สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ศกษาสมบตวสดพอลเมอรผสมเสนใยแกวหมดวยพอลเมอรผสมเสนใยเซรามก

เพอใชเปนวสดทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

Investigation on Properties of Glass Fiber-Reinforced Polymer

Wrapped with Ceramic-Reinforced Polymer to Make Wind

Turbine Blades for Electricity Generation

สาขาวศวกรรมอตสาหการ

คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร

โดย ผชวยศาสตราจารย ราพง เจรญยศ

นายสทธสาร อนนตรตนชย

นายพพฒน สจตธรรมกล

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ศกษาสมบตวสดพอลเมอรผสมเสนใยแกวหมดวยพอลเมอรผสมเสนใยเซรามก

เพอใชเปนวสดทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

ผชวยศาสตราจารยราพง เจรญยศ

นายสทธสาร อนนตรตนชย

นายพพฒน สจตธรรมกล

สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

ประจาปงบประมาณ 2558

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

Investigation on Properties of Glass Fiber-Reinforced Polymer Wrapped with

Ceramic-Reinforced Polymer to Make Wind Turbine Blades for Electricity Generation

Asst. Prof. Rampueng Jaroenyos

Mr. Suttisan Anuntaratanachai

Mr. Pipat Sujittamakul

Department of Industrial Engineering

Faculty of Engineering and Architecture

Rajamangala University of Technology Suvarnabhumi

Academic Year 2015

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ก

ชอโครงการวจย ศกษาสมบตวสดพอลเมอรผสมเสนใยแกวหมดวยพอลเมอรผสมเสน

ใยเซรา มกเพอใชเปนวสดทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

ชอผวจย 1. ผศ.ราพง เจรญยศ

กกกกกกกกกก 2. นายสทธสาร อนนตรตนชย

กกกกกกกกกกก 3. นายพพฒน สจตธรรมกล

สาขาวชารรรรรรรรรวศวกรรมอตสาหการ

ปงบประมาณรรรรรร2558

บทคดยอ

กกกกกกงานวจยนเปนการศกษาขอมลการสกกรอนของใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา เนองจาก

การปะทะเสยดสกบกระแสลมทมฝ นละอองปะปนอย อยางรนแรงตามความเรวของกระแสลมท

เกดขนทาใหเกดความเสยหายแกใบกงหนจนถงตวกงหนลม และตองเสยคาใชจายในการซอมบารง

คอนขางสง

จากปญหาดงกลาว ผดาเนนโครงการจงไดทาการคดคนวสดทจะมาทดแทนวสดทใชงาน

เดมซงเปนพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวโดยใชอพอกซผสมเสนใยแกวและหมดวยอพอกซผสม

เสนใยเซรามกเพอเพมความแขงผวของใบกงหนลม โดยทาการสรางชนงานทดสอบในอตราสวน

70:30, 60:40 และ 50:50 แลวนาไปทดสอบสมบตการทนแรงดง แรงดด ความแขงและการทนตอ

สกกรอน ทาการเปรยบเทยบสมบตวสด จากนนเลอกวสดทมสมบตเหมาะสมทสดเพอขนรปเปน

ใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

ผลการทดลอง ไดวสดพอลเมอรผสมเสนใยแกวและเสนใยเซรามกทอตราสวน 70:30 ม

สมบตทางกลดทสดคอ สามารถทนแรงดง 97.76 MPa การทนแรงดด 194.8 MPa มความแขง

103.5 HR เนองจากเปนอตราสวนผสมทมการจบตวกนพอดระหวางพอลเมอรกบเสนใยจงทาใหม

ความแขงแรงสง และมความตานทานตอการสกกรอนรอยละ 0.28 โดยน าหนก สามารถใชเปน

วสด ผลตเปนใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาได

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ข

Research Name The study of the qualification of polymer mixed glass fiber for the material

of the wirdwheel produced the electrie current.

Researcher Name Asst. Prof. Rampueng Jaroenyot

Mr. Suttisan Anuntaratanachai

Mr. Pipat Sujittamakul

Major Field Industrial Engineering

Budgets Year 2015

ABSTRACT

กกกกก This research studied the attrition of wind turbine blades for electricity generation caused

by the harsh friction of dust in the wind with the wind speed that resulted in the damage of wind

turbine blades and body and the high maintenance and repair expenses.

From the problems above, the project organizer created the substitute material for glass

fiber-reinforced polyester by using glass fiber-reinforced epoxy wrapped with ceramic-reinforced

epoxy to strengthen the wind turbine blades surface. The test pieces were made in 70:30, 60:40

and 50:50 ratio respectively and those were tested for tensile strength, flexural strength, hardness

and attrition resistance. Materials properties were compared and the most suitable material quality

was selected to make the wind turbine blades for electricity generation.

Results indicated that glass fiber-reinforced polyester wrapped with ceramic fiber-

reinforced epoxy at 70:30 compositions contained the best mechanical properties. It resisted

tensile strength at 98 MPa and resisted tensile strength at 195 MPa. Its hardness was 105 HRL. It

was the compositions that the cluster of polymer and fiber were tight so the hardness and strength

were very high and was able to resist the attrition from the dust in the wind at 0.28% by weight.

Therefore, it was the best suitable material for making the wind turbine blades for electricity

generation.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ค

กตตกรรมประกาศ

กกกกกกโครงการวจยฉบบนสามารถประสบสาเรจลลวงไปดวยดไดดวยความชวยเหลออยางดยง

ของ อาจารยภายในสาขาวศวกรรมอตสาหการ ซงใหคาปรกษาและแนะนาทเปนประโยชนเปน

แนวทางในระหวางการดาเนนงานและทสาคญไดใหกาลงใจแกคณะผวจยมาโดยตลอดโดยให

ขอแนะนาความคดเหนตลอดจนชวยแกไขปรบปรงในการดาเนนโครงการวจยฉบบนมาโดยตลอด

กกกกกกขอกราบขอบพระคณสาขาวชาวสดศาสตรมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบรทให

ความอนเคราะหในการใชหองปฏบตการ

กกกกกกขอกราบขอบพระคณภาควชาวนผลตภณฑ มหาวทยาลยเกษตรศาสตรทใหความ

อนเคราะหในการใชหองปฏบตทดสอบ

ขอกราบขอบพระคณ มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลทใหความอนเคราะหงบประมาณ

ในการดาเนนโครงการวจย

กกกกกกคณะผจดทาโครงการวจยใครขอขอบพระคณผทใหคาปรกษาและชวยเหลอเกยวกบ

เครองมอทใชในการทดลอง ตลอดจนนกศกษาทชวยดาเนนการคนควาและทดลองในโครงการวจย

ดวยจนทาใหโครงการวจยสาเรจลลวงไปไดดวยด และขอขอบพระคณ สาขาวศวกรรม

อตสาหการ มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ทใหความเออเฟอในดานสถานทและ

ดานเครองมอ เครองจกรตลอดจนอปกรณตางๆ ทจาเปนในการจดทาโครงการ และ

ขอขอบพระคณบคคลทานอนทเกยวของๆทมไดเอยนามมาในทนดวย

หากโครงการวจยนไมไดรบความอนเคราะหและความกรณาจากทานท งหลายทได

กลาวถงไป แลวขางตน โครงการวจยกคงไมสามารถดาเนนตอไปได ดงนนคณะผวจยจงขอกราบ

ขอบพระคณเปนอยางสงไว ณ โอกาสนดวย

กกกกกก

คณะผจดทา

ราพง เจรญยศ

สทธสาร อนนตรตนชย

พพฒน สจตธรรมกล

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ง

สารบญ

หนา

บทคดยอภาษาไทย ก

บทคดยอภาษาองกฤษ ข

กตตกรรมประกาศ ค

สารบญตาราง ฉ

สารบญภาพ ซ

สารบญแผนภม ฏ

บทท 1ก บทนา 1

1.1กกความสาคญของปญหา 1

1.2 จดประสงคของโครงการ 2

1.3 ขอบเขตของโครงการ 3

1.4 ขนตอนการดาเนนงาน 3

1.5dd ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 3

บทท 2 แนวคดและทฤษฎทสาคญ 5

2.1 นยามคาศพท 5

2.2 แนวคด 6

2.3 งานวจยทเกยวของ 7

2.4 คอมโพสต 11

2.5 สมบตของวสด 36

2.6 การออกแบบวสด 41

2.7 การทดสอบแรงดง 48

2.8 การทดสอบแรงดดงอ 50

2.9 การทดสอบความแขง 55

2.10 การสกหรอ 57

2.11 กงหนลมในประเทศไทย 61

2.12 การผลตใบกงหนลม 65

2.13 การประเมนผล 67

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

จ

สารบญ (ตอ)

หนา

บทท 3 การดาเนนงาน 70

3.1กกการวางแผนงาน 70

3.2กกการเตรยมการ 73

3.3กกการออกแบบการทดลอง 76

3.4กกการดาเนนการ 78

3.6กกการขนรปใบกงหน 93

บทท 4 การวเคราะหผลการดาเนนงาน 96

4.1 ผลการทดลอง 96

4.2 การเปรยบเทยบผลการทดลอง 102

บทท 5 สรปผลและขอเสนอแนะ 106

5.1 สรปผล 106

5.2 ปญหาในการดาเนนโครงการ 106

5.3 ขอเสนอแนะ 107

เอกสารอางอง 108

ภาคผนวก ก. 110

ขอมลอพอกซ 111

ขอมลเซรามค 113

ภาคผนวก ข. 115

ผลการทดสอบแรงดดงอ 115

ผลการทดสอบแรงดง 116

ผลการทดสอบความแขง 127

ภาคผนวก ค. 132

มาตรฐานการทดสอบ 133

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฉ

สารบญตาราง

ตารางท หนา

2.1 คาความตานทานแรงดงของคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใย15 17

2.2 ประสทธภาพของการเสรมแรงเมอมการจดเรยงตวของเสนใย 18

2.3 สมบตของพอลคารบอเนตทงแบบทไมเสรมแรงและเสรมแรงดวยเสนใย 19

2.4 คา Fracture Strength และความทนทานตอการแตกหกทอณหภมหอง 22

2.5 คณลกษณะทางกลทอณหภมหองของพอลเมอรบางชนด 25

2.6 สวนประกอบของเสนใยแกว 37

2.7 อณหภมสงสดทใชงานของเสนใยเซรามค 38

2.8 สตรการคานวณในการทดสอบแรงดดงอแบบ 3 จด 52

2.9 สตรการคานวณในการทดสอบแรงดดงอแบบ 4 จด 53

2.10 แสดงคาการวดความแขงแบบ Rockwell สเกลตาง ๆ 56

3.1 แผนการดาเนนโครงการวจย 71

3.2 อปกรณ 75

3.3 วสดในการทดลอง 76

3.4 สรปการออกแบบการทดลอง 77

3.5 การออกแบบสวนผสมของพอลเอสเตอรกบเสนใยแกและอพอกซกบเสนใยเซรามก 81

3.6 การออกแบบสวนผสมของพอลเอสเตอรกบเสนใยแกเสนใยเซรามก 83

4.1 ผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดงของวสดพอลเอสเตอรกบเสนใยแกว 96

4.2 ผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดงของวสดอพอกซกบเสนใยเซรามก 97

4.3 ผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดงของวสดพอลเอสเตอรกบเสนใยแกว 97

และเสนใยเซรามก

4.4 ผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดดงอของวสดพอลเอสเตอรกบเสนใยแกว 97

4.5 ผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดดงอวสดวสดอพอกซกบเสนใยเซรามก 98

4.6 ผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดดงอของวสดพอลเอสเตอรกบเสนใยแกว 98

และเสนใยเซรามก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ช

สารบญตาราง (ตอ)

หนา

4.7 ผลการทดสอบความแขง ของวสดพอลเอสเตอรกบเสนใยแกว 99

4.8 ผลการทดสอบความแขง วสดวสดอพอกซกบเสนใยเซรามก 99

49 ผลการทดสอบความแขง ของวสดพอลเอสเตอรกบเสนใยแกว และเสนใยเซรามก 99

4.10 ผลการทดสอบการสกกรอนของวสดผสม 100

4.11 ผลการทดสอบการสกกรอนของวสดผสม 101

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ซ

สารบญภาพ

ภาพท หนา

* 1.1กกการสกกรอนของใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา 1

***1.2กกการเสยหายของกงหนลมเนองจากการสกกรอน 2

***2.1กกใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา 6

***2.2กกลกษณะของเฟสทกระจายตวอย สงผลตอสมบต 11

2.3กกแผนผงการแบงประเภทของคอมโพสต 12

***2.4กกความสมพนธระหวางคา และความยาวของเสนใย 14

***2.5กกแสดงลกษณะการจดเรยงตวของเสนใยในเมทรกซแบบตางๆ 15

***2.6กกความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดของเสนใย เมทรกซ และ คอม 16

โพสตเสรมแรงดวยเสนใยแบบตอเนองและเรยงตวขนานกน

***2.7กกพฤตกรรมแรงเคนความเครยดของพอลเมอร 23

***2.8กกกราฟแรงเคนความเครยดแสดงคาความแขงแรงดงและจดจะนนของโพลเมอร 23

***2.9กกอธพลของอณภมตอกราฟแรงเคนความเครยดของ (Polymethyl Methacrylate) 24

***2.10 โครงสราง Spherulite ของ Polyethlene 26

***2.11 เสนใยแกว (Glass Fibers) 37

***2.12 เสนใยเซรามก (Ceramic Fibers)) 39

***2.13 อพอกซเรซน (Epoxy Resin) 39

***2.14 ตวทาแขง 40

***2.15 ตวถอดแบบ (Mold Release) 41

***2.16 วสดผสมหรอวสดเชงประกอบ 42

***2.17 การจาแนกประเภทของวสดผสม 43

***2.18 40ความสมพนธของความเคนและความเครยดของวสดยดหยนเชงเสน40 45

***2.19 ความสมพนธของความเคนและความเครยดของวสดยดหยนแบบไมเปน 45

เชงเสน (Nonlinear Elastic)

