รายงานปัญหาพิเศษ จารวี รัตนานพ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม

ศึกษาลักษณะการติดไฟและการวิเคราะห์เปลือกฉนวนไฟฟ้าพอลิเมอร์โดยเทคนิค FTIR และ TGA Flammability and Analysis of Polymer Electrical Insulating Shell by FTIR and TGA จารวี รัตนานพ รายงานปัญหาพิเศษ เสนอเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรวิทยาศาตรบัณฑิต ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม ปีการศึกษา 2566

ศึกษาลักษณะการติดไฟและการวิเคราะห์เปลือกฉนวนไฟฟ้าพอลิเมอร์โดยเทคนิค FTIR และ TGA จารวี รัตนานพ รายงานปัญหาพิเศษนี้ได้รับการอนุมัติให้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม คณะกรรมการตรวจสอบรายงานงานปัญหาพิเศษ ........................................................................ประธานกรรมการ (อาจารย์ ดร.มังกร ศรีสะอาด) ......................................................................................กรรมการ (รองศาสตราจารย์ ดร.ชาติไทย แก้วทอง) ......................................................................................กรรมการ (รองศาสตราจารย์ ดร.ประไพรรัตน์ สีพลไกร)

ก กิตติกรรมประกาศ รายงานปัญหาพิเศษฉบับนี้เป็นส่วนหนึ่งของวิชารายงานปัญหาพิเศษทางเคมี ในงานวิจัยนี้สำเร็จลุล่วง ไปได้ด้วยดีเนื่องจากได้รับการอนุเคราะห์และความช่วยเหลือจากบุคคลหลายท่าน ดังมีรายนานดังนี้ ขอขอบพระคุณท่านอาจารย์ดร.มังกร ศรีสะอาด อาจารย์ที่ ปรึกษารายงานปัญหาพิเศษทางเคมี ที่ให้ คำปรึกษา ชี้แนะแนวทาง รวมถึงให้ความรู้ความเมตตา คติความรู้ หลักการใช้ชีวิตในอนาคตของการเป็น นักวิทยาศาสตร์ ให้คำสอนและกำลังใจที่หวังดีแก่ผู้ศึกษาตลอดมา จนกระทั้งสามารถดำเนินโครงงานให้สำเร็จ ไปได้ด้วยดีในที่สุด ขอขอบพระคุณรองศาสตราจารย์ ดร.ชาติไทย แก้วทอง และ รองศาสตราจารย์ ดร.ประไพรรัตน์ สี พลไกร ที่ให้ความกรุณาเป็นกรรมการในการสอบปัญหาพิเศษทางเคมีในครั้งนี้ รวมถึงคณะอาจารย์ ภาควิชา เคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม ทุกท่านที่ได้สั่งสอนและประสิทธิ์ประสาทวิชาต่างๆ อันเป็น ประโยชน์ รวมถึง บุคลากรรุ่นพี่นักวิทยาศาสตร์ทุกท่าน สถานที่ และอุปกรณ์เครื่องมือในการใช้งานจัดทำ รายงานปัญหาพิเศษทางเคมีฉบับนี้ ขอขอบคุณนางจินรี รัตนานพ (มารดา) คุณพ่อผู้ล่วงลับ นางสาวเจนจิรา รัตนานพ (พี่สาว) และเพื่อน ชายคนสนิท ที่ สนับสนุนค่าใช้จ่ายส่วนตัว และเครื่องมืออุปกรณ์ที่ใช้ทำรายงาน ให้ความรัก ความเมตตา ความห่วงใย และกำลังใจที่ดีมาโดยตลอด จนสามารถดำเนินรายงานวิจัยฉบับนี้ได้สำเร็จ ขอบคุณเพื่อนๆ พี่ๆ พี่คอยสอบถามและให้กำลังใจ ให้คำแนะนำ แลกเปลี่ยนความรู้ซึ่งกันและกันมา ตลอด 4 ปีในรั้วมหาวิทยาลัย และเพื่อนสนิทในวัยมัธยมที่คอยให้คำปรึกษา และความสนุกสนานผ่อนคลาย ระหว่างการดำเนินรายงานฉบับนี้ สุดท้ายขอขอบคุณคุณว่าน ธนกฤต พานิชวิทย์ศิลปินในดวงใจที่ผลิตเพลงความหมายดีเป็น แรงผลักดันในการทำรายงานปัญหาพิเศษทางเคมีในวันที่เหนื่อยล้าตลอดการทำวิจัยนี้ และขอขอบคุณผู้ที่ เกี่ยวข้องทุกท่านที่ไม่สามารถเอ่ยนามได้หมด ที่ให้คำปรึกษาและกำลังใจที่ดีมาตลอดด้วยความเต็มใจ ท้ายที่สุด นี้หากมีสิ่งใดบกพร่องหรือข้อมูลผิดพลาดประการใด ผู้จัดทําขออภัยมา ณ โอกาสนี้ด้วย จารวี รัตนานพ พฤศจิกายน 2566

ข ชื่อเรื่อง ศึกษาลักษณะการติดไฟและการวิเคราะห์เปลือกฉนวนไฟฟ้าพอลิเมอร์โดยเทคนิค FTIR และ TGA ชื่อผู้เขียน นางสาว จารวี รัตนานพ อาจารย์ที่ปรึกษา อาจารย์ ดร.มังกร ศรีสะอาด บทคัดย่อ สายไฟฟ้าที่ใช้กันตามอาคาร บ้านเรือน มีความสำคัญมาก และอาจก่อให้เกิดอันตรายจากสายไฟฟ้าที่ ไม่ได้รับมาตรฐาน เช่น ไฟฟ้ารัดวงจร ก่อให้เกิดเหตุการณ์อันตรายอย่างไฟไหม้อาคารเป็นต้น โดยส่วนใหญ่ พบว่าสายไฟฟ้ามักทำมาจาก PVC เนื่องจากเป็นพอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติหน่วงการติดไฟ แต่เมื่อเวลาผ่านไปจะ เกิดการสึกกร่อน ความเปราะ และการแตกร้าว ส่งผลให้กระแสไฟฟ้ารั่ว สารเติมแต่งพอลิเมอร์ถูกนำมาใช้เพื่อ เพิ่มคุณสมบัติของเปลือกฉนวนชั้นนอก ในการศึกษานี้เป็นการวิเคราะห์องค์ประกอบ สารเติมแต่ง และการ สลายตัวทางความร้อนของเปลือกฉนวนไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปในประเทศไทยโดยใช้เทคนิค FTIR และ TGA พบว่า เปลือกฉนวนสายไฟฟ้าด้านนอกทั้งหมดทำจากพีวีซี และพบตำแหน่งสเปกตรัมของพลาสติไซเซอร์ที่ 1,600 – 1,730 cm-1 พบการสลายตัวเนื่องจากความร้อนและออกซิเดชันของตัวอย่างเปลือกฉนวนสายไฟฟ้า โดยการ สลายตัวเริ่มต้นที่อุณหภูมิ 280 o C – 298 o C การศึกษาการสลายตัวทางความร้อน พบว่าการลดลงของน้ำหนัก มวล PVC จะลดลงทีละขั้น แบ่งเป็นหลายช่วง แตกต่างจาก PVC บริสุทธิ์ที่อัตราการสลายตัวลดลงอย่าง รวดเร็ว แบ่งเป็น 2 ช่วง และเปลือกฉนวนสายไฟฟ้าตัวอย่างยังคงมีน้ำหนักคงเหลือสูงกว่า PVC บริสุทธิ์บ่ง บอกถึงการมีอยู่ของสารเติมแต่งในเปลือกสายไฟฟ้า ซึ่งเข้ามาช่วยในการลดอัตราการสลายตัวทางความร้อน

ค TITLE Flammability and Analysis of polymer electrical insulating shell by FTIR and TGA AUTHOR Miss. Jarawee Rattananop ADVISOR Dr. Mangkorn Srisa-ard Abstract The electrical cables that used in home and building, were very important. It could cause by arcing of electrical ignition and building burn, especially if it was non-standard and not suitable material of insulation shell. Electrical wires were commonly made of PVC, because it was a polymer with flame retardants properties. But over time, corrosion, brittleness, and cracking occur, which results in a leakage current. Polymer additives were used to enhance the properties of the wire insulation shell. In this study, the composition, additives, and thermal decomposition of electrical insulation enclosures commonly used in Thailand were examined using FTIR and TGA techniques. It was found that all an outer electrical cables insulation shell were made of PVC and found the spectrum position of the plasticizers at 1600 – 1730 cm-1. The thermal and oxidative thermal decomposition of electrical cable insulation shell samples were found, the initial on set decomposition 280 – 298 oC. The weight loss of PVC mass decreases step by step, divided into multiple ranges, different from pure PVC where the decay rate drops quickly, divided into 2 ranges and weight remaining was higher than pure PVC. As a result, show that the existence of additives in the electrical wire shell.

ง สารบัญ หน้า กิตติกรรมประกาศ ก บทคัดย่อภาษาไทย ข บทคัดย่อภาษาอังกฤษ ค คำย่อและสัญลักษณ์ ฉ บทที่ 1 บทนำ 1.1 ที่มาและความสำคัญ 1 1.2 วัตถุประสงค์ 2 1.3 ขอบเขตการวิจัย 2 1.4 สถานที่ดำเนินงาน 2 1.5 ระยะเวลาดำเนินงาน 2 1.6 ผลที่คาดว่าจะได้รับ 2 บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 2.1 สายไฟฟ้า 2.2 ประเภทของสายไฟฟ้าสายไฟชนิดแรงดันต่ำ (Low Voltage Power Cable) 3 3 2.3 มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (มอก.) 5 2.4 พอลิไวนิลคลอไรด์ Polyvinyl chloride (PVC) 5 2.5 พลาสติไซเซอร์ (plasticizer) 2.6 สารเติมแต่งในพอลิเมอร์ (Polymer additives) 6 8 2.7 งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 10 บทที่ 3 วัสดุ อุปกรณ์ และวิธีการทดลอง 3.1 สารเคมีและตัวอย่างที่ใช้ในการทดสอบ 12 3.2 เครื่องมือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบ 14 3.3 วิธีการดำเนินการวิเคราะห์ 3.3.1 การวิเคราะห์ด้วยเครื่อง Fourier Transform Infrared Spectrometer 15 3.3.2 การวิเคราะห์ด้วยเครื่อง เครื่อง TA Instruments 16 3.3.3 การทดสอบลักษณะการติดไฟ การลามไฟของสายไฟฟ้าตัวอย่าง A01 -A06 18 แผนผังการทดสอบ 19

จ สารบัญ (ต่อ) หน้า บทที่ 4 ผลและอภิปรายผลการทดลอง 4.1 การวิเคราะห์ด้วยเครื่อง Fourier Transform Infrared Spectrometer โหมด ATR 4.1.1 ผลการวิเคราะห์ Polyvinyl chloride (PVC) บริสุทธิ์ด้วย 21 4.1.2 ผลวิเคราะห์เปลือกนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง เปลือก A01 22 4.1.3 ผลวิเคราะห์เปลือกนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง เปลือก A02 23 4.1.4 ผลวิเคราะห์เปลือกนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง เปลือก A03 24 4.1.5 ผลวิเคราะห์เปลือกนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง เปลือก A04 26 4.1.6 ผลวิเคราะห์เปลือกนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง เปลือก A05 27 4.1.7 ผลวิเคราะห์เปลือกนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง เปลือก A06 28 4.2 การวิเคราะห์ด้วยเครื่อง เครื่อง TA Instruments 4.2.1 ผลการวิเคราะห์ Polyvinyl chloride ผงบริสุทธิ์มาตรฐาน 31 4.2.2 ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ตัวอย่าง A01 32 4.2.3 ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ตัวอย่าง A03 33 4.2.4 ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า(ฉนวนไฟฟ้า) ตัวอย่าง A05 34 4.2.5 ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ตัวอย่าง A06 35 4.3 ผลการทดสอบการติดไฟของสารตัวอย่าง A01-A06 36 บทที่ 5 สรุปผลการทดลองและข้อเสนอแนะ 5.1 สรุปผลกรศึกษา 39 5.2 ข้อเสนอแนะ 40 บรรณานุกรม 41 ภาคผนวก ก หลักการใช้งานเครื่องมือวิเคราะห์ FTIR-ATR และ TGA 44 ประวัติผู้วิจัย 61

ฉ คำย่อและสัญลักษณ์ % Percentage (เปอร์เซ็นต์) O C degree Celsius/Degree centigrade (องศาเซลเซียส) FTIR เทคนิค Fourier transform infrared spectroscopy TGA Thermogravimetric Analysis cm -1 หน่วยความยาวคลื่น จำนวนคลื่นต่อระยะทาง 1 หน่วย PVC Polyvinyl chloride มอก. มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม mg มิลลิกรัม

