<font color= : Thummech.com

 บทความ
 พลังงาน
 อิเล็กทรอนิกส์
 ทฤษฏีสัมพัทธภาพ
 ไครโอเจนิกส์
 เฮลิคอปเตอร์
 เกียร์อัตโนมัติ
 โทรศัพท์มือถือ
 ยาง
 รถไฟความเร็วสูง
 คลัตช์ และกระปุกเกียร์ธรรมดา
 เจ็ทแพ็ค
 แผ่นดินไหว
 คู่มือ ต้องรอด
 โรงไฟฟ้าพลังน้ำ
 ดาวเทียม
 เชื่อมโลหะใต้น้ำ
 กังหันลมผลิตไฟฟ้า
 เครื่องยนต์ดีเซล
 เครื่องยนต์เบนซิน
 คัมภีร์สงครามซุนวู ฉบับเข้าใจง่าย
 โลหะ
 ฟิสิกส์
 ปัญหาพระยามิลินท์
 ยานยนต์สมัยใหม่
 แมคาทรอนิกส์
 เครื่องกล 6 แกน
 เครื่องยนต์เจ็ท
 หุ่นยนต์
 สินค้า ผลงาน
 เขียนแบบ
 ออกแบบ คำนวณ
 วางโครงการ
วันนี้ 145
เมื่อวาน 830
สัปดาห์นี้ 2,154
สัปดาห์ก่อน 6,161
เดือนนี้ 11,573
เดือนก่อน 24,626
ทั้งหมด 724,276
  Your IP :54.198.126.110

3. เคมีของยาง

 

      อะไรที่ทำให้ยางมีความยืดหยุ่น? แล้วมีลักษณะคล้ายพลาสติก

 

คำตอบคือ ยางเป็น โพลีเมอร์ (Polymer) ชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นการเรียงกันเป็นห่วงโซ่ของหน่วยธาตุที่ซ้ำกันมาต่อเรียงกัน ที่เรียกว่า โมโนเมอร์ (Monomers) เรียงต่อกันจนเป็นรูปแบบของโพลีเมอร์

 

 

รูปตัวอย่างเปรียบเทียบของโมโนเมอร์ กับการเรียงกันเป็นโพลีเมอร์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

 

ในยาง โมโนเมอร์จะเป็นสารประกอบคาร์บอน ที่เรียกว่า ไอโซพรีน (Isoprene) ที่มีสองพันธะคู่คาร์บอน

 

รูปพันธะทางเคมีของไอโซพรีน

 

วิดีโออธิบายพันธะทางเคมีของโมโนเมอร์ และโพลีเมอร์

 

รูปน้ำยางจากต้นยางที่มีโมเลกุลไอโซพรีน

 

      น้ำยางที่เป็นของเหลวที่ไหลออกมาจากต้นยางพาราซึ่งจะมีโมเลกุลของไอโซพรีนอยู่เป็นจำนวนมาก ขณะที่น้ำยางแห้งโมเลกุลของไอโซพรีนจะถูกรวมกลุ่มจับกัน และทำให้โมเลกุลไอโซพรีนหนึ่ง ปะทะกับพันธะคาร์บอนคู่ของโมเลกุลข้างเคียง หนึ่งในการแบ่งพันธะคู่ และมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนในรูปแบบความสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลไอโซพรีนทั้งสอง

 

            กระบวนการจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจนกระทั่ง จนทำให้เกิดมีเส้นยาวขึ้นของโมเลกุลไอโซพรีนจำนวนมากมีการเชื่อมโยงเป็นห่วงโซ่ เส้นที่ยาวเหล่านี้เรียกว่า โพลีเมอร์แบบโพลีไอโซพรีน (Polyisoprene polymer)

 

 

รูปพันธะของไอโซพรีน

 

รูปพันธะของไอโซพรีน 2

 

      ในแต่ละโมเลกุลของโพลีไอโซพรีนจะประกอบไปด้วยโมโนเมอร์ไอโซพรีนจำนวนมาก ขณะที่ยางถูกทำให้แห้งอย่างต่อเนื่อง เส้นโพลีไอโซพรีนจะเกิดติดแน่นกันโดย เกิดการสร้างพันธะไฟฟ้าสถิต (Electrostatic bonds) ซึ่งคล้ายกันอย่างมากกับการดึงดูดกันระหว่างขั้วตรงข้ามกันของแท่งแม่เหล็กสองแท่ง