***2.20 40ความสมพนธของความเคนและความเครยดของวสดวสโคอลาสตก40

46

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฌ

**

*สารบญภาพ (ตอ)

ภาพท หนา

2.21 40การเปลยนแปลงรปรางอยางถาวร (Plastic) 46

***2.22 40การเปลยนแปลงความยาวและพนทหนาตดของวสดเมอไดรบแรง40 47

***2.23 เครองทดสอบแรงดง40 47

***2.24 40หลกการทดสอบแรงดง40 47

2.25 เครองทดสอบแรงดดงอ 50

***2.26 40หลกการทดสอบแรงดดงอ40 51

***2.27 40การทดสอบการดดงอแบบ 3 จด40 51

***2.28 การทดสอบการดดงอแบบ 4 จด 53

***2.29 ลกษณะรปรางของชนทดสอบแรงดดงอ 54

***2.30 ลกษณะของอปกรณจบยดสาหรบการดดงอแบบ 4 จด 54

***2.31 เครองทดสอบความแขง 55

***2.32 หลกการความแขงรอคเวลล 56

***2.33 ชนงานใบพดเกดการสกหรอรวมกบการกดกรอน (Wear Corrosion) 57

***2.34 เฟองทเสยหายดวยกลไกการสกหรอรวมกบการลาบนผวหนาจนเกดการกะเทาะของ 60

*** ฟนเฟอง

***2.35 กงหนลมวดนาเขาสนาเกลอ 61

***2.36 กงหนลมผลตไฟฟาขนาน 1 กโลวตต 3 ชด ณ. อทยานสงแวดลอมนานาชาต 63

***2.37 40ทงกงหนลมขนาน 200 กโลวตต แหงแรกในประเทศไทย ณ. เกาะลาน40 63

***2.38 กงหนลมผลตไฟฟาขนาน 150 kW ของการการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย 64

***2.39 การพฒนากงหนลมผลตไฟฟาขนานเลก 65

***2.40 15ใบกงหนลม15 65

***2.41 15 ลกษณะของแบบใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา15 67

***2.42 15 ตวอยางการหาคาเบยงเบนมาตรฐาน15 68

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ญ

***3.1 15เครองกด (Milling) 73

***สารบญภาพ (ตอ)

ภาพท หนา

3.2 เครองทดสอบความแขง (Hardness Tester) 73

***3.3 เครองทดสอบแรงดง (Universal Testing Machine) 74

***3.4 เครองทดสอบแรงดด (Universal Testing Machine) 74

***3.5 เครองยงทราย 75

3.6 15 แมแบบ15หลอขนรป 80

***3.7 15การลงแวกซถอดแบบ15 81

***3.8 การตดเสนใยและชงน าหนก 81

***3.9 การชงตวงตวทาแขง (Hardener Mekpo) และพอลเมอร 82

***3.10 การลงนายาพอลเมอรกบเสนใย 82

***3.11 ชนงานพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว 82

***3.12 ชนงานอพอกซผสมเสนใยเซรามก 83

***3.13 วสดทาแมแบบ 83

***3.14 การลงแวกซถอดแบบ 84

3.15 การชงน าหนกเสนใยแกวและเสนใยเซรามก 84

3.16 การชงพอลเมอรและตวงตวทาแขง 84

3.17 การลงนายาพอลเมอรกบเสนใย 85

3.18 ชนงานทแขงตวและออกจากแบบ 85

3.19 ตดแผนชนทดสอบ 86

***3.20 การกดชนงานทดสอบ 86

***3.21 ชนงานทดสอบแรงดง 86

3.22 ชนงานทดสอบแรงดด 87

3.23 ชนงานทดสอบความแขง 87

3.24 การตดตงชนทดสอบเขากบเครองทดสอบ 88

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฎ

3.25 การขาดของชนงานทดสอบ 88

สารบญภาพ (ตอ)

ภาพท หนา

3.26 ชนงานพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบหนาดวยอพอกซผสมเสนใยเซรามก 89

3.27 การตดตงตวอยางทดสอบเขากบจดรองรบ 90

3.28 การเพมแรงใหกบตวอยางทดสอบอยางชาๆ 90

3.29 ชนงานทดสอบแรงดดชนดเสรมแรงดวยเสนใยหลงทาการทดสอบ 90

3.30 การวางชนทดสอบความแขง 91

3.31 การทดสอบความแขง 92

3.32 เครองยงทรายทดสอบการกดกรอน 92

3.33 ชนงานทดสอบการสกกรอน 93

3.34 ทาการลงแวกซแมแบบใบกงหน 93

3.35 วางเสนใยเพอเสรมแรง 94

3.36 ถอดแบบใบกงหนลม 94

3.37 ใบกงหนหลงการตกแตงและทาส 94

3.38 การประกอบและตดตงกงหนลม 95

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ฏ

สารบญแผนภม

แผนภมท หนา

3.1 ขนตอนการดาเนนโครงการวจย 72

3.2 ขนตอนการดาเนนงาน 79

4.1 ความสามารถในการรบแรงของ พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว 101

4.2 ความสามารถในการรบแรงของอพอกซผสมเสนใยเซรามก 102

4.3 ความสามารถในการรบแรงของ พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวและเสนใยเซรามก 102

4.4 การเปรยบเทยบความสามารถในการรบแรงของวสดผสม 103

4.5 ผลการทดสอบความแขงของวสดผสม 103

4.6 ผลการทดสอบความตานทานตอการสกกรอน 104

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

1

บทท 1

บทนา

งานโครงการนมจดมงหมายทจะศกษาคณสมบตของวสดในดานความตานทานแรงดง

แรงดดงอและการทดสอบความแขงของวสด ซงคอมโพสตททาจากพอลเมอรเสรมแรงดวยชนด

เสนใย ไดแก พอลเมอรผสมเสนใยเซรามก และใยแกวหมดวยพอลเมอรผสมเสนใยเซรามก ดงนน

คณะผจดทาโครงการจงมแนวคดทจะคนควาขอมลและศกษาคณสมบตของวสดเพอนามาสรางเปน

กงหนลมผลตกระแสไฟฟา

1.1กกความสาคญของปญหา

งานโครงการนมจดมงหมายทจะศกษาคณสมบตของวสดในดานความตานทานแรงดง แรงดดงอการทดสอบความแขงของวสดและการกดกรอน เพอทาการศกษาสมบตวสดพอลเมอร

ผสมเสนใยแกวหมดวยพอลเมอรผสมเสนใยเซรามกเพอใชเปนวสดทาใบกงหนลมผลต

กระแสไฟฟา ดงนนคณะผจดทาโครงการจงมแนวคดทจะคนควาขอมลและศกษาคณสมบตของ

วสดเพอนามาสรางเปนกงหนลมผลตกระแสไฟฟา โดยทวไปกงหนลมผลตกระแสไฟฟาจะม

สวนประกอบหลกคลายๆกน ซงจะแตกตางกนบางในเรองของรายละเอยด ดงนนประเภทของกน

หนลมจะแบงตามลกษณะการวางเพลา ซงแบงออกเปน 2 ชนด คอ กงหนลมทมเพลาในแกนนอน

และกงหนลมทมเพลาในแกนตง ซงใบของกงหนลมจะทาหนาทรบลมและปะทะเสยดสกบกระแส

ลมอยางรนแรงตามความเรวของกระแสลมทเกดขน ในขณะเดยวกนภายในกระแสลมยอมปะปน

กบฝ นละอองทมขนาดตางๆปลวมาปะทะกบใบของกงหนโดยเฉพาะสวนของสนใบ กจะเกดการ

เสยดสและสกกรอนไดเรว ถาใบทาจากวสดทมความแขงและความแขงแรงตาทาใหตองเสยเวลา

และคาใชจายในการซอมแซม

15ภาพท 1.1 การสกกรอนของใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

2

ภาพท 1.2 การเสยหายของกงหนลมเนองจากการสกกรอนของใบกงหน

15 ผดาเนนโครงการวจยมแนวคดวาถาเรานาวสดพอลเมอรผสมเสนใยแกวและเสนใยเซรามกท

เปนวสดผสมทมสมบตทดรวมหลายๆดาน เชน15 พอลเมอรผสมเสนใยแกว จะทาใหวสดมสมบตด

ขน เพราะเปนการรวมเอาจดเดนของวสดโพลเมอร กบจดเดนของเสนใยแกวเขาไวดวยกน โดยเนอ

หลกของโพลเมอรทาหนาทกระจายแรง ทกระทาตอวสดลงไประหวาง เสนใยแตละเสน และโพล

เมอรยงทาหนาทปกปองเสนใยไมใหเสยหาย เนองจากการเสยดสและ การกระแทก ผลของการรวม

โพลเมอรกบเสนใยเสรมแรง ทาใหวสดโพลเมอรคอมโพสตมจด เดนหลายอยาง ไดแก มคาความ

แขงแรงและความแขงตง (Stiffness) สง สามารถขนรปงาย น าหนกเบา และทนทานตอ

สภาพแวดลอมตาง ๆ สวน เสนใยเซรามคจะมความแขงแรงสง มโมดลสสง มการนาไฟฟา

คอนขางตา และทนทานตอความรอน และการสลายตวเมอถกความรอนสง ในบางกรณเสนใย

เซรามคสามารถทนความรอนไดถง 1,800° C และสามารถอยในสภาวะทถกออกซไดส และไมถก

ออกซไดส บางครงอาจใชอณหภมใกลเคยงกบอณหภมทถกหลอมละลายโดยไมถกทาลาย

ดงนนวสดพอลเมอรผสมเสนใยแกวและเสนใยเซรามก ยอมมสมบต ดานความแขงแรง

ความแขง และการทนตอสภาพอากาศทด สมารถนามาทาเปนใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาซงจะ

ทาใหใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟามความทนทาน และ มน าหนกเบากวาวสดหลายๆ ชนด ทาให

ลดคาใชจายในการซอมใบกงหนลม และอายการใชงานของกงหนนานขน

151.2กกจดประสงคของโครงการ

15กกกกก 1.2.1 เพอศกษาความเหมาะสมของวสดในการใชทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

1 5 1.2.2 เพอศกษาสมบตทางกลของวสดททาการทดสอบความตานทานแรงดง ความ

ตานทานแรงดด ทดสอบความแขงและการทนตอการสกกรอน

15กกกกก 1.2.3 เพอคดคนวสดใหมๆในงานวศวกรรมทมความแขงแรงและนาหนกเบากกกกกก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

3

1.3 ขอบเขตการดาเนนการ

15 1.3.1 สรางชนงานทดสอบจาก15พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว15 โดยกระบวนการผลต

แบบทามอ ในอตราสวนผสม 70:30, 60:40 และ 50:50 จานวน 50 ชน

15 1.3.2 สรางชนงานทดสอบจากอพอกซผสมเสนใยเซรามกโดยกระบวนการผลตแบบ

15ทามอ ในอตราสวนผสม 70:30, 60:40 และ 50:50 จานวน 50 ชน

201.3.153 สรางชนงานทดสอบจากพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวเคลอบทบผวหนาดวย

15อพอกซผสมเสนใยเซรามก โดยกระบวนการผลตแบบทามอ ในอตราสวนผสม 1570:30, 60:40 และ

50:5015 จานวน 50 ชน

1.3.4 ทาการทดสอบทางกล ไดแก

1. ทดสอบการตานทานตอแรงดง

15 2. ทดสอบการตานทานตอแรงดด

15 3. ทดสอบความแขง

15 4. ทดสอบการสกกรอน

15 1.3.5 สรางใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาจากวสดผสมททดลอง จานวน 3 ใบ

1.4กกขนตอนการดาเนนงาน

15กกกก 1.4.1 ศกษาขอมลวสด และวธการทาชนงานทดสอบรวมทงหลกการทางานของใบ

กงหนลมผลตกระแสไฟฟา และวธการทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

15กกกกก 1.4.2 วางแผนและออกแบบการทดลอง

15กกกกก 1.4.3กเตรยมเครองมอ อปกรณ และวสดทเกยวของ

15กกกกก 1.4.4กสรางชนงานทดสอบ

15กกกกก 1.4.5กทาการทดสอบ ความทนตอแรงดง ความทนแรงดดงอ ความแขงและการทนตอ

การสกกรอน

15กกกกก 1.4.6กประเมนผลและสรปผล

15กกกกก 1.4.7กสรางใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาจากวสดททาการทดลองทมสมบตเหมาะสม

1.5กกประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1.5.1 ทราบคณสมบตทางกลของวสดทนามาทดลองเพอใชทาใบกงหนลมผลต

