9
อิทธิพลของปริมาณยางรีไซเคิลที่ส ่งผลต่ออัตราการบวมตัว ของยางคอมพาวนด์ในกระบวนการอัดรีดหน้ายาง Effect of Recycle Ratio on Die Swell Ratio of Rubber Compound in Tread Extrusion Process ศุภชัย นาทะพันธ์ * และ สมเกียรติ วัฒน์ปฐมทรัพย์ Supphachai Nathaphan* and Somkieat Watpathomsub ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล นครปฐม 73170 ประเทศไทย Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering Mahidol University, Nakhonpathom 73170, Thailand *E-mail: [email protected] บทคัดย่อ งานวิจัยนี ้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาอิทธิพลของปริมาณยางคอมพาวนด์รีไซเคิลที่ส่งผลต่ออัตราการบวมตัวของ หน้ายางในกระบวนการอัดรีดโดยการประยุกต์การทดลองปัจจัยเชิงตัวประกอบแบบลดรูปของปฏิสัมพันธ์ระหว่างปัจจัย การทดลองมี 3 บล็อกของปริมาณยางคอมพาวนด์รีไซเคิล (0, 20 และ 40 เปอร์เซ็นต์ ) อัตราการบวมตัวของแต่ละบล็อก จะถูกวัด ณ โหลดในการอัดรีด 3 ระดับ (1.720 1.735 และ 1.750 กิโลกรัมต่อเมตร) โดยทดลองอัดรีดหน้ายางสาหรับ ยางล้อขนาด 225/65R17 102H หน้ายางถูกอัดรีดด้วยเครื่องอัดรีดสกรูเดี่ยวและบันทึกน ้าหนักตัวอย่างที่ความยาว 500 มิลลิเมตรเพื่อนาไปคานวณค่าอัตราการบวมตัวของหน้ายาง ผลการวิเคราะห์ความแปรปรวนพบว่า การใช้ยางคอมพาวนด์ รีไซเคิลมีอิทธิพลต่ออัตราการบวมตัวของหน้ายาง โดยที่อัตราการการบวมตัวมีแนวโน้มลดลงเมื่อมีการใช้ยางคอมพาวนด์ รีไซเคิลและอัตราการบวมตัวของหน้ายางมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ ้นเมื่อโหลดในการอัดรีดสูง ผู้ผลิตสามารถใช้ยางคอมพาวนด์ รีไซเคิลได้สูงสุดที40 เปอร์เซ็นต์ และโหลดในการอัดรีดที่เหมาะสมเท่ากับ 1.720 กิโลกรัมต่อเมตรจึงจะทาให้อัตราการ บวมตัวของหน้ายางมีค่าอยู่ในขีดจากัดข้อกาหนดซึ ่งมีค่าเท่ากับ 1.60 ± 0.04 คาสาคัญ: การรีไซเคิลยางคอมพาวนด์ อัตราการบวมตัว หน้ายาง การออกแบบการทดลอง ABSTRACT The objective of this research is to study the effect of recycled rubber compound volumes on die swell ratio of a tread in the extrusion process applying two-factor factorial design without interaction. There are three blocks of recycled rubber compound volumes (0, 20 and 40 percentage). The die swell ratio of each block is measured for each of three extrusion loads (1.720, 1.735 and 1.750 kg/m) by the experiment of a tread extrusion for the tire size 255/65R17 102H. The tread is extruded by single screw extruder and records a weight of tread at 500 millimeters for calculating a die swell ratio of tread. The results of analysis of variance showed that the use of recycled rubber compound influences the die swell ratio of the tread which the die swell ratio have a tendency of decrease when recycled rubber compound volume is used and die swell ratio have a tendency of increase when the extrusion load is high, the manufacturers can use the volume of recycled rubber compound up to 40 percent and the suitable extrusion load, equals 1.720 kg/m, make the die swell ratio of the tread in the specification limits that are 1.60 ± 0.04. Keyword: Recycled Rubber Compound, Die Swell Ratio, Tread, Experimental Design 190 8 5 3 998 วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ Received 17 May 2017 Accepted 17 August 2017

ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

อทธพลของปรมาณยางรไซเคลทสงผลตออตราการบวมตว ของยางคอมพาวนดในกระบวนการอดรดหนายาง

Effect of Recycle Ratio on Die Swell Ratio of Rubber Compound in Tread Extrusion Process

ศภชย นาทะพนธ* และ สมเกยรต วฒนปฐมทรพย

Supphachai Nathaphan* and Somkieat Watpathomsub ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยมหดล นครปฐม 73170 ประเทศไทย

Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering Mahidol University, Nakhonpathom 73170, Thailand

*E-mail: [email protected]

บทคดยอ งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาอทธพลของปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลทสงผลตออตราการบวมตวของหนายางในกระบวนการอดรดโดยการประยกตการทดลองปจจยเชงตวประกอบแบบลดรปของปฏสมพนธระหวางปจจย การทดลองม 3 บลอกของปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคล (0, 20 และ 40 เปอรเซนต) อตราการบวมตวของแตละบลอกจะถกวด ณ โหลดในการอดรด 3 ระดบ (1.720 1.735 และ 1.750 กโลกรมตอเมตร) โดยทดลองอดรดหนายางส าหรบยางลอขนาด 225/65R17 102H หนายางถกอดรดดวยเครองอดรดสกรเดยวและบนทกน าหนกตวอยางทความยาว 500 มลลเมตรเพอน าไปค านวณคาอตราการบวมตวของหนายาง ผลการวเคราะหความแปรปรวนพบวา การใชยางคอมพาวนด รไซเคลมอทธพลตออตราการบวมตวของหนายาง โดยทอตราการการบวมตวมแนวโนมลดลงเมอมการใชยางคอมพาวนด รไซเคลและอตราการบวมตวของหนายางมแนวโนมเพมสงขนเมอโหลดในการอดรดสง ผผลตสามารถใชยางคอมพาวนด รไซเคลไดสงสดท 40 เปอรเซนต และโหลดในการอดรดทเหมาะสมเทากบ 1.720 กโลกรมตอเมตรจงจะท าใหอตราการบวมตวของหนายางมคาอยในขดจ ากดขอก าหนดซงมคาเทากบ 1.60 ± 0.04 ค าส าคญ: การรไซเคลยางคอมพาวนด อตราการบวมตว หนายาง การออกแบบการทดลอง

ABSTRACT The objective of this research is to study the effect of recycled rubber compound volumes on die swell ratio of a tread in the extrusion process applying two-factor factorial design without interaction. There are three blocks of recycled rubber compound volumes (0, 20 and 40 percentage). The die swell ratio of each block is measured for each of three extrusion loads (1.720, 1.735 and 1.750 kg/m) by the experiment of a tread extrusion for the tire size 255/65R17 102H. The tread is extruded by single screw extruder and records a weight of tread at 500 millimeters for calculating a die swell ratio of tread. The results of analysis of variance showed that the use of recycled rubber compound influences the die swell ratio of the tread which the die swell ratio have a tendency of decrease when recycled rubber compound volume is used and die swell ratio have a tendency of increase when the extrusion load is high, the manufacturers can use the volume of recycled rubber compound up to 40 percent and the suitable extrusion load, equals 1.720 kg/m, make the die swell ratio of the tread in the specification limits that are 1.60 ± 0.04. Keyword: Recycled Rubber Compound, Die Swell Ratio, Tread, Experimental Design

