Original Title: The Development of Rubber Compound based on Natural Rubber (NR) and Ethylene-Propylene-Diene-Monomer (EPDM) Rubber for Playground Rubber Mat
Source: li01.tci-thaijo.org
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការអភិវឌ្ឍសមាសធាតុជ័រដោយផ្អែកលើជ័រធម្មជាតិ (NR) និងជ័រ Ethylene-Propylene-Diene-Monomer (EPDM) សម្រាប់កម្រាលជ័រកន្លែងក្មេងលេង

ចំណងជើងដើម៖ The Development of Rubber Compound based on Natural Rubber (NR) and Ethylene-Propylene-Diene-Monomer (EPDM) Rubber for Playground Rubber Mat

អ្នកនិពន្ធ៖ Bussaya Rattanasupa (Department of Chemistry, Faculty of Science, Kasetsart University, Bangkok 10900, Thailand), Wirunya Keawwattana (Department of Chemistry, Faculty of Science, Kasetsart University, Bangkok 10900, Thailand)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2007 Kasetsart J. (Nat. Sci.)

វិស័យសិក្សា៖ Materials Science

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការបង្កើតកម្រាលជ័រកន្លែងក្មេងលេងដែលអាចធន់នឹងអាកាសធាតុខាងក្រៅ និងមានតម្លៃសមរម្យ ដោយកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ជ័រ EPDM សុទ្ធដែលមានតម្លៃថ្លៃតាមរយៈការលាយជាមួយជ័រធម្មជាតិ (NR) ព្រមទាំងការជំនួសសារធាតុបំពេញពណ៌ខ្មៅ (Carbon black) ជាមួយនឹងសារធាតុបំពេញពណ៌ភ្លឺ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានវាយតម្លៃទៅលើលក្ខណៈស្ងួត និងលក្ខណៈមេកានិចនៃល្បាយជ័រ ដោយប្រែប្រួលប្រភេទសារធាតុបំពេញ កម្រិតបរិមាណ និងប្រព័ន្ធកៅស៊ូកម្ម។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
CaCO3 Filler + Conventional Vulcanization (CV) System
ការប្រើសារធាតុបំពេញ CaCO3 ជាមួយប្រព័ន្ធកៅស៊ូកម្មធម្មតា (CV)
ផ្តល់នូវពេលវេលាស្ងួត (cure time) លឿនបំផុត និងមានលក្ខណៈមេកានិចល្អប្រសើរជាងគេ (កម្លាំងទាញផ្ដាច់ និងការពន្លូតខ្ពស់) នៅកម្រិត 100 phr។ ប្រព័ន្ធ CV អាចមានភាពធន់នឹងការសឹករិចរិលតាមពេលវេលា (aging resistance) ទាបជាងប្រព័ន្ធ EV ទោះបីជាមានភាពរឹងមាំល្អក៏ដោយ។ នៅកម្រិតបរិមាណ 100 phr ទទួលបានកម្លាំងទាញផ្ដាច់ខ្ពស់បំផុត (ប្រហែល 7.37 MPa) និងភាពរឹងកម្រិត 39.5 Shore A។
Clay/Zeolite Fillers
ការប្រើសារធាតុបំពេញដីឥដ្ឋ (Clay) ឬសេអូលីត (Zeolite)