กระแสไฟฟา

1.5.2 ไดวสดในงานวศวกรรม สาหรบใชทาเปนใบกงหนลมทมความแขงแรง น าหนก

เบา ทนตอการสกกรอน และทนตอสภาพแวดลอมไดด ทดแทนการใชไมและโลหะ

1.5.3 สามารถนาความรทได ไปประยกตใชในอนาคตตอไป

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

4

1.5.4 บรณาการงานวจยกบการเรยนการสอน

1.5.5 สามารถ จดสทธบตร และเผยแพรความรงานวจย เพอชอเสยงของมหาวทยาลย

1.5.6 สามารถพฒนาทาเปนอตสาหกรรมวสาหกจขนาดกลางและขนาดยอม(SMEs)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

5

บทท 2

แนวคดและทฎษฎทสาคญ

กกกกกก ในการวจยโครงการ ศกษาสมบตของวสดพอลเมอรเพอใชเปนวสดทาใบกงหนลมผลต

กระแสไฟฟาครงน ตองอาศยความรความเขาใจในงานวจยทเกยวของและศกษาทฤษฎเกยวกบวสด

พอลเมอร วสดเสรมแรง วสดคอมโพสต สมบตทางกล ตลอดจนการออกแบบวสดผสม และการ

ทดสอบวสดสาหรบนาไปใชทาใบกงหนลม ดงรายละเอยดตอไปน

2.1กกนยามศพททสาคญ

2.1.1 คอมโพสต(Composite) เปนวสดทมองคประกอบทางเคมหรอโครงสรางแตกตาง

กนตงแตสองชนดขนไปมาผสมกน ซงวสดทไดจะมคณสมบตของวสดเรมตนรวมกน โดยทวไป

แลวคอม โพสตทจะประกอบดวยวสดตวหนงทาหนาทเปนเนอหรอเมทรกซ (Matrix) และวสดท

ทาหนาทเปนเฟสทกระจายตวอย (Dispersed Phase)ในเมทรกซนนหรออาจเรยกวาเปนเฟส

เสรมแรง (Reinforced Phase) คอมโพสตสามารถแบงออกไดเปนสาม ประเภทใหญ ๆ คอ คอมโพ

สตเสรมแรงดวยอนภาค (Particle-Reinforced Composite) คอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใย (Fibre-

Reinforced Composite) และ คอมโพสตโครงสราง (Structural Composite) นอกจากนคอมโพสต

แตละประเภทยงสามารถแบงประเภทยอย ๆ ไดอก

2.1.2 พอลเมอร(Polymer) เปนสสารทมโครงสรางโมเลกลเปนสายโซยาว หรอ

ประกอบดวยอะตอมนบหลายพนอะตอมมาเชอมตอกน คาวา Poly หมายถงมากหรอหลาย ๆ สวน

Mer คอหนงหนวยเมอรวมกนแลวความหมายจงเปนหลาย ๆ หนวยทมาตอเชอมกน โดยทวไป Mer

หรอหนวยซาจะเปนสารประกอบไฮโดรคารบอน แตหนวยซาจะเชอมตอกนดวยพนธะเคมประเภท

โควาเลนต ซงพอลเมอรเปนผลลพธจากปฏกรยาพอลเมอรไรเซชน และแตละชนดของพอลเมอร

อาจมสมบตแตกตางกน เนองจาก ขนาดโซของโมเลกลหรอโครงสรางเคมของหนวยซ าทตางกน

พอลเมอรปจจบนไดรบการยอมรบและถกนามาใชทดแทนวสดดงเดมไดแก ไม โลหะ แกวหรอ

เซรามค หากพจารณาเปรยบเทยบกนคราว ๆ อาจพบวาพอลเมอรมกจะแขงแรงนอยกวาวสดดงเดม

ไมทนตอการใชงานทอณหภมสงหรอตามาก และสมบตของพอลเมอรอาจเปลยนแปลงไปไดตาม

เวลา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

6

2.1.3 เสนใยเซรามค ( Ceramic Fibers เปนเสนใยประเภทพอลครสตลไลน

( Polycrystalline ) ประกอบดวยออกไซดของโลหะคารไบดของโลหะไนไตรของโลหะหรอ

สวนผสมอนๆ ในกรณนถอวาซลกอนหรอโบรอนเรมมการนาไปใชงานกบดานอากาศ นวเคลยร

และโรงงานเคม เพราะงานเหลานตองการเสนใยทมความทนทานสงและมความคงทนความรอนสง

และมความคงทนตอความรอนมากกวาเสนใยแกว อกประการมความตองการสรางวสดทม

สมรรถนะดานเชงกลทดเยยม เบา แตแขงแรง และทนความรอนสง

2.2กกแนวความคด

แนวคดนมจดมงหมายทจะศกษาคณสมบตของวสด ในดานความตานทานแรงดง แรงดด

งอ และการทดสอบความแขงของวสด ททาจากพอลเมอรผสมเสนใยแกวหมดวยพอลเมอรผสมเสน

ใยเซรามก เนองจากเลงเหนปญหาของใบกงหงลมของเกาเกดการชารดเนองจากวสดทามาจากไม

จงไมมความสามารถในการตอตาน หรอตานทานตอตวการทาลายไมตางๆ ทสาคญ คอ รา ทาใหไม

ผ หรอเสยส มอดและปลวก เปนแมลง ซงอาศยกนสารในไม หรอเนอไมเปนอาหา ดงนนคณะ

ผจดทาโครงการจงมแนวคดทจะคนควาขอมลและศกษาคณสมบตของวสดพอลเมอรผสมเสนใย

แกวหมดวยพอลเมอรผสมเสนใยเซรามกเพอนามาสรางเปนกงหนลมผลตกระแสไฟฟา ดงนน

ผวจยมความคดวาถาเรานาวสดผสมทมสมบตรวมหลายดาน ทงดานความแขง และการทนตอ

สภาพอากาศมาทาเปนใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟากจะทาใหใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาม

ความทนทาน และ มน าหนกเบากวาวสดหลายๆ ชนด ทาใหลดคาใชจายในการซอมใบกงหนลม

ผลตกระแสไฟฟา และอายการใชงานของกงหนนานขน ผวจยมความคดวาถาเรานาวสดผสมทม

สมบตรวมหลายดาน ทงดานความแขงแรง ความแขง และการทนตอสภาพอากาศมาทาเปนใบ

กงหนลมผลตกระแสไฟฟากจะทาใหใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟามความทนทาน และ มน าหนก

เบากวาวสดหลายๆ ชนด ทาใหลดคาใชจายในการซอมใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา และอายการ

ใชงานของกงหนนานขน เพอเปนแนวความคดทจดทาโครงการทแกปญหา ดงรป

ภาพทก2.1กกใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

7

2.3กกงานวจยทเกยวของ

กกกกก 2.3.1 เตชพทธ ฟกเปยม และ สนตสข นนทยกล [1] ไดศกษาผลของกระบวนการผลต

ตอสมบตทางกลของวสดประกอบใยแกว อพอกซในทสภาวะอณหภมปกตเมอป 2553 ไดศกษาผล

ของกระบวนการผลตตอสมบตทางกลของวสดประกอบดวยวธการอดเยนดวยความดน 4 คา ไดแก

ความดนบรรยากาศ 3, 5 และ 7 บาร วสดทเลอกนามาผลตเปนสวนประกอบ ไดแก เสนใย (E-glass)

และอพอกซเรซน โดยทาการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D 3039/D 3039M – 00 (2006) สาหรบ

ชนงานทมการจดเรยง [0/90]2s และ ASTM D 3518/D 3518 จากนนทาการเปรยบเทยบคาทไดจาก

การทดสอบกบการคานวณดวยทฤษฎลามเนชนคลาสสค ขนแรกทาการวเคราะหดวยวธทางไฟ

ไนตเอเลเมนตเพอสรางหวกดอลมเนยมทจะนามาใชในกระบวนการอดเยน ซงสามารถผลตชนงาน

ไดตงแตความดน 1-40 บาร จากนนผลตชนงานทดสอบและทาการทดสอบ พบวาชนงานททาการ

ผลตตงแตความดนตงแต 3 บารขนไปจะทาใหคาสดสวนของเสนใยตอปรมาตรและความหนาม

คาคงท โดยคาความแขงแรงของวสดประกอบทผานกระบวนการผลตทความดน 3 บาร มคามาก

ทสด และคาความคลาดเคลอนของสมบตทางกลมคาไมเกน 10.25% แตสาหรบนนมคาความ

แขงแรงของชนงานทมคาความคลาดเคลอนเทากบ -36.53% และ 8.40%

กกกกก 2.3.2 วชย โรยนรนทร[2] ไดวจยพฒนา สาธตตนแบบเทคโนโลยกงหนลมผลตไฟฟา

ความเรวลมตา มจดมงหมายหลกคอการสามารถสรางตนแบบและการใชเทคโนโลยการผลตไฟฟา

จากพลงงานลมอยางเหมาะสม โดยเปนททราบกนดวากงหนลมผลตไฟฟานนมตนกาเนดมาจาก

ประเทศในแถบยโรปหรอประเทศทมความเรวลมสง ทาใหการออกแบบยอมตองใหเหมาะสมกบ

ความลมเฉลยคอนขางสงตามไปดวย ประเทศในแถบยโปซงจะมความเรวลมเฉลยอยทประมาณ7-8

เมตรตอวนาท นนมความแตกตางสงมากกบลมในประเทศไทยหรอประเทศในแถบรอนทม

ความเรวลมเฉลยอยแคเพยง 3-4 เมตรตอวนาทเทานนดงนนการใชกงหนลมผลตไฟฟาทนาเขามา

จากตางประเทศอาจไมมความเหมาะสมตอการใชงานสาหรบประเทศทมลมตา หากตองการนา

กงหนลมผลตไฟฟามาใชงานจงตองมการพฒนาเทคโนโลยการผลตไฟฟาจากกงหนลมขนเองใน

ประเทศ ในการศกษาครงนเปนการศกษา และวจยรวมทงการผลตกงหนลมตนแบบขนมา 2 ชนด

คอกงหนลมแนวแกนนอนจานวน 1 ตว กงหนลมแนวแกนตงจานวน 1 ตว และนามาเปรยบเทยบ

กบกงหนลมแนวแกนนอนทนาเขามาจากตางประเทศอก 1 ตว ซงกงหนลมทง 3 ตวมกาลงการผลต

ไฟฟาสงสดเทากน คอ 5 กโลวตตผลจากการวเคราะหเหนไดวากงหนลมแนวแกนตงทผลตใน

ประเทศตองมการศกษาวจยเพมเตมเนองดวยการเรมหมนตวได ทความเรวลมสงเกนไป สาหรบ

ความสาเรจเกดขนกบกงหนลมแนวแกนนอนทผลตในประเทศสามารถทางานไดดกวากงหนลมท

นาเขามาจากตางประเทศโดยคดประสทธภาพรวมอยทประมาณ 35 เปอรเซนตขณะทกงหนลม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

8

นาเขามาจากตางประเทศหากนามาใชงานทความเรวลมตาอาจมประสทธภาพในการทางานเพยง

15-20 เปอรเซนตเทานน ทาใหการผลตไฟฟาตอวนมความแตกตางกนมาก ดงนนจากผลการ

ศกษาวจยครงน ทาใหไดตนแบบกงหนลมผลตไฟฟาแนวแกนนอนขนาด 5 กโลวตตทมความ

เหมาะสมตอการผลตไฟฟาเหมาะสมกบลมในประเทศทมความเรวลมเฉลยท 3-4 เมตรตอวนาทเพอ

นาไปใชงานในพนทตางๆไดตอไปโดยพลงงานไฟฟาทผลตไดจากกงหนลมทไดทาการศกษาและ

วจยและผลตในประเทศแบบแนวแกนนอนขนาด 5 กโลวตตผลตไฟฟาได 120 หนวยทางไฟฟาใน

ขณะทกงหนลมนาเขามาจากตางประเทศทมกาลงการผลตเทากนผลตไฟฟาได 20 หนวยจากผลการ

ทดสอบ 1เดอน

กกกกก 2.3.3 ศรต ศรสนตสข ,สมพนธ ไชยเทพ ,ดามร บณฑรตนและ ชาย รงสยากล [3] ได

ศกษาการเปรยบเทยบความตานทานแรงดงของวสดคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยไผ ใยแกว และ

