ครั้งต่อไปที่คุณเพลิดเพลินกับช็อกโกแลตชิ้นอร่อย ลองใช้เวลาสักครู่นึกถึงยางซิลิโคนที่ดูธรรมดาๆ ที่ทำให้มันเป็นไปได้ ใช่แล้ว ยางซิลิโคนเป็นส่วนประกอบสำคัญในช็อกโกแลตหลายประเภท แต่มันถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไร?
กระบวนการวัลคาไนซ์คือวิธีสร้างยางซิลิโคน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเพิ่มกำมะถันหรือสารวัลคาไนซ์อื่น ๆ ให้กับยางเพื่อเร่งการเชื่อมขวางของโซ่โพลีเมอร์ ทำให้ยางซิลิโคนมีคุณสมบัติพิเศษ เช่น ทนต่ออุณหภูมิสูงและเป็นฉนวนไฟฟ้า
ดังนั้นครั้งต่อไปที่คุณลองชิมช็อกโกแลตที่คุณชอบสักคำ อย่าลืมขอบคุณยางซิลิโคนวัลคาไนซ์ที่ทำให้มันเป็นไปได้!
วัลคาไนซ์คืออะไร?
การวัลคาไนซ์เป็นกระบวนการทางเคมีที่แต่ละโมเลกุลของสารวัลคาไนซ์ถูกผูกมัดกับโมเลกุลของสายโซ่ยาวของยางดิบ ส่งผลให้มีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของวัสดุเพิ่มขึ้นอย่างมาก ยางวัลคาไนซ์มีการใช้งานที่หลากหลาย รวมทั้งยาง ท่ออ่อน ซีล และปะเก็น
กระบวนการวัลคาไนซ์
วัลคาไนเซชันเป็นกระบวนการทางเคมีที่โมเลกุลของพอลิเมอร์แต่ละตัวเชื่อมโยงกับโมเลกุลโพลีเมอร์อื่นด้วยสะพานอะตอม สะพานอะตอมเหล่านี้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างสายโซ่ของโพลีเมอร์และสารวัลคาไนซ์ สารวัลคาไนซ์อาจเป็นซัลเฟอร์, เปอร์ออกไซด์หรือโลหะออกไซด์ สารวัลคาไนซ์ที่พบบ่อยที่สุดคือซัลเฟอร์ ซึ่งทำปฏิกิริยากับโพลีเมอร์ที่อุณหภูมิระหว่าง 140°C ถึง 200°C (280°F และ 392°F)
ผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุเชื่อมขวางที่มีความแข็งแรงและทนต่อความร้อนและสารเคมีได้ดีขึ้น ยางวัลคาไนซ์ใช้ในยางรถยนต์ สายพานลำเลียง ท่อ ปะเก็น ซีล แท่นยึด แดมเปอร์สั่นสะเทือน โอริง ฯลฯ
ประโยชน์ของยางซิลิโคนวัลคาไนซ์
การวัลคาไนซ์เป็นกระบวนการพิเศษที่ทำให้ยางซิลิโคนมีคุณสมบัติพิเศษบางอย่าง ทำให้มีความแข็งแรงและทนทานมากขึ้น
ประโยชน์หลักของ ยางซิลิโคนวัลคาไนซ์ คือมีความแข็งแรงกว่ายางซิลิโคนชนิดไม่วัลคาไนซ์ ซึ่งหมายความว่าวัตถุที่ทำจากยางซิลิโคนวัลคาไนซ์จะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและมีโอกาสแตกหักน้อยลง
ยางซิลิโคนวัลคาไนซ์ยังมีความทนทานต่อความร้อนและความเย็นได้ดีกว่ายางซิลิโคนชนิดไม่วัลคาไนซ์ ซึ่งหมายความว่าวัตถุที่ทำจากยางซิลิโคนวัลคาไนซ์มีโอกาสน้อยที่จะได้รับความเสียหายจากอุณหภูมิที่สูงเกินไป
ประการสุดท้าย ยางซิลิโคนวัลคาไนซ์มีโอกาสเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไปน้อยกว่ายางซิลิโคนที่ไม่ผ่านการวัลคาไนซ์ ซึ่งหมายความว่าวัตถุที่ทำจากยางซิลิโคนวัลคาไนซ์จะคงรูปร่างและรูปแบบเดิมไว้เป็นระยะเวลานานขึ้น
ประวัติของยางซิลิโคนวัลคาไนซ์
การวัลคาไนซ์ของยางซิลิโคนเกิดขึ้นครั้งแรกในปี 1937 โดยนักเคมีชาวรัสเซียชื่อ Xavier Brunier ในขณะที่ทำงานให้กับ Corning Glass Works ในสหรัฐอเมริกา กระบวนการนี้ได้รับการจดสิทธิบัตรครั้งแรกในปี พ.ศ. 1941
Brunier กำลังทำงานเกี่ยวกับวิธีการปรับปรุงความใสของแก้ว เมื่อเขาค้นพบว่าการเพิ่มกำมะถันลงในยางซิลิโคนช่วยเพิ่มความคมชัดและทำให้ทนทานต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อนและแสงมากขึ้น
แม้ว่ากลไกที่แน่นอนของการวัลคาไนซ์จะยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่ก็เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอะตอมของกำมะถันก่อให้เกิดการเชื่อมโยงข้ามระหว่างสายโซ่ของโมเลกุลพอลิเมอร์ ซึ่งทำให้วัสดุมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีขึ้น