អាចជួយបង្កើនភាពរឹង (hardness) នៃកៅស៊ូបានល្អនៅពេលប្រើក្នុងបរិមាណច្រើន (150 phr) និងជាសារធាតុមានតម្លៃថោក។ ត្រូវការពេលវេលាស្ងួតយូរជាង CaCO3 ហើយធ្វើឱ្យកម្លាំងទាញផ្ដាច់ (tensile strength) ធ្លាក់ចុះខ្លាំង ដោយសារប្រតិកម្មរវាងស៊ីលីកានិងស័ង្កសី (Zinc)។ កម្លាំងទាញផ្ដាច់ធ្លាក់ចុះមកត្រឹមចន្លោះពី 2.5 ទៅ 3.8 MPa អាស្រ័យលើបរិមាណប្រើប្រាស់ ដែលទាបជាងការប្រើ CaCO3។
Efficient Vulcanization (EV) System
ការប្រើប្រព័ន្ធកៅស៊ូកម្មមានប្រសិទ្ធភាព (EV)
មានភាពធន់នឹងអាកាសធាតុ និងការពុកផុយបានល្អប្រសើរជាង (good aging resistance) ដោយសារទម្រង់នៃការតភ្ជាប់ខ្វែងជា monosulfidic ឬ disulfidic។ ផ្តល់នូវលក្ខណៈមេកានិច (ភាពរឹងមាំ និងកម្លាំងទាញ) ទាបជាងប្រព័ន្ធកៅស៊ូកម្មធម្មតា (CV)។ មានកម្លាំងទាញផ្ដាច់ត្រឹមតែ 5.87 MPa ធៀបនឹងប្រព័ន្ធ CV ដែលមានរហូតដល់ 7.01 MPa សម្រាប់កៅស៊ូដែលប្រើ CaCO3 100 phr។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ឯកសារនេះមិនបានបញ្ជាក់ពីតម្លៃជាទឹកប្រាក់លម្អិតនោះទេ ប៉ុន្តែបានរៀបរាប់ពីវត្ថុធាតុដើម និងឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍ស្ដង់ដារដែលចាំបាច់សម្រាប់ការសិក្សានេះ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងដោយសាកលវិទ្យាល័យ Kasetsart ក្នុងប្រទេសថៃ ដោយប្រើប្រាស់កៅស៊ូធម្មជាតិក្នុងស្រុក (STR5L) និងវត្ថុធាតុដើមឧស្សាហកម្មមួយចំនួនទៀត។ នេះមានភាពពាក់ព័ន្ធខ្លាំងណាស់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ព្រោះកម្ពុជាក៏ជាប្រទេសផលិតកៅស៊ូធម្មជាតិដ៏ធំមួយ ប៉ុន្តែភាគច្រើននាំចេញជាវត្ថុធាតុដើម ដែលការសិក្សានេះអាចជាគំរូក្នុងការកែច្នៃកៅស៊ូឱ្យមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រក្នុងការលាយជ័រធម្មជាតិជាមួយ EPDM និងសារធាតុបំពេញតម្លៃថោក (CaCO3) គឺមានសក្ដានុពលខ្ពស់សម្រាប់ការអនុវត្តនៅក្នុងប្រទេសកម្ពុជា។

សរុបមក ការស្រាវជ្រាវនេះផ្តល់នូវរូបមន្តបច្ចេកទេសដ៏មានប្រយោជន៍ ដែលសហគ្រាសខ្នាតតូចនិងមធ្យម (SMEs) នៅកម្ពុជាអាចយកទៅអនុវត្តបាន ដើម្បីផលិតសម្ភារៈជ័រសុវត្ថិភាពដែលមានតម្លៃសមរម្យ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាស្វែងយល់ពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃកៅស៊ូ និងសារធាតុបំពេញ: និស្សិតគប្បីចាប់ផ្តើមដោយការសិក្សាពីទ្រឹស្តីនៃគីមីវិទ្យាកៅស៊ូ (Rubber Chemistry) លក្ខណៈនៃជ័រ Natural Rubber (NR) និងជ័រ EPDM រួមទាំងឥទ្ធិពលនៃសារធាតុបំពេញ CaCO3 មកលើលក្ខណៈមេកានិចនៃកៅស៊ូ។
