การทดลอง - chiang mai...
TRANSCRIPT
![Page 1: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/1.jpg)
บทท่ี 3 การทดลอง
3.1 เคร่ืองมือ เคร่ืองมือท่ีใชในการทดลอง แสดงดังตาราง 3.1 ตาราง 3.1 เคร่ืองมือท่ีใชในการทดลอง
ช่ือเคร่ืองมือ บริษัทท่ีผลิต รุน 1. เคร่ืองช่ังหยาบ Greinfense-Zurich Mettler CH-8606 2. เวอรเนยีร Kanon S 755 3.เคร่ืองบดผสมแบบสองลูกกล้ิง (two roll mill)
Lab Tech Engineering Co.Ltd.Thailand
4. เคร่ืองอัดแผนพลาสติก (hot pressing machine)
Lab Tech Engineering Co.Ltd.Thailand
LP-20
5.ตูอบ Tabai Espec Cooperation PV-110 6. เคร่ืองมือวัดดัชนหีลอมไหล (melt flow indexer)
Tinius Olson Testing Machine Co.Inc.
MP993a Extrusion Plasometer
7.เคร่ืองทดสอบความทนแรงดึง (tensile testing machine)
Lloyd LRX
8. เคร่ืองทดสอบความทนแรงกระแทก (impact testing machine)
Testing Machine,Inc. TM 143-1
9. เคร่ืองทดสอบความแข็งร็อกเวลล (Rockwell type digital hardness tester)
Matsuzawa Seiki DXT-3
10. เคร่ืองทดสอบความแข็งชอร (Shore durometer type D)
REX Model 2000
11.เคร่ืองปน Scientific Promotion Co. Ltd. Eurostar digital
![Page 2: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/2.jpg)
31
ตาราง 2.1 (ตอ)
ช่ือเคร่ืองมือ บริษัทท่ีผลิต รุน
12. อางควบคุมอุณหภูมิ (water bath)
Model 12501-15
3.2 วัสดุและสารเคมี 3.2.1 แผนซีด ีPrinco แสดงดงัรูป 3.1 3.2.3 แผนพอลิคารบอเนตท่ีไดจากกระบวนการฉีด (injection molding) แสดงดังรูป 3.2
3.2.2 เม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนต (PC) ของบริษัท Bayer แสดงดังรูป 3.3 3.2.4โซเดียมไฮดรอกไซด (NaOH)
รูป 3.1 แผนซีดี Princo
รูป 3.2 แผนพอลิคารบอเนตท่ีไดจากกระบวนการฉีด
![Page 3: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/3.jpg)
32
รูป 3.3 เม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนต (PC) 3.3 วิธีการทดลอง
3.3.1 การทดลองหาสภาวะท่ีเหมาะสมในการแยกเอาช้ันวัสดุเคลือบออก 3.3.1.1 การวิเคราะหหาอุณหภูมิท่ีเหมาะสมในการแยกเอาช้ันวัสดุเคลือบออกในระยะเวลา 8 ช่ัวโมง โดยใชความเขมขนของโซเดียมไฮดรอกไซด 20 % โดยนํ้าหนัก 1) เตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดความเขมขน 20 % โดยน้ําหนัก ปริมาตร 1
ลิตรใสในภาชนะ แลวนําแผนซีดีวางไวดังรูป 3.4
รูป 3.4 ลักษณะการวางแผนซีดีในสารละลาย
![Page 4: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/4.jpg)
33
2) นําภาชนะไปใสไวในอางควบคุมอุณหภูมิท่ีต้ังอุณหภูมิไวแลว ศึกษาการลอกท่ีอุณหภูมิ 30 °C สังเกตและทําการบันทึกการลอกออกของช้ันวัสดุเคลือบของแผนซีดี การวางอุปกรณแสดงดังรูป 3.5
รูป 3.5 การวางอุปกรณในอางควบคุมอุณหภูมิ 3) ทําการทดลองซํ้าในข้ันตอนท่ี 1) และ 2) โดยเปล่ียนแปลงอุณหภูมิท่ีใชเปน 40, 50, 60
และ 65 °C ตามลําดับ สังเกตและทําการบันทึกการลอกของช้ันวัสดุเคลือบของแผนซีดี
