทําไดโดยการใชแรงกดจากนิ้วซึ่งเปนวิธีที่ใชกันอยูทั่วไป จะเห็นไดชัดวาวิธีนี้ไมไดใชวัดคุณภาพดานปริมาณ อยางไรก็ตามเทปกาว PSA นอกจากจะมีคุณสมบัติการยึดติด (tack) ที่ดีแลวยังจะตองมีความเพียงพอของ cohesive strength ที่สามารถยึดวัสดุสองสิ่งไวดวยกัน

คุณสมบัติการยึดติด (tack) นั้นเปนการแสดงความตานทานการแยกออกของวัสดุ 2 ชนิดที่เกิดการสัมผัสกัน การศึกษาธรรมชาติของการเกิดคุณสมบัติการยึดติด (tack) นั้นนําไปสูความพยายามที่จะเขาใจถึงผลของแทกคิไฟเออร เรซิน ที่เปนสารที่ชวยเพิ่มคุณสมบัติการยึดติด (tack) ใหกับยาง สําหรับยางไฮโดรคารบอน (hydrocarbon rubber) เชน Natural rubber,NR และ เรซิน ไฮโดรคารบอน (hydrocarbon resin) เชน terpen resin , poly-β-pinene

จากผลการทดลองพบวาแทกคิไฟเออร เรซิน สงผลกับพลังงานพื้นผิว (surface energy) นอยกวา พฤติกรรมวิสโคอีลาสติก (viscoelastic) ซ่ึงเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงระดับความถี่จากต่ําไปสูงดังกราฟรูปที่ 8 เปนภาพแสดง Master curve ทางไดนามิกเชียรมอดูลัส (dynamic shear modulus) (log) กับ ความถี่ เมื่อมีการเพิ่ม β-pinene resin ในยางธรรมชาติ ทําใหมอดูลัส มีคาลดลง (เพิ่ม compliance) ใน terminal zone (ที่อัตราเดียวกับการเกิด bonding) และมีการเลื่อนไปของ transition zone (เมื่อ tan δ สูงขึ้น) ที่อัตราความถี่ต่ํา (เปนชวงเดียวกับการเกิด debonding) การเพิ่มปริมาณของแทกคิไฟเออร เรซิน เพิ่มคุณสมบัติการยึดติด (tack) สงผลถึงทั้งการเกิด bonding และ debonding [6]

รูปที่ 8 Master curve ของ (log) storage modulus G’r กับ (log) ความถี่ ω ที่ 296 K (a) NR และ

(b) 50/50 ของผสมระหวาง NR กับ Oiccolty S115* tackifier resin (*Hercules Co. trade name) [6]

17

ปกติแลวเทปกาว PSA จะแสดงพฤติกรรมอยูระหวางเปนของแข็ง และ ของเหลว เราจึงนิยามวาวัสดุประเภทนี้วา เปนวัสดุประเภท วิสโคอีลาสติก (viscoelastic) โดยจะแบงสวนที่เปนของแข็ง กับ ของเหลว ออกจากกันโดยใชชวงเวลาในการพิจารณา จะพิจารณาจากการเปยก ซ่ึงใชเวลานาน (เปรียบเสมือนคุณสมบัติของของเหลว) และการลอกออก (peel) ใชชวงเวลาที่ส้ัน(เปรียบเสมือนคุณสมบัติของของแข็ง) ณ อุณหภูมิเดียวกัน เทปกาว PSA นั้นจะไมติดบนพื้นผิวอยางรวดเร็วเนื่องจากเนื้อวัสดุ จะแสดงพฤติกรรมเหมือนของเหลว คือจะสามารถเปลี่ยนสภาพหรือไหลไดบนพื้นผิวที่เรียบโดยจะใชเวลาเปนวินาทีหรือมากกวา นอกจากนี้เทปกาว PSA ยังจะแสดงความตานทานการไหลซึ่งเปนพฤติกรรมเหมือนของแข็ง โดยจะใชเวลาเปนวินาทีหรือนอยกวา สําหรับการใชงานของเทปกาว PSA มีการใชมากกวาเทปชนิดอ่ืนๆเนื่องจากไมมีปญหาเรื่อง สตอเรส (storage) จึงไมตองใชการกระตุนมาก สามารถดึงกลับไดอยางรวดเร็ว สําหรับขอเสียของเทปกาว PSA ความแข็งแรงของคุณสมบัติการลอกออก (peel) และความแข็งแรงการเฉือน (shear strength) คอนขางต่ํา

สวนการทดสอบคุณสมบัติของ PSA เปนการทดสอบขั้นสุดทายหลังจากผลิตเทปกาว PSA เพื่อใหไดคุณสมบัติที่เหมาะสําหรับการนําไปใชงาน ซ่ึงการนําไปใชงานจะเปนตัวกําหนดวาตองทดสอบคุณสมบัติดวยวิธีใดบาง การทดสอบหลักๆ มีดวยกัน 3 วิธีคือ Tack test, Peel test, Shear test 4.1 การทดสอบคุณสมบัตขิองเทปกาว [2]

4.1.1 การทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) แบงออกเปน 4.1.1.1 การทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) แบบ Rolling ball

การใชงานแบบ Rolling ball จะมีการทําทางลาดชันที่เปนชองทํามุม 20 องศากับพื้นผิวแลวปลอยใหลูกบอลกลิ้งลงมาตามรองนั้นมาบนชิ้นงานที่อยูในทางเรียบซึ่งผิวของชิ้นงานนั้นเปน adhesive ระยะการกลิ้งของ rolling ball เทียบไดกับการวัดแบบ Quick stick โดยบอลที่ใชทําจากเหล็กมีเสนผานศูนยกลาง 1.11 เซนติเมตร ทางลาดชันนี้มีความสูงจากพื้นเทากับ 6.51 เซนติเมตร

รูปที่ 9 การทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) แบบ Rolling ball (ตามมาตรฐาน ASTM D3121-

05 ,Volum : 15.06) [4]

18

4.1.1.2 การทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) แบบ Quick stick หรือ Loop tack การทดสอบนี้จะไมมีการใช load ทําไดโดยใชหัวจับคีบปลายทั้งสองขางของเทปกาวไวดวยกัน โดยหันดานที่เปนกาวออกดานนอก จากนั้นเทปกาวที่คีบไวจะเคลื่อนที่ลงมาบนพื้นผิวท่ีจะทดสอบ แลวเครื่องจะดึงเทปกาวออกซึ่งจะมีการบันทึกแรงที่ใชในการดึงเทปออก เครื่องจับนี้อาจจะใชเครื่อง Tensile ในการทดสอบ ความเร็วของหัวจับจะมีคาเทากับ 30.5 เซนติเมตรตอนาที แรงที่ไดจะเปนฟงกช่ันกับการวัดระดับของคุณสมบัติการยึดติด (tack)

รูปที่ 10 การทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) แบบ ๆ Quick stick หรือ Loop tack (มาตรฐาน

ASTM D6195-03, Volum : 15.06) [4]

4.1.1.3 การทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) แบบ Probe tack การทดสอบนี้มีการใชมานาน โดยจะมีชุด rod สวนลางของ rod จะมี probe ติดอยูและจะ ตอกับเครื่อง Instron tensile โดยที่ probe จะเคลื่อนที่ไปเเตะบริเวณฐานซึ่งเปนแผนเหล็ก จากนั้นจะนําเอาเทปกาวที่ตองการจะทดสอบมาวางบนแผนเหล็กนั้น เมื่อ probe เคล่ือนที่ลงมาเตาะบนพื้นผิวของกาวที่นํามาทดสอบ แลวดึง probe ออก เครื่องจะทําการวัดแรงที่ดึงออก เวลาที่สัมผัสกับเวลาที่ดึงออกจะเทากัน โดยปกติแลวจะใชเวลาประมาณ 1 เซนติเมตรตอวินาทีและเวลาที่ probe อยูบนช้ินงานก็เทากับ 1 วินาที เชนกัน probe ที่ใชมีขนาดเสนผานศูนยกลาง 0.5 เซนติเมตร ความเร็วในการเคลื่อนที่ของ probe เทากับ 12 นิ้วตอนาที

รูปที่ 11 แสดงภาพ probe tack test (ตามมาตรฐาน ASTM D2979-00, Volum : 15.06) [4]

19

4.1.2 การทดสอบคุณสมบัติดึงลอกออก (peel) แบงออกเปน 4.1.2.1 การดึงลอกในแนว 180 องศา

เปนการวัดแรงในการลอกออกเทปกาว ซ่ึงใชเครื่อง Tensile ในการทดสอบ วิธีการทําไดโดยนําเอาเทปกาวที่ตองการศึกษามาติดไวบนผิวของชิ้นงานที่จะนําไปใช อาจจะเปนเหล็ก, โครเมียม, หรือไม แลวแตการใชงานของเทปกาวนั้น โดยเริ่มติดเทปกาวจากขอบลางของชิ้นงานขึ้นไปแลวปลอยปลายที่เหลือหอยลงมาในทิศทางตรงขามกับหัวจับที่ใชจับชิ้นงาน ซ่ึงปลายที่หอยลงมานี้จะถูกจับดวยหัวจับอีกอัน จากนั้นทําการลอกเทปกาวออกในแนว 180 องศา เครื่องจะทําการวัดแรงที่ใชในการดึงออก ความเร็วของหัวจับเทากับ 12 นิ้วตอนาที

รูปที่ 12 การทดสอบแบบการดึงลอกในแนว180 องศา, แสดงตัวอยางเทปกาวที่ตดิอยูกับเครื่อง

tensile testing (มาตรฐาน ASTM D3330/D3330 M-04) [2]

4.1.2.2 การดึงลอกในแนว 90 องศา สําหรับการวัดการดึงลอกออกในแนว 90 องศา นี้ไดรับความนิยมนอยกวาการดึงลอกในแนว 180 องศา เนื่องจากมีความยุงยากในการเตรียมอุปกรณที่ตองมีลักษณะพิเศษ สําหรับการทดสอบนี้ตองใชเครื่อง tensile ตอเขากับอุปกรณที่บริเวณฐานรองสามารถเคลื่อนที่ไดอยางเปนอิสระ บริเวณแทนรองเปนพื้นผิวที่เราตองการจะนําไปใชงาน เมื่อติดเทปกาวบนพื้นผิวที่ตองการทดสอบแลว ปลายดานหนึ่ง จะถูกจับดวยหัวจับของเครื่อง Tensile สวนอีกดานติดอยูกับพื้นผิว เมื่อเดินเครื่อง เทปกาวจะถูกดึงลอกในแนว 90 องศา ดังรูปที่ 13 จะเห็นวาการทํางานคอนขางจะยุงยากมากมายจึงทําใหไดรับความนิยมนอยกวาการลอกออกแบบ 180 องศา

20

รูปที่ 13 การทดสอบการดงึลอกในแนว 90 องศา (มาตรฐาน ASTM D6252/D6252 M-98 2004,

Volum: 15.09) [4] การทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) เปนการดึงลอกเทปกาวออกจากแผนทีใ่ช

ทดสอบ (ปกตใิชเปน แผนเหล็ก หรือแกว) การทดสอบนีใ้ชเคร่ือง tensile testing ที่มีการใหอัตราในการดึงลอกเทปกาวและอณุหภูมิคงที่ โดยที่กอนการทดสอบแผนทีใ่ชทดสอบนั้นจะตองมีการทาํความสะอาดกอนเพื่อให แรงที่ใชลอกเทปกาวออกนั้นเปนความแข็งแรงของพันธะ ระหวางเทปกาวกับพื้นผิวเทานั้น

การวัดคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวนั้น ขึ้นอยูกับอุณหภูมิและอัตราการดึงลอกเทปกาว จะพบการวัดคุณสมบัติการลอกออก (peel) ที่เปลี่ยนแปลงอัตราการดึงเปนฟงกชันกับคุณสมบัติวิสโคอีลาสติก (viscoelastic) สําหรับอัตราการดึงที่เปลี่ยนไปนั้นทําใหมีการตอบสนองกับคุณสมบัติวิสโคอีลาสติก (viscoelastic) ที่เปล่ียนไปตามอัตราการดึงและอุณหภูมิ การศึกษาคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวนี้จะแสดงพฤติกรรมความเปน viscous, rubbery, glassy เมื่อใหอัตราการดึงที่ตางกันดังรูปที่ 14

รูปที่ 14 Master curve ของการดึงลอก (peel) เทปกาวของบิวทิลีน อะคิเลท (polybutyl acrylate)

ที่เคลือบบนโพลีเอสเตอรฟลม โดยทดสอบดวยการดึงลอกในแนว 90 องศาบนแกว ภาพแสดงพฤติกรรมเทปกาว และเสนของ force-time (“stick-slip”) [6]

21

4.1.3 การทดสอบคุณสมบัติความแข็งแรงในการเฉือน (shear strength) การทดสอบคุณสมบัติความแข็งแรงในการเฉือน (Shear strength) ของเทปกาว PSA ในอุตสาหกรรมเปนการทดสอบ shear adhesion หรือ holding-power test การทดสอบนี้จะทําการแขวนน้ําหนัก (0.5 กิโลกรัม) ไวบนเทปกาวซึ่งมีขนาด (1x1นิ้ว) โดยจะติดบนแผนเหล็ก ดังรูปที่ 15 จะจับเวลาจนกวาเทปกาวจะเริ่มเล่ือนไถลจากแผนเหล็ก (โดยที่ควบคุมอุณหภูมิ) การทดสอบสวนใหญจะทําการทดสอบที่อุณหภูมิหอง หรือ ที่ 40°C การทดสอบนี้ใชตาม PSTC-7 การ failure ในเทปกาวมีการ failure หลายอยางแสดงไดดังรูปที่ 16

รูปที่ 15 การทดสอบแบบ shear holding power [2]

รูปที่ 16 ลักษณะการ failure ใน holding power test [6]

เทปกาว PSA ที่ใชทํา masking tape มีการใชงานในอุตสาหกรรมหลายอยางนับตั้งแต

เครื่องพิมพดีด เครื่องบิน รถไฟ รถยนต สําหรับการใชงานของ masking tape นั้น เพื่อปดพื้นผิวที่ไมตองการใหเปอนสีสเปรยที่พน ถาบริเวณนั้นมีขนาดเล็กจะทําการปดบริเวณนั้นทั้งบริเวณ สวน

22

พื้นที่ขนาดใหญมักจะใชเพื่อแบงเสน หรือเพื่อแบงระหวางบริเวณที่ตองการพนสีและบริเวณที่ไมตองการพนสี

4.2 ชนิดของการทําเทปกาว PSA [5]

4.2.1 Solvent-based Adhesive ของการผลิตเทปกาว PSA ในแบบนี้สามารถแบงองคประกอบหลักๆไดเปนสามสวนไดแก สวนที่เปนอีลาสติก (elastic), สวนที่เปนแทกคิไฟเออร เรซิน และสวนที่เปนตัวแพร ในการทําเทปกาว PSA นั้น ใช ยางธรรมชาติและแทกคิไฟเออร เรซิน เชน วูด โรซิน (wood rosin) เปนสวนผสมหลักและสุดทายจะมีการเติมซิงคออกไซด (zine oxide) เพื่อเพิ่มเนื้อใหกับกาว แตซิงคออกไซด (zine oxide) ก็มีผลกับคุณสมบัติการยึดติด (tack) ทําใหคุณสมบัตินี้ลดลงดวย สําหรับอีลาสโตเมอร (elastomers) ที่ใชในการทําเทปกาว PSA นั้นมีการใชกันหลายชนิดอยางเชน butyl rubber , stryrene-butadiene rubber (SBR), polyisoprene และ thermoplastic rubber เชน blockcopolymer ของ stryrene กับ butadiene หรือ isoprene เปนตน

สวนของแทกคิไฟเออร เรซิน สามารถแบงออกเปนสองกลุมใหญๆคือกลุมของวูด โรซิน (wood rosin) และอนุพันธ และกลุมไฮโดรคารบอน เรซิน โดยวูด โรซิน (wood rosin) ที่มีการใชกันอยูมากคือ กัม โรซิน (gum rosin) แตเมื่อมันถูกความรอนและการถูกทําใหเส่ือมสภาพ (aging) ทําใหเกิดการออกซิเดชั่น สงผลใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) ลดลง เพื่อทําใหอนุพันธเกิดความเสถียรจึงไดทําการ ไฮโดรจิเนชั่น (hydrogenation) หรือ เอสเตอรริฟเคชั่น (esterification) เพื่อใหแทกคิไฟเออร เรซิน สามารถใชงานไดกวางขึ้น สวน ไฮโดรคารบอน เรซิน (hydrocarbon resin) ที่ใชกันอยูเชน aliphatic, aromatic หรือ terpenes อาจจะมีการนํามาผสมกันแลวแตความเหมาะสม

4.2.2 Hot-Melt Adhesive หลักการของการเตรียมเทปกาว PSA แบบ hot-melt adhesive นี้ คลายกับระบบ solvent-based สําหรับอีลาสโตเมอร (elastomer) กับแทกคิไฟเออร เรซิน จะตองมีความเหมาะสมกัน การผลิตกาวระบบนี้ สวนสําคัญคือ thermoplastic rubber คุณสมบัติโดดเดนของเฟสสองเฟสระหวาง styrene end block ที่ ล็อกอยูกับ butadiene หรือ isoprene ณ อุณหภูมิหองทําใหอีลาสโตเมอร (elastomer) นี้มีการเคลื่อนไหวอยางเปนอิสระในอุณหภูมิที่สูงหรือในสารละลาย โดยคุณสมบัติเหลานี้มีความคลายกับ vulcanized rubber ที่อุณหภูมิหอง มันยังมีพฤติกรรมเหมือนกับ thermoplastic คือเมื่อใหความรอน หรือถูกละลาย

23

ความแตกตางกันระหวาง hot-melt adhesive กับ solvent-based คือ แบบ hot-melt ไมสามารถควบคุมความหนืดไดดวยการควบคุมตัวทําละลาย แตมันจะถูกควบคุมโดยความรอน แทนดังนั้นในการเลือก ชนิดและปริมาณของแทกคิไฟเออร เรซิน มีความจําเปนตอคํานึงถึงความหนืด

4.2.3 Water-based Adhesive มีการใชกันมายาวนานแลว การผลิตกาวแบบนี้ เปนที่นิยมกันเนื่องจากประโยชนทางดานส่ิงแวดลอมและตนทุนการผลิต เพราะใชน้ําเปนตัวกลาง แตการผลิตกาวแบบนี้ก็มีขอจํากัดในเรื่องของการระเหยน้ําออกจากกาว ซ่ึงจะตองเสียคาเครื่องจักรในการทําใหน้ําระเหยและจะเสียเวลามากกวาเมื่อเทียบกับแบบ solvent - based- adhesive

การลดน้ําหนกัโมเลกุลยางธรรมชาตดิวยสารยอยยาง [7] การลดน้ําหนักโมเลกุลของยางธรรมชาติ ในอุตสาหกรรมการผลิตเทปกาว PSA ก็

เพื่อที่จะปรับปรุงในเรื่องการละลาย และคุณสมบัติของยางธรรมชาติบางประการที่ ไมเหมาะสมในนํามาผลิตเปนเทปกาว PSA คือ การที่ยางธรรมชาติที่มีน้ําหนักโมเลกุลสูงนั้น ทําใหยางมี flexibility สูง การผลิตเทปกาว PSA จากยางธรรมชาติ เมื่อเปรียบเทียบการใชยางธรรมชาติที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุลโดยการบด และยางธรรมชาติที่ไมไดทําการบด พบวา ยางที่ทําการลดน้ําหนักโมเลกุลโดยการบด นั้นสามารถ จะละลายในตัวทําละลายอินทรไดงายกวายางธรรมชาติที่ไมไดผานการบดมากอน ในการใชยางธรรมชาติผลิตเทปกาว PSA นั้นยางจะตองมีน้ําหนักโมเลกุลเฉลี่ยที่ 700,000 หรือนอยกวานั้น