ห น้ า | 1 บทที่ 1 บทนำ 1.1 ความเป็นมาและความสำคัญ ในปัจจุบันไฟฟ้าเข้ามามีบทบาทสำคัญในการเพิ่มคุณภาพการดำรงชีวิตของประชากร และไฟฟ้ายัง เป็นหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้เกิดอัคคีภัย เช่น การเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งก่อในเกิดความเสียหายทั้งทางด้าน บุคคล ทรัพย์สิน และมลภาวะทางอากาศ อันเนื่องมาจากระบบส่งหรือระบบจำหน่ายกระแสไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิด ต้องใช้สายไฟฟ้าเป็นเส้นทางของกระแสไฟฟ้าที่จะกระจายพลังงานไฟฟ้าไปยังจุดเป้าหมาย คุณภาพของ สายไฟฟ้า และชนิดของพอลิเมอร์ที่ใช้เป็นฉนวนหุ้มสายไฟจึงมีส่วนสำคัญต่อการเกิดเหตุอัคคีภัยทางไฟฟ้า ในงานวิจัยนี้ทำการศึกษาวัสดุพอลิเมอร์เปลือกชั้นนอกที่เป็นฉนวนกันไฟฟ้าจากสายไฟฟ้าเส้นสีดำที่ นิยมใช้ในประเทศไทย ศึกษาองค์ประกอบสารเติมแต่ง ลักษณะการติดไฟ,การลามไฟ และการสลายตัวทาง ความร้อนของสายไฟฟ้าโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ด้วย Fourier transform infrared spectroscopy และ Thermogravimetric Analysis ฉนวน (Insulation) ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปยังส่วนอื่น ที่สามารถก่อให้เกิด อันตรายได้ เช่น ไฟรั่ว หรือไฟฟ้าลัดวงจร ดังนั้น วัสดุที่ใช้ทำฉนวนส่วนใหญ่จึงมักจะผลิตจากพอลิเมอร์เช่น พอลิไวนิลคลอไรด์ (Poly (vinyl chloride), PVC), Cross linked Polyethylene ( XLPE ) เป็นต้น ซึ่งมี คุณสมบัติป้องกันการติดไฟ ทนความร้อน และป้องกันของเหลวไหลผ่านของกระแสไฟฟ้า วัสดุพอลิเมอร์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (Over Sheath) คือ พอลิเมอร์ที่อยู่ชั้นนอกสุดของสายไฟฟ้า ทำหน้าที่เป็นฉนวนไฟฟ้าชั้นที่สองป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟที่อยู่ภายในเส้นสายไฟฟ้าสู่ภายนอก และ ช่วยป้องกันความเสียหายให้กับสายไฟฟ้าจากสภาพแวดล้อม เช่น การขูดขีด แรงกระแทกกดทับ สภาพอากาศ และการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อม วัสดุที่นำมาใช้ผลิต เช่น พอลิไวนิลคลอไรด์ (Poly (vinyl chloride) ; PVC), พอลิเอทีลีน (Polyethylene),PE) และยางพาราหรือยางสังเคราะห์ที่มีการผสมของแร่ธาตุอีกหลาย ชนิด เช่น โบรมีน คลอรีน เป็นต้น ในงานวิจัยนี้ได้ทำการวิเคราะห์คุณภาพสายไฟฟ้าโดยการเตรียมตัวอย่าง เปลือกฉนวนชั้นนอกสายไฟฟ้าที่มียี่ห้อหลากหลายและมีฟังก์ชันในการใช้งานที่ทั้งเหมือนและต่างกัน เพื่อหาแนวทางการพัฒนาวัสดุพอลิเมอร์ในเปลือกฉนวนชั้นนอกของสายไฟฟ้าที่เป็นสาเหตุหนึ่งของ การติดไฟ ลามไฟ ก่อให้เกิดเป็นอัคคีภัยทางไฟฟ้าที่ร้ายแรง จึงทำการการวิเคราะห์องค์ประกอบของวัสดุพอลิ เมอร์ตัวอย่างฉนวนชั้นนอกสายไฟฟ้าระบุตำแหน่งหมู่ฟังก์ชันด้วยเทคนิค FTIR ศึกษาการสลายตัวทางความ ร้อนของตัวอย่างด้วยเทคนิค TGA และศึกษาลักษณะการติดไฟเพื่อทดสอบคุณสมบัติของตัวอย่าง

ห น ้ า | 2 1.2 วัตถุประสงค์ของการศึกษา เพื่อศึกษาสมบัติ และวิเคราะห์คุณภาพของฉนวนสายไฟฟ้าที่ใช้ในประเทศไทยด้วยเทคนิค Fourier transform infrared spectroscopy และ Thermogravimetric Analysis 1.3 ขอบเขตการศึกษา ศึกษาลักษณะการติดไฟ การลามไฟ ระบุชนิดของพอลิเมอร์ที่ใช้ทำฉนวนเปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า และการสลายตัวของวัสดุที่ใช้เป็นฉนวน ของตัวอย่างสายไฟฟ้า 6 ตัวอย่าง 1.4 สถานที่ดำเนินงาน 1. ห้องปฏิบัติการเคมี อาคารวิทยาศาสตร์ชีวภาพ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม 2. ศูนย์เครื่องมือกลางคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม 1.5 ระยะเวลาดำเนินงาน กรกฎาคม 2566 - ตุลาคม 2566 1.6 ผลที่คิดว่าจะได้รับ ได้รู้คุณสมบัติของวัสดุพอลิเมอร์และสารเติมแต่งที่ใช้ในเปลือกฉนวนชั้นนอกสายไฟฟ้า ลักษณะการ ติดไฟ การลามไฟ ของสารเติมแต่งมีผลต่อการสลายตัวของ PVC และการใช้เครื่องมือ Fourier transform infrared และ Thermogravimetric Analysis เพื่อสามารถเป็นแนวทางในการพัฒนาคุณสมบัติของสายไฟฟ้า และลดสาเหตุการเกิดอัคคีภัยทางไฟฟ้าที่รุนแรงได้ และเป็นแนวทางในการทำงานด้านการวิเคราะห์และพัฒนา ผลิตภัณฑ์วัสดุพอลิเมอร์ในอนาคต

ห น ้ า | 3 บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 2.1 สายไฟฟ้า สายไฟฟ้ามีส่วนประกอบสำคัญแบ่งเป็น 3 ส่วน ได้แก่ ตัวนำไฟฟ้า ฉนวนไฟฟ้า และเปลือก ใน งานวิจัยนี้ศึกษาคุณสบัติเปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า ซึ่งมีหน้าที่หุ้มแกนหรือหุ้มสายชั้นนอกสุด อาจมี 1 หรือ 2 ชั้นก็ได้ เพื่อป้องกันความเสียหายทางกายภาพที่อาจเกิดขึ้นในขณะติดตั้งหรือใช้งาน การเลือกชนิดของเปลือก ชั้นนอกจะขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมของการใช้งานในการติดตั้ง วัสดุที่นิยมน้ำมาใช้เป็นเปลือกชั้นนอกมากที่สุด คือ Polyvinyl Chloride (PVC) และ Polyethylene (PE) ส่วนในกรณีที่ต้องการคุณสมบัติของสายไฟฟ้าเป็น พิเศษก็อาจมีการเพิ่มสารเคมีที่เพิ่มการหน่วงไฟลงในเปลือกชั้นนอกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งาน เช่น การใช้งานของสายไฟฟ้าแรงสูง สายไฟฟ้านอกอาคารเส้นหลัก สายไฟฟ้าที่มีการทำงานในสถานที่ทนต่อความ ร้อนสูง สารเคมีที่เพิ่มเป็นสารเติมแต่ง เช่น Flame Retardant Polyvinyl Chloride (FR-PVC) หรือ Low Smoke Halogen Free (LSHF) และสายไฟฟ้าทุกชนิดการใช้งานต้องเป็นไปตามมาตฐาน มอก. ที่กำหนดไว้ 2.2 ประเภทของสายไฟฟ้าสายไฟชนิดแรงดันต่ำ (Low Voltage Power Cable) 2.2.1 สายไฟ THW ทนแรงดันได้ที่ 450/750 โวลต์ ทนความร้อนได้ 70 ˚C มีทั้งแบบสายไฟ ทองแดงเส้นเดียวและตีเกลียว นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม สามารถเดินลอยในอากาศ โดยติดตั้งบนถนนลูก ถ้วย และใช้เป็นสายเมนจากเสาไฟฟ้าเข้าบ้าน หรือโรงงานอุตสาหกรรมสามารถเดินในช่องเดินสายเพื่อป้องกัน น้ำเข้าช่องเดินสาย และในผนัง ภาพที่ 2.2.1 สายไฟ THW (ที่มา: http://www.bcghome.com 2023) ข้อควรระวัง : ห้ามร้อยท่อฝังดินหรือฝังดินโดยตรง และห้ามเดินบนรางเคเบิ้ล

ห น ้ า | 4 2.2.2 สายไฟ VCT ทนแรงดันได้ที่ 450/750 โวลต์ เป็นสายไฟทองแดงเส้นฝอย มัดรวมเป็นแกน มี ความอ่อนตัว และทนต่อการสั่นสะเทือนได้ดี นิยมใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องต่อสายไฟลงดิน งานฝังดิน เดินบน รางเคเบิ้ล หรือร้อยท่อฝังดิน ภาพ 2.2.2สายไฟ VCT (ที่มา: http://www.bcghome.com 2023) 2.2.3 สายไฟ NYY ทนแรงดันได้ที่ 450/750 โวลต์ เป็นสายไฟทองแดงเส้นเดี่ยว หรือตีเกลียว มี ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม มีสายหุ้มฉนวนและเปลือก รวม 3 ชั้น นิยมใช้ภายนอกอาคาร เหมาะสำหรับ ใช้วางบนรางเคเบิ้ล และร้อยท่อฝังดินหรือฝังดินโดยตรง ภาพที่ 2.2.3 สายไฟ NYY (ที่มา: https://www.hiachet.com 2023) 2.2.4 สายไฟ IEC 53 สายไฟฟ้าอ่อน หลายแกน แบบมีสายดิน หุ้มด้วยฉนวนและเปลือกโพลีไวนิล คลอไรด์ PVC สามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้ 300/500 โวลต์ โดยทนอุณหภูมิสูงสุดได้ 70 o C ภาพที่ 2.1.4 สายไฟ IEC 53 (ที่มา: https://tarapatpower.com 2023)

ห น ้ า | 5 2.3 มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (มอก.) สารประกอบพอลิไวนิลคลอไรด์หรือ PVC (polyvinyl chloride compound) หมายถึง ส่วนผสม ของสารพอลิไวนิลคลอไรด์กับสารอื่นที่ประกอบขึ้นเพื่อให้มีสมบัติตามต้องการ ซึ่งอาจเป็นพลาสโตเมอร์พอลิไว นิลคลอไรด์หรือมีโคโพลิเมอร์ผสมอยู่ด้วยหรือเป็นส่วนผสมที่ประกอบด้วยสารพอลิไวนิลคลอไรด์และโพลิเมอร์ บางตัวของสารพอลิไวนิลคลอไรด์ วัสดุฉนวนต้องเป็นสารประกอบพอลิไวนิลคลอไรด์ประเภทที่ระบุตามชนิดของสายไฟฟ้า ดังนี้PVC/C สำหรับสายไฟฟ้าในงานติดตั้งยึดกับที่ PVC/D สำหรับสายไฟฟ้าอ่อน (flexible cable) PVC/E สำหรับ สายไฟฟ้าทนร้อนที่ใช้เดินสายภายในอาคาร ข้อกำหนดด้านการทดสอบสำหรับสารประกอบนี้ให้เป็นไป อุณหภูมิใช้งานสูงสุดของสายไฟฟ้าที่หุ้มด้วยสารประกอบข้างต้น และได้ระบุข้อกำหนดเฉพาะ ใน มอก.11 เล่ม 3 มอก.11 เล่ม 4 และแล่มอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง การหุ้มตัวนําด้วยฉนวน ฉนวนต้องหุ้มแนบบชิดตัวนําและต้องสามารถลอกฉนวนออกได้ง่ายโดยไม่ทำ ให้ตัวนําชํารุด ในกรณีของ สายอื่น ๆ นอกเหนือจากสายอ่อนทินเซท ฉนวนต้องสามารถลอกออกได้โดยไม่ทำ ให้เกิดความเสียหาย แก่ตัวนํา หรือ ดีบุกที่เคลือบอยู่ (ถ้ามี) ความหนาของฉนวน ความหนาเฉลี่ยของฉนวนต้องมีค่าไม่ต่ำกว่าค่าที่กำหนดสายไฟฟ้าแต่ละชนิด และขนาด ซึ่งแสดงไว้ตามตารางในข้อกำหนดเฉพาะ ในมอก.11 เล่ม 3 มอก.11 เล่ม 4 และเล่มอื่นๆที่ เกี่ยวข้อง ความหนาของฉนวนที่จุดใด ๆ น้อยกว่าค่าที่กำหนดได้แต่ต้องแตกต่างได้ไม่เกิน 0.1 มิลลิเมตร ร้อยละ 10 ของค่าที่กำหนด การทดสอบให้ปฏิบัติตาม มอก.11 เล่ม 2 ข้อ 1.9 ฟิลเลอร์(filler) ฟิลเลอร์ต้องประกอบด้วยวัสดุ หรือ กลุ่มของวัสดุอย่างใดอย่างหนึ่ง ยกเว้นว่าามีการ กำหนดขึ้นโดยเฉพาะใน มอก.11 เล่ม 3 มอก.11 เล่ม 4 และเล่มอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ดังนี้ 1. สารประกอบยางที่ไม่ผ่านการวัลคะไนส์หรือพลาสติก (unvulcanized rubber or plastic) 2. สิ่งทอธรรมชาติหรือสังเคราะห์ 3. กระดาษ กรณีที่ฟิลเลอร์ประกอบขึ้นจากยางที่ไม่ผ่านการวัลคะไนส์ต้องไม่เกิดปฏิกิริยาที่ก่อให้เกิดอันตรายระหว่างสารที่ เป็นนองค์ประกอบในฟิลเลอร์กับฉนวนหรือเปลือกของสายไฟฟ้าการทดสอบให้ปฏิบัติตาม มอก.11 เล่ม 2

