e book

Non-Black Fillers

for rubber



สารบัญ

non-black filler คือ...
โครงสร้างโมเลกุล
ชนิดของ non-black filler
คุณสมบัติ
กลไกที่ใช้
ประโยชน์ & การใช้ในอุตสาหกรรม
งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง

01

Non-black filler คือ...

Non-Black Filler

คือ สารตัวเติมที่ไม่ใช่สีดำเพื่อปรับปรุง
คุณสมบัติทางกายภาพของยาง ก่อให้เกิด
ความสามารถในการแปรรูป หรือประโยชน์

ของผลิตภัณฑ์ยาง เช่น calcium
carbonate, kaolin clay, precipitated
silica, talc, barite, wollastonite, mica,
precipitated silicates, fumed silica

and diatomite

02

โครงสร้างโมเลกุล

ขนาดอนุภาค

หากขนาดของอนุภาคฟิลเลอร์เกินระยะห่างระหว่างสายพอลิเมอร์
อย่างมาก สิ่งนี้สามารถมีส่วนทำให้เกิดการแตกของโซ่อีลาสโตเมอร์
เมื่องอหรือยืดได้ ดังนั้นจึงมักหลีกเลี่ยงสารตัวเติมที่มีขนาดอนุภาค
มากกว่า 10,000 นาโนเมตร (10 ไมโครเมตร) เพราะสามารถลด
ประสิทธิภาพการทำงานแทนที่เสริมกำลัง สารตัวเติมที่มีอนุภาค
ระหว่าง 1,000 ถึง 10,000 นาโนเมตร (1 ถึง 10 ไมโครเมตร) ถูกใช้
ในการทำให้เจือจาง และไม่มีผลต่อคุณสมบัติของยาง สารตัวเติมกึ่ง
เสริมแรงมีตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 นาโนเมตร (0.1 ถึง 1 ไมโครเมตร)
ฟิลเลอร์เสริมแรงอย่างแท้จริงซึ่งมีตั้งแต่ 10 นาโนเมตรถึง 100
นาโนเมตร (0.01 ถึง 01 ไมโครเมตร) สามารถปรับปรุงคุณสมบัติ
ของยางได้อย่างมาก

พื้นที่ผิว

สารตัวเติมต้องสัมผัสอย่างใกล้ชิดกับสายยางอีลาสโตเมอร์ หากจะ
มีส่วนช่วยในการเสริมแรงของคอมโพสิตยาง-ฟิลเลอร์ สารตัวเติมที่
มีพื้นที่ผิวสูงจะมีพื้นที่สัมผัสที่มากกว่า ดังนั้นจึงมีศักยภาพในการ
เสริมความแข็งแรงของโซ่ยางสูงขึ้น
รูปร่างของอนุภาคก็มีความสำคัญเช่นกัน อนุภาคที่มีรูปร่างระนาบมี
พื้นผิวที่สามารถสัมผัสกับเมทริกซ์ยางได้มากกว่าอนุภาคไอโซโทร
ปิกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคเท่ากัน ตัวอย่างเช่น ในบรรดา
แคลเซียมคาร์บอเนต มีเพียงเกรดตกตะกอนที่ดีที่สุดเท่านั้นที่
สามารถเปิดเผยพื้นที่ผิวที่เทียบเท่ากับพื้นที่ผิวของดินเหนียวแข็ง

รูปร่างอนุภาค

อัตราส่วนกว้างยาวไม่ได้ใช้กับคาร์บอนแบล็กและซิลิกาตกตะกอน
อนุภาคมูลฐานของสารตัวเติมเหล่านี้เป็ นทรงกลมโดยพื้นฐานแล้ว
แต่ทรงกลมเหล่านี้รวมกันในลักษณะที่ "อนุภาค" ของสารตัวเติม
คาร์บอนแบล็คและซิลิกาที่ตกตะกอนเป็นลูกโซ่หรือมัดรวมกัน แอนิ
โซเมทรีของฟิลเลอร์เหล่านี้อธิบายไว้ในแง่ของ "โครงสร้าง" ซึ่งรวม
เอารูปร่าง ความหนาแน่น และขนาดรวมเข้าด้วยกัน ยิ่งโครงสร้างสูง
เท่าไร ศักยภาพในการเสริมแรงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น



