มาริสา คุณธนวงศ์
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

 

ตอบ

ยางสังเคราะห์ (Synthetic rubber)

ยางสังเคราะห์ (Synthetic rubber) เป็นผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ขึ้นเพื่อเลียนแบบยางธรรมชาติ ซึ่งจัดว่าเป็นอิลาสโทเมอร์ หรือวัสดุยืดหยุ่นสังเคราะห์ (artificial elastomer) ชนิดหนึ่งที่มีสมบัติพิเศษคือ สามารถเปลี่ยนรูปภายใต้ความเค้นได้มากกว่าวัสดุชนิดอื่นและสามารถกลับคืนรูปได้เหมือนเดิมโดยไม่เกิดการเสียรูปอย่างถาวร 

ยางสังเคราะห์สามารถสังเคราะห์ได้จากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชั่น (polymerization) ของสารตั้งต้นที่เป็นผลผลิตพลอยได้จากกระบวนการกลั่นปิโตรเลียมซึ่งเรียกว่า ‘มอนอเมอร์ (monomer)’ ยางสังเคราะห์แต่ละชนิดจะมีการผสมมอนอเมอร์ชนิดเดียวหรือหลายชนิดในสัดส่วนที่ต่างกัน เพื่อพัฒนาให้ได้ยางสังเคราะห์ที่มีสมบัติทางกายภาพ ทางกล และทางเคมีที่แตกต่างกันตามต้องการ 

ยกตัวอย่าง เช่น ยางพอลิไซพรีนชนิดสังเคราะห์ (IR) เป็นยางที่สังเคราะห์ได้จากมอนอเมอร์ชนิดเดียว คือไอโซพรีน (isoprene : 2-methyl-1,3-butadiene) ส่วนยางสไตรีนบิวทาไดอีนและยางบิวทิล เป็นยางที่สังเคราะห์ได้จากมอนอเมอร์สองชนิด คือสไตรีน (styrene) และบิวทาไดอีน (butadiene :1,3-butadiene) กับ ไอโซบิวทิลิน (isobutylene : 2-methylpropene) และไอโซพรีน ตามลำดับ เป็นต้น 

ยางธรรมชาติ (Natural rubber)

แต่สำหรับ ยางธรรมชาติ (Natural Rubber : NR) นั้นเป็นผลิตผลที่ได้จากต้นยางพารา (Hevea brasilensis) โดยการกรีดลำต้นและนำเอาของเหลวสีขาวคล้ายน้ำนม เรียกว่า น้ำยางสดหรือน้ำยางดิบ (latex) 

น้ำยางสดหรือน้ำยางดิบ ประกอบไปด้วยพอลิเมอร์ของสารไอโซพรีนมาผ่านกระบวนการผลิตเพื่อให้เก็บไว้ได้นานและได้น้ำยางสดเข้มข้น

น้ำยางสดที่ได้จะถูกนำมาแปรสภาพเป็น 2 ลักษณะ คือ ในรูปของน้ำยางข้น ซึ่งเป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ เช่น ถุงมือยาง อุปกรณ์ทางการแพทย์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และลูกโป่ง เป็นต้น และในอีกลักษณะหนึ่ง คือ ในรูปของยางแห้ง ได้แก่ ยางแผ่นรมควัน ยางแผ่นผึ่งแห้ง ยางแท่ง และยางเครพ เป็นต้น 

กระบวนการผลิตยางสังเคราะห์ที่นิยมวิธีหนึ่ง

แม้ว่ายางธรรมชาติจะมีสมบัติที่ดีหลายประการ อาทิเช่น มีความต้านทานแรงดึง (tensile strength) สูง ทนต่อการเสื่อมสภาพเมื่อได้รับความร้อน แสง และโอโซนในอากาศได้ในระดับปานกลาง รวมถึงทนต่อการล้าได้ดีก็ตาม 

แต่หากเปรียบเทียบกับยางสังเคราะห์แล้วพบว่า ยางธรรมชาติยังมีสมบัติโดยรวมที่ด้อยกว่า เนื่องจากยางสังเคราะห์มีความทนทานต่อการขัดถูและการสึกกร่อน (abrasion resistance) ที่ดีกว่า มีความเสถียรทางความร้อน (thermal stability) ที่สูงกว่าทำให้ยางสังเคราะห์เสื่อมสภาพได้ช้ากว่ายางธรรมชาติ ทั้งยังมียางสังเคราะห์อีกหลายชนิดที่สามารถคงความยืดหยุ่นได้แม้อยู่ในอุณหภูมิที่ต่ำ สามารถทนต่อน้ำมันและจาระบี รวมทั้งยังทนเปลวไฟได้ดีซึ่งเหมาะกับการนำไปใช้ทำเป็นฉนวนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ด้วย 

นอกจากนี้แล้ว ยางธรรมชาติยังเป็นยางที่ได้จากต้นยางพารา ซึ่งเป็นพืชเขตร้อนที่มีข้อจำกัดในการปลูก ปริมาณของยางที่ได้จึงมักไม่เพียงพอต่อความต้องการในอุตสาหกรรม 