190

853998 วารสารวศวกรรมศาสตร

ม ห า ว ท ย า ล ย เ ช ย ง ใ ห ม

Received 17 May 2017 Accepted 17 August 2017

Page 2: ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

อทธพลของปรมาณยางรไซเคลทสงผลตออตราการบวมตว ของยางคอมพาวนดในกระบวนการอดรดหนายาง

Effect of Recycle Ratio on Die Swell Ratio of Rubber Compound in Tread Extrusion Process

ศภชย นาทะพนธ* และ สมเกยรต วฒนปฐมทรพย

Supphachai Nathaphan* and Somkieat Watpathomsub ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยมหดล นครปฐม 73170 ประเทศไทย

Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering Mahidol University, Nakhonpathom 73170, Thailand

*E-mail: [email protected]

บทคดยอ งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาอทธพลของปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลทสงผลตออตราการบวมตวของหนายางในกระบวนการอดรดโดยการประยกตการทดลองปจจยเชงตวประกอบแบบลดรปของปฏสมพนธระหวางปจจย การทดลองม 3 บลอกของปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคล (0, 20 และ 40 เปอรเซนต) อตราการบวมตวของแตละบลอกจะถกวด ณ โหลดในการอดรด 3 ระดบ (1.720 1.735 และ 1.750 กโลกรมตอเมตร) โดยทดลองอดรดหนายางส าหรบยางลอขนาด 225/65R17 102H หนายางถกอดรดดวยเครองอดรดสกรเดยวและบนทกน าหนกตวอยางทความยาว 500 มลลเมตรเพอน าไปค านวณคาอตราการบวมตวของหนายาง ผลการวเคราะหความแปรปรวนพบวา การใชยางคอมพาวนด รไซเคลมอทธพลตออตราการบวมตวของหนายาง โดยทอตราการการบวมตวมแนวโนมลดลงเมอมการใชยางคอมพาวนด รไซเคลและอตราการบวมตวของหนายางมแนวโนมเพมสงขนเมอโหลดในการอดรดสง ผผลตสามารถใชยางคอมพาวนด รไซเคลไดสงสดท 40 เปอรเซนต และโหลดในการอดรดทเหมาะสมเทากบ 1.720 กโลกรมตอเมตรจงจะท าใหอตราการบวมตวของหนายางมคาอยในขดจ ากดขอก าหนดซงมคาเทากบ 1.60 ± 0.04 ค าส าคญ: การรไซเคลยางคอมพาวนด อตราการบวมตว หนายาง การออกแบบการทดลอง

ABSTRACT The objective of this research is to study the effect of recycled rubber compound volumes on die swell ratio of a tread in the extrusion process applying two-factor factorial design without interaction. There are three blocks of recycled rubber compound volumes (0, 20 and 40 percentage). The die swell ratio of each block is measured for each of three extrusion loads (1.720, 1.735 and 1.750 kg/m) by the experiment of a tread extrusion for the tire size 255/65R17 102H. The tread is extruded by single screw extruder and records a weight of tread at 500 millimeters for calculating a die swell ratio of tread. The results of analysis of variance showed that the use of recycled rubber compound influences the die swell ratio of the tread which the die swell ratio have a tendency of decrease when recycled rubber compound volume is used and die swell ratio have a tendency of increase when the extrusion load is high, the manufacturers can use the volume of recycled rubber compound up to 40 percent and the suitable extrusion load, equals 1.720 kg/m, make the die swell ratio of the tread in the specification limits that are 1.60 ± 0.04. Keyword: Recycled Rubber Compound, Die Swell Ratio, Tread, Experimental Design

1. บทน า ทวโลกมความตองการยางลอเพมขน 4.1% ตอป

มปรมาณมากถง 3 พนลานเสนในป พ.ศ.2562 มมลคาการขายเพมขน 7% ตอป สงถง 258 พนลานดอลลารสหรฐ การเตบโตมากกวาครงเกดขนในภมภาคเอเชยแปซฟก และเปนภมภาคทมความตองการยางลอเตบโตอยางรวดเรวทสด (5.8% ตอป) ท าใหหลายประเทศในเอเชยแปซฟกไดรบผลประโยชน โดยเฉพาะประเทศอนเดย ประเทศอนโดนเซย และประเทศไทย [1] ประเทศไทยไดมนโยบายเพอสงเสรมและพฒนาอตสาหกรรมยางลอ อาท โครงการจดตงศนยทดสอบยานยนตและยางลอแหงชาต เพอใหประเทศไทยเปนผน าดานการทดสอบและรบรองผลตภณฑยานยนตและชนสวน และยางลอ น าไปสการเปนศนยกลางของอตสาหกรรมยานยนตและชนสวน และยางลอของอาเซยน [2]

ยางลอเปนสวนประกอบของลอ ยางลอประเภทอดลมมหนาท คอ การรบน าหนกบรรทก การรบแรงกระแทก การสงผานการขบและการเบรค การตานทานการสกหรอ การตอบสนองตอพวงมาลย แรงตานทานมเสยงรบกวนและการสนสะเทอนทต า และความทนทานตลอดอายการใชงาน ยางลอประกอบมาจากชนสวนยอยหลายชน เชน หนายาง แกมยาง ยางใน เปนตน แสดงดงรปท 1 [3] ยางลอหนงเสนนนมวตถดบหลายอยาง เชน คารบอนแบลค โลหะ สงทอ สงกะสออกไซด ก ามะถน สารเตมแตง และมยางเ ปนวตถ ดบหลก ในยางลอรถยนตนงมยางเปนสวนผสมมากถง 47% ซงสวนมากอยในหนายาง (32.6%

ของยางทงหมดโดยน าหนก) [4] หนายางท าหนาท ตอตานการสกหรอของยางลอ ตอตานการขดถ เพมการยดเกาะ ท าใหความเรวม เสถยรภาพ และปกปองโครงของยางลอ อกทงหนายางผลตมาจากยางคอมพาวนดส าหรบตอตาน การสกหรอ แรงฉด และการตานทานการหมนทต า [5]

รปท 1 สวนประกอบของยางลอรถยนตนง

ประสทธภาพสง [3]

