Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19364
Title: | การผลิตโฟมยางธรรมชาติโดยใช้ไมโครบับเบิลด้วยก๊าซไนโตรเจน |
Other Titles: | Natural Rubber Latex Foam Production via Microbubbles of Nitrogen Gas |
Authors: | กัลยาณี คุปตานนท์ กุลธิดา เกตุแก้ว Faculty of Engineering Mining and Materials Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเหมืองแร่และโลหะวิทยา |
Keywords: | โฟมยางธรรมชาติ;Natural rubber latex foams |
Issue Date: | 2019 |
Publisher: | มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
Abstract: | Natural rubber latex foams are commonly produced by the two well-known methods of Dunlop and Talalay. Talalay foams are better flexibility and physical properties than Dunlop foams. This is due to the fact that Talalay method offers the foam with a microstructure of spherical cell shape and interconnected network structure throughout the foam while Dunlop process gives the foam with irregular cell shape and partially interconnected network structure. Recently, an alternative method using air microbubbles has been presented to simply fabricate a natural rubber latex foam with a microstructure similar to that of the Talalay foam without the need of vacuum and low processing temperature. In this research, natural rubber latex foams were fabricated using nitrogen microbubbles to study its effect on microstructure and physical properties of the foams in comparison with those of the foams produced by air microbubbles. By flowing nitrogen gas through a diffuser having a pore size range of 10-16 μm which is firmly connected to a bubble column containing compound latex, a high volume of microbubbles was generated. The flow rate used here were varied: 30, 50 and 80 mumin. The findings show that microstructure and physical properties of the foams produced by nitrogen microbbbles were significantly affected by the flow rate. Cell size increased with the increased flow rate leading to a decrease in foam density. Furthermore, compression set percentage of the foam decreased with the decreased nitrogen gas flow rate showing the better flexibility of the foam at low flow rate. In addition, the indentation hardness index values of all nitrogen foams produced from all the three flow rates were in between 101-170 N which were classified as a medium hardness. When the nitrogen foam produced at the flow rate of 50 ml/min was compared to the air foam fabricated at the identical flow rate. It was found that the foams exhibited a similar in spherical-like cell shape with interconnected network structure but different cell sizes. The air foam was found to be larger cell size that the other foam resulting in a difference in physical properties of the foams produced from different gas types. Besides, flammability test of the two foam types was compared. The results show that flammability of both the nitrogen and air foams were similar due to the fact of open cell structure of the foams. In conclusion, natural rubber latex foams could be effectively produced via nitrogen or air microbubbles. The foam produced by this microbubble technique possessed spherical cell shape with interconnected network structure. Different gas type used results in different cell size of the foam. Their physical properties could be simply altered by the adjustment of flow rate or gas type. |