คารบอนไฟเบอร ใน อตสาหกรรมแปรรปไมไผในจงหวดเชยงใหมมเศษใยไผเหลอทงเปนจานวน

มาก ซงเศษใยไผอาจจะสามารถใชเสรมแรงวสดคอมโพสตทใชเปนแผนขนรปตางๆได การนาเศษ

ใยไผมาเสรมแรงวสดคอมโพสตจะชวยลดตนทนการผลตวสดแผนได งานวจยนจงมจดมงหมายท

จะศกษาความตานทานแรงดง และโมดลสแรงดงของวสดคอมโพสตแผนทาจากโพลเอสเตอรเรซน

เสรมแรงดวยเศษใยไผ ซงเปนเสนใยชนดสน เปรยบเทยบกบการเสรมแรงของเสนใยชนดยาว

ไดแก ใยไผ ใยแกว และคารบอนไฟเบอรและผลการทดสอบแรงดงพบวาคารบอนไฟเบอรมสมบต

ดทสด สวนเสนใยไผชนดยาวมสมบตใกลเคยงกบใยแกว โดยวสดคอมโพสตทเสรมแรงดวยเสนใย

ไผชนดยาวจะมความตานทานแรงดงนอยกวาเลกนอย แตมโมดลสสงกวาใยแกว ซงอาจใชทดแทน

ใยแกวในการเสรมแรงได สวนเศษใยไผมสมบตดอยทสด เพราะไมชวยเพมความตานทานแรงดง

แตชวยเสรมโมดลสแรงดงเลกนอย ดงนนหากจะนาเศษใยไผไปใชเสรมแรงแผนคอมโพสต ตองใช

กบงานทไมตองการความแขงแรงมาก นาหนกเบา และตนทนตา

กกกกก 2.3.4 กษมา จารกาจรและวมลกษณ สตะพนธ[4] ไดศกษาพอลโพรพลนคอมโพสทจาก

เสนใยปานศรนารายณทผานการดดแปรดวยความรอน ผลการทดสอบพบวาคาความทนตอแรงดง

คาความเคน ณ จดคราก และคามอดลสของยงกของพอลโพรพลนเพมขนเมอมการใสเสนใยปาน

ศรนารายณท งกรณดดแปรดวยความรอน และทางเคม ในทางตรงขามคาความยดหยน ณ จด

แตกหกและคาความทนตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทจะมคานอยกวาพอลโพรพลน

อยางไรกตามเมอเปรยบเทยบระหวางการดดแปรทงสองวธจะเหนวา คาความทนตอแรงดง คาความ

เคน ณ จดคราก และมอดลสของยงกจะมคาใกลเคยงกน สาหรบกรณพอลโพรพลนคอมโพสทท.ม

การเตมยางพบวา คาความทนตอแรงดง คาความเคน ณ จดคราก และมอดลสของยงกมคาลดลง

สวนคาความยดหยน ณ จดแตกหกและคาความทนตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

9

แนวโนมเพมขนเมอปรมาณยางเพมขน เมอเปรยบเทยบสมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสททท

มการเตมยางทงกรณทเสนใยผานการดดแปรดวยความรอนและทางเคม พบวาคาความทนตอแรงดง

คาความเคน ณ จดคราก และคามอดลสของยงกใกลเคยงกน โดยพอลโพรพลนคอมโพสททมการ

เตมยาง EPDMจะมคาความทนตอแรงดง คาความเคน ณ จดคราก และมอดลสของยงกสงกวายาง

ธรรมชาตเลกนอย สวนคาความยดหยน ณ จดแตกหก และคาความทนตอแรงกระแทกนน พอล

เมอรคอมโพสททมการเตมยางธรรมชาตจะมคาสงกวายาง EPDM ,มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

เรองพอลโพรพลนคอมโพสทจากเสนใยปานศรนารายณท+ผานการดดแปรดวยความรอน

กกกกก 2.3.5 พฤตพงศ พนธมนส โสภา [5] ไดศกษาความคงทนและสมบตของเสนใยปอกระเจา

ทปรบปรงผวผสมในวสดยางคอมโพสต งานวจยนเปนการศกษาวธการปรบปรงผวของเสนใยตอ

ความคงทนและสมบตเชงกลของเสนใยธรรมชาตและสมบตเชงกลของยางคอมโพสต การ

ปรบปรงผวเสนใยทใชในงานวจยนแบงออกเปนสามแบบคอการปรบปรงผวเสนใยดวยวธทางเคม

โดยใชโซเดยมไฮดรอกไซดเพอเปนการทา ความสะอาดสงสกปรกตางๆบนผวของเสนใย การ

ปรบปรงผวเสนใยดวยวธทางกายภาพโดยใชน า ยางเพอใหน า ยางเคลอบผวของเสนใยและทา

หนาทเปนสารเชอมประสานระหวางยางทเปนแมทรกซและเสนใยทเปนสารเสรมแรงและการปรบ

ผวเสนใยดวยโซเดยมไฮดรอกไซดรวมกบน า ยาง จากการศกษาเรองเวลาทใชควบคมความหนา

ของยางบนผวของเสนใยพบวาเวลามผลนอย-มากเมอใชปรมาณเนอยางแหงในน า ยางธรรมชาต

(DRC) 1050% แตเมอปรมาณ DRC เปน 60% ตองอาศยเวลาเพอใหนา ยางแทรกเขาไปในเสนใย

เนองจากน า ยางมความหนดสง ซงปจจยทมผลตอความหนาของยางบนผวของเสนใยอยางมากคอ

ปรมาณยางแหงในน า ยางโดยเมอปรมาณเนอยางแหงในน า ยางเพมสงขนนา หนกของยางแหงท

เกาะบนผวของเสนใยกเพมมากขน จากการศกษาความคงทนทางความชนของเสนใยพบวาหลงจาก

ทเสนใยไดรบการปรบปรงผวดวยโซเดยมไฮดรอกไซดอยางเดยวทา ใหเสนใยมคาการดดความชน

ทเพมขนจากเสนใยเดม 9.164% เปน 11.072% แตเมอนา เสนใยไปปรบปรงผวดวยน า ยางพบวาคา

การดดความชนของเสนใยลดลงตามปรมาณเนอยางแหงในน า ยางทเพมขน เสนใยทมคาการดด

ความชนตา ทสดคอเสนใยปรบปรงผวดวยนา ยางทม DRC 60% ซงมคาความชนเพยง 1.554% จาก

การศกษาสมบตของเสนใยพบวาคาความเหนยวของเสนใยมคาลดลง 2 เทา หลงจากมการปรบปรง

ผว จากเดมคาความเหนยวของเสนใยปอกระเจาอยท 2.10 gf/den เมอปรบปรงผวดวยโซเดยมไฮดร

อกไซดคาความเหนยวของเสนใยลดลงเหลอเพยง 1.09 gf/den และเมอปรบปรงผวดวยน ายางกยง

ทา ใหคาความเหนยวของเสนใยลดลงตามลาดบ คาการทนแรงดงของเสนใยมคาเพมสงขนหลงจาก

ปรบปรงผวดวยนา ยางธรรมชาตโดยเสนใยทแสดงคาการทนแรงดงไดสงทสดคอเสนใยทปรบปรง

ผวดวยน ายางทม DRC 30% โดยมคาถง 1.058 MPa ซงเสนใยเดมมคาการทนแรงดงเพยง 0.922

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

10

MPa คามอดลสของเสนใยมคาลดลงหลงจากปรบปรงผวดวยโซเดยมไฮดรอกไซดและมคาเพม

สงขนเมอปรบปรงผวดวยนา ยาง สวนคาระยะยดของเสนใยมคาลดลงเลกนอยหลงจากปรบปรงผว

ดวยน ายางทมปรมาณ DRC 1040% และเพมขนเมอปรบปรงผวดวยน า ยางทมปรมาณเนอยางแหง

50-60%DRC ยางธรรมชาตคอมโพสตทเสรมแรงดวยเสนใยปรบปรงผวดวยโซเดยมไฮดรอกไซด

รวมกบนา ยางมคาการทนแรงดงลดลงเมอปรมาณเสนใยเพมสงขนคอ 13.50, 11.80, 9.90 และ 7.30

MPa ตามลาดบ แตยงคงสงกวายางคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยไมปรบปรงผว ซงมคาการทน

แรงดงคอ 8.70, 5.30, 4.70 และ 5.50 MPa ตามลาดบ ในขณะทคาความแขงทผวและคามอดลสท

100% และ 300% มแนวโนมเพมสงขนเมอปรมาณเสนใยเพมสงขนและพบวาคอมโพสตเสรมแรง

ดวยเสนใยไมปรบปรงผวกบคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยปรบปรงผวดวยนา ยางแสดงคามอดลส

ท 100% และ 300% และคาความแขงทผวทดทสดเปนผลมาจากคาการทคอมโพสตมแรงดงดด

ระหวางเสนใยกบยางด ซงดไดจากคา Qf/Qg และคา 1/Q จากการศกษาลกษณะทางสณฐานวทยา

ของคอมโพสตพบวาการทคอมโพสตแสดงคาการทนแรงดงทดขนเปนผลมาจากชองวางระหวาง

เสนใยกบยางลดลง ซงคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยปรบปรงผวดวยนายางทมปรมาณเนอยางแหง

10% กบคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยปรบปรงผวดวยโซเดยมไฮดรอกไซดรวมกบน ายางทม

ปรมาณเนอยางแหง 10% แสดงถงชองวางทเลกทสด ,มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร

เรองศกษาความคงทนและสมบตของเสนใยปอกระเจาทปรบปรงผวผสมในวสดยางคอมโพสต

กกกกก 2.3.6 เอกกว เสร,เดชา นาคจนทรและเรองชย รกชาต [6] ไดศกษาสมบตวสดผสมพอล

เมอรกบเสนใยและพอลเมอรกบอนภาคเพอใชเปนวสดทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา จาก

การศกษาปญหา ผจดทาโครงการจงไดทาการออกแบบการทดลองโดยการสรางตวอยางชนงานทดสอบ 2

ประเภทคอประเภทเสนใยและประเภทอนภาคไดแก อพอกซ เรซนผสมเสนใยคารบอน อพอกซ เรซนผสม

เสนใยแกว อพอกซเรซนผสมเสนใยอะลมเนยม อพอกซเรซนผสมอนภาคคารบอน อพอกซ เรซนผสม

อนภาคแกวและ อพอกซ เรซนผสมอนภาคอะลมเนยม ในอตราสวน 2.5:1 นาวสดทไดไปทดสอบสมบต

การทนแรงดง แรงดดและความแขงและทาการเปรยบเทยบสมบตวสดแตละชนด จากนนเลอกวสดทมสมบต

เหมาะสมทสดเพอใชทากงหนลมผลตกระแสไฟฟา ผลการทดลองทไดจากวสด 2 ประเภท วสดประเภทเสน

ใยทมสมบตทางกลดทสดคอ วสดอพอกซผสมเสนใยคารบอนมสมบตทนแรงดงสงสดเฉลย 1,550 N/2mm แรงดดสงสดเฉลย 352 N/ 2mm และความแขงสงสดเฉลย 107 HRL รองลงมาเปนวสดอพอกซผสม

เสนใยแกวทมสมบตทนแรงดงเฉลย 965 N/ 2mm สมบตทนแรงดดเฉลย 171 N/ 2mm ความแขงเฉลย 80

HRL วสดประเภทอนภาคทมสมบตทางกลดทสดคอวสด อพอกซผสมอนภาคแกวมสมบตทนแรงดงสงสด

เฉลย 41 N/ 2mm แรงดดสงสดเฉลย 70 N/ 2mm และความแขงสงสดเฉลย 105 HRL วสดทใชทาใบกงหน

ลมผลตกระแสไฟฟา สวนของวสดเนองานใชอพอกซผสมเสนใยแกว เพราะมราคาถกกวาวสดอพอกซผสม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

11

เสนใยคารบอน ในสวนของวสดหมผวใชอพอกซผสมเสนใยคารบอน ,มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล

สวรรณภม ศนยนนทบร นายเอกกว เสร นายเดชา นาคจนทรและนายเรองชย รกชาต เรองศกษา

สมบตวสดผสมพอลเมอรกบเสนใยและพอลเมอรกบอนภาคเพอใชเปนวสดทาใบกงหนลมผลต

กระแสไฟฟา

2.4ก คอมโพสต (Composite)

กกกกก สภาสน ลมปานภาพ[7] ไดกลาวไวดงน คอมโพสต (Composite) คอวสดทม

องคประกอบทางเคมหรอโครงสรางแตกตางกนตงแตสองชนดขนไปมาผสมกนซงวสดทไดจะม

สมบตของวสดเรมตนรวมกนโดยทวไปแลวคอมโพสตจะประกอบดวยวสดตวหนงทาหนาทเปน

เนอหลกหรอเมทรกซ (Matrix) และวสดททาหนาทเปนเฟสทกระจายตวอย (Dispersed Phase) ใน

เมทรกซนนหรออาจเรยกวาเปนเฟสเสรมแรง (Reinforced Phase) ยกตวอยางคอมโพสตทพบใน

ธรรมชาต เชนไม ซงเปนวสดเชงประกอบระหวางลกนน (Lignin)กบเสนใยเซลลโลส (Cellulose

Fiber) หรอกระดกซงเปนคอมโพสตระหวางแรอะพาไทต (Apatite) กบโปรตนคอลลาเจน

(Collagen) เปนตน

ภาพทก2.2กกลกษณะตางๆของเฟสทกระจายตวอยทสงผลตอสมบตสดทายของคอมโพสตไดแก

ความเขมขน (ปรมาณ) ขนาด รปราง การกระจาย และการจดเรยงตว

กกกกกก คอมโพสตสามารถแบงออกไดเปน 3 ประเภทใหญๆ คอ คอมโพสตเสรมแรงดวยอนภาค

(Particle-Reinforced Composite) คอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใย (Fiber-Reinforced Composite)

และคอมโพสตโครงสราง (Structural Composite) นอกจากนแลว คอมโพสตแตละประเภทยง

สามารถเปนประเภทยอยๆไดอก ดงแสดงในแผนผง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