หนายาง (Tread) ผลตมาจากยางคอมพาวนดผาน

กระบวนการอดรด (Extrusion process) คอการอดรดยางคอมพาวนดดวยเครองอดรด (Extruder) ผานแมพมพ (Die) ท าใหเกดโปรไฟลชนยาว (Extrudate) เปนหนายาง ในกระบวนการนผลตภณฑมกจะมพนทหนาตดใหญกวาแมพมพ เรยกปรากฏการณนวา การบวมตว (Die

swell, Extrudate swell หรอ Barus effect) แสดงดงรปท 2 และสามารถอธบายปรากฎการณนดวยทฤษฎพลงงานสะสมแบบยดหยน นนคอในระหวางทยาง คอมพาวนดมคณสมบตเปนพอลเมอรหลอมเหลวในหองหลอม เหลว สา ย โ ซ โ ม เ ล ก ล จ ะ ขดกน เ ป น ก ล ม (Molecular entanglement) และ ถกอด รดไหลผานแมพมพ ซงในขณะทพอลเมอรหลอมเหลวอยในแมพมพส า ย โ ซ โ ม เ ล ก ล จ ะ ถ ก ย ด อ อ ก (Molecular

disentanglement) และเกบสะสมพลงงานเอาไว เมอ พอลเมอรหลอมเหลวไหลพนแมพมพพลงงานทสะสมไวจะถกปลดปลอยท าใหสายโซโมเลกลคนสภาพ สงผลใหเกดการบวมตวแสดงดงรปท 3 [6]

รปท 2 การบวมตวของหนายาง

190 191

853

Page 3: ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

รปท 3 การบวมตวของพอลเมอร

ตามทฤษฎพลงงานสะสมแบบยดหยน [6]

หวใจของกระบวนการอดรด คอ การควบคมขนาดของผลตภณฑใหคงทหรอการควบคมอตราการบวมตว (Die swell ratio) กลาวคอ ในกระบวนการอดรดพอลเมอรมหลายปจจยทสงผลใหอตราการบวมตวแตกตางกน [7] (1) ปจจยดานสภาวะในการอดรด ประกอบดวย อณหภมในการอดรดทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวลดลง [6], [8] ความเรวของสกรทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวเพมขน [6] อตราเฉอน (Shear rate) ทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวเพมขน [8-9] โหลดในการอดรดทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวเพมขน [10] (2)

ปจจยดานแมพมพ ประกอบดวย ความยาวของแมพมพทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวลดลง [9], [11] การออกแบบแมพมพ (Die design) ทแตกตางกนจะสงผลใหอตราการบวมตวแตกตางกน [12] และ(3) ปจจยดานคณสมบตของพอลเมอร ประกอบดวย คณลกษณะของ พอลเมอรทแตกตางกนกมอทธพลสงผลใหอตราการบวมตวแตกตางกน [13-14]

ในอตสาหกรรมยางทวไปมกจะมการรไซเคล (Recycle) ยางทหมดอายการใชงาน (End of life) และการน ายางทเปนของเสยกลบมาใชใหม (Reuse) เปนเรองปกต โดยมป รมาณประมาณ 3-15% และ 5-23% ตามล าดบ โดยทวไปในโรงงานจะมของเสย เกดขนประมาณ 5-15% และในการผ ลตผ ลตภณฑดว ยกระบวนการอดรดทเปนกระบวนการสดทายจะเกดของ

เสยประมาณ 2-5% [16] กระบวนการผลตหนายางของโรงงานทไดท าการศกษามการน าของเสยทเกดขนภายในกระบวนการอดรดหนายางทเกดจากผลตภณฑทไมไดคณภาพ การเปลยนรนการผลต และการทดลองแมพมพ มารไซเคล แลวน ากลบมาใชในกระบวนการอดรดอกครงในกระบวนการผลตหนายางทงหมดของโรงงาน พบวา มการใชยางคอมพาวนดรไซเคลในปรมาณเฉลย 15% เทยบกบยางคอมพาวนดทงหมดทใช

ในกระบวนการอดรดหนายางพบปญหาหนายางมอตราการบวมตวไมเปนไปตามขอก าหนด และจากงานวจยของ John S. Dick [15] ไดศกษาผลกระทบของการเปลยนแปลงของสารเตมแตงตอคณสมบตหยนหนดของยางคอมพาวนด พบวา สารเตมแตงทตางชนดกนหรอมปรมาณแตกตางกนจะสงผลตออตราการบวมตวทแตกตางกน จากการศกษามการคาดการณวาการใชยางคอมพาวนดรไซเคลในกระบวนการอดรด อาจจะสงผลตออตราการบวมตวของหนายางแตกตางกน ดงนน การศกษาอทธพลของการใชยางคอมพาวนดรไซเคลในกระบวนการอดรดหนายางจงน าไปสการควบคมอตราการบวมตว โดยการปรบโหลดในการอดรดใหเหมาะสมกบปรมาณยาง คอมพาวนดรไซเคลทใช งานวจยนจงไดท าการทดลองเพอศกษาผลกระทบของปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลทสงผลตออตราการบวมตวของหนายาง โดยประยกตเ ท ค น ค ก า ร อ อ ก แ บ บ ก า ร ท ด ล อ ง (Design of

experiments: DOE) เ พอว เคราะหปจจย ทสงผลตอผลตภณฑและก าหนดสภาวะทเหมาะสมในกระบวนการผลต ซงจะน าไปสการควบคมคณภาพผลตภณฑใหเปนไปตามขอก าหนด [17]

2. การทดลอง

ส าหรบงานวจยนไดท าการทดลองอดรดหนายางส าหรบยางลอรถยนตนงอเนกประสงค (Sport utility

vehicle: SUV) ขนาด 225/65R17 102H โดยมอตราการบวมตวเปาหมาย (Target) เทากบ 1.60 ± 0.04

ศ. นาทะพนธ และ ส. วฒนปฐมทรพย

192

Page 4: ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

รปท 3 การบวมตวของพอลเมอร

ตามทฤษฎพลงงานสะสมแบบยดหยน [6]

หวใจของกระบวนการอดรด คอ การควบคมขนาดของผลตภณฑใหคงทหรอการควบคมอตราการบวมตว (Die swell ratio) กลาวคอ ในกระบวนการอดรดพอลเมอรมหลายปจจยทสงผลใหอตราการบวมตวแตกตางกน [7] (1) ปจจยดานสภาวะในการอดรด ประกอบดวย อณหภมในการอดรดทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวลดลง [6], [8] ความเรวของสกรทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวเพมขน [6] อตราเฉอน (Shear rate) ทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวเพมขน [8-9] โหลดในการอดรดทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวเพมขน [10] (2)

ปจจยดานแมพมพ ประกอบดวย ความยาวของแมพมพทเพมขนจะสงผลใหอตราการบวมตวลดลง [9], [11] การออกแบบแมพมพ (Die design) ทแตกตางกนจะสงผลใหอตราการบวมตวแตกตางกน [12] และ(3) ปจจยดานคณสมบตของพอลเมอร ประกอบดวย คณลกษณะของ พอลเมอรทแตกตางกนกมอทธพลสงผลใหอตราการบวมตวแตกตางกน [13-14]

ในอตสาหกรรมยางทวไปมกจะมการรไซเคล (Recycle) ยางทหมดอายการใชงาน (End of life) และการน ายางทเปนของเสยกลบมาใชใหม (Reuse) เปนเรองปกต โดยมป รมาณประมาณ 3-15% และ 5-23% ตามล าดบ โดยทวไปในโรงงานจะมของเสย เกดขนประมาณ 5-15% และในการผ ลตผ ลตภณฑดว ยกระบวนการอดรดทเปนกระบวนการสดทายจะเกดของ

