NBR หรือยางเอ็นบีอาร์ ซึ่งมีชื่อเต็มว่า Nitrile Butadiene Rubber เป็นยางที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ โดย NBR มีส่วนประกอบเป็นสายโพลิเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวของ acrylonitrile และ butadiene (Unsaturated Copolymer of Acrilonitrile and Butadiene) ซึ่ง NBR มีหลายชนิด โดยความแตกต่างที่สำคัญเกิดจากสัดส่วนของ acrylonitrile ที่ต่างกัน ซึ่งจะส่งผลทำให้ NBR ที่ได้มีคุณสมบัติที่ต่างกันออกไป ในแง่ของผู้ผลิตยาง จึงจำเป็นที่จะต้องมีการปรับสัดส่วนของ acrylonitrile ให้มีความเหมาะสม เพื่อให้ได้คุณสมบัติของยางที่เหมาะสม นอกจากนี้ NBR ก็มีความจำเป็นต้องมีการเติมส่วนประกอบ หรือผ่านกระบวนการบางชนิดเข้าไป เพื่อให้ยางมีคุณสมบัติที่สูงขึ้น เช่นเดียวกับ Unsaturated Thermoset Elastomer ชนิดอืื่นๆ เช่น Styrene Butadiene Rubber (SBR), Natural Rubber (NR) และ Chloroprene Rubber (CR) เป็นต้น โดยส่วนประกอบ หรือกระบวนการที่ใส่เข้าไปได้แก่ Reinforcement Filler (เช่น Carbon Black, Calcium Carbonate, Bentonite, Clay, Silicate เป็นต้น), Plasticizer (เป็นสารที่เติมเข้าไปเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่น) และสารที่ใช้ในกระบวนการ Vulcanization (Vulcanization Agents) เช่น Sulfur, Peroxide, Resin และ Metal Oxide เป็นต้น
ยาง NBR ผลิตขึ้นโดยกระบวนการ emulsion polymerisation ซึ่งส่วนประกอบต่างๆ เช่น น้ำ, อิมัลซิไฟเออร์ (emulsifier เช่น สบู่), โมโนเมอร์ (monomer) ซึ่งก็คือ สาร acrylonitrile และ butadiene, สารที่เป็นตัวกระตุ้นปฏิกิริยา (radical generating activator) และส่วนประกอบอื่นๆ โดยจากกระบวนการ polymerisation จะทำให้ได้ emulsion latex ซึ่งจะถูกนำไปผ่านกระบวนการทำให้อิมัลชั่นเกิดการแข็งตัวจับตัวกันเป็นก้อน (coagulation) ด้วยสารจำพวกแคลเซียมคลอไรด์ (Calcium Chloride) หรือ อลูนิเนียมซัลเฟต (Aluminium Sulfate) ซึ่งจะได้ยางครัมป์ (crumb rubber) จากนั้นนำมาทำให้แห้ง และอัดเป็นก้อนยาง (bales rubber) ทั้งนี้กล่าวได้ว่า จากความแตกต่างในการใช้อุณหภูมิที่ต่างกันในกระบวนการ polymerisation จะทำให้ได้ยาง NBR ที่แตกต่างกันสองชนิด คือ Cold NBR และ Hot NBR อีกทั้งการใช้สัดส่วนของ acrylonitrile และ butadiene ที่ต่างกันจะมีผลต่อคุณสมบัติทนทานต่อน้ำมัน และคุณสมบัติการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำที่ต่างกัน นอกจากนี้อาจมีการผลิตยาง NBR ชนิดพิเศษโดยมีการใช้โมโนเมอร์ตัวที่สาม (นอกเหนือจาก acrylonitrile และ butadiene) เช่น สาร divinyl benzen และ methacylic acid เป็นต้น รวมถึงยาง NBR บางชนิดยังมีการผ่านกระบวนการไฮโดรจีเนชั่น (hydrogenation) เพื่อลดปฎิกิริยาเคมีที่จะเกิดขึ้นกับโครงสร้างหลักของสายโพลิเมอร์กลายเป็นยาง HNBR (Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber) ซึ่งจะช่วยเพิ่มคุณสมบััติการทนทานต่อความร้อนได้สูงขึ้น ทำให้ยางสามารถทนทานต่อโอโซน (ozone) ทนทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศ โดยจะเป็นยางที่มีคุณสมบัติอยู่ระหว่างยาง NBR และยาง Fluoro Elastomer (อย่างยาง Viton)
ทีนี้เรามาดูกันในประเด็นของสัดส่วน acrylonitrile ในยาง NBR ซึ่งจากที่กล่าวข้างต้น สัดส่วนของ acrylonitrile ที่ต่างกันมีผลต่อคุณสมบัติของยาง NBR ที่ต่างกัน ก็จะทำให้ได้ยาง NBR ในเกรดที่ต่างกัน โดยถ้ามีสัดส่วนของ acrylonitrile สูงขึ้นจะมีผลทำให้ยาง NBR มีคุณสมบัติต่างๆ ดังนี้