12

ภาพทก2.3กกแผนผงการแบงประเภทของคอมโพสต

2.4.1 คอมโพสตเสรมแรงดวยอนภาค คอมโพสตเสรมแรงดวยอนภาค คอคอมโพสตทม

อนภาคของวสดใดๆกระจายตวอยในเมทรกซเพอทาหนาทเสรมแรง ซงวสดเสรมแรง

(Reinforcement) นมรปรางไดหลายแบบ ยกตวอยางเชน เปนแผนบาง (Flake) เปนอนภาคกลม

(Particle) หรอเปนเมดขนาดใหญ (Filler) เปนตนคอมโพสตเสรมแรงดวยอนภาคสามารถแบงได

เปน 2 ประเภทคอ คอมโพสตเสรมแรงดวยอนภาคขนาดใหญ (Large-Particle Composite) และคอม

โพสตทเพมความแขงแรงดวยการกระจายตวของอนภาค (Dispersion-Strengthened Composite)

1) คอมโพสตเสรมแรงดวยอนภาคขนาดใหญ คาวาอนภาคขนาดใหญในทน คอ

เรามองภาพรวมของอนภาคไมใชมองในระดบอะตอมหรอ โมเลกล อยางไรกตามเพอการเสรมแรง

ทมประสทธภาพ ขนาดของอนภาคไมควรมขนาดใหญจนเกนไปและอนภาคควรมการกระจาย

ตวอยางสมาเสมอ ปรมาณของอนภาคทเพมขนจะทาใหสมบตเชงกลของคอมโพสตดขนดวยคา

มอดลสของความยดหยนของคอมโพสตทเกดจากสององคประกอบ จะขนอยกบสดสวนโดย

ปรมาตรขององคประกอบทงสองซงสามารถคานวณไดจากสมการ กฎของการผสม โดยทคา

มอดลสของความยดหยนของคอมโพสตนน ๆ จะมคาอยระหวางคาขอบเขตสงสดของคามอดลส

ของความยดหยน (Ec (u)) กบคาขอบเขตตาสดของคามอดลสของความยดหยน (Ec(l)) ของคอมโพ

สตคา Ec (u) และคา Ec (l) สามารถหาไดจากสมการ

กกกกกEc (U) = E m Vm + Ep Vp……………………………………………………………2.1

กกกกกกEc (l) = mpm

pm

EVVEE

+……………………..……….………………………………......2.2

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

13

กกกกกกเมอ E คอคามอดลสของความยดหยน และ V คอสดสวนโดยปรมาตร และสญลกษณตว

หอย c , m และ p แทนคอมโพสตเมทรกซ และอนภาค ตามลาดบ ตวอยางของคอมโพสตประเภทน

ทรจกกนดคอคอนกรต ซงประกอบดวยเมทรกซของซเมนตโดยมทรายและกรวดทาหนาทเปนเฟส

ทกระจายตวอยเพอชวยในการเสรมแรงและนอกจากจะชวยเสรมแรงแลว การทใสทรายกบกรวดลง

ไปผสมทาใหสามารถลดปรมาณของซเมนตซงมราคาแพงกวา จงเปนการลตนทนอกทางหนงดวย

2) คอมโพสตทเพมความแขงแรงดวยการกระจายตวของอนภาคในคอมโพสต

เสรมแรงดวยอนภาคประเภทน อนภาคทกระจายตวอยจะมขนาดเลกกวาคอมโพสตทมอนภาค

ขนาดใหญอยมากโดยทวไปแลวอนภาคจะมเสนผานศนยกลางประมาณ 10-100 นาโนเมตร อนตร

กรยาระหวางอนภาคกบเมทรกซ (Particle-Matrix Interaction) จะเปนตวชวยเพมความแขงแรงใน

ระดบอะตอมหรอโมเลกล กระบวนการเพมความแขงแรงนจะคลายกบกระบวนการเพมความ

แขงแรงโดยการตกตะกอน (Precipitation Hardening) ตวอยางของคอมโพสตประเภทน เชน

นกเกล ทด (TD Nickel) คอ นกเกลอลลอยทเพมความแขงแรงทอณหภมสงโดยการเตมอนภาคของ

ทอเรย (Thoria, ThO2) ประมาณ 3 เปอรเซนต ซงไดจากการเตมผงคารบอนแบลค (Carbon Black)

ทมขนาด อนภาคอยในชวง 20-50 นาโนเมตร ปรมาณ 15-30 เปอรเซนตโดยปรมาตรลงไปใน

ยางวลคาไนซด (Vulcanised Rubber) เพอชวยเพมความตานทานแรงดง ความแกรง และความ

ตานทานการสกหรอใหกบยาง

2.4.2 คอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใย แมน อมรสทธ และคณะ[8] ไดสรปไวดงน เปน

วสดทมความแขงแรงและความแขงตงสงเมอเทยบกบน าหนกลกษณะเฉพาะดงกลาวสามารถแสดง

ไดในรปของคาความแขงแรงจาเพาะซงมคาเทากบอตราสวนระหวางความตานทานแรงดงกบความ

ถวงจาเพาะและในรปของมอดลสจาเพาะซงมคาเทากบอตราสวนระหวางมอดลสยดหยนกบความ

ถวงจาเพาะ

1)กกสวนประกอบของคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใย

ก)กกเสนใย วสดทใชเปนเสนใยมหลายรปแบบดงน

วสเกอร (Whisker) คอ ผลกเดยวทมคาอตราสวนระหวางความยาวกบเสนผานศนยกลาง

สงมากๆ มสภาพความสมบรณของการเปนผลกสงและมความแขงแรงสงโดยทวไปแลววสเกอรจะ

มราคาแพงมาก เนองจากเตรยมไดยาก ยกตวอยางเชน แกรไฟต ซลกอนคารไบด ซลกอนไนไตรด

อะลมนา เปนตน

ไฟเบอร (Fiber) คอ เสนใยของวสดทมลกษณะเปนพหผลก หรอเปนสณฐานทมเสนผาน

ศนยกลางขนาดเลก โดยทวไปแลวมกจะเปนพอลเมอรหรอ เซรามก ยกตวอยางเชนอะรามด

(Aramid) แกว คารบอน โบรอนออกไซด และอะลมนา เปนตน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

14

ลวดเลก (Fine Wire) โดยทวไปแลวลวดเลกจะมขนาดใหญกวาวสเกอรและไฟเบอรและ

มกจะหมายถงโลหะ อยางเชน เหลกกลา โมลบดนม และทงสเตน

ข)กกเมทรกซ เมทรกซอาจเปนไดทง โลหะ เซรามก หรอ พอลเมอร โดยทวไป

แลวมกมความเหนยวทด หนาทหลกของเมทรกซกคอยดไฟเบอรไวดวยกน และเปนตวกลางท

สงผานแรงทมากระทาไปยงไฟเบอรนอกจากนยงชวยปองกนการเสยหายของไฟเบอรเนองจากการ

ขดถหรอปฏกรยาเคม แรงของพนธะยดตด (Adhesive Bonding Force) ระหวาง ไฟเบอรกบเมท

รกซควรมคาสงพอ เพอปองกนการทไฟเบอรจะถกดงหลดออกจากเมทรกซ

2)กกอทธพลของความยาวเสนใยทมตอสมบตของคอมโพสตความยาวของเสนใย

มอทธพลตอคาความแขงแรงและความแขงตงของคอมโพสต และเพอใหคอมโพสตมสมบต

ดงกลาวทด เสนใยทนามาเสรมแรงควรมคาความยาววกฤตคาหนง คาความยาววกฤตนขนอยกบ

ขนาดของเสนผานศนยกลางของเสนใย คาความแขงแรงสงสด (Ultimate Strength) หรอความ

ตานทานแรงดง (Tensile Strength) และคาความแขงแรงของพนธะระหวางเมทรกซกบเสนใย หรอ

คาความแขงแรงเฉอน ณ จดคราก (Shear yield Strength) ของเมทรกซ แลวแตวาคาใดนอยกวากน

ความสมพนธระหวางความยาววกฤตของเสนใย เสนผานศนยกลางของเสนใย ความตานทานแรง

ดงของเสนใย และความแขงแรงของพนธะระหวางเมทรกซกบเสนใย

(ก) (ข) (ค)

ภาพทก2.4กกความสมพนธระหวางคา f

σ∗ และความยาวของเสนใย ( l ) เมอ (ก) l < cl

(ข) l = cl และ (ค) l > cl

กกกกกกความสมพนธระหวางคา f

σ∗ และความยาวของเสนใย แสดงดงรปท 2.4 ซงอธบายไดวา

เมอเสนใยมความยาวนอยกวา cl (รปท 2.14(ก)) เสนใยจะไมสามารถรบแรงไดมากถงคา f

σ∗

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

15

แตเมอเสนใยมความยาวเทากบ cl (รปท 2.4(ข)) บรเวณกงกลางของความยาวเสนใยจะสามารถรบ

แรงไดถงคา f

σ∗ และถาเสนใยมความยาวมากกวา cl (รปท 2.4(ค)) ชวงของความยาวเสนใย ท

สามารถรบแรงไดถงคา f

σ∗ จะเพมมากขน สงใหประสทธภาพในการเสรมแรงดวยเสนใยดขน

ดวยเราสามารถแบงประเภทของเสนใยตามความยาวของมนไดเปนสองประเภทคอ เสนใยตอเนอง

(Continuous Fiber) และเสนใยไมตอเนอง (Discontinuous Fiber) ในกรณเสนใยตอเนองหมายถง

เสนใยมความยาวมากกวา cl มากๆ (โดยทวไปคอมากกวา 15 cl ) สวนเสนใยไมตอเนองหมายถง

เสนใยมคาความยาวนอยกวา cl นอกจากนเมอ นาเสนใยไปผสมกบเมทรกซใหเกดเปนคอมโพสต

จะสามารถจดเรยงตวไดสามแบบดวยกน ดงแสดงในรปท 2.5

(ก) (ข) (ค)

ภาพทก2.5กกแสดงลกษณะการจดเรยงตวของเสนใยในเมทรกซแบบตางๆ

(ก) เสนใยตอเนองและเรยงตวขนานกน

(ข) เสนใยไมตอเนองและเรยงตวขนานกน

(ค) เสนใยไมตอเนองและเรยงตวไมเปนระเบยบ

กกกกกกรปท 2.5 (ก) คอคอมโพสตประเภทเสนใยตอเนองและเรยงตวขนานกน นนคอเสนใยม

ความยาวตลอดชวงความยาวของคอมโพสตและเรยงตวขนานกน สงผลใหมประสทธภาพในการ

เสรมแรงในทศทางการเรยงตวของเสนใยทด สวนรปท 2.5 (ข) คอกรณทเสนใยไมตอเนองและเรยง

ตวขนานกน นนคอเสนใยไมยาวตลอดชวงความยาวของคอมโพสต แตวายงจดเรยงตวขนานกน

สงผลใหประสทธภาพในการเสรมแรงในทศทางการเรยงตวของเสนใยไมดเทาในกรณแรกสดทาย

รปท 2.5 (ค) คอเสนใยไมตอเนองและเรยงตวไมเปนระเบยบ กรณนประสทธภาพการเสรมแรงจะ

ตาทสดจากทง สามประเภททกลาวมา ซงวธการคานวณคาความแขงแรงของคอมโพสตเสรมแรง

ดวยเสนใยประเภทตางๆ

3) คอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยตอเนองและเรยงตวขนานกน ดงทกลาวไวแลว

วาคอมโพสตประเภทเสรมแรงเสนใยตอเนองและเรยงตวขนานกน (ดงแสดงในรปท 2.5(ก)) คอ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

16

คอมโพสตทเสรมแรงดวยเสนใยทมความยาวตลอดชวงความยาวของคอมโพสตและเรยงตวขนาน

กน สงผลใหมประสทธภาพในการเสรมแรงในทศทางการเรยงตวของเสนใยทด

ซงสามารพจารณาไดจากคามอดลสยดหยน เมอคอมโพสตประเภทนไดรบแรงในทศขนานกบการ

เรยงตวของเสนใยอยางไรกตามถาคอมโพสตตวเดยวกนนไดรบแรงในทศตง ฉากกบการเรยงตว

ของเสนใยแลว คามอดลสยดหยน(หรอประสทธภาพในการเสรมแรง) จะลดลงเปนอยางมาก

ลกษณะทสมบตเชงกลในแตละทศทาแตกตางกนมากเชนนทาใหเราสามารถเรยกคอมโพสต

ประเภทนไดวาเปนวสดทมสภาพแอนไอโซทรอปก (Anisotropic) ทสง

σl

m ความเคนของเมทรกซเมอเสนใยแตกหก

σm

∗

ความเคนสงสดของเสนใย

σcl

∗

ความเคนสงสดของคอมโพสต

σf

∗

ความเคนสงสดของเสนใย

εym ความเครยด ณ จดครากของเมทรกซ

εf

∗

ความเครยดสงสดเมอเสนใยแตกหก

εm

∗

ความเครยดสงสดเมอเมทรกซแตกหก

ภาพทก2.6กกความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดของเสนใย เมทรกซ และคอมโพสต