ปฏิกิริยาบนพื้นผิวของอนุภาค

ฟิลเลอร์สามารถให้พื้นที่ผิวสูง อัตราส่วนกว้างยาวสูงและขนาด
อนุภาคเล็ก แต่ยังคงให้การเสริมแรงที่ค่อนข้างแย่หากมีกิจกรรมพื้น
ผิวจำเพาะต่ำ ในแง่ที่ง่ายที่สุด นี่หมายถึงความสัมพันธ์และความ
สามารถในการยึดติดกับยางเมทริกซ์ อนุภาคคาร์บอนแบล็ค เช่น มี
คาร์บอกซิล แลคโตน ควิโนน และกลุ่มฟั งก์ชันอินทรีย์อื่นๆ ซึ่งส่ง
เสริมความสัมพันธ์สูงของยางกับสารตัวเติม เมื่อรวมกับพื้นที่ผิวสูง
ของสาร หมายความว่าจะมีการสัมผัสใกล้ชิดอีลาสโตเมอร์-แบล็ค สี
ดำยังมีสารออกฤทธิ์ทางเคมีในจำนวนจำกัด (น้อยกว่า 5% ของพื้น
ผิวทั้งหมด) ซึ่งเกิดจากพันธะคาร์บอน-คาร์บอนที่แตกหักเนื่องจาก
วิธีการผลิตสาร การศึกษาอย่างใกล้ชิดของอีลาสโตเมอร์และ
คาร์บอนแบล็คจะทำให้ไซต์ที่ทำงานอยู่เหล่านี้ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับ
สายอีลาสโตเมอร์ สารตัวเติมที่ไม่ใช่สารโดยทั่วไปมีสัมพรรคภาพ
น้อยกว่าและพื้นผิวที่มีต่ออีลาสโตเมอร์ทั่วไปน้อยลง แต่ยังคงทำ
ปฏิกิริยาเป็นกรดและสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้ ความสัมพันธ์
และหน้าที่ของสารตัวเติมที่ไม่ใช่สารที่สัมพันธ์กับอีลาสโตเมอร์
สามารถปรับปรุงได้โดยการรักษาพื้นผิวบางอย่าง

03

ชนิดของ non-black
filler

ชนิดของ non black filler มี 3
ชนิดดังนี้
Calcium Carbonate

Kaolin Clay

Silica



Calcium Carbonate

เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการบดหินแคลไซด์ (Calcite) จนได้
เป็นผง โดยหินแคลไซด์เป็นแร่คาร์บอเนตที่เสถียรที่สุดใน
กลุ่มแร่ที่มีสูตรโครงสร้างเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3)
มีความวาวคล้ายแก้ว โปร่งใสถึงโปร่งแสง โดยปกติมีสีขาว
หรือไม่มีสี
มี 2 รูปแบบ คือ แบบไม่เคลือบผิว (Uncoated) และแบบ
เคลือบผิว (Coated) มีขนาดประมาณ 1.5-4.0 ไมครอน โดย
แคลเซียมคาร์บอเนตแบบไม่เคลือบผิว มีกระบวนการผลิต
โดยการนำหินแคลไซด์มาผ่านกระบวนการบดให้ได้ขนาดตาม
ที่ต้องการ ในส่วนของแคลเซียมคาร์บอเนตแบบเคลือบผิว จะ
เป็ นการนำหินแคลไซด์ที่ผ่านกระบวนการบดแล้วนำมาผสม
กับกรดไขมัน (stearic acid) บางเกรดเคลือบด้วยแคลเซียม
สเตียเรตประมาณ 1-3% เป็นสารเคลือบ เพื่อให้สารตัวเดิม
ชนิดนี้ผสมเข้าไปในเนื้อยางได้ง่าย โดยถ้ามีขนาดอนุภาคใหญ่
ก็จะไม่เสริมแรง ถ้ามีขนาดอนุภาคเล็กลงก็จัดเป็นสารตัวเติม
กึ่งเสริมแรง

Kaolin Clay

Kaolin Clay หรือ ดินขาว แร่ดินขาวที่ดีมีธาตุอลูมิเนียมและ
ซิลิกา รวมกันมากกว่า 85% ปราศจากโลหะหนักปนเปื้ อน
แร่ดินขาวมีความนุ่มผลึก 6 เหลี่ยมซ้อนทับ ให้คุณสมบัติทึบ
แสง ซึ่งแร่ที่คล้ายดินขาว แต่ไม่ใช่ดินขาว คือ ดินมาร์ล ซึ่งมี
คาร์บอเนตปนอยู่สูง สามารถทดสอบโดยการหยดกรดเกลือ
(กรดไฮโดรคลอริก) หากเป็นฟองเกิดขึ้นจะไม่ใช้ดินขาว
การนำแร่ผิดชนิดไปใช้งาน แม้จะราคาต่ำแต่ทำให้คุณสมบัติที่
ต้องการผิดเพี้ยนไป มีสีขาวจนไปถึงสีศรีม นิยมใช้กันมาก ใช้
เป็นสารตัวเติมและเป็นตัวเคลือบ ในสัดส่วนการใช้ถึง 45 –
60% สามารถเสริมแรงได้น้อยถึงปานกลางในยาง และ ทำให้
กระบวนการผลิตเป็ นไปได้โดยง่ายโดยเฉพาะการอัดผ่านได้
และ การรีดด้วยเครื่องคาเลนเดอร์ สามารถแบ่งชนิดได้หลาย
เกรด ที่นิยมใช้ได้แก่ Kaolin และ China Clay ใช้ใน
อุตสาหกรรมหลากหลาย ทั้งเซรามิก ยาง สีทาบ้าน กระดาษ
คราฟท์ ปุ๋ย ยาฆ่าแมลง เป็นต้น