นับแต่นั้นมา ยางซิลิโคนวัลคาไนซ์ได้กลายเป็นวัสดุสำคัญที่มีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ ฉนวนไฟฟ้า ซีลและปะเก็นรถยนต์ และอุปกรณ์ทำอาหาร
อนาคตของยางซิลิโคนวัลคาไนซ์
ด้วยความไม่แน่นอนในอนาคต หลายบริษัทจึงค้นหาวิธีวัลคาไนซ์ยางซิลิโคนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น อนาคตของยางซิลิโคนวัลคาไนซ์อาจไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่มีทางเลือกมากมายที่อยู่ระหว่างการสำรวจเพื่อทำให้กระบวนการนี้มีความยั่งยืนมากขึ้น
ยางซิลิโคนวัลคาไนซ์ประเภทต่างๆ
ยางซิลิโคนสามารถวัลคาไนซ์ได้สองวิธี: การเพิ่มการหลอมโลหะและการหลอมโลหะควบแน่น ความแตกต่างระหว่างสองประเภทคือกลไกการรักษา เพื่อให้ยางซิลิโคนกลายเป็นวัลคาไนซ์หรือบ่ม ต้องผ่านกระบวนการที่เรียกว่าวัลคาไนซ์ นี่เป็นกระบวนการทางเคมีที่แต่ละโมเลกุลของยางซิลิโคนถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเครือข่ายสามมิติ โครงข่ายนี้ทำให้วัสดุที่ผ่านการบ่มมีคุณสมบัติเฉพาะตัว เช่น ทนต่ออุณหภูมิสูงและมีความยืดหยุ่น
การหลอมโลหะซิลิโคนมีสองประเภท: การหลอมโลหะเพิ่มเติมและการหลอมโลหะควบแน่น ความแตกต่างระหว่างทั้งสองคือกลไกการรักษา
การหลอมโลหะเพิ่มเติม เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการบ่มยางซิลิโคน ในวิธีนี้ เปอร์ออกไซด์หรืออินทรีย์เฮไลด์ถูกใช้เป็นสารบ่ม เมื่อสารเหล่านี้สัมผัสกับยางซิลิโคน สารเหล่านี้จะแตกตัวเป็นอนุมูลที่ทำปฏิกิริยากับกระดูกสันหลังของซิลิกอนออกซิเจนของสายโซ่โพลีเมอร์ สิ่งนี้จะสร้างการเชื่อมขวางระหว่างโซ่และนำไปสู่การก่อตัวของเครือข่ายสามมิติ
อีกวิธีหนึ่งในการบ่มยางซิลิโคนคือการควบแน่นวัลคาไนซ์. ในวิธีนี้ แทนที่จะใช้สารบ่มเปอร์ออกไซด์หรือเฮไลด์ จะใช้สารประกอบไซเลน เมื่อสารประกอบนี้สัมผัสกับยางซิลิโคน จะถูกไฮโดรไลซิสเพื่อสร้างพันธะไซลอกเซนระหว่างโซ่ สิ่งนี้ยังนำไปสู่การก่อตัวของเครือข่ายสามมิติและส่งผลให้เกิดวัสดุที่บ่มด้วยคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์
การใช้งานของยางซิลิโคนวัลคาไนซ์
ยางซิลิโคนวัลคาไนซ์มีการใช้งานที่หลากหลาย ได้แก่:
-ยานยนต์: ซีล, ปะเก็น, ท่ออ่อน, แอคทูเอเตอร์
- ไฟฟ้า: ฉนวน, ปะเก็น
-การบินและอวกาศ: ซีล, ปะเก็น, ฉนวน
- เครื่องใช้: ซีล
ความท้าทายของยางซิลิโคนวัลคาไนซ์
ยางซิลิโคนเป็นยางสังเคราะห์ชนิดหนึ่งที่ทำจากส่วนผสมของซิลิโคนและวัสดุอื่นๆ ยางซิลิโคนวัลคาไนซ์เป็นยางซิลิโคนชนิดหนึ่งที่ได้รับการบำบัดด้วยสารเคมีหรือความร้อนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความทนทาน
ความท้าทายประการหนึ่งของยางซิลิโคนวัลคาไนซ์คือใช้งานยาก เนื่องจากยางซิลิโคนวัลคาไนซ์มีความแข็งและยืดหยุ่นน้อยกว่ายางซิลิโคนที่ไม่วัลคาไนซ์ ส่งผลให้ยางซิลิโคนวัลคาไนซ์สามารถตัด ขึ้นรูป หรือขึ้นรูปได้ยากโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือหรือเทคนิคพิเศษใดๆ
ความท้าทายอีกประการหนึ่งของยางซิลิโคนวัลคาไนซ์คือไม่สามารถใช้งานร่วมกับกาวและสารเคลือบหลุมร่องฟันบางชนิดได้เท่ากับยางซิลิโคนที่ไม่ผ่านการวัลคาไนซ์ ซึ่งหมายความว่าการยึดยางซิลิโคนวัลคาไนซ์สองชิ้นเข้าด้วยกันได้ยากขึ้นโดยใช้กาวหรือสารเคลือบหลุมร่องฟัน