กระบวนการผลิตเทปกาว PSA จากยางธรรมชาตินั้นเริ่มแรกตองทําการละลายยางธรรมชาติดวยสารละลายอินทรีย เชน toluene, hexane หรือ heptane จากนั้นก็จะทําการเติมสวนประกอบอื่นๆเขาไป เชน แทกคิไฟเออร เรซิน อยางไรก็ตามยางที่ไมไดทําการบดมากอนนั้นจะมีน้ําหนักโมเลกุลที่สูง ซ่ึงเปนสาเหตุใหละลายยากกวายางที่ผานการบด ยางธรรมชาติที่มีน้ําหนักโมเลกุลสูงนั้น ทําใหยางมีความยืดหยุน (flexibility) สูงเมื่อนํามาทําเปนเทปกาว PSA ทําใหไมมีความเหมาะสมเนื่องจากคุณสมบัตินี้ การหลีกเลี่ยงปญหานี้ก็คือทําการลดน้ําหนักโมเลกุลยางธรรมชาติ

สําหรับวิธีการลดน้ําหนักโมเลกุลของยางธรรมชาตินั้นปกติจะใชวิธีเชิงกล โดยการใชแรงดันในการบดหรือนวด เครื่องที่ใชทําการบด ยกตัวอยางเชน เครื่อง Banbury mixer เปนตน การลดน้ําหนักโมเลกุลยางธรรมชาติดวยวิธีนี้นอกจากจะทําใหยางมีน้ําหนักโมเลกุลท่ีลดลงแลวยังทําใหมีคุณสมบัติเหมาะสมกับการนําไปเปนวัตถุดิบในการผลิตเทปกาว PSA มากขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถลดปริมาณของสารละลายอินทรียที่ใชเปนตัวทําละลายไดอีกดวย ทําใหตนทุนในการผลิต

24

เทปกาว PSA นั้นต่ําลง แตอยางไรก็ตามการใชแรงเชิงกลในการลดน้ําหนักโมเลกุลยางธรรมชาตินั้น ยังตองใชพลังงานที่สูง จึงไดมีการพัฒนาการลดน้ําหนักโมเลกุลยางธรรมชาติโดยการใชสารยอยยาง (Peptizing agent) เพื่อชวยลดพลังงานที่ใชในการลดน้ําหนักโมเลกุลในยางธรรมชาติแบบเชิงกล ตัวอยางของสวนผสมตางๆที่ใชในการเตรียมยางที่มีน้ําหนักโมเลกุลต่ํามีดังนี้ ยางธรรมชาติที่ใช เชน Ribbed smoked (RSS) และ Pale crepe เปนตน สารละลายที่ใชในการละลายยาง ไดแก toluene และ aliphatic hydrocarbons สวนสารยอยยาง (Peptizing agent) ไดแก disulfides, mercaptans เปนตน

การเตรียม PSA ดวยยางธรรมชาติที่ลดน้ําหนกัโมเลกลุโดยใชสารยอยยาง (Peptizing agent) ทําไดโดยการผสม ยางธรรมชาติ, สารละลายอินทรีย, สารยอยยาง (Peptizing agent) ลงในถังที่ใชในการละลายตางอัตราสวน จากนัน้ทําการปนสวนผสม โดยใชอุณหภูมิ และเวลา ที่กาํหนด น้ําหนกัโมเลกลุของยางธรรมชาตินั้นจะถูกควบคุมดวยปริมาณ สารยอยยาง (Peptizing agent) ที่เติมลงไป สวนอุณหภูมิและเวลาที่ใชในการทําปฏิกิริยานัน้ขึ้นอยูกับชนดิของสารยอยยาง (Peptizing agent) ที่ใช และน้ําหนกัโมเลกุลของยางที่ตองการจะลด

อยางไรก็ดีการที่น้ําหนักโมเลกุลของยางธรรมชาติลดลงนั้นมีผลทําให cohesive force ของ PSA ที่จะไดมีแนวโนมต่ําลง

เอกสารและงานวิจัยท่ีเก่ียวของ งานวิจัยของ Dae Jun Kim, Hyun Joong Kim และ Goan Hee Yoon [8] ไดศึกษาผลของ

พื้นผิวตางๆ และ ผลของแทกคิไฟเออร ในการทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (Peel) ของ สไตรรีน- บิวตะไดอีน- สไตรรีน (styrene-butadiene-styrene, SIS) ที่ใชทํา Hot melt pressure sensitive adhesive (HMPSAs) งานวิจัยนี้ไดศึกษาลักษณะของพื้นผิวและลักษณะของแทกคิไฟเออร ที่ผสมใน สไตรรีน ที่ใชในการผลิต HMPSAs โดยพื้นผิวที่ใชศึกษานั้นไดแก SUS (stainless steel), PE, PP, PVC, Bakelite, Teflon, glass พื้นผิวที่ใชศึกษาแบงออกเปน 3 กลุมไดแก (high, medium และ low peel) ซ่ึงจะแบงตาม surface tension ของพื้นผิวแตละชนิด อีกทั้งยังใช SIS 2 ชนิดที่มีปริมาณ สไตรรีน ตางกัน ชนิดแรกมี สไตรรีน 15 wt% ชนิดที่สองมี สไตรรีน 18 wt% และยังมีการเปลี่ยนแปลงปริมาณชนิดของ แทกคิไฟเออร ที่ใชอีกดวย ซ่ึง แทกคิไฟเออร แตละชนิดนั้นมี softening point (SP) ที่แตกตางกันนอกจากนี้ในการเตรียม HMPSAs ก็ยังมีการเปลี่ยนแปลงปริมาณ สไตรรีน- บิวตะไดอีน- สไตรรีน (SIS) ตอแทกคิไฟเออร (tackifier) เปน 30/70, 40/60, 50/50 และ 60/40 โดยน้ําหนัก จากผลการทดลองพบวาแทกคิไฟเออร ที่มี SP สูงกวาจะใชปริมาณแทกคิไฟเออร ที่นอยกวา แทกคิไฟเออร ที่มี SP ต่ํากวา สไตรรีน- บิวตะไดอีน- สไตรรีน (SIS) ที่มีปริมาณส

25

ไตรรีนสูงกวา เมื่อผสมกับแทกคิไฟเออร ที่มี SP สูง จะทําใหมี สตอเรสมอดูลัส (storage modulus) ที่สูงกวาสไตรรีน- บิวตะไดอีน- สไตรรีน (SIS) ที่มีปริมาณ สไตรรีนต่ํากวา

งานวิจัยของ Jin Kon Kim*,Woo Ha Kim, Dong hyun Lee [9] ไดทําการศึกษาคุณสมบัติการลอกออก (peel) และการยึดติด (tack) ของสารผสมระหวางโพลีสไตรรีน-โพลีบิวตะไดอีน-โพลีสไตรรีน (polystryrene-polybutadiene-polystyrene, SBS) กับ แทกคิไฟเออร หลังจากทําการคอสลิงค (crosslinking) โดยการฉายรังสียูวี (UV) ลงไป โดยมีการปรับเปลี่ยนปริมาณของเบนโซฟนอล (benzophenone, BP) ซ่ึงทําหนาที่เปโฟโตอินนิทิเอชั่น (photoinitiation) และ ไตรเมททิว โพรพลีน เมอรแคบโทโพรพินเนท (trimethylopropane mercaptopropionate, TRIS) ทําหนาที่เปน สารคอสลิงค (crosslinking agent) ปริมาณการเกิดการคอสลิงค (crosslink) ของ โพลีบิวตะไดอีน (polybutadiene block, PB) ในสารผสมโพลีสไตรรีน-โพลีบิวตะไดอีน-โพลีสไตรรีน (polystryrene-polybutadiene-polystyrene, SBS) นั้นสามารถดูไดจากปริมาณการเกิดเจล ซ่ึงเทากบัดูการเปลี่ยนแปลงของคา Tg ของ PB block จากการทดลองพบวาระยะเวลาของการเกิดคอสลิงค (crosslink) นั้นใชเวลาไมเกิน 3 นาที ภายหลังจากเริ่มทําการฉายรังสียูวี (UV) และพบวาแรงที่ใชในการดึงลอกชิ้นงานที่ผานการคอสลิงค (crosslink) แลวนั้น จะมีคาลดลง 45% เมื่อเทียบกับชิ้นงานที่ยังไมไดผานการฉายรังสียูวี (UV) ซ่ึงแสดงวาคุณสมบัติการยึดติด (tack) และคุณสมบัติการลอกออก (peel) นั้นมีความสัมพันธกับคุณสมบัติวิสโคอีลาสติก (viscoelastic) ของเทปกาว PSA เมื่อเราทําการฉายรังสีเขาไปจะเกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการยึดติด (tack) อยางรวดเร็ว โดยเห็นวาอะคิลิกโพลิเมอร (acrylic polymer) ที่มีหมูเมทาคิเลท (methacrylate) เกาะอยูสามารถเกิดการคอสลิงค (crosslink) ไดโดยการฉายรังสียูวี (UV) เขาไป

จากงานวิจัยของอรสาและเรวดี [10] ไดทําการศึกษาการใสแทกคิไฟเออร ชนิดวูด โรซิน (wood rosin) ในรูปอิมัลชันลงไปในน้ํายางธรรมชาติ เมื่อเก็บกาวที่ใชวูด โรซิน (wood rosin) เปนแทกคิไฟเออร เปนเวลานานมีผลทําใหคา pH ลดลง และคาความหนืดเพิ่มขึ้นแตสามารถเก็บไวไดนานมากกวา 4 เดือนทุกสูตร กาวสามารถ วัลคาไนซไดที่อุณหภูมิหอง โดยจะใชเวลาเพิ่มขึ้นตามปริมาณวูด โรซิน (wood rosin) ที่เพิ่มขึ้น ซ่ึงอยูในชวง 40-70 นาที นอกจากนั้น กาวที่เตรียมไดมีความทนทานตอน้ําเพิ่มตามปริมาณวูด โรซิน (wood rosin) โดยมีความทนตอน้ําสูงมากกวา 60 วัน

จากงานวิจัยของโสภา อิสระ [11] ไดทําการศึกษาการใชสารยอยยาง (Peptizing agent) ทาํการลดน้ําหนักโมเลกุลของยางธรรมชาติในรูปน้ํายางสดโดยใช สารยอยยาง คือ MBTS เนือ่งจากในการลดน้ําหนักโมเลกุลของยางธรรมชาติโดยทางกลนั้น จะใชการบดยางและเติมสารยอยยางลงไปเพื่อชวยในการบดซึ่งทําใหน้ําหนักโมเลกุลของยางลดลงไดเร็วกวาการบดยางอยางเดียว ในการนําสารยอยยางมาประยุกตใชกับน้ํายางสด โดยเตรียมสารดังกลาวใหอยูในรูปสารที่กระจายในน้ํา

26

(Dispersion) เขมขน 30% ตอน้ําหนักโดยการบดสารเคมีกับลูกแกว แลวเติมลงในน้ํายางสดปริมาณ 1 phr และทําการกวนเปนระยะเวลา 6 ช่ัวโมง ผลปรากฏวา น้ําหนักเฉลี่ยของยางมีคาลดลงจากเดิม เหลือ 4.36 x105 ซ่ึงความนาจะเปนของปฏิกิริยาเมื่อใช สารยอยยางในการเตรียมยางน้ําหนักโมเลกุลต่ํา นาจะเกิดได 2 กรณี คือ เมื่อสารยอยยางไดรับความรอนจะแตกตัวออกเปนอนุมูลอิสระซ่ึงสามารถเขาไปทําปฏิกิริยากับโมเลกุลของยางได โดยไปดึงไฮโดรเจนที่ตําแหนงอัลลิลิคของโมเลกุลยางทําใหเกิดอนุมูลอิสระ และเมื่ออยูในสภาวะมีออกซิเจนสามารถเกิดการออกซิเดชั่นไดสงผลใหโมเลกุลของยางขาดออกจากกันได ดังปฏิกิริยาของการออกซิเดชั่นในยาง ดังรูปที่ 17 อีกกรณีหนึ่ง คือเมื่อยางไดรับความรอนในระหวางกระบวนการอบ อาจเกิดการออกซิไดซกลายเปนอนุมูลอิสระได สารยอยยางที่แตกตัวเปนอนุมูลอิสระสามารถเขาทําปฏิกิริยาไดโดยตรง หรืออาจมีการดึงไฮโดรเจนจากโมเลกุลขางเคียงสงผลใหไดโมเลกุลของยางขาดออกจากกันไดเชนเดียวกัน กรณีที่ 1

กรณีที่ 2

รูปที่ 17 ปฏิกิริยาที่คาดวาจะเกิดขึ้นเมื่อใชสารยอยยาง [11]

J. Tyczkoeski, I. Krawczyk, B. Wozniak [12 ] ไดทําการปรับปรุงพื้นผิวของ ยางสไตรรีน- บิวตะไดอีน (styrene-butadiene rubber) ดวยวิธีการพลาสมา คอลลิเนชั่น (plasma chlorination) โดยการทําคอลลิเนชั่น (chlorination) ดวยสารฮาโลจิเนชั่น (halogenation agent) ในสารละลายอินทรีย เปนวิธีทั่วไปในการปรับปรุงพื้นผิวสําหรับ ยางสไตรรีน - บิวตะไดอีน (styrene-butadiene rubber) เพื่อปรับปรุงการติด (tack) กับกาวโพลียูรีเทน (polyurethane adhesive) ไดมีการทดลองใชเทคนิคพลาสมาแทนการทําใหเปยกดวยสารเคมี โดยที่ ยางสไตรรีน - บิวตะไดอีน (styrene-butadiene rubber) จะไดรับการรมดวยบรรยากาศพลาสมา ที่เกิดจากการเกิดปฏิกิริยาในของผสมสูตรตางๆ ซ่ึงมีสวนผสมของคลอรีนประมาณครึ่งหนึ่ง โดยการใชคอลีนเปนพีเคอรเซอร พีเคอร

27

เซอรที่ใช ไดแก ไตรคอลโลเมทิลีน (trichloromethane, CHCl3), เตรคะคอโลเมทิลีน (tetrachloromethane, CCl4) และกาซคลอลีน (Cl2) สวนประกอบตางๆ จะถูกผสมเขาดวยกัน ในรูปสารบริสุทธิ์ หรือผสมดวยกาซอากอนบริสุทธิ์หรือกาซออกซิเจนโดยมีการทดสอบกาซอากอนและอากาศดวย กระบวนการนี้จะทําทั้งใน RF (13.56 MHZ) และ AF (20 kHZ) glow discharge, untilizing electrode reactor ซ่ึงทํางานที่ความดันต่ํา มีการทดสอบ FTIR spectroscopy, การวัด contact angle และ T-peel test (กอนและหลังการทําพลาสมา ทีสเมน) เพื่อใชในการบอกลักษณะของพ้ืนผิวอีลาสโตเมอร ผลการทดสอบพบวา คุณสมบัติดารลอกออก (peel) ของผิวหนังยางที่ถูกปรับปรุงจะสูงกวาการทําคอลลิเนชั่น ประมาณ 56% และ มีคาสูงกวา 2 ถึง 3 เทา เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอยางที่ไมไดผานการปรับปรุงผิวหนา

28

เชิงอรรถทายบทที่ 2 1บริษัท เอ็น แอนด พี เคมิคัลแอ็ดวานซ จํากัด. กาวลาเทค, น้ํายางธรรมชาติ [Online], 16

มกราคม 2547. แหลงที่มา http://www2.se-ed.net/coolant/index.htm

2Alphonsus V. Pocius, Adhesion and Adhesives Technology An Introduction, (New York : Munich Vienna, 1997), 216-230.

3Irving Skeist, A Handbook of adhesives, 2nd ed. (New York : Van Nostrand Reinholp, 1989 ), 254-261.

4Tackifier [Online]. Accessed 3 January 2004. Available from http://www.speciable chem.4adhesive.com/tc/tackifier/

5Irving Skeist, A Handbook of adhesives, 3rd ed., rev (New York : Van Nostrand Reinholp, 1990), 172-175.

6D.E. Packham, Handbook of Adhesion, (n.p. : Longman Group, 1992), 353-357. 7A. Pizzi, K.L. Mihal, Handbook of adhesive technology, 2nd ed. (New York : Marcel

Dekker, 2003), 255-262 . 8Dae Jun Kim, Hyun Joong Kim and Goan Hee Yoon, “Effect of substrate and tackifier

on peel strength of SIS (Styrene-isoprene-styrene)-based HMPSAs,” International Journal of Adhesion and Adhesive 25, (2005) : 288 - 295.

9Jin Kon Kim, Woo Ha Kim, Dong hyun Lee, “Adhesion properties of UV crosslinked polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene copolymer and tackifier mixture,” Polymer 43, (2000): 5005 - 5010.

10อรสา ภัทรไพบูลย และเรวดี แตงเกลี้ยง, “ อายุการเก็บและการปรับปรุงการเซ็ทตัวของกาวน้ํายาง ,” รายงานการเสนอผลงานวิจัยในการประชุมวิชาการเพื่อเผยแพรผลงานวิจัยมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร วิทยาเขตปตตานี, (สงขลา : ภาควิชาเทคโนโลยียางและพอลิเมอร คณะวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร วิทยาเขตปตตานี), 181-191.

11โสภา อิสระ, “การพัฒนาการผลิตยางธรรมชาติโดยเทคนิคการลดน้ําหนักโมเลกุล,”(วิทยานิพนธระดับมหาบัณฑิต ภาควิชาเทคโนโลยียางและพอลิเมอร คณะวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร วิทยาเขตปตตานี, 2544), 89-90.

12J. Tyczkowski, I. Krawczyk, B. Wozniak, “Modification of styrene-butadiene rubber surface by plasma chlorination,” Surface and Coating technology 174-175, (2003): 849-853.

