Effect of mixing conditions on money viscosity of deproteinized natural rubber

ผลของภาวะการผสมต่อความหนืดมูนีของยางธรรมชาติโปรตีนต่ำ

Name: วรรณงาม วีระผาสุก

LCSH: rubber

Abstract: Constant-viscosity deproteinized rubber (CV-DPNR) is obtained by removing protein from latex by using Papain or Alcalase enzyme, and the viscosity is made near constant by adding hydroxylamine hydrochloride as inhibitor. The advantages of CV-DPNR is its resistance to storage hardening and their improvement of the physical properties and dynamic properties which are suitable for engineering applications. The main objective of this research is to study the correlation between agitation speed and initial Mooney viscosity of raw rubber, rate of increasing Mooney viscosity of CV-DPNR during storage and the optimal agitation speed for latex deproteinization. The results indicate that the most suitable agitation speed is 60 revolutions per minute under optimal conditions for Papain at 50oC, pH 7.6 and one hour of operation. It is found that for the turbulence intensity factor between 50 to 58 the nitrogen reduction of 84-88 percent can be obtained. For Alcalase deproteinization at 60oC, pH 8.5 and 4 hours of operation, only 72% nitrogen reduction was observed. For turbulence intensity factor over 58, the protein reduction rate decreases because of the agglomeration of the rubber particles in the latex. For the turbulence intensity factor under 50, the protein reduction rate also decreases due to the insufficient energy of agitation to promote enzymatic reaction for the digestion of protein in the latex. When the raw rubbers of different nitrogen contents obtained from various agitation speeds were stored at room temperature for 6 months, it is evident that rubbers prepared at agitation speed 60 revolutions per minute has the least increasing rate of 0.17 Mooney unit per month. Comparative study on the rate of increasing Mooney viscosity in 3 rubber clones between CV-DPNR and CV-rubber during long-term storage for 12 months at room temperature showed that clone RRIM 600 has the lowest rate of increasing Mooney viscosity followed by GT 1 and PB 5/51 respectively. (0.12, 1.82 and 1.87 Mooney unit per month) This indicates that different sizes of tuber particles in rubber clones need agitation at different turbulence intensity factor for optimal conditions. Testing of raw rubber physical properties confirms that CV-DPNR has nitrogen content, ash, dirt, volatile matter, Mooney viscosity and color index lower than the constant-viscosity natural rubbers. For the cure characteristics, CV-DPNR has a longer scorch time but a faster cure rate for RRIM 600 and lower cure rate for GT 1 and PB 5/51. Testing for the vulcanizate properties indicates that CV-DPNR has higher tensile strength, tear strength and percent elongation at break, whereas the 300% modulus and hardness are lower as compared to the constant-viscosity natural rubbers. These improvements on physical and dynamic properties were observed in all 3 rubber clones.