เสรมแรงดวยเสนใยแบบตอเนองและเรยงตวขนานกน

ก)กกพฤตกรรมความเคนความเครยดแบบดง เมอทศทางการใหแรงขนานกบ

เสนใยประเภทเสรมแรงเสนใยตอเนองและเรยงตวขนานกน เมอไดรบแรงในแนวขนานกบเสนใย

จะมพฤตกรรมความเคนความเครยดแบบดงดงแสดงในรปท 2.6 เรมตนในชวงของการ

เปลยนแปลงแบบยดหยนของเมทรกซ (อยในชวงท I) เมอใหแรงดงทง เสนใยและเมทรกซจะมการ

ยดออก ความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยดจะเปนเสนตรง เมอความเครยดมคามากกวา

(เขาสชวงท II) เมทรกซจะมการเปลยนแปลงแบบถาวร และเมอใหแรงเพมขนจนความเครยดมคา

เทากบ εf

∗ จะเกดการแตกหกของเสนใย ดงนนความสามารถในการตานทานแรงดงสงสดของคอม

โพสตจะมคาเทากบ σcl

∗ และ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

17

ข)กกพฤตกรรมยดหยน เมอทศทางการใหแรงขนานกบเสนใย ในกรณท

พนธะระหวางเสนใยกบเมทรกซมความแขงแรงมาก ดงนนเมอไดรบแรงกระทาจากเสนใยและเมท

รกซจะมการเปลยนรปไปพรอมๆกน หรอทเรยกวาสถานะความเครยดเทากน แรงทคอมโพสต

รองรบ )a(Fc จะมคาเทากบแรงทเมทรกซรองรบ )(Fm รวมกบแรงทเสนใยรองรบ

ค)กกพฤตกรรมยดหยนเมอไดรบแรงกระทาในทศตงฉากกบเสนใย พจารณา

คอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยแบบตอเนองและขนานทไดรบแรงกระทาในทศตงฉากกบเสนใยถา

อยในสถานะความเคนเทากน

ง)กกความตานทานแรงดงในแนวขนานกบเสนใยของ คอมโพสตแบบ

เสรมแรงดวยเสนใยตอเนองและเรยงตวขนานกน ในกรณทใหออกแรงดงในแนวขนานกบเสนใย

ของคอมโพสตแบบเสรมแรงดวยเสนใยตอเนองและเรยงตวขนานกน เราสามารถหาคาความ

ตานทานแรงดงในแนวขนานของคอมโพสตน )(σcl∗

จ)กกความตานทานแรงดงในแนวตงฉากกบเสนใย คาความตานทานแรงดงใน

แนวตงฉากกบเสนใยมคานอยมาก ทงนขนอยกบหลายปจจยยกตวอยางเชน สมบตของเสนใยและเมท

รกซ ชองวางหรอรพรนในชนงานและความแขงแรงของพนธะระหวางเสนใยกบ เมทรกซ เราสามารถ

แกไขไดโดยปรบปรงสมบตของเมทรกซ คาความตานทานแรงดงของคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยทง

ในแนวขนานและตงฉากกบเสนใยแสดงดงตารางท 2.1

ตารางท 2.1กกคาความตานทานแรงดงของคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใย (ปรมาณของไฟเบอร

กลาสอยทประมาณ 50 โดยปรมาตร)

ทมา : สภาสน ลมปานภาพ [7]

4)กกคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยแบบไมตอเนองและเรยงตวขนานกน เสนใย

แบบไมตอเนองทใชในคอมโพสตประเภทนเปนไดทงเสนใยแกว คารบอน และอะรามด โดยทคอม

โพสตประเภทนสามารถมคามอดลสของความยดหยนและความตานทานแรงดงไดสงถง 90% และ

50% ตามลาดบ เมอเทยบกบคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยแบบตอเนองความแขงแรงในทศขนาน

วสด ความตานทานแรงดงใน

แนวขนานกบเสนใย

(MPa)

ความตานทานแรงดงใน

แนวตงฉากกบเสนใย

(MPa)

Glass-Polyester

Carbon-Epoxy

Kevlar-Epoxy

700

1,000

1,200

20

35

20

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

18

กบเสนใยสามารถพจารณาไดสองกรณคอ กรณทเสนใยมความยาว (l) มากกวาคา cl และเสนใยม

ความยาวนอยกวาคา cl ในกรณทเสนใยมความยาวมากกวาคา cl

5)กกคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยแบบไมตอเนองและไมเปนระเบยบในกรณท

เสนใยไมตอเนองและเรยงตวไมเปนระเบยบในเมทรกซ คอมโพสตนนจะมคามอดลส )(Ecd เทากบ

กกกกกก mmffcd VEVKEE += ……………………………………………………………….2.3

กกกกกกเมอ K คอ Fiber Efficiency Parameter (ขนอยกบคา fV and mf /EE ratio) โดยทวไปจะมคา

อยในชวง 0.1-0.6 ตารางท 2.2 จะเหนไดวาในกรณทเสนใยทกเสนขนานกนประสทธภาพของการ

เสรมแรงจะสงสด เมอใหความเคนในทศขนานกบเสนใย และจะมประสทธภาพตาสด (เทากบ 0)

เมอใหความเคนในทศตงฉากกบเสนใย นนคอเปรยบเสมอนเปนการเสรมแรงดวยอนภาค

ตารางท 2.2กกแสดงประสทธภาพของการเสรมแรงเมอมการจดเรยงตวของเสนใยและทศทางของ

ความเคนตางกน

การจดเรยงตวของเสนใย ทศทางของความเคน ประสทธภาพของการ

เสรมแรง

เสนใยทกเสนขนานกน ขนานกบเสนใยตงฉากกบ

เสนใย

10

เสนใยกระจายตวสมาเสมอในระนาบ

เฉพาะหนงๆ

ทกทศทางในระนาบนน ๆ 3/8

เสนใยกระจายตวไมเปนระเบยบแต

สมาเสมอในสามมต

ทกทศทาง 1/5

ทมา : สภาสน ลมปานภาพ [7]

กจากตารางเหนไดวาคาความหนาแนนจาเพาะ ความตานทานแรงดงและมอดลสของความ

ยดหยนจะมคาเพมขนเมอปรมาตรของเสนใยเพมขนในทางตรงกนขามคาเปอรเซนตความยดตว

ของคอมโพสต จะลดลงจากพอลคารบอเนตทไมเสรมแรงอยางเหนไดชด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

19

ตารางท 2.3กกสมบตของพอลคารบอเนตทงแบบทไมเสรมแรง และเสรมแรงดวยเสนใยแกว

แบบไมตอเนองและไมเปนระเบยบ

สมบต ไมเสรมแรง ปรมาตรของเสนใย (%)

20 30 40

Specific gravity 1.19-1.22 1.35 1.43 1.52

Tensile strength

[MPa (ksi)]

59-62

(8.5-9.0)

110

(16)

131

(19)

159

(23)

Modulus of elasticity

[GPa (106 psi)]

2.24-2.345

(0.325-0.340)

5.93

(0.86)

8.62

(1.25)

11.6

(1.68)

Elongation (%) 90-15 4-6 3-5 3-5

ทมา : สภาสน ลมปานภาพ [7]

6)กกกระบวนการผลตคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใย คอมโพสตเสรมแรงดวย

เสนใยสามารถผลตไดหลายวธในทนจะกลาวถงสองกระบวนการดวยกน คอ พลทรชน

(Pultrusion) และการพนใยยาว (Filament Winding)

ก)กกพลทรชน (Pultrusion) กระบวนการพลทรชนเรมตนจากนามวนเสนใย

มาเรยงไวจากนนทาการดงเสนใยออกจากมวนผานแผนนาทาง (Guide Plate) แลวนาเขาสอางทม

พอลเมอรเหลวอย พอลเมอรเหลวจะเคลอบเสนใยจากนนจะถกอบใหแขงตว (Curing) กอนทจะ

ผานขนตอนกอนตดใหไดขนาดทตองการเปนขนตอนสดทายขนตอนของกระบวนการพลทรชน

กกกกกกโดยทวไปแลว พอลเมอรทใชเปนเมทรกซคอ พอลเอสเตอร ไวนลเอสเตอร หรออพอกซ

เรซนสวนเสนใยทใชจะเปนเสนใยแกว คารบอน หรออะรามด โดยจะทาการเตมเสนใยทประมาณ

40-70 เปอรเซนตของเมทรกซ

ข)กกการพนใยยาว (Filament Winding) กระบวนการพนใยยาวมขนตอน

เรมตนคลายกบวธพลทรชน คอดงเสนใยผานไปยงพอลเมอรเหลว แตหลงจากนนจะนาเสนใยไปพน

รอบแกนดวยรปแบบการพนใยยาวแบบตางๆ วธการพนใยยาวนมกใชในการผลตรปทรงแบบกลวง

ชนงานทไดจะมคาอตราสวนระหวางความแขงแรงตอน าหนกสงมาก ซงมทงแบบ Hoop ,Hoop and

Helical, Multiple Helical และ Longitudinal และแสดงตวอยางของผลตภณฑคอมโพสตทไดจาก

กระบวนการพนใยยาวซงมทงทอกลวงตรง ทอของอ และทอสามแฉก เปนตน

7)กกคอมโพสตแบบไฮบรด (Hybrid Composite) คอมโพสตแบบไฮบรดเปนคอม

โพสตทเสรมแรงดวยเสนใยมากกวาหนงชนด ยกตวอยางเชน คอมโพสตแบบไฮบรดของพอลเมอร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

20

เรซนทเสรมแรงดวยเสนใยคารบอนและเสนใยแกว เสนใยคารบอนมความแขงแรง ความแขงตงสง

น าหนกเบา แตราคาแพง ในขณะทเสนใยแกวอาจแขงแรงไมเทาแตมราคาถกกวาจงนามาใชผสม

กน และทาใหคอมโพสตแบบไฮบรดทไดมความแขงแรง ความแขงตง และความตานทานการ

กระแทกสงขนตวอยางการใชงานวสดนเชน ชนสวนโครงสรางของยานพาหนะ (ทง ทางบก น า

และอากาศ) อปกรณกฬา และชน สวนงานทางการแพทยทมน าหนกเบา (Light weight Orthopaedic

Component)

2.4.3กกคอมโพสตโครงสราง(Structural Composite) สภาสน ลมปานภาพ [7] ไดสรปไว

วา คอมโพสตโครงสรางสามารถประกอบขนจากวสดเนอเดยวและคอมโพสตสมบตของคอมโพ

สตโครงสรางนนอกจากจะขนอยกบสมบตของวสดเรมตนแลวยงขนอยกบรปแบบของวสดทนามา

ประกอบกนดวย เราสามารถแบงคอมโพสตโครงสรางไดเปนสองประเภทคอ คอมโพสตแบบชน

(Laminar Composite) และผลตภณฑแผนประกอบแบบแซนดวช (Sandwich Panel)

1)กกคอมโพสตแบบชน คอมโพสตแบบชนประกอบดวยแผนชท (Sheet) ทม

ความแขงแรงสงในทศทางเดยวมาเรยงซอนกน ยกตวอยางเชนแผนคอมโพสตทเสรมแรงดวยเสน

ใยจดเรยงตวขนานกน แลวนาแตละแผนมาซอนกนจนไดเปนคอมโพสตแบบชนเพอประสทธภาพ

ของการเสรมแรงควรเรยงแผนชทแบบสลบทศทางขอเสนใย

2)กกผลตภณฑแผนประกอบแบบแซนดวช (Sandwich Panel) ผลตภณฑแผน

ประกอบแบบแซนดวชเปนคอมโพสตโครงสรางประเภทหนงซงมสวนประกอบเปนแกนกลางหรอท

เรยกวา (Core) และประกบทดานบนและลางดวยแผนชททเปนผวนอกหรอทเรยกวา Faceโดยมแผน

กาว (Adhesive) ทาหนาทเชอมใหแผน (Core) และ (Face) ตดกนหนาทของแผน (Face) คอเปนตว

รองรบนา หนกเกอบทง หมดทกระทาตอโครงสราง ยกตวอยางวสดทใชทา (Face) เชน อะลมเนยมอล

ลอย เหลกกลา ไทเทเนยม ไมอด หรอแผนพลาสตกเสรมแรงดวยเสนใย สวน (Core) จะชวยเพมคา

(Shear Rigidity) ในระนาบตง ฉากกบแผน (Face) และมกจะเปนโครงสรางทโปรงหรอม

รพรน รปแบบโครงสรางของ (Core) ทนยมใชคอแบบรงผง (Honeycomb) วสดทใชทาเปน (Core)

ไดแก พอลเมอรโฟม ยางสงเคราะห หรอโลหะและอลลอย เปนตนเนองจาก (Core) เปนโครงสราง

แบบโปรง ทาใหผลตภณฑทไดมความแขงแรงและน า หนกเบา ดงนนผลตภณฑแผนประกอบแบบ

แซนดวชจงถกนาไปใชงานไดหลากหลาย ยกตวอยางเชน ทาเปนหลงคา พนหรอกาแพงของอาคาร

ทาเปนชนสวนของปกหรอชองเกบสมภาระในเครองบน เปนตน

กกกกกกประเภทของคอมโพสตแบงตามวสดททาหนาทเปนเมทรกซ นอกจากการแบงประเภท

ของคอมโพสตดงกลาวขางตนแลว เรายงสามารถแบงประเภทของคอมโพสตตามวสดททาหนาท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

