นักเรียนเป็นพนักงานในโรงงานทำไฟฉนวนความร้อนแห่งหนึ่งที่ได้รับมอบหมายให้ปรับปรุงการผลิตโฟมฉนวนความร้อนโดยใช้แก๊สชนิดอื่นแทน CFCs

สถานการณ์

นั กเรียนเป็ นพนั กงานในโรงงานทำไฟฉนวนความร้อน
แห่ งหนึ่ งที่ ได้ รับมอบหมายให้ ปรับปรุ งการผลิตโฟม

ฉนวนความร้อนโดยใช้ แก๊สชนิ ดอื่ นแทน CFCS

การเกิดปฏิกิริยาของโอโซนกับ CFC

สารทำโฟม (foam blowing agents)

สารทดแทน CFC (CFC replacement)
การทดสอบสมบัติของโฟมฉนวนความร้อน
(thermal conductivity properties tests)
วิธีการผลิตโฟมฉนวนความร้อน

ปั ญหา แก๊สชนิดใดสามารถใช้แทน
สาร CFCs ในอุตสาหกรรมทำ
การใช้สาร CFCs ในการ โฟมฉนวนความร้อน
ผลิตโฟมฉนวนความร้อน
ทำให้เกิดช่องโหว่โอโซน คำถาม

ผลกระทบของการใช้สาร CFCs

สารประกอบคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (Chlorofluorocarbons) หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า “CFC” เป็ นสารที่มีคุณสมบัติในการดูด
ความเย็นและมีอายุยืนยาวสลายตัวยาก CFC เป็ นสารที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นเพื่อใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรมและอุปกรณ์
ทำความเย็น เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ และสเปรย์ โดยมีองค์ประกอบเป็ น คลอรีน ฟลูออไรด์ และโบรมีน ซึ่งมีความ
สามารถในการทำลายโอโซน CFC ชอบทำปฏิกิริยากับสารอื่น เมื่อ CFC ลอยตัวสูงขึ้นและดูดกลืนรังสีอุลตราไวโอเล็ตใน
บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟี ยร์ โมเลกุลจะแตกตัวให้คลอรีนอะตอมเดี่ยว (Cl) และทำปฏิกิริยากับโอโซน (O3) ทำให้เกิด

คลอรีนโมโนออกไซด์ (ClO) และแก๊สออกซิเจน (O2)



ขั้นตอนการทำลายโอโซนโดยสาร CFCs



Cl + O3 --> ClO + O2
คลอรีน + โอโซน --> คลอรีนโมโนออกไซด์ + แก๊สออกซิเจน

ClO + O --> Cl + O2
คลอรีนมอโนออกไซด์ + ออกซิเจนอะตอมเดี่ยว --> คลอรีน + แก๊สออกซิเจน



ถ้าหากคลอรีน 1 อะตอมทำลายโอโซน 1 โมเลกุล ได้เพียงครั้งเดียวก็คงไม่เป็ นปั ญหา แต่ทว่าคลอรีน 1 อะตอม สามารถ
ทำลายโอโซน 1 โมเลกุลได้นับพันครั้ง เนื่ องจากเมื่อคลอรีนโมโนออกไซด์ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอะตอมเดี่ยว แล้วทำให้เกิด
คลอรีนอะตอมเดี่ยวขึ้นอีกครั้ง ปฏิกิริยาลูกโซ่เช่นนี้จึงเป็ นการทำลายโอโซนอย่างต่อเนื่ อง ดังที่แสดงในภาพที่ 2

แก๊สที่ใช้แทน CFCs

HCFCs (Hydrochlorofluorocarbon) คือ สารที่ประกอบด้วยไฮโดรเจน คลอรีน ฟลูออรีน
และคาร์บอน เป็ นสารทดแทนชั่วคราวสำหรับสาร CFCs, เนื่ องจากคลอรีนเป็ นตัวที่สร้างปั ญหา
ทำลายโอโซน ดังนั้นโดยการลดอะตอมของคลอรีนลงโดยสารแทนที่อะตอมของคลอรีนด้วย
อะตอม ของไฮโดรเจนจะกลายเป็ น HCFCs ซึ่งมีค่า ODP อยู่ที่ประมาณ 0.01 -0.10 เมื่อเทียบกับ
CFC-12 ดังนั้นระหว่างช่วงเวลาของสาร HCFCs จะทำลายโอโซนเหลือเพียงประมาณ 1-10% ของ
CFC-12 ในปริมาณที่เท่ากัน

สมมติฐาน


ปริมาณของแก๊ส HCFCs ที่ใช้ในกระบวนการผลิตส่งผลต่อสมบัติของโฟมฉนวนความร้อน







ตัวแ


ปร


ปริมาณของแก๊ส HCFCs ที่ใช้ผลิตโฟมฉนวนความร้อน
ตัวแปรต้น

ตัวแปรตาม สมบัติของโฟมฉนวนความร้อน
ตัวแปรที่ต้องควบคุมให้คงที่ วัสดุที่ใช้ทำโฟม ความหนาของโฟม วิธีทดสอบโฟม

การตรวจสอบสมมติฐาน

1. ผลิตโฟมฉนวนความร้อนโดยใช้แก๊ส CFCs เพื่อใช้เป็ นตัวเปรียบเทียบ
2. ผลิตโฟมฉนวนความร้อนที่มีความหนาเท่ากับโฟมในข้อ 1 แต่ใช้แก๊ส CO2 ในปริมาณต่าง ๆกัน
3. ทดสอบสมบัติของโฟมฉนวนความร้อนในด้านความหนาแน่น ปริมาณความชื้น ความแข็งแรงดัด
การพองตัวเมื่อแช่น้ำ และค่าความต้านทานความร้อนของโฟมในข้อ 1 และ 2
4. เปรียบเทียบสมบัติของโฟมฉนวนความร้อนในข้อ 2 กับข้อ 1

วิธีการผลิตโฟมฉนวนความร้อน

โพล์ยูรีเธนโฟม (polyurethane foam) สำหรับโพลิยูรีเธนที่เบ็นโฟม นั้น ก็ยังใช้ไคไอไซยาเนททำปฏิกริยากับไกลโคลเช่นเดียวกัน หากแต่ว่ากรุ ฟไอ
โซไซยา. เนทที่มีอยู่เกินไปในโพลิเมอร์จะทำปฏิกริยากับน้ำหรือ carboxylic acid เพื่อทำให้มีคาร์ บอนไดออกไซด์เกิดขึ้น สำหรับเบ่าให้เกิดโฟม ใน
ขณะที่มีการเชื่อมระหว่างโซ่โพลิ- เมอร์เกิดขึ้น หรืออาจใช้กาซที่มีจดหลอมเหลวต่ำ อย่างเช่น freo. (ฟรีอ้อน) ไปเบ่า แทนก็ได้ กรรมวิธีในการผลิตก็มี

หลายขั้นตอนเช่นเดียวกับในการผลิต อีลาส โตเมอร์ กล่าวคือในขั้นต้น เราจะมี basic inte: mediate ที่มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 1000
ซึ่งเบ็นโพลิอีเธอร์ที่ทำจาก poly (1.4-butylene glycol), sorbitol polyethers ถ้าต้อง การโฟมยืดหยุ่น(ฟองน้ำ) สารกึ่งกลางนี้ก็ต้องมีบอนด์ที่ต่อได้สอง

บอนด์ (bifunctional) และถ้าต้องการโฟมแข็ง (rigid foam) ก็ต้องใช้สารกึ่งกลางที่มีบอนด์ต่อมากกว่าหนึ่ งขึ้น ไป(polyfunctional) ต่อจากนั้นสาร
กึ่งกลางนี้ก็จะถูกนำไปทำปฏิกริยากับ aromaticdisocyanate (มีวงเบนซิน) เช่นเคย ซึ่งตามธรรมดาแล้วก็จะเบ็น toluene diisocyanate เพื่อจะได้
prepolymer ขึ้นมาคล้าย ๆ กันกับของโพลิยูรีเธน อีลาสโตเมอร์ การเต๊มสารคาทาลิสท์ ที่เบ็น tartiary amine หรือเกลือของดีบุกเข้าไปก็จะทำให้ได้

โฟมเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว การเชื่อมระหว่างโซ่จะเกิดขึ้นตรงส่วนที่เบ็นยูเรีย (RNE ) ดังนั้น



RNCO + H O - RNH CO .......(4)



R'NCO + RNH - RNHCONHR .......(5)



การเติมของของเหลวที่มีจุดหลอมเหลวต่ำอย่างเช่นสารจำพวก fluorochinro -carbon (บางครั้งเรียก freon อย่างเช่น ฟรีอ้อน-11 CCI.F มีจุดเดือดที่ 24
องศาเซลเซียส ไป เบ็นสารเป๋ า (blowing agent) จะทำให้คุณสมบัติของการเบ็นฉนวนความร้อนของโฟม เพ็มชื้น ซึ่งเบ็นประโยชน์ในการใช้กับตู้เย็น
และเติมช่องว่างในงานก่อสร้าง . ในการ ผลิตโฟมเช่นนี้ สารกึ่งกลางหรือโพลิโอส (polyol) จะมีคาทาลิสต์และ surfactant (สารสำหรับควบคุมขนาดซล

โดยมากแล้วจะเบ็นชิลิโคนโพลิเมอร์ หรือโพลิไกลโดน) ผสมอยู่ ส่วนไกไอโซไซยาเนท และฟรีอ้อน ก็จะถูกเก็บไว้ต่างหากอย่างละถังเก็บ เมื่อ
ต้องการผลิตโฟม ส่วนผสมทั้งสามนี้ก็จะถูกสูบมาที่หัวฉีต ซึ่งทำหน้าที่ผสมตัวย อัตราส่วนที่ได้กำหนดไว้ และปล่อยออกมาตามจำนวนที่ต้องการ แล้ว
โฟมก็จะเกิดขึ้น หลังจากที่ถูกปล่อยออกมาจากหัวฉีด (ความหนาแน่นเฉลี่ยของโฟมจะเปลี่ยนไปตาม ความดันที่กดลงไปเมื่อโฟมขยายตัว ตามธรรมดา

แล้วจะมีค่าได้ตั้งแต่ 20-40 กก/ม) ได้ฉนวนความร้อนที่ดีมาก เมื่อเทียบกับฉนวนอย่าางเช่น ใยแก้ว ขี้เลือย โพลิสไตริน โฟม

สมาชิกผู้จัดทำ

นายปรีชา พิจารณ์ เลขที่ 3
นายอภิศักดิ์ อำนวยเจริญชัย เลขที่ 7
นายสมพล อ้นหลำ เลขที่ 8
นายอภิชาติ พินิจผล เลขที่ 9
นายกฤษฎา สนั่นนอก เลขที่ 10
นายวรุตม์ บุญเริ่ม เลขที่ 12
นางสาวณิชกานต์ ใจติ๊บ เลขที่ 16