ดังนั้น ในปัจจุบันยางสังเคราะห์จึงได้รับความนิยมมากกว่า ทั้งยังมีหลายชนิดให้เลือกเหมาะกับการใช้งานหลากหลายประเภท ตั้งแต่การนำมาใช้ในอุตสาหกรรมยางรถยนต์ ใช้ผลิตเป็นเครื่องมือแพทย์ หรือใช้ทำชิ้นส่วนแม่พิมพ์ และสายพานในเครื่องจักร เป็นต้น

ตารางแสดงองค์ประกอบและสมบัติของยางแต่ละชนิด ภาพจาก http://www.standard-gasket.com/tech_specs/solid-rubber-specifications.htm
ตารางแสดงประโยชน์การใช้งานของยางแต่ละชนิด ภาพจาก http://www.iisrp.com/WebPolymers/00Rubber_Intro.pdf

ยกตัวอย่าง ยางสังเคราะห์บางชนิด เช่น

ภาพจาก www.britannica.com/EBchecked/topic/570377/styrene-butadiene-rubber-SBR

ยางสไตรีนบิวทาไดอีน (Styrene-Butadiene Rubber, SBR) หรือ ยางเอสบีอาร์เป็นยางที่สังเคราะห์ได้จากบิวทาไดอีนและสไตรีน สารตั้งต้นเหล่านี้เป็นมอนอเมอร์ที่สามารถต้านทานการเสื่อมสภาพและทนทานต่อการขัดถูได้ดี 

ยางเอสบีอาร์แบ่งได้เป็นสองชนิดตามกระบวนการผลิต ได้แก่ ยางที่ผลิตด้วยพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชัน (Emulsion polymerization) เรียกว่า ยางอี-เอสบีอาร์ (E-SBR) และยางที่ผลิตด้วยพอลิเมอไรเซชันแบบสารละลาย (Solution polymerization) เรียกว่า ยางเอส-เอสบีอาร์ (S-SBR)

ปัจจุบันยางเอสบีอาร์เป็นยางสังเคราะห์ที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุด ประมาณครึ่งหนึ่งของยางรถยนต์ทำจากยางชนิดนี้ นอกจากนี้ยางดังกล่าวยังสามารถนำมาทำเป็นพื้นและส้นรองเท้า ปะเก็น หรือแม้กระทั่งหมากฝรั่งได้อีกด้วย

ยางสังเคราะห์อีกชนิดหนึ่งที่สำคัญ และนิยมนำมาใช้ในอุตสาหกรรมรองจากยางเอสบีอาร์ คือ ยางพอลิบิวทาไดอีน (Polybutadiene Rubber, BR) ที่สังเคราะห์ได้จากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชั่นของสารบิวทาไดอีน 

70 เปอร์เซ็นต์ของผลผลิตที่ได้มักนำไปใช้ผลิตเป็นแก้มยาง (side wall) และหน้ายางรถ (tread) เนื่องจากยางชนิดนี้มีค่าความต้านทานการสึกหรอที่สูงและมีค่าความต้านทานการหมุนที่ต่ำ ดอกยางจึงสึกช้าและยังช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้ดี 

ส่วนผลผลิตอีก 25 เปอร์เซ็นต์นั้นถูกนำไปใช้เป็นสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับพลาสติกบางชนิด เช่น สไตรีน และ พลาสติกเอบีเอส (Acrylonitrile butadiene styrene) 

นอกจากนี้ยางชนิดนี้ยังนิยมนำไปใช้ทำเป็นแกนกลางในลูกกอล์ฟเพื่อทำให้ลูกกอลฟ์เด้งได้ รวมทั้งสามารถนำมาเคลือบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้มีค่าความต้านทานไฟฟ้าที่สูงได้อีกด้วย

แหล่งข้อมูลอ้างอิง และเพิ่มเติม

  1. Natural rubber : https://en.wikipedia.org/wiki/Natural_rubber
  2. Synthetic rubber :  https://www.wisegeek.com/what-is-synthetic-rubber.htm
  3. Synthetic rubber : https://www.britannica.com/EBchecked/topic/578730/synthetic-rubber
  4. Synthetic rubber : https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=300#_Synthetic_Rubbers
  5. Synthetic rubber : https://www.tis-gdv.de/tis_e/ware/kautschuk/synthesekautschuk/synthesekautschuk.htm
  6. Natural rubber and Synthetic rubber : https://www.ehow.com/list_7686133_properties-natural-synthetic-rubber.html
  7. Natural rubber and Synthetic rubber : https://en.wikipedia.org/wiki/Synthetic_rubber#Natural_vs_synthetic_rubber
  8. Styrene-Butadiene Rubber : https://en.wikipedia.org/wiki/Styrene-butadiene
  9. Rubber Elastomer Coatings Application Guide : https://www.engineersedge.com/finishing/rubber_elastomer_coatings.htm
Scroll Up