21

เปนเมทรกซไดเปนสามประเภท ไดแก Polymer-Matrix Composites (PMCs),Metal-Matrix

Composites (MMCs) และ Ceramic-Matrix Composites (CMCs)

1)กกPolymer-Matrix Composites (PMCs) คอคอมโพสตทมพอลเมอรเปนเมท

รกซ และสวนวสดเสรมแรงเปนไดหลากหลาย ทง แกว คารบอน และอะรามด

คอมโพสตประเภทนมการใชงานอยางแพรหลาย เนองจากมราคาถก และขนรปงายทอณหภมหอง

พอลเมอรทนยมใชเปนเมทรกซมากทสดคอพอลเอสเตอรและไวนลเอสเตอร แตนอกจากสอง

ประเภทนแลว ยงมพอลเมอรประเภทอน ๆอก ยกตวอยางเชน อพอกซ ซงมราคาสงกวา

พอลเอสเตอรหรอไวนลเอสเตอร แตมสมบตเชงกลทดกวาและสามารถทนตอความชน ไดดกวา

หรอ พอลไอไมดเรซน(Polyimide Resin) ซงสามารถทนความรอนไดดกวาพอลเมอรทวไปจงถก

นาไปใชทอณหภมสง (ถง230 °C) หรอพอลอเทอรอเทอรคโตน (Polyether Etherketone, PEEK)

พอลฟนลนซลไฟด(Polyphynylene Sulphide, PPS) พอลอเทอรไอไมด (Polyetherimide, PEI) ซงม

ศกยภาพทจะประยกตใชเปนยานอวกาศในอนาคต

2)กกMetal-Matrix Composites (MMCs) เปนคอมโพสตทมโลหะหรอโลหะผสมเปน

เมทรกซ สวนวสดททาหนาทเสรมแรงนนสามารถเปนไดทง อนภาค หรอเสนใย ทง แบบตอเนอง

และไมตอเนอง ขอดของ MMCs ทเหนอกวา PMCs คอสามารถใชงานไดทอณหภมสง ไมตดไฟ

แตวามราคาแพง ดงนน มกถกนาไปใชในงานเฉพาะทตองการสมบตเดนทางดานความแขงแรง

จาเพาะ ความแขงตงจาเพาะ ความตานทานการสกหรอ ความตานทาน การนาความรอน หรอความ

เสถยรของขนาด (Dimensional Stability) เปนตน ตวอยางการประยกตใชงาน MMCS เชน ใช

อลมเนยมอลลอยเสรมแรงดวยเสนใยคารบอนเพอทายานยนต หรอใชอลมเนยมอลลอยขน สง

เสรมแรงดวยอนภาคโบรอนเพอทาเปนกระสวยอวกาศหรอยานอวกาศ เปนตน (Cermet) หรอ

(Ceramic-Metal Composite) คอ MMCs ทมเมทรกซโลหะนอยกวา 20 เปอรเซนต โดยปรมาตร

และเสรมแรงดวยอนภาคเซรามกจาพวกออกไซด บอไรดคารไบด หรออลมนา สวนโลหะททา

หนาทเปนเมทรกซอาจเปนนกเกล โมลบดนม หรอโคบอลต ยกตวอยาง (Cermet )เชน เมทรกซของ

โคบอลต หรอนกเกลทถกเสรมแรงดวยอนภาคทงสเตนคารไบด หรอ

ไทเทเนยมคารไบด (อาจเตมมากถง 90 เปอรเซนตโดยปรมาตร) ซงวสดทไดมความแขงมาก (รอง

จากเพชร) และสามารถทนความรอนไดด ตวอยางการใชงานของ (Cermet) ไดแก ใชใน

กระบวนการผลตตวตานทานตวเกบประจ และชนสวนอเลกทรอนกสอนๆทตองเจอสภาวะ

อณหภมสง

3)กกCeramic-Matrix Composites (CMCs) โดยทวไปแลว วสด เซรามกสามารถ

ทนตอปฏกรยาออกซเดชนทอณหภมสงไดด แตขอดอยของเซรามกคอมคาความทนทานตอการ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

22

แตกหกตาเมอเทยบกบโลหะ ดงนนเพอเปนการปรบปรงสมบตใหดขนจงนามาทาเปน (CMCs) ซง

การเสรมแรงสามารถทาไดทง ในรปแบบอนภาค วสเกอร หรอไฟเบอร

กกกกกกนอกจากการเสรมแรงดวยอนภาคแลว การเสรมแรงดวยวสเกอรสามารถเพมความแขงแรง

และความเหนยวของ (CMCs) ได กระบวนการจะชวยเพมความแขงแรงหรอความเหนยวเปนไดทง

การชวยเปลยนทศทางของรอยแตก ทาหนาทเปนสะพานขามรอยแตก หรอชวยกระจายความเคนให

สมาเสมอบรเวณรอยแตก คา (Fracture Strength) และความทนทานตอการแตกหกทอณหภมหองของ

(CMCs) ระหวางอะลมนาเมทรกซและซลกอนคารไบดวสเกอรแสดงดงตารางท 2.4

ตารางท 2.4กกแสดงคา (Fracture Strength) และความทนทานตอการแตกหกทอณหภมหองของ

(CMCs) ระหวางอะลมนาเมทรกซและซลกอนคารไบดวสเกอรทปรมาณตางๆ

Whisker Content (vol %) Fracture Strength (MPa) Fracture Toughness

0 - 4.5

10 455/55 7.1

20 655/135 7.5-9.0

40 850/130 6.0

ทมา : สภาสน ลมปานภาพ [7]

กกกกกกจากตารางท 2.4 จะเหนวาเมอปรมาณวสเกอรเพมขน คา( Fracture Strength) จะเพมขน

อยางเหนไดชด สวนคาความทนทานตอการแตกหก (Fracture Toughness) ของ CMCS ทปรมาณ

วสเกอรตางๆ ไมตางกนมาก แตกยงมคามากกวากรณทไมมการเตมวสเกอร

2.4.4กกการคานวณคอมโพสต คานวณหานาหนกคอมโพสตใหไดอตราสวน 2.5 : 1

การคานานหานาหนกวสดเสรมแรง= พนท (ตรม.) × นาหนกวสดเสรมแรง (กรม / ตรม.) × จานวนชน

การคานวณนาหานาหนกอพอกซ= นาหนกวสดเสรมแรง × 2.5

กกกกก 2.4.5กกสมบตทางกลของพอลเมอร (Mechanical Properties of Polymers)

กกกกกกสมบตทางกลของพอลเมอร (Mechanical Properties of Polymers) จะมพารามเตอรหลายอยาง

เหมอนกบโลหะไดแกโมดลสความยดหยน (Modulus of Elasticity) ความแขงแรงดงความแขงแรง

อดและความแขงแรง การลาโดยคาพารามเตอรทางกลตางๆ เหลานจะหาคาดวยการทดสอบแรงเคน

ความเครยด คณลกษณะทางกลของพอลเมอรสวนใหญจะไวมากตออตราการเสยรป (อตรา

ความเครยด) อณหภมและธรรมชาตทางเคมของสงแวดลอม เชนในสภาวะทมน า ออกซเจนตวทา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

23

ละลายอนทรยเปนตน บางครงในการทดสอบวสดพอลเมอรจาเปนตองดดแปลงเทคนคการทดสอบ

รวมทงรปทรงของชนทดสอบทใชทดสอบวสดโลหะโดยเฉพาะวสดทมความยดหยนสงเช

2.4.6กกพฤตกรรมแรงเคนความเครยด (Stress-Strain Behavior) สาหรบวสดพอลเมอร

พบพฤตกรรมแรงเคนความเครยดสามแบบทแตกตางกน กราฟ A เปนลกษณะแรงเคนความเครยด

ของพอลเมอรชนดทแขงเปราะ กราฟ B เปนพฤตกรรมของวสดพลาสตกซงเปนแบบเดยวกนกบท

พบในวสดกลมโลหะ สดทายการเสยรปแบบกราฟ C เปนการเสยรปแบบยดหยนทงหมดจนกระทง

เกดการแตกหก คอวสดสามารถทจะยดออกแบบคนรปไดอยางมากภายใตแรงเคนตา ซงจะพบใน

พอลเมอรกลมอลาสโตเมอร (Elastomers) โมดลสความยดหยนในเทอมของโมดลสการดงซง

บางครงเรยกวา โมดลส พอลเมอรและความเหนยว (Ductility)

ภาพทก2.7กกพฤตกรรมแรงเคนความเครยดของพอลเมอร กราฟ A พฤตกรรมแบบเปราะ

B พฤตกรรมแบบพลาสตก และ C พฤตกรรมแบบอลาสตกทงหมด (อลาสโตเมอร)

ภาพทก2.8กกกราฟแรงเคนความเครยดแสดงคาความแขงแรงดงและจดจานนของพอลเมอร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

24

กกกกกก สมบตทางกลของวสดพอลเมอรนนมลกษณะเปนชวงกวางไมเหมอนกบวสดโลหะ เชน

โมดลสของวสดพอลเมอรทมความยดหยนสงอาจมคาตาเพยง 7 MPa (103 psi) แตบางชนดทมสตฟเนส

(Stiffness) สงอาจมคาสงถง 4 GPa (0.6 x 106 psi) สวนคาโมดลสของโลหะนนมคาสงกวามากคอ

ประมาณ 48 ถง 410 GPa (7-60 x 106 psi) ความแขงแรงดงสงสดของพอลเมอรมคาประมาณ 100

MPa (15,000 psi) ในขณะทโลหะผสมบางชนดมคาสงถง 4,100MPa (600,000 psi) แตขณะเดยวกน

ขณะทโลหะสามารถยดออกในชวงพลาสตกไดมากกวารอยละ 100 พอลเมอรบางชนดทยดหยนสง

สามารถยดออกไดมากถงกวารอยละ 1,000 นอกจากนคณลกษณะทางกลของพอลเมอรมความ

วองไวตอการเปลยนแปลงของอณหภมในชวงอณหภมหองมากกวาโลหะอยางมาก เมอพจารณา

พฤตกรรมแรงเคนความเครยดของ (Polymethyl Methacrylate) (Plexiglas) ทอณหภมตางๆ ระหวาง

4 °C ถง 60 °C (40 °F-140 °C)

ภาพทก2.9กกอทธพลของอณหภมตอกราฟแรงเคนความเครยดของ (Polymethyl Methacrylate)

กกกกกกอทธพลของอตราความเครยดมความสาคญตอพฤตกรรมทางกลของพอลเมอร ซงปกตการ

ลดอตราการเสยรปมอทธพลตอพฤตกรรมกราฟแรงเคนความเครยดแบบเดยวกนกบการเพม

อณหภม คอวสดจะออนตวลงและเหนยวขนความสามารถในการจดการสมบตทางกลของ

พอลเมอรจะขนอยกบความเขาใจถงกลไกการเกดการเสยรปของวสด โดยกลาวถงรปแบบการเสย

รปสองแบบทแตกตางกน คอการเสยรปแบบพลาสตกของพอลเมอรแบบกงผลก ซงมความสาคญ

ตอความแขงแรงของวสด กบการเสยรปแบบยดหยนอยางมากของพอลเมอรกลมอลาสโตเมอร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

25

ตารางท 2.5กกคณลกษณะทางกลทอณหภมหองของพอลเมอรบางชนด

Material Specific

Gravity

Tensile

Modulus

[GPa(ksi)]

Tensile

Strength

[GPa(ksi)]

Yield

Strength

[GPa(ksi)]

Elongation

at Break

(%)

Polyetylene

(low density)

0.917-

0.932

0.17-0.28

(25-41)

8.3-31.4

(1.2-4.55)

9.0-14.5

(1.3-2.1)

100-650

Polyetylene

(high density)

0.952-

0.965

1.06-1.09

(155-158)

22.1-31.0

(3.2-4.5)

26.2-33.1

(3.8-4.8)

10-1200

Polevinylchoride 1.30-1.53 2.4-4.1

(35o-600)

40.7-51.7

(5.9-7.5)

40.7-44.8

(5.9-6.5)

40-80

Polytetrafluoroethlene 2.14-2.20 0.40-0.55

(58-80)

20.7-34.5

(3.0-5.0)

- 200-400

Polypropylene 0.90-0.91 1.14-1.55

(165-225)

31-41.4

(4.5-6.0)

31.0-37.2

(4.5-5.4)

100-600

Polytetrafluoroethlene 2.14-2.20 0.40-0.55

(58-80)

20.7-34.5

(3.0-5.0)

- 200-400

Polystyrene 1.04-1.05 2.28-3.28

(330-475)

35.9-51.7

(5.2-7.5)

- 1.2-2.5

Polymethyl

methacrylate

1.17-1.20 2.24-3.24

(325-470)

48.3-72.4

(7.0-10.5)

53.8-73.1

(7.8-10.6)

2.0-5.5

Polyester (PET) 1.29-1.40 2.8-4.1

(400-600)

48.3-72.4

(7.0-10.5)

59.3

(8.6)

30-300

Polycarbonate 1.20 2.38

(345)

62.8-72.4

(9.1-10.5)

62.1

(9.0)

110-150

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

26

2.4.7 การเสยรปของพอลเมอรกงผลก (Deformation of Semicrytalline Polymers)