เสยประมาณ 2-5% [16] กระบวนการผลตหนายางของโรงงานทไดท าการศกษามการน าของเสยทเกดขนภายในกระบวนการอดรดหนายางทเกดจากผลตภณฑทไมไดคณภาพ การเปลยนรนการผลต และการทดลองแมพมพ มารไซเคล แลวน ากลบมาใชในกระบวนการอดรดอกครงในกระบวนการผลตหนายางทงหมดของโรงงาน พบวา มการใชยางคอมพาวนดรไซเคลในปรมาณเฉลย 15% เทยบกบยางคอมพาวนดทงหมดทใช

ในกระบวนการอดรดหนายางพบปญหาหนายางมอตราการบวมตวไมเปนไปตามขอก าหนด และจากงานวจยของ John S. Dick [15] ไดศกษาผลกระทบของการเปลยนแปลงของสารเตมแตงตอคณสมบตหยนหนดของยางคอมพาวนด พบวา สารเตมแตงทตางชนดกนหรอมปรมาณแตกตางกนจะสงผลตออตราการบวมตวทแตกตางกน จากการศกษามการคาดการณวาการใชยางคอมพาวนดรไซเคลในกระบวนการอดรด อาจจะสงผลตออตราการบวมตวของหนายางแตกตางกน ดงนน การศกษาอทธพลของการใชยางคอมพาวนดรไซเคลในกระบวนการอดรดหนายางจงน าไปสการควบคมอตราการบวมตว โดยการปรบโหลดในการอดรดใหเหมาะสมกบปรมาณยาง คอมพาวนดรไซเคลทใช งานวจยนจงไดท าการทดลองเพอศกษาผลกระทบของปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลทสงผลตออตราการบวมตวของหนายาง โดยประยกตเ ท ค น ค ก า ร อ อ ก แ บ บ ก า ร ท ด ล อ ง (Design of

experiments: DOE) เ พอว เคราะหปจจย ทสงผลตอผลตภณฑและก าหนดสภาวะทเหมาะสมในกระบวนการผลต ซงจะน าไปสการควบคมคณภาพผลตภณฑใหเปนไปตามขอก าหนด [17]

2. การทดลอง

ส าหรบงานวจยนไดท าการทดลองอดรดหนายางส าหรบยางลอรถยนตนงอเนกประสงค (Sport utility

vehicle: SUV) ขนาด 225/65R17 102H โดยมอตราการบวมตวเปาหมาย (Target) เทากบ 1.60 ± 0.04

2.1 วสด ยางคอมพาวนดทใชในงานวจยน คอ ยางคอมพาวนด

ทมคณสมบต - คาความหนดมนน (Mooney viscosity) เทากบ

57 ML1+4(100°C) - คาความหนาแนน (Density) เทากบ 1.145 กรม

ตอลกบาศกเซนตเมตร

แมพมพหนายางทใชในงานวจยท ามาจากเหลกเกรด S50C ม พน ทหนาตด (Cross-section area) เ ท ากบ 16.87 ตารางเซนตเมตร 2.2 การเตรยมยางคอมพาวนดรไซเคล

ยางคอมพาวนดรไซเคลทใชในงานวจย คอ ยาง คอมพาวนดทผานกระบวนการอดรดมาแลว โดยผานกระบวนการรไซเคลดวยเครองผสมยางแบบปดแบนบร (Banbury internal mixer) โดยใชอณหภมหองผสม (Chamber) และตวบดผสม (Rotor) ท 80°C

2.3 สภาวะในการทดลอง งานวจยนไดท าการทดลองอดรดหนายางดวยเครอง

อดรดสกรเดยวสองหวแสดงดงรปท 4 แตละหวมขนาด สกรเทากบ 250 มลลเมตร ความเรวสกรเทากบ 8.7 รอบ ตอนาท อณหภมของ (1) สกร, (2) บรเวณปอนยาง คอมพาวนด, (3) บาเรลบรเวณปอนยาง, (4) บาเรลบรเวณกลาง, (5) บาเรลบรเวณหว และ (6) หว เทากบ 70, 60,

55, 50, 45 และ 90 องศาเซลเซยส ตามล าดบ

รปท 4 แผนภาพต าแหนงจดปรบตงอณหภมในการอดรด

2.4 การวดอตราการบวมตว อตราการบวมตว (Die swell ratio) คอ อตราสวน

ระหวางพนทหนาตดของผลตภณฑกบพนทหนาตดของแมพมพ ดงสมการท (1) ซงในงานวจยนไดว ดอตรา การบวมตวของหนายางดวยน าหนกและความยาวของ หนายาง ดงสมการท (2) [6]

A 'Dieswell ratio = A

(1)

โดยท A = พนทหนาตดของแมพมพ

A' = พนทหนาตดของหนายาง

เนองจาก

พนทหนาตดของหนายาง = ปรมาตรของหนายางความยาวของหนายาง

โดยท

ปรมาตรของหนายาง = น าหนกของหนายางคาความหนาแนน

ดงนน WDieswell ratio =

D*A*L (2)

โดยท W = น าหนกของหนายาง

D = คาความหนาแนน

A = พนทหนาตดของแมพมพ

L = ความยาวของหนายาง

2.5 การออกแบบการทดลอง การออกแบบการทดลองอดรดยางคอมพาวนดเพอ

ศกษาอทธพลของปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลทสงผลตออตราการบวมของหนายางนน ปจจยทน ามาพจารณาไดแก ปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคล (%R: A) หนวยเปนเปอรเซนต และโหลดในการอดรด (Load: B) หรอปรมาณยางคอมพาวนดทไหลออกจากแมพมพ หนวยเปนกโลกรมตอเมตร ในกระบวนการอดรดหนายาง ขนาด 225/65R17 102H โดยมการปอนยางคอมพาวนด

192 193

853

Page 5: ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

เขาเครองอดรดทเหมาะสมอยทจ านวน 5 เสนตอหว แสดง ดงรปท 5

รปท 5 แผนภาพแสดงการปอนยางคอมพาวนด

เขาเครองอดรด

งานวจยนจงไดออกแบบการทดลองแบบบลอกโดยการทดลองปจจยเชงตวประกอบแบบลดรปปฏสมพนธระหวางปจจย เนองจากการเพมโหลดในการอดรดหรอการเพมปรมาณยาง (กโลกรมตอเมตร) จะท าใหอตราการบวมตวของหนายางเพมขนไมวาจะใชปรมาณยางคอมพาวนด ร ไซ เ ค ล เ ท า ไ ร ก ต าม ดงน น เ ม อ ผ ท ดลอง เขา ใ จความสมพน ธอยแลว ผ ทดลองสามารถลดรปของปฏสมพน ธระหวา ง ปจจยได กลาว คอ การบลอก (Blocking) ปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลทระดบแตกตางกนเพอศกษาอทธพลของปจจยการผสมยางคอมพาวนดรไซเคลเขากบยางคอมพาวนดบรสทธตออตราการบวม อกท งย งสามารถเพมความแมนย า (Precision) ในการเปรยบเทยบโหลดในการอดรดทสงผลตออตราการบวมตวของหนายางรวมกนไดอกดวย โดยการวเคราะหความแปรปรวน (Analysis of variance: ANOVA)

