การออกสูตรเคมียางให้เหมาะสมนั้นนับเป็นขั้นตอนแรกที่มีความสำคัญอย่างมากในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง
เนื่องจากจะส่งผลต่อสมบัติหรือคุณภาพของผลิตภัณฑ์ยางดังกล่าว
การออกสูตรเคมียางที่ดีนั้นต้องอาศัยความรู้เกี่ยวกับสมบัติและการใช้งานของยางแต่ละชนิดโดยละเอียด
ต้องรู้หน้าที่กลไกการทำงานของสารเคมีต่างๆ ที่จะผสมลงไปในยางเป็นอย่างดี
รวมทั้งต้องมีความรู้เกี่ยวกับเครื่องจักรที่จะใช้ในการผสมและการแปรรูปด้วย
จุดประสงค์หลักของการออกสูตรเคมียาง
ได้แก่
1.
เพื่อให้สามารถขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ตามที่ต้องการ
(processability)
2.
เพื่อให้ผลิตภัณฑ์นั้นมีสมบัติตามที่ต้องการ
(properties)
3.
เพื่อควบคุมต้นทุน/ราคาตามที่ต้องการ (price)
โดยทั่วไปส่วนประกอบต่างๆ
ในสูตรเคมียาง ประกอบด้วย
1.
ยาง ไม่ว่าจะเป็นยางธรรมชาติ (natural
rubber; NR) ยางสังเคราะห์ (synthetic rubber; SR) ยางผสม (blends) หรือยางเทอร์โมพลาสติก (thermoplastic
elastomer; TPE)
2.
ระบบสารวัลคาไนซ์ ได้แก่
สารวัลคาไนซ์ (vulcanizing agent) สารตัวเร่งปฏิกิริยา (accelerator)
สารกระตุ้นปฏิกิริยา (activator)
3.
สารตัวเติม (fillers)
เช่น เขม่าดำ (carbon black) ซิลิกา (silica)
แคลเซียมคาร์บอเนต (calcium carbonate) เคลย์
(clay) เป็นต้น
4.
สารช่วยในการผลิต (processing
aid)
5.
สารป้องกันยางเสื่อม (antioxidant)
6.
สี (pigment)
7.
สารอื่นๆ (นอกเหนือไปจากข้างบน)
อย่างไรก็ดี
ในแต่ละกลุ่ม อาจจะมีการใช้สารเคมีมากกว่าหนึ่งตัว เช่น
สารตัวเร่งปฏิกิริยาอาจจะใช้สองตัวร่วมกัน หรือสีอาจจะใช้สามหรือสี่ชนิดรวมกัน
เป็นต้น
ตัวอย่างการออกสูตรเคมียาง
ในที่นี้จะขอยกตัวอย่างการออกสูตรเคมียางที่มีการแปรปริมาณสารตัวเติมเขม่าดำร่วมกับแคลเซียมคาร์บอเนต
โดยให้ยางที่ได้มีความแข็งประมาณ 70 IRHD แต่มีค่าความทนต่อแรงดึง
(tensile strength) ต่างๆ กัน ดังแสดงในตารางที่ 1
ตารางที่ 1
สูตรเคมีและสมบัติของยางธรรมชาติที่แปรสัดส่วนระหว่างเขม่าดำกับแคลเซียมคาร์บอเนต [1]
|
สูตรเคมียาง (phr)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
ยางแผ่นรมควันชั้น
1
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
|
N330, HAF black
|
20
|
30
|
25
|
40
|
30
|
35
|
40
|
45
|
|
Whiting
|
300
|
300
|
250
|
200
|
200
|
150
|
100
|
50
|
|
Process oil
|
30
|
30
|
25
|
20
|
20
|
15
|
10
|
5
|
|
ซิงก์ออกไซด์
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
|
กรดสเตียริก
|
1
|
2
|
1
|
2
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
กำมะถัน
|
3
|
2.5
|
3
|
2.5
|
3
|
3
|
3
|
3
|
|
MBTS
|
1.5
|
-
|
1.5
|
-
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
|
CBS
|
-
|
1
|
-
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
DPG
|
0.1
|
-
|
0.1
|
-
|
0.1
|
0.1
|
0.1
|
0.1
|
|
สมบัติ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ความหนืดมูนนี่
ที่ 100?C
|
48
|
49
|
48
|
46
|
52
|
54
|
60
|
69
|
|
มูนนี่สกอร์ช, 120?C (นาที)
|
10
|
23
|
11
|
22
|
10
|
9
|
7
|
7
|
|
คงรูปที่
140?C,
30 นาที
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ความแข็ง (IRHD)
|
73
|
73
|
73
|
77
|
72
|
73
|
74
|
72
|
|
ความทนต่อแรงดึง
(MPa)
|
4.7
|
5.0
|
5.5
|
6.7
|
7.2
|
8.4
|
11.0
|
16.0
|
|
การยืดตัว
ณ จุดขาด (%)
|
405
|
400
|
390
|
330
|
390
|
365
|
345
|
365
|
|
การเสียรูปถาวรหลังกด
(%)
|
34
|
44
|
28
|
41
|
25
|
26
|
23
|
25
|
จะเห็นได้ว่า การออกสูตรเคมียางเป็นทั้งศาสตร์และศิลป์ในการที่จะให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีสมบัติตามต้องการ
การขึ้นรูป และต้นทุนที่เหมาะสม
แต่อย่างไรก็ตามแม้ว่าเราจะสามารถออกสูตรเคมียางให้เหมาะสมได้แล้ว
แต่เราจำเป็นจะต้องพิจารณาถึงปัจจัยอื่นๆ เช่น ต้องควบคุมกระบวนการวัลคาไนซ์ให้เหมาะสม
มิฉะนั้นสมบัติทางกายภาพก็อาจจะเปลี่ยนไปได้เช่นกัน