29

บทท่ี 3 วิธีการดําเนินการวิจัย

วัสดุและสารเคมีท่ีใช

1. น้ํายางขน (centrifuged latex 60% Solid content) ใชเปนวัตถุดิบหลักในการเตรียมเทปกาวชนิด PSA มีสูตรที่เคมี

2. กลีเซอรลอน เอสเตอร โรซิน (Glycerol ester rosin)ไดมาจาก การเกิดปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชั่น (Hydrogenation) ระหวางกลีเซอรลอน (Glycerol) กับ อะบิติก แอซิก (Abietic acid) ไดเปน กลีเซอรลอน เอสเตอรโรซิน (Glycerol ester rosin) ใชเปนแทกคิไฟเออร เพื่อเพิ่มความสามารถในการยึดติด (tack) งายขึ้นมีลักษณะเปนของแข็งใสสีเหลือง จากบริษัท เคมมิน จํากัด มีสูตรทางเคมี

3.โทลูอีน (Toluene) ใชสําหรับละลายยางเพื่อเตรียมกาว และใชละลายยางเพื่อหาน้ําหนักโมเลกุล มีลักษณะเปนของเหลวใสมีสูตรทางเคมี C6H5CH3 4. เกลือของเมอรแคบโทเบนโซไธอาโซส (Zinc salt of 2-mercaptobenzothiazole, ZMBT) โดยเตรียมเปน 50% dispersion ใชสําหรับเตรียมยางน้ําหนักโมเลกุลต่ํา มีลักษณะเปนของเหลวสีเหลืองขุน มีสูตรทางเคมีคือ

5. โอลิอิก แอซิก (Oleic acid) ใชเปนอิมัลซิไฟเออร มีลักษณะเปนของเหลวใสสีเหลือง มีสูตรทางเคมี C18H34O2

C CH

CH2

H3C

H2Cn

30

6. เบนซีน (Benzene)ใชสําหรับละลายยางเพื่อหาน้ําหนักโมเลกุล แบบวัดความหนืด เบนซีนมีลักษณะเปนของเหลวใส มีสูตรทางเคมี C6H6 7. 50% ซิงคออกไซด (Zine oxide) ใชเปนสารตัวเติมเพื่อลดตันทุน มีลักษณะเปนของเหลวสีขาวขุน มีสูตรทางเคมี ZnO 8. โพแทสเซียมไฮดรอกไซด (Potassium hydroxide) ใชเปนสารปรับสภาพความเปนกรด-ดาง มีลักษณะเปนของแข็งสีขาวละลายน้ําได มีสูตรทางเคมี KOH 9. กระดาษขาว 80 แกรม หนา 0.1 มิลลิเมตร ยี่หอดับเบิ้ลเอ ใชเปน backing 10. ฟลมโพลีเอสเตอร หนา 0.038 มิลลิเมตร ใชเปน backing 11. Masking tape ที่ใชในการทดสอบเพื่อหาคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) เพื่อใชเปนมาตรฐานในการหาสูตรกาวที่เหมาะสม ยี่หอท่ีสุมมาทดสอบไดแก Anchor (A), Body (B), DEV (C), Extra (D), Inter (E), Kangaroo (F), Sekisui (G) 12. OPP tape ใชในการทดสอบเพื่อหาคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) เปนตัวเปรียบเทียบเพื่อใหเห็นความแตกตางระหวางที่ใชกาวเคลือบบนกระดาษ กับ ฟลม ยี่หอที่สุมมาทดสอบไดแก Croco tape (H), King tape (I), Tip tape (J) 13. สีสเปรยที่ใชฉีดพนสีรถยนต ยี่หอ KOBE

อุปกรณและเครื่องมือ 1. บีกเกอรขนาดตางๆ 2. กระบอกตวงขนาด 100 มิลลิลิตร 3. แมกเนติก สเตอรเลอร (Magnetic stirrer) 4. แทงแมเหล็ก (Magnetic bar) 5. เครื่องชั่งแบบละเอียด (Analytical balance) 6. นาฬิกาจับเวลา 7. อุปกรณวดัความหนา (Dial thickness gauge, Ozaki MFG CO.,LTD) 8. แผนเหล็กไรสนิม ขนาด 2 x 8 นิ้ว 9. ลูกกลิ้งน้ําหนกั 5 กิโลกรัม 10. เครื่องอบ (Hot air oven) 11. เครื่องวัดความหนืดชนิด Ubbelohde Viscometer 12. เครื่องวัดความหนืดชนิด Brookfiled viscometer 13. อุปกรณเคลือบกาว

31

14. เครื่องทดสอบความตานทานตอแรงดึง (Universal Tensile Testing Machine (Lloyd UK)) 15. เครื่อง Texture Analyzer (TA.XT2, Stable Scientific) 16. เครื่องวัด Contact angle (Kruss, DSA 10-MK2) 17. เครื่อง Cone and Plate Rheometor (Rheometric Scientific, ARES)

วิธีการดําเนินงานวิจัย ขั้นตอนการดําเนินของงานวจิัยนี้ ประกอบดวย

1. การนําสุมเทปกาวยน (masking tape) และออเรนเตชั่นโพลีโพพรีลีน (OPP tape) ท่ีมีขายอยูตามทองตลาด มาทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel )

จุดประสงคหลักของงานวิจัยนี้ทําเพื่อเพิ่มมูลคาใหกับน้ํายางธรรมชาติโดยจะใชน้ํายางธรรมชาติเปนวัตถุดิบหลักในการผลิตเปนเทปกาวชนิด PSA เทปกาว PSA นี้จะมุงเนนการนําไปใชผลิตเปน masking tape ซ่ึงใชกันในอุตสาหกรรมการพนสีรถยนต เพื่อปองกันบริเวณที่ไมตองการใหเกิดการเปอนของสีที่ฉีดพน แตคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) เหลานี้ก็ไมไดมีมาตรฐานตายตัว จึงตองทําการสุมตัวอยางมาทดสอบเพื่อหามาตรฐานที่จะผลิตเทปกาวจากน้ํายางธรรมชาติใหไดคุณสมบัติใกลเคียงกับ masking tape มากที่สุด สําหรับการวัดคุณสมบัติตางๆนั้น ก็ขึ้นอยูกับวาเทปกาวนั้นจะใชในงานประเภทใด ถาเทปกาวประเภท masking tape สวนใหญจะใชเพื่อปดผนึก หรือหากใชในอุตสาหกรรมรถยนตเพื่อปองกันสีที่ใชพน คุณสมบัติที่จะตองตรวจสอบนั้นก็ประกอบดวยการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) เทานั้น โดยที่เทปกาวประเภทนี้ไมไดใชในงานที่จะตองรับน้ําหนักมาก จึงไมมีการทดสอบคุณสมบัติตานการเฉือน (shear) นอกจากนี้เรายังไดทดสอบเทปกาวอีกประเภท คือ OPP tape (orient polypropylene) เนื่องจาก backing ที่จะใชเคลือบกาวนั้นมีทั้งเปนกระดาษและฟลม จึงไดสุมตัวอยาง masking tape มาทั้งหมด7 ยี่หอไดแก Anchor (A), Body (B), DEV (C), Extra (D), Inter (E), Kangaroo (F), Sekisui (G) และสุมตัวอยาง OPP tape มาทดสอบดวยกัน 3 ยี่หอไดแก Croco tape (H), King tape (I), Tip tape (J) 2. การพัฒนาสูตรกาวใหมีคณุสมบัติการยดึติด (tack) และลอกออก (Peel) ท่ีใกลเคียงกับ masking tape

การพัฒนาสูตรเพื่อหาสูตรกาวที่มีคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (Peel) ที่มีคาใกลเคียงกับคามาตรฐานที่ไดมาจาก masking tape ยี่หอตางๆที่นํามาทดสอบคุณสมบัติดังกลาวกอนหนานี้ โดยเริ่มจากการทดลองผสมน้ํายางที่ไมไดผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) มาผสมกับ

32

แทกคิไฟเออร ในสัดสวนตางๆ และเติมสารเคมีอ่ืนๆเพื่อเพิ่มคุณสมบัติใหกับกาว จากนั้นนําไปทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel)

ตารางที่ 3 ผลการพัฒนาสูตรกาวเพื่อใหไดเทปกาวมีคณุสมบัติการยดึติด (tack) และลอกออก

(peel) ใกลเคียงกับ masking tape ยี่หอตางๆ 1 2 3 4 5 6 7 8 สวนประกอบ น้ํายางไมลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) (g) 167 167 167 167 167 167 167 167 น้ํายางลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) (g) - - - - - - - - Tackifier resin (g) - - - - - - 175 175 50% Tackifier resin (Benzene) phr. 100 200 - - - - - - 50% Tackifier resin (Toluene) phr. - - 175 460 600 400 - - 100% Tackifier resin (Toluene) phr. - - - - - - - - Toluene (ml) - - - - - - 20 30 Oleic acid (ml) - - 25 10 10 65 25 25 10% KOH (ml) - - - 20 20 65 - - น้ํากลั่น (ml) - - - - - - - - 50% Dispersion Zine oxide (ml) - - - - - - - - Antioxidant (g) - - - - - - - - คุณสมบัติ tack

Peel หมายเหตุ เครื่องหมาย หมายถึง ไมสามารถวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) เครื่องหมาย หมายถึง สามารถวัดคุณสมบัติการยดึติด (tack) และการลอกออก (peel)

33

ตารางที่ 3 9 10 11 12 13 14 15 16 สวนประกอบ น้ํายางไมลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) (g) 167 167 167 167 167 167 167 167 น้ํายางลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) (g) - - - - - - - - Tackifier resin (g) 175 175 175 175 175 175 40 - 50% Tackifier resin (Benzene) phr. - - - - - - - - 50% Tackifier resin (Toluene) phr. - - - - - - - - 100% Tackifier resin (Toluene) phr. - - - - - - - - Toluene (ml) 40 50 60 13 28 15 20 - Oleic acid (ml) 25 25 25 2.5 2.5 2.5 2.5 - 10% KOH (ml) - - - 11 100 100 104 - น้ํากลั่น (ml) - - - - - - - - 50% Dispersion Zine oxide (ml) - - - - - - - - Antioxidant (g) - - - - - - - - คุณสมบัติ tack Peel หมายเหตุ เครื่องหมาย หมายถึง ไมสามารถวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) เครื่องหมาย หมายถึง สามารถวัดคุณสมบัติการยดึติด (tack) และการลอกออก (peel)

34

ตารางที่ 3 17 18 19 20 21 22 23 24 สวนประกอบ น้ํายางไมลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) (g) 167 167 167 167 167 167 167 167 น้ํายางลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) (g) - - - - - - - - Tackifier resin (g) - 175 200 300 400 200 300 400 50% Tackifier resin (Benzene) phr. - - - - - - - - 50% Tackifier resin (Toluene) phr. - - - - - - - - 100% Tackifier resin (Toluene) phr. - - - - - - - - Toluene (ml) 400 400 400 400 400 400 400 400 Oleic acid (ml) - - 25 25 25 25 25 25 10% KOH (ml) - - - - - 10 10 10 น้ํากลั่น (ml) - - - - - - - - 50% Dispersion Zine oxide (ml) - - - - - - - - Antioxidant (g) - - 1 1 1 1 1 1 คุณสมบัติ tack Peel หมายเหตุ เครื่องหมาย หมายถึง ไมสามารถวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) เครื่องหมาย หมายถึง สามารถวัดคุณสมบัติการยดึติด (tack) และการลอกออก (peel)

35

ตารางที่ 3 25 26 27 28 29 30 31 32 สวนประกอบ น้ํายางไมลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) (g) 167 167 167 167 167 167 167 167 น้ํายางลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) (g) - - - - - - - - Tackifier resin (g) 200 300 400 - - - - - 50% Tackifier resin (Benzene) phr. - - - - - - - - 50% Tackifier resin (Toluene) phr. - - - 600 - - - - 100% Tackifier resin (Toluene) phr. - - - - 200 0 50 100 Toluene (ml) 400 400 400 - 2000 2000 2000 2000 Oleic acid (ml) 25 25 25 - - - - - 10% KOH (ml) 10 10 10 - - - - - น้ํากลั่น (ml) 25 25 25 - - - - - 50% Dispersion Zine oxide (ml) - - - 30 - - - - Antioxidant (g) 1 1 1 - 1 1 1 1 คุณสมบัติ tack Peel หมายเหตุ เครื่องหมาย หมายถึง ไมสามารถวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก(peel) เครื่องหมาย หมายถึง สามารถวัดคุณสมบัติการยดึติด (tack) และการลอกออก (peel)

36

ตารางที่ 3 33 34 35 36 37 38 สวนประกอบ น้ํายางไมลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) (g) 167 - - - - - น้ํายางลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) (g) - 167 167 167 167 167 Tackifier resin (g) - - - - - - 50% Tackifier resin (Benzene) phr. - - - - - - 50% Tackifier resin (Toluene) phr. - - - - - - 100% Tackifier resin (Toluene) phr. 150 0 50 100 150 200 Toluene (ml) 2000 2000 2000 2000 2000 2000 Oleic acid (ml) - - - - - - 10% KOH (ml) - - - - - - น้ํากลั่น (ml) - - - - - - 50% Dispersion Zine oxide (ml) - - - - - - Antioxidant (g) 1 1 1 1 1 1 คุณสมบัติ tack Peel หมายเหตุ เครื่องหมาย หมายถึง ไมสามารถวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) เครื่องหมาย หมายถึง สามารถวัดคุณสมบัติการยดึติด (tack) และการลอกออก (peel)

37

3.การลดน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาตแิละหาน้ําหนกัโมเลกุลของน้ํายางธรรมชาติท่ีลดน้าํหนกัโมเลกุล (NRL-re) และยังไมไดลดน้าํหนักโมเลกุล (NRL)

เมื่อไดกาวสูตรที่เหมาะสมแลว จึงทําการลดน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาตินั้นเพื่อท่ีจะศึกษาวาน้ําหนักโมเลกุลมีผลกับคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (Peel) ของเทปกาวชนิด PSA นี้หรือไม การลดน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางนั้นทําไดโดยเติมสารยอยยาง (ZMBT) ปริมาณ 1 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) ลงไปในน้ํายางขน 167 กรัม จากนั้นนําไปกวนเปนเวลา 24 ช่ัวโมงดวยแมกเนติก สเตอรเลอร จะไดน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล แลวนําไปหาน้ําหนักโมเลกุลเปรียบเทียบกับน้ํายางขนที่ไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล การหาน้ําหนักโมเลกุลของน้ํายางขนนี้ทําไดโดยการวัดความหนืดของสารละลายยาง โดยจะนําน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และยังไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) มาจับตัวดวยกรดซัลฟูริก 1.5% จากนั้นก็นํายางที่ไดไปอบที่อุณหภูมิ 50°C หลังจากนั้นเตรียมสารละลายยางในตัวทําละลาย (toluene) ใหมีความเขมขน 0.5 กรัม/เดซิลิตร ใหมีปริมาตร 50 มิลลิลิตร เขยาจนละลาย ปเปตสารละลายยางมา 25 มิลลิลิตร ลงในขวดหาปริมาตรขนาด 50 มิลลิลิตร แลวเติมเบนซินจนครบ 50 มิลลิลิตร ซ่ึงจะไดสารละลายยางมีความเขมขน 0.25 กรัม/เดซิลิตร จากนั้นเตรียมสารละลายยางใหมีความเขมขน 0.125 และ 0.063 กรัม/เดซิลิตรตามวิธีขางตน ลาง viscometer ดวยเบนซิน 2-3 คร้ัง แลวหาเวลาที่สารไหลผานตําแหนงที่ขีดไวที่ตัว viscometer (effux time) ของเบนซิน (t0) ที่มีการควบคุมอุณหภูมิเทากับ 30 °C ใชสําลีกรองสารละลายยาง แลวใสลงใน viscometer ลาง 2-3 ครั้ง แลวใสสารละลายยางตั้งทิ้งไวที่อุณหภูมิ 30 °C เปนเวลา 5 นาที แลวหาคา effux time ที่ความเขมขนตางๆ คือ 0.5, 0.25, 0.125 และ 0.063 กรัม/เดซิลิตร คํานวณคา relative viscosity, specific viscosity และ inherent viscosity เขียนกราฟความสัมพันธระหวาง ηsp/c กับ c และ (lnηr)/c กับ c แลวหาคา Intrinsic viscosity จากความชันของกราฟ คํานวณหาน้ําหนักโมเลกุล Mv จากสมการ Mark-Houwink-Sakurade equation [η] = KMa

v เมื่อ η = Intrinsic viscosityในกรณีที่ใชเบนซินเปนตัวทําละลาย ที่อุณหภูมิ 30 °C คา a = 0.667, K = 50.2 x 103 4. ทําการศึกษาการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ตอคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ของเทปกาวชนิด PSA

หลังจากทําการลดน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางแลว จากนั้นนําเอาน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) มาใชในการเตรียมกาวเพื่อผลิตเปนเทปกาวชนิด PSA จากนั้นศึกษาผลของแทกคิไฟเออร วามีผลอยางไรกับตอพฤติกรรมการการยึดติด (tack) และ

38

การลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA เมื่อได สูตรกาวแบบที่ 29 แลวนําไปทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) พบวาคาใกลเคียงกับมาตรฐานที่ไดจากการทดสอบ masking tape ยี่หอตางๆ กอนหนานี้ จึงไดนําเอาสูตรดังกลาวมาทําการเปลี่ยนแปลงปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ในอัตราสวนตั้งแต 0, 50, 100, 150, 200 ในน้ํายางรอยสวน โดยเริ่มจากการนําน้ํายางมาละลายดวยตัวทําละลายโทลูอีน (toluene) จากนั้นนํามาผสมกับสารละลาย 100% แทกคิไฟเออร เรซิน ในอัตราสวนตางๆ โดยจะทําการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ในอัตราสวนตั้งแต 0, 50, 100, 150, 200 ในน้ํายางรอยสวน จากนั้นทําการคนน้ํายางที่ละลายดวย โทลูอีน (toluene) แลว นํามาผสมกับแทกคิไฟเออร เรซิน คนจนเปนเนื้อเดียวกัน จะไดกาวตามสูตรที่ 29 - 38 นํากาวที่ไดไปเคลือบบนกระดาษและฟลม ขั้นตอนในการเตรียมชิ้นงานดูไดจากขอ 5 แลวทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว ดูวิธีการทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ไดจากขอ 6.1 และ 6.2

รูปที่ 18 กาวที่เตรียมจากน้าํยางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุลที่เปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร

รูปที่ 19 กาวที่เตรียมจากน้าํยางธรรมชาติที่ลดน้ําหนกัโมเลกุลที่เปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร

39

5. ขั้นตอนการเตรียมเทปกาวชนิด PSA หลังจากไดกาวจากน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล

(NRL) แลว นํามาทําการเปลี่ยนแปลงปริมาณ แทกคิไฟเออร ในอัตราสวนตางๆ คือ 0, 50, 100, 150, และ 200 ในน้ํายางรอยสวน จะไดกาวตามสูตรที่ 29-38 จากนั้นนํากาวมาขึ้นรูปใหเปนเทปกาว PSA ดังนี้

5.1 ตัดกระดาษ และฟลมพลาสติก ใหไดขนาด 1x12 นิ้ว 5.2 ติดหัวกระดาษ หรือ ฟลมพลาสติก ดวยเทปกาว เพื่อใหกระดาษทั้ง 5 ช้ินติดกัน 5.3 นํากระดาษหรือฟลมพลาสติก จากขอ 5.2 มาวางบนอุปกรณที่ใชในการเคลือบ ดังรูป

ที่ 20 5.4 เทกาวลงบนกระดาษหรือฟลมพลาสติก ดังรูปที่ 21 5.5 ดึงกระดาษหรือฟลมพลาสติก ไปทางดานขวาเพื่อใหกาวเคลือบบนกระดาษหรือ

ฟลม 5.6 นําชิ้นงานที่ไดจากขอ 5.5 ไปอบในตูอบที่อุณหภูมิ 105°C เปนเวลา 5 นาที เพื่อ

ระเหยโทลูอีน (tolene) ออก (หลังจากระเหยโทลูอีนออกแลว จะไดความหนาของกาวประมาณ 0.85 มิว หรือ 0.022 มิลลิเมตร)

5.7 นําชิ้นงานที่ไดไปทําการทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก(peel) ตอไป

รูปที่ 20 อุปกรณที่ใชในการเคลือบกาว

รูปที่ 21 กาวที่เทลงบนกระดาษกอนเคลือบ

40

6. การทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA 6.1 การทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack)

