โรงเรียนบ้านหานเพชร

หมู่ที่ 6 บ้านบ้านหานเพชร ตำบลทุ่งหลวง อำเภอเวียงสระ จังหวัดสุราษฎร์ธานี 84190

Mon - Fri: 9:00 - 17:30

077-954397

ยาง ทำความเข้าใจและศึกษาเกี่ยวกับสารเคมีที่ทำให้ยางยืดหยุ่นได้

ยาง อะไรทำให้ยางยืดหยุ่นได้ เช่นเดียวกับพลาสติก ยางเป็นโพลิเมอร์ซึ่งเป็นสายโซ่ของหน่วยการทำซ้ำที่เรียกว่าโมโนเมอร์ ในยาง โมโนเมอร์เป็นสารประกอบคาร์บอนที่เรียกว่าไอโซพรีนซึ่งมีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอน 2 พันธะ น้ำยางที่ซึมออกมาจากต้นยางมีไอโซพรีนหลายโมเลกุล เมื่อน้ำยางแห้ง โมเลกุลของไอโซพรีนจะรวมตัวกัน และโมเลกุลของไอโซพรีนหนึ่งตัวจะโจมตีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอนกับคาร์บอนของโมเลกุลข้างเคียง

พันธะคู่อันหนึ่งแตกออกและอิเล็กตรอนจัดเรียงตัวใหม่เพื่อสร้างพันธะ ระหว่างโมเลกุลไอโซพรีนทั้งสอง กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกว่า จะมีโมเลกุลไอโซพรีนหลายสายยางเชื่อมโยงกันเหมือนโซ่ สายยางเหล่านี้เรียกว่า พอลิไอโซพรีนโพลิเมอร์ แต่ละโมเลกุลของพอลิไอโซพรีนประกอบด้วย โมโนเมอร์ของไอโซพรีนนับพัน ในขณะที่การอบแห้งดำเนินต่อไป เส้นพอลิไอโซพรีนจะเกาะติดกัน โดยสร้างพันธะไฟฟ้าสถิต คล้ายกับแรงดึงดูดระหว่างขั้วตรงข้ามของแท่งแม่เหล็กสองแท่ง

แรงดึงดูดระหว่างเส้นเหล่านี้ จะยึดเส้นใยยางไว้ด้วยกัน และช่วยให้ยืดและคืนตัวได้ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอาจส่งผลต่อปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิต ระหว่างเส้นโพลีไอโซพรีนในยางลาเท็กซ์ อุณหภูมิที่ร้อนจะลดปฏิกิริยาและทำให้ยางมีของเหลวมากขึ้น อุณหภูมิที่เย็นลงจะเพิ่มปฏิสัมพันธ์ และทำให้ยางมีความแข็งมากขึ้น ในช่วงต้นทศวรรษ 1800 นักวิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์หลายคนมุ่งมั่น ที่จะทำให้ยางมีความทนทานมากขึ้น

ชาลส์ กู๊ดเยียร์ นักประดิษฐ์ที่มีชื่อเสียงคนหนึ่ง ให้เหตุผลว่าสามารถลดความหนืดของยางได้ โดยการผสมกับผงแห้งต่างๆ เขาทดลองโดยการผสมแป้งและแป้งอื่นๆเข้ากับยาง ในปี พ.ศ. 2381 กู๊ดเยียร์ได้พบกับนาธาเนียล เฮย์เวิร์ด ผู้มีความก้าวหน้าในการบำบัดแผ่นยาง ด้วยสารละลายกำมะถันและน้ำมันสน แล้วนำไปตากแดดให้แห้ง ยางที่ตากแดดของเฮย์เวิร์ดนั้นแข็งกว่า และทนทานกว่า ดังนั้นเขาจึงจดสิทธิบัตรกระบวนการนี้ ซึ่งเขาเรียกว่าโซลาไรเซชัน

ยาง

กู๊ดเยียร์ได้ซื้อสิทธิบัตรการทำโซลาร์ไรเซชัน และเริ่มทำการทดลองกับสารประกอบกำมะถัน โดยการลองผิดลองถูก ผู้ประดิษฐ์ได้ผสมน้ำยางพารากับกำมะถันและออกไซด์ของตะกั่ว ตำนานเล่าว่าส่วนผสมบางส่วนตกลงบนเตาร้อน และยางที่ได้นั้นแข็ง ยืดหยุ่น และทนทาน ในที่สุดกระบวนการโดยบังเอิญของกู๊ดเยียร์ ก็กลายเป็นที่รู้จักในชื่อวัลคาไนซ์ นอกจากนี้เขายังพบว่าการเปลี่ยน ปริมาณกำมะถันทำให้ลักษณะ ของยางเปลี่ยนไปด้วย ยิ่งใช้กำมะถันมากเท่าไร