Abstract: ยางโปรตีนต่ำที่มีความหนืดคงที่ หรือ CV-DPNR คือ ยางที่สกัดโปรตีนออก โดยใช้เอนไซม์ปาเปนหรืออัลคาเลส และทำให้มีความหนืดคงที่โดยการเติมสารยับยั้ง hydroxylamine hydrochloride ข้อดีของยางโปรตีนต่ำที่มีค่าความหนืดคงที่คือ สามารถเก็บได้นานโดยยางไม่แข็งตัว สมบัติทางกายภาพและสมบัติเชิงไดนามิกซ์ของยางโปรตีนต่ำดีกว่ายางควบคุมที่ไม่สกัดโปรตีนออก เหมาะสำหรับการนำไปใช้งานทางวิศวกรรม วัตถุประสงค์หลักของงานวิจัยนี้ คือ การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการกวนในการกำจัดโปรตีนออกจากน้ำยางกับความหนืดมูนีเริ่มต้นของยางดิบที่ผลิตได้และศึกษาอัตราการเพิ่มความหนืดมูนีของยางดิบโปรตีนต่ำ-สูงระหว่างการเก็บ ผลการทดลองแสดงว่า อัตราการกวนที่เหมาะสมคือ 60 รอบต่อนาที ค่าดัชนีความปั่นป่วนในการกวนอยู่ในช่วง 50-58 เมื่อใช้เอนไซม์ปาเปนที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียล pH 7.6 เวลา 1 ชั่วโมง สามารถลดปริมาณไนโตรเจนในยางประมาณ 84-88 เปอร์เซ็นต์ และ 72 เปอร์เซ็นต์ เมื่อใช้เอนไซม์อัคลาเลส ที่สภาวะดังนี้คือ อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียล pH 8.5 เวลา 4 ชั่วโมง ที่ดัชนีความปั่นป่วนสูงกว่า 58 พบว่า การกำจัดโปรตีนลดลงเนื่องจากอนุภาคยางในน้ำยางเกิดการจับตัว และที่ดัชนีความปั่นป่วนต่ำกว่า 50 พบว่า การกำจัดโปรตีนลดลงเช่นกันเพราะพลังงานที่ได้รับจากการกวนไม่เพียงพอให้เอนไซม์เข้าย่อยโปรตีนในน้ำยางอย่างทั่วถึง และเมื่อเก็บยางดิบที่มีปริมาณไนโตรเจนต่างกัน ซึ่งเกิดจากการใช้อัตราการกวนต่างๆ ไว้ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 6 เดือน พบว่า ที่อัตราการกวน 60 รอบต่อนาที ยางดิบโปรตีนต่ำมีอัตราการเพิ่มของความหนืดมูนีน้อยที่สุดเท่ากับ 0.21 หน่วยมูนีต่อเดือน เมื่อเปรียบเทียบอัตราการเพิ่มของความหนืดมูนีของยางดิบโปรตีนต่ำระหว่างการเก็บระยะยาว 12 เดือน ที่อุณหภูมิห้อง โดยใช้ยาง 3 พันธุ์ คือ RRIM 600, GT 1 และ PB 5/51 พบว่ายางพันธุ์ RRIM 600 มีอัตราการแข็งตัวระหว่างการเก็บต่ำสุด ตามด้วยพันธุ์ GT 1 และ PB 5/51 ตามลำดับ (0.12, 1.82 และ 1.87 หน่วยมูนีต่อเดือน) แสดงว่า อนุภาคยางที่มีขนาดแตกต่างกันในยางแต่ละพันธุ์อาจต้องการอัตราการกวนที่ค่าดัชนีความปั่นป่วนแตกต่างกันด้วย จากการศึกษาสมบัติทางกายภาพของยางดิบ พบว่า ยางโปรตีนต่ำที่มีความหนืดคงที่ที่ผลิตได้มีค่าไนโตรเจน เถ้า ผง ความชื้น ความหนืดมูนี ดัชนีสี ต่ำกว่ายางที่มีความหนืดคงที่ที่ไม่ได้สกัดโปรตีนออก สำหรับสมบัติเชิงไดนามิกส์ ลักษณะการสุกของยางโปรตีนต่ำที่มีความหนืดคงที่ มีเวลายางเริ่มคงรูปยาวนานกว่า แต่มีอัตราการสุกเร็วขึ้นเฉพาะยางพันธุ์ RRIM 600 ส่วนอีก 2 พันธุ์ ช้ากว่ายางที่มีความหนืดคงที่ที่ไม่สกัดโปรตีนออก ส่วนสมบัติยางวัลคาไนซ์ พบว่า ยางโปรตีนต่ำที่มีความหนืดคงที่ มีค่าแรงดึง แรงฉีก และเปอร์เซ็นต์การยืดตัวสูงขึ้น แต่มีค่าโมดูลัสที่ 300 เปอร์เซ็นต์และความแข็งแรงลดลง เมื่อเทียบกับยางที่มีค่าความหนืดคงที่ที่ไม่ได้สกัดโปรตีนออก ปรากฏการณ์นี้เหมือนกันในยางทั้ง 3 พันธุ์

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Pienpak Tasakorn

Role: advisor

Name: Jariya Boonjawat

Role: advisor

Created: 1995

Modified: 2018-01-25

Issued: 2018-01-25

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Technology

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights

ใช้เวลา

0.011822 วินาที