Abstract(Thai): | โฟมยางธรรมชาติในปัจจุบันนิยมผลิตจากกระบวนการดันลอปและกระบวนการทาลาเลย์ ซึ่งกระบวนการทาลาเลย์ให้โฟมยางที่มีความยืดหยุ่นและสมบัติทางกายภาพที่ดีกว่ากระบวนการ ดันลอป เนื่องจากเซลล์โฟมมีลักษณะกลมและเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายอย่างสมบูรณ์ไม่มีรอยแตกหรือการฉีกขาดของการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์โฟม และเซลล์โฟมมีขนาดสม่ําเสมอทั่วทั้งชิ้นงาน ในขณะที่กระบวนการดันลอปให้โฟมยางที่มีสมบัติทางกายภาพและการยืดหยุ่นที่ด้อยกว่า เนื่องจากเซลล์โฟมมีขนาดไม่สม่ําเสมอทั่วทั้งชิ้นงาน เซลล์โฟมเกิดการฉีกแยกออกจากกัน เครือข่ายทั้งชิ้นงาน นอกจากสองวิธีดังกล่าวข้างต้นนี้ไม่เชื่อมต่อเป็นได้มีการนําเสนอวิธีใหม่ในการผลิต โฟมยางธรรมชาติจากฟองอากาศขนาดเล็ก ซึ่งให้ลักษณะสัณฐานวิทยาคล้ายกันกับโฟมยางที่ผลิตจาก กระบวนการทาลาเลย์แต่ใช้ต้นทุนที่ต่ํากว่ามาก เนื่องจากไม่จําเป็นต้องทําที่อุณหภูมิต่ําและ ไม่จําเป็นต้องใช้ระบบสุญญากาศในกระบวนการผลิต งานวิจัยนี้ได้ทําการศึกษาการเตรียมโฟมยางธรรมชาติโดยใช้ฟองก๊าซไนโตรเจนขนาดเล็ก เพื่อศึกษาอิทธิพลของขนาดของฟองก๊าซต่อลักษณะสัณฐานวิทยา สมบัติทางกายภาพ และสมบัติ ความต้านทานต่อการติดไฟของโฟมยาง โดยทําการเปรียบเทียบกับโฟมยางที่ผลิตจากฟองอากาศขนาดเล็ก การผลิตโฟมยางธรรมชาติโดยวิธีนี้ทําได้โดยการปล่อยก๊าซไนโตรเจนไหลผ่านน้ํายางคอมปาวด์ที่บรรจุอยู่ในบับเบิลคอลัมน์ ที่ต่อติดกับดิฟฟิวเซอร์มีขนาดรูพรุนอยู่ในช่วง 10-16 ไมครอน เพื่อทําให้เกิดฟองก๊าซขนาดเล็กในน้ํายางคอมปาวด์ ที่อัตราการไหลของก๊าซขาเข้าที่ แตกต่างกัน คือ 30, 50 และ 80 มิลลิลิตรต่อนาที การศึกษาพบว่าอัตราการไหลมีผลอย่างมากต่อ ลักษณะสัณฐานวิทยา และสมบัติทางกายภาพของโฟมยางที่ผลิตได้ กล่าวคือเซลล์โฟมมีรูปร่างกลม กระจายตัวสม่ําเสมอ และการเชื่อมต่อของเซลล์โฟมเป็นไปอย่างสมบูรณ์ ไม่พบการฉีกขาดของ เซลล์โฟมและขนาดของเซลล์โฟมใหญ่ขึ้นตามอัตราการไหลที่เพิ่มขึ้น ทําให้ความหนาแน่นและ ดัชนีความแข็งเชิงกดที่เปลี่ยนแปลงไปหลังการบ่มเร่งมีค่าลดลง แต่ทําให้เปอร์เซ็นต์การยุบตัว เนื่องจากแรงกดมีค่าเพิ่มขึ้น เมื่ออัตราการไหลเพิ่มมากขึ้น โดยดัชนีความแข็งเชิงกดที่ได้จากโฟมยาง ไนโตรเจนนี้จัดเป็นโฟมยางที่มีความนิ่มปานกลางในทุก ๆ อัตราการไหล นอกจากนี้เมื่อทําการเปรียบเทียบสมบัติทางกายภาพของโฟมยางที่ผลิตจากฟองก๊าซไนโตรเจนขนาดเล็กและโฟมยางที่ผลิต จากฟองอากาศขนาดเล็กที่อัตราการไหลเท่ากัน คือ 50 มิลลิลิตรต่อนาที ขนาดของเซลล์โฟมที่ผลิต จากฟองก๊าซไนโตรเจนมีขนาดเซลล์เล็กกว่าเซลล์โฟมที่ผลิตจากฟองอากาศอย่างเห็นได้ ส่งผลให้ โฟมยางที่ผลิตจากฟองก๊าซไนโตรเจนมีค่าความหนาแน่นและดัชนีความแข็งเชิงกดเพิ่มขึ้น แต่ทําให้เปอร์เซ็นต์การยุบตัวเนื่องจากแรงกดมีค่าลดลง นอกจากนี้ยังส่งผลให้ดัชนีความแข็งเชิงกดที่เปลี่ยนไป หลังจากการบ่มเร่งมีค่าลดลงด้วย นั่นแสดงว่าก๊าซไนโตรเจนมีส่วนในการช่วยชะลอการเสื่อมสภาพของโฟมยาง แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อทําการเปรียบเทียบสมบัติความต้านทานต่อการติดไฟของโฟมยางที่ ผลิตจากฟองก๊าซไนโตรเจนและโฟมยางที่ผลิตจากฟองอากาศที่อัตราการไหล 30, 80 และ 150 มิลลิลิตรต่อนาที ไม่พบว่าก๊าซไนโตรเจนมีส่วนช่วยในการต้านทานต่อการติดไฟของโฟมยางอย่าง มีนัยสําคัญ ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากโฟมยางที่ผลิตได้เป็นเซลล์เปิด ทําให้ค่าที่ได้มีค่าที่ใกล้เคียงกันใน ทุก ๆ อัตราการไหล จากการทดลอง สามารถสรุปได้ว่าโฟมยางธรรมชาติสามารถผลิตได้จากฟองก๊าซไนโตรเจน ขนาดเล็ก ทําให้ได้เซลล์โฟมที่มีลักษณะทรงกลม มีการเชื่อมต่อของเซลล์อย่างสมบูรณ์ และพบว่า โฟมยางธรรมชาติที่ผลิตโดยวิธีนี้ สามารถทําการปรับเปลี่ยนสมบัติทางกายภาพของโฟมยาง ได้อย่างง่าย โดยการปรับอัตราการไหล หรือ เปลี่ยนชนิดฟองก๊าซ |
Description: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมเหมืองแร่และวัสดุ), 2562 |
URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19364 |
Appears in Collections: | 235 Thesis |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
437832.pdf | 2.66 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License