ห น ้ า | 6 2.4 พอลิไวนิลคลอไรด์ Polyvinyl chloride (PVC) PVC ผลิตขึ้นในโรงงานผสมเฉพาะซึ่งเป็นผลมาจากโพลิเมอไรเซชันของไวนิลคลอไรด์ กระบวนการนี้ ประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงทีละน้อยของโมโนเมอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งเป็นอนุภาคที่เรียบง่ายและน้ำหนัก เบา ให้กลายเป็นอนุภาคขนาดใหญ่กว่าที่เรียกว่าโพลีเมอร์ การผลิตโพลีไวนิลคลอไรด์เกี่ยวข้องกับไดคลอโรด์ อีเทนเหลว (เอทิลีนคลอไรด์, ไดคลอโรอีเทน), สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในน้ำ, พลาสติไซเซอร์ สารเพิ่มความคงตัว, สารตัวเติมและเม็ดสี พอลีไวนิลคลอไรด์สามารถสร้างขึ้นได้จากวิธีต่างๆ ดังนี้ 1. โพลิเมอไรเซชันแบบเม็ดบีบ พอลิเมอไรเซชันแบบแขวนลอย (กระบวนการนี้ใช้สารยึดตรึงแบบ แขวนลอย – รูปร่างและโครงสร้างของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายคล้ายกับเม็ดบีบ ) 2. อิมัลชันพอลิเมอไรเซชัน (เป็นปฏิกิริยาที่รวดเร็วที่เกี่ยวข้องกับ สารลดแรงตึงผิว , ตัวเริ่มต้น และ ความคงตัว) 3. มวลพอลิเมอไรเซชัน (นี่เป็นวิธีการที่นิยมใช้กันมากในการรับพอลิไวนิลคลอไรด์เนื่องจากมี สิ่งเจือปนในวัตถุดิบเพียงเล็กน้อย) คุณสมบัติและประโยชน์ 1. มีความแข็งแรงดี ทนทานต่อสภาวะอากาศและสิ่งแวดล้อมปกติ 2. ต้านทานต่อสารเคมีและน้ำ 3. เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี 4. สามารถผสมสีและแต่งสีได้อย่างไม่จำกัด 5. สามารถเติมสารเติมแต่งต่างๆ เพื่อปรุงแต่งสมบัติของผลิตภัณฑ์ ตั้งแต่แข็ง และคงตัว จนถึงอ่อน นิ่ม และยืดหยุ่นมากๆ เป็นต้น 2.5 พลาสติไซเซอร์ (plasticizer) พลาสติไซเซอร์ (plasticizers) เป็นสารที่ใส่ในโพลิเมอร์ (polymer) หรือผลิตภัณฑ์พลาสติกเพื่อลดจุด หลอมที่ทำให้เกิดการไหล (flexing temperature) ของพลาสติกทำให้เม็ดพลาสติกมีความยืดหยุ่นและอ่อน นุ่มขึ้น สะดวกต่อการดึง รีด ฉาบ หรือหล่อแบบ และยังเป็นตัวรักษาความอ่อนนุ่มไม่ให้เสียไปโดยง่าย อีกทั้ง ยังมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าทนต่อกรดด่าง น้ำมันและผงซักฟอก โดยจะใส่ประมาณ 20-40% โดยน้ำหนัก

ห น ้ า | 7 พลาสติไซเซอร์จึงมีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์พลาสติกอย่างยิ่ง โดยเฉพาะในอุตสาหกรรม พลาสติกโพลีไวนิลคลอไรด์ (Polyvinyl Chloride, PVC) ซึ่งเป็นพลาสติกที่นำไปทำประโยชน์ได้มากมาย เช่น ภาชนะบรรจุอาหาร ฟิล์มห่ออาหาร เครื่องมือแพทย์ เช่น ถุงบรรจุเลือด น้ำเกลือ สายยางที่ต่อกับเครื่องมือ แพทย์, รองเท้า, กระเป๋า, เสื้อผ้า, กระเบื้องยางปูพื้น, สายไฟ, เทปพันสายไฟ, ท่อน้ำ, แท็งก์เก็บสารเคมีและ อื่น ๆ โดยที่มีการใช้พลาสติไซเซอร์ในอุตสาหกรรมพลาสติก PVC ถึง 65% ของปริมาณการใช้พลาสติไซเซอร์ ทั้งหมด ผู้ที่เริ่มใช้พลาสติไซเซอร์ในทางอุตสาหกรรมคนแรก คือ Hyatt Brothers ในราว ค.ศ.1870 เมื่อเขา ผสมแคมเฟอร์ (camphor) กับไนโตรเซลลูโลส (nitrocellulose) ต่อมาไตรครี-ซิลฟอสเฟต (tricresols phosphate) ก็ถูกนำมาใช้เป็นพลาสติไซเซอร์ ตามด้วยพทาเลทเอสเทอร์ (phthalate esters) กลุ่มพทาเลทเอสเทอร์ เป็นกลุ่มที่ใช้เป็นพลาสติไซเซอร์มากที่สุด เป็นสารประกอบอะโรมาติกที่มีหมู่คาร์ บอกซิเลท 2 หมู่ มีลักษณะเป็นของเหลว มีจุดเดือดสูงและความดันไอต่ำ เป็นสารที่เสถียรและละลายใน ไขมันได้ดี พทาเลทเอสเทอร์ที่ผลิตในอุตสาหกรรมมาจากการทำปฏิกิริยาระหว่างพทาลิกแอนไฮไดร์ (phthalic anhydride) กับแอลกอฮอล์ โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) เช่น กรดซัลฟูริค หรือกรดพาราโทลู อีนซัลโฟนิค พทาเลทเอสเตอร์ที่ใช้เป็นพลาสติไซเซอร์ เช่น · ไดเมทิลพทาเลท (dimethyl phthalate, DMP) · ไดเอทิลพทาเลท (diethyl phthalate, DEP) · ไดนอร์มัวลิวทิลพทาเลท (di-n butyl phthalate, DBP) · บิวทิลเบนซิลพทาเลท (butyl benzyl phthalate, BBP) · ไดทูเอทิลเฮซิลพทาเลท (di-(2-methylphenyl) phthalate, DOP (1)) · ไดนอร์มัลออกทิลพทาเลท (di-n-octyl phthalates, DOP (2) · ไดไอโซโนนิลพทาเลท (diisononyl phthalate, DINP) กลุ่มอดิเพท (adipates) และอซีเลท (azelates) ผลิตจากกรดอดิพิค (adipic acid)หรือกรดอซีเลอิค กับแอลกอฮอล์ เช่น ไดทูเอทิลเฮซิลอดิเพท (di-2-methylphenyl adipate, DOA), ไดไอโซเดซิลอดิเพท (disobey adipate, DIDA), และไดนอร์มัลออกทิลเดซิลอดิเพท (di-nocthldecyl adipate, DNODA) ตัวที่ สำคัญที่สุด คือ DOA ซึ่งองค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาอนุญาตให้ใช้ในผลิตภัณฑ์ที่บรรจุอาหาร

ห น ้ า | 8 ส่วนกลุ่มอซีเลทนั้น เช่น ไดทูเอทิลเฮซิลอซีเลท (di-2-ethylhexyl azelate, DOZ), ไดไอโซออกทิลอซี เลท (diisooctyl azelate, DIOZ) และไดเฮกซิลอซีเลท (dihexyl azelate, DHZ) ซึ่งเป็นตัวที่องค์การอาหาร และยาของสหรัฐอเมริกาอนุญาตให้ใช้ในผลิตภัณฑ์ที่บรรจุอาหารเช่นกัน (octyl diphenyl phosphate) กลุ่มฟอสเฟต มีออกทิลไดเฟนิลฟอสเฟต (octyl diphenyl phosphate) ตัวเดียวเท่านั้นที่องค์การ อาหารและยาของสหรัฐอเมริกา อนุญาตให้ใช้ในผลิตภัณฑ์ที่บรรจุอาหาร 2.6สารเติมแต่งในพอลิเมอร์ (Polymer additives) พอลิเมอร์ที่ใช้ในทางการค้ามักประกอบด้วยสารเติมแต่งเพื่อวัตถุประสงค์หลักๆ คือ 1. เพื่อให้พอลิเมอร์มีสมบัติตามต้องการ เช่น การเติมสีและกลิ่น เพื่อความสวยงานและน่าสนใจรวมทั้ง การเติมพลาสติกไซเซอร์เพื่อปรับปรุงสมบัติเชิงกล 2. เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการผลิต เช่น การเติมสารเพื่อป้องกันการติดกับเครื่องผลิต สารเติม แต่งอาจผสมเป็นเนื้อเดียวกัน ผสมกันได้เป็นบางส่วน หรือไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน เช่น สารเสริมแรง ในบางครั้งสารเติมแต่งจะเป็นตัวช่วยลดต้นทุน ( cost-reducing ) ตัวอย่างของสารเติมแต่งที่ใช้ใน อุสาหกรรมพอลิเมอร์แสดงไว้ในตารางตามหน้าที่ 9

ห น ้ า | 9 Type Function Plasticizers Increase flexibility Impact modifiers Improve impact strength Reinforcing fillers Increase strength properties Surface property modifiers Slip and antiblocking agents Prevent film and sheet sticking Lubricants Antistatic agents Prevent sticking to machinery Antifogging agents Prevent static charge on surfaces Chemical property modifiers Flame retardants Reduce flammability Ultraviolet stabilizers Improve light stability Type Function Aesthetic property modifiers Dyes and pigments Impart color Odorants Add fragrance Nucleating agents Prevent development of odor Processing modifiers Plasticizers Reduce melt viscosity Slip agents and lubricants Prevent sticking to processing machinery Thickening agents Increase viscosity of polymer solutions or dispersions Heat stabilizers Prevent degradation during processing

ห น ้ า | 10 2.6 งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง ในปี ค.ศ. 2010 Qiyuan Xie และคณะได้ศึกษาคุณสมบัติของสายไฟฟ้าใหม่และเก่าเพื่อป้องกันการ เกิดอัคคีภัยผ่านการทดสอบ TGA FITR และ MCC ซึ่งผลวิจับพบว่ามีการสูญเสียมวลขิงเปลือกฉนวนชั้นนอก ของสายไฟฟ้าที่ใช้แล้ว จากการวิเคราะห์ FTIR บอกว่าการปรากฏพีคที่ดูดกลืนแสงสูงที่ชัดเจนสำหรับ HCl ใกล้กับความยาวคลื่น 3100–2600 cm -1 สำหรับสายไฟฟ้าใหม่มันแสดงให้เห็นว่า HCl จะถูกปล่อยออกมาช้า กว่าสายไฟฟ้าที่ผ่านการใช้งานมาแล้ว และพีคช่วงความยาวคลื่นที่ 1500-1600 cm -1 บ่งบอกความชื้นของ สายไฟเนื่องด้วยเป็นการแสดงของ H2O ในปี ค.ศ. 2020 Patrick Pimenta R. Cruz และคณะทำการศึกษาการสลายตัวของ PVC บริสุทธิ์ ด้วยเทคนิค TGA และ FTIR จากการวิจัยพบว่าการสลายตัวของ PVC บริสุทธิ์แบ่งออกเป็น 2 ช่วง โดยช่วงแรก การเป็นการเกิดดีไฮโดรคลอริเนชันโดยที่กรดไฮโดรคลอริกเกิดขึ้นและให้โครงสร้างพอลีอีน และระบุว่ากลไก การย่อยสลายและการออกฤทธิ์ของกรดไฮโดรคลอริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในระหว่างระยะการเกิด ดีไฮโดรคลอริเนชันยังคงไม่ทราบโครงสร้างที่แน่ชัดจนถึงปัญจุบันนี้ งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนการดีไฮโดร คลอริเนชันศึกษาโครงสร้างโมเลกุลโดยการวิเคราะห์ FTIR-ATR และพารามิเตอร์จลน์โดยการวิเคราะห์ TGA ในบรรยากาศไนโตรเจน ในการศึกษาการสลายตัวของ PVC ในวิจัยนี้กล่าวว่าต่อ PVC มีความว่องไวในการ เกิดปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดการย่อยสลายโดยสูญเสียคุณสมบัติระหว่างการประมวลผลและการใช้งานขั้นสุดท้าย เมื่อสัมผัสกับความร้อน สารออกซิไดซ์ หรือการผุกร่อนส่วนใหญ่เป็นรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอินฟราเรด และรังสีแกมมา เมื่อคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าพีวีซีการประมวลผลต้องใช้อุณหภูมิในช่วง 150 -220 o C มันเริ่ม ไม่เสถียรจนต้องใช้งานต่างๆประเภทของสารเติมแต่ง เช่น สารเพิ่มความคงตัวทางความร้อน สารต้านอนุมูล อิสระ สารเพิ่มความคงตัวของรังสียูวี(Patrick Pimenta R. Cruz และคณะ, 2020) กำหนดช่วงการสลายด้วยความร้อนของ PVC แบ่งเป็น 2 ช่วง คือช่วงที่ 1 ระหว่างอุณหภูมิ220 ถึง 390 o C โดยสูญเสียประมาณ 60% ของมวล PVC และสอดคล้องกับการดีไฮโดรคลอริเนชันระยะที่สูญเสีย อะตอมของคลอรีนเกือบทั้งหมดอยู่ในสายโซ่พร้อมกับลำดับโพลีอีนแบบคอนจูเกต และเกิดการ cross-linked structures ในขั้นตอนนี้จะมีกรดไฮโดรคลอริก (HCl) และสารระเหยสารดังกล่าว เช่น เบนซิน และ ไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ การศึกษา PVC บริสุทธิ์ด้วยเทคนิค FTIR ในงานวิจัยนี้ศึกษาการเปลี่ยนรูปของพันธะ C-Cl ของพอลิ เมอร์ สรุปได้ว่า PVC ประกอบด้วยโครงสร้าง Syndiotactic (planar zigzag) และโครงสร้าง Atactic ส่วน ของโครงสร้าง Isotactic ยังมีคงมีอยู่แต่น้อย (Qiyuan Xie และคณะ,2010)

