น้ำยาง หรือ Rubber คือ พอลิเมอร์ชนิดหนึ่ง ที่มีความยืดหยุ่นสูง สามารถขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆได้ แล้วทำไมเราถึงเรียกน้ำยางว่า Rubber มาดูประวัติกันสักนิดค่ะ

ต้นยางธรรมชาติ ที่ให้น้ำยาง มีถิ่นกำเนิดบริเวณลุ่มแม่น้ำอเมซอน ประเทศบราซิลและประเทศเปรู ในทวีปอเมริกาใต้ ซึ่งน้ำยางจะมีคุณสมบัตพิเศษคือ มีความเหนียวคงทน ชาวพื้นเมืองจึงนำน้ำยางมาเทราดเท้า เพื่อทำเป็นรองเท้าใส่กัน ซึ่งชาวพื้นเมืองเรียกต้นยางนี้ว่า  “เกาชู” (cao tchu) แปลว่าต้นไม้ร้องไห้  ต่อมา พ.ศ. 2313 (ราว ค.ศ. 1770) โจเซฟ พรีสต์ลีย์ ได้พบว่ายางที่แห้งแล้วสามารถเอามาถู หรือขัด (Rub) กับกระดาษแล้วทำให้เส้นดินสอจางหายไป โดยที่กระดาษยังไม่ขาด การที่เอาอะไรมาถูกัน เขาจะเรียกว่า Rub ค่ะ ดังนั้นน้ำยางที่ออกมาจากต้นยางเลยถูกฝรั่งกำหนดให้เรียกว่า Rubber นั่นเอง

ซึ่งน้ำยางสามารถแบ่งออกเป็นน้ำยางธรรมชาติและน้ำยางสังเคราะห์ค่ะ โดยน้ำยางธรรมชาติจะมีลักษณะเป็นของเหลวสีขาวคล้ายน้ำนม เรียกว่า น้ำยางสดหรือน้ำยางดิบ (latex) น้ำยางสดหรือน้ำยางดิบนี้ จะประกอบไปด้วยพอลิเมอร์ของสารไอโซพรีน ซึ่งเมื่อผ่านกระบวนการผลิตเป็นน้ำยางสดเข้มข้นเพื่อให้เก็บไว้ได้นานแล้ว น้ำยางสดที่ได้จะถูกนำมาแปรสภาพเป็น 2 ลักษณะ คือ ในรูปของน้ำยางข้น ซึ่งเป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ เช่น ถุงมือยาง อุปกรณ์ทางการแพทย์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และลูกโป่ง เป็นต้น และในอีกลักษณะหนึ่ง คือ ในรูปของยางแห้ง ได้แก่ ยางแผ่นรมควัน ยางแผ่นผึ่งแห้ง และยางแท่ง เป็นต้น ยางธรรมชาติจะมีสมบัติที่ดีหลายประการ เช่น มีความต้านทานแรงดึง (tensile strength) สูง ทนต่อการเสื่อมสภาพเมื่อได้รับความร้อน แสง และโอโซนในอากาศได้ในระดับปานกลาง รวมถึงทนต่อการล้าได้ดี อย่างไรก็ตามหากเปรียบเทียบกับยางสังเคราะห์ จะพบว่ายางสังเคราะห์มีความทนทานต่อการขัดถูกและการสึกกร่อน ที่ดีกว่า มีความเสถียรทางความร้อนที่สูงกว่าทำให้ยางสังเคราะห์เสื่อมสภาพได้ช้ากว่ายางธรรมชาตินั่นเอง และยังสามารถคงความยืดหยุ่นได้แม้อยู่ในอุณหภูมิต่ำ ซึ่งยางสังเคราะห์จะได้จากการสังเคราะห์ของผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมี การกลั่นน้ำมันดิบ หรือการแยกก๊าซธรรมชาติ โดยจะได้สารตั้งต้นหลักคือ บิวทาไดอีน (Butadiene, C4H6) ซึ่งเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน และนำสารดังกล่าวมาใช้ในการสังเคราะห์ยางได้หลากหลายชนิด  ตั้งแต่การนำมาใช้ในอุตสาหกรรมยางรถยนต์ เช่นยางรถยนต์ (Tires) ใช้ผลิตเป็นเครื่องมือแพทย์ หรือใช้ทำชิ้นส่วนแม่พิมพ์ และสายพานในเครื่องจักร เป็นต้น