ซึ่งยางก็ยิ่งแข็งขึ้นเท่านั้น จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อยางถูกวัลคาไนซ์ เมื่อสายพอลิไอโซพรีนได้รับความร้อน ด้วยกำมะถันและตะกั่วออกไซด์อะตอมของกำมะถัน จะโจมตีพันธะคู่ในสายพอลิไอโซพรีน และจับกับอะตอมของคาร์บอน อะตอมของกำมะถันยังสามารถสร้างพันธะระหว่างตัวมันเอง พันธะไดซัลไฟด์ และสายพอลิไอโซพรีนที่อยู่ติดกัน เชื่อมโยงข้ามเพื่อสร้างโครงสร้างคล้ายตาข่ายใน ยาง การเชื่อมโยงข้ามนี้ช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้โพลีไอโซพรีน

เพื่อให้มีความแข็ง ยืดหยุ่น และทนทานยิ่งขึ้น ตามที่กู๊ดเยียร์พบว่า ยิ่งใช้กำมะถันมากเท่าไร ก็ยิ่งสร้างครอสลิงค์ได้มากขึ้น และยางยิ่งแข็งขึ้นเท่านั้น กระบวนการหลอมโลหะของกู๊ดเยียร์ เกี่ยวข้องกับการผสมยางลาเท็กซ์ ซัลเฟอร์ และตะกั่วออกไซด์ในไอน้ำแรงดันสูงนานถึง 6 ชั่วโมง เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ชาลส์ กู๊ดเยียร์ หลงใหลในยาง เขาทดลองกับมันในขณะที่เขาถูกคุมขังในคุกของลูกหนี้ หลังจากที่เขาคิดค้นการวัลคาไนซ์ในปี 1839

เขาก็เริ่มทำแผ่นยางวัลคาไนซ์ที่สามารถใช้กับเสื้อผ้าได้ กู๊ดเยียร์ส่งผลิตภัณฑ์ของเขาไปยังยุโรปเพื่อหวังจะล่อลวงนักลงทุน โทมัส แฮนค็อก นักประดิษฐ์และผู้บุกเบิกยางชาวอังกฤษถูกล่อลวง เขาค้นพบกระบวนการวัลคาไนเซชันของกู๊ดเยียร์และยื่นขอจดสิทธิบัตรภาษาอังกฤษอย่างเร่งด่วนก่อนกู๊ดเยียร์ ในที่สุดธุรกิจอื่นๆจำนวนมาก ก็ละเมิดสิทธิบัตรของกู๊ดเยียร์ และเขาใช้เวลาส่วนใหญ่ไปกับคดีความหรือการทดลองยาง

เขาเสียชีวิตอย่างยากไร้ในปี 2403 เขาคงดีใจที่รู้ว่าบริษัทกู๊ดเยียร์ไทร์แอนด์รับเบอร์ ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่เขา แม่ธรรมชาติแบบหนึ่งอัพ ยางสังเคราะห์ อุตสาหกรรมยางเริ่มเฟื่องฟูด้วยการประดิษฐ์รถยนต์ ยางทั้งหมดเหล่านี้สร้างขึ้นและยังคงสร้างตลาดขนาดใหญ่สำหรับยางวัลคาไนซ์ ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ยางล้อส่วนใหญ่ทำจากยางวัลคาไนซ์ซึ่งได้มาจากต้นไม้ สหรัฐอเมริกาเป็นผู้ผลิตรถยนต์ชั้นนำและเป็นผู้บริโภคยางรายใหญ่ของโลก

ซึ่งถูกควบคุมโดยพื้นที่เพาะปลูก ของอังกฤษทั่วเอเชีย เป็นเพียงเรื่องของเวลาก่อนที่นักวิทยาศาสตร์ จะถามว่ายางสามารถทำเทียมได้หรือไม่ ในช่วงต้นปี 1860 พวกเขาได้ศึกษาเกี่ยวกับเคมีของยาง และกระบวนการวัลคาไนเซชันแล้ว นักเคมีได้ให้ความร้อนกับยาง เพื่อแยกมันออกจากกัน และพบว่ามันผลิตไอโซพรีน น้ำมัน และทาร์ พวกเขาสามารถสร้างไอโซพรีนจากน้ำมันแล้วรวมไอโซพรีนเทียมเพื่อสร้างยาง ดูเหมือนว่าพวกยางลบดินสอและยางรถยนต์

อาจทำมาจากผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม คงเคยได้ยินเกี่ยวกับยางสังเคราะห์เหล่านี้มาบ้างแล้ว ตัวอย่างเช่นนีโอพรีนเป็นยางที่มีฟองนุ่มและเป็นฉนวน ซึ่งมักใช้ในชุดประดาน้ำ นักดำน้ำลึกและนักเล่นกระดานโต้คลื่นมี วอลเลซ แคโรเธอส์ นักเคมีของดูปองท์ ซึ่งเปลี่ยนโพลิเมอร์ของคลอโรพรีนให้เป็นโพลีคลอโรพรีนในปี 1930 เพื่อเป็นการขอบที่ทำให้พวกเขาอบอุ่นระหว่างการผจญภัยในมหาสมุทร โดยบังเอิญ แคโรเธอส์ ได้คิดค้นโพลิเมอร์ยอดนิยมอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า ไนลอน

นอกจากนี้ยังเป็นชื่อของยางสังเคราะห์ที่บางกว่าและแข็งแรงกว่า ซึ่งยังคงสีน้ำนมตามธรรมชาติของยางธรรมชาตินั้นไว้ อย่างน้อยก็ในขั้นต้น ในปี 1921 นักเคมี ปีเตอร์ ไชโดรวิทซ์ ค้นพบว่าสามารถวัลคาไนน้ำยางได้โดยการเติมโพลีซัลไฟด์ลงไปและให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าการหลอมโลหะแบบเดิมเป็นเวลานาน นอกจากนี้ เนื่องจากการวัลคาไนเซชันประเภทนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า จึงสามารถเพิ่มสีย้อมลงในน้ำยางเพื่อสร้างสีได้

นี่คือประเภทของน้ำยางที่พบในถุงมือยาง เขื่อนทันตกรรม และถุงยางอนามัย การแปรรูปและการหากำไรจากยางพารา มียางเด้งอยู่รอบๆ เท่าไหร่ จากข้อมูลของกลุ่มศึกษายางพาราระหว่างประเทศ ระบุว่าในปี 2550 มีการผลิตยางธรรมชาติ 9.7 ล้านตัน ซึ่งส่วนใหญ่มาจากเอเชีย อยู่ที่ประมาณ 2,321 ดอลลาร์ต่อตัน ตลาดยางธรรมชาติมีมูลค่าประมาณ 22.5 พันล้านดอลลาร์ในปี 2550 แต่ก่อนที่ยางธรรมชาติจะถูกแปรรูปเป็นสายยา และเป็ดเหลืองตัวเล็กๆนั้น

จะต้องผ่านกรรมวิธีเสียก่อน การแปรรูปยางธรรมชาติประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้ บริษัทต่างๆเริ่มต้นด้วยการจัดหาน้ำยาง ซึ่งหมายถึงการกรีดน้ำยางจากต้นยาง กรองน้ำยางแล้วบรรจุในถังสำหรับส่งออกหรือแปรรูป พวกเขาทำยางแผ่นรมควัน พวกเขาจับตัวเป็นก้อนของน้ำยางโดยการเติมกรด รีดของเหลวที่จับตัวเป็นก้อนเป็นแผ่นในโรงสีเพื่อไล่น้ำออก จากนั้นจึงนำไปทำให้แห้ง รมควัน และส่งออกยางแผ่น น้ำยางได้รับการบำบัดทางเคมีและให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ

เพื่อทำให้ยางวัลคาไนซ์ น้ำยางที่ผ่านการวัลคาไนซ์นั้นขนส่งได้ง่ายกว่าและสามารถเปลี่ยนเป็นยางธรรมดาได้ในภายหลังโดยการให้ความร้อนอย่างอ่อนโยน ภาพรวมของกำไรและกระบวนการแตกต่างกันเล็กน้อย สำหรับยางสังเคราะห์ ในปี 2550 ประมาณ 13.6 ยุโรปและเอเชีย ราคาประมาณ 2,012 ดอลลาร์ต่อตัน มีมูลค่า 26.2 พันล้านดอลลาร์ ในตลาดยางสังเคราะห์ในปี 2550 โพลิเมอร์ยางสังเคราะห์ทำจากสารเคมีจากปิโตรเลียม จับตัวเป็นก้อนและทำให้แห้ง

เพื่อการขนส่ง เมื่ออยู่ที่โรงงานผลิต จะมีการผสมโพลิเมอร์ยางสังเคราะห์ อาจมีการเพิ่มส่วนผสมและรีดยางเป็นแผ่น แผ่นสามารถตัดเป็นเส้นสำหรับการขึ้นรูปและการแปรรูปในภายหลัง มีสามเทคนิคการประมวลผลพื้นฐาน การอัดขึ้นรูป โพลิเมอร์ยางถูก ทำให้ร้อนและผสมทางกลไกในห้องขนาดยาว บังคับผ่านช่องเปิดขนาดเล็กและวัลคาไนซ์หรือบ่ม วิธีนี้ใช้เพื่อสร้างเส้นขนาดใหญ่สำหรับการอัดขึ้นรูป

บทความที่น่าสนใจ : ความสวยงาม อธิบายเกี่ยวกับเคล็ดลับความงามที่ดูไม่แก่