ความรู้เกี่ยวกับกระบวนการเสื่อมสภาพของยาง

1. การเสื่อมสภาพของยางคืออะไร? และมีลักษณะอย่างไรบนพื้นผิว?
ในกระบวนการแปรรูป การเก็บรักษา และการใช้งานยางและผลิตภัณฑ์จากยาง เนื่องจากปัจจัยภายในและภายนอกที่ส่งผลกระทบร่วมกัน คุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และคุณสมบัติเชิงกลของยางจะค่อยๆ เสื่อมลง และในที่สุดก็จะสูญเสียคุณค่าในการใช้งาน การเปลี่ยนแปลงนี้เรียกว่า การเสื่อมสภาพของยาง ซึ่งจะปรากฏให้เห็นบนพื้นผิวเป็นรอยแตก ความเหนียว การแข็งตัว การอ่อนตัว การเป็นผง การเปลี่ยนสี และการเจริญเติบโตของเชื้อรา
2. ปัจจัยใดบ้างที่ส่งผลต่อการเสื่อมสภาพของยาง?
ปัจจัยที่ทำให้ยางเสื่อมสภาพ ได้แก่:
(ก) ออกซิเจนและออกซิเจนในยางจะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แบบอนุมูลอิสระกับโมเลกุลของยาง ทำให้สายโซ่โมเลกุลแตกหรือเกิดการเชื่อมโยงข้ามมากเกินไป ส่งผลให้คุณสมบัติของยางเปลี่ยนแปลงไป การออกซิเดชันเป็นหนึ่งในสาเหตุสำคัญที่ทำให้ยางเสื่อมสภาพ
(ข) ปฏิกิริยาทางเคมีของโอโซนและออกซิเจนนั้นสูงกว่ามาก และมีฤทธิ์ทำลายล้างมากกว่า นอกจากนี้ยังทำลายสายโซ่โมเลกุลด้วย แต่ผลของโอโซนต่อยางจะแตกต่างกันไปตามว่ายางนั้นเสียรูปหรือไม่ เมื่อใช้กับยางที่เสียรูป (ส่วนใหญ่เป็นยางไม่อิ่มตัว) จะเกิดรอยแตกตั้งฉากกับทิศทางของแรงกระทำ ซึ่งเรียกว่า "รอยแตกจากโอโซน" เมื่อใช้กับยางที่เสียรูป จะเกิดเพียงฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวโดยไม่มีรอยแตก
(ค) ความร้อน: การเพิ่มอุณหภูมิอาจทำให้เกิดการแตกร้าวจากความร้อนหรือการเชื่อมโยงข้ามโมเลกุลของยางจากความร้อนได้ แต่ผลพื้นฐานของความร้อนคือการกระตุ้น ช่วยเพิ่มอัตราการแพร่ของออกซิเจนและกระตุ้นปฏิกิริยาออกซิเดชัน จึงเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของยาง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพทั่วไปอย่างหนึ่ง คือ การเสื่อมสภาพจากความร้อนและออกซิเจน
(d) แสง: ยิ่งคลื่นแสงสั้น พลังงานยิ่งมาก รังสีอัลตราไวโอเลตที่มีพลังงานสูงจะทำลายยาง นอกจากจะทำให้โมเลกุลของยางแตกและเกิดการเชื่อมโยงกันโดยตรงแล้ว รังสีอัลตราไวโอเลตยังก่อให้เกิดอนุมูลอิสระเนื่องจากการดูดซับพลังงานแสง ซึ่งจะเริ่มต้นและเร่งกระบวนการปฏิกิริยาลูกโซ่ออกซิเดชัน แสงอัลตราไวโอเลตทำหน้าที่เหมือนความร้อน ลักษณะเฉพาะอีกประการหนึ่งของการกระทำของแสง (แตกต่างจากการกระทำของความร้อน) คือส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นที่ผิวของยาง สำหรับตัวอย่างที่มีปริมาณกาวสูง จะมีรอยแตกเป็นเครือข่ายทั้งสองด้าน หรือที่เรียกว่า “รอยแตกที่ชั้นนอกที่มองเห็นได้”