โดยทั่วไปแล้วยางธรรมชาติจะประกอบไปด้วยพันธะคู่ในโครงสร้าง ซึ่งพันธะคู่สามารถทำปฏิกิริยากับสารอื่นๆได้ เช่น ออกซิเจนหรือโอโซน ทำให้ยางเกิดการเสื่อมสภาพได้ค่ะ ซึ่งยางจะมีลักษณะอ่อนตัวและเหนียวเยิ้มได้ การจะทำให้ยางยืดหยุ่นจำเป็นจะต้องทำการเชื่อมโยงร่างแหของโครงสร้างของยาง โดยการทำปฏิกิริยาระหว่างยางกับสารเคมีต่างๆที่พันธะคู่ เช่น การเติมกำมันถัน (Sulfur) สารตัวเติม หรือสารเร่งปฏิกิริยา เป็นต้น ซึ่งทำให้ยางคงรูปและมีโครงสร้างที่แข็งแรงขึ้นตามปริมาณของ sulfur ที่ถูกเติมเข้าไป

หนึ่งในวิธีที่ใช้ตรวจสอบคุณภาพของยางก็คือ การหาปริมาณองค์ประกอบของธาตุ C, H, N O และโดยเฉพาะธาตุ Sulfur ด้วยเทคนิค combustion

ใน content นี้จะขอยกตัวอย่างการหาปริมาณ C, H, N, S และ O ด้วยเครื่อง FlashSmart ยี่ห้อ ThermoScientific โดย Configuration แสดงดังรูปภาพที่ 1 ฝั่งเตาเผา (Furnace) ทางด้านซ้ายจะเป็นการหาปริมาณของ C,H, N และ S ด้วยเทคนิค Combustion และในเตาเผาฝั่งขวาจะเป็นการหาปริมาณของ Oxygen ด้วยเทคนิค Pyrolysis 

สำหรับการทดสอบ CHNS จะใช้ BBOT ( 2.5-Bis (5-tert-butyl-benzoxazol-2-yl) thiophene) เป็นสารมาตรฐานโดยมีปริมาณของ 6.51 N%, 72.53 C%, 6.09 H% และ 7.44 S%  สำหรับ Oxygen ใช้สารมาตรฐาน Acetanilide (11.84 O%) และใช้ K factor ในการสร้างกราฟมาตรฐาน ใช้ตัวอย่างเพียง 2-3 mg เท่านั้น โดยตัดตัวอย่างเป็นชิ้นเล็กๆ ซึ่งไม่จำเป็นต้องทำการ Pre-treatment ตัวอย่างแต่อย่างใดค่ะ จากนั้นนำไปใส่ใน Capsule และนำไปใส่ใน Autosampler ตัวอย่างจะถูกหย่อนลงในเตาเผาอัตโนมัติ ภายในเตาเผาจะมี Reactor ซึ่งบรรจุสารที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและ รีดักชัน ตัวอย่างจะเกิดการเผาไหม้ที่ให้อุณหภูมิสูงภายใต้ออกซิเจน เกิดเป็นแก๊สผสมของ N₂ CO₂   H₂O และ SO₂  และถูกพาเคลื่อนที่ด้วย แก๊สฮีเลียม (carrier gas)  ไปยัง Column ที่มีการกำหนดอุณหภูมิที่เหมาะสม เกิดการแยกและวัดปริมาณด้วยตัวตรวจวัดชนิด Thermal Conductivity Detector (TCD) ได้เป็นโครมาโตรแกรมของพีค  C H N S และ O ดังโครมาโตรแกรมด้านล่างค่ะ 

ตัวอย่างของผลการทดสอบที่ได้แสดงดังตารางด้านล่าง ซึ่งจะโชว์ให้เห็นถึงประสิทธิภาพของเครื่อง FlashSmart ที่มีความเที่ยงตรงและแม่นยำสูง (good reproducibility) นอกจากนี้ยังไม่มีผลของ matrix effect เมื่อเปลี่ยนชนิดตัวอย่างในการทดสอบ

ผู้อ่านสามารถอ่านฉบับเต็มของ Application Note นี้ได้ตามลิงค์นี้เลยค่ะ: https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/CMD/Application-Notes/an-42183-oea-chnso-rubber-tires-an42183-en.pdf