วเคราะหความผนแปรทงหมดของขอมล เพอพจารณาวาปจจยและระดบปจจยทแตกตางกนสงผลตอผลลพธอยางมนยส าคญหรอไม [18]

การก าหนดบลอกของปรมาณยางคอมพาวนด รไซเคลทใชในการทดลอง คอ 0 เปอรเซนต 20 เปอรเซนต และสงสด 40 เปอรเซนตของปรมาณยางทใช โดยพจารณาจากปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลทสามารถก าหนดได คอ อตราสวนระหวางเสนยางคอมพาวนดรไซเคลตอเสนยางคอมพาวนดบรสทธ อาท 1:4 หมายถง การใชยาง

คอมพาวนดรไซเคล 20 เปอรเซนตตอยางคอมพาวนดบรสทธ 80 เปอรเซนต จากการใชปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลเฉลยอยท 15 เปอรเซนต ดงนน บลอกสงสดจงก าหนด เทากบ 40 เปอรเซนต การก าหนดระดบปจจยของโหลดในการอดรดก าหนดจากพสยของปรมาณยาง คอมพาวนดเดม แสดงดงตารางท 1 ตารางท 1 บลอกและคาระดบปจจยของการทดลอง

ปจจย ระดบปจจย 1 2 3

A: ปรมาณยางคอมพาวนด รไซเคล (%)

0 20 40

B: โหลดในการอดรด (กก./ม.) 1.720 1.735 1.750

ในการทดลองอดรดหนายางในแตละบลอก ปรมาณ

ยางคอมพาวนดรไซเคลจะด าเนนการทดลองปรบสภาวะโหลดในการอดรด (Load) แบบสมเพอลดความผดพลาดในการทดลองจากปจจยรบกวน ในแตละสภาวะของการทดลองจะท าการทดลองซ า 3 ครง (Replication) และบนทกน าหนกตวอยางทความยาว 500 มลลเมตร แสดงดงรปท 6

รปท 6 การชงน าหนกตวอยาง

3. ผลการทดลอง

ผลการด าเนนการทดลองเพอศกษาอทธพลของการใชยางคอมพาวนดรไซเคล (Block) ทสงผลตอการบวมตวของหนายางแสดงคาอตราการบวมตวในตารางท 2 จากนนจงท าการวเคราะหความแปรปรวน ความถกตองของรปแบบการทดลอง และวเคราะหหาระดบของปจจยทเหมาะสมในกระบวนการอดรดหนายาง โดยใชโปรแกรม Minitab16

ตารางท 2 คาอตราการบวมตวของหนายาง ขนาด 225/65R17 102H ปรมาณยางคอมพาวนด

รไซเคล (%) โหลดในการอดรด (กโลกรม/เมตร)

1.720 1.735 1.750 0 1.619 1.621 1.627 1.625 1.628 1.629 1.635 1.636 1.640

20 1.595 1.592 1.597 1.593 1.591 1.596 1.603 1.607 1.610 40 1.592 1.594 1.598 1.598 1.600 1.603 1.605 1.606 1.614

3.1 การวเคราะหความแปรปรวน

การวเคราะหความแปรปรวนของหนายางดวยแบบจ าลองทางสถตส าหรบการทดลองปจจยตวเชงประกอบแบบลดรปของปฏสมพนธระหวางปจจย แสดงดงสมการท (3) โดยแสดงผลวเคราะหดงตารางท 3 พบวา ปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคล (%R) และปจจยโหลดในการอดรด (Load) มอทธพลสงผลตออตราการบวมตวของหนายางอยางมนยส าคญทางสถตท α = 0.05 คาวกฤตมคาเทากบ F0.05,2,22 = 3.44 ภายใตคาสมประสทธของการตดสนใจ (R2) เทากบ 96.25% และสมประสทธของการตด สนใจ ท มการปรบค า(Adjusted R2) เ ท ากบ 95.57%

yijk = µ+τi+βj+εijk ,i = 1,2,3 (3)

j = 1,2,3 k = 1,2,3

โดยท yijk หมายถง คาอตราการบวมตวของหนายางท k

ทดลองภายใตระดบของปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลท j และภายใตโหลดในการอดรดท i

µ หมายถง คาเฉลยรวมของอตราการบวมตว τi หมายถง ค าผลกระทบของโหลดในการ

อดรดท i βj หมายถง คาผลกระทบของปรมาณยางคอม

พาวนดรไซเคลท j εijk หมายถง คาความผดพลาดแบบสม

ตารางท 3 การวเคราะหความแปรปรวนของคาอตราการบวมตวของหนายาง

Source DF SS MS F Load 2 0.0008916 0.0004458 41.61 %R 2 0.0051612 0.0025806 240.87

Error 22 0.0002357 0.0000107 Total 26 0.0062885

R-Sq = 96.25% R-Sq(adj) = 95.57%

3.2 การตรวจสอบความถกตองแบบจ าลองในการทดลอง

การตรวจสอบแบบจ าลองทางสถตดงสมการท (3) ของคาสงเกตอตราการบวมตวทไดจากการทดลอง ภายใตสมมตฐาน eijk ~ N(0,σ2) โดยการวเคราะหคาตกคาง (Residual analysis: eijk) กลาวคอ คาสง เกตหรอคาตกคางตองมการแจกแจงปกตดวยคาความแปรปรวนทเทากนส าหรบแตละระดบปจจย [18] สามารถวเคราะห คาตกคางไดดงตอไปน

1) การแจกแจงปกต โดยการพลอตคาตกคางลงบนกราฟทดสอบการแจกแจงปกต ดงแสดงในรปท 7 พบวา คาตกคางเรยงตวเปนเสนตรง เนองจากทกจดเมอค านวณดวยคาตกคางมาตรฐาน ( ijkd ) แลวไมพบวามจดใดมคาเกน 3

2) ความเทากนของความแปรปรวน โดยการพลอตคาตกคางเทยบกบโหลดในการอดรด และเทยบกบบลอกยางคอมพาวนด รไซเ คล ดงแสดงในรปท 8 พบวา คาตกคางมความแปรปรวนไมแตกตางกนและมการกระจายอยางสม

ศ. นาทะพนธ และ ส. วฒนปฐมทรพย

194

Page 6: ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

ตารางท 2 คาอตราการบวมตวของหนายาง ขนาด 225/65R17 102H ปรมาณยางคอมพาวนด

รไซเคล (%) โหลดในการอดรด (กโลกรม/เมตร)

1.720 1.735 1.750 0 1.619 1.621 1.627 1.625 1.628 1.629 1.635 1.636 1.640

20 1.595 1.592 1.597 1.593 1.591 1.596 1.603 1.607 1.610 40 1.592 1.594 1.598 1.598 1.600 1.603 1.605 1.606 1.614

