A study of factors affecting bulk properties of layered rubber vulcanisates

การศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อสมบัติทั้งก้อนของยางคงรูปที่มีโครงสร้างเป็นชั้น

Name: Tibhawan Sajjayanukul

LCSH: Rubber

LCSH: Vulcanization

Abstract: Nowadays, some engineering rubber products such as forklift tyres are composed of layers of different rubber compounds. Although measurements of mechanical and dynamic properties of each rubber layer can be carried out using standard methods, the assembly of two or more rubber compounds to form layered structure might affect the bulk properties of the rubber products. For this reason, this project aims to study the effect of layered structure on bulk properties of rubber vulcanisates. The scope of the thesis is divided into two main parts; (1) the investigation of primary factors controlling the rubber properties and (2) the preparation and determination of bulk dynamic properties of the layered rubber specimens. In the first part, the effects of type and amount of carbon black and oil as well as sulphur-crosslink system on processibility, mechanical properties and dynamic properties of the rubbers were investigated. It has been found that the type and the amount of carbon black strongly influence the dynamic mechanical properties. The disruption and reformation of filler-filler network as well as the dilution effect are believed to be responsible for the results. Unlike oil quantity, oil type shows no significant difference in rubber properties. Crosslink density and crosslink structure are also found to affect the rubber properties to some extent. In the second part, the experimental began with the optimisation of cure time of the layered specimens through the optimisation of the dynamic properties. The layered specimens with different thickness ratios were then prepared and their bulk dynamic properties were subsequently determined. The results reveal that the bulk dynamic properties are strongly dependent on the layer thickness ratio. For the specimens in which each layer has similar compressive modulus and dynamic properties, the relationship between the bulk dynamic properties and the layer thickness ratio obeys the mixture rule. However, for the specimens in which each layer has a large difference in compressive modulus, some deviation towards the layer with relatively large deformability (i.e., the layer with relatively low compressive modulus) is observed.

Abstract: ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์ยางที่ใช้งานในทางวิศวกรรมบางชนิด เช่น ยางล้อรถยก มักผลิตจากยางหลายชนิดมาประกอบ กันเป็นชั้นๆ แม้ว่าการศึกษาสมบัติเชิงกลและเชิงพลวัติของยางแต่ละชั้นที่นำมาประกอบกันจะสามารถ ทำได้ด้วยวิธี การทดสอบตามมาตรฐานทั่วไป แต่ว่าเมื่อนำยางแต่ละชนิดมาประกอบกันเป็นโครงสร้างเป็นชั้นๆ อาจส่งผลกระทบ ต่อสมบัติทั้งก้อนของผลิตภัณฑ์ได้ ด้วยเหตุนี้ โครงการวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์หลักเพื่อศึกษาผลของการประกอบยาง เป็นชั้นๆ ต่อสมบัติของยางทั้งก้อน โดยขอบเขตของงานวิจัยนี้สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วนหลักคือ (1) การศึกษา ปัจจัยพื้นฐานต่างๆ ที่มีผลต่อสมบัติของยางและ (2) การเตรียมและศึกษาสมบัติเชิงพลวัติของยางที่มีโครงสร้างเป็น ชั้นๆ ในส่วนแรก ได้ทำการศึกษาผลของชนิดและปริมาณของสารตัวเติมได้แก่เขม่าดำและน้ำมัน รวมถึงผลของระบบ การคงรูปด้วยกำมะถันต่อสมบัติต่างๆ ของยาง อันได้แก่ สมบัติการไหลขึ้นรูป สมบัติเชิงกลและสมบัติเชิงพลวัติ จาก การศึกษาพบว่าทั้งชนิดและปริมาณของเขม่าดำต่างมีผลอย่างมากต่อสมบัติเชิงพลวัติของยาง ทั้งนี้เนื่องจากการเติม เขม่าดำลงไปในยางนอกจากจะทำให้ปริมาณเนื้อยางลดลง (dilution effect) แล้ว ยังก่อให้เกิดโครงสร้างตาข่าย ของเขม่าดำ (filler-filler network) อีกด้วย ซึ่งเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำ โครงสร้างดังกล่าวก็จะถูกทำลาย และเกิดขึ้นมาใหม่ ซึ่งกลไกดังกล่าวก่อให้เกิดผลกระทบอย่างมากต่อสมบัติของยาง จากการศึกษายังพบว่ามีปัจจัยอื่นๆ อีกที่มีผลกระทบต่อสมบัติพื้นฐานของยาง ได้แก่ ปริมาณน้ำมัน ความหนาแน่นของการเชื่อมโยงและชนิดของการ เชื่อมโยง เป็นต้น อย่างไรก็ดี ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่าชนิดของน้ำมันมีผลเพียงเล็กน้อยต่อสมบัติของยาง สำหรับการวิจัยในส่วนที่สองได้เริ่มต้นด้วยการศึกษาเพื่อหาระยะเวลาในการคงรูปที่เหมาะสมสำหรับการคงรูป ยางที่มีโครงสร้างเป็นชั้นๆ โดยการศึกษาจากสมบัติเชิงพลวัติ หลังจากนั้นจึงทำการเตรียมชิ้นทดสอบที่มีอัตราส่วน ของความหนาในยางแต่ละชั้นที่แตกต่างกันและศึกษาผลของอัตราส่วนความหนาดังกล่าวต่อสมบัติทั้งก้อนของยางคง รูปที่มีโครงสร้างเป็นชั้นๆ จากการศึกษาพบว่าสมบัติเชิงพลวัติของยางทั้งก้อนขึ้นอยู่อย่างมากกับอัตราส่วนของความ หนาในแต่ละชั้น สำหรับชิ้นทดสอบที่แต่ละชั้นของยางมีค่าโมดูลัสกดและมีสมบัติเชิงพลวัติที่ใกล้เคียงกัน พบว่าความ สัมพันธ์ระหว่างสมบัติเชิงพลวัติของยางทั้งก้อนและอัตราส่วนของความหนาในยางแต่ละชั้นเป็นไปตามกฎการผสม (mixture rule) แต่สำหรับชิ้นทดสอบที่ยางในแต่ละชั้นมีค่าโมดูลัสกดที่แตกต่างกันมาก พบว่าสมบัติเชิงพลวัติ ของยางทั้งก้อนจะเกิดการเบี่ยงเบนไปจากกฎการผสม กล่าวคือยางทั้งก้อนจะมีสมบัติใกล้เคียงกับชั้นยางที่มีความ สามารถในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างสูงกว่า (ชั้นยางที่มีค่าโมดูลัสกดต่ำกว่า)

Mahidol University

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Chakrit Sirisinha

Role: Thesis Advisors

Created: 2004

Modified: 2553-03-22

Issued: 2010-02-12

ISBN: 9740449751

CallNumber: TH T553s 2004

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Polymer Science and Technology

Grantor: Mahidol University

©copyrights

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4436305.pdf	5.68 MB	24	2018-05-29 02:59:49

ใช้เวลา

0.237955 วินาที