- ความทนทานต่อตัวทำละลาย (solvent), น้ำมัน (oil) และน้ำมันเชื้อเพลิงสูงขึ้น (Higher Oil and Fuel Resistance)
- ทำให้ Cure Rate ในกระบวนการวัลคาไนเซชันด้วยซัลเฟอร์สูงขึ้น (Higher Cure Rate with Sulfur Cure System)
- ความสามารถในการซึมผ่านของน้ำ และอากาศลดลง (Higher Water and Air Impermeability)
- ความสามารถของพื้นผิวยางในการทนทานต่อการสึกหรอสูงขึ้น เนื่องจากการเสียดสีสูงขึ้น (Higher Abrasion Resistance)
- ค่าความต้านทานแรงดึงสูงขึ้น (Higher Tensile Strength)
- อายุการใช้งานของยางในการใช้งานกับความร้อนยาวนานขึ้น (Longer Heat Aging)
- สามารถเข้ากับสายโพลิเมอร์ที่มีขั้วได้ดียิ่งขึ้น (Higher Compatibility with Polar Polymer)
- การผสมยาง หรือ Compressibility ดีขึ้น
แต่กรณีที่ยาง NBR มีส่วนประกอบของ acrylonitrile ต่ำจะทำให้ยางมีคุณสมบัติดังนี้
- ทำให้ Cure Rate ในกระบวนการวัลคาไนเซชั่นด้วยเพอร์ออกไซด์สูงขึ้น (Higher Cure Rate with Peroxide Cure System)
- ทำให้ยางมีความยืดหยุ่นสูงขึ้น (Higher Resilience)
- ทำให้ยางมีฮิสเตอริซิสสูงขึ้น (Higher Hysteresis)
- ทำให้ยางมีความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำสูงขึ้น (Higher Low Temperature Flexibility)
- ความสามารถในการคืนรูปของยางสูงขึ้น (Higher Compression Set)
หมายเหตุ:
1. กระบวนการวัลคาไนเซชั่น (Vulcanization Process) คือ กระบวนการทางเคมีที่ก่อให้เกิดการเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลของยาง
เกิดเป็นโครงสร้างตาข่ายสามมิติ (โครงสร้างร่างแห)
ทำให้ยางคงรูปและมีความยืดหยุ่นสูงขึ้น
ซึ่งกระบวนการนี้เป็นกระบวนการที่ไม่สามารถผันกลับได้ (irreversible
process) ดังนั้น จึงเป็นสาเหตุทำให้ยางไม่สามารถนำกลับมารีไซเคิลได้
2. วัลคาไนเซชั่นเอเจนต์ (Vulcanization Agents) คือ สารเคมีสำหรับผสมในยางเพื่อทำให้ยาง
เกิดการเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลเกิดเป็นโครงสร้างตาข่ายสามมิติ
(โครงสร้างร่างแห) ขึ้น สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ระบบใหญ่ๆ ได้แก่
ระบบที่ใช้กำมะถัน (Sulfur Cure System) ระบบที่ใช้เพอร์ออกไซด์ (Peroxide Cure System) และระบบที่ใช้สารเคมีอื่นๆ เช่น
โลหะออกไซด์ (Metal Oxide Cure System)
3. Compression Set คือ ความสามารถในการคืนรูปของยาง โดยรูปร่างและมิติของยางที่ได้กลับคืนมา
หลังจากนำแรงกดออกไป ซึ่งจะบอกถึง
ความสามารถของยางในการรักษาสมบัติความยืดหยุ่นหลังจากยางได้รับแรงกดเป็น
ระยะเวลาหนึ่ง คำนวณเป็นร้อยละของปริมาณที่ไม่สามารถกลับคืนรูปร่างเดิมได้
มาตรฐานการทดสอบ เช่น ISO 815, ASTM D395
4. ฮิสเตอริซิส (Hysteresis) คือ พลังงานเชิงกลของยางที่สูญเสียไปต่อการหนึ่งรอบของการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง เมื่อยางนั้นมีการใช้งานเชิงพลวัต (dynamic) ซึ่งการสูญเสียพลังงานเชิงกลจะทำให้มีการสะสมความร้อน และระบายความร้อนออกมา
ในโอกาสถัดไปเรามาดูชนิดของยาง NBR กันนะครับ ขอบคุณครับ
เรา ห้างหุ้นส่วนจำกัด คิมเทค เทคโนโลยี เป็นผู้นำเข้า และจำหน่ายปะเก็นยางแผ่นเอ็นบีอาร์ หรือยางไนไตรล์บิวตะไดอีน หรือ NBR ซึ่งท่านสามารถสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมจากเราได้ที่
อีเมลล์: kimtech@hotmail.com
โทร: 02-8107979
โทรสาร: 02-8107889, 02-1940018
มือถือ: 083-9730969, 081-9859669 และ 081-9210255
เว็ปไซต์: http://www.kimtechgasket.com