3.1 การวเคราะหความแปรปรวน

การวเคราะหความแปรปรวนของหนายางดวยแบบจ าลองทางสถตส าหรบการทดลองปจจยตวเชงประกอบแบบลดรปของปฏสมพนธระหวางปจจย แสดงดงสมการท (3) โดยแสดงผลวเคราะหดงตารางท 3 พบวา ปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคล (%R) และปจจยโหลดในการอดรด (Load) มอทธพลสงผลตออตราการบวมตวของหนายางอยางมนยส าคญทางสถตท α = 0.05 คาวกฤตมคาเทากบ F0.05,2,22 = 3.44 ภายใตคาสมประสทธของการตดสนใจ (R2) เทากบ 96.25% และสมประสทธของการตด สนใจ ท มการปรบค า(Adjusted R2) เ ท ากบ 95.57%

yijk = µ+τi+βj+εijk ,i = 1,2,3 (3)

j = 1,2,3 k = 1,2,3

โดยท yijk หมายถง คาอตราการบวมตวของหนายางท k

ทดลองภายใตระดบของปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลท j และภายใตโหลดในการอดรดท i

µ หมายถง คาเฉลยรวมของอตราการบวมตว τi หมายถง ค าผลกระทบของโหลดในการ

อดรดท i βj หมายถง คาผลกระทบของปรมาณยางคอม

พาวนดรไซเคลท j εijk หมายถง คาความผดพลาดแบบสม

ตารางท 3 การวเคราะหความแปรปรวนของคาอตราการบวมตวของหนายาง

Source DF SS MS F Load 2 0.0008916 0.0004458 41.61 %R 2 0.0051612 0.0025806 240.87

Error 22 0.0002357 0.0000107 Total 26 0.0062885

R-Sq = 96.25% R-Sq(adj) = 95.57%

3.2 การตรวจสอบความถกตองแบบจ าลองในการทดลอง

การตรวจสอบแบบจ าลองทางสถตดงสมการท (3) ของคาสงเกตอตราการบวมตวทไดจากการทดลอง ภายใตสมมตฐาน eijk ~ N(0,σ2) โดยการวเคราะหคาตกคาง (Residual analysis: eijk) กลาวคอ คาสง เกตหรอคาตกคางตองมการแจกแจงปกตดวยคาความแปรปรวนทเทากนส าหรบแตละระดบปจจย [18] สามารถวเคราะห คาตกคางไดดงตอไปน

1) การแจกแจงปกต โดยการพลอตคาตกคางลงบนกราฟทดสอบการแจกแจงปกต ดงแสดงในรปท 7 พบวา คาตกคางเรยงตวเปนเสนตรง เนองจากทกจดเมอค านวณดวยคาตกคางมาตรฐาน ( ijkd ) แลวไมพบวามจดใดมคาเกน 3

2) ความเทากนของความแปรปรวน โดยการพลอตคาตกคางเทยบกบโหลดในการอดรด และเทยบกบบลอกยางคอมพาวนด รไซเ คล ดงแสดงในรปท 8 พบวา คาตกคางมความแปรปรวนไมแตกตางกนและมการกระจายอยางสม

194 195

853

Page 7: ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

รปท 7 คาตกคางของอตราการบวมตวทม

การแจกแจงปกต

(1) คาตกคางเทยบกบโหลดในการอดรด

(2) คาตกคางเทยบกบบลอกยางคอมพาวนดรไซเคล

รปท 8 กราฟตรวจสอบความแปรปรวน

สรปไดวาแบบจ าลองทางสถตส าหรบการทดลอง

ปจจยเชงตวประกอบแบบลดรปของปฏสมพนธระหวางปจจยแสดงดงสมการท (3) แกรง (Robustness) กลมขอมลอตราการบวมตว ทไดจากการทดลอง มความนาเชอถอตามสมมตฐาน eijk ~ N(0,σ2)

3.3 การวเคราะหบลอกและระดบปจจย เมอพจารณาคาเฉลยทจ าแนกตามบลอก ภายใตโหลด

ในการอดรดเทากบ 1.720, 1.735 และ 1.750 กโลกรมตอเมตร ดงรปท 9 พบวา การใชยางคอมพาวนดรไซเคลจะท าใหสายโซโมเลกลถกตดขาดมากขน (เกดการสะสมพลงงานไดนอยลง) ท าใหคาอตราการบวมตวของหนายางมแนวโนมลดลง ซงสอดคลองกบแนวคดทวา คณลกษณะของพอลมอรทแตกตางกนจะมอทธพลสงผลใหอตราการบวมตวแตกตางกน [13-14] เ มอโหลดในการอดรดเพมขนท าใหความเรวของยางคอมพาวนดหลอมเหลวหลงพนหวแมพมพลดลง สงผลใหสายโซโมเลกลยดนอยลงตามแนวสายพานท าใหคาอตราการบวมตวของหนายางมแนวโนมเพมขน ในกระบวนการผลตหนายางสามารถใชยางคอมพาวนดรไซเคลไดสงสด 40 เปอรเซนต จะไดคาอตราการบวมตวของหนายางเปนไปตามขอก าหนด คอ 1.60 ± 0.04 อกท งเมอวเคราะหความแตกตางกนของโหลดในการอดรดดวยวธความแตกตางอยางมนยส าคญทนอยทสด (The least significant difference method:

LSD method) พบวา โหลดในการอดรดเทากบ 1.750 กโลกรมตอเมตร มคาอตราการบวมตวมากกวาโหลดในการอดรดอน ขณะทการใชยางคอมพาวนดรไซเคลท 20 เปอรเซนต กบ 40 เปอรเซนต ใหคาอตราการบวมตวของหนายางนอยกวายางคอมพาวนดบรสทธอยางมนยส าคญทางสถต (α = 0.05)

รปท 9 กราฟคาอตราการบวมตวของหนายาง

0.0030.0020.0010.000-0.001-0.002-0.003-0.004-0.005-0.006

99

95

90

80

7060504030

20

10

5

1

e

Per

cent

ijk

1.7501.7451.7401.7351.7301.7251.720

0.005

0.004

0.003

0.002

0.001

0.000

-0.001

-0.002

-0.003

-0.004

Load (kg/m)

eijk

403020100

0.005

0.004

0.003

0.002

0.001

0.000

-0.001

-0.002

-0.003

-0.004

%R

eijk

40200

1.70

1.65

1.60

1.55

1.50

%R

Die

swel

l rat

io 1.64

1.56

1.7201.7351.750

Load

4. การทดสอบเพอยนยนผล จากการวเคราะหปจจยทสงผลตออตราการบวมตว

ของหนายาง พบวา การใชยางคอมพาวนดรไซเคลท 20 เปอรเซนต กบ 40 เปอรเซนต ใหคาอตราการบวมตวของหนายางไมแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถต (α =