 

      การดึงดูดระหว่างเส้นยาวเหล่านี้จะจับกันเป็นเส้นใยของยางไปพร้อมกัน และช่วยให้พวกมันยึดติดกัน เมื่อทำการดึงยืดยางเล็กน้อย แผ่นยางที่แห้งจะสามารถหดกลับคืนสภาพได้

 

รูปยางแผ่นตากแห้ง

 

      ถึงอย่างไร อุณหภูมิที่มีการเปลี่ยนแปลง จะสามารถส่งผลต่อการมีปฏิสัมพันธ์ของไฟฟ้าสถิต ระหว่างเส้นโพลีไอโซพรีนในน้ำยาง อุณหภูมิที่ร้อนจะลดปฏิสัมพันธ์ และทำให้ยางเป็นของเหลวมากขึ้น (กาวเหนียว) ส่วนอุณหภูมิที่เย็นจะเพิ่มปฏิสัมพันธ์ และทำให้ยางมีความแข็งมากขึ้น (แข็ง, เปราะ)

 

      ในต้นศตวรรษที่ 18 มีนักวิทยาศาสตร์ และนักประดิษฐ์หลายคน คิดค้นทำให้ยางมีความทนทานมากขึ้น หนึ่งในนักประดิษฐ์ที่มีชื่อเสียง นั่นก็คือ ชาร์ล กู๊ดเยียร์ (Charles Goodyear) การคิดค้นของเขาทำให้ยางลดความหนืดลงโดยการผสมผงที่แห้งต่าง ๆ ลงไป

 

รูปชาร์ล กู๊ดเยียร์

 

รูปวาดการทดลองของกู๊ดเยียร์

 

      เขามีประสบการณ์โดยการผสมแป้ง และผงอื่น ๆ ไปกับยาง ในปี พ.ศ. 2381 กู๊ดเยียร์ ได้พบกับ นาธาเนียล เฮย์วาร์ด (Nathaniel Hayward) เป็นคนที่ทำการปรับสภาพยางแผ่นด้วยสารละลายกำมะถัน หรือซัลเฟอร์ (Sulfur) และยางสน (Turpentine) อีกทั้งทำให้แห้งด้วยการตากแดด ยางที่ตากแดดให้แห้งของเฮย์วาร์ดทำให้มีสภาพที่แข็ง และทนทานมากยิ่งขึ้น เขาได้ทำการจดสิทธิบัตรกระบวนการ ซึ่งเรียกว่า การผึ่งแดด หรือโซลาไรเซชั่น (Solarization)

 

      กู๊ดเยียร์ได้ทำการซื้อสิทธิบัตรของเขา และเริ่มต้นทดลองกับสารประกอบกำมะถัน โดยระหว่างการทดลอง มีความผิดพลาดขึ้นมากมาย กู๊ดเยียร์ทำการประดิษฐ์โดยเขาได้ทำการผสมน้ำยางด้วยกำมะถัน และตะกั่วออกไซด์ (Lead oxide) เล่ากันว่าเกิดเหตุบังเอิญ โดยมีบางส่วนของส่วนผสมตกลงบนเตาร้อน และผลที่เกิดขึ้นทำให้ยางแข็ง, ยืดหยุ่น และทนทานขึ้น

 

       กระบวนการที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญของกู๊ดเยียร์นี้ ในที่สุด ก็รู้จักกันในชื่อว่า การหลอม หรือวัลคาไนเซชัน (Vulcanization) นอกจากนี้เขายังพบอีกว่า การเปลี่ยนแปลงจำนวนของกำมะถันจะทำให้ลักษณะของยางเปลี่ยนแปลงไป การใช้กำมะถันมากขึ้น ส่งผลให้ยางมีความแข็งกว่า ซึ่งจะส่งผลแบบนี้ก็คือนำยางไปสู่กระบวนการหลอม

 

รูปตัวอย่างการทำวัลคาไนซ์

 

วิดีโอแสดงกระบวนการวัลคาไนซ์

 

