การเตรียมแบบหล่อเครื่องสุขภัณฑ์จากวัสดุเชิงประกอบพอลิเมอร์และปลาสเตอร์

Abstract

ในปัจจุบันอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องสุขภัณฑ์มีการใช้วัตถุดิบในการเตรียมแบบหล่อ 2 ชนิด โดยวัสดุชนิดแรกที่มีการนำมาใช้เป็นแบบหล่อ คือปลาสเตอร์โมลด์ ซึ่งผลิตมาจากแร่ยิปซัม หรือแคลเซียมซัลเฟต เฮมิไฮเดรต และที่ยังคงได้รับความนิยมในปัจจุบันเนื่องจากวัสดุชนิดนี้มีราคาถูกและวิธีการขึ้นรูปที่ไม่ยุ่งยาก แต่ยังคงมีข้อจำกัดในการใช้งาน กล่าวคือมีอายุการใช้งานสั้นและไม่สามารถทนแรงอัดอากาศได้ ดังนั้นจึงมีการพัฒนาแบบหล่อด้วยวัสดุชนิดใหม่ ที่เรียกว่า เรซินโมลด์ เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการผลิต ซึ่งมีข้อดีกว่าปลาสเตอร์โมลด์หลายประการนั่นคือ มีอายุในการใช้งานที่นานกว่า ทนแรงอัดอากาศได้สูงกว่า และมีสมบัติเชิงกลที่สูงกว่าปลาสเตอร์โมลด์ แต่ข้อเสียของวัสดุประเภทนี้คือ ขั้นตอนในการเตรียมที่ยุ่งยากและราคาที่สูง เนื่องจากผู้ประกอบการต้องนำเข้าจากต่างประเทศ รวมถึงไม่สามารถผลิตได้เองภายในประเทศไทย และไม่ทราบองค์ประกอบทางเคมีที่แน่ชัด เพราะยังคงเป็นความลับทางการค้า ดังนั้นเพื่อประสานข้อดีและข้อเสียของแบบหล่อทั้ง 2 ชนิด งานวิจัยนี้จึงเสนอการเตรียมวัสดุชนิดใหม่ เพื่อนำมาใช้งานเป็นแบบหล่อในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องสุขภัณฑ์ โดยการเตรียมวัสดุเชิงประกอบพอลิเมอร์และปลาสเตอร์จากวัตถุดิบที่มีอยู่ในประเทศไทย โดยปลาสเตอร์ที่นำมาใช้ในงานวิจัยนี้มี2 ชนิด คือแอลฟาฟอร์มและบีตาฟอร์มที่มีขนาดอนุภาคใหญ่และเล็ก ในขั้นต้นได้ทำการวิเคราะห์หาโครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีของเรซินโมลด์ด้วยเทคนิค FT-IR และ GC/MS เพื่อสืบหาพอลิเมอร์ภายในประเทศ มาเป็นสารเทียบเคียง จากนั้นเตรียมวัสดุเชิงประกอบระหว่างพอลิเมอร์และปลาสเตอร์ที่อัตราส่วนของพอลิเมอร์ร้อยละ 0 ถึง 100 โดยน้ำหนัก โดยเพิ่มปริมาณพอลิเมอร์ขึ้นร้อยละ 10 จากนั้นพิจารณาสมบัติทางกายภาพและสมบัติเชิงกลของวัสดุเชิงประกอบเพื่อหาอัตราส่วนที่เหมาะสม เพื่อนำไปทดสอบความสามารถในการใช้งานของวัสดุเชิงประกอบที่เตรียมได้ เพื่อหาอัตราส่วน ชนิดและขนาดอนุภาคของปลาสเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดในการใช้งานเป็นแบบหล่อเครื่องสุขภัณฑ์ ผลจากการวิเคราะห์และสืบหาสารเทียบเคียงภายในประเทศในงานวิจัยนี้เลือกใช้ PMMA ชนิดเกล็ดและ โคพอลิเมอร์ระหว่าง PMMA และ PS แทนส่วนของพอลิเมอร์ จากผลการทดสอบสมบัติของวัสดุเชิงประกอบพบว่าเมื่อปริมาณของพอลิเมอร์เพิ่มขึ้นเวลาในการก่อตัวจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความสามารถในการไหลตัว และความหนาแน่นของวัสดุเชิงประกอบจะมีค่าลดลง โดยวัสดุเชิงประกอบระหว่างพอลิเมอร์และปลาสเตอร์ชนิดแอลฟาจะให้ความทนแรงดัดโค้งและความทนแรงกดมากกว่าวัสดุเชิงประกอบที่เตรียมจากปลาสเตอร์ชนิดบีตา นอกจากนี้พบว่าวัสดุเชิงประกอบที่เตรียมจากปลาสเตอร์ที่มีอนุภาคขนาดใหญ่จะมีสมบัติเชิงกลดีกว่าอนุภาคขนาดเล็ก โดยอัตราส่วนระหว่างพอลิเมอร์และปลาสเตอร์ที่สมบัติเชิงกลสูงที่สุด และอยู่ในมาตรฐานที่ตั้งไว้ คือ 30:70 และ 40:60 อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาสมบัติในการใช้งานพบว่าวัสดุเชิงประกอบของปลาสเตอร์ชนิดแอลฟาที่มีอนุภาคขนาดใหญ่ที่มีส่วนประกอบของพอลิเมอร์ร้อยละ 30 ของจะให้สมบัติที่ดีที่สุดทั้งในด้านของความทนแรงขัดถู การดูดซึมน้ำ และความทนแรงอัดอากาศ ซึ่งสูงกว่าวัสดุเชิงประกอบอื่นๆ ที่เตรียมได้