0.05) จงไดท าการยนยนผลการทดลอง เพอหาโหลดในการอดรดทเหมาะสมส าหรบการใชยางคอมพาวนดรไซเคล ไดแก 1.720 1.735 และ1.750 กโลกรมตอเมตร ตามล าดบ ภายใตปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคล (Block) เทากบ 20 เปอรเซนต (1:4) และ 40 เปอรเซนต (2:3) โดยท าการทดลองซ า 15 ครง แลวพจารณาคาอตราการบวมของหนายาง

ผลการทดสอบเพอยนยนผล พบวา โหลดในการ อดรดทเหมาะสมส าหรบปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลท 20 และ 40 เปอรเซนต เทากบ 1.720 กโลกรมตอเมตร เนองจากคาอตราการบวมตวของหนายางมคาเทากบ 1.60

± 0.01 และ 1.60 ± 0.01 ตามล าดบ ซงเปนไปตามขอก าหนดของผลตภณฑทมคาอตราการบวมตวเปาหมายเทากบ 1.60 ± 0.04 โดยมแบบจ าลองการถดถอยเชงพหนามก าลงสอง เพอท านายผลลพธอตราการบวมตวของหนายางแสดงดงรปท 10 ภายใตสมประสทธของการตดสนใจ R-Square = 92.0%

รปท 10 แบบจ าลองท านายอตราการบวมตว

5. สรป จากผลการศกษาอทธพลของการใชยางคอมพาวนด

รไซเคลในกระบวนการอดรดหนายางส าหรบยางลอรถยนตนงเอนกประสงค (Sport utility vehicle: SUV) ขนาด 225/65R17 102H โดยการประยกตการออกแบบการทดลองปจจย เ ช งตวประกอบแบบลดรปของปฏสมพนธระหวางปจจย ผลการวจยพบวา การใชยาง คอมพาวนดรไซเคลสงผลใหคาอตราการบวมตวของหนายางมแนวโนมลดลง ภายใตโหลดในการอดรดเทากบ 1.720, 1.735 และ 1.750 กโลกรมตอเมตร ตามล าดบ โดยค าอตราการบวมตวของหนายาง ทปรมาณยาง คอมพาวนดรไซเคลท 20 กบ 40 เปอรเซนต มคาไมแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถตท α = 0.05 ดงนนในการผลตยางลอรถยนตสามารถเลอกใชยางคอมพาวนด รไซเคล (Block) ทระดบ 40 เปอรเซนตได เ มอหาความสมพนธทเหมาะสมของโหลดในการอดรด พบวา ปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลทใชไมเกน 40 เปอรเซนต ควรใชโหลดในการอดรดหนายางเทากบ 1.720 กโลกรมตอเมตร

ดงน น ในอตสาหกรรมยางลอ หากมการน ายาง คอมพาวนดรไซเคลมาใชในกระบวนการอดรดหนายางจะตองพจารณาถงอทธพลของปรมาณยางคอมพาวนด รไซเ คลทใช เพอ ทจะสามารถควบคมคณภาพของผลตภณฑใหมอตราการบวมของหนายางใหเปนไปตามขอก าหนด

6. กตตกรรมประกาศ ขอขอบคณ บรษท สยามมชลน จ ากด ทสนบสนน ทนวจยจ านวน 127,500 บาท และสถานทส าหรบการด าเนนงานวจย

1.7501.7451.7401.7351.7301.7251.720

1.70

1.65

1.60

1.55

1.50

Load (kg/m)

Die

swel

l rat

io

1.56

1.64

y = 234.6 – 269.9Load + 78.19Load2

ศ. นาทะพนธ และ ส. วฒนปฐมทรพย

196

Page 8: ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

รปท 7 คาตกคางของอตราการบวมตวทม

การแจกแจงปกต

(1) คาตกคางเทยบกบโหลดในการอดรด

(2) คาตกคางเทยบกบบลอกยางคอมพาวนดรไซเคล

รปท 8 กราฟตรวจสอบความแปรปรวน

สรปไดวาแบบจ าลองทางสถตส าหรบการทดลอง

ปจจยเชงตวประกอบแบบลดรปของปฏสมพนธระหวางปจจยแสดงดงสมการท (3) แกรง (Robustness) กลมขอมลอตราการบวมตว ทไดจากการทดลอง มความนาเชอถอตามสมมตฐาน eijk ~ N(0,σ2)

3.3 การวเคราะหบลอกและระดบปจจย เมอพจารณาคาเฉลยทจ าแนกตามบลอก ภายใตโหลด

ในการอดรดเทากบ 1.720, 1.735 และ 1.750 กโลกรมตอเมตร ดงรปท 9 พบวา การใชยางคอมพาวนดรไซเคลจะท าใหสายโซโมเลกลถกตดขาดมากขน (เกดการสะสมพลงงานไดนอยลง) ท าใหคาอตราการบวมตวของหนายางมแนวโนมลดลง ซงสอดคลองกบแนวคดทวา คณลกษณะของพอลมอรทแตกตางกนจะมอทธพลสงผลใหอตราการบวมตวแตกตางกน [13-14] เ มอโหลดในการอดรดเพมขนท าใหความเรวของยางคอมพาวนดหลอมเหลวหลงพนหวแมพมพลดลง สงผลใหสายโซโมเลกลยดนอยลงตามแนวสายพานท าใหคาอตราการบวมตวของหนายางมแนวโนมเพมขน ในกระบวนการผลตหนายางสามารถใชยางคอมพาวนดรไซเคลไดสงสด 40 เปอรเซนต จะไดคาอตราการบวมตวของหนายางเปนไปตามขอก าหนด คอ 1.60 ± 0.04 อกท งเมอวเคราะหความแตกตางกนของโหลดในการอดรดดวยวธความแตกตางอยางมนยส าคญทนอยทสด (The least significant difference method:

LSD method) พบวา โหลดในการอดรดเทากบ 1.750 กโลกรมตอเมตร มคาอตราการบวมตวมากกวาโหลดในการอดรดอน ขณะทการใชยางคอมพาวนดรไซเคลท 20 เปอรเซนต กบ 40 เปอรเซนต ใหคาอตราการบวมตวของหนายางนอยกวายางคอมพาวนดบรสทธอยางมนยส าคญทางสถต (α = 0.05)

รปท 9 กราฟคาอตราการบวมตวของหนายาง

0.0030.0020.0010.000-0.001-0.002-0.003-0.004-0.005-0.006

99

95

90

80

7060504030

20

10

5

1

e

Per

cent

ijk

1.7501.7451.7401.7351.7301.7251.720

0.005

0.004

0.003

0.002

0.001

0.000

-0.001

-0.002

-0.003

-0.004

Load (kg/m)

eijk

403020100

0.005

0.004

0.003

0.002

0.001

0.000

-0.001

-0.002

-0.003

-0.004

%R

eijk

40200

1.70

1.65

1.60

1.55

1.50

%R

Die

swel

l rat

io 1.64

1.56

1.7201.7351.750

Load

4. การทดสอบเพอยนยนผล จากการวเคราะหปจจยทสงผลตออตราการบวมตว

ของหนายาง พบวา การใชยางคอมพาวนดรไซเคลท 20 เปอรเซนต กบ 40 เปอรเซนต ใหคาอตราการบวมตวของหนายางไมแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถต (α =