Silica

silica หรือ ซิลิกา มีขนาดอนุภาคปฐมภูมิอยู่ในช่วง 10-40
นาโนเมตร เป็นสารตัวเติมเสริมแรงเพื่อเพิ่มการทนแรงดึง,
ทนต่อการฉีกขาด ทนต่อการขัดถู และเพิ่มความแข็งของยาง
ซึ่งสารตัวเติมชนิดนี้มีขั้วสูงผสมเข้ากับยางที่ไม่มีขั้วได้ค่อน
ข้างยาก จึงต้องมีการใช้สารคู่ควบไซเลน (silane coupling
agent) ซึ่งสารคู่ควบไซเลนจึงทำหน้าที่เสมือนสะพานเชื่อม
ระหว่างยางกับซิลิกา ทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาระหว่างยาง
กับซิลิกามีค่าสูงขึ้น ส่งผลให้ยางคงรูปมีสมบัติ เชิงกลต่าง ๆ
ดีขึ้น ในขั้นตอนการผลิต ยางที่มีสีหรือผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
ความโปร่งแสงและมีสมบัติเชิงกลที่ดี เช่น ยางพื้นรองเท้า
เป็นต้น แต่อย่างไรก็ตาม เนื่องจากบนพื้นผิวของซิลิกามีหมู่
ไฮดรอกซิล (หมู่ -OH) หรือหมู่ไซลานอลอยู่ในปริมาณมาก
ทำให้มีความเป็นขั้วสูง ซิลิกาจึงแตกตัวและเข้ากับยางที่ไม่มี
ขั้วได้ยาก

04

คุณสมบัติ

Calcium Carbonate

1.1) Ground Lime Stone คือ สารตัวเติมเสริมแรงที่มี
ลักษณะเป็นผงสีขาว มีขนาดของอนุภาคที่ต่ำกว่า 100 mesh
ซึ่งจะถูกใช้สำหรับลดต้นทุนเป็นหลัก มีคุณสมบัติเพิ่มความ
แข็ง (Hardness) ปานกลาง
1.2) Ground Chalk คือ สารตัวเติมเสริมแรงที่มีลักษณะเป็น
ผงสีขาว มีขนาดของอนุภาคที่ต่ำกว่า 30 นาโนเมตร ซึ่งจะถูก
นำไปใช้สำหรับลดต้นทุน และเสริมคุณสมบัติเป็นหลัก มี
คุณสมบัติเพิ่มความแข็ง (Hardness) ปานกลาง และเพิ่ม
ความกระเด้งตัวของยาง (Resilience) ที่สูง แต่ก็เป็นสารที่มี
คุณสมบัติความทนต่อแรงดึง (Tensile strength) และความ
ต้านทานการฉีกขาด (Tear resistance) ที่ต่ำ
1.3) Precipitated Whiting คือ สารตัวเติมกึ่งเสริงแรงที่ได้
จากการเจือจางเกลือแคลเซียมด้วยน้ำ ซึ่งจะทำให้มีขนาด
ของอนุภาค20ไมโครเมตร-50นาโนเมตร และมีคุณสมบัติ
เชิงกลที่ดีกว่า Ground Chalk

Kaolin Clay

2.1) Soft Clays คือ สารตัวเติมกึ่งเสริมแรงที่มีลักษณะเป็นผงสีขาว
มีขนาดของอนุภาคประมาณ 2 ไมโครเมตร ซึ่งจะถูกนำไปใช้สำหรับ
ลดต้นทุน และเสริมคุณสมบัติความแข็ง (Hardness) และความทน
ต่อแรงดึง (Tensile Strength) และมีคุณสมบัติความกระเด้งตัวของ
ยาง (Resilience) น้อยกว่าสารตัวเติมแคลเซียมคาร์บอเนต นิยมใช้
มากในผลิตผลิตภัณฑ์เชิงกล ซึ่งจะไม่ใช้ในผลิตภัณฑ์ที่มีสีโปร่งใส
2.2) Hard Clays คือ สารตัวเติมเสริมแรงที่มีลักษณะเป็นผงสีขาว
มากกว่า Soft Clays มีขนาดอนุภาคประมาณ 2ไมโครเมตร มีราคา
ปานกลาง มีคุณสมบัติเพิ่มค่าความทนต่อแรงดึง (Tensile
Strength), ความต้านทานการฉีกขาด (Tear Resistance) และ
ความทนต่อการขัดสี (Abrasion Resistance) ที่มากกว่า Soft
Clays นิยมใช้มากในผลิตท่อยาง และพื้นรองเท้ายาง
2.3) Calcined Clays คือ สารตัวเติมเสริมแรงที่ใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มี
สีขาวได้ดี มีคุณสมบัติเพิ่มความแข็ง (Hardness) ความทนต่อแรง
ดึง (Tensile Strength) และสภาพต้านทานไฟฟ้า (Electrical
Resistivity) ที่สูงกว่า Hard Clays นิยมใช้มากในผลิต ผลิตภัณฑ์ที่
มีสี หรือผลิตภัณฑ์ที่ต้องการคุณสมบัติทางไฟฟ้า
2.4) Treated clay สารตัวเติมเสริมแรง มีลักษณะสีที่ไม่ขาว มี
คุณสมบัติเพิ่มความสามารถเชิงกลที่มีประสิทธิภาพในการเสริมแรง
สูงกว่าเคลย์ชนิดอื่นๆ

Silica

3.1) Ground Mineral Silica คือสารตัวเติมเสริมแรงที่มีราคาถูก
มีคุณสมบัติเพิ่มความทนความร้อน (Heat Resistant) และเป็น
สารตัวเติมที่ไม่มีผลกระทบในการ Cure
3.2) kieselguhr เป็นสารตัวเติมที่มีคุณสมบัติ heat resistant
3.3) Precipitated Silicas เป็นสารตัวเติมเสริมแรง มีขนาด
อนุภาคระหว่าง 10 ถึง 40 นาโนเมตร มีน้ำเป็นส่วนประกอบ 10
ถึง 14% และมีคุณสมบัติเพิ่มความทนต่อแรงดึง (Tensile
Strength), ความต้านทานการฉีกขาด (Tear Resistance),
ความทนต่อการขัดสี (Abrasion Resistance) และความแข็ง
(Hardness) จะใช้ในผลิตภัณฑ์ที่มีสี, โปร่งแสง, ผลิตภัณฑ์เชิงกล
และพื้นรองเท้า
3.4) Fume Silica คือ สารตัวเติมเสริมแรง มีส่วนประกอบของ
น้ำน้อยกว่า 2% เป็นสารตัวเติมเสริมแรงที่มีขนาดอนุภาคเล็ก
มาก มีคุณสมบัติเพิ่มความทนต่อแรงดึง (Tensile Strength),
ความต้านทานการฉีกขาด (Tear Resistance) และความทนต่อ
การขัดสี (Abrasion Resistance) เหมาะแก่การใช้งานกับยางซิลิ
โคนแบบโปร่งใส โดยเฉพาะ ข้อควรระวัง การใช้งานคือ สารนี้ควร
หลีกเลี่ยงการทำให้ติดกับล้อหมุนของเครื่องผสม และการขึ้นรูป
ทันทีหลังจากการ Cure

05

กลไกที่ใช้

โดยทั่วไปคุณสมบัติของ fillers หรือสารตัวเติมจะ
แตกต่างกันออกไปตามวัตถุประสงค์ในการปรับปรุง

คุณภาพยาง เช่น เติม fillers ที่ทำให้เกิดพันธะ
เชื่อมโมเลกุลยางได้ดีขึ้น ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิว ทนต่อ

แรงขีดข่วน เป็นต้น
Non-black fillers ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายใน

อุตสาหกรรมยางมี 3 ชนิด ได้แก่ Calcium
Carbonate , Kaolin Clay และ Precipitated
Silica ดังที่กล่าวไปในหัวข้อก่อนหน้า ต่างมีกลไกที่
เข้าไปปรับคุณภาพของยางแตกต่างกัน ดังนี้

Calcium Carbonate

แคลเซียมคาร์บอเนตตามธรรมชาติจะมีอนุภาคที่อัตราส่วน
ระหว่างด้านกว้างและด้านยาวต่ำ ทำให้พื้นที่ผิวจึงต่ำลง ซึ่งเกิด
ข้อเสียคือการยึดเกาะของพอลิเมอร์จะทำได้ไม่ดีีและด้วยเหตุนี้
สารประกอบอีลาสโตเมอร์จึงมีคุณสมบัติต้านการเสียดสีและการ
ต้านทานการฉีกขาดที่ต่ำ แต่เนื่องจาก Calcium Carbonate
สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้หลายด้าน สามารถเพิ่มเนื้อพอลีเม
อร์ได้โดยที่เกิดการสูญเสียสมบัติของตัวพอลีเมอร์น้อย และ
เป็นการลดต้นทุนในการผลิตจึงนิยมใช filler ชนิดนี้ใน
อุตสาหกรรมยาง

รูปภาพแสดงข้อเสียและข้อดีของ Calcium Carbonate (ซ้าย)
และรูปภาพแสดงลักษณะของ Calcium Carbonate (ขวา)



รูปภาพแสดงโครงสร้างของ Kaolin Clay

Kaolin Clay

ดินขาวเป็นดินอะลูมิโนซิลิเกต โครงสร้างที่ต่อเนื่องกันทำให้เกิด
อนุภาคบาง ๆ กลายเป็นสะเก็ดทับซ้อนกัน ผลึกดินขาวถูกเชื่อม
โดยพันธะไฮโดรเจนของหน้าไฮดรอกกกซิลในชั้น octahedral
ของด้านหนึ่งกับออกซิเจนในชั้น tetrahedral ของด้านที่อยู่ติด
กัน ด้วยเหตุนี้จึงให้การเสริมแรงเล็กน้อยถึงปานกลางในยาง และ
ทำให้กระบวนการผลิตเป็ นไปได้โดยง่ายโดยเฉพาะการอัดผ่าน
ดาย และ การรีดด้วยเครื่องคาเลนเดอร์

นอกจากนี้ยังมีกลุ่มซิลิกาที่พื้นผิวของดินขาว (SiO2) ซึ่งทำให้
เกิดการไฮโดรไลซ์เป็นซิลานอล (-SiOH) ในที่ ๆ มีความชื้น โดย
หมู่ไซแลนอลเหล่านี้มีลักษณะเป็นกรด (-(-SiO-H+) และมีฤทธิ์
ทางเคมี โดยปกติจะถือเป็นข้อได้เปรียบสำหรับสารตัวเติมในยาง
แต่อาจทำให้เกิดปัญหากับส่วนผสมในคอมพาวด์อื่น ๆ เช่นกัน

ซิลานอลมีความคล้ายคลึงกันกับกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกใน
ปฏิกิริยากับเอมีน แอลกอฮอล์ และไอออนของโลหะ การที่เกิด
ปฏิกิริยาบางอย่างกับซิลานอลอาจส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติ
ของสารประกอบยาง โดยเฉพาะเมื่อสารเคมีเป็นส่วนสำคัญของ
การบ่ม การดูดซับปฏิกิริยากับอนุภาคของสารตัวเติมสามารถลด
ปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันได้ สิ่งนี้
สามารถทำให้อัตราการ cure ช้าลง เป็นผลต่อเนื่องมาจาก
ปฏิกิริยาของสังกะสีไอออนที่ละลายน้ำกับอนุภาคดินขาว

รูปภาพแสดงโครงสร้างของซิลิกา

Precipitated Silica

โครงสร้างของซิลิกาเป็นรูปแบบที่ไม่คงอยู่ถาวร พันธะ
ไฮโดรเจนระหว่างอนุภาคจะก่อตัวเป็นกระจุกหรือมวลรวม และ
มวลรวมเหล่านี้อาจเกาะติดกันอย่างหลวม ๆ เป็นกลุ่มก้อน โดย
ซิลิกามักจะใช้ร่วมกับน้ำเปล่าประมาณ 6% และพื้นผิวที่อิ่มตัว
ด้วยกลุ่มซิลานอลเป็นหลัก โดยน้ำจะเป็นตัวที่ทำให้อนุภาคซิลิกา
อิ่มตัวด้วยซิลานอล ซึ่งสามารถยับยั้งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยา
และสังกะสีที่ละลายได้กับไซลานอล นอกจากนี้ยังสามารถยับยั้ง
การเกาะตัวของยางงเมทริกซ์กับอนุภาคซิลิกา ด้วยเหตุนี้การใช้
ซิลิกาเป็นสารตัวเติมจึงเป็นการเพิ่มการทนแรงดึง ทนต่อการฉีก
ขาด ทนต่อการขัดถู และเพิ่มความแข็งของยาง

แต่ทว่าการลดปริมาณน้ำเปล่าจะช่วยให้เกิดปฏิกิริยาซิลานอล-
สังกะสีและการยึดเกาะของยางซิลิกา จะทำให้เกิดคุณสมบัติเพิ่ม
เติม ได้แก่ การ cross-link พอลิซัลไฟด์ที่เพิ่มขึ้นจะทำให้มีความ
แข็งที่สูงขึ้น การยึดเกาะของซิลิกากับยางที่ดีขึ้น ก็ทำให้ได้โมดูลัส
ที่สูงขึ้น และส่งผลต่อเนื่องให้ต้านทานการสึกกร่อนมากขึ้นไป
ด้วย

06

ประโยชน์ & การใช้ใน
อุตสาหกรรม

Non-black filler คือ สารตัวเติมที่ไม่ใช่สีดำเพื่อ
ปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของยาง ก่อให้เกิด

ความสามารถในการแปรรูป หรือประโยชน์ของ
ผลิตภัณฑ์ยาง จึงเหมาะกับอุตสาหกรรมหลายรูป
แบบ ไม่ว่าจะเป็นในส่วยของการผลิตชิ้นส่วนและ
อุปกรณ์ต่างๆ ,อุสาหกรรมกระดาษ สีพลาสติก พีวี
ซี และยาง นอกจากนี้ Non-black filler ยังเป็น

สารตัวเติมที่มีหลายชนิด ยกตังอย่างเช่น

Calcium Carbonate

กรรมวิธีการผลิตแคลเซียมคาร์บอเนต โดยการผลิตแคลเซียม
คาร์บอเนตมี 2 วิธีคือ

1.แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดบดจากธรรมชาติ
เป็นการนำแคลเซียมคาร์บอเนตจากธรรมชาติมาบด เช่น หินปูน
(Limestone)ที่มีความขาวและความบริสุทธิ์สูง หินอ่อน(Marble) ที่
เกิดจากหินปูนแปรสภาพด้วยความร้อนและความดันทำให้ตกผลึก
ใหม่ชอล์ก (Chalk) ซึ่งเป็นหินปูนเนื้อร่วนละเอียดและแร่แคลไซต์
(Calcite) เป็นต้น การลดขนาดแร่(Size Reduction) และการคัด
ขนาด (Classification)ถือเป็นขั้นตอนสำคัญของการแต่งแร่ในการ
ผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดอนุภาคต่างๆ
ตามที่ตลาดต้องการ

2.แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดตกผลึก
เป็ นการนำแคลเซียมคาร์บอเนตบดจากธรรมชาติ(GCC)มาทำการ
ตกผลึกใหม่ให้ได้แคลเซียมคาร์บอเนตบริสุทธิ์ที่มีคุณภาพสูงมี
ลักษณะเป็นผงขนาดเล็กขนาด 0.3-1ไมครอนที่เกิดจากการตกผลึก
รูปร่างของผลึกอาจแตกต่างกันตามวิธีการผลิตแต่ส่วนใหญ่จะเป็ น
รูปเข็ม หรือ Rhomboids ผงแคลเซียมคาร์บอเนตมีสีขาวไม่มีกลิ่น
ไม่มีรส เสถียรในอากาศและไม่ละลายน้ำนิยมใช้ในอุตสาหกรรม
กระดาษเป็ นส่วนใหญ่

Calcium Carbonate

ผลิตภัณฑ์แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดบดจากธรรมชาติ (GCC) แบ่ง
ประเภทได้ดังนี้
1.1 ผลิตภัณฑ์แบบ Dry Product เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการบด
แคลเซียมคาร์บอเนตจากธรรมชาติโดยตรงมีลักษณะเป็ นผงสีขาวขนาด
1-147 ไมครอนใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษ สี พลาสติก ยาสีฟั น ผง
ซักฟอก รวมทั้งการผลิตปุ๋ยและอาหารสัตว์
1.2 ผลิตภัณฑ์แบบ Coated Product เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการนำ
ผลิตภัณฑ์แบบ DryProduct ขนาดอนุภาค1-15 ไมครอนมาเคลือบผิว
อนุภาคเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่างให้ดีขึ้นเช่นผิวอนุภาคเปียกได้
ง่ายขึ้นอนุภาคแพร่กระจายดีขึ้นดูดซึมน้ำมันลดลงนิยมใช้ใน
อุตสาหกรรมพลาสติก พีวีซี และยาง
1.3 ผลิตภัณฑ์แบบ Calcium Carbonate Compound เป็นผลิตภัณฑ์ที่
ผสมกันอยู่ในรูปของแข็งระหว่างอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตบดจาก
ธรรมชาติ (GCC) ขนาด 20-45ไมครอน ร้อยละ 75-80กับเม็ดพลาสติก
ร้อยละ20-25ผลิตภัณฑ์มีลักษณะทรงกลมขนาดประมาณ2-3มิลลิเมตร
ใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติกขึ้นรูปต่างๆ เช่น ถุงปุ๋ยกระสอบพลาสติกถุง
พลาสติกใส่ของฉนวนหุ้มสายไฟ ภาชนะ และท่อต่างๆ
1.4 ผลิตภัณฑ์แบบ SlurryProduct เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการนำ
ผลิตภัณฑ์แบบ DryProduct ขนาดอนุภาค1-20 ไมครอนเข้าสู่
กระบวนการลอยแร่ (Floation)เพื่อแยกมลทินต่างๆออกไปได้แก่ซิลิกา
และเหล็กอ๊อกไซต์ทำให้สัดส่วนแคลเซียมคาร์บอเนตเพิ่มขึ้นหลังจากนั้น
จึงนำไปบดแบบเปียกเพื่อประหยัดพลังงานซึ่งสามารถบดได้ละเอียดถึง
0.3ไมครอนและได้ผลิตภัณฑ์ในรูป Slurry นิยมใช้ในอุตสาหกรรม
กระดาษ

Kaolin Clay

เป็นแร่ชนิดหนึ่งในกลุ่มแร่ดิน โดยทั่วไปมีสีขาว องค์ประกอบหลัก

คือ เคโอลิไนต์ (Kaolinite) นิยมใช้กันมาก สามารถเสริมแรงได้

น้อยถึงปานกลาง มีสีขาวจนไปถึงสีครีม สามารถแข่งชนิดได้

หลายเกรด ที่นิยมใช้กันได้แก่ kaolin และ china clay

ในส่วนของการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม นิยมใช้ใน

อุตสาหกรรม ดังนี้

1. อุตสาหกรรมที่ใช้ดินขาว

2. อุตสาหกรรมเซรามิก เครื่องสุขภัณฑ์ กระเบื้องคุณภาพสูง

พอร์ซเลน เครื่องจานชาม

3. อุตสาหกรรมกระดาษ

4. อุตสาหกรรมสี

5. อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์

6. อุตสาหกรรมวัสดุทนไฟ

7. อุตสาหกรรมยาฆ่าแมลง

8. อุตสาหกรรมยาง

9. อุตสาหกรรมพลาสติก

Precipitated Silica

ซิลิกา หรือ ซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) เป็น สารประกอบที่เมื่อทำปฎิ
กริยากับไฮโดรเจนแล้วจะเกิดสารประกอบชนิด silanes โดยปัจจุบัน
ใช้มากที่สุดคือ methyl silane จะทำให้ยางมีคุณสมบัติด้านการ
ต้านทานการขีดข่วน และความแข็งแกร่งของเนื้อยาง
มักนำซิลิกามาใช้ในอุตสาหกรรม ดังนี้
1.ซิลิกา (Silica) กุนแจการลดแรงต้านการหมุน

ทำไมแรงต้านทานการหมุนถึงเป็นสิ่งสำคัญ บางคนอาจจะ
สับสนว่าแรงต้านน้อยลงจะทำให้การเกาะถนนน้อยลงตามไปด้วยรึป
ล่าว? ความเป็นจริงนั้นไม่ใช่เลยครับแรงเสียดทานที่เป็นศตรูของการ
หมุนของยางนั้นเป็นในรูปของการเสียพลัง ที่ขึ้นอยู่กับความถี่ที่เกิด
จากการหมุนยางที่มีแรงต้านการหมุนน้อย คือยางที่มีเนื้อยางที่ซึบ
ซับพลังงานได้ต่ำ ทำให้การหมุนบนพื้นไปได้ดีกว่า ช่วยให้รถของคุณ
ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงได้อย่างดี
2.ซิลิกา (Silica) คุณสมบัติพิเศษในการเบรก

ซิลิกา (Silica) มีคุณสมบัติพิเศษในตัวที่สามารถสร้างแรง
ฉุดให้ตัวยางได้ เนื้องจากความพิเศษของซิลิกา(Silica) และพันธะ
ของโพริเมอร์ ที่มีคุณสมบัติในการต้านการขัดถูทำให้ ยางที่มีส่วน
ผสมซิลิกา(Silica) สามารถเบรกได้ดี แต่การออกแบบเพื่อรองรับ
การใช้งาน การผสมซิลิกาจึงต้องคำนึงถึงควาสมดุลระหว่างการเพิ่ม
แรงฉุดของเนื้อยาง และการลดแรงต้านการหมุน เพื่อการใช้งานที่
สมดุล

07

งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง

บทความวิจัยตัวอย่าง 3 ชิ้น



1.ชื่องานวิจัย Differentiation of non-black fillers in rubber
composites using linear discriminant analysis of principal
components
สรุปงานวิจัย ในการผสมยางคอมโพสิต ใช้สารตัวเติมที่ไม่ใช่สีดำที่
แตกต่างกันเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพ ลดต้นทุนในการ
กำหนดสูตร และให้คุณลักษณะพิเศษ การออกแบบ
คอมโพสิตยางสำหรับการใช้งานเฉพาะจำเป็ นต้องเลือกอย่าง
ระมัดระวังและแยกแยะสารตัวเติมโดยพิจารณาจากผลกระทบต่อ
ความสามารถในการแปรรูปและคุณสมบัติวัสดุโดยรวมของ
วัลคาไนซ์อย่างไรก็ตาม สารตัวเติมมักจะถูกจำแนกตามผลกระทบ
ต่อการเสริมแรงหรือการทำงาน โดยไม่คำนึงถึงคุณสมบัติอื่นๆ

2.ชื่องานวิจัย Novel Mineral and Organic Materials from
Agro-Industrial Residues as Fillers for Natural Rubber
สรุปงานวิจัย วัสดุชีวภาพมีการพัฒนามากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากความ
ต้องการกระบวนการและผลิตภัณฑ์ที่เป็ นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่าง
ยั่งยืน จึงได้ผลิตยางคอมโพสิตธรรมชาติที่มีสารตัวเติมราคาต่ำซึ่งได้
มาจากของเสียจากอุตสาหกรรมเกษตร ได้แก่ เปลือกไข่ เถ้าลอย
คาร์บอน การแปรรูปเปลือกมะเขือเทศและชานอ้อยคอมโพสิตที่
ผลิตด้วยคาร์บอนแบล็ค 35 ph (ส่วนต่อร้อยยาง) (ขนาดอนุภาค
108 ± 31 นาโนเมตร) ถูกใช้เป็นวัสดุเติมอ้างอิง ปริมาณของ
คาร์บอนแบล็กค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยฟิลเลอร์ที่มาโคร (เส้นผ่าน
ศูนย์กลาง <300 µm) หรือไมโคร (<38 µm) ที่มาจากของเสียโดย
เฉพาะแม้จะมีความแตกต่างในการกระจายขนาดอนุภาคและเคมีพื้น
ผิว แต่คุณสมบัติแรงดึงของคอมโพสิตเปลือกมะเขือเทศขนาดเล็กก็
คล้ายกับคอมโพสิตอ้างอิงคาร์บอนแบล็ค
เป็ นต้น





3.ชื่องานวิจัย Influence of Different Fillers on the Tensile
Properties of 50/50 NR/NBR Blend
สรุปงานวิจัย บทความนี้ทบทวนความสัมพันธ์ของผลกระทบของสาร
ตัวเติมต่างๆ ที่ใช้ในสารประกอบยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ต่อ
คุณสมบัติแรงดึงการใช้สารตัวเติมในสารประกอบยางเป็ นที่รู้จักกันดี
ในการปรับเปลี่ยนและปรับปรุงคุณสมบัติของยาง ดังนั้น จึงใช้สารตัว
เติมคาร์บอนแบล็คและไม่ใช่คาร์บอนแบล็คที่แตกต่างกันสี่เกรดเพื่อ
ให้บรรลุเป้าหมายการศึกษา
การเปรียบเทียบระหว่างระบบคาร์บอนแบล็กกับแคลเซียม
คาร์บอเนตนำไปสู่การค้นพบทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมเพื่อทำความ
เข้าใจคุณสมบัติแรงดึงของสารประกอบยางที่เติม ตรวจสอบ
คุณสมบัติแรงดึงของตัวอย่างทั้ง 5 ตัวอย่างโดยใช้เครื่อง Tensile
Instronมีการทดสอบชิ้นทดสอบห้าชิ้นสำหรับทุกตัวอย่างที่อัตรา
การยืดตัว 500 มม./นาที ที่อุณหภูมิห้องปฏิบัติการมาตรฐานจาก
นั้นจึงคำนวณค่ามัธยฐานของชิ้นส่วนทดสอบห้าชิ้นของแต่ละ
ตัวอย่าง โดยสรุป สารตัวเติมประเภทต่างๆ ส่งผลให้คุณสมบัติต่างๆ
ของอีลาสโตเมอร์แตกต่างกันสารตัวเติมคาร์บอนแบล็คสามารถ
พิสูจน์ได้ว่ามีคุณสมบัติรับแรงดึงได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับสารตัวเติมที่
ไม่ใช่คาร์บอนแบล็คสารตัวเติมที่ดีที่สุดที่มีคุณสมบัติแรงดึงสูงสุดคือ
N220 ที่มี 23.63 MPa และการยืดตัวที่จุดขาดที่ 638.63%