หลังจากไดช้ินงานจากขอ 5 แลว นําชิ้นงานที่ไดไปทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) ทดสอบโดยใชเครื่อง Texture Analyzer (รุน TA.XT2, บริษัท Stable Micro system) พารามิเตอรที่ใชมีดังนี้ Pre test speed 5.0 มิลลิเมตร/วินาที, Test speed 10.0 มิลลิเมตร/วินาที, Post test speed 10.0 มิลลิเมตร, Rupture test dist 1.0 มิลลิเมตร, Distance 10.0 มิลลิเมตร, Force 1.96 นิวตัน, Time 1.0 วินาที ใชหัว probe ขนาด 6 มิลลิเมตร ลักษณะ probe เปนแทงเหล็กไรสนิมที่มีรูปรางเปนทรงกระบอก การทดสอบเริ่มจากนําชิ้นงานมาติดลงบนแทนที่ใชในการวัดคา tack โดยหันดานที่มีกาวขึ้นดานบนสวนดานลางใหใชเทปกาวสอง หนายึดตัวเทปกาวไวกับแทนทดสอบ เมื่อเปดเครื่อง หัว probe จะเคลื่อนที่ลงมาแตะกับชิ้นงาน ดวยแรงกด 1.96 นิวตัน เปนเวลา 1 วินาที จากนั้นหัวทดสอบจะเคล่ือนที่กลับไปยังตําแหนงเริ่มตน ทําการเช็ดหัว probe ดวยโทลูอีน (toluene) จนแนใจวาไมมีกาวติดอยูที่หัว probe จึงทําการทดสอบชิ้นงานจุดตอไป สําหรับการวัดคา tack นี้ เราจะทดสอบ 10 จุด ตอ 1 สูตรแลวนํามาหาคาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐาน การทดสอบนี้ใชมาตราฐาน ASTM D 2979-00 (Volum : 15.06)

รูปที่ 22 เคร่ือง Texture Analyzer บริษัท Stable Micro System รุน TA.XT2

6.2 การทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) หลังจากไดช้ินงานจากขอ 5 แลวนํามาทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวชนิด PSAโดยใชเครื่อง ทดสอบความตานทานตอแรงดึง (Universal Tensile Testing Machine (Lloyd UK)) พารามิเตอรที่ใชในการทดสอบคุณสมบัตินี้ไดแก Speed test 305 มิลลิเมตร(12 นิ้ว)/นาที ระยะทางที่ใชในการคํานวณคา Average peel strength คือ 50-150 มิลลิเมตร ทดสอบที่ (23 °C

41

ความชื้นสัมพัทธ 50 %) การทดสอบเริ่มจากนําชิ้นงานที่ไดมาติดลงบนแผน stainless steel ขนาด กวาง 2 x 8 นิ้ว โดยติดใหเทปกาวอยูตรงกลางของแผน stainless steel จากนั้นใชลูกกลิ้งน้ําหนัก 5 กิโลกรัม มากลิ้งบนเทปกาวที่ติดอยูบนแผน stainless steel 1 รอบเพื่อใหเกิดการยึดเกาะกันระหวางกาวกับแผน stainless steel จากนั้นนําแผน stainless steel ที่มีเทปกาวติดอยูลอกเทปกาวออกใหเหลือเทปกาวติดอยูบนแผนเหล็กยาว 6 นิ้ว หัวจับดานบนเปนหัวจับยาง ใชจับปลายเทปกาวดานที่ลอกออกจากแผนเหล็กไว สวนหัวจับดานลางเปนหัวจับพลาสติก ใชจับแผน stainless steel ที่ถูกดึงเทปกาวออก ดังแสดงในรูปที่ 23 เมื่อทําการเปดเครื่อง หัวจับดานบนจะเคลื่อนที่ขึ้น ดึงลอกเทปกาวออก เครื่องจะทําการบันทึกแรงที่ใชในการดึงเทปกาวออก โดยจะเริ่มวัดเมื่อเทปกาวถูกดึงลอกออก (peel) ไปเปนระยะทาง 50 มิลลิเมตร จนถึง 150 มิลลิเมตรเครื่องก็จะนําเอาระยะทางที่ไดไปคํานวณออกมาเปนคาเฉลี่ยของแรงที่ใชดึงลอกออก การทดสอบนี้ตามมาตรฐาน ASTM D3330/ D3330-04 (Volume : 15.09)

รูปที่ 23 แสดงภาพการจับชิ้นงาน ดานบนใชหวัจับเปนหัวจับยาง ดานลางเปนหวัจับพลาสติก

รูปที่ 24 เคร่ือง Universal Tensile Testing Machine รุน (Lloyd UK)

42

7. การทดสอบคุณสมบัติมุมสัมผัส (Contact Angle) ของเทปกาว PSA หลังจากไดช้ินงานจากขอ 5 จากนั้นนําไปทําการทดสอบคามุมสัมผัส (Contact angle)

ดวยเครื่อง Contact Angle Measurement (Kruss, DSA 10-MK2) การทดสอบนี้ไดสงชิ้นงานไปทดสอบที่ วิทยาลัยปโตรเลียมและปโตรเคมี จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย โดยใชน้ําเปนตัววัดมุมสัมผัส (Contact angle) การทดสอบทําไดโดยการหยดน้ําลงบนกาวที่เคลือบอยูบน backing โดยกาวสูตรที่นําไปวัดคามุมสัมผัส (Contact angle) นี้เปนเทปกาว PSA ที่เตรียมไดจากน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่ทําการเปลี่ยนแปลงปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน เปน 0, 50, 100, 150, 200 ในน้ํายางรอยสวน และเคลือบไปบน backing ที่ทําจากกระดาษและฟลมพลาสติก

รูปที่ 25 ดวยเครื่อง Contact Angle Measurement (Kruss, DSA 10-MK2) 8. การทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA หลังจากนําไปใชงาน

หลังจากไดศึกษาผลของการเปลี่ยนแปลงปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซินและน้ําหนักโมเลกุลตอพฤติกรรมการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA แลว จากนั้นเลือกกาวสูตรใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ใกลเคียงกับ masking tape ยี่หอตางๆ ตามมาตรฐานที่ทําการทดสอบกอนหนานี้ ซ่ึงจะพิจารณาจากน้ํายางที่ไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่เคลือบบนกระดาษเปนหลัก โดยเลือกกาวในสูตรที่มีการเติมแทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) เนื่องจากวากาวสูตรนี้ใหคุณสมบัติใกลเคียงกับ masking tape มากที่สุด จากนั้นก็นําเอากาวสูตรดังกลาวมาทําการทดสอบความสามารถในการทนตอสภาพแวดลอมในการใชงาน สําหรับการทดสอบจะดูวาเทปกาวสูตรนี้จะทนสารเคมีและอุณหภูมิ ที่ใชในอุตสาหกรรมพนสีรถ ไดหรือไม จะทําการเคลือบกาวสูตรที่มีการเติมแทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวน

43

ในน้ํายางรอยสวน (phr) ทั้งที่เตรียมจากน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และนําไปเคลือบบนฟลมและกระดาษ ซ่ึงจะทําการจําลองสภาวะการใชงานของเทปกาว PSAโดยการนําเอาชิ้นงานที่เคลือบกาวแลวบนฟลมและกระดาษ ไปติดบนแผน stainless steel แลวใชลูกกล้ิงน้ําหนัก 5 กิโลกรัม กล้ิงทับบนเทปกาว 1 รอบ จากนั้นนําชิ้นงานไปพนสีและทิ้งไวที่อุณหภูมิหองเปนเวลา 2-3 ช่ัวโมง แลวนําไปทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) เพื่อดูวาเมื่อลอกออกแลว มีคราบสกปรกซึ่งเกิดจากการหลุดลอกของกาวบนแผน stainless steel หรือไม นอกจากจะดูผลของสารเคมีคือสีที่ใชพนแลว จะทําการจําลองสภาวะที่มีการใชสีและอุณหภูมิวามีผลกับการหลุดลอกของกาวหรือไม โดยทําการเตรียมชิ้นงานเชนเดียวกับวิธีแรก จากนั้นนําชิ้นงานไปพนสีและนําไปอบที่อุณหภูมิ 50°C เปนเวลา 24 ช่ัวโมง แลวจึงนําไปทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) เพื่อดูคราบสกปรกที่อยูบนชิ้นงาน

รูปที่ 26 กระดาษกาวทีต่ิดบนแผน stainless steel กอนนําไปพนส ี

รูปที่ 27 กระดาษกาวทีต่ิดบนแผน stainless steel หลังนําไปพนส ี

44

รูปที่ 28 แผน stainless steel หลังลอกเทปกาวออก 9. การทดสอบคุณสมบัติทาง Rheology ของน้ํายางธรรมชาติท่ีเติมแทกคิไฟเออร เรซิน สําหรับการทดสอบคุณสมบัติทาง Rheologe นั้นได สงตัวอยางไปทดสอบดวยกันทั้งหมด 4 ตัวอยางดวยกันไดแก

- น้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL) และไมไดเติมแทกคิไฟเออร เรซิน - น้ํายางที่ลดน้าํหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมไดเติมแทกคิไฟเออร เรซิน - น้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL) และเติมแทกคไิฟเออร เรซิน 150 สวนในน้าํ

ยางรอยสวน (phr) - น้ํายางที่ลดน้าํหนักโมเลกุล (NRL-re) และเติม แทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายาง

รอยสวน(phr) ซ่ึงไดสงไปทําการทดสอบที่ วิทยาลัยปโตรเลียมและปโตรเคมี จุฬาลงกรณ

มหาวิทยาลัย ทําการทดสอบดวยอุณหภูมิ 50°C และเปลี่ยนแปลงความถี่ในชวง 0.1-100 เรเดียตอวินาที ซ่ึงไดคาตางๆ ดังนี้ storage modulus, G’, loss modulus, G”

รูปที่ 29 เครื่อง cone and plant Rheometer

45

บทท่ี 4 ผลการทดลองและวิจารณผลการทดลอง

ผลการสุมตัวอยาง Masking tape และ OPP tape ยี่หอตางๆ มาทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) และลอกออก (Peel)

Masking tape เปนเทปกาวที่ผลิตจากเนื้อกระดาษคราฟ (Crepe paper) ที่มีความยืดหยุนสูง จึงสามารถใชไดดีในงานที่มีสวนโคง และสามารถขีดเขียนลงบนพื้นผิวเทปไดโดยไมทิ้งคราบกาว masking tape นี้สามารถใชงานไดดีในงานพนสี งานเขียนขอความ สําหรับ masking tape ที่นํามาทดสอบนี้มีความกวาง 2.4 มิลลิเมตร (ประมาณ 1 นิ้ว) ยาวประมาณ 7 เมตร

รูปที่ 30 แสดงเทปกาว masking tape

ยี่หอ A ผิวกระดาษมีลักษณะขรุขระ เมื่อทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 6.45 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก (peel) สามารถวัดคา Average peel strength ได 242.85 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร

ยี่หอ B ผิวกระดาษยี่หอนี้มีลักษณะเรียบกวาเทปกาวยี่หอ A เมื่อทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 4.89 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก (peel) สามารถวัดคา Average peel strength ได 213.60 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร

ยี่หอ C เมื่อทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 5.44 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก (peel) สามารถวัดคา Average peel strength ได 149.87 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร

46

ยี่หอ D เมื่อทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 4.35 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก (peel) สามารถวัดคา Average peel strength ได 89.14 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร

ยี่หอ E เมื่อทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 5.11 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก (peel) สามารถวัดคา Average peel strength ได 212.38 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร ลักษณะผิวกระดาษคอนขางเรียบ

ยี่หอ F เมื่อทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 5.07 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก (peel) สามารถวัดคา Average peel strength ได 149.87 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร ลักษณะผิวกระดาษยนยี่หอนี้มีความขรุขระมากที่สุดในจํานวนเทปกาวที่นํามาทดสอบ และตองใชแรงลอกออกจากมวนมากกวายี่หออ่ืนๆ อาจเปนเพราะกระดาษดานที่ไมไดเคลือบกาวนั้นมีผิวที่ขรุขระ และมีการเคลือบ wax นอยเกินไปก็เปนได

ยี่หอ G เมื่อทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) โดย พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 3.56 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก(peel ) สามารถวัดคา Average peel strength ได 69.20 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร ลักษณะผิวกระดาษยนยี่หอนี้มีความเรียบมากที่สุดในจํานวนเทปกาวที่นํามาทดสอบ และการดึงลอกออกจากมวนก็ใชแรงนอยที่สุดดวย จากการสังเกตพบวาดานที่ไมไดเคลือบกาวนั้นจะมีความมันมากกวาเทปกาวยี่หออ่ืน จึงทําใหกาวไมติดกับมวนมากนั้น ทําใหเวลาดึงมาใชงานใชแรงนอยและสะดวก แตเทปกาวยี่หอนี้ก็มีราคาคอนขางแพงเมื่อเทียบกับยี่หออ่ืน ประมาณ 2-3 เทา สําหรับ masking tape ทุกยี่หอท่ีใชในการทดสอบ เมื่อนําไปทดสอบ Peel strength เทปกาวจะขาดในลักษณะของ adhesive failure ระหวางกาวและกระดาษ

รูปที่ 31 แสดงพื้นผิวของเทปกาวยี่หอตางๆ

47

ตารางที่ 4 แสดงความหนา, คาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของแรงที่ใชในการดงึหัววัดออก จากเทปกาว ของ Masking tape ยี่หอตางๆ

Tack Masking tape ยี่หอ

ตางๆ ความหนาของ

masking tape (mm) Force (N) SD A 0.17 6.45 0.3366 B 0.16 4.89 0.3313 C 0.12 5.44 0.5195 D 0.15 4.35 0.2183 E 0.14 5.11 0.8657 F 0.15 5.69 0.1851 G 0.10 3.56 0.3832

02

46

8

A B C D E F GMasking tape

Force

(N)

รูปที่ 32 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Force (g) ที่ใชในการวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack)

ของ masking tape ยี่หอตางๆ

48

ตารางที่ 5 แสดงความหนา, คาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของ Average peel strength (N/mm) ที่ไดจากการวัดคุณสมบัติการลอกออก (Peel) ของ masking tape ยี่หอตางๆ

Peel strength

Masking tape ยี่หอตางๆ

ความหนาของ masking tape

(mm) Average peel strength

(N/mm2) SD

A 0.17 242.85 25.72 B 0.16 213.60 19.84 C 0.12 149.87 17.13 D 0.15 89.14 10.03 E 0.14 212.38 47.47 F 0.15 208.94 15.76 G 0.10 69.20 7.18

0

100

200

300

A B C D E F GMasking tape

Avera

ge pee

l stren

ght (N

/mm)

รูปที่ 33 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average Peel Strength (N/mm2) ของ masking tape

ยี่หอ ตางๆ

สําหรับ OPP tape นั้นมีลักษณะเปนกาวที่เคลือบอยูบน oriented polypropylene film เปนเทปกาวที่มีลักษณะใส โดยทั่วไปแลวอาจจะเรียกเทปกาวชนิดนี้วา สก็อตเทป

49

OPP tape ยี่หอ H เทปกาวขาดในลักษณะadhesive failure ระหวางฟลมที่ใชเปน backing และ แผนโลหะสแตนเลส (Stainless steel) ทดสอบ พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 4.29 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก (peel) สามารถวัดคา Average peel strength ได 38.04 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร

OPP tape ยี่หอ I เทปกาวขาดในลักษณะadhesive failure ระหวางฟลมที่ใชเปน backing และ แผนโลหะสแตนเลส (Stainless steel) ทดสอบ พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 7.06 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก (peel) สามารถวัดคา Average peel strength ได 55.69 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร

OPP tape ยี่หอ J เทปกาวขาดในลักษณะadhesive failure ระหวางฟลมที่ใชเปน backing และ แผนโลหะสแตนเลส (Stainless steel) ทดสอบ พบวาแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปมีคาเทากับ 4.80 นิวตัน และคุณสมบัติการลอกออก (peel) สามารถวัดคา Average peel strength ได 31.30 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร

ตารางที่ 6 แสดงคาความหนาของเทปกาว, คาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของแรงทีใ่ชในการดึง

หัววัดออกจาก OPP tape ยี่หอตางๆ

0

24

6

8

H I JOPP tape

Force

(N)

รูปที่ 34 กราฟแสดงความสัมพันธระหวางแรงที่ใชในการดึงหวัวดัออกจาก OPP tape ยี่หอตางๆ

Tack OPP tape ยี่หอตางๆ ความหนาของ OPP tape (mm) Force (N) SD

H 0.04 4.29 0.1065 I 0.04 7.06 0.4956 J 0.04 4.80 0.3775

50

ตารางที่ 7 แสดงคาความหนาของเทปกาว, คาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของ Average peel strength (N/mm) ของ OPP tape ยี่หอตางๆ

Peel strength

OPP tape ยี่หอตางๆ

ความหนาของ OPP tape (mm) Average peel strength

(N/mm2) SD

H 0.04 38.04 5.15 I 0.04 55.69 8.22 J 0.04 31.30 4.39

0

20

40

60

80

H I JOPP tape

Avera

ge pee

l stren

gth (N

/mm)

รูปที่ 35 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average Peel Strength (N/mm2) ของ OPP tape ยี่หอ

ตางๆ

ตารางที่ 8 แสดงคาสูงสุดและต่ําสุด ในการทดสอบคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) และคุณสมบัติการ ลอกออก (peel) ของ masking tape และ OPP tape

ชนิดของเทปกาว Properties

Masking tape OPP tape คุณสมบัติการยึดติด (tack) (N)

6.45-3.56 7.06-4.29

คุณสมบัติการลอกออก (Peel) (N/mm2)

242.85-69.20 55.69-31.30

51

จากขอมูลในตารางที่ 8 นี้ ไดนําไปใชเปนคามาตรฐานของคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) เพื่อหาสูตรกาวที่จะใชทําเทปกาวชนิด PSA จากน้ํายางธรรมชาติตอไป โดยจะยึดเอาคาที่อยูในชวงสูงสุดและต่ําสุด ที่ไดจากการวัดคุณสมบัติตางๆนี้จาก masking tape ยี่หอตางๆ เปนหลัก ผลการหาสูตรกาวที่มีคุณสมบัติใกลเคียงกบั masking tape ในคุณสมบตัิการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) และผลการลดน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาต ิ

เร่ิมแรกไดทดลองผสมน้ํายางธรรมชาติที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) กับ แทกคิไฟเออร เรซิน ที่ปริมาณตางๆ เพื่อใหไดกาวสูตรที่มีคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ที่ใกลเคียงกับ masking tape ที่ทําการทดสอบกอนหนานี้

สําหรับการทดลองผสมกาวในสวนผสมตางๆ จากสูตรที่ 1 สูตรที่ 28 นั้น กาวที่ผสมไดพบวาไมมีความเหนียวพอเนื่องจากน้ํายางที่ใชนั้นไมไดทําการละลายดวยสารละลายโทลูอีน (toluene) กอน ทําใหโมเลกุลของยางยังคงยึดเกาะระหวางกันอยางแข็งแรงจนแทกคิไฟเออร เรซิน ที่เติมลงไปไมสามารถเขาไปปรับปรุงคุณสมบัติการไหลของน้ํายางได ทําใหคุณสมบัติของการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของกาวไมดีขึ้น ดวยเหตุนี้ จึงไมสามารถนํามากาวในสูตรที่ 1 สูตรที่ 28 ไปทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ได

