วัลคาไนเซชัน

กระบวนการวัลคาไนเซชัน

วัลคาไนเซชัน (อังกฤษ: vulcanization) คือ การที่ยางทำปฏิกิริยากับกำมะถันในปริมาณที่พอเหมาะที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของกำมะถัน โดยกำมะถันที่นำมาทำปฏิกิริยาด้วยนี้จะสร้างพันธะโคเวเลนต์เชื่อมระหว่างโซ่พอลิเมอร์ให้เป็นโมเลกุลเดียวกัน ทำให้ยางมีคุณภาพคงตัวในอุณหภูมิต่าง ๆ มีความยืดหยุ่นได้ดีมากขึ้น ทนความร้อนและแสงแดด ละลายในตัวทำละลายได้ยากขึ้น เช่น ปกติยางธรรมชาติเมื่อได้รับความร้อนจะเหนียวและอ่อนตัว แต่เมื่ออุณหภูมิต่ำลงจะแข็งและเปราะ ฉะนั้นจึงต้องปรับคุณภาพของยางธรรมชาติ ก่อนนำมาใช้ประโยชน์ ปฏิกิริยานี้ถูกค้นพบโดยบังเอิญโดย ชาลส์ กู๊ดเยียร์ (Charles Goodyear)

ระบบวัลคาไนซ์โดยกำมะถัน

ในระบบวัลคาไนซ์ยางโดยกำมะถันนั้นสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ขึ้นกับลักษณะการใช้กำมะถันในการเกิดพันธะเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลของยาง คือ

1. ระบบวัลคาไนซ์แบบปกติ (Conventional Vulcanized System, C.V.)
2. ระบบวัลคาไนซ์แบบกึ่งประสิทธิภาพ (Semi-Efficiently Vulcanized System, Semi-E.V.)
3. ระบบวัลคาไนซ์แบบมีประสิทธิภาพ (Efficiently Vulcanized System, E.V.) โดยส่วนใหญ่การวัลคาไนซ์ในระบบปกติ (C.V.) จำนวนอะตอมของกำมะถันที่ใช้ในพันธะเชื่อมโยงจะเป็นแบบใช้กำมะถันมากกว่าหนึ่งอะตอมต่อหนึ่งพันธะ (polysulfidic crosslink) ดังนั้นจึงได้มีการปรับปรุงให้เกิดพันธะที่ดีขึ้น ให้เป็นแบบการใช้กำมะถันหนึ่งอะตอมต่อหนึ่งพันธะเชื่อมโยง (monosulfidic crosslink) โดยการเพิ่มสัดส่วนของสารตัวเร่งในกลุ่มไธยูแรมไดซัลไฟด์ กับซัลฟินาไมด์ ซึ่งเป็นสารตัวเร่งที่มีสมบัติเป็นสารให้กำมะถัน (sulfur donor) ต่อกำมะถันให้สูงขึ้น มีการเริ่มใช้วิธีนี้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1950 ซึ่งในระบบนี้จะทำให้สมบัติทนต่อความร้อนที่ดีขึ้นในยางธรรมชาติ และให้ความต้านทานต่อความล้าที่ดีขึ้นในยางเอสบีอาร์ แต่สมบัติเชิงกลทั่วไป เช่น โมดูลัส, ระยะยืดเมื่อขาด ในระบบนี้ไม่ดีเท่าระบบปกติ ในระบบอีวีนี้จะใช้กำมะถัน 0.3-0.8 phr และสารตัวเร่ง 6.0-2.5 phr