ห น ้ า | 11 ในปี ค.ศ.2008 Zhu, H. M., Jiang และคณะ ได้ศึกษาการย่อยสลายทางความร้อนของ PVC ทำการ ไพรโรไลซิสของพอลิไวนิลคลอไรด์ (PVC) ได้รับการวิเคราะห์เชิงคุณภาพโดย TG-FTIR และ ประสิทธิภาพการ กำจัด HCl ของสารเติมแต่งที่มี Ca เป็นพื้นฐานได้รับการศึกษากึ่งเชิงปริมาณด้วย วิธีการของ TG-FTIR นอกจากนี้ ยังได้ดำเนินการสร้างแบบจำลองสมดุลทางอุณหพลศาสตร์เพื่อทำ ความเข้าใจการก่อตัวของ HCl จาก PVC และจากส่วนผสมของ PVC กับสารเติมแต่งต่าง ๆ ผลการ ทดลองแสดงให้เห็นว่าไพรโรไลซิสของ พีวีซีเกิดขึ้นในสองขั้นตอนพร้อมกับการปลดปล่อย HCl และ ไฮโดรคาร์บอนตามลำดับ Cl เกือบทั้งหมดถูก แปลงเป็น HCl และแทบไม่ตรวจพบสารประกอบ Cl ชนิดอื่นเลย การเติมสารเติมแต่งที่มี Ca เป็นพื้นฐานช่วย ขยายขั้นตอนการลดน้ำหนักที่สองของ PVC แต่จะไม่ส่งผลต่อเวลาในการปลดปล่อยเมื่อความเข้มข้นของ HCl สูงสุดปรากฏขึ้น ความเข้มข้นของ HCl สูงสุดลดลงตามปริมาณสารเติมแต่งที่เพิ่มขึ้น กล่าวคือ ประสิทธิภาพ การกำจัด HCl เพิ่มขึ้นเมื่อ อัตราส่วนโมลาร Ca/Cl เพิ่มขึ้น แต่เมื่ออัตราส่วน Ca/Cl เพิ่มขึ้นเป็นค่าหนึ่ง การ กำจัด HCl จะ เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพไม่เป็นสัดส่วนกับการเพิ่มปริมาณสารเติมแต่ง สำหรับสารเติมแต่งที่ แตกต่างกัน ควรเลือกอัตราส่วน Ca/Cl ที่แตกต่างกันโดยพิจารณาจากต้นทุน ประสิทธิภาพการกำจัด HCl และ ประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์ของสารเติมแต่ง(Zhu, H. M, Jiangและคณะ, 2008)

ห น ้ า | 12 บทที่ 3 วัสดุ อุปกรณ์ และวิธีการทดลอง ในบทนี้จะกล่าวในส่วนของวัสดุ อุปกรณ์ ขั้นตอนและวิธีการทดลอง เพื่อทำการวิเคราะห์ผลการ ทดสอบคุณสมบัติการติดไฟ การลามไฟ และการทนความร้อน ของไฟฟ้า 3.1 สารเคมีและตัวอย่างที่ใช้ในการทดสอบ ชื่อ ประเภท ลักษณะการใช้งาน รูปภาพประกอบ ผงพอลิไวนิลคลอไรด์ Polyvinyl chloride ; PVC สารมาตรฐาน ใช้เทียบค่า FTIR TGA เปลือก A01 VCT สายไฟส าหรับงาน ทวั่ ไปหรือต่อกบั เครื่องจักร เปลือก A02 IEC 53 ส าหรับใช้งานใน สถานที่แห้งและสถานที่ เปี ยกได้ เปลือก A03

ห น ้ า | 13 ชื่อ ประเภท ลักษณะการใช้งาน รูปภาพประกอบ เปลือก A04 THW การติดต้งัระบบไฟฟ้า ภายในที่พักอาศัย และ อาคาร เปลือก A05 เปลือก A06 NYY ใชเ้ป็นสายเคเบิ้ลทวั่ ไป ท้งันอกอาคารและฝัง ดิน เปลือก A07

ห น ้ า | 14 3.2 เครื่องมือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบ 3.2.1 เครื่อง Fourier Transform Infrared Spectrometer : FTIR -ATR ยี่ห้อ Bruker รุ่น INVENIO ภาพที่ 3.2 เครื่อง Fourier Transform Infrared Spectrometer โหมดวัด : ATR ช่วงความถี่ 400 – 4,000 cm- ¹ ใช้สันนิฐานหมู่ฟังก์ชันสารประกอบ วิเคราะห์องค์ประกอบของโครงสร้างสารพอลิเมอร์ 3.2.2 เครื่อง TA Instruments ยี่ห้อ TA รุ่น SDT-Q600 ภาพที่ 3.3 เครื่อง TA Instruments crucible เป็นเครื่องมือวิเคราะห์เชิงความร้อน ใช้ในการวัดอัตราการสลายตัวของพอลิเมอร์โดยใช้ความร้อน

ห น ้ า | 15 3.2.3 การศึกษาลักษณะการลามไฟ การทดสอบการลามไฟโดยอ้างอิงจาก ASTM D 635 – 98 โดยมีการปรับเปลี่ยนการใช้เปลวไฟจาก แก๊สธรรมชาติเป็นใช้เปลวไฟจากเทียนดังรูปข้อที่ 1 1. สร้างเปลวไฟจำลองจากเทียบ 2 แท่ง 2. คีมคีบ ปลายมน ( Forceps ) การศึกษาลักษณะการติดไฟ 3.3 วิธีการดำเนินการวิเคราะห์ 3.3.1 การวิเคราะห์ด้วยเครื่อง Fourier Transform Infrared Spectrometer เทคนิคนี้ใช้ในการศึกษาโครงสร้างและพันธะของสารปรกอบอินทรีย์ที่โมเลกุลมีพันธะแบบโคเวลเลนต์ และมี การเปลี่ยนโมเมนต์ขั้วคู่ (dipole moment) ในโมเลกุลเนื่องจากการสั่น (vibration) หรือการหมุน (rotation) วิธีนี้ใช้ศึกษาตัวอย่าง ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส ช่วงคลื่อนอินฟราเรดที่ถูกนำมาใช้จะอยู่ ่ในช่วง 4000-400 cm-1 สำหรับช่วงคลื่นอินฟราเรดย่านกลางจะให้แถบการดูดกลืน (absorption bands) ที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับ การวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของหมู่ฟังก์ชันและข้อมูลที่เกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุล ช่วงคลื่น อินฟราเรดมีพลังงานไม่พอเพียงที่จะทำให้อิเล็กตรอนในโมเลกุลเกิดทรานซิชันได้ แต่ทำให้เกิดการทรานซิชัน ของการสั่นของโมเลกุล ATR เป็นเทคนิคที่ใช้วิเคราะห์สารตัวอย่างที่เป็นของแข็งของเหลวของแข็งกึ่งเหลว แผ่นฟิล์มบาง ๆ ซึ่ง สารตัวอย่างเหล่านี้ ได้แก่ พลาสติกพอลิเมอร์ สารเคลือบสายไฟฟ้า ยางสังเคราะห์หลักการของเทคนิคนี้ คือ เมื่อลำแสงอินฟราเรดของเครื่อง FTIR เดินทางไปยังผลึก crystalของเครื่อง ATR ซึ่งมีความหนาแน่นสูง (ค่า ดัชนีหักเหสูง) ถูกส่งยังตัวอย่างที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า(มีดัชนีหักเหต่ำกว่า) บางส่วนของคลื่นอินฟราเรดที่ตก กระทบจะถูกสะท้อนและการสะท้อนเพิ่มมากขึ้นเมื่อมุมตกกระทำเพิ่มขึ้นจนกระทั้งมุมตกกระทบเท่ากับมุม วิกฤต ( critical angle) คลื่นอินฟราเรดที่ตกกระทบจะไม่หักเหแต่จะสะท้อนกลับหมด (total reflected) ที่ ตรงผิวรอยต่อระหว่างตัวกลางทั้งสองและพบว่าลำแสงจะทะลุตรงผิวรอยต่อระหว่างงตัวกลางทั้งสองนั้น( evanescent wave ) โดยพลังงาที่สะท้อนออกมาจะถูกวัดค่าไว้และแสดงออกมาในรูปสเปกตรัม

ห น ้ า | 16 เตรียมตัวอย่างแบ่งเป็น 2 ขั้นตอน 1. ตรียมผงสารมาตรฐาน PVC นำผงสาร PVC วางลงบนแท่นวางของโหมด ATR ของเครื่อง FTIR โดย วิเคราะห์ 2. เตรียมตัวอย่างเปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า จากงานวิจัยนี้กำหนดให้ตัวอย่างกำหนดชื่อ เปลือก A01- A06 นำตัวอย่างปลอกสายไฟฟ้า ตัดให้เป็นชิ้นเล็กๆ สี่เหลี่ยมความหนาประมาณ 2 มิลลิเมตร วางตัวอย่างลง บนแท่นวางของโหมด ATR ของเครื่อง FTIR โดยวิเคราะห์ทีละตัวอย่างจนครบ 6 ตัวอย่าง การตั้งค่าเครื่อง 1. เปิดโปรแกรมสำหรับวัด FTIR เลือกโหมด ATR 2. การตั้งค่าโปรแกรมเครื่อง โดยตั้งค่าการ scan ตั้งแต่ 4000–400 cm-1 ที่32 scan พร้อมกับระบุชื่อ ตัวอย่างแต่ละชนิด 3. เลือกคำสั่งวิเคราะห์ scan background จากนั้นนำตัวอย่างเปลือกสายไฟฟ้าและผงสารมาตรฐาน PVC ที่ได้จากขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างวางตัวอย่างลงบนแท่นวางของโหมด ATR ของเครื่อง FTIR โดย วิเคราะห์ทีละ 1 ตัวอย่าง 4. นำผล spectrum ที่ได้มาทำการวิเคราะห์ ชนิดพอลิเมอร์ สารประกอบ และปริมาณสารประกอบ 3.3.2 การวิเคราะห์ด้วยเครื่อง เครื่อง TA Instruments Thermogravimetric Analysis (TGA) เป็นเทคนิคที่ใช้ตรวจสอบมวลของสารตัวอย่าง เทียบกับเวลา หรืออุณหภูมิโดยการตั้งโปรแกรมอุณหภูมิให้แก่สารตัวอย่างนั้นในบรรยากาศเฉพาะตัว ส่วนใหญ่เรียกว่าการ วิเคราะห์โดยวิธีชั่งน้ำหนักเชิงความร้อน (thermogravimetric analysis, TGA) ใช้อุปกรณ์ที่สำคัญ คือเครื่อง ชั่งสารเชิงความร้อน (thermobalance) การวิเคราะห์โดยการประยุกต์ใช้ความร้อน โดยอาศัยสัญญาณการวัด ที่เปลี่ยนแปลงจาก สมบัติทางกายภาพ ปฏิกิริยาทางเคมี ของสารตัวอย่าง เมื่อสารตัวอย่างได้รับความร้อนเกิด การเปลี่ยนแปลงไป เทคนิควิเคราะห์เป็นเทคนิคที่สามารถได้ทั้งการ วิเคราะห์เชิงคุณภาพ จากการทำให้เชิงโครงสร้างและ องค์ประกอบของเฟสต่างๆ เกิดการเปลี่ยนแปลงเมื่อได้รับความร้อน และในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ จากการ คํานวณปริมาณค่าความร้อนที่ให้แก่สารตัวอย่าง

ห น ้ า | 17 ขั้นตอนการดำเนินการวิเคราะห์ จากการวิเคราะห์ข้อที่ 3.3.1 เลือกตัวอย่างใดตัวอย่างหนึ่งที่อยู่ในประเภทการใช้งานสายไฟฟ้า เดียวกัน หรือตัวอย่างที่มีพีคแตกต่างน่าสนใจ นั้นคือ 5 ตัวอย่างนั้นคือ A01 A03 A05 และA06 จากนั้นนำ ตัวอย่างผงสารมาตรฐาน PVC บริสุทธิ์มาทำการวิเคราะห์เพื่อเปรียบเทียบการสลายตัวของตัวอย่าง PVC ผสม สารประกอบ 1. ชั่ง crucible เปล่าด้วยเครื่อง TGA จากนั้นกด Tare เพื่อให้น้ำหนักเริ่มต้นก่อนใส่ตัวอย่างเท่ากับ ศูนย์ 2. บรรจุตัวอย่างตัดเป็นชิ้นเล็กๆลงใน crucible น้ำหนักตัวอย่าง 6-10 mg โดยใช้เครื่องชั่งในระบบ เครื่อง TA จากนั้นตั้งค่าโปรแกรมตาม ตารางที่ 1 3. เมื่อทำการวิเคราะห์ตัวอย่างแรกเสร็จ รออุณหภูมิในระบบลดลงที่ 30 o C จากนั้นนำcrucible ออกมาทำความสะอาด และนำ crucible เปล่าเข้าไปชั่งอีกครั้ง กด Tare เพื่อทำการวิเคราะห์ ตัวอย่างต่อไปจนครบ 6 ตัวอย่าง 4. นำผล chromatogram ที่ได้มาวิเคราะห์หาการอัตราการสลายตัวทางความร้อนของสารตัวอย่าง การตั้งค่าโปรแกรมเครื่องวิเคราะห์ TGA ตารางที่ 1 การตั้งค่าโปรแกรม TGA หัวข้อ การตั้งค่า อุณหภูมิเริ่มต้น 30 o C วิเคราะห์ภายใต้บรรยากาศของแก๊สไนโตรเจน (N2 ) อัตราการไหล 100 L/min อัตราการเพิ่มอุณหภูมิระหว่างการวิเคราะห์ 20 o C / นาที เริ่มปล่อยอากาศเข้าสู่ระบบเมื่ออุณหภูมิ 675 o C อุณหภูมิสุดท้าย 1000 o C

ห น ้ า | 18 3.3.3 การทดสอบลักษณะการติดไฟ การลามไฟของสายไฟฟ้าตัวอย่าง A01 -A06 ในการทดสอบลักษณะการติดไฟ ลามไฟ ของตัวอย่างเปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ทำขึ้น โดยการจำลองเปลวไฟ ศึกษาลักษณะเปลือกสายไฟฟ้าเมื่อสัมผัสเปลวไฟ ระยะเวลาในการติดไฟ ลามไฟ และ การเกิดควัน เนื่องด้วยปัญหาการเกิดอัคคีภัยจากไฟฟ้าสายเปลือกนอกสายไฟฟ้ามาการติดไฟและลามไฟ ซึ่ง PVC บริสุทธิ์เป็นสารที่สามารถป้องกันการลามไฟ (สถาบันนวัตกรรม ทีโอที(นฐ.) ;2020) ในงานวิจัยนี้ทำการทดสอบลักษณะการติดไฟ ลามไฟ ของเปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า(ฉนวนไฟฟ้า) ตัวอย่างจาก 6 ตัวอย่างตั้งชื่อเป็น A01-A06 ขั้นตอนการทดสอบ 1. นำเปลือกฉนวนไฟฟ้าตัวอย่าง 6 ตัวอย่าง วัดความยาว 5 เซนติเมตรเท่ากัน 2. จำลองเปลวไฟจากเทียนคู่ 2 แท่ง 3. นำเปลือกฉนวนไฟฟ้าทำการสัมผัสเปลวไฟ จับเวลา 1 นาที 4. ศึกษาลักษณะการติดไฟของแต่ละตัวอย่าง

ห น ้ า | 19 ทดสอบ ศึกษาลักษณะ การติดไฟ ลามไฟ ภาพแผนผังการทดสอบ ตัวอย่างเปลือกฉนวนสายไฟฟ้า 7 (A01- A07) ตัวอย่าง ผง PVC บริสุทธิ์ มาตรฐาน วิเคราะห์ด้วยเทคนิค FTIR โหมด ATR วิเคราะห์ด้วยเทคนิค TGA ตัวอย่างเปลือกฉนวนสายไฟฟ้า (A01-A07) ตัวอย่าง ผง PVC บริสุทธิ์ ตัวอย่างเปลือกฉนวน A01,A03,A05,A06,ผง PVC บริสุทธิ์ ตัวอย่างเปลือกฉนวน สายไฟฟ้า (A01-A07) ตัดความหนาไม่เกิน 2 มิลลิเมตร ตัดชิ้นเล็กๆ น้ำหนัก 6-10 มิลลิกรัม สร้างเปลวไฟจำลอง จากเทียน 2 แท่ง นำเปลือกฉนวนความยาว 5 เซนติเมตรสัมผัสเปลว ไฟ จับเวลา 1 นาที

ห น้ า | 20 บทที่ 4 ผลและอภิปรายผลการทดลอง ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้าด้วยเทคนิค FTIR-ATR และ TGA ในเปลือกชั้นนอก สายไฟฟ้าเป็นวัสดุที่ส่วนใหญ่แล้วทำมาจากสารประกอบพอลิไวนิลคลอไรด์ หรือ (polyvinyl chloride compound, PVC ) คือส่วนผสมของสารพอลิไวนิลคลอไรด์กับสารอื่นที่ประกอบขึ้นเพื่อให้มีสมบัติตาม ต้องการ ซึ่งอาจเป็นพลาสโตเมอร์พอลิไวนิลคลอไรด์หรือมีโคพอลิเมอร์ผสมออยู่ด้วย หรือเป็นส่วนผสมที่ ประกอบด้วยสารพอลิไวนิลคลอไรด์และพอลิเมอร์บางตัวของสารพอลิไวนิลคลอไรด์ (มาตรฐาน ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม,1968) ซึ่งโครงสร้างของ PVC มีอะตอมของ Cl เป็นส่วนประกอบหลักของโครงสร้าง สาร ดังนั้น PVC ที่บริสุทธิ์มีความต้านทานไฟในระดับหนึ่งเนื่องจาก HCl ที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัว เพื่อชะลอปฏิกิริยาลูกโซ่อนุมูลอิสระในเปลวไฟและการสร้างถ่านคาร์บอนไอโซโทรปิคที่ตกค้าง (Yalong Wang และคณะ) จากงานวิจัยนี้ได้ทำการวิเคราะห์ใช้ในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพเพื่อตรวจสอบหมู่ฟังก์ชันในโมเลกุลพอ ลิมอร์และวิเคราะห์เชิงปริมาณหาองค์ประกอบในโคพอลิเมอร์ด้วยเทคนิค ATR-FTIR ตัวอย่างที่นำมาวิเคราะห์ คือ เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ทั้งหมด 6 ตัวอย่าง และ Polyvinyl chloride บริสุทธิ์ที่เป็นสารมา ตฐานใช้ในการเปรียบเทียบระหว่าง Wavenumber ของพอลิเมอร์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า กับ Wavenumber ของ Polyvinyl chloride บริสุทธิ์ เพื่อหา Wavenumber ของสารประกอบที่เกิดขึ้นในแต่ละ ตัวอย่าง และศึกษาการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักของตัวอย่างที่หายไปของเปลือกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) เพื่อ ศึกษาผลของสารเติมแต่งต่ออัตราการย่อยสลายของ HCl ในเปลือกสายไฟฟ้าตัวอย่างด้วยเทคนิค Thermogravimetric Analysis (TGA)

ห น ้ า | 21 4.1 การวิเคราะห์ด้วยเครื่อง Fourier Transform Infrared Spectrometer 4.1.1 การวิเคราะห์ Polyvinyl chloride (PVC) บริสุทธิ์ด้วยเครื่องมือ FTIR โหมด ATR ภาพที่ 4.1 สเปกตรัม FTIR ของ Polyvinyl chloride (PVC) บริสุทธิ์ ตารางที่ 4.1 ATR-FTIR spectra ของ pure Polyvinyl Chloride (PVC) ในงานวิจัยนี้ ตำแหน่ง Wavenumber (cm -1 ) Assigned 1 2959 CH2 Asymmetric stretching 2 2914 CH2 Symmetric stretching 3 1429 C-H bending 4 1325 CH2 deformation 5 1241 CH-Cl Deformation 6 1099 C-C bending 7 963 C-H Deformation 8 839 C-Cl Stretching 9 685 C-Cl Stretching 10 612 C-Cl Stretching 29592914 1429 1325 1241 1099 963 839 685 612 Absorbance Units Wavenumber cm -1

ห น ้ า | 22 จากภาพที่แสดงในรูปที่ 4.1 สเปกตรัมของ PVC บริสุทธิ์ใช้ในการอ้างอิงสเปกตรัมของสารตัวอย่าง เปลือกฉนวนไฟฟ้า A01-A06 จะเห็นได้ว่า Polyvinyl Chloride (PVC) pure ปรากฏพีคระหว่างตำแหน่งที่ 2959 cm-1 CH2 Asymmetric stretching และ ตำแหน่งพีค 2914 cm-1 CH2 Symmetric stretching พีคที่ 1429 cm-1 ( C-H bending) carboxylic acid พีคที่ 1325 cm-1 CH2 deformation พีคที่ 1241 cm1 CH-Cl Deformation พีคที่ 1099 cm-1 (C-C bending) พีคที่ 963 cm-1 C-H Deformation พีคที่ปรากฎ ระหว่าง 839 685 และ 612 cm-1 (C-Cl Stretching ) เป็นสารประกอบคลอไรค์ (halo compounds) การวิเคราะห์การมีอยู่ของพันธะในโครงสร้างเกิดการเปลี่ยนรูปจากการศึกษาการยึดของพันธะ C-Cl ของสายโซ่พอลิเมอร์หลัก ตามรูป (4a) เนื่องด้วยเป็นพันธะที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง จากการปรากฏ ของพีคที่ 9 และ10 แสดงถึง C-Cl ที่มีค่าการดูดกลืนที่โดดเด่นซึ่งอาจความสัมพันธ์กับไอโซเมอร์แบบหมุนได้ พีคที่ 1และ 2 บ่งบอกถึงการเสียรูปของการยืดแบบอสมมาตรและ สมมาตรของพันธะ CH2 ทำในผลึก โครงสร้างพอลิเมอร์เปลี่ยนรูปเกิดการที่พันธะ CH2ยืนยันได้จากการเกิดพีคที่ 3 4 และ5 ทำให้โครงสร้างมี ของ C-H มีการบิดงอของแขนซึ่งเป็นลักษณะซิกแซก พีคตำแหน่งที่ 6 บอกถึงการยึดของพันธะ C-C ใน โครงสร้างอสัณฐานของผลึก PVC (Patrick Pimenta R. Cruzและคณะ ;2020) 4.1.2 การวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง เปลือก A01 ภาพที่ 4.2 สเปกตรัม FTIR ของ เปลือก A01 28481727 1015 873 672 535Absorbance Units Wavenumber cm -1

ห น ้ า | 23 จากภาพที่ 4.2 แสดงผลสเปกตรัมของตัวอย่างเปลือกชั้นนอกฉนวนไฟฟ้า A01 ปรากฎพีคขึ้นช่วงที่ 2848 cm-1 CH2 Symmetric stretching พีค 1727 cm-1 C=O stretching แสดงถึงโครงสร้างเกิดการ ออกซิเดชัน (C = O Stretching) 1016 cm-1 (O-C-C stretching) พีคที่ 873 cm-1 (C=C Stretching) พีคที่ 672 และ 535 cm-1 C-Cl Stretching 4.1.2 ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง A02 ภาพที่ 4.3 สเปกตรัม FTIR ของตัวอย่าง A02 ตารางที่ 4.2 ATR-FTIR spectra ของ ตัวอย่างเปลือกฉนวน A01 ตำแหน่ง Wavenumber (cm-1 ) Assigned 1 2848 CH2 Symmetric stretching 2 1727 C=O stretching 3 1015 O-C-C stretching 4 873 C=C bending 5 627 C-Cl Stretching 6 535 C-Cl Stretching 2 28501721 1070 1018 873 Absorbance Units Wavenumber cm -1

ห น ้ า | 24 จากภาพที่ 4.3 แสดงสเปกตรัม FTIR ของตัวอย่างฉนวน A02 ปรากฏพีคคือ 2850 cm-1 CH2 Symmetric stretching พีคที่ 1721 cm-1 C=O Stretching พีคที่ 1070 cm-1 C-H or C-C deformation (aromatic) พีคที่ 5 คือ 1018 O-C-C stretching พีคที่ 873 C-Cl Stretching 4.1.3 ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่างเปลือกฉนวน A03 ภาพที่ 4.4 สเปกตรัม FTIR ของ เปลือก A03 ตารางที่ 4.3 ATR-FTIR spectra ของ ตัวอย่างเปลือกฉนวน A02 ตำแหน่ง Wavenumber (cm-1 ) Assigned 1 2850 CH2 Symmetric stretching 3 1721 C=O stretching 4 1070 C-H or C-C deformation (aromatic) 5 1018 O-C-C stretching 6 873 C-Cl Stretching 2856 1728 1601 ,1580 1271 1128 1018 739673 465 Absorbance Units Wavenumber cm-1

ห น ้ า | 25 จากภาพที่ 4.4 แสดงค่าสเปกตรัมของตัวอย่างเปลือกฉนวน A03 ปรากฏ พีคที่ 2856cm-1 CH2 Symmetric stretching พีคที่ 1728 cm -1 C=O stretching พีคที่ 1601 กับ 1580 cm-1 C=O stretching (aromatic) พีคปรากฏที่1270 1128 cm -1 1C-H aromatic พีคที่ 1018 cm -1 C-H or C-C deformation (aromatic) พีคที่ 739cm -1 C-H Out of Plane Bending (aromatic) และพีค 673 cm -1 C-Cl Stretching ตารางที่ 4.4 ATR-FTIR spectra ของ ตัวอย่างเปลือกฉนวน A03 ตำแหน่ง Wavenumber (cm-1 ) Assigned 1 2856 CH2 Symmetric stretching 2 1728 C=O stretching 3 1601,1580 C=O stretching(aromatic) 4 1270 C-H aromatic 4 1128 C-H aromatic 5 1018 C-H or C-C deformation (aromatic) 6 739 C-H Out of Plane Bending (aromatic) 7 673 C-Cl Stretching

ห น ้ า | 26 4.1.4 ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่างเปลือกฉนวน A04 ภาพที่ 4.5 สเปกตรัม FTIR ของ เปลือก A04 ตารางที่ 4.5 ATR-FTIR spectra ของตัวอย่างเปลือกฉนวน A04 ตำแหน่ง Wavenumber (cm-1 ) Assigned 1 2856 C-H stretching 2 1724 C=O stretching 3 1432 CH2 deformation 4 1286 C-H aromatic 4 1123 C-H aromatic 5 1016 O-C-C stretching 6 745 C-H Out of Plane Bending (aromatic) 7 667 C-Cl Stretching 8 545 C-Cl Stretching 2856 17241432 1286 1123 1016 745 667 Absorbance Units Wavenumber cm-1

ห น ้ า | 27 จากภาพที่ 4.5 แสดงค่าสเปกตรัมตัวอย่างเปลือกฉนวน A04 ปรากฏพีคเด่นชัดดังนี้ พีคขึ้นช่วงที่ 2856 cm-1 C-H stretching พีคที่ 1724 cm-1 C=O stretching พีคที่ 1432cm-1 CH2 deformation พีค ที่ 1286cm-1 C-H aromatic พีคที่ 1123 cm-1 C-H aromatic พีคที่ 1016 cm-1 O-C-C stretching 745 cm-1 C-H Out of Plane Bending (aromatic) 667 cm-1 C-Cl Stretching 545 cm-1 C-Cl Stretching 4.1.5 ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง เปลือก A05 ภาพที่ 4.6 สเปกตรัม FTIR ของ เปลือก A05 2854 17211121 1019 875 740 -0.03 0.02 0.07 0.12 0.17 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400 Absorbance Units Wavenumber cm-1 ตารางที่ 4.6 ATR-FTIR spectra ของ ตัวอย่างเปลือกฉนวน A05 ตำแหน่ง Wavenumber (cm -1 ) Assigned 1 2854 C-H stretching 3 1721 C=O stretching 4 1121 C-H aromatic 5 1019 O-C-C stretching 6 875 C-Cl Stretching 7 740 C-H Out of Plane Bending (aromatic)

ห น ้ า | 28 จากภาพที่ 4.6 แสดงค่าสเปกตรัมของเปลือกฉนวน A05 ปรากฏช่วงพีคที่เด่นชัดในงานวิจัยนี้ มีดังนี้ พีคที่ 2854 cm -1 C-H stretching พีคที่ 1721 cm -1 C=O stretching พีคที่ 1121 cm -1 C-H aromatic พีค ที่ 1019 cm -1 O-C-C stretching พีคที่ 875 cm -1 C-Cl Stretching และ พีคที่ 740 cm -1 C-H Out of Plane Bending (aromatic) 4.1.6 ผลการวิเคราะห์เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ชื่อตัวอย่าง เปลือก A06 ภาพที่ 4.7 สเปกตรัม FTIR ของ เปลือก A06 ตารางที่ 4.7 ATR-FTIR spectra ของ ตัวอย่างเปลือกฉนวน A06 ตำแหน่ง Wavenumber (cm -1 ) Assigned 1 2848 C-H stretching 2 1725 C=O stretching 3 1015 O-C-C stretching 4 875 C-H Out of Plane Bending (aromatic) 5 742 C-Cl Stretching 6 530 C-Cl Stretching 2848 1725 1015 875 742530Absorbance Units Absorbance Units

ห น ้ า | 29 จากภาพที่ 4.7 แสดงค่าสเปกตรัมของเปลือกฉนวนตัวอย่าง A06 ปรากฏช่วงพีคที่เด่นชัดในงานวิจัยนี้ มีดังนี้พีคที่ 2856 cm -1 C-H stretching พีคที่ 1724 cm -1 C=O stretching พีคที่ 1432 cm -1 O-C-C stretching พีคที่ 1286 cm -1 C-H aromatic พีคที่ 1123 cm -1 C-H aromatic พีคที่ 1016 cm -1 O-C-C stretching พีคที่ 745 cm -1 C-H Out of Plane Bending (aromatic) พีคที่ 667 cm -1 C-Cl Stretching พีค ที่ 545 cm -1 C-Cl Stretching 4.2 การวิเคราะห์ด้วยเครื่อง เครื่อง TA Instruments การวิเคราะห์ TGA ตัวอย่าง Polyvinyl chloride PVC เปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ในปัจจุบันมีการนำ PVC มาใช้เป็นวัสดุพอลิเมอร์ที่เป็นฉนวนเปลือกชั้นนอกของสายไฟฟ้า เนื่องด้วยคุณสมบัติ ของ PVC ตอบสนองด้วยข้อกำหนดองค์ประกอบที่มีความต้านทานต่อการแพร่กระจายของไฟเพิ่มขึ้นแต่ยังพบ ปัญหาการติดไฟฟ้าซึ่งฉนวนพอลิเมอร์ยังเป็นเชื้อเพลิงที่ควรมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เมื่อนำฉนวนสายไฟฟ้า PVC มาวิเคราะห์โดยวิธีชั่งน้ำหนักเชิงความร้อน โดยใช้เทคนิค TGA ด้วยยอัตราเร็ว 20 o C /min โดยเริ่มต้น อุณหภูมิของการเผาที่ 30 o C จนกระทั้งถึง 1000 o C ทั้งนี้มีการนำอากาศ (O2 ) เข้าสู่ระบบเมื่ออุณหภูมิใน ระบบเพิ่มขึ้นถึง 625 o C จากนั้นนำ thermogram ที่ได้มาวิเคราะห์ผล แสดงกลไกปฏิกิริยาของการสลายตัวด้วยความร้อนของ Polyvinyl chloride ดังรูป 4a – 4d […] กลไก (4a) โครงสร้าง Polyvinyl chloride กลไก (4b) การสลายตัวของ PVC ปฏิกิริยาดีไฮโดรคลอริเนชัน (Dehydrochlorination)

ห น ้ า | 30 กลไก (4c) ปฏิกิริยาการเร่งสลายตัวโดยอัตโนมัติของ PVC ด้วยโมเลกุลของ HCl กลไก (4d) การขาดออกของสายโซ่PVC บริเวณพอลิอีน polyene

ห น ้ า | 31 4.2.1 ผลการวิเคราะห์Polyvinyl chloride ผงบริสุทธิ์มาตรฐาน ด้วยเครื่อง TGA เทอร์โมแกรม (thermogram) การสลายตัวด้วยความร้อนของตัวอย่างแสดงไว้ในภาพที่ 4.12 – 4.16 ภาพที่ 4.12 เทอร์โมแกรมของ Polyvinyl chloride (PVC) บริสุทธิ์ จากภาพที่ 4.12 แสดงการสลายตัวของ Polyvinyl chloride (PVC) บริสุทธิ์โดยน้ำหนักที่ใช้ วิเคราะห์คือ 6.3700 mg ในการสลายตัวทางความร้อนของ PVC เกิดขึ้น 2 ช่วง ในช่วงแรกเกิดการสลายตัวท ที่อุณหภูมิเริ่มต้นที่ 213.8 - 385.9 o C PVC ซึ่งในช่วงอุณหภูมิที่มาสลายตัวสูงสุดอยู่ที่ 323.13 o C ในช่วงนี้ เป็นช่วงที่เกิดการสลายตัวของมวล PVC คิดเป็น 63.48 % ของน้ำหนักทั้งหมด ซึ่งเป็นช่วงที่มีการปลดปล่อย แก๊สไฮโดจเจนคลอไรค์ (HCl) ออกจากโมเลกุล เป็นไปตามกลไกปฏิกิริยาในรูป (a) เรียกว่าปฏิกิริยาดีไฮโดร คลอริเนชัน ซึ่งจะเกิดเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ ดังนั้นแก๊ส HCl ที่หลุดออกจะสามารถเข้าช่วยเป็นตัวเร่งในการ เกิดปฏิกิริยาดีไฮโดรคลอ-ริเนชันโดยอัตโนมัติ หลังจากการสูญเสีย HCl แล้วนั้นจะมีหมู่เอทิลีนเกิดขึ้นจำนวน มากอยู่แบบคอนจุเกตกัน เรียกว่า พอลิอีน ซึ่งเป็นช่วงที่เปลี่ยนสีของสาร PVC เป็นสีของการไหม้ สีเหลืองไปสี น้ำตาลและเป็นสีดำในที่สุด เนื่องด้วยหมู่ของพอลิอีนสามารถดูดกลืนแสงในช่วงที่เป็นแสงเห็นได้ ช่วงที่ 2 เป็นช่วงเกิดการสลายตัวต่อของพอลิอีนจากช่วงแรก ซึ่งมีช่วงอุณหภูมิการสลายตัวอยู่ที่ 386.0-559.9 o C มีการสูญเสียมวลคิดเป็น 27.66 % ช่วงที่มีการสลายตัวสูงสุดคือช่วงอุณหภูมิที่ 470.8 o C ซึ่งช่วงในการสลายตัวของพอลิอีนนี้ทำให้สายโซ่ของ PVC ได้หลุดออกและเกิดการเชื่อมโยงโมเลกุลใหม่เกิด เป็นสารอะโรมาติก ดังรูปที่ C วงอะโรมาติกที่เกิดขึ้นเช่น วงเบนซีน

ห น ้ า | 32 4.2.2 ผลการวิเคราะห์เปลือกฉนวนชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ตัวอย่าง A01 ด้วยเครื่อง TGA ภาพที่ 4.13 เทอร์โมแกรมที่ได้จากการวิเคราะห์โดยเทคนิค TGA ของตัวอย่าง เปลือก A01 จากภาพที่ 4.13 แสดงผลการวิเคราะห์การสลายตัวทางความร้อนของตัวอย่าง เปลือก A01 เปลือก ชั้นนอกสุดสายไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นฉนวนสายไฟฟ้า ในการวิเคราะห์น้ำหนักตัวอย่าง 7.6832 mg อัตราการ สลายตัวแบ่งออกเป็น 6 ช่วง อุณหภูมิ ช่วงแรกเริ่มต้นการสลายตัวที่อุณหภูมิระหว่าง 151.2-332.2 o C ช่วงที่มีการสลายตัวมากสุดคือช่วงที่ อุณหภูมิที่ 324.02 o C ซึ่งมีการสูญเสียมวลทั้งสิ้น 37.98 % ช่วงที่ 2 เริ่มมีการสลายตัวอย่างต่อเนื่องจากช่วงที่ 1 ที่อุณหภูมิ 392.9 – 549.2 o C มีการสูญเสียมวล เพิ่มขึ้นอีก 10.00 % ช่วงที่ 3 มีอุณหภูมิการสลายตัวที่มีการสูญเสียมวลสูงสุดที่อุณหภูมิ 617.87 o C สูญเสียมวลเพิ่มขึ้นอีก 2.57 % ซึ่งในช่วงนี้เป็นช่วงการเกิดปฏิกิริยาสุดท้ายที่ทำการวิเคราะห์ต่อเนื่องภายใต้แก๊สไนโตรเจน (N) ช่วงที่ 4 เป็นการวิเคราะห์ต่อเนื่องภายใต้สภาวะอากาศ (O2 ) ที่อุณหภูมิ 625 o C ต่อมาที่อุณหภูมิ 684.29 o C เกิดการสลายตัวของมวลอีกครั้ง การสูญเสียมวลเพิ่มขึ้นอีก 3.84 % ช่วงที่ 5 และ 6 เป็นช่วงที่มีอุณหภูมิ 817.02 o C และ 864.66 o C สูญเสียมวลช่วงสุดท้ายก่อนที่ อุณหภูมิในระบบจะเพิ่มขึ้นถึง 1000 o C ตามกำหนดการตั้งค่า เกิดการสูญเสียมวลเพิ่มขึ้นอีก 8.98 % และ 3.64 % ตามลำดับ ซึ่งในช่วงที่ 1-6 มีการสูญเสียมวลทั้งสิ้น คิดเป็น 67.10 % ซึ่งยังคงเหลืออีก 32.07 % ที่ไม่ สลายตัวที่อุณหภูมิ 1000 o C ซึ่งอาจเป็นสารเติมแต่งอินออกานิคที่ทนความร้อนสูง