แตหลังจากไดทดลองทําการละลายน้ํายางดวยตัวทําละลายโทลูอีน (toluene) โดยใชน้ํายาง 1.67 กรัม ใน สารละลายโทลูอีน (toluene) 20 มิลลิลิตร ผสมกันแลวคนโดยใชแมกเนติก สเตอรเลอร ในการผสม เมื่อทิ้งไวระยะหนึ่งอนุภาคยางภายในน้ํายางเริ่มพองตัวเปนเจล จนกระทั่งแทงแมเหล็กไมสามารถเคลื่อนที่ได หลังจากนั้นทําการเติมสารละลายแทกคิไฟเออร เรซิน 2.0 มิลลิลิตร โดยสารละลายแทกคิไฟเออร เรซิน นั้นเตรียมโดยการละลายแทกคิไฟเออร เรซิน 100 กรัม ในโทลูอีน (toluene) 100 มิลลิลิตร ทําการคนใหเปนเนื้อเดียวกัน ก็จะไดกาวในสูตรที่ 29 ซ่ึงเมื่อทดลองนําไปเคลือบบนกระดาษ โดยหลังจากทําการเคลือบบนกระดาษและระเหยโทลูอีน (toluene) ออกแลวนั้นทําใหไดความหนาของกาวเทากับ 0.85 มิว (เทากับ 0.022 มิลลิเมตร) เมื่อนําไปทดสอบคุณสมบัติของ การยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) นั้นทําใหไดคาคุณสมบัติการยึดติด (tack) เทากับ 5.05 นิวตัน และ คุณสมบัติการลอกออก (peel) เทากับ 240.94 นิวตัน/มิลลิเมตร

การละลายน้ํายางดวย โทลูอีน (toluene) กอนนั้น เชื่อวาทําใหความสามารถในการเคลื่อนที่ของสายโซโมเลกุลภายในยางมีมากขึ้น ทําใหโมเลกุลของแทกคิไฟเออร เรซิน สามารถแทรกซึมเขาไปในเนื้อยางไดงายขึ้น จึงสามารถเขาไปปรับปรุงคุณสมบัติการไหลในน้ํายาง ไดดีขึ้น หลังจากไดกาวที่มีสมบัติใกลเคียงกับ masking tape ที่นํามาทําการทดสอบกอนหนานี้แลว ก็

52

ทําการศึกษาผลของน้ําหนักโมเลกุล และปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ที่เติมเขาไปวามีผลอยางไรกับเทปกาว PSA ที่เตรียมไดนี้ นอกจากนี้ จะทําการเปรียบเทียบระหวางการเคลือบกาวลงบนกระดาษและฟลม ในคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA นี้ดวย

เมื่อไดกาวสูตรที่มีคุณสมบัติของ การยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ที่ใกลเคียงกับคามาตรฐานกอนหนานี้ ไดทําการศึกษาผลของน้ําหนักโมเลกุลวาจะมีผลกับการคุณสมบัติของ การยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาวชนิด PSA หรือไม อยางไร สาเหตุที่สนใจศึกษาเรื่องผลของน้ําหนักโมเลกุลนี้เนื่องจากเชื่อวาน้ํายางที่มีน้ําหนักโมเลกุลสูงเปนสาเหตุอีกประการหนึ่งที่ทําใหสายโซโมเลกุลของน้ํายางเคลื่อนไหวยาก ทําใหคุณสมบัติของการยึดติด (tack) ของน้ํายางไมดี จึงทดลองทําการลดน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาติเปรียบเทียบกับน้ํายางที่ไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล เพื่อใชเปนสารตั้งตนในการเตรียมเทปกาวชนิด PSA สําหรับการลดน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาตินั้น ทําไดโดยใชสารยอยยาง (ZMBT) 1 phr มาผสมกับน้ํายางขน 167 กรัม แลวกวนเปนเวลา 24 ช่ัวโมง

จากการสังเกตเบื้องตน ไดทําการทดลองละลายน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) เทียบกับน้ํายางที่ไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) พบวาน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) สามารถละลายไดเร็วกวา สังเกตโดยการจับเวลา โดยน้ํายางที่ไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) นั้นตองใชเวลาประมาณ 10-15 นาทีในการทําใหแทงแมเหล็กที่ใชทําการคนดวยเครื่องแมกเนติก สเตอรเลอร (magnetic stirrer) เร่ิมเคลื่อนที่ไมได แตในน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) นั้นพบวาใชเวลาในการละลายประมาณ 5-8 นาที ก็ทําใหแทงแมเหล็กที่ใชทําการคนเริ่มเคลื่อนที่ไมได สาเหตุนาจะมาจากสายโซโมเลกุลที่ส้ันลงทําใหน้ํายางละลายไดเร็วขึ้น ทําใหเชื่อวาน้ํายางธรรมชาติที่ผสมสารยอยยางและทําการกวนเปนเวลา 24 ช่ัวโมง ทําใหน้ํายางธรรมชาตินั้นลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ลงได ความนาจะเปนที่จะทําใหเกิดปฏิกิริยาเคมีคือ เมื่อสารยอยยางไดรับความรอนจะแตกตัวออกเปนอนุมูลอิสระซึ่งสามารถเขาไปทําปฏิกิริยากับโมเลกุลของยางได โดยไปดึงไฮโดรเจนที่ตําแหนงอัลลิลิคของโมเลกุลยางทําใหเกิดอนุมูลอิสระ และเมื่ออยูในสภาวะมีออกซิเจนสามารถเกิดการออกซิเดชั่นไดสงผลใหโมเลกุลของยางขาดออกจากกันไดดังปฏิกิริยาของการออกซิเดชั่นที่แสดงในสมการดานลางนี้ [13]

รูปที่ 36 ปฏิกิริยาที่คาดวาจะเกิดขึ้นเมื่อใชสารยอยยาง [13]

53

ตอมาไดทําการพิสูจนโดยการนําไปหาน้ําหนักโมเลกุลดวยวิธีการวัดความหนดืดวย เคร่ือง วัดความหนืดชนิด Ubbelohde Viscometer โดยเทยีบกับเวลาที่สารไหลผานตําแหนงที่ขีดไว แลวนําไปคํานวณตามสูตรในภาคผนวก ค จะไดผลของน้ําหนกัโมเลกุลเฉลี่ยของน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) แสดงดังตารางที่ 9

ตารางที่ 9 แสดงน้ําหนกัโมเลกุลเฉลี่ยของน้ํายางที่ลดน้ําหนกัโมเลกลุ (NRL-re) และไมไดลด

น้ําหนกัโมเลกลุ (NRL)

ชนิดของน้ํายาง น้ําหนกัโมเลกลุเฉลี่ย Mv x 105

น้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL) 11.07 น้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) 4.58

ผลการเปล่ียนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ตอคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) และลอกออก (Peel) ของเทปกาว PSA

หลังจากทําการลดน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางแลวก็นําเอาน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re)และไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) มาใชในการเตรียมกาวเพื่อผลิตเปนเทปกาว PSA จากนั้นก็ศึกษาผลของปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน วามีผลอยางไรกับตอพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA ทั้งนี้ก็เนื่องจากวาแทกคิไฟเออร เรซิน มีคุณสมบัติที่สามารถไปลด ความแข็งแรงภายในโมเลกุล (cohesiveness) ของยาง และทําใหเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะกับวัสดุอ่ืน (adhesiveness) จึงทําใหมียางความสามารถยึดติดกับพื้นผิววัสดุไดมากขึ้น แทกคิไฟเออร เรซิน จะเปนตัวกําหนดคุณสมบัติของพฤติกรรมการยึดติดและการลอกออกของกาวยาง โดยเฉพาะอยางยิ่งในกาวประเภทที่วองไวตอแรงกด (pressure sensitive adhesive, PSA) เมื่อนําไปใชกับพื้นผิววัสดุตางๆ ดวยเหตุนี้จึงเปนสาเหตุใหผูทําวิจัยสนใจที่จะศึกษาผลของปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ตอพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA เมื่อนําไปใชกับพื้นผิววัสดุตางๆ โดยวัสดุที่ใชทําพื้นผิวเปนแผนเหล็ก เนื่องจากวาตองการผลิตเทปกาวชนิดนี้จะไปใชในอุสาหกรรมพนสีรถยนต จึงใชแผน stainless steel เปนพื้นผิววัสดุในการทดสอบ การศึกษาพฤติกรรมพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA นี้ไดทําการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน โดยทําการเปลี่ยนปริมาณ ในอัตราสวนตั้งแต 0, 50, 100, 150, 200 สวนในน้ํายางรอยสวน จะไดกาวในสูตรที่ 29-38 ในตารางที่ 3 ซ่ึงแตละสูตรนั้นก็

54

ไดมีการเปลี่ยนแปลงทั้งชนิดของน้ํายาง และปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ไปพรอมๆกัน โดยน้ํายางที่ใชนั้นตองทําการละลายดวยโทลูอีน (toluene) กอนที่จะนําไปผสมกับแทกคิไฟเออร เรซิน ในอัตราสวนตางๆ เมื่อไดกาวออกมาแลวก็นําไปทําการขึ้นรูปใหเปนเทปกาว โดยจะเคลือบกาวลงบน backing (วัสดุที่นํากาวไปเคลือบเพื่อใหไดเปนเทปกาว) 2 แบบคือกระดาษและฟลม แลวดูวา backing มีผลตอพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA หรือไม ผลของพฤติกรรมการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA ซ่ึงแสดงคาตางๆ ดังตารางที่ 10 และ 11 1. ผลการศึกษาปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน และ น้ําหนักโมเลกุล ท่ีมีตอคุณสมบัติการยึดติด (tack)

การวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) นั้นเปนการวัดคุณสมบัติการไหลของกาว ภายใตสภาวะที่มีการใหแรงกด ณ ตําแหนงนั้นๆ และจะเกิดพันธะ กับพื้นผิวข้ึนทันที นอกจากจะบอกคุณสมบัติ คุณสมบัติการไหลของกาวแลว ยังเปนการวัดความแข็งแรงของพันธะ ที่เกิดขึ้นระหวางเนื้อกาวกับพื้นผิววัสดุ วามีความแข็งแรงมากนอยเพียงใด จากผลการทดลอง พบวาเมื่อวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) ของเทปกาว PSA ที่เตรียมจากน้ํายางขนที่ไมไดผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และน้ํายางขนที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนฟลมนั้นมีแนวโนมเหมือนกัน คือ เมื่อทําการเพิ่มปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน จะทําใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) มีคาเพิ่มขึ้น จนกระทั่งเพิ่ม แทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) จะมีคาคุณสมบัติการยึดติด (tack) สูงสุด หลังจากนั้น เมื่อเพิ่มปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ขึ้นอีก จะทําใหคาคุณสมบัติการยึดติด (tack) เร่ิมลดลง สาเหตุที่เปนเชนนี้ มาจากการที่แทกคิไฟเออร เรซิน มีปริมาณมากเกินไป จะทําใหแทกคิไฟเออร เรซิน เกิดการรวมตัวกันเองและแยกเฟสออกจากน้ํายาง ทําใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) ลดลง จากผลคุณสมบัติการยึดติด (tack) นี้มีความสอดคลองกับคุณสมบัติทางรีโอโลจี ของน้ํายางที่มีการเติมแทกคิไฟเออร เรซิน ซ่ึงมี storage modulus , G’ ลดลง เพราะ คา storage modulus , G’ เปนตัวแทนความเปนอิลาสติก (elastic) ของน้ํายาง เมื่อ คา storage modulus , G’ ลดลงแสดงวาแทกคิไฟเออร เรซิน สามารถปรับปรุงใหยางมีความสามารถในการไหลไดมากขึ้น จากผลของคุณสมบัติของ การยึดติด (tack) ที่เพิ่มขึ้น แสดงใหเห็นวา แทกคิไฟเออร เรซิน สามารถลดความแข็งแรงภายในโมเลกุล (cohesiveness) ใหกับยาง และทําใหเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะกับวัสดุอ่ืน (adhesiveness) ของยาง ทําใหมีความสามารถยึดติด (tack) กับพื้นผิววัสดุไดมากขึ้น กาวจึงมีความแข็งแรงมากขึ้นจนกระทั่งถึงจุดที่กาวเกิดการแยกเฟส ทําใหความแข็งแรงของพันธะเริ่มลดลง

55

จากผลการทดลองนี้พบวาน้ํายางธรรมชาติที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) มีคาคุณสมบัติการยึดติด (tack) ที่สูงกวา น้ํายางขนที่ไมไดผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) สายโซโมเลกุลของน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุลนั้นส้ันกวาน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล ซ่ึงจะสามารถเปยกบนพื้นวัสดุไดดีมากขึ้น ซ่ึงก็สอดคลองกับผลของมุมสัมผัส ของน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) จะมีมุมสัมผัสที่ต่ํากวาน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ตารางที่ 10 แสดงคาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของแรงที่ใชในการดึงหัววัดออกจากเทปกาวที ่

เตรียมจากน้ํายางที่ลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL-re) และน้ํายางที่ไมไดลดน้าํหนักโมเลกุล (NRL) ที่เคลือบบนกระดาษและฟลม ที่ปริมาณแทกคิไฟเออร ปริมาณตางๆ

Force (N)

on Film on Paper

ปริมาณแทกคิไฟเออร (phr.) ในรอยสวนของน้ํายาง

NRL [SD] NRL-re [SD] NRL [SD] NRL-re [SD]

0 0.21 [0.0196] 0.26 [0.0154] 0.42 [0.0784] 0.59 [0.0054] 50 1.05 [0.1778] 1.22 [0.1849] 0.90 [0.1336] 1.14 [0.2291] 100 2.21 [0.3380] 2.54 [0.5727] 3.26 [0.3494] 2.21 [0.3744] 150 2.82 [0.2263] 3.38 [0.2833] 5.33 [0.2548] 3.82 [0.4190] 200 2.69 [0.2263] 3.34 [0.3956] 5.05 [0.4174] 3.64 [0.6316]

56

0

1

2

3

4

R = 0 R = 50 R =100 R =150 R =200R = Part resin per hundred parts natural rubber

Force

(N)

NRL on filmNRL-re on film

รูปที่ 37 กราฟแสดงความสัมพันธระหวางการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร กับแรงที่ใชใน

การดึงหวัวดัออกจากเทปกาว ของน้ํายางทีไ่มไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และน้ํายางธรรมชาติที่ลดน้ําหนกัโมเลกลุ (NRL-re) ที่เคลือบบน ฟลม

จากผลการทดลองคุณสมบัติการยึดติด (tack) พบวาน้ํายางที่ไมไดเติมแทกคิไฟเออร เรซิน เลย น้ําหนักโมเลกุลสงผลตอการยึดติดของน้ํายางทั้งที่เคลือบบนกระดาษและฟลม เพราะจะเห็นวาคุณสมบัติการยึดติด (tack) ของน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) มีคาสูงกวาน้ํายางที่ไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ทั้งที่เคลือบบนกระดาษและฟลม แมจะเพิ่มปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) แลวนั้นก็ยังไมสงผลตอการปรับปรุงคุณสมบัติการยึดติด (tack) แตเมื่อเติม แทกคิไฟเออร เรซิน มากกวา 100 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) แทกคิไฟเออร เรซิน ที่เติมเขาไปเริ่มไปมีผลกับคุณสมบัติการยึดติด (tack) มากขึ้น ดังจะเห็นคาในตารางที่ 10 และกราฟรูปที่ 37 และ 38

จากกราฟในรูปที่ 38 นั้นปรากฏเมื่อวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) ของเทปกาว PSA ที่เตรียมจากน้ํายางทั้งสองแบบที่เคลือบบนกระดาษนั้น มีลักษณะเหมือนกันคือเมื่อทําการเพิ่มปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน จะทําใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) มีคาเพิ่มขึ้น จนกระทั่งเพิ่ม แทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) จะมีคุณสมบัติการยึดติด (tack) สูงสุด หลังจากนั้น เมื่อเพิ่มปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ขึ้นอีก จะทําใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) เร่ิมลดลง เหตุผลก็เหมือนกับเทปกาว PSA ที่เคลือบบนฟลม ที่กลาวมาแลวกอนหนานี้ คือ เมื่อเพื่อปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน จนถึงจุดๆหนึ่ง จะทําใหเกิดการแยกเฟสกันระหวางแทกคิไฟเออร เรซิน กับน้ํายาง ทําใหแทกคิไฟเออร เรซิน เกิดการรวมตัวกันเองและคุณสมบัติการยึดติด (tack) จึงลดลง และจากการทดลองนี้พบวาน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) กลับมีคุณสมบัติการยึดติด (tack) ที่ต่ํากวา แตจากผลของมุมสัมผัส กลับไมสอดคลองกันเนื่องจากมุมสัมผัสของน้ํา

57

ยางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ก็ยังมีมุมที่ต่ํากวา นาจะทําใหมีคุณสมบัติการยึดติด (tack) ที่สูงกวา เหตุที่เปนเชนนี้สันนิษฐานวานาจะเปนผลมาจาก backing ที่เปนกระดาษ ทําใหมีการยึดเกาะกันไดดีกวาฟลมและน้ํายางที่ไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) นั้นมีปริมาณการเกี่ยวพันกันของสายโซโมเลกุล (molecular entanglement) มากกวา จึงเกิดการแพรไปยังพื้นผิวและยึดกับพื้นผิวไดดีกวา ทําใหเมื่อวัดคุณสมบัติการยึดติด (tack) จึงพบวาตองใชแรงในการทําใหเกิดการแยกกันระหวางพื้นผิวทั้งสองมากกวา

จากการเปรียบเทียบเทปกาว PSA ที่เคลือบบนฟลมและกระดาษพบวา กาวที่เคลือบบนกระดาษจะมีคุณสมบัติการยึดติด (tack) สูงกวาฟลม นาจะเปนผลมาจากพื้นผิวกระดาษที่ใชเปน backing ซ่ึงมีความขรุขระ เมื่อกาวเปยกบนพื้นผิวของกระดาษ กาวจะสามารถแทรกตัวไปตามพื้นผิวที่ขรุขระของกระดาษ รวมทั้งชองวางอื่นๆ เปนสาเหตุใหกาวถูกลอคติดกับพื้นผิวของกระดาษจนสามารถเกิดการยึดเกาะเชิงกล หรือท่ีเรียกวา Mechanical Interlocking ความแข็งแรงเชิงกลนี้จะแสดงพฤติกรรมการยึดเกาะมากกวา backing ที่เปนฟลมเพราะฟลมมีพื้นผิวท่ีขรุขระนอยกวา เมื่อนําเทปกาวไปติดบนพื้นผิวที่เปนเหล็กแลว ออกแรงดึงเทปกาว จะเกิดการสงผานแรง จากพื้นผิวผาน อินเตอรเฟส (Interfaces) ซ่ึงจะพบวากระดาษมีความแข็งแรงเชิงกลที่มากกวา จึงตองใชแรงที่สูงกวาในการทําใหพันธะแตกออกจากกันเลยเปนผลทําให คุณสมบัติการยึดติด (tack) ของเทปกาว PSA เคลือบบนกระดาษมีคาสูงกวา

0123456

R = 0 R = 50 R =100 R =150 R =200R = Parts resin per hundred parts natural rubber

Force

(N)

NRL on paperNRL-re on paper

รูปที่ 38 กราฟแสดงความสัมพันธระหวางการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร กับแรงที่ใชใน

การดึงหวัวดัออกจากเทปกาว ของน้ํายางทีไ่มไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และ น้ํายางธรรมชาติที่ลดน้ําหนกัโมเลกลุ (NRL-re) ที่เคลือบบนกระดาษ

58

2. ผลการศึกษาปริมาณแทกคไิฟเออร เรซิน และ น้ําหนักโมเลกุล ท่ีมีตอคุณสมบัติการลอกออก (Peel)

การทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) นั้นเปนการวัดแรงที่ตองการแยกเทปกาวจากพื้นผิวที่ติดอยู โดยจะขึ้นอยูกับมุมของการลอกออกและอัตราเร็วในการลอก นอกจากนี้ธรรมชาติของ backing ก็มีผลกับแรงในการลอกเทปกาวออกดวย แตในการวิจัยนี้ไดควบคุมในเรื่องของมุมและอัตราเร็วในการลอกเทปกาวใหมีคาคงที่ และศึกษาผลของปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน, ผลน้ําหนักโมเลกุลของน้ํายาง และผลของ backing ที่ใชเคลือบกาว จากการทดลองจะเห็นวา ในน้ํายางที่ไมไดทําการเติม แทกคิไฟเออร เรซิน เลย ไมสามารถวัดแรงที่ใชในการลอกเทปกาวออกได เปนผลมาจาก น้ํายางยังแสดงพฤติกรรมเปนอีลาสโตเมอร (elastomer) อยู คือ เมื่อวัสดุนี้ไดรับแรงมากระทําจะสามารถเปนแปลงรูปรางและเกิดการเคลื่อนที่ไดแตเมื่อเราเอาแรงที่ใหออกก็จะทําใหวัสดุชนิดนี้เคล่ือนที่กลับมา ณ ตําแหนงเดิมและมีรูปรางเปนแบบเดิม แตเมื่อเราทําการเติมพลาสติไซรเซอร (plasticizer) ชนิดหนึ่งลงไปเพื่อปรับปรุงให ยางเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมจากเดิมที่เปน วัสดุประเภท อีลาสโตเมอร (elastomer) ใหกลายมาเปนวัสดุที่มีความอิลาสติกลดลง สามารถแสดงพฤติกรรมที่คลายกับเปน ของแข็ง และ ของเหลว ออกมาในวัสดุตัวเดียวกัน เราจะเห็นพฤติกรรมการเปนเหลว เมื่อเราใหแรงกดลงไปจะเกิดการเปยกบนพื้นผิว และเมื่อเราใชแรงคาหนึ่งในการดึงกาวออก กาวก็จะแสดงพฤติกรรมเปนของแข็งออกมา คือจะมีการตานทานแรงที่ทําใหกาวเกิดหลุดออกจากพื้นผิว สําหรับพลาสติไซรเซอร (plasticizer) ที่เติมเขาไปนี้ น้ํายางเพื่อปรับปรุงพฤติกรรมของกาวก็คือแทกคิไฟเออร เรซิน นั้นเอง จากผลการทดลอง พบวาเมื่อเพิ่มปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน จะทําใหคาคุณสมบัติการลอกออก (peel) เพิ่มขึ้น จะแสดงผลในลักษณะเดียวกันกับน้ํายางทั้งสองแบบ ที่เคลือบบน backing ทั้งสอง คือ ยิ่งเพิ่มปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน มากขึ้นก็มีแนวโนมจะทําใหคา คุณสมบัติการลอกออก (peel) สูงขึ้นเรื่อยๆ

จากการทดลองนี้ เมื่อเปรียบเทียบระหวาง เทปกาว PSA ที่เตรียมจากน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) กับน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และเคลือบบนฟลมนั้น พบวาคา คุณสมบัติการลอกออก (peel) ของน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) จะมีคาสูงกวา เหตุที่เปนเชนนี้เปนเพราะน้ํายางที่ยังไมไดลดน้ําหนักโมเลกุลนั้นมีการเกี่ยวพันกันของสายโซโมเลกุลที่มากกวา ทําใหมีความแข็งแรงมากกวาเมื่อไดรับแรงจึงเกิดการสงผานแรงที่ดีกวาเทปกาว PSA ที่เตรียมไดจากน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re)

59

ตารางที่ 11 แสดงคาเฉลี่ยและคาเบี่ยงเบนมาตรฐานของ คุณสมบัติการลอกออก (peel) ที่วัดไดจากเทปกาว PSA ที่เปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคไิฟเออร ที่ใชน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL) ที่เคลือบบนกระดาษและฟลม

050

100150200250300

R = 0 R = 50 R = 100 R = 150 R = 200

R = Parts resin per hudred parts natural rubber

Avera

ge pee

l stren

gth(N/

mm)

NRL on film

NRL-re on film

รูปที่ 39 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average peel strength (N/mm) กับเทปกาวที่มีการ

เปลี่ยนแปลงปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ในน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และที่ไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนฟลม

เมื่อเปรียบเทียบคาคุณสมบัติการลอกออก (peel) ระหวาง เทปกาว PSA ที่เตรียมจากน้ํายาง

ที่ไมไดผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุลแลว (NRL-re)

Average peel strength (N/mm)

on Film on Paper

ปริมาณ แทคคิไฟเออร (phr.) ในรอยสวนของน้ํายาง

NRL [SD]

NRL-re [SD]

NRL [SD]

NRL-re [SD]

0 0 [0] 0 [0] 0 [0] 0[0] 50 6.98 [1.93] 22.26 [7.36] 73.33 [9.70] 91.17 [21.88] 100 70.94 [17.79] 60.66 [14.22] 106.72 [19.52] 148.14 [22.54] 150 148.80[21.18] 119.90 [18.80] 149.84 [25.5] 247.34 [28.59] 200 224.49[22.20] 173.30 [10.52] 240.94 [19.35] 348.46 [39.65]

60

ที่เคลือบบนกระดาษ เมื่อเพิ่มปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน จะทําให คุณสมบัติการลอกออก (peel) เพิ่มขึ้น เชนเดียวกันฟลม แตเทปกาว PSA ที่เตรียมไดจากน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล(NRL-re) กลับมีคา คุณสมบัติการลอกออก (peel) ที่สูงกวาน้ํายางที่ไมไดผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL)

เมื่อเปรียบเทียบ ระหวางเทปกาว PSA ที่เตรียมจากน้ํายางขนที่ไมไดผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และไดผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนฟลมกับกระดาษ พบวา คาคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA ที่เคลือบบนกระดาษ มีคาสูงกวา ที่เคลือบบนฟลมเนื่องมาจากกระดาษที่ใชมีพื้นผิวที่ขรุขระจึงเกิดการยึดเกาะกันไดดีกวาฟลมเพราะมี Mechanical interlocking สูงกวาฟลม จากการยึดเกาะกันที่ดีนี้จึงทําใหเกิดการสงผานแรงระหวาง Interface ของกระดาษกับกาวที่ไดรับมากกวาเมื่อเทียบกับ ฟลม ซ่ึงฟลมมีความขรุขระนอยกวา

0100200300400500

R = 0 R = 50 R = 100 R = 150 R = 200

R = Parts resin per hundred parts natural rubber

Avera

ge pee

l stren

gth (N

/mm)

NRL on paper

NRL-re on paper

รูปที่ 40 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average peel strength (N/mm) กับเทปกาวที่มีการ

เปลี่ยนแปลงปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ในน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และที่ไมผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนกระดาษ

ผลการเปล่ียนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ท่ีมีผลตอมุมสัมผัส (Contact angle) ของเทปกาว PSA

จากการวัดคามุมสัมผัสที่ไดจากเทปกาว PSA ที่เตรียมจากน้ํายางทั้งสองชนิดบน backing ทั้งสองแบบปรากฏวาเมื่อทําการเพิ่มปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน ขึ้นทําใหมุมสัมผัส (Contact angle, θ) มคีาสูงขึ้น ซ่ึงก็หมายถึงของเหลวมีความสามารถในการเปยก บนพืน้ผิวของแข็งต่าํ แสดงวาของเหลว ไมชอบสัมผัสกับพื้นผิวที่เปนของแข็งเปนผลให มุมสัมผัส มีคามาก ในทางตรงกันขาม ถาของเหลวชอบที่จะสัมผัสกับพื้นผิวของแข็งเกิดการแผกระจายบนผิวของแข็ง ทําใหมีมุมสัมผัส มีคานอย จากผลการทดลองที่พบมีลักษณะ ตรงกันขามกับทฤษฎีที่วาเมื่อเพิ่มปริมาณ

61

แทกคิไฟเออร เรซิน ขึ้นจะปรับปรุงคุณสมบัติการเปยกใหกับกาว แตจากผลการทดลองพบวายิ่งเพิ่มปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ก็ยิ่งทําใหมุมสัมผัสมีคาสูงขึ้น แสดงวา กาวที่เคลือบลงไปมีความไมมีขั้วสูงขึ้น ซ่ึงสาเหตุที่เปนเชนนีก้็เนื่องจากวา แทกคไิฟเออร เรซิน ที่เติมลงไปนี ้มีคุณสมบัติไมมีขั้ว เมื่อเพิ่มปริมาณลงไปจึงทําให การเปยก ลดลง แตจากผลการลดน้ําหนกัโมเลกุลนั้นมีคาเปนไปตามทีสั่นนิษฐานคือ น้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) นั้นจะทําใหมีความสามารถในการเปยกดขีึ้น ดูไดจากผลมุมสัมผัส ที่ต่ํากวาเมือ่เทียบกับน้าํยางที่ลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL) สวนผลของ backing นั้นไมมีผลกับการวัดมุมสัมผัส เทาไหรนัก เพราะมุมสัมผัสที่วัดไดไมแตกตางกันมากนัน้ จะแสดงผลมุมสัมผัส ดังตารางที่ 12 ตารางที่ 12 แสดงคาเฉลี่ยมุมสัมผัส (θ) ที่ไดจากการวดัคามุมสัมผัส (Contact angle) ของเทป

กาวที่เตรยีมจากน้ํายางทีย่ังไมไดลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL) และลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบอยูบนกระดาษ และ ฟลม

มุม Theta(θ)

on Film on Paper

ปริมาณ แทกคิไฟเออร(phr.) ในรอยสวนของน้ํายาง

NRL

NRL-re

NRL

NRL-re

0 73.80 77.60 73.20 75.20 50 74.80 78.40 73.60 79.40 100 79.60 78.60 76.90 74.30 150 81.30 80.40 81.10 77.90 200 88.8 82.00 85.10 81.60

62

70

75

80

85

90

R = 0 R = 50 R = 100 R = 150 R = 200

R = Parts resin per hundred parts natural rubber

Theta

NRL on filmNRL-re on film

รูปที่ 41 กราฟแสดงความสัมพันธระหวางการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน กับ มุม

สัมผัส (Contact angle) ของเทปกาวที่เตรียมจากน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนฟลม

รูปที่ 42 กราฟแสดงความสัมพันธระหวางการเปลี่ยนแปลงปริมาณแทกคิไฟเออร เรซิน กับ มุม

สัมผัส (Contact angle) ของเทปกาวที่เตรียมจากน้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และน้ํายางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนกระดาษ

ผลการจําลองสภาวะการใชงาน ของเทปกาว PSA ท่ีมีตอคุณสมบัติการลอกออก (peel) สําหรับการตรวจสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวชนิด PSA หลังการใชงาน

นี้ก็เพื่อดูวาเมื่อใชงานจริง กาวจะมีความทนตอสารเคมีและอุณหภูมิที่ใชงาน ไดหรือไม และทําใหแรงที่ใชลอกออก มีการเปลี่ยนแปลงอยางไร โดยจะเปรียบเทียบกับเทปกาวที่ยังไมไดนําไปใชงาน

70

75

80

85

90

R = 0 R = 50 R = 100 R = 150 R = 200R = Parts resin per hundred parts natural rubber

Theta NRL on paper NRL-re on paper

63

จากการทดสอบการลอกออกหลังการนําเอาเทปกาวไปใชงาน โดยการจําลองสภาวะการใชงานจริงคือ นําเอากาวชนิด PSA ที่เตรียมไดมาติดลงบนแผน stainless steel แลวทําการพนสีสเปรย ลงไปบนแผน stainless steel ที่มีเทปกาว PSA ติดอยู หลังจากนั้นก็ทิ้งไวที่อุณหภูมิหองเปนเวลา 2-3 ช่ัวโมง แลวนําไปทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) สวนอีกแบบนั้นก็ทํานําเอาเทปกาว PSA ไปติดบนแผน stainless steel เหมือนกัน นําไปพนสี แลวจึงนําไปเขาตูอบที่อุณหภูมิ 50°C เปนเวลา 24 ช่ัวโมง แลวนําไปทดสอบคา คุณสมบัติการลอกออก (peel) และเปรียบเทียบกับเทปกาวชนิด PSA ที่ไมไดผานการนําไปใชงาน ผลปรากฏวาเทปกาวที่เตรียมจากน้ํายางขนที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนฟลมนั้น เมื่อนําไปใชงานโดยการพนสี แลวทิ้งไวที่อุณหภูมิหอง เมื่อลอกออกไมพบคราบสกปรกไวบนพื้นผิวของชิ้นงาน แสดงวากาวชนิด PSA สูตรนี้สามารถทนตอสีที่ใชพนได และมีคา คุณสมบัติการลอกออก (peel) เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับคา คุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA ที่ยังไมไดผานการใชงาน

สวนเทปกาวชนิด PSA ที่เตรียมไดจากน้ํายางที่ลด (NRL) และไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนกระดาษ เมื่อนําไปพนสี แลวทิ้งไวที่อุณหภูมิหองพบวาเมื่อนําไปทําการดึงลอกออก ไมพบคราบกาวติดอยูบนชิ้นงาน แตคา คุณสมบัติการลอกออก (peel) ที่วัดไดนั้นมีคานอยกวาเทปกาว PSA ที่ยังไมไดผานการใชงาน สาเหตุนาจะมาจากการที่กระดาษที่ใชทําเทปกาวชนิด PSA นี้ไมไดเคลือบไข ไวดานบนเมื่อนําสีสเปรยมาพนทําใหสีซึมลงไปดานลาง ซ่ึงสีสเปรยนี้ก็มีสารละลายผสมอยูเมื่อซึมลงไปดานลาง ทําใหสายโซโมเลกุลระหวางพื้นผิวของโลหะกับกาวซึ่งเกี่ยวพันกันอยูนั้น สามารถเคลื่อนไหวไดมากขึ้นจนอาจจะทําใหการเกี่ยวพันกันของสายโซโมเลกุลนั้นหลุดออกจากกัน แรงที่ใชในการลอกเทปกาวออกจึงลดลง

สวนเทปกาวที่เตรียมจากน้ํายางที่ทําการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และไมไดทําการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) ที่เคลือบบนกระดาษและฟลมหลังนําไปพนสีและผานการอบที่อุณหภูมิ 50°C เปนเวลา 24 ช่ัวโมง พบวาเมื่อนําไปทําการดึงลอกออก ไมพบคราบสกปรกของกาว บนพืน้ผิวของแผน stainless steel ที่ใชทดสอบ แสดงวากาวที่ใชสามารถที่จะทนความรอนและสารเคมีที่ใชในกระบวนการพนสีรถได สวนคา คุณสมบัติการลอกออก (peel) ที่วัดไดนั้นมีคาทั้งเพิ่มขึ้นและลดลง แตก็เพียงเล็กนอยเทานั้น

สรุปวาน้ํายางที่มีการเติมแทกคิไฟเออร เรซิน 100 - 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) สามารถใชเปนสูตรพื้นฐานที่จะนําไปสูการพัฒนาเทปกาว กาวสูตรนี้สามารถตอสารเคมีที่ใชพนสี และทนอุณหภูมิในการอบได โดยจะยึดเอากาวที่เตรียมจากน้ํายางที่ไมไดผานการลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่เคลือบบนกระดาษเปนหลัก สําหรับคา คุณสมบัติการลอกออก (peel) หลังการใชงาน ดูไดจากตารางที่ 13

64

ตารางที่ 13 แสดงผล Average peel strength ที่ไดจากการวัดคณุสมบัติการลอกออก (Peel) ของเทปกาวชนิด PSA ที่สภาวะการใชงานตางๆ

Average peel strength (N/mm2) [SD]

on film on paper

สภาวะการใชงาน NRL

[SD] NRL-re

[SD] NRL [SD]

NRL-re [SD]

กอนการใชงาน 148.80 [21.18]

119.90 [18.80]

149.84 [25.50]

247.34 [28.59]

หลังใชงานแลวไมไดอบ 180.23 [28.22]

190.37 [57.28]

134.11 [18.10]

146.81 [10.95]

หลังใชงานแลวอบ 136.73 [24.19]

129.56 [17.38]

156.28 [46.37]

207.26 [10.17]

050

100150200250300

NRL Film NRL-re Film NRL Paper NRL-re Paper

Avera

ge pee

l stren

gth (N

/mm)

Befor used

After used

After used andoven

รูปที่ 43 กราฟแสดงความสัมพันธระหวาง Average peel strength (N/mm) ของเทปกาวที่เปน

กระดาษและฟลม กับเทปกาวที่เตรียมจากน้ํายางธรรมชาติที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่มีปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) กอนพนสี, หลังพนสีแลวไมอบ, และหลังพนสีแลวอบ

65

รูปที่ 44 รูปแผนเหล็กที่ตดิดวยเทปกาว PSA หลังผานการใชงาน (backing ที่ใชเปน ฟลม)

รูปที่ 45 รูปแผนเหล็กที่ตดิดวยเทปกาว PSA หลังผานการใชงาน (backing ที่ใชเปน กระดาษ)

ผลการทดสอบคุณสมบัติทาง Rheology ของน้ํายางธรรมชาติท่ีเติมแทกคิไฟเออร เรซิน สําหรับการทดสอบดวยคุณสมบัติทางวิสโคอีลาสติก (viscoelastic) เครื่อง cone and

Plate Rheometer นี้จะเลือกมาทั้งหมด 4 ตัวอยางดวยกันไดแก - น้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และไมไดเติมแทกคิไฟเออร เรซิน - น้ํายางที่ลดน้าํหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมไดเติมแทกคิไฟเออร เรซิน - น้ํายางที่ไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) และเติมแทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํา

ยางรอยสวน (phr) - น้ํายางที่ลดน้าํหนักโมเลกุล (NRL-re) และเติมแทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายาง

รอยสวน (phr) สาเหตุที่เลือกสูตรที่มีการเติมแทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr)

เนื่องจากวา เปนสูตรที่เมื่อนําไปทดสอบคุณสมบัติการยึดติด (tack) และลอกออก (peel) พบวาคาที่ไดมีคาใกลเคียงกับเทปกาวยนที่ใชเปนมาตรฐาน หลังจากนําไปทดสอบดวยเครื่อง Cone and Plate Rheometer จะไดคาตางๆดังนี้ G’และ G”

66

สําหรับคา G’ เปนอีลาสติก (elastic) หรือ storage modulus สวน G’’ เปน viscous หรือloss modulus จากการทดสอบนี้พบคา storage modulus, G’ ของน้ํายางที่ไมไดเติมแทกคิไฟเออร เรซิน มีคาสูงกวา น้ํายางที่มีการเติม แทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) คา storage modulus , G’ นี้เปนตัวแทนของความเปนอีลาสติก (elastic) ของยาง ซ่ึงผลการทดลองปรากฏวาเมื่อทําการเติม แทกคิไฟเออร เรซิน ลงไปในน้ํายางที่ผานการละลายดวยโทลูอีน (toluene) แลวทําใหมี คา (storage modulus , G’) ลดลงดังแสดงในกราฟเปรียบเทียบในรูปที่ 46 จากกราฟที่ปรากฏแสดงใหเห็นอยางชัดเจนวาน้ํายางที่มีการเติม แทกคิไฟเออร เรซิน นั้นมีคา คา storage modulus , G’ ต่ําลง ในขณะที่น้ํายางที่ไมไดเติมแทกคิไฟเออร เรซิน ที่ลดและไมไดลดน้ําหนักโมเลกุลนั้นมีคาใกลเคียงกันและน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุลท่ีเติม แทกคิไฟเออร เรซิน นั้นแสดงคา storage modulus ,G’ ต่ําที่สุด จากการทดลองนี้ไดแสดงใหเห็นวาแทกคิไฟเออร เรซิน สามารถเขาไปปรับปรุงคุณสมบัติวิสโคอีลาสติก (viscoelastic) ของน้ํายางไดทําใหมีการลดลงของ คา storage modulus , G’