0.05) จงไดท าการยนยนผลการทดลอง เพอหาโหลดในการอดรดทเหมาะสมส าหรบการใชยางคอมพาวนดรไซเคล ไดแก 1.720 1.735 และ1.750 กโลกรมตอเมตร ตามล าดบ ภายใตปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคล (Block) เทากบ 20 เปอรเซนต (1:4) และ 40 เปอรเซนต (2:3) โดยท าการทดลองซ า 15 ครง แลวพจารณาคาอตราการบวมของหนายาง

ผลการทดสอบเพอยนยนผล พบวา โหลดในการ อดรดทเหมาะสมส าหรบปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลท 20 และ 40 เปอรเซนต เทากบ 1.720 กโลกรมตอเมตร เนองจากคาอตราการบวมตวของหนายางมคาเทากบ 1.60

± 0.01 และ 1.60 ± 0.01 ตามล าดบ ซงเปนไปตามขอก าหนดของผลตภณฑทมคาอตราการบวมตวเปาหมายเทากบ 1.60 ± 0.04 โดยมแบบจ าลองการถดถอยเชงพหนามก าลงสอง เพอท านายผลลพธอตราการบวมตวของหนายางแสดงดงรปท 10 ภายใตสมประสทธของการตดสนใจ R-Square = 92.0%

รปท 10 แบบจ าลองท านายอตราการบวมตว

5. สรป จากผลการศกษาอทธพลของการใชยางคอมพาวนด

รไซเคลในกระบวนการอดรดหนายางส าหรบยางลอรถยนตนงเอนกประสงค (Sport utility vehicle: SUV) ขนาด 225/65R17 102H โดยการประยกตการออกแบบการทดลองปจจย เ ช งตวประกอบแบบลดรปของปฏสมพนธระหวางปจจย ผลการวจยพบวา การใชยาง คอมพาวนดรไซเคลสงผลใหคาอตราการบวมตวของหนายางมแนวโนมลดลง ภายใตโหลดในการอดรดเทากบ 1.720, 1.735 และ 1.750 กโลกรมตอเมตร ตามล าดบ โดยค าอตราการบวมตวของหนายาง ทปรมาณยาง คอมพาวนดรไซเคลท 20 กบ 40 เปอรเซนต มคาไมแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถตท α = 0.05 ดงนนในการผลตยางลอรถยนตสามารถเลอกใชยางคอมพาวนด รไซเคล (Block) ทระดบ 40 เปอรเซนตได เ มอหาความสมพนธทเหมาะสมของโหลดในการอดรด พบวา ปรมาณยางคอมพาวนดรไซเคลทใชไมเกน 40 เปอรเซนต ควรใชโหลดในการอดรดหนายางเทากบ 1.720 กโลกรมตอเมตร

ดงน น ในอตสาหกรรมยางลอ หากมการน ายาง คอมพาวนดรไซเคลมาใชในกระบวนการอดรดหนายางจะตองพจารณาถงอทธพลของปรมาณยางคอมพาวนด รไซเ คลทใช เพอ ทจะสามารถควบคมคณภาพของผลตภณฑใหมอตราการบวมของหนายางใหเปนไปตามขอก าหนด

6. กตตกรรมประกาศ ขอขอบคณ บรษท สยามมชลน จ ากด ทสนบสนน ทนวจยจ านวน 127,500 บาท และสถานทส าหรบการด าเนนงานวจย

1.7501.7451.7401.7351.7301.7251.720

1.70

1.65

1.60

1.55

1.50

Load (kg/m)

Die

swel

l rat

io

1.56

1.64

y = 234.6 – 269.9Load + 78.19Load2

196 197

853

Page 9: ejournal25 3 2018researchs.eng.cmu.ac.th/UserFiles/File/Journal/25_3/16.pdfคอมพาวนด ม ค ณสมบ ต เป นพอล เมอร หลอมเหลวในห

เอกสารอางอง [1] Tire demand to top three billion units by 2019. Rubber World, Freedonia Group, 2016; 253(4): 10. [2] Thailand Board of Investment. Next generation automotive - a new era for Thailand. Thailand

Investment Review, 2017; 27(3): 5-7. [3] Rodgers, B. and Waddell, W. Tire Engineering. The science and technology of rubber, Waltham:

Elsevier, 2013; 653-695. [4] Evans, A. and Evans, R. The composition of a tire: Typical components. The Waste&Resources

Action Programme, 2016; 1-5. [5] Waddell, W. and Tsou, A.H. Butyl rubbers. Rubber compounding. Marcel Dekker, New York,

2014. [6] Intawong, N. Extrudate swell behavior of polymer melt in extrusion process. The Journal of

KMUTNB, 2009; 19(3): 449-454. [7] Sirisinha, C. A review of extrudate swell in polymers. Science Society of Thailand, 1997; 23: 259-

280. [8] Liang, J. Z. Effect of the die angle on the extrusion swell of rubber compound. Materials Processing

Technology. 1995; 52: 207-212. [9] Liang, J. Z. A study of die-swell behavior of rubber compounds during short-die extrusion.

Materials Processing Technology. 1996; 59: 268-271. [10] Wong, A. C. Y. and Liang, J. Z. Relationship between die swell ratio and melt flow index. Chemical

Engineering Science. 1997; 52(18): 3219-3221. [11] Wang, K. Die swell of complex polymeric systems. Viscoelasticity-From theory to biological

applications, ISBN: 978-953-51-0841-2, InTech, Rijeka, 2012. [12] Sombatsompop, N. and Dangtungee, R. Flow visualization and extrudate swell of natural rubber in

a capillary rheometer: Effect of die/barrel system. Journal of Applied Polymer Science. 2001; 82: 2525-2533.

[13] Koopmans, R. J. Die swell or extrudate swell. Polypropylene: An A-Z Reference. ISBN: 0-412-80200-7, Kluwer, Dordrecht,1999.

[14] Dangtungee, R., Desai, S. S., Tantayanon, S. and Supaphol, P. Melt rheology and extrudate swell of low-density polyethylene/ethylene-octene copolymer blends. Polymer Testing. 2006; 25: 888-895.

[15] Dick, J.S., Norton, E. and Xue, T. Measuring the effects of filler variations on compound viscoelastic properties as measured by the capillary rheometer and RPA. Rubber World, 2016; 39-45.

[16] Forrest, M. Overview of the world rubber recycling market. Recycling and Re-use of Waste Rubber, ISBN: 978-184735-684-0, Smithers Rapra, UK, 2014.

[17] Tanakulchaitawee, K. and Nathaphan, S. Design of experiments to analyze factors affecting the main function of u-shaped plastic shopping bags. Naresuan University Engineering Journal, 2014; 9(12): 38-47.

[18] Nathaphan, S. Basic Design and Analysis of Experiments. ISBN: 978-616-08-2475-5, Thailand, 2016.

ศ. นาทะพนธ และ ส. วฒนปฐมทรพย

198