      เมื่อเส้นโพลีไอโซพรีนถูกให้ความร้อน พร้อมกับกำมะถัน และตะกั่วออกไซด์ อะตอมของกำมะถันจะโจมตีพันธะคู่ในเส้นโพลีไอโซพรีน และผูกเข้ากับอะตอมของคาร์บอน อะตอมของกำมะถันยังสามารถสร้างพันธะในตัวเอง (พันธะไดซัลไฟด์ (Disulfide bond)) และเชื่อมโยงข้ามเส้น (Cross-linking) โพลีไอโซพรีนที่อยู่ใกล้เคียงที่เป็นรูปแบบคล้ายโครงสร้างตาข่ายในยาง

 

รูปการเชื่อมโยงเส้นในพันธะไดซัลไฟด์

 

      การเชื่อมโยงแบบข้ามกัน สร้างความแข็งแกร่งให้แก่โพลีไอโซพรีน จนทำให้มันแข็งขึ้น, ยื่นหยุ่น และคงทนมากขึ้น ซึ่งกู๊ดเยียร์เป็นผู้ค้นพบ มีการเพิ่มการใช้กำมะถัน จนสามารถทำให้มันเป็นรูปแบบของการเชื่อมโยงแบบข้ามผ่าน และทำให้ยางที่ผลิตได้แข็งขึ้น กระบวนการวัลคาไนเซชันของกู๊ดเยียร์เกี่ยวข้องกับการผสมผสานน้ำยาง, กำมะถัน และตะกั่วออกไซด์ ในสภาพที่อบด้วยไอที่ความดันสูง นานถึง 6 ชั่วโมง เพื่อให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

 

รูปเคมีของยางในกระบวนการวัลคาไนซ์

 

 

เกร็ดความรู้เพิ่มเติม ราชาแห่งยาง หรือยาจก?

 

       ชาร์ล กู๊ดเยียร์ ได้หมกมุ่นอยู่กับยาง ได้ทำการทดลองกับมัน ถึงแม้นในขณะที่เขาถูกคุมขังอยู่ในเรือนจำเดบเตอร์ หลังจากที่เขาคิดค้นกระบวนการวัลคาไนซ์ ในปี พ.ศ. 2382 เขาเริ่มต้นทำยางหลอมให้เป็นแผ่น ซึ่งทำให้สามารถนำมาใช้กับเสื้อผ้าได้

 

       กู๊ดเยียร์ได้ส่งผลิตภัณฑ์ของเขาไปยุโรปในความหวังที่จะได้รับเงินทุนจากนักลงทุน นักประดิษฐ์ชาวอังกฤษ และผู้บุกเบิกเรื่องยาง ชื่อโทมัส แฮนค็อค (Thomas Hancock) เสนอจะให้สิ่งที่เขาต้องการซึ่งเขาได้ใช้กระบวนการวัลคาไนซ์ของกู๊ดเยียร์ และนำมาใช้อย่างเร่งรีบ เขาได้อ้างว่าเขาได้สิทธิบัตรก่อนกู๊ดเยียร์

 

       การถูกกลโกงนั้น ทำให้ในที่สุดธุรกิจอื่น ๆ อีกมากมายได้ถูกละเมิดสิทธิบัตรของกู๊ดเยียร์ ซึ่งเขาใช้เวลาส่วนใหญ่พร้อมกับใช้สมบัติของเขาในการทำเรื่องดำเนินคดี และในการทดลองยาง

 

       จนท้ายที่สุด เขาเสียชีวิตด้วยความยากจนในปี พ.ศ. 2403 ซึ่งต่อมา ถ้าเขารู้เขาอาจจะมีความสุขที่รู้ว่าได้มีผู้ใช้ชื่อยี่ห้อ ยางกู๊ดเยียร์ และบริษัทยางของเขาถูกตั้งชื่อให้เป็นเกียรติยศแก่เขา

 

 

 

 

 

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

 

“ข้อเสียของคนคือ พูดแล้วไม่คิด

 

ข้อเสียของชีวิตก็คือ คิดแล้วไม่ทำ”

Share on Facebook
 
Google

WWW
http://www.thummech.com/
ฟังเพลงออนไลน์ คลิกเลย
 
Copyright © 2013-2015 Thummech All Rights Reserved. 
Powered by  ThaiWebPlus 
คนธรรมดามีความรู้คือคนฉลาด คนฉลาดมีความเข้าใจคือคนธรรมดา