  2. អនុវត្តការលាយសមាសធាតុជ័រក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍: ធ្វើការពិសោធន៍ដោយអនុវត្តការកិនលាយកៅស៊ូតាមរូបមន្ត NR/EPDM (60/40) ដោយប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីន Two-roll millBrabender plasticorder និងបន្ថែមសារធាតុបំពេញ CaCO3 ក្នុងកម្រិត 100 phr
  3. ធ្វើតេស្តស្វែងរកពេលវេលាស្ងួត និងប្រព័ន្ធកៅស៊ូកម្ម: ប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ Moving Die Rheometer (MDR) ដើម្បីកំណត់រកពេលវេលាស្ងួតល្អបំផុត (tc90) ដោយសាកល្បងប្រៀបធៀបរវាងប្រព័ន្ធ Conventional Vulcanization (CV) និង Efficient Vulcanization (EV) ឱ្យស្របតាមគោលដៅប្រើប្រាស់ជាក់ស្តែង។
  4. វាស់ស្ទង់គុណភាព និងលក្ខណៈមេកានិចតាមស្តង់ដារ: យកគំរូកៅស៊ូដែលចាក់ពុម្ពរួចទៅធ្វើតេស្តទាញផ្ដាច់ (Tensile test) ដោយប្រើម៉ាស៊ីន Instron តាមស្តង់ដារ ASTM D412 និងវាស់ភាពរឹងដោយឧបករណ៍ Shore A តាមស្តង់ដារ ASTM D2240 ដើម្បីធានាថាវាស្របតាមកម្រិតសុវត្ថិភាពកម្រាលក្មេងលេង។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Ethylene-Propylene-Diene-Monomer (EPDM) (ជ័រ EPDM) ជាប្រភេទជ័រកៅស៊ូសំយោគដែលមានភាពធន់ទ្រាំខ្លាំងទៅនឹងកាំរស្មីយូវី (UV) អូហ្សូន កម្តៅ និងអាកាសធាតុខាងក្រៅ ប៉ុន្តែមានតម្លៃថ្លៃ និងកម្លាំងមេកានិចទាបជាងកៅស៊ូធម្មជាតិ ដោយសារកម្រិតតំណភ្ជាប់មិនឆ្អែត (unsaturation) របស់វាមានកម្រិតទាប។ ដូចជាអាវភ្លៀងក្រាស់ដែលការពារកម្តៅថ្ងៃនិងទឹកភ្លៀងបានល្អបំផុត មិនងាយពុកផុយពេលទុកចោលហាលថ្ងៃ ប៉ុន្តែមិនសូវស្វិតដូចកៅស៊ូកង។
Conventional vulcanization (CV) (ប្រព័ន្ធកៅស៊ូកម្មធម្មតា) ជាប្រព័ន្ធចម្អិនកៅស៊ូ (vulcanization) ដែលប្រើប្រាស់ស្ពាន់ធ័រ (Sulfur) ក្នុងបរិមាណច្រើន និងសារធាតុពន្លឿន (Accelerator) តិច ដែលបង្កើតបានជាការតភ្ជាប់ខ្វែងប្រភេទ polysulfidic (ស្ពាន់ធ័រច្រើនតភ្ជាប់គ្នា) ធ្វើឱ្យកៅស៊ូមានកម្លាំងទាញផ្ដាច់ និងភាពយឺតខ្ពស់ តែភាពធន់នឹងភាពចាស់ ឬការសឹករិចរិលតាមពេលវេលាមានកម្រិតទាប។ ដូចជាការប្រើខ្សែពួរធំៗច្រើនស្រទាប់ដើម្បីចងផ្អោបឈើបញ្ចួលគ្នា ធ្វើឱ្យវារឹងមាំខ្លាំងនិងស្វិត តែខ្សែពួរនោះអាចងាយពុកផុយនៅពេលត្រូវកម្តៅថ្ងៃយូរ។
phr (parts per hundred of rubber) (កម្រិត phr / ផ្នែកក្នុងមួយរយនៃកៅស៊ូ) ជារង្វាស់ខ្នាតស្តង់ដារក្នុងឧស្សាហកម្មកៅស៊ូ ដើម្បីកំណត់បរិមាណនៃសារធាតុផ្សំផ្សេងៗ (ដូចជាថ្នាំ ឬសារធាតុបំពេញ) ដោយធៀបទៅនឹងទម្ងន់សរុបនៃជ័រកៅស៊ូសុទ្ធចំនួន ១០០ ឯកតា។ វាជួយឱ្យការលាយរូបមន្តមានភាពច្បាស់លាស់ ទោះបីជាត្រូវផលិតក្នុងបរិមាណតិចឬច្រើនក៏ដោយ។ ដូចជាការធ្វើនំដែលគេកំណត់ថា បើប្រើម្សៅ ១០០ក្រាម ត្រូវដាក់ស្ករ ២០ក្រាម (ស្មើនឹង 20 phr) ជាដើម។
Optimum cure time / tc90 (ពេលវេលាស្ងួតល្អបំផុត) គឺជារយៈពេលដែលសមាសធាតុជ័រកៅស៊ូត្រូវបានដុតកម្តៅនៅក្នុងពុម្ពរហូតដល់សម្រេចបាន ៩០% នៃកម្រិតភាពរឹង (torque) ឬកម្រិតនៃការតភ្ជាប់ខ្វែង (crosslink) អតិបរមារបស់វា។ វាជាពេលវេលាស្តង់ដារដែលគេប្រើដើម្បីផលិតផលិតផលសម្រេច។ ដូចជាពេលវេលាដែលត្រូវអាំងសាច់ឱ្យឆ្អិនល្អ ៩០% ដែលជាពេលសាច់មានរសជាតិនិងសភាពទន់ល្មមឆ្ងាញ់បំផុត មិនឆៅពេក ហើយក៏មិនខ្លោចរឹងពេក។
Tensile strength (កម្លាំងទាញផ្ដាច់) គឺជាកម្លាំងអតិបរមាដែលគេត្រូវការប្រើប្រាស់ដើម្បីទាញបន្ទះកៅស៊ូណាមួយឱ្យដាច់។ វាវាស់ស្ទង់ពីភាពរឹងមាំទូទៅ និងសមត្ថភាពទ្រទម្ងន់ ឬកម្លាំងសង្កត់របស់វត្ថុធាតុនោះមុនពេលវាខូចខាត។ ដូចជាការសាកល្បងទាញកៅស៊ូកងរហូតដល់វាដាច់ ដើម្បីដឹងថាតើកៅស៊ូនោះស្វិតនិងអាចទ្រទម្ងន់បានកម្រិតណា។
Crosslink density (ដង់ស៊ីតេនៃការតភ្ជាប់ខ្វែង) គឺជាចំនួននៃការតភ្ជាប់គ្នារវាងខ្សែសង្វាក់ប៉ូលីមែររបស់កៅស៊ូ (បង្កើតឡើងដោយប្រតិកម្មស្ពាន់ធ័រ) ក្នុងមួយឯកតាមាឌ។ កាលណាដង់ស៊ីតេនេះកាន់តែខ្ពស់ កៅស៊ូកាន់តែមានភាពរឹងមាំ (Hardness) និងម៉ូឌុលខ្ពស់ ប៉ុន្តែភាពយឺត (Elongation) អាចនឹងថយចុះ។ ដូចជាការចងខ្សែសំណាញ់ កាលណាគេចងក្រឡាគន្លឹះកាន់តែញឹកនិងជិតៗគ្នា សំណាញ់នោះកាន់តែតឹងនិងរឹងមាំ មិនងាយយារធ្លាក់។
Scorch time / ts2 (ពេលវេលាចាប់ផ្តើមស្ងួត) គឺជារយៈពេលសុវត្ថិភាពមុនពេលដែលសមាសធាតុជ័រកៅស៊ូចាប់ផ្តើមមានប្រតិកម្មកៅស៊ូកម្ម (ចាប់ផ្តើមរឹងមុនកំណត់) ក្នុងកំឡុងពេលកិនលាយ ឬកែច្នៃនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ ប្រសិនបើកៅស៊ូរឹងមុនការចាក់ពុម្ព វាត្រូវបានចាត់ទុកថាខូច។ ដូចជារយៈពេលដែលស៊ីម៉ងត៍នៅរាវអាចកូរនិងចាក់ពុម្ពបាន មុនពេលវាចាប់ផ្តើមស្ងួតនិងរឹងខូចរាង។
Silanol groups (ក្រុមស៊ីឡាណុល) ជាក្រុមមុខងារគីមី (-SiOH) ដែលមាននៅលើផ្ទៃនៃសារធាតុបំពេញដែលមានមូលដ្ឋានជាស៊ីលីកា (ដូចជាដីឥដ្ឋ ឬសេអូលីត) ដែលមានលក្ខណៈជាអាស៊ីតសកម្ម។ ពួកវាអាចស្រូបយក ឬធ្វើប្រតិកម្មជាមួយសារធាតុពន្លឿន (accelerator) ធ្វើឱ្យដំណើរការកៅស៊ូកម្មដើរយឺត និងកាត់បន្ថយគុណភាពកៅស៊ូ។ ដូចជាអេប៉ុងដែលស្រូបយកទឹកថ្នាំពណ៌អស់ពីទឹក ធ្វើឱ្យផ្ទៃដែលយើងចង់លាបពណ៌មិនសូវដិតល្អ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