A study of processing aid action in rubber processing

Abstract

The present works involved the study of the effects of 12 processing aids on the mixing process of natural rubber and carbon black. The objective was to understand the mechanism of processing aid action on the mixing process. The knowledge obtained might be used to design and develop other efficient and cheap processing aid for rubber mixing. The study was made in 78 ml. internal mixer. The effect of mixing parameters (temperature, rotor speed) was also studied. The results obtained showed that good processing aids for mixing of rubber with carbon black should be capable of reducing the viscosity of rubber by 20%. As the results, Black Incorporation Time (BIT) was reduced by 20%, Torque at BIT by 25%, mixing time by 25% and final mixing torque by 25% when using 5 phr of processing aids. Optimum temperature for mixer, was 65-70 degree C and optimum rotor speed was 60-70 rpm. Besides, it was also found that processing aids could help improve the quality of the extrudates. The results of the present study suggested that good processing aids should process the ability to reduce the elasticity of the rubber, for efficient incorporation of carbon black as well as the viscosity, for good dispersion and distribution of the filler.

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลของสารช่วยการแปรรูป (processing aids) จำนวน 12 ตัวที่มีผลต่อกระบวนการ ผสมยางธรรมชาติกับเขม่าดำโดยมีจุดประสงค์เพื่อให้เข้าใจ กลไกการทำางานของสารช่วยการแปรรูปในการช่วยการผสมยาง ซึ่งความเข้าใจนี้จะสามารถนำไปใช้ในการพัฒนาสารช่วยการ ผสมตัวใหม่ที่มีประสิทธิภาพการทำงานดีและราคาถูกได้ การศึกษาทำโดยใช้เครื่องมือผสมระบบปิดขนาด 78 มิลลิลิตร นอกจากนี้ยังได้ศึกษาอิทธิพลของตัวแปรการผสม (อุณหภูมิ การผสมความเร็วของโรเตอร์ผสม) ผลการศึกษาพบว่าสารช่วยการแปรรูปที่สามารถช่วย การผสมของยางกับเขม่าดำได้ดีควรมีความสามารถในการลด ความหนืดของยางได้ไม่ต่ำกว่าร้อยละ 20 มีผลให้สามารถลด สมบัติการผสมได้แก่เวลาเข้าไปของเขม่าดำ (Black Incorporation Time) ลดลงได้ร้อยละ 20 พลังงานที่ใช้ ในช่วงการเข้าไปของเขม่าดำได้ร้อยละ 25 เวลาในการผสมกับ เขม่าดำได้ร้อยละ 20 และพลังงานที่ใช้ในช่วงการผสมลดลง ได้ร้อยละ 25 โดยใช้สารช่วยการแปรรูป5ส่วนในร้อยส่วน (phr) อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการผสมคือ 65-70 องศา เซลเซียสและความเร็วโรเตอร์ที่เหมาะสมคือ 60-70 รอบต่อ นาทีนอกจากนี้ยังพบว่าสารช่วยการแปรรูปยังสามารถช่วยให้ ชิ้นงานยางที่เอ็กซทรูดออกมามีคุณภาพดีขึ้น ผลที่ได้บ่งบอกว่าสารช่วยการแปรรุปทีดีควรช่วยลด ความหยุ่นตัวของยาง (elasticity) เพื่อให้เขม่าดำเข้าไป ได้เร็วและลดความหนืดของยางเพื่อให้เขม่าดำแตกตัวและ กระจายตัวได้ดี