ยางคอมปาวด์เสริมแรงด้วยซิลิกาสำหรับผลิตภัณฑ์ยางล้อประหยัดพลังงาน

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ศึกษาสมบัติของยางคอมปาวด์จากยางธรรมชาติ (NR) ยางธรรมชาติเบลนด์ยางเอสบีอาร์ทั้งแบบอิมัลชันและโซลูชัน (NR/e-SBR และ NR/s-SBR) เปรียบเทียบผลการใช้ซิลิกาเกรดต่างๆ ชนิดของสารคู่ควบไซเลน และผลการใช้ไดไธโอฟอสเฟต (DTP) ทดแทนไดฟีนิลกัวนิดีน (DPG) ซึ่งพบว่าการใช้ Highly dispersible (HD) silicaให้ยางที่มีความหนืดมูนนี่และปริมาณยางบาวด์สูงกว่า Conventional silica เมื่อเทียบกับเขม่าดำ ยางที่ใช้ซิลิกามีมอดุลัสด้อยกว่าแต่มีความทนทานต่อการฉีกขาดและการกระเด้งตัวดีกว่า ในขณะที่มีความร้อนสะสมและแทนเจนต์สูญเสียที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส ต่ำกว่า จึงเหมาะสำหรับการทำยางล้อที่มี Rolling resistance ต่ำ จากผลการวิจัยนี้พบว่าการใช้ HD silica ไม่ได้ให้สมบัติเชิงกลของยางเหนือกว่าการใช้ CV silica โดยในกลุ่มของซิลิกานั้น Ultrasil VN3 ให้สมบัติโดยรวมเด่นที่สุด ยางคอมปาวด์ที่ใช้ไซเลน TESPT, TESPD และ NXT มีความหนืดมูนนี่ใกล้เคียงกัน แต่การใช้ TESPT ให้ปริมาณยางบาวด์สูงสุด ยางคอมปาวด์ NR และ NR/e-SBR ที่ใช้ซิลิการ่วมกับ NXT มีมอดุลัสและความแข็งต่ำกว่าสูตรอื่นๆแต่มีความทนทานต่อแรงดึง ระยะยืดจนขาดและแทนเจนต์สูญเสียใกล้เคียงกับยางที่ใช้ TESPT และ TESPD ดังนั้นการใช้ NXT ไม่ได้ให้สมบัติต่างๆโดยรวมเด่นกว่าไซเลน TESPT แบบเดิมหรือ TESPD ที่ให้ความปลอดภัยในการแปรรูปมากกว่า ผลการใช้ DTP แทน DPG ได้ยางคอมปาวด์ที่มีสมบัติการแปรรูปและสมบัติเชิงกลแตกต่างกันเล็กน้อย โดยการใช้ DTP ในยาง NR ให้แทนเจนต์สูญเสียที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียสเพิ่มขึ้นโดยที่ยางยังมีแทนเจนต์สูญเสียที่ 60 องศาเซลเซียสใกล้เคียงกัน ดังนั้น DTP จึงเป็นทางเลือกที่มีความปลอดภัยสูงกว่าเพื่อใช้ทดแทน DPG ในยางคอมปาวด์เสริมแรงด้วยซิลิกา ผลการศึกษายางธรรมชาติเสริมแรงด้วยซิลิกาโดยใช้ยางธรรมชาติอิพอกไซด์ (ENR) ที่มีหมู่อิพอกไซด์ 25 และ 50 เปอร์เซ็นต์โมลเพื่อเพิ่มความเข้ากันได้ในปริมาณ 3-15 phr พบว่าทำให้ยางคอมปาวด์มีสมบัติการแปรรูปดีขึ้น ปริมาณยางบาวด์เพิ่มขึ้น แต่สมบัติเชิงกลส่วนใหญ่ยังอยู่ในระดับใกล้เคียงกับยางที่ไม่ใช้ยาง ENR และด้อยกว่ายางที่ใช้สารคู่ควบไซเลน TESPT มาก เมื่อใช้ ENR 12 phr ร่วมกับ TESPT ทำให้ยางมีสมบัติทั้งก่อนและหลังวัลคาไนซ์ดีขึ้นมาก ปริมาณไซเลนที่เหมาะสมเมื่อใช้ยาง ENR-25 และ ENR-50 คือ 6 และ 3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก (wt%) ของซิลิกาตามลำดับ โดยปริมาณปกติหากไม่มียาง ENR คือ 9 wt% แต่การใช้ยาง ENR-50 ร่วมกับ TESPT ให้ยางที่มีแทนเจนต์สูญเสียที่อุณหภูมิ 0 และ 60 องศาเซลเซียสที่เป็นผลลบต่อ Rolling resistance และ Wet grip จึงไม่เหมาะสำหรับยางล้อ จากการศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิและเวลาการเก็บยางผสมมาสเตอร์แบทที่ผสมสารตัวเติมและสารเคมีบางส่วนแล้วก่อนที่จะนำไปผสมสารวัลคาไนซ์ต่อสมบัติของยางพบว่าซิลิกาไม่ได้เกิด Flocculation ภายใต้สภาวะที่เก็บ แต่ยางคอมปาวด์ที่มี ENR-25 เพิ่มความเข้ากันได้เพียงอย่างเดียวมีลักษณะการวัลคาไนซ์ด้อยที่สุดและเกิด Flocculation เมื่อได้รับความร้อนที่อุณหภูมิการวัลคาไนซ์ หลังวัลคาไนซ์แล้วยางที่เตรียมได้จากมาสเตอร์แบทที่เก็บไว้ภายใต้สภาวะต่างกันแสดงสมบัติใกล้เคียงกัน โดยความแตกต่างของสมบัติเป็นผลจากชนิดของสารตัวเติมที่ใช้ ยางที่ใช้ซิลิการ่วมกับไซเลนมีแทนเจนต์สูญเสียที่ 60 องศาเซลเซียสต่ำกว่าสูตรอื่นๆอย่างชัดเจน และมีแทนเจนต์สูญเสียที่ 0 องศาเซลเซียส สูงกว่ายางที่ใช้เขม่าดำ ดังนั้นการใช้ซิลิกาให้สมบัติ Wet grip และ Rolling resistance เด่นกว่าเขม่าดำ

คำสำคัญ