จากการศึกษาของ Shana Bunker และคณะ [14] ในผลของ dynamic mechanical analysis (DMA) ไดกลาววาการใชงานของเทปกาว PSA มีความสัมพันธกับคุณสมบัติวิสโคอีลาสติก ( viscoelastic) ที่ตอบสนองจากเนื้อกาว สําหรับคา storage modulus ของ อะคิลิก เมททิล โอลิเอท (acrylated methyl oleate, AMO) ซ่ึงเปนโฮโมพอลิเมอรและอะคิเลท เมททิล โอลิเอท (acrylated methyl oleate, AMO)-โค-เมททิล เมททาคิเลท (methyl metharcylate, MMA) มีความคลายคลึงกันมาก พบวา ไมมีบริเวณ plateau ในกราฟ storage modulus และ loss modulus ในโพลิเมอรทั้ง 2 ชนิดนี้ ซ่ึงไมมี crosslink และมีน้ําหนักโมเลกุลท่ีต่ํา หรือราวๆ criticial molecular weight ทําใหไมเพียงพอตอการเกิดการเกี่ยวพันกันของสายโซโมเลกุล (physical entanglements)ในโพลิเมอร เหลานี้ จึงมีการตอบสนองของแรงยึดเหนี่ยวภายในโมเลกุล (cohesive strength) ที่ต่ํามาก และมีคุณสมบัติดานการเฉือนต่ํา แตก็สามารถเกิดการเปยก กับพื้นผิวที่มีความขรุขระไดงาย ซ่ึงมีความสําคัญที่ทําใหการสัมผัส ของกาวดีขึ้น แตเมื่อเพิ่ม 1,4 บิวตะไดออล ไดอะคิเลท (1,4-butanediol diacrylate, BDDA) ซ่ึงเปนโมโนเมอร ลงไปในกาว ทําใหบริเวณ plateau เพิ่มขึ้นเปนผลมาจากความแข็งของหมูอะคิลิก แอซิก (acrlic acid groups) ที่ทําให storage modulus เพิ่มขึ้น

67

รูปที่ 46 กราฟแสดงคา storage modulus, G’ (Pa) กับ ความถี่ (rad/s) ของน้ํายางที่ผานการลด

น้ําหนกัโมเลกลุ (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่เติมและไมไดเติม แทกคิไฟเออร เรซิน

0.1

1

10

100

1000

10000

0.1 1 10 100 1000Frequency (rad/s)

G" (P

a)

NRL R=0NRL R=150NRL-re R=0NRL-re R=150

รูปที่ 47 กราฟแสดงคา loss modulus, G” (Pa) กับความถี่ (rad/s) ของน้ํายางที่ผานการลดน้ําหนัก

โมเลกุล (NRL-re) และไมไดลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL) ที่เติมและไมไดเติม แทกคิไฟเออร เรซิน

0.1

1

10

100

1000

10000

0.1 1 10 100 1000Frequency (rad/s)

G' (Pa) NRL R=0 NRL R=150 NRL-re R=0 NRL-re R=150

68

เชิงอรรถทายบทที่ 4

13โสภา อิสระ, “การพัฒนาการผลิตยางธรรมชาติโดยเทคนิคการลดน้ําหนักโมเลกุล,” (วิทยานิพนธระดับมหาบัณฑิต ภาควิชาเทคโนโลยียางและพอลิเมอร คณะวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร วิทยาเขตปตตานี, 2544), 90.

14Shana Bunker, et al “Miniemulsion polymerization of acrylated methyl oleate for pressure sensitive adhesive,” International Journal of Adhesion and adhesives 23 (2003) : 29-38.

69

บทท่ี 5 สรุปผล และเสนอแนะ

สรุปผลการทดลอง

จากการศึกษาปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน ที่เติมเขาไปในน้ํายางธรรมชาติ เพื่อแปรรูปเปนผลิตภัณฑประเภทเทปกาวนั้น เมื่อเพิ่มปริมาณ แทกคิไฟเออร เรซิน จะทําใหคุณสมบัติการยึดติด (tack) ของเทปกาว มีคาเพิ่มขึ้น จนกระทั่งเมื่อเติม แทกคิไฟเออร เรซิน 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) หลังจากนั้นเมื่อเติม แทกคิไฟเออร เรซิน เขาไปจนถึง 200 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr) คุณสมบัติการยึดติด (tack) จะเริ่มลดลงเล็กนอยเนื่องจาก แทกคิไฟเออร เรซิน ที่เติมเขาไปนั้น เกิดการรวมตัวกันเอง แลวแยกเฟสออกจากน้ํายางธรรมชาติ ผลของคุณสมบัติการยึดติด (tack) มีความสัมพันธกับคุณสมบัติทางวิสโคอีลาสติก (viscoelastic) ของกาว จะเห็นไดจากเมื่อเติมแทกคิไฟเออร เรซินลงในน้ํายางธรรมชาติ ทําใหคาสตอเรสมอดูลัสของของผสมลดลงเมื่อเทียบกับน้ํายางธรรมชาติ สําหรับคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวนั้น เมื่อเพิ่มปริมาณแทกคิไฟเออร ทําใหคุณสมบัติการลอกออก (peel) มีแนวโนมเพิ่มขึ้นเปนเสนตรง สวนผลของน้ําหนักโมเลกุลน้ํายางธรรมชาติที่สงผลกับคุณสมบัติการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว ยังไมสามารถสรุปผลไดอยางแนชัด เนื่องจากเมื่อทําการเปลี่ยนแปลงชนิด backing ที่ใชทําใหคุณสมบัติดังกลาวไมคงที่ จึงควรทําการศึกษาเพิ่มเติมในสวนนี้ ทั้งนี้ พบวาเมื่อเติมแทกคิไฟเออรตั้งแต 100 - 150 สวนในน้ํายางรอยสวน สามารถที่จะนําไปใชผลิตเทปกาวประเภท masking tape ได

ขอเสนอแนะ 1. จากการทดลองนี้พบวา น้ํายางธรรมชาติ ที่ลดน้ําหนักโมเลกุลนั้น มีความสัมพันธกับ backing ที่ใชในการวิจัยนี้ แตเนื่องจากวายังไมสามารถหาขอสรุปใหกับงานวิจัยนี้ได ดังนั้นจึงควรมีการศึกษาความสัมพันธระหวาง backing หลาย ๆ ชนิดและขนาดของน้ําหนักโมเลกุล หลายๆขนาด เพื่อหาขอพิสูจน วาน้ําหนักโมเลกุล มีความสัมพันธกับคุณสมบัตการยึดติด (tack) และการลอกออก (peel) ของเทปกาว PSA อยางไร 2. ในอุตสาหกรรมการผลิตน้ํายางขนนั้น จะมีสวนของน้ํายางที่เรียกวา ยางสกิม ซ่ึงมีน้ําหนักโมเลกุลต่ํา และราคาถูก จึงนาที่จะนํามาทดลองใชเปนวัตถุดิบในการเตรียมกาว เพื่อผลิตเปนเทปกาว นอกจากจะชวยลดขั้นตอนในการลดน้ําหนักโมเลกุลแลว ยังชวยลดตนทุนในการผลิตอีกดวย

70

3.จากงานวิจัยนี้ยังควรศึกษาการเปลี่ยนแปลงขนาดน้ําหนักโมเลกุลของน้ํายางธรรมชาติที่ลดลง เพื่อดูวาการเปลี่ยนแปลงขนาดของน้ําหนักโมเลกุลท่ีมีผลตอพฤติกรรมการยึดติดและการลอกออกของเทปกาว PSA อยางไร

71

บรรณานุกรม

1บริษัท เอ็น แอนด พี เคมิคัลแอ็ดวานซ จํากัด. กาวลาเทค, น้ํายางธรรมชาติ [Online]. 16 มกราคม 2547 แหลงทีม่า: http://www2.se-ed.net/coolant/index.htm

2พรพรรณ นิธิอุทัย. สารเคมีสําหรับยาง. ม.ป.ท., 2528. 3โสภา อิสระ. “การพัฒนาการผลิตยางธรรมชาติโดยเทคนิคการลดน้ําหนักโมเลกุล.” วิทยานพินธ

ปริญญามหาบัณฑิต ภาควิชาเทคโนโลยียางและพอลิเมอร คณะวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร วิทยาเขตปตตานี, 2544.

4อิทธิพล แจงชัด, พอลิเมอรคอมโพสิต, ม.ป.ท., 2544. 5อรสา ภัทรไพบูลย และ เรวดี แตงเกล้ียง. “อายุการเก็บและการปรับปรุงการเซ็ทตัวของกาวน้ํายาง.”

รายงานการเสนอผลงานวิจยัในการประชุมวิชาการเพื่อเผยแพรผลงานวจิัย มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร วิทยาเขตปตตานี. ม.ป.ท., 181-191.

6Akiyama, S. et al. “Phase behavior and pressure sensitive adhesive properties in blends of poly (styrene-b-isoprene-b-styrene).” Polymer 2000, 41 (2000): 4021-4027.

7Banba, T. et al. “Process for producing natural rubber for pressure-sensitive adhesive and natural rubber based pressure-sensitive adhesive composition.” United States Patent Application 2001, (25 October 2001): n. pag.

8Brockmann, W., Huther R. “Adhesive mechanisms of pressure sensitive adhesive.” International Journal of Adhesion and adhesives 1996, 16 (1996): 81-86.

9Comyn, J. “Surface characterization of pentaerythritol rosin ester.” International Journal of Adhesion and adhesives 1995, 15 (November 1995): 9-14.

10Dae, J. Kim., Hyun, J. Kim, and Goan, H. Yoon. “Effect of substrate and tackifier on peel strength of SIS (Styrene-isoprene-styrene)-based HMPSAs.” International Journal of Adhesion and Adhesive 2005, 25 (2005): 288-295.

11Irving, Skeist. A handbook of adhesives. 2nd ed. New York: Van Nostrand Reinholp, 1989. 12 . B handbook of adhesives. 3rd ed. New York: Van Nostrand Reinholp, 1990. 13Jin, Kon Kim., Woo, Ha Kim., Dong, hyun Lee. “Adhesion properties of UV crosslinked

polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene copolymer and tackifier mixture.” Polymer 2000, 43 (2000): 5005-5010.

14Packham, D.E. Handbook of Adhesion. n.p.: Longman Group UK Limited, 1992.

72

15 Pizzi, A., Mihal, K.L. Handbook of adhesive technology. 2nd ed. New York: Marcel Dekker,

2003. 16Pocius, Alphonsus. Adhesion and Adhesives Technology An Introduction. New York: Hanser

Publishers, 1997. 17Rippel, M.M., Costa, C.A.R, F. Galembeck. “Natural rubber latex modification by sodium

polyphosphate: a SPM study on the improved latex adhesion to glass sheet.” Polymer, (2004): 1-10.

18Shana, Bunker et al “Miniemulsion polymerization of acrylated methyl oleate for pressure sensitive adhesive.” International Journal of Adhesion and adhesives 2003, 23 (2003):29-38.

19Tyczkowski, J., Krawczyk, I., Wozniak, B. “Modification of styrene-butadiene rubber surface by plasma chlorination.” Surface and Coating technology. 2003, 174-175 (2003): 849-853.

73

ภาคผนวก

74

ภาคผนวก ก

ขอมูลดิบจากการทดสอบตางๆ

75

ตารางที่ 14 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) ใน PSA ที่ไมไดเติมแทกคิไฟเออร

Maximum Force (N) Film Paper

คร้ังที่

NRL NRL-re NRL NRL-re 1 0.21 0.27 0.35 0.58 2 0.23 0.27 0.47 0.57 3 0.19 0.29 0.50 0.54 4 0.19 0.29 0.51 0.54 5 0.22 0.26 0.37 0.58 6 0.16 0.27 0.49 0.58 7 0.22 0.26 0.34 0.67 8 0.21 0.26 0.30 0.60 9 0.22 0.25 0.43 0.71 10 0.22 0.25 0.50 0.64

Average 0.21 0.26 0.43 0.60 SD 0.02 0.015 0.08 0.054

76

ตารางที่ 15 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) ใน PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 50 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr)

Maximum force (N)

Film Paper

คร้ังที่ NRL NRL-re NRL NRL-re

1 1.47 1.55 0.72 1.22 2 1.13 1.06 0.82 0.89 3 1.02 1.13 1.01 1.50 4 106.3 1.26 0.96 0.93 5 1.04 1.22 0.77 1.18 6 1.02 1.06 0.84 1.10 7 0.85 1.06 0.83 0.98 8 0.98 1.18 0.99 1.52 9 - - 0.98 0.91 10 0.88 1.07 1.15 1.17

Average 1.06 1.22 0.91 1.14 SD 0.18 0.18 0.13 0.23

77

ตารางที่ 16 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) ใน PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 100 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr)

Maximum force (N)

Film Paper คร้ังที่

NRL NRL-re NRL NRL-re 1 - 3.00 - 2.73 2 2.06 - 2.68 2.62 3 2.02 - 3.17 1.96 4 2.26 2.55 3.68 1.78 5 2.58 2.27 3.41 2.03 6 2.83 1.79 3.32 2.01 7 2.71 2.40 2.98 1.80 8 2.64 3.67 3.11 2.45 9 2.99 2.18 - 2.01 10 2.42 2.57 3.72 2.70

Average 2.50 2.54 3.26 2.21 SD 0.34 0.57 0.35 0.37

78

ตารางที่ 17 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack)ใน PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 150 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr)

Maximum force (N)

Film Paper คร้ังที่

NRL NRL-re NRL NRL-re 1 2.20 3.20 5.05 4.56 2 2.82 3.06 5.54 - 3 2.75 3.63 - 3.58 4 2.81 3.05 5.29 4.37 5 2.50 3.69 - 3.99 6 - 3.37 5.52 3.45 7 3.15 3.85 5.04 3.90 8 3.04 3.38 5.45 3.49 9 2.86 3.24 5.68 3.70 10 3.26 - 5.07 3.38

Average 2.82 3.39 5.33 3.82 SD 0.33 0.28 0.25 0.42

79

ตารางที่ 18 ผลของคุณสมบัติการยึดตดิ (tack) ใน PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 200 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr)

Maximum force (N)

Film Paper คร้ังที่

NRL NRL-re NRL NRL-re 1 2.50 2.98 4.80 2.85 2 2.36 3.76 5.39 2.69 3 2.43 3.11 4.77 4.16 4 2.61 3.72 5.23 3.79 5 2.80 2.77 4.92 3.89 6 2.95 3.54 4.51 4.01 7 2.88 3.28 5.57 3.44 8 2.85 3.83 - 3.32 9 - 3.57 4.66 4.66 10 - 2.85 5.65 -

Average 2.67 3.34 5.06 3.64 SD 0.23 0.39 0.42 0.63

80

ตารางที่ 19 ผลของคุณสมบัติการลอกออก (Peel) ของ PSA ที่ไมไดเติมแทกคิไฟเออร

Average peel strength (N/mm) Film Paper

คร้ังที่

NRL NRL-re NRL NRL-re 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 5 0 0 0 0 6 0 0 0 0 7 0 0 0 0 8 0 0 0 0 9 0 0 0 0 10 0 0 0 0

Average 0 0 0 0 SD 0 0 0 0

81

ตารางที่ 20 ผลคุณสมบัติการลอกออก (Peel) ของ PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 50 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr)

Average peel strength (N/mm)

Film Paper

คร้ังที่ NRL NRL-re NRL NRL-re

1 4.78 27.49 - 88.44 2 8.09 16.35 61.19 123.34 3 5.27 17.35 83.55 62.97 4 4.97 33.90 - 119.55 5 - 29.47 66.54 - 6 9.2 25.71 85.94 - 7 8.7 10.85 - 63.83 8 5.8 23.55 - 107.75 9 - 23.97 68.71 - 10 8.87 14.00 74.09 72.37

Average 6.98 22.26 73.33 91.17 SD 1.93 7.36 9.70 25.88

82

ตารางที่ 21 ผลคุณสมบัติการลอกออก (Peel) ของ PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 100 สวนในน้ํายางรอย สวน (phr)

Average peel strength (N/mm)

Film Paper

คร้ังที่ NRL NRL-re NRL NRL-re

1 75.39 60.43 135.11 - 2 92.11 44.40 82.03 134.86 3 71.53 87.21 81.72 188.25 4 74.06 - 116.01 147.79 5 43.09 66.01 90.34 154.20 6 60.06 71.84 - - 7 50.04 57.06 - - 8 58.18 46.16 117.12 141.69 9 94.22 52.24 114.48 122.09 10 90.70 - 116.97 -

Average 70.94 60.66 106.72 148.14 SD 17.96 14.22 19.52 22.54

83

ตารางที่ 22 ผลคุณสมบัติการลอกออก (Peel) ของ PSA ที่เติมแทกคิไฟเออร 150 สวนใน น้ํายางรอยสวน (phr)

Average peel strength (N/mm)

Film Paper

คร้ังที่ NRL NRL-re NRL NRL-re

1 123.92 134.39 166.36 266.03 2 154.18 124.31 106.18 265.63 3 176.88 160.58 125.19 226.17 4 137.56 104.67 111.36 245.59 5 135.06 122.58 178.99 256.31 6 131.39 102.17 167.43 205.21 7 147.77 - 150.06 236.80 8 192.47 107.27 154.25 216.56 9 140.14 116.97 188.80 274.22 10 148.62 106.23 - 280.88

Average 148.80 119.90 149.84 247.34 SD 21.18 18.68 25.50 25.59

84

ตารางที่ 23 ผลคุณสมบัติการลอกออก (Peel) ของ PSA ที่เติม แทกคิไฟเออร 200 สวนในน้ํายางรอยสวน (phr)

Average peel strength (N/mm)

Film Paper

คร้ังที่ NRL NRL-re NRL NRL-re

1 227.22 174.16 213.54 384.08 2 227.10 193.14 - 360.84 3 254.11 170.63 - 379.59 4 265.48 171.36 253.77 382.87 5 264.32 173.38 231.26 367.38 6 217.67 173.24 241.77 331.91 7 274.22 157.21 269.82 354.70 8 225.86 - 364.79 9 - 235.52 274.22 10 - - 284.22

Average 244.49 173.30 240.94 348.46 SD 22.20 10.52 19.35 39.65

85

ตารางที่ 24 ผลการวัดมุมสัมผัส (Contact angle, θ) ของ PSA ที่มีการเติมแทกคิไฟเออรปริมาณ ตางๆ

Theta (θ)

ช่ือตัวอยาง on Film no Paper

NRL R=0 73.80 73.20 NRL R=50 74.80 73.60 NRL R=100 79.60 76.90 NRL R=150 81.30 81.10 NRL R=200 88.80 85.10 NRL-re R=0 77.60 75.20 NRL-re R=50 78.40 79.40 NRL-re R=100 78.60 74.30 NRL-re R=150 80.40 77.90 NRL-re R=200 82.00 81.60

หมายเหต ุ

NRL หมายถึง น้ํายางที่ไมผานการลดน้ําหนกัโมเลกุล NRL-re หมายถึง น้ํายางที่ผานการลดน้ําหนักโมเลกุล R หมายถึง Tackifier resin ที่ปริมาณตางๆ

86

ตารางที่ 25 ผลของการทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวหลังการพนสีที่ทิ้งไวที่อุณหภูมิหองเปนเวลา 3 ช่ัวโมง

Average peel strength (N/mm)

on film on paper

ตัวอยางที ่NRL NRL-re NRL NRL-re

1 191.544.08 268.68 136.53 137.40 2 151.35 151.23 127.93 136.55 3 172.67 141.17 136.54 144.92 4 223.22 156.72 109.69 162.59 5 162.37 234.08 159.90 152.63

Average 180.23 190.37 134.11 146.81 SD 28.22 57.28 18.10 10.95

ตารางที่ 26 ผลการทดสอบคุณสมบัติการลอกออก (peel) ของเทปกาวหลังการพนสทีี่ผานการอบที่

อุณหภูมิ 50°C เปนเวลา 24 ช่ัวโมง

Average peel strength (N/mm) on film on paper

ตัวอยางที ่

NRL NRL-re NRL NRL-re 1 123.73 137.34 199.48 205.37 2 155.60 116.40 159.27 197.63 3 108.98 110.50 201.97 223.28 4 167.75 129.28 124.82 210.07 5 127.57 154.30 95.86 199.96

Average 136.73 129.56 156.28 207.26 SD 24.19 17.38 46.37 10.17

87

ตารางที่ 27 แสดงคา storage modulus, G’ ของตัวอยางน้าํยางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL) ที่เติมและไมไดเติมแทกคิไฟเออรที่ความถี่ตางๆ

ตัวอยางที่ทดสอบ Frequency

(rad/s) NRL R=0

NRL R=150

NRL-re R=0

NRL-re R=150

0.1 84.38 24.61 131.35 2.64 0.16 220.04 42.60 239.47 5.56 0.25 311.62 89.72 315.32 5.74 0.40 374.25 93.22 379.85 7.09 0.63 418.29 110.48 430.83 7.58 1.00 455.48 144.26 474.32 7.80 1.58 488.15 163.10 514.23 8.60 2.51 521.67 186.77 554.94 8.81 3.98 554.07 199.37 594.44 9.27 6.31 587.31 212.41 636.24 9.92 10.00 621.59 234.16 680.61 10.35 15.85 660.70 259.86 726.86 11.14 25.12 698.16 281.70 772.69 11.11 39.81 735.35 310.90 819.89 12.16 63.10 772.96 322.33 865.25 12.59 100.00 811.39 369.89 912.00 14.05

88

ตารางที่ 28 แสดงคา loss modulus, G” ของตัวอยางน้าํยางที่ลดน้ําหนักโมเลกุล (NRL-re) และไมลดน้ําหนกัโมเลกุล (NRL) ที่เติมและไมไดเติมแทกคิไฟเออรที่ความถี่ตางๆ

ตัวอยางที่ทดสอบ

Frequency (rad/s) NRL R=0

NRL R=150

NRL-re R=0

NRL-re R=150

0.1 31.27 25.04 40.94 2.32 0.16 51.59 20.98 65.10 3.35 0.25 62.57 42.12 79.05 3.26 0.40 69.20 38.72 88.70 3.19 0.63 72.74 34.95 95.45 3.07 1.00 78.63 47.84 100.69 3.43 1.58 81.98 61.69 105.54 4.14 2.51 86.34 64.36 110.45 4.00 3.98 90.81 71.62 115.47 3.95 6.31 94.10 76.07 119.35 3.82 10.00 98.75 77.98 123.68 4.00 15.85 102.82 88.26 128.50 3.99 25.12 106.94 94.94 132.26 3.81 39.81 113.18 99.48 139.24 4.20 63.10 119.61 97.61 144.58 4.21 100.00 122.83 129.48 148.16 5.02

89

ภาคผนวก ข ทฤษฎีการยึดเกาะ (Theories of Adhesion)

90

ทฤษฎีการยึดเกาะ (Theories of Adhesion)[15] กลไกการยึดเกาะของ Adhesion มีทั้งหมดมีกลไก 5 แบบ ไดแก

1. การดูดซับและการเปยก (Adsorption and Wetting) เมื่อพื้นผิวสองพื้นผิวที่ไมมีประจุไฟฟาอยูใกลกันมากพอ จะเกิด “แรงดึงดูดเชิงกล”

(Physical attration) เชนการเปยก (Wetting) ของของเหลวบนพืน้ผิวของแข็ง ในกรณขีองของแข็ง 2 ชนิดอยูใกลชิดกันมากถึงระดับจุลภาค (ไมครอน) หรือระดับอะตอม ความขรุขระ(Roungness) ของพื้นผิวจะเปนสิ่งขัดขวางไมใหเกิดการยึดเกาะหรือสัมผัส จะมีเพยีงบางตําแหนงเทานั้นที่สามารถเกิดการสัมผัสกันได ในกรณีของเหลวบนของแข็งสามารถเกิดการเปยกไดงาย การเปยกจะเกิดมากหรือนอยแสดงไดดวย “มุมสัมผัส” ( C o n t a c t a n g l e ,θ ) ดังแสดงในรูปที่ 4 8 ถาของเหลวมีความสามารถในการเปยก ( W a t t a b i l i t y ) บนพื้นผิวของแข็งดี ของเหลวชอบที่สัมผัสกับพื้นผิวของแข็งเกิดการแผกระจายบนผิวของแขง็ ทําใหมีคามมุสัมผัส θ นอย ในทางตรงกันขามถาวัสดุมีความสามารถในการเปยกต่ํา ของเหลวไมชอบสัมผัสกับของแข็งเปนผลใหมีคามุมสัมผัส θ มาก สมบัติการเปยกของของเหลวบนพืน้ผิวของแข็ง สามารถแสดงในรูปสมการงายๆ ของดูปรี (Dupre equation) แสดง งานของการยึดเกาะ (Work of adhesion, WA) ของของเหลวบนของแข็งดังนี ้

WA = γ1 +γ2 +γ12 (1) เมื่อ γ1 และ γ2 คือคาพลังงานพื้นผิวอิสระ (Surface free energy) ของของเหลวและ

ของแข็งตามลําดับ γ12 คือคาพลังงานพื้นผิวอิสระของอินเตอรเฟสระหวางของเหลวและของแข็ง สมการนี้สามารถโยงใหสัมพันธกับกรณีของเหลวบนพื้นผิวอิสระของอินเตอรเฟสระหวางของเหลวและของแข็งดังรูปที่ 49 โดยใชสมการของยัง (Young equation) ทําสมดุลของแรงกระทําที่จุด “A” ตามแนวระนาบ สามารถเขียนสมการในรูป

γSV = γSL + γLVCos θ (2) เมื่อ γSV , γSL และγLV คือ คาพลังงานพื้นผิวอิสระ (Surface free energy) หรือแรงตึงผิว

(Surface tension) ของอินเตอรเฟสระหวางของแข็ง-กาซ ของแข็ง-ของเหลว และของแข็ง-กาซ ตามลําดับ และ θ คือคามุมสัมผัส (Contact angle) พื้นของแข็งจะทําการวัดคาแรงตึงผิวไดยาก ในขณะที่เราสามารถทําการทดลองวัดคาแรงตึงผิวของเหลวไดงาย การหาคาแรงตึงพื้นผิวของของแข็งสามารถทําไดโดยการใชของเหลวที่ทราบคาแรงตึงผิวเปยกบนผิวของแข็ง โดยมีการนิยามคา “แรงตึงผิววิกฤต” (Critical surface tension, γC ) กลาวคือของเหลวที่มีคาแรงตึงผิวนอยกวาแรงตตึงผิววิกฤตของของแข็ง (γLV < γC) เทานั้นที่สามารถเกิดการเปยกทันทีทันใด

เราสามารถรวมสมการ (1) และ (2) โดยให γ1= γSV , γ2= γLV และ γ12 = γSL ทําใหไดสมการ

91

WA =γSV + γLV- γSL (3)

WA = γLV +γLVCos θ(4) คางานของการยึดเกาะ (WA) แสดงถึงแรงหรือพันธะทางกายภาพที่เกิดเนื่องจากแรง

กระจายตัวระหวางโมเลกุล (Intermolecular dispersion force) ที่สัมผัสและเกิดการเปยกหรือการยึดเกาะกัน

(a)

(b)

รูปที่ 48 (a) การยึดเกาะระหวางพื้นผิวขรุขระของของแข็งสองชนิด สังเกตจุดสัมผัสเพียงเล็กนอย

ทําใหเกิดการยึดเกาะที่ไมแข็งแรง (b) มุมสัมผัส (Contact angle, θ) และแรงตึงผิว(Surface tension,γ) ของหยดของเหลวบนพื้นผิวของแข็ง สัญลักษณ SV,SL และ LV แทนของแข็ง-กาซ, ของแข็ง-ของเหลว และของเหลว-กาซ ตามลําดับ [15]

2. การแพรเขาหากันหรืออินเตอรดิฟฟวชนั (Interdiffusion)

การยึดเกาะของพื้นผิวพอลิเมอรสองชนิดสามารถเกิดได ถาโมเลกุลพอลิเมอรบริเวณพื้นผิวสัมผัสทั้งสองชนิดมีการแพร (Diffusion) เขาหากันและกันดังรูปที่ 49 ความแข็งแรงของการยึดเกาะชนิดนี้จะขึ้นอยูกับปริมาณการเกี่ยวพันกับของสายโซโมเลกุล (Molecular entanglement) วามีมากหรือนอย อีกทั้งขึ้นอยูกับชนิดและจํานวนสายโซโมเลกุล เนื่องจากความสามารถในการแพรและการพันกันของสายโซขึ้นอยูกับความสามารถในการเคลื่อนที่ของสายโซโมเลกุล (Molecular motion) ดังนั้นการยึดเกาะแบบอินเตอรดิฟฟวชันสามารถเพิ่มโดยการใชตัวทําละลาย (Solvents) ทาที่พื้นผิว หรือการใชสารเติมแตจําพวกพลาสติกไซเซอร (Plasticzers) ทําใหสายโซโมเลกุลพอลิ

92

เมอรสามารเคลื่อนที่ไดงาย กลไกการยึดเกาะแบบนี้สามารถเกิดกับพื้นผิวที่มีการเคลือบพอลิเมอรเพื่อปรับปรุงผิวกอนแลวจึงทําการเคลือบกาวลงไป 3. แรงดงึดดูประจุหรือไฟฟาสถิตย (Electrostatic Attraction)

แรงดึงดูดจะเกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวทั้งสองชนิดที่มีประตุตางกันมาอยูใกลกัน นั่นคือถาพื้นผิวหนึ่งมีประจุบวก (Net positive charge) และอีกพื้นผิวหนึ่งมีประจุรวมเปนลบ (Net negative charge) ตัวอยางเชน อันตรกิริยาระหวางกรด-เบส (Acid-base interaction) และพันธะไอออนิก (Ionic bounding) แสดงในรูป (b) และ (c) ความแข็งแรงของกลไกการยึดเกาะชนิดนี้ขึ้นกับความหนาแนนประจุ (Charge density) แรงดึงดูดระหวางประจุหรือไฟฟาสถิตจะไมใชแรงยึดเกาะหลักระหวางพื้นผิวสองพื้นผิว แตแรงดึงดูดชนิดนี้มีสวนรวมกับกลไกการยึดเกาะชนิดอื่น ชวยใหเกิดการยดึเกาะกันระหวางสองพื้นผิวไดดีขึ้น เชนการยึดเกาะของสารคูควบประเภทไซเลน (Silane coupling agent) ที่มีหมูฟงกชันเปนประจุบวก (Cationic function groups) เปนตน 4. พันธะทางเคมี (Chemical Bounding)

เปนกลไกการยึดเกาะที่สําคัญที่สุดชนิดหนึ่ง แสดงในรูป (d) เกิดขึ้นเมื่อพ้ืนผิวหนึ่งมีหมูฟงกชันทางเคมี (Function groups) บนพื้นผิวและอีกพื้นผิวหนึ่งมีหมูฟงกชันที่สามารถเกิดปฏิกิริยาเคมี เกิดเปนพันธะทางเคมีไดแก พันธะโควาเลนตเชื่อมระหวางพื้นผิวสองพื้นผิว ซ่ึงเปนการยึดเกาะที่แข็งแรง ความแข็งแรงของกลไกการยึดเกาะชนิดนี้ขึ้นกับจํานวนและชนิดของพันธะที่เกิดขึ้น การเสียสภาพของพื้นผิวระหวางอินเตอรเฟสจะเกี่ยวของกับการแตกหักของพันธะเคมีนี้ ตัวอยางการยึดเกาะดวยพันธะทางเคมีไดแก การเกิดพันธะโควาเลนตระหวางสารคูควบ (Coupling agent) กับหมูฟงกชันบนพื้นทั้งสอง 5. การยึดเกาะเชิงกล (Mechanical Adhesion หรือ Mechanical Interlocking)

การยึดเกาะเชิงกลเกิดเมื่อกาวเปยกไปบนพื้นผิวที่เปน backing ขณะเปนของไหลสามารถแทรกตัวไปบนพื้นผิวที่ขรุขระของ backing รวมทั้งซอกรองรูและ ชองวางอื่นๆ บนพื้นผิว เมื่อสารละลายระเหย ทําใหเกิดการเซ็ตตัว เปนเหตุเกิดการล็อกติดอยูกับพื้นผิวของ backing แสดงดังรูปที่ (e) ความแข็งแรงของการยึดเกาะนี้ขึ้นอยูกับความขรุขระ (Roughness) ของพื้นผิวที่จะเกิดการสัมผัส ทําใหเกิดการแทรกตัวของกาว รวมทั้งปจจัยตางๆ ที่มีผลตอความสามารถของกาว ในการเปยกและแทรกตัวในพื้นผิวที่จะยึดติด เชน ความหนืดของกาวพื้นผิวที่มีความเรียบเกินไปจะเกิดการยึดเกาะเชิงกลนอยหรือไมมีเลย

93

รูปที่ 49 แสดง กลไกการยดึเกาะชนิดตางๆ (a) อินเตอรดิฟฟวชัน (Interduffusion) (b) แรงดึงดดู

ไฟฟาสถิตย (c) แรงดึงดดูระหวางประจุของโมเลกุลที่มีประจุลบพื้นผิวท่ีมีประจุบวก (d) พันธะทางเคมเีกิดระหวางหมู A บนพื้นผิวหนึ่งกับหมู B บนพื้นผิวหนึ่ง และ (e) การยดึเกาะเชิงกล (mechanical interlocking) [15]

94

เชิงอรรถทายภาคผนวก ข ทฤษฎีการยึดเกาะ (Theories of Adhesion)

15อิทธิพล แจงชัด, พอลิเมอรคอมโพสิต, (กรุงเทพมหานคร : ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง, 2544), 75-80.

95

ภาคผนวก ค วิธีการหาน้ําหนักโมเลกุล

ดวยเครื่องวัดความหนืดชนิด Ubbelohde Viscometer

96

วิธีการหาน้ําหนักโมเลกุลดวยเคร่ืองวัดความหนืดชนิด Ubbelohde Viscometer [12] 1. เตรียมสารละลายยางในตัวทําละลาย (เบนซิน) ใหมีความเขมขน 0.5 กรัม/เดซิลิตร ใหมีปริมาตร 50 มิลลิลิตร เขยาจนละลาย 2. ปเปตสารละลายยางมา 25 มิลลิลิตร ลงในขวดหาปริมาตรขนาด 50 มิลลิลิตร แลวเติมเบนซินจนครบ 50 มิลลิลิตร ซ่ึงจะไดสารละลายยางมีความเขมขน 0.25 กรัม/เดซิลิตร จากนั้นเตรียมสารละลายยางใหมีความเขมขน 0.125 และ 0.063 กรัม/เดซิลิตรตามวิธีขางตน 3. ลาง viscometer ดวยเบนซิน 2-3 คร้ัง แลวหาเวลาที่สารไหลผานตําแหนงที่ขีดไวที่ตัว viscometer(effux time) ของเบนซิน(t0) ที่มีการควบคุมอุณหภูมิเทากับ 30 °C 4. ใชสําลีกรองสารละลายยาง แลวใสลงใน viscometer ลาง 2-3 ครั้ง แลวใสสารละลายยางตั้งทิ้งไวที่อุณหภูมิ 30 °C เปนเวลา 5 นาที แลวหาคา effux time ที่ความเขมขนตางๆ คือ 0.5,0.25,0.125 และ 0.063 กรัม/เดซิลิตร 5. คํานวณคา relative viscosity, specific viscosity และ inherent viscosityดังสูตรในตารางที่ 3 ตารางที่ 29 สูตรที่ใชในการคํานวนคา relative viscosity, specific viscosity และ inherent

6. เขียนกราฟความสัมพันธระหวาง ηsp/c กับ c และ(lnηr)/cกับ c แลวหาคา Intrinsic viscosity จากความชันของกราฟ 7. คํานวณหาน้ําหนักโมเลกุล Mv จากสมการ Mark-Houwink-Sakurade equation [η] = KMa

v เมื่อ η = Intrinsic viscosityในกรณีที่ใชเบนซินเปนตัวทําละลาย ที่อุณหภูมิ 30 °C คา a = 0.667, K = 50.2 x 103

Commom name Recomomemded name Symbol and Define Equation

Relative viscosity Specific viscosity Reduce viscosity Intrinsic viscosity Inherent viscosity

Viscosity ratio - Viscosity number Logarithmic viscosity Limiting viscosity number

ηr = η/η0= t/t0

ηsp = ηr-1= ( η -η0)/ η0

ηred = ηsp/c

ηinh = (lnηr)/c

[η] =(ηsp/c)=[(lnηr)/c]c=0

97

เชิงอรรถภาคทายผนวก ค วธีิการหาน้ําหนกัโมเลกุลดวยเครื่องวัดความหนืดชนิด Ubbelohde Viscometer

16โสภา อิสระ, “การพัฒนาการผลิตยางธรรมชาติโดยเทคนิคการลดน้ําหนักโมเลกุล,”(วิทยานิพนธระดับมหาบัณฑิต ภาควิชาเทคโนโลยียางและพอลิเมอร คณะวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร วิทยาเขตปตตานี, 2544), 90.

98

ประวัติผูวจิัย

ช่ือ- สกุล นางสาวพิมานจันทน รุงโรจน ที่อยู 108/2 ถนนนิวาสวิถี ตําบลวารินชําราบ อําเภอวารินชําราบ

จังหวดัอุบลราชธานี 31490 ที่ทํางาน นิคมอมตะซิตี ้บริษัทคานาดอล เอเชีย จํากดั เลขที่ 7/204 หมู 6

ตําบลมาบยางพร อําเภอปลวกแดง จังหวัดระยอง โทรศัพท (038) 650115-20

ประวัติการศึกษา พ.ศ. 2546 สําเร็จการศึกษาปริญญาวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต ภาควิชาสิ่งทอ

สาขาวิชาเคมีส่ิงทอ ศูนยกลางสถาบันเทคโนโลยีราชมงคล พ.ศ 2547 ศึกษาตอระดบัปริญญามหาบัณฑิต สาขาวชิาวิทยาการและ

วิศวกรรมพอลิเมอร คณะวศิวกรรมศาสตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรมบัณฑิตวิทยาลยั มหาวิทยาลยัศิลปากร

ประวัติการทํางาน พ.ศ. 2548-ปจจุบัน พนักงานบริษัทคานาดอล เอเชีย จํากดั จังหวัดระยอง