(e) แรงทางกล: ภายใต้แรงทางกลที่กระทำซ้ำๆ โซ่โมเลกุลของยางจะแตกออก ทำให้เกิดอนุมูลอิสระ ซึ่งจะกระตุ้นปฏิกิริยาลูกโซ่ออกซิเดชันและก่อให้เกิดกระบวนการทางกลเคมี การแตกตัวของโซ่โมเลกุลด้วยแรงทางกลและการกระตุ้นกระบวนการออกซิเดชันด้วยแรงทางกลนั้น ขึ้นอยู่กับสภาวะที่เกิดขึ้น ว่าอย่างใดอย่างหนึ่งจะมีอิทธิพลมากกว่ากัน นอกจากนี้ ยังอาจทำให้เกิดการแตกร้าวจากโอโซนได้ง่ายภายใต้แรงทางกลดังกล่าว
(ฉ) ความชื้น: ผลกระทบของความชื้นมีสองด้าน คือ ยางจะเสียหายได้ง่ายเมื่อโดนฝนในอากาศชื้นหรือแช่น้ำ เนื่องจากสารที่ละลายน้ำได้และหมู่โมเลกุลน้ำในยางจะถูกสกัดและละลายโดยน้ำ ทำให้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสหรือการดูดซึม โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะที่สลับกันระหว่างการแช่น้ำและการสัมผัสกับอากาศ การเสื่อมสภาพของยางจะเร่งตัวขึ้น แต่ในบางกรณี ความชื้นอาจไม่ทำลายยาง และอาจมีผลในการชะลอการเสื่อมสภาพด้วยซ้ำ
(g) ปัจจัยอื่นๆ: ปัจจัยทางเคมี ไอออนโลหะที่มีวาเลนซ์แปรผัน รังสีพลังงานสูง ไฟฟ้า และสิ่งมีชีวิต เป็นต้น ล้วนส่งผลกระทบต่อยาง
3. วิธีการทดสอบการเสื่อมสภาพของยางมีกี่ประเภท?
สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท:
(ก) วิธีทดสอบการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติ แบ่งย่อยออกเป็น การทดสอบการเสื่อมสภาพในบรรยากาศ การทดสอบการเสื่อมสภาพแบบเร่งในบรรยากาศ การทดสอบการเสื่อมสภาพจากการเก็บรักษาตามธรรมชาติ การทดสอบการเสื่อมสภาพในสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติ (รวมถึงการฝังดิน ฯลฯ) และการทดสอบการเสื่อมสภาพทางชีวภาพ
(ข) วิธีทดสอบการเร่งอายุเทียม สำหรับการเร่งอายุจากความร้อน การเร่งอายุจากโอโซน การเร่งอายุจากแสง การเร่งอายุจากสภาพอากาศเทียม การเร่งอายุจากแสงและโอโซน การเร่งอายุทางชีวภาพ การเร่งอายุจากรังสีพลังงานสูงและไฟฟ้า และการเร่งอายุจากสารเคมี
4. ควรเลือกช่วงอุณหภูมิใดสำหรับการทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยลมร้อนสำหรับสารประกอบยางชนิดต่างๆ?
สำหรับยางธรรมชาติ อุณหภูมิในการทดสอบโดยทั่วไปอยู่ที่ 50-100 องศาเซลเซียส สำหรับยางสังเคราะห์ อุณหภูมิในการทดสอบโดยทั่วไปอยู่ที่ 50-150 องศาเซลเซียส และสำหรับยางชนิดพิเศษบางชนิด อุณหภูมิในการทดสอบจะสูงกว่า ตัวอย่างเช่น ยางไนไตรล์ใช้ที่อุณหภูมิ 70-150 องศาเซลเซียส และยางซิลิโคนฟลูออรีนโดยทั่วไปใช้ที่อุณหภูมิ 200-300 องศาเซลเซียส กล่าวโดยสรุปคือ ควรพิจารณาอุณหภูมิที่เหมาะสมตามผลการทดสอบ