1)กกกลไกการเสยรป (Mechanism) พอลเมอรกงผลกหลายชนด เนอสวนใหญจะม

โครงสรางเปน Spherulite ดงรปท 2.20 ซงแตละSpherulite ประกอบดวย Chain-Folded Ribbon

จานวนมาก หรอ Lamellar ทแผออกจากจดกงกลาง พนทนอกจากทเปน Lamellar เหลานจะเปนแบบอ

สณฐาน (รปท 2.10 ) การจดเรยง Lamellar จะเชอมดวย Tie Chain ซงเชอมผานตลอดบรเวณของอ

สณฐานเหลานน

ภาพทก2.10กกโครงสราง Spherulite ของ Polyethylene

กกกกกกกลไกการเสยรปพลาสตกอธบายไดดทสดดวยปฏกรยาระหวางชนของ Lamellar กบการ

เปลยนแปลงทเกดขนบรเวณทเปนอสณฐานในการตอบโตแรงดงทกระทา กระบวนการนเกดขนหลาย

ขนตอนซงไดแสดงในรปท 2.10 ลกษณะ Chain-Folded Lamellar สองชดกบบรเวณอสณฐานทอย

ระหวาง Lamellar กอนเสยรป ในขนแรกของการเสยรป Lamellar Ribbon จะเลอนผาน Ribbon อนๆ

เชนเดยวกบ Tie Chain บรเวณอสณฐานทาใหเกดการยดออก จากนนจะเกดการเสยรปในขนทสอง

โดยการเอยงของ Lamellar ซง Fold Chain จะเกดการเรยงตวในแนวของแรงดงดงรปท 2.10

จากนนบรเวณของชดผลกจะแยกออกจาก Lamellar เปนสวนๆ โดยยงเชอมกนดวย Tie

Chainดงแสดงในรป 2.10 ในขนสดทายชดผลกและ Tie Chain จะจดเรยงตวในทศทางเดยวกนกบแนว

แรงดง ดงนนการเสยรปจากแรงดงของพอลเมอรกงผลกทาใหเกดโครงสรางทมการจดเรยงตวสง ซง

แนนอนในระหวางกระบวนการ Spherulite จะเกดการเปลยนแปลงรปทรงคณลกษณะทางกลของพอล

เมอรกงผลกทเกดการเปลยนแปลงนจะมความแขงแรงเพมขนเมอกระบวนการถกขดขวาง เชนการ

เพมระดบการครอสลงค(Crosslink)ซงจะไปยบย งการเคลอนทของสายโซโมเลกลทาใหพอลเมอร

แขงแรงขนและเปราะมากขนโดยการครอสลงคอาจเพมขนจากรงส คอเมอชนทดสอบสมผสกบ

รงสบางชนดพนธะสายโซดานขางจะแตกออกและเกดการครอสลงคขน และพนธะโมเลกลลาดบ

สองทเกดขนระหวางสายโซโมเลกล เชนพนธะ (Van Der Waals) แมวาจะมความแขงแรงนอยกวา

พนธะโควาเลนทภายในสายโซอยางมาก และไมคอยสงผลในการยบย งการเคลอนของสายโซมาก

นก แตสมบตเชงกลของพอลเมอรกลบขนอยกบขนาดของแรงระหวางโมเลกลทไมแขงแรงเหลาน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

27

เปนอยางมาก ทงนเนองจากสายโซโมเลกลทยดดวยพนธะโมเลกลลาดบสองเหลานจะเกดการ

เปลยนแปลงเปนลาดบแรกในการตอบสนองตอแรงทกระทา ดงนนโครงสรางพอลเมอรทเปนผลก

จงมอทธพลตอสมบตทางกลมากกวาแบบอสณฐาน กลาวคอโครงสรางแบบผลกสายโซโมเลกลจะ

อยกนอยางอดแนนและเปนระเบยบจงมแรงพนธะโมเลกลลาดบสองทสงกวาแบบ อสณฐาน ดงนน

การเพมระดบความเปนผลกของพอลเมอรจงทาใหสมบตทางกลดขนคณลกษณะสายโซโมเลกล

อนๆ รวมทงน าหนกโมเลกล (Molecular Weight) มอทธพลตอพฤตกรรมทางกลของวสด กลาวคอ

พอลเมอรทมน าหนกโมเลกลคอนขางตาความแขงแรงทางกลจะเพมขนตามน าหนกโมเลกล เชน

คณลกษณะทางกายภาพของ Polyethylene จะเปลยนแปลงไปตามรอยละของความเปนผลกกบ

นาหนกโมเลกล

2)กกการเสยรประดบมหภาค (Macroscopic Deformation) การเสยรป

ระดบมหภาคของพอลเมอรกงผลกอธบายไดดวยกราฟแรงเคนความเครยดในการทดสอบแรงดง

การเสยรปชวงแรกเปนการจดเรยงทศทางของโครงสรางอสณฐานและเปนการเสยรปแบบอลาสตก

จนถงจดจานนบน โดยการเสยรประดบมหภาคจะเกดขนนอย ชนงานจะยดออกเลกนอย และเมอ

แรงเคนเพมถงจดจานนบนและลาง การเสยรปชวงนเปนการจดเรยงทศทางของสายโซในสวนของ

ผลก ซงเปนการเสยรปแบบพลาสตกและสงเกตเหนไดชดในระดบมหภาค โดยเหนอจดจานนบน

จะมคอคอดเกดขนในชวงระยะทดสอบ (Gauge Length) ภายในบรเวณคอคอดสายโซจะเรมจดเรยง

ตว ซงทาใหมความแขงแรงเพมขนและตานทานการเสยรปในบรเวณน จากนนชนทดสอบจะยด

ออกจากการเกดคอคอดลกลามตลอดชวงระยะทดสอบเปนเสนกราฟแนวนอนจนถงจดแตกหก

พฤตกรรมนอาจแตกตางกบโลหะเหนยว คอโลหะจะเกดการเสยรปตอเนอง ณ จดทเปนคอคอดนน

โดยไมลกลามจนแตกหก

2.4.8กกปรากฏการณการเกดผลก การหลอม และการออนตวจากความรอน สมบตทาง

กลของพอลเมอรสวนใหญจะวองไวตอการเปลยนแปลงอณหภมอยางมากโดยบางสวนในบทนได

พจารณาถงคณลกษณะทางความรอนและทางกลของวสดอนเนองจากความรอน เรมดวย

ปรากฏการณการเกดผลก การหลอม และการออนตวจากความรอนการเกดผลกเปนกระบวนการ

จดเรยงตวอยางเปนระเบยบของวฏภาคของแขงทเกดขนในขนตอนของการเยนตวจากของ

หลอมเหลวทมโครงสรางโมเลกลไมเปนระเบยบ และการหลอมตวจะเกดขนอกครงเมอพอลเมอร

ไดรบความรอน สวนการเปลยนสภาพคลายแกวเปนยดหยนจะเกดกบพอลเมอรอสณฐานหรอพอล

เมอรทไมเปนผลก และเมอเยนตวจากของหลอมเหลวจะเกดเปนของแขงรจด (Rigid Solid) ซงจะคง

โครงสรางโมเลกลทไมเปนระเบยบเชนเดยวกนกบของหลอมเหลว และในบางครงถอเปนของเหลว

แชแขงอสณฐาน ซงแนนอนสมบตทางเคมและกายภาพจะเปลยนไปตามการเกดผลก การหลอมและ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

28

การออนตวจากความรอน ยงกวานนพอลเมอรกงผลกบรเวณทเปนผลกจะเกดการหลอมตวและการ

เกดผลกในขณะทบรเวณทไมเปนผลกจะผานชวงอณหภมของการออนตวจากความรอน

1)กกการเกดผลก (Crystallization) การเขาใจถงกลไกและอตราการเกดผลก

ของพอลเมอรเปนสงสาคญมากเชนเดยวกนกบอทธพลของระดบการเกดผลกตอสมบตทางกลและ

ทางความรอนของวสด การเกดผลกของพอลเมอรหลอมเหลวเกดขนโดยจดเรมเกดผลก

(Nucleation) และขยายตวดวยกระบวนการเตบโต (Growth Process) กลาวคอเมอพอลเมอรเยนตว

ผานอณหภมการหลอมเหลวจะมจดเรมเกดผลกเปนบรเวณเลกๆ จากนนโมเลกลทไมเปนระเบยบ

จะเรมจดเรยงทศทางในรปของชน (Chain-Folded) ทอณหภมเกนอณหภมหลอมเหลวจดเรมเกด

ผลกจะไมเสถยร เนองจากการสนของอะตอมจากความรอนจะทาลายการจดเรยงโมเลกลใหเปน

ระเบยบ เมออณหภมลดลงจะเกดจดเรมเกดผลกและในระหวางการเตบโตของผลก จดเรมเกดผลก

จะการเกดผลกตองอาศยเวลาในแบบเดยวกนกบการเปลยนแปลงสถานะเปนของแขง (Solid-State

Transformation) ซงสามารถศกษาไดโดยการนาเศษสวนการเกดผลกมาลอกเทยบกบคาลอกของ

เวลาทอณหภมคงทซงเปนการเกดผลกโดยท y เปนฟงกชนของเวลา t ตามสมการของ

Avrami y = 1 - exp (-ktn)

กกกกกก เมอ k และ n เปนคาคงททเปนอสระจากเวลา (Time-Independence Constant) แตจะ

ขนอยกบระบบของการเกดผลก โดยปกตปรมาณของผลกทเกดขนจะวดไดจากการเปลยนแปลง

ปรมาตรของชนทดสอบ เนองจากวฏภาคของเหลวกบวฏภาคของผลกมปรมาตรแตกตางกนสวน

อตราการเกดผลกจะวด ณ จดทมการเกดผลกรอยละ 50 และอตราการเกดผลกนจะขนอยกบ

อณหภมการเกดผลก โดยนาหนกโมเลกลของพอลเมอรจะแปรผกผนกบอตราการเกดผลก กลาวคอ

ถาอตราการเกดผลกตาจะไดน าหนกโมเลกลของพอลเมอรสง การเกดผลกของพอลเมอรเกดได

สมบรณทงสามอณหภม ซงแทจรงแลวการเกดผลกรอยละ 100 ของพอลเมอรชนดนเปนไปไมได

แตคาเศษสวนผลกเทากบ 1 ในกราฟนนเปนคาระดบการเกดผลกสงสดไดในระหวางการทดสอบ

ซงทแทจรงจะมคาตากวาน

2)กกการหลอมเหลว (Melting) การหลอมเหลวของผลกพอลเมอรจะเปนไป

ตามการเปลยนแปลงสภานะจากวสดของแขงทมโครงสรางสายโซโมเลกลทจดเรยงตวเปนระเบยบ

ไปเปนของไหลหนด (Viscousliquid) ทมโครงสรางไมเปนระเบยบ ปรากฏการณนจะเกดขนเหนอ

อณหภมการหลอมเหลว(Melting Temperature ,Tm) การหลอมเหลวของพอลเมอรมหลายแบบ

แตกตางกน ทงนขนอยกบโครงสรางโมเลกลของพอลเมอรกบลกษณะของโครงสรางผลก

(Lamellae) ซงจะไมเหมอนกบกรณของโลหะและเซรามกทมรปแบบการหลอมเหลวทแนนอนกวา

และนอกจากนนพฤตกรรมการหลอมเหลวของพอลเมอรยงขนอยกบอตราการเพมของอณหภม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

29

กลาวคอถาเพมอตราการใหความรอนอณหภมการหลอมเหลวของพอลเมอรจะสงขนวสดพอลเมอร

จะตอบสนองตอกระบวนการทางความรอน (Heat Treatment) โดยเกดการเปลยนแปลงทาง

โครงสรางและสมบตของวสด กลาวคอการอบออน (Annealing) ซงเปนการใหความรอนกบวสดท

อณหภมตากวาอณหภมการหลอมเหลว อาจเพมความหนาของชน (Lamellae) ได ดงนนการอบ

ออนพอลเมอรอาจทาใหอณหภมการหลอมเหลวเพมขนได

3)กกการเปลยนสภาพคลายแกวเปนยดหยน (Glass Transition)การเปลยน

สภาพนจะเกดในพอลเมอรชนดอสณฐานทเกดจากการเยนตวจากสถานะของเหลวเปนของแขงโดย

ไมเกดเปนผลก นนคอในชวงการเยนตวสายโซโมเลกลไมสามารถจดเรยงตวเปนระเบยบใน

ลกษณะสามมต โดยการเปลยนแปลงสภาพในชวงแรกของการเยนตวความหนดจะเพมขน จากนน

จะคอยๆ เปลยนจากของเหลวเปนวสดคลายยางและกลายเปนของแขงในทสด อณหภมทพอลเมอร

เปลยนสภาพจากยดหยนคลายยางเปนของแขง เรยกวา อณหภมการเปลยนสภาพคลายแกวเปน

ยดหยน (Glass Transition Temperature, Tg) ในทางกลบกนเมอพอลเมอรไดรบความรอนเกน

อณหภม Tg จะเกดการเปลยนสภาพจากของแขงกลบไปเปนยดหยน ยงกวานนกรณพอลเมอรท

สามารถเปนผลกกอาจเกดเปนของแขงอสณฐานได ถาไดรบการเยนตวอยางรวดเรวจากสถานะ

ของเหลว ซงสมบตทางกายภาพตางๆ

4)กกอณหภมการหลอมและการเปลยนสภาพคลายแกวเปนