สมบัติเชิงกล การทนต่อน้ำมันและโอโซนของยางผสมระหว่างยางเอทิลีนโพรพิลีนไดอีนและยางอะคริโลไนไตรล์ที่เติมสารตัวเติมผสมสำหรับประยุกต์ใช้ทำแผ่นยางหุ้มถังน้ำมัน

Mechanical Properties, Oil and Ozone Resistance of EPDM/NBR Blends Filled with Hybrid Fillers for Fuel Tank Rubber-Cover Applications

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาสัดส่วนที่เหมาะสมของยางผสมระหว่างยางเอทิลีนโพรพิลีนไดอีน (EPDM) และยางอะคริโลไนไตรล์ (NBR) ที่เติมสารตัวเติมผสมระหว่างเขม่าดำและแคลเซียมคาร์บอเนตในปริมาณ 100 ส่วนในยางหนึ่งร้อยส่วน (phr) สำหรับประยุกต์ใช้ทำแผ่นยางหุ้มถังน้ำมัน โดยแปรสัดส่วนยางผสม EPDM/NBR ตั้งแต่ 100/0, 70/30, 50/50, 30/70, 0/100 ร้อยละโดยน้ำหนัก (%wt/wt) ในขั้นตอนการทดลองได้บดผสมยางและสารเคมีในเครื่องผสมแบบปิดภายใต้สภาวะที่กำหนด ยกเว้นสารช่วยในการคงรูปจะบดผสมในเครื่องบดยางสองลูกกลิ้ง จากนั้นนำยางคอมปาวด์มาขึ้นรูปด้วยเครื่องอัดเบ้าที่อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส ก่อนนำไปทดสอบสมบัติเชิงกล สมบัติการทนความร้อน สมบัติการเสื่อมสภาพเนื่องจากโอโซนและสมบัติการต้านทานการบวมพองในน้ำมันต่างชนิดกัน (น้ำมันดีเซล น้ำมันแก๊สโซฮอล์-91 และน้ำมันเครื่อง) ผลการทดลองพบว่า เมื่อปริมาณยาง NBR ในสัดส่วนยางผสมเพิ่มขึ้น ระยะเวลาเริ่มเกิดการคงรูปและระยะ เวลาการคงรูป การเสียรูปถาวรหลังการกด อัตราการบวมพองในน้ำมันดีเซลและน้ำมันเครื่องมีแนวโน้มลดลง ในขณะที่ดัชนีอัตราการคงรูปและอัตราการบวมพองในน้ำมันแก๊สโซฮอล์-91 สูงขึ้น และยางผสมที่สัดส่วน 70/30 EPDM/NBR จะให้ค่าความทนต่อแรงดึงและความทนต่อการฉีกขาดสูงที่สุด และเมื่อเปรียบเทียบความทนต่อแรงดึงและความทนต่อการฉีกขาดในแต่ละสัดส่วนยางผสมทั้งก่อนและหลังการบ่มเร่งมีค่าที่ไม่แตกต่างกันมากนัก ซึ่งบ่งชี้ถึงความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนได้ดี ในขณะที่การเพิ่มปริมาณยาง NBR จนถึง 50 %wt ยางผสมยังคงมีคุณสมบัติการต้านทานการเสื่อมสภาพเนื่องจากโอโซนได้ดีโดยไม่ปรากฏรอยแตกบนพื้นผิวของชิ้นทดสอบ โดยสรุปการพัฒนาสูตรยางคอมปาวด์ผสม EPDM/NBR ที่สัดส่วน 70/30 %wt/wt ให้สมบัติโดยรวมที่ดีที่สุดและมีต้นทุนวัตถุดิบสูงขึ้นเพียงร้อยละ 13 เมื่อเปรียบเทียบกับสูตรควบคุม (ยาง EPDM เพียงอย่างเดียว) ซึ่งสูตรยางคอมปาวด์ผสมที่พัฒนาขึ้นสามารถใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการประยุกต์ใช้เป็นผลิตภัณฑ์ยางหุ้มถังน้ำมันและสามารถนำไปต่อยอดสำหรับผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ต้องการสมบัติการทนน้ำมันและความร้อนได้              This research aimed to investigate the optimal blend ratio of ethylene propylene diene rubber (EPDM) and acrylonitrile butadiene rubber (NBR) filled with hybrid fillers, including carbon black and calcium carbonate at 100 parts per hundred parts of rubber (phr) for fuel tank rubber-cover applications. The varied ratios of EPDM/NBR were 100/0, 70/30, 50/50, 30/70 and 0/100 %wt/wt. For mixing experimental, all ingredients used for preparing each blended compound were mixed in a kneader and the curing agents were subsequently incorporated on a two-roll mill. The compounds were finally shaped and vulcanized at 160ºC using compression molding before further mechanical, thermal aging and ozone resistance test as well as oil swelling resistance in different fuel types (diesel, gasohol-91 and engine oils). The results revealed that scorch and cure times, compression set, swelling ratio in diesel and engine oils of the blends tended to decrease with increasing NBR content, while cure rate index, hardness and swelling ratio in gasohol-91 increased. Of all EPDM/NBR ratios, the 70/30 EPDM/NBR blend showed the best tensile strength and tear strength. At a given blend ratio, tensile strength and tear strength of the blends before and after aging are not significantly different. This indicated that thermal resistance of the blends could be achieved at all EPDM/NBR ratios. Furthermore, when NBR was increased up to 50 %wt, the blend has good stability against ozone treatment. In summary, the development of EPDM/NBR compounds with the ratio of 70/30 %wt/wt yields the best overall properties and the raw material cost is about 13% higher than the control formula. The developed rubber formula can be used as basic knowledge for applying as the fuel tank rubber-cover product and can be further developed for other products requiring oil and heat resistance properties.