3.3.1.2 การทดลองหาความเขมขนท่ีเหมาะสมในการแยกเอาช้ันวัสดุเคลือบออกในระยะเวลา 8 ช่ัวโมง โดยใชอุณหภูมิ 65 °C (อุณหภูมิท่ีเหมาะสมท่ีไดจากผลการทดลองท่ี 3.3.1.1) 1) เตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดความเขมขน 15 % โดยนํ้าหนัก แลวนําแผนซีดี
วางไวดังรูป 3.4 2) นําไปใสไวในอางควบคุมอุณหภูมิท่ีต้ังอุณหภูมิไวแลว 65 °C ดังรูป 3.5 สังเกตและทํา
การบันทึกการลอกออกของช้ันวัสดุเคลือบ 3) ทําการทดลองซํ้าในข้ันตอนท่ี 1) และ 2) โดยเปล่ียนความเขมขนของสารละลาย โซเดียมไฮดรอกไซดท่ีใชเปน 10 %, 5% และ 4 % โดยน้ําหนกัตามลําดับ สังเกตและ ทําการบันทึกการลอกของช้ันวัสดุเคลือบของแผนซีดี
![Page 5: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/5.jpg)
34
3.3.1.3 การทดลองหาอัตราการกวนท่ีเหมาะสมในการแยกช้ันวัสดุเคลือบออกในระยะเวลา 8 ช่ัวโมง โดยใชอุณหภูมิ 65 °C (อุณหภูมิท่ีเหมาะสมท่ีไดจากผลจากการทดลองท่ี 3.3.1.1) และ สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดความเขมขน 4 % โดยนํ้าหนัก (ความเขมขนท่ีเหมาะสมท่ีไดจากผลจากการทดลองท่ี 3.3.1.2) 1) เตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดความเขมขน 4 % โดยนํ้าหนัก แลวนําแผนซีดี
วางไวดังรูป 3.4 2) นําไปใสไวในเคร่ืองควบคุมอุณหภูมิท่ีต้ังอุณหภูมิไวแลว 65 °C ดังรูป 3.5 สังเกตและ
ทําการบันทึกการลอกออกของช้ันวัสดุเคลือบ 3) เปดเคร่ืองปนใหมีจํานวนรอบ 100 รอบ/นาที จากนัน้ทําการทดลองซํ้าในข้ันตอนท่ี 1)
และ 2) โดยปรับจํานวนรอบท่ีใชเปน 150, 200, 250 และ 300 รอบ/นาที ตามลําดับ สังเกตและทําการบันทึกการลอกของช้ันวสัดุเคลือบของแผนซีด ี
3.3.2 การคํานวณพื้นท่ีผิวของแผนซีดีท่ีใชในการทดลอง คํานวณพื้นท่ีผิวของแผนซีดีท่ีใชในการทดลองและพ้ืนท่ีผิวของวัสดุเคลือบท่ีเหลืออยูหลัง
การทดลองแยกเอาวัสดุเคลือบออกจากการทดลองท่ี 2.3.1 แลวนําผลการทดลองมาคิดเปนเปอรเซ็นตหรือรอยละในการลอกท้ังหมด จากนั้นนํามาเปรียบเทียบกันและวิเคราะหผลการทดลองท่ีได
3.3.3 การทดสอบสมบัติทางความรอนของแผนซีดี ท่ีแยกเอาวัสดุ เคลือบออกแลวเปรียบเทียบกับเม็ดพลาสติกใหมและแผนซีดีท่ีข้ึนรูปดวยการฉีดโดยการวัดดัชนีหลอมไหล (Melt flow index measurement) เปนการทดสอบสมบัติการไหลของพลาสติกจําพวกเทอรมอพลาสติก โดยหลอมพลาสติกในกระบอกทดสอบดวยความรอนแลวใชน้ําหนักกดพลาสติกท่ีหลอมเหลวใหไหลผานหัวฉีด (nozzle) จากนั้นทําการช่ังน้ําหนักของพลาสติกท่ีไหลผานหัวฉีดเปนกรัมในเวลา 10 นาที ในการทดสอบนี้ถาน้ําหนักท่ีใช หรืออุณหภูมิแตกตางกัน คา melt flow index (MFI) ท่ีไดจะแตกตางกันดวย การทดสอบหาคุณสมบัติการไหลของพลาสติกเปนไปตามมาตรฐาน DIN 53735 ASTM D1238, ISO R1133
![Page 6: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/6.jpg)
35
รูป 3.6 เคร่ืองทดสอบการไหลของพลาสติก
1) เติมเม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนตใหมท่ีตองการทดสอบในปริมาณ 3-6 กรัมในกระบอกทดสอบและใหความรอนกระบอกทดสอบจนไดอุณหภูมิ 230 °C แลวรอจนพลาสติกหลอม
2) ใสแทงกดพรอมกับน้ําหนักกด 1.2 kg กดใหพลาสติกไหลผานหัวฉีดออกมาในชวงเวลา 10 นาที
3) ตัดพลาสติกท่ีไหลออกมาแลวนําไปช่ังหาน้ําหนักท่ีได 4) ทําการทดลองซํ้ากับพลาสติกพอลิคารบอเนตจากแผนซีดีท่ีไดจากการแยกเอาวัสดุ
เคลือบออกแลวและแผนซีดีท่ีไดจากการฉีดโดยตัดเปนช้ินเล็ก ๆ ใสในกระบอกทดสอบ
5) นําคาท่ีไดมาเปรียบเทียบกันและวิเคราะหผลการทดลอง
3.3.4 การขึ้นรูปพอลิคารบอเนตโดยใชเคร่ืองกดอัดดวยความรอนแบบไฮดรอลิกเปนการเตรียมแผนพอลิคารบอเนตจากเม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนต
1) นําเม็ดพลาสติกพอลิคารบอเนตมาเทลงบนเครื่องบดผสมแบบสองลูกกล้ิง (รูป 3.7) แลวท้ิงไวเพื่อใหเม็ดพลาสติกออนตัว จากนั้นบดเม็ดพลาสติกเขาดวยกันแลวกรีดพลาสติกจากทางดานซายและทางดานขวา จนพลาสติกมีลักษณะเปนเนื้อเดียวกันปรับระยะหางของลูกกล้ิงออกแลวตัดแผนพลาสติกออกจากลูกกล้ิง นําแผนพลาสติกท่ีตัดแลวไปข้ึนรูปดวยเคร่ืองอัดดวยความรอนแบบไฮดรอลิกตอไป
![Page 7: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/7.jpg)
36
รูป 3.7 เคร่ืองบดผสมแบบ 2 ลูกกล้ิง
2) เตรียมแบบพิมพท่ีทําจากแผนอะลูมิเนียมขนาด 140 mm × 140 mm จํานวน 2 แผน และแผนกลางท่ีใชกําหนดความหนาของแผนช้ินงานขนาดเดียวกัน ท่ีมีชองวางภายใน
แผน 130 mm × 130 mm และหนา 2 mm ดังรูป 3.8 จากนั้นนําพอลิคารบอเนตท่ีเตรียมจากข้ันตอนท่ี 1) มาข้ึนรูปดวยเคร่ืองอัดดวยความรอนแบบไฮดรอกลิก (รูป 3.9)
รูป 3.8 แผนสเตนเลสขนาด 140 mm × 140 mm และแผนสเตนเลสขนาด 140 mm × 140 mm
ท่ีมีชองวางภายในแผน 130 mm × 130 mm หนา 2 mm
![Page 8: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/8.jpg)
37
รูป 3.9 เคร่ืองกดอัดดวยความรอนแบบไฮดรอลิก
3.3.5 การทดสอบสมบัติเชิงกล การทดสอบสมบัติเชิงกลของแผนพอลิคารบอเนตที่แยกเอาวัสดุ เคลือบออกแลว
เปรียบเทียบกับพลาสติกพอลิคารบอเนตท่ีข้ึนรูปดวยการอัดและแผนซีดีท่ีข้ึนรูปดวยการฉีดแบบ 3.3.5.1 การทดสอบความทนแรงกระแทก 1) นําพลาสติกท่ีตองการทดสอบมาตัดใหมีขนาดตามมาตรฐาน ASTM 256 2) นําช้ินทดสอบรูปแทงท่ีมีรอยบากดังรูป 3.10 ของพอลิคารบอเนตท่ีไดจากการขึ้นรูป
กับท่ีไดจากการลอกวัสดุเคลือบแลว มาวัดความกวางและความหนาตรงบริเวณรอยบากเพื่อคํานวณหาพื้นท่ีมีสวนรอยบาก
(ก) (ข)
รูป 3.10 ช้ินทดสอบของ (ก) แผนพอลิคารบอเนตท่ีไดจากการข้ึนรูปดวยการกดอัด (ข) แผนซีดีท่ีลอกวัสดุเคลือบแลว
![Page 9: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/9.jpg)
38
3) ติดต้ังอุปกรณเคร่ืองทดสอบความทนแรงกระแทกแลวทําการเหวีย่งลูกตุมน้ําหนกั เพื่อใหทราบคาเฉล่ียของคาความเสียดทานกับอากาศ (Fair)
4) ยึดช้ินทดสอบเขากับเคร่ืองทดสอบความทนแรงกระแทก ใหรอยบากหนัเขาหาทิศทาง การกระแทกของลูกตุม (แบบ Izod) ดังรูป 3.11
รูป 3.11 เคร่ืองทดสอบความทนแรงกระแทกและการวางช้ินทดสอบ 5) ปลอยลูกตุมน้าํหนักใหกระแทกช้ินงาน อานคาแรงกระแทกท่ีได (F) จากหนาปดของ
เคร่ือง 6) นําคาท่ีไดจากขอ 5 ไปหักลบคาท่ีไดจากขอ 3 จะไดคาแรงกระแทกท่ีแทจริงของช้ิน งานแลวนาํคาท่ีไดไปคํานวณหาคาความทนแรงกระแทกของช้ินงาน บันทึกผลทีไ่ด 7) ทําการทดสอบซํ้าอีกขอ 1-6 อีก 6 ช้ินจนครบช้ินทดสอบของ 2 แบบเพือ่หาคาเฉล่ีย
![Page 10: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/10.jpg)
39
3.3.5.2 การทดสอบความทนแรงดึง 1) ตัดช้ินทดสอบเปนรูปแทงดังแสดงในรูป 3.12
(ก) (ข) รูป 3.12 ช้ินทดสอบความทนแรงดึง (ก) แผนพอลิคารบอเนตท่ีไดจากการข้ึนรูปแบบกดอัด
(ข) แผนซีดีท่ีลอกวัสดุเคลือบแลว
2) นําช้ินทดสอบไปติดเขากับหวัจับของเคร่ืองทดสอบดังรูป 3.13โดยต้ังสภาวะของเคร่ืองดังนี้ แรงดึงสูงสุด 2000 N อัตราการดึงช้ินทดสอบ 5 mm/min และ Gauge length 40 mm
รูป 3.13 เคร่ืองทดสอบความทนแรงดึง และการจับช้ินทดสอบ
40mm
![Page 11: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/11.jpg)
40
3) กดสวิตชใหเคร่ืองทํางาน 4) รอจนกระท่ังช้ินทดสอบขาดออกจากกัน แลวจึงนําช้ินทดสอบออก จากน้ันทดลองซํ้า ขอ 1-3 อีก 6 คร้ัง ท้ังแผนพอลิคารบอเนต, แผนซีดี และ แผนซีดีจากการข้ึนรูป แลวหา คาเฉล่ียของแตละอยาง
3.3.5.3 การทดสอบความแข็ง (Hardness) ของวัสดุ (1) การทดสอบความแข็งร็อกเวลล (Rockwell)
1) เปดเคร่ืองวัดความแข็งท่ีแสดงดังรูป 3.14
รูป 3.14 เคร่ืองทดสอบความแข็งร็อกเวลล
2) ใสหัวกดชนิดลูกกลมเหล็กกลา ขนาด ¼ นิ้ว และเลือกขนาดเสนผาศูนยกลางไปท่ี ¼ หนาจอจะปรากฏตัวอักษร HRM 3) นําวัสดุพลาสติกท่ีตองการทดสอบไปวางบนแทนวาง (anvil) 4) เลือก load 100 กิโลกรัม 5) หมุน elevating handle จนช้ินทดสอบสัมผัสกับหัวกด และไฟเล่ือนไปท่ีตําแหนง set 6) เคร่ืองจะทํางานโดยอัตโนมัติและแสดงคาความแข็งในหนวย HRM บนจอแสดงผล 7) อานคาและบันทึกผลการทดลอง 8) ทําการทดลองซํ้าอีก 8 คร้ังในช้ินทดสอบแตละช้ิน และทําซํ้าอีก 3 ช้ินสําหรับพลาสติก
แตละอยาง
![Page 12: การทดลอง - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/t/2551/ichem0351sk_ch3.pdf(ความเข มข นท เหมาะสมท ได จากผลจากการทดลองท](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042018/5e764a61012c28019769b509/html5/thumbnails/12.jpg)
41
(2) การทดสอบความแข็งชอร (Shore Hardness Testing) เคร่ืองทดสอบความแข็งชอรแสดงดังรูปแสดงดังรูป 3.15
รูป 3.15 เคร่ืองทดสอบความแข็งชอร (Shore)
1) หมุน reset knob ทวนเข็มนาฬิกาจนเข็มท้ังสองของเคร่ืองท่ีสเกล 0 2) จับ gauge ในแนวด่ิง กดเข็มดานลางของ gauge เขากับช้ินทดสอบจนขอบลางสัมผัส
กับพื้นผิวช้ินทดสอบ 3) บันทึกคาความแข็งจากเข็ม (อันงอ) ท่ีคางอยู เปนคาความแข็ง Shore D ของช้ิน
ทดสอบ ยังคงกดคางไว เม่ือเวลาผานไป 2-3 วินาที คาท่ีอานไดจากเข็ม (อันตรง) อาจจะลดลงเนื่องจากการ creep (การคืบ) หรือ cold flow (การไหลเย็น) ของช้ินทดสอบ
4) บันทึกคาท่ีอานไดจากเข็มอันตรงหลังจากเวลาผานไป 15 วินาที ขณะท่ียังคงกด gauge เขากับช้ินทดสอบอยู