ห น ้ า | 33 4.2.3 ผลการวิเคราะห์เปลือกฉนวนชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ตัวอย่าง A03 ด้วยเครื่อง TGA ภาพที่ 4.14 เทอร์โมแกรมที่ได้จากการวิเคราะห์โดยเทคนิค TGA ของตัวอย่าง A03 จากภาพที่ 4.14 แสดงผลการวิเคราะห์การสลายตัวทางความร้อนของตัวอย่าง เปลือก A03 เปลือก ชั้นนอกสุดสายไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นฉนวนสายไฟฟ้า ในการวิเคราะห์น้ำหนักตัวอย่าง 6.8832 mg อัตราการ สลายตัวแบ่งออกเป็น 5 ช่วง อุณหภูมิ ช่วงแรกเริ่มต้นการสลายตัวที่อุณหภูมิระหว่าง 133.6-385.9 o C ช่วงที่มีการสลายตัวมากสุดคือช่วงที่ อุณหภูมิที่ 318.28 o C ซึ่งมีการสูญเสียมวลทั้งสิ้น 42.98 % ช่วงที่ 2 เริ่มมีการสลายตัวอย่างต่อเนื่องจากช่วงที่ 1 ที่อุณหภูมิ 385.9 – 544.8 o C มีการสูญเสียมวล สูงสุดที่อุณหภูมิ 498.01 o C เพิ่มขึ้นอีก 9.57 % ช่วงที่ 3 มีอุณหภูมิการสลายตัวที่มีการสูญเสียมวลสูงสุดที่อุณหภูมิ 605.86 o C สูญเสียมวลเพิ่มขึ้น อีก 1.94 % ซึ่งในช่วงนี้เป็นช่วงการเกิดปฏิกิริยาสุดท้ายที่ทำการวิเคราะห์ต่อเนื่องภายใต้แก๊สไนโตรเจน (N) ช่วงที่ 4 เป็นการวิเคราะห์ต่อเนื่องภายใต้สภาวะอากาศ (O2 ) ที่อุณหภูมิ 625 o C ที่อุณหภูมิ 625 o C ต่อมาที่อุณหภูมิ 688.29 o C เกิดการสลายตัวของมวลอีกครั้ง การสูญเสียมวลเพิ่มขึ้นอีก 3.38 % ช่วงที่ 5 เป็นช่วงสุดท้ายที่มีการเกิดปฏิกิริยาการสลายตัวทางความร้อน ที่อุณหภูมิ 785.39 o C สูญเสียมวลช่วงสุดท้ายก่อนที่อุณหภูมิในระบบจะเพิ่มขึ้นถึง 1000 o C ตามกำหนดการตั้งค่า เกิดการสูญเสีย มวลเพิ่มขึ้นอีก 13.83 % ซึ่งในช่วงที่ 1-5 มีการสูญเสียมวลทั้งสิ้น คิดเป็น 71.75 % ซึ่งยังคงเหลืออีก 28.24 % ที่ไม่สลายตัวที่อุณหภูมิ1000 o C 42.98% 9.572% 1.944% 3.376% 13.83% 785.39°C 605.86°C 682.29°C 498.01°C 318.28°C 283.40°C 465.64°C -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 Deriv. Weight (%/°C) 20 40 60 80 100 120 Weight (%) 0 200 400 600 800 1000 Temperature (°C) Size: 10.5260 mg Method: Ramp DSC-TGA File: D:...\Mangkorn\G2566\Thia UNion.001 Operator: Jarawee Run Date: 09-Oct-2023 13:06 Instrument: SDT Q600 V8.3 Build 101 Universal V4.5A TA Instruments

ห น ้ า | 34 4.2.4 ผลการวิเคราะห์เปลือกฉนวนชั้นนอกสายไฟฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ตัวอย่าง A05 ด้วยเครื่อง TGA ภาพที่ 4.15 เทอร์โมแกรมที่ได้จากการวิเคราะห์โดยเทคนิค TGA ของตัวอย่าง A05 จากภาพที่ 4.15 แสดงผลการวิเคราะห์การสลายตัวทางความร้อนของตัวอย่าง เปลือก A05 เปลือก ชั้นนอกสุดสายไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นฉนวนสายไฟฟ้า ในการวิเคราะห์น้ำหนักตัวอย่าง 6.3662 mg อัตราการ สลายตัวแบ่งออกเป็น 5 ช่วง อุณหภูมิ ช่วงแรกเริ่มต้นการสลายตัวที่อุณหภูมิระหว่าง 133.6-390.9 o C ช่วงที่มีการสลายตัวมากสุดคือช่วงที่ อุณหภูมิที่ 319.95 o C ซึ่งมีการสูญเสียมวลทั้งสิ้น 32.94 % ช่วงที่ 2 เริ่มมีการสลายตัวอย่างต่อเนื่องจากช่วงที่ 1 ที่อุณหภูมิ 391.9-544.8 o C มีการสูญเสียมวล สูงสุดที่อุณหภูมิ 467.27 o C เพิ่มขึ้นอีก 8.50 % ช่วงที่ 3 มีอุณหภูมิการสลายตัวที่มีการสูญเสียมวลสูงสุดที่อุณหภูมิ 600.79 o C สูญเสียมวลเพิ่มขึ้นอีก 2.29 % ซึ่งในช่วงนี้เป็นช่วงการเกิดปฏิกิริยาสุดท้ายที่ทำการวิเคราะห์ต่อเนื่องภายใต้แก๊สไนโตรเจน (N) ช่วงที่ 4 เป็นการวิเคราะห์ต่อเนื่องภายใต้สภาวะอากาศ (O2 ) ที่อุณหภูมิ 625 o C ที่อุณหภูมิ 625 o C ต่อมาที่อุณหภูมิ 677.26 o C เกิดการสลายตัวของมวลอีกครั้ง การสูญเสียมวลเพิ่มขึ้นอีก 5.53 % ช่วงที่ 5 เป็นช่วงสุดท้ายที่มีการเกิดปฏิกิริยาการสลายตัวทางความร้อน ที่อุณหภูมิ 816.92 o C สูญเสียมวลช่วงสุดท้ายก่อนที่อุณหภูมิในระบบจะเพิ่มขึ้นถึง 1000 o C เกิดการสูญเสียมวลเพิ่มขึ้นอีก 14.47 % ตามลำดับ ซึ่งในช่วงที่ 1-4 มีการสูญเสียมวลทั้งสิ้น คิดเป็น 63.73% ซึ่งยังคงเหลืออีก 36.27 % ที่ไม่สลายตัว ที่อุณหภูมิ1000 o C 32.94% 8.500% 2.292% 5.527% 14.47% 816.92°C 677.26°C 600.79°C 467.27°C 319.95°C 290.39°C 497.28°C -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 Deriv. Weight (%/°C) 20 40 60 80 100 120 Weight (%) 0 200 400 600 800 1000 Temperature (°C) Size: 7.2210 mg Method: Ramp DSC-TGA File: D:...\single\Mangkorn\G2566\NNN.001 Operator: Jarawee Run Date: 09-Oct-2023 10:18 Instrument: SDT Q600 V8.3 Build 101 Universal V4.5A TA Instruments

ห น ้ า | 35 4.2.5 ผลการวิเคราะห์เปลือกฉนวนชั้นนอกสายฟ้า (ฉนวนไฟฟ้า) ตัวอย่าง A06 ด้วยเครื่อง TGA ภาพที่ 4.16 เทอร์โมแกรมที่ได้จากการวิเคราะห์โดยเทคนิค TGA ของตัวอย่าง A06 จากภาพที่ 4.16 แสดงผลการวิเคราะห์การสลายตัวทางความร้อนของตัวอย่าง เปลือก A056 เปลือก ชั้นนอกสุดสายไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นฉนวนสายไฟฟ้า ในการวิเคราะห์น้ำหนักตัวอย่าง 7.7782 mg อัตราการ สลายตัวแบ่งออกเป็น 4 ช่วง ช่วงแรกเริ่มต้นการสลายตัวที่อุณหภูมิระหว่าง 123.5-385.9 o C ช่วงที่มีการสลายตัวมากสุดคือช่วงที่ อุณหภูมิที่ 317.65 o C ซึ่งมีการสูญเสียมวลทั้งสิ้น 51.31 % ช่วงที่ 2 เริ่มมีการสลายตัวอย่างต่อเนื่องจากช่วงที่ 1 ที่อุณหภูมิ 386.0-559.9 o C มีการสูญเสียมวล สูงสุดที่อุณหภูมิ 495.45 o C เพิ่มขึ้นอีก 11.37 % ช่วงที่ 3 มีอุณหภูมิการสลายตัวที่มีการสูญเสียมวลสูงสุดที่อุณหภูมิ 611.91 o C สูญเสียมวลเพิ่มขึ้นอีก 1.82 % ซึ่งในช่วงนี้เป็นช่วงการเกิดปฏิกิริยาสุดท้ายที่ทำการวิเคราะห์ต่อเนื่องภายใต้แก๊สไนโตรเจน (N) ช่วงที่ 4 เป็นการวิเคราะห์ต่อเนื่องภายใต้สภาวะอากาศ (O2 ) ที่อุณหภูมิ 625 o C เป็นช่วงสุดท้ายที่มี การเกิดปฏิกิริยาการสลายตัวทางความร้อน ที่อุณหภูมิ 798.33 o C สูญเสียมวลช่วงสุดท้ายก่อนที่อุณหภูมิใน ระบบจะเพิ่มขึ้นถึง 1000 o C เพิ่มขึ้นอีก 14.43 คิดการสูญเสียมวลรวมทั้งสิ้น 76.93 % ซึ่งยังคงเหลืออีก 23.07 % เป็นมวลของสารที่ไม่เกิดการสลายตัวที่อุณหภูมิ 1000 o C 51.31% 11.37% 1.822% 12.43% 798.33°C 611.91°C 464.97°C 317.65°C 282.33°C 495.45°C -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Deriv. Weight (%/°C) 20 40 60 80 100 120 Weight (%) 0 200 400 600 800 1000 Temperature (°C) Size: 6.7820 mg Method: Ramp DSC-TGA File: D:...\single\Mangkorn\G2566\Bangkok.001 Operator: Jarawee Run Date: 09-Oct-2023 11:43 Instrument: SDT Q600 V8.3 Build 101 Universal V4.5A TA Instruments

ห น ้ า | 36 4.3 ผลการทดสอบการติดไฟของสารตัวอย่าง A01-A06 ผลการทดสอบการติดไฟของเปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้า(ฉนวนไฟฟ้า) ทำโดยการจำลองเปลวไฟเพื่อ ศึกษาลักษณะการติดไฟ การลามไฟ และลักษณะพอลิเมอร์เกิดเหตุการณ์อัคคีภัยของเปลือกฉนวนไฟฟ้า ตารางที่ 4.3 ผลการทดสอบการติดไฟของสารตัวอย่าง A01-A06 ตัวอย่าง ก่อนทดสอบ ระหว่างทดสอบ หลังทดสอบ ระยะเวลา(วินาที) ติดไฟ ดับไฟ A01 45 4 A02 4 7 A03 17-18 5 A04 ไม่เกิดการติดไฟ

ห น ้ า | 37 (ต่อ) ตารางที่ 4.3 ผลการทดสอบการติดไฟของสารตัวอย่าง A01-A06 ตัวอย่าง ก่อนทดสอบ ระหว่างทดสอบ หลังทดสอบ ระยะเวลา(วินาที) ติดไฟ ดับไฟ A05 54 1-2 A06 13 21

ห น ้ า | 38 จากตารางที่ 1 ผลการทดสอบการติดไฟของสารตัวอย่าง A01-A06 เปลือกฉนวนสายไฟฟ้าตัวอย่าง A01 เป็นสายไฟฟ้าประเภท VCT สามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้ 450/750 โวลต์ ทนอุณหภูมิได้ 70 o C ใช้สำหรับ ติดตั้งนอกอาคาร จากการสัมผัสเปลวไฟพบว่าเมื่อเกิดการติดไฟฉนวนชนิดนี้สามารถดับไฟได้ด้วยตัวมันเอง อย่างรวดเร็วและเกิดควันจำนวนมากสีขาว ตัวอย่างที่ A02 และ A03 เป็นสายไฟฟ้าประเภท IEC ทนแรงดันไฟฟ้า 300/500 โวลต์ ทนอุณหภูมิ สูงสุดที่ 70 o C ใช้สำหรับติดตั้งภายในอาคารไม่สามารถฝังดินได้โดยตรง ในการสัมผัสเปลวไฟพบว่าเกิดการติด ไฟง่ายที่สุดในฉนวนตัวอย่างทั้งหมดแต่เกิดควันน้อยที่สุดเช่นกัน แต่ที่ตัวอย่าง A03 เกิดควันมากลักษณะเป็นสี ดำ ตัวอย่างที่ A04 และ A05 เป็นสายไฟฟ้าประเภท THW สามารถทนความดันไฟฟ้าได้ 750 โวลต์ ทน อุณหภูมิได้ 70 o C นิยมใช้เป็นสายไฟเมนจากหม้อแปลงเข้าตัวบ้านหรืออาคาร สามารถเดินลอยในอากาศได้ เช่นการติดตั้งบบถนนลูกถ้วย เมื่อทนสอบลักษณะการติดไฟจากเปลวไฟพบว่า แทบไม่เกิดการติดไฟเมื่อสัมผัส เปลวไฟเป็นเวลา 60 วินาที แต่เกิดควันจำนวนมากและวัสดุเปลือกฉนวนของ A04 คอนข้างอยู่ตัวไม่เสียรูป แต่ ตัวอย่าง A05 เกิดการอ่อนตัวของสายไฟเมื่อสัมผัสเปลวไฟ ตัวอย่างที่ A06 สายไฟฟ้าประเภท NYY สามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้ 450/750 โวลต์ ทนอุณหภูมิ 70 o C นิยมใช้สำหรับติดตั้งภายนอกอาคารเนื่องจากทนต่อสภาพแวดรอบได้ดี สามารถติตั้งฝังดินได้โดยตรง ใน การศึกษาลักษณะการติดไฟของฉนวนเปลือกชั้นนอกสายไฟฟ้าตัวอย่าง A06 พบว่าใช้เวลานานในการติดไฟ และเมื่อเกิดการติดไฟแล้วใชเวลานานในการดับได้ตัวมันเองนานเช่นกัน ซึ่งนานกว่าฉนวนสายไฟฟ้าตัวอย่าง อื่นในการทนลองนี้และเกิดควันจำนวนมากทั้งสีขาวและดำ

ห น ้ า | 39 บทที่ 5 สรุปผลการทดลองและข้อเสนอแนะ 5.1 สรุปผลการศึกษา จากการศึกษาวิเคราะห์ตัวอย่างเปลือกฉนวนสายไฟฟ้า 6 ตัวอย่าง มาทำการวิเคราะห์องค์ประกอบ ของวัสดุพอลิไวนิลคลอไรด์ Polyvinyl chloride (PVC) ด้วยเทคนิค Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) เพื่อทำการวิเคราะห์การองค์ประกอบของพอลิเมอร์ที่ใช้ในวัสดุเปลือกฉนวนชั้นนอก ของสายไฟฟ้า โดยนำผง PVC บริสุทธิ์ทำการวิเคราะห์กำหนดให้เป็นค่าสเปกตรัมมาตรฐานของ PVC บริสุทธิ์ เพื่อทำการเปรียบเทียบระหว่างค่าสเปกตรัมของตัวอย่าง A01-06 หาตำแหน่งพีคที่แตกต่างและระบุชนิดของ สารประกอบ จากการศึกษาพบว่าการปรากฏของพีคที่ถึงการเป็นโมเลกุลของ PVC คือพีคช่วง 2959 cm -1 และ 2914 cm-1 CH2 stretching พีคช่วง 1429cm-1 C-H bending และช่วงพีคปรากฏระหว่าง 612 cm-1 ในงานวิจัยนี้กำหนดให้เป็นช่วงพีคของ C-Cl stretching ในตัวอย่างเปลือกสายไฟฟ้า A01-A06 พบพีคช่วงที่ 2848 – 2850 cm-1 บ่งบอกขึ้นการเกิดการสมมาตรในโมเลกุลของ PVC ระบุพีคที่ 1721-1728 cm -1 มีการ เกิดออกซิเดชันของโมเลกุล ซึ่งอาจเกิดจากการขึ้นรูปทางความร้อนของพอลิเมอร์ ชี้ให้เห็นที่พีคช่วงตำแหน่งที่ 1014-1019 cm-1 ระบุเป็น O-C-C stretching ในตัวอย่างที่ A03-A05 ปรากฏพีคช่วงระหว่าง 1121-1128 cm-1 ซึ่งบ่งบอกถึงการเป็นเกิดวงของโครงสร้างซึ่งอาจมาจากการเชื่อมกันใหม่โดยการใช้พลาสติกไซเซอร์ช่วย ในการจับตัวของโมเลกุลเพื่อนรักษาองค์ประกอบโครงสร้างทางเคมีของ PVC จากการศึกษาการสลายตัวทางความร้อนของตัวอย่างเปลือกฉนวนสายไฟฟ้าชั้นนอก โดยนำมาทำการ วิเคราะห์ด้วยเทคนิค Thermogravimetric Analysis (TGA) โดยเลือกตัวแทนจาก 1 ตัวอย่างที่มีประเภทการ ใช้งานเดียวกันนั้นคือทำการทดสอบทั้งหมด 4 คือ ตัวอย่าง A01 A03 A05 และ A06 โดยตัวอย่างเปรียบเทียบ การสลายตัวทางความร้อนของกับผงสาร PVC บริสุทธิ์ พบว่าเทอร์โมแกรมที่ได้จากการวิเคราะห์ TGA ของ PVC บริสุทธิ์มีการย่อยสลายทางความร้อนแบ่งเป็น 2 ช่วงอุณหภูมิ คือ ช่วงแรกเกิดการสลายตัวช่วยที่อุณหภูมิ 213– 385.9 o C เกิดการสูญเสียมวล 63.48 % เป็นช่วงที่มีการปล่อยปล่อยของ HCl และช่วงที่ 2 คือ ช่วงที่ อุณหภูมิ 386.0-559.9 o C เป็นช่วงที่เกิดการสลายตัวต่ออจากช่วงแรกของพอลิอีนสูญเสียมวลเพิ่มขึ้น 27.66 % ในการให้ความร้อนตั้งแต่เริ่มต้นถึง 1000 o C เกิดการสูญเสียมวลของ PVC ทั้งหมดคิดเป็น 91.14 % ของ มวลทั้งหมดน้ำหนักที่ใช้คือ 6.3700 mg ในการวิเคราะห์การย่อยสลายทางความร้อนของตัวอย่างทั้ง 4 ตัวอย่างพบว่าการมีอยู่ของสารเติมแต่งของสารประกอบต่างๆมีผลในการสลายตัวทางความร้อนของวัสดุ เนื่อง ด้วย PVC มักถูกสลายตัวโดยการกำจัด HCl ออกจากโมเลกุล เช่น ตัวอย่างที่ A03 และ A04 ในการวิเคราะ FTIR มีการปรากฏพีคที่บ่งบอกถึงการจับกันเป็นวงอะโรมาติดของสารที่จัดเจน ทำให้ในการสลายตัวทางความ ร้อนเห็นการสลายตัวเป็นขั้นอย่างช้างๆและหลายขั้น ซึ่งอาจเป็นผลของสารเติมแต่งที่เข้าไปจับเกาะโครงสร้าง

ห น ้ า | 40 ที่ทำให้กรดไฮโดรคลอริก HCl หลุดออกจากระบบโครงสร้างของ PVC ยากขึ้นซึ่งการสลายตัวของ PVC ก็จะก็ จำดำเนอการได้ช้าลงเช่นกัน ในการสลายตัวทางความร้อน แบ่งออกเป็น 4-5 ช่วงการสูญเสียมวลในช่วงแรก ของสารตัวอย่าง A01, A03, A05 และA06 คิดเป็น 37.98, 42.98, 32.94 และ 51.31 % ตามลำดับ บ่งบอก ว่าการมีอยู่ของสารประกอบที่เป็นสารเติมแต่งจะเข้าไปช่วยจับ HCl ในโมเลกุลของพอลิเมอร์ PVC ปกป้อง HCl ไม่ให้หลุดออกจากระบบหรือหลุดออกยากทำให้อัตราคงการสลายตัวเมื่ออุณหภูมิถึงสิ้นสุดที่ 1000 o C คิดเป็นการสูญเสียมวลทั้งหมด 67.10, 71.75, 63.73 และ76.93 % ตามลำดับ ซี่งสูญเสียมวลน้อยกว่า PVC บริสุทธิ์ที่การวิเคราะห์สภาวะเดียวกันคือการดำเนินการภายใต้แก๊สไนโตรเจนจนถึงอุณหภูมิที่ 675 o C จากนั้น ทำการปล่อยอากาศเข้าระบบ (O2 ) เนื่องด้วยแก๊สไนโตรเจนเป็นแก๊สเฉื่อยไม่ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา และ เป็นการศึกษาของพอลิเมอร์จากอิทธิพลของความร้อนอย่างเดียว และเปลี่ยนเป็นอากาศ O2 ช่วงหลังเพื่อเพิ่ม อัตราการสลายตัวโดยการช่วยจับ HCl จากโมเลกุลได้มากขึ้น เนื่องด้วย PVCของฉนวนสายไฟฟ้าตัวอย่างนี้มี การผสมของคาร์บอนแบล็ค 5.2 ข้อเสนอแนะ 1. ในการศึกษาครั้งนี้สาร Polyvinyl chloride (PVC) บริสุทธิ์ที่นำมาใช้เป็นสารมาตรฐานในครั้งนี้ เป็นสารเดิมที่มีในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ซึ่งอาจมีความชื้น หรือ สารปนเปื้อนอื่น ทำ ให้ค่าที่ได้อาจมีความคาดเลื่อนเล็กน้อย 2. การวิเคราะห์ FTIR ของสารPVC มาตรฐานและตัวอย่างคนละเป็นช่วงเวลา อาจมีความชื้น ความหนาของตัวอย่าง และสภาพแวดล้อมต่างกัน ทำให้ค่าที่ได้อาจมีความคาดเคลื่อนจากค่า จริง 3. ในการยืนยันที่แน่ชัดถึงการมีอยู่ขององค์ประกอบธาตุควรใช้เครื่องมือ Energy Dispersive XRay Spectroscopy (EDS) 4. ในการศึกษาการลามไฟจากเปลือกฉนวนสายไฟฟ้าควรทำหารศึกษาสารไฟฟ้าแรงสูงที่เป็นการ ใช้วัสดุฉนวน XLPE ซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ทนความอุณหภูมิได้ถึง 90 o C แต่คุณสมบัติของ PE นั้นเมื่อติดไฟแล้วจะลามไฟอย่างรวดเร็ว

ห น ้ า | 41 บรรณานุกรม บริษัท สายไฟฟ้าบางกอกเคเบิ้ล จำกัด. เปรียบเทียบสายไฟฟ้าแต่ละชนิดใช้งานแตกต่างกัน. https://www.bangkokcable.com/th/knowledge/detail-26 ประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม เรื่อง ยกเลิกและกำหนดมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุสาหกรรมสายไฟฟ้าหุ้ม ฉนวนพอลิไวนิลคลอไรด์ แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไม่เกิด 450/750 โวลต์. สืบค้นเมื่อวันที่ 30 สิงหาคม 2566. ราชกิจจานุเบกษา มาตรฐาน มอก. 11 เล่ม 1-2549 นวดล เพ็ชรวัฒนา.การเสริมสภาพพลาสติกในพอลิไวนิลคลอไรด Plasticization of Poly (vinyl chloride). สาขาวิชาเทคโนโลยีวัสดุพอลิเมอรคณะเทคโนโลยีและนวัตกรรมผลิตภัณฑการเกษตรมหาวิทยาลัย ศรีนครินทรวิโรฒ มหาวิทยาลัยรามคำแหง. การย่อยสลายและความเสถียรของโพลีเมอร์. สืบค้นเมื่อวันที่ 1 กันยายน 2566. http://old-book.ru.ac.th/e-book/c/CH462/ch462-9.pdf รศ.ดร.จตุพร วุฒิกนกกาญจน. การวิเคราะห์พอลิเมอร์เทคนิคทางสเปกโตรสโคปี. คณะพลังงาน สิ่งแวดล้อมและวัสดุ (มจธ.) ร้อยตํารวจโทหญิงเบญจพร พรมลี. การศึกษาถุงซิปพลาสติกที่ใช้บรรจุยาเสพติดด้วยเทคนิค ATRFTIR และ TGA. สาขาวชานิติวิทยาศาสตร์บัณฑิตวิทยา มหาวิทยาลัยศิลปากร ปีการศึกษา 2556 รวีณร วิทูรปกรณ์. Halogen free. สืบค้นเมื่อวันที่ 9 ตุลาคม 2566. บริษัท แอร์โรแฟลซ์ จำกัด http://www.aeroflex.co.th/Portals/1/article/Halogen%20Free.pdf สถาบันนวัตกรรม ทีโอที(นฐ.) โครงการวิจัย ออกแบบสายเคเบิลเส้นใยแก้วนำแสงทนไฟ. บริษัท ทีโอ ที จำกัด (มหาชน) มีนาคม 2563 วิมลพร เอี่ยมอมรพันธ. การใชเครื่องวัดการเปลี่ยนแปลงทางน้ำหนักและความรอนของวัสดุตอการ เปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ. คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน อรอุมา สันตวิธี. ผลของโครงสร้างโมเลกุลและองศาความเป็นกิ่งของพอลิเอทีลีนที่มีผลต่อกลไกการ สลายตัวของพอลิไวนิลคลอไรค์ในพอลิเมอร์ผสมเอทีลีนกับพอลิไวนิลคลอไรค์. ภาควิชาวิทยาการและวิศวกรรม วัสดุ บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยศิลปากร อรทัย พมดวง. สภาวะที่มีผลต่อการชะออกมาของ di-(2-ethylhexyl)phthalate จากภาชนะ พลาสติก บรรจุอาหารและขวดบรรจุน้ำดื่ม.สาขาวิชาการจัดการสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์

ห น ้ า | 42 Anwar Ul-Hamid Khaled Y. Soufi Luai M. Al-Hadhrami Ahsan M. Shemsi. Anti-Corrosion Methods and Materials Failure investigation of an underground low voltage XLPE insulated cable. http://dx.doi.org/10.1108/ACMM-02-2014-1352 H.M. Zhu, X.G. Jiang *, J.H. Yan, Y. Chi, K.F. Cen. (2007). TG-FTIR analysis of PVC thermal degradation and HCl removal. doi:10.1016/j.jaap.2007.11.011 Jonius T P Hutabarat Basuki Wirjosentono Harlem Marpaung Harry Agusnar Chemistry Post-graduate Programs. The Study of Degdradation Cable Isolation of PVC (Polyvinil Chloride) : A Comparison of Isolation Cable Between Short Circut and Open Flame. University of North Sumatra, Medan, Indonesian Jingli Wu, Tianju Chen, Xitao Luo, Dezhi Han, Zhiqi Wang, Jinhu Wu. TG/FTIR analysis on co-pyrolysis behavior of PE, PVC and PS. http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2013.12.005 Merck (Research. Development. Production). IR SPECTRUM TABLE BY FREQUENCY RANGE. https://www.sigmaaldrich.com Nicolas Nayrac 1 , Jean-Philippe Bellenger 1 , Pedro A. Segura 1,*. Screening of polymer type and weathering in macro and mesoplastics found in lake and river beaches using a combined chemometric approach. Department of Chemistry, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, QC J1K 2R1 Patrick Pimenta R. Cruz1 , Leonardo Cerqueira da Silva1 , Raildo A. Fiuza-Jr2 ,Humberto Polli1 . J Appl Polym Sci. 2021. Thermal dehydrochlorination of pure PVC polymer: Part I— thermal degradation kinetics by thermogravimetric analysis. https://doi.org/10.1002/app.50598 Qiyuan Xie∗ , Heping Zhang, Lin Tong. Experimental study on the fire protection properties of PVC sheath for old and new cables. doi:10.1016/j.jhazmat.2010.03.015 Ruxanda Bodîrlău, Carmen Alice Teacă,*and Iuliana Spiridon. Preparation and characterization of composites comprising modified hardwood and wood polymers/poly(vinyl chloride). DOI:10.15376/biores.4.4.1285-1304