Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/68760
Title: Use of coffee residue as filler in natural rubber
Other Titles: การใช้กากกาแฟเป็นสารตัวเติมในยางธรรมชาติ
Authors: Setthanat Tiabuakaew
Advisors: Kanoktip Boonkerd
Thanakorn Wasanapiarnpong
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Subjects: Natural rubber
Fillers (Materials)
กากกาแฟ
ยางธรรมชาติ
Issue Date: 2011
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: The objective of this research is to study the possibility of the use of coffee residue as filler in natural rubber. The various forms of filler were prepared from coffee residue including coffee residue particle (CRP), Si69 treated CRP, char, and activated carbon. The result from a laser particle size analyzer indicated that the particle size of char and activate carbon were comparable and nearly half of that of CRP. However, the BET surface area of char and two activated carbons prepared at 700 and 800°C were only slightly higher than that of CRP. Interestingly, the activated carbon prepared at 600°C had tremendously higher BET surface area than the others. The pH value of char and all activated carbons were also comparable and higher than that of CRP. Among various forms of filler prepared from coffee residue, it was found that CRP showed the lowest reinforcing efficacy. It was not only its largest particle size but also its acidity nature inhibiting curing process, thus giving the vulcanizates with lower crosslink density. The modifying CRP surface by Si69 enhanced the reinforcing ability of CRP. But its reinforcing ability was still low when comparing with the other two forms (char and activated carbon). The presence of char and all three different activate carbons showed nearly similar trend on the cure characteristics, Mooney viscosity, and mechanical properties but different in degree. Importantly, it was observed that amongst fillers prepared from coffee residue, char had highest reinforcing efficacy. This was evident by highest tensile and tear strength, modulus and hardness. The optimum loading for tensile and tear strength is observed at 10 and 20 phr, respectively. Then, the effect of char, highest reinforcing filler from coffee residue, on the cure characteristics, Mooney viscosity, and mechanical properties was compared with the commercial fillers including reinforcing CB (N330), semi-reinforcing CB (N774), and inert calcium carbonate. Char showed similar effect on the cure characteristics and Mooney viscosity as did N774. But the ability to enhance mechanical properties of char was much lower than that of CB both N330 and N774. With the exception of tensile strength, char gave mechanical properties more or less better than CaCO₃. Therefore, coffee residue that was turned into char by carbonization can be used as inert filler for natural rubber.
Other Abstract: วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้กากกาแฟเป็นสารตัวเติมในยางธรรมชาติ สารตัวเติมชนิดต่างๆ ที่เตรียมได้จากกากกาแฟประกอบด้วยอนุภาคกากกาแฟ อนุภาคกากกาแฟดัดแปรพื้นผิวด้วย Si69 ถ่าน และถ่านกัมมันต์ ผลจากการวิเคราะห์ด้วยเครื่องวัดขนาดอนุภาคด้วยเลเซอร์พบว่าขนาดอนุภาคของถ่านและถ่านกัมมันต์มีขนาดใกล้เคียงกันและมีขนาดเล็กกว่าขนาดอนุภาคของอนุภาคกากกาแฟครึ่งหนึ่ง อย่างไรก็ตามพื้นที่ผิวของถ่านและถ่านกัมมันต์ที่เตรียมที่อุณหภูมิ 700 และ 800 องศาเซลเซียสมีค่าสูงกว่าอนุภาคกากกาแฟเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่พื้นที่ผิวของถ่านกัมมันต์ที่เตรียมที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียสมีค่าสูงกว่าสารตัวเติมชนิดอื่นมาก ค่าพีเอชของถ่านและถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้มีค่าใกล้เคียงกันและมีค่าสูงกว่าค่าพีเอชของอนุภาคกากกาแฟ เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการเสริมแรงของสารตัวเติมที่เตรียมได้จากกากกาแฟ พบว่าอนุภาคกากกาแฟมีประสิทธิภาพการเสริมแรงต่ำที่สุดเนื่องจากมีขนาดอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดและมีความเป็นกรดซึ่งขัดขวางกระบวนการคงรูปของยางทำให้ปริมาณการเชื่อมขวางของยางคงรูปน้อยลง การดัดแปรพื้นผิวกากกาแฟด้วย Si69 ช่วยเพิ่มความสามารถในการเสริมแรงของอนุภาคกากกาแฟได้ อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพการเสริมแรงของอนุภาคกากกาแฟดัดแปรพื้นผิวด้วย Si69 ยังคงต่ำเมื่อเทียบกับถ่านและถ่านกัมมันต์ ผลของการเติมถ่านและถ่านกัมมันต์ในยางธรรมชาติพบว่า ลักษณะการคงรูป ความหนืดมูนนี และสมบัติเชิงกลของยางธรรมชาติมีแนวโน้วไปในทิศทางเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการเสริมแรงของสารตัวเติมชนิดต่างๆ ที่เตรียมได้จากกากกาแฟพบว่า ถ่านมีประสิทธิภาพการเสริมแรงสูงสุดโดยทำให้ยางธรรมชาติมีค่าความต้านแรงดึง ความต้านแรงฉีกขาด โมดูลัสและความแข็งสูงที่สุด ปริมาณการเติมถ่านที่เหมาะสมที่ทำให้ยางธรรมชาติมีความต้านแรงดึงและความต้านแรงฉีกขาดสูงสุดคือที่ปริมาณ 10 และ 20 ส่วนในยางธรรมชาติ 100 ส่วนตามลำดับ นอกจากนี้ทำการเปรียบเทียบลักษณะการคงรูป ความหนืดมูนนี และสมบัติเชิงกลของยางธรรมชาติที่เติมถ่านซึ่งเป็นสารตัวเติมที่เตรียมได้จากกากกาแฟที่มีประสิทธิภาพการเสริมแรงสูงที่สุดกับยางธรรมชาติที่เติมสารตัวเติมเชิงการค้าได้แก่ เขม่าดำเกรดเสริมแรง (N330) เขม่าดำเกรดกึ่งเสริมแรง (N774) และแคลเซียมคาร์บอเนต แม้ว่าลักษณะการคงรูปและความหนืดมูนนีของยางธรรมชาติที่เติมถ่านมีค่าใกล้เคียงกับยางธรรมชาติที่เติม N774 แต่ความสามารถในการเพิ่มสมบัติเชิงกลของยางธรรมชาติที่เติมถ่านก็ยังมีค่าน้อยกว่ายางธรรมชาติที่เติมทั้ง N330 และ N774 นอกจากนี้ยังพบว่ายางธรรมชาติที่เติมถ่านมีสมบัติเชิงกลสูงกว่ายางธรรมชาติที่เติมแคลเซียมคาร์บอเนตแต่ไม่ส่งผลต่อค่าความต้านแรงดึงของยางธรรมชาติ จากผลการทดลองข้างต้นพบว่า ถ่านที่เตรียมได้จากกากกาแฟด้วยกระบวนการคาร์บอไนเซชันสามารถนำมาใช้เป็นสารตัวเติมเฉื่อยสำหรับยางธรรมชาติได้
Description: Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2011
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Applied Polymer Science and Textile Technology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/68760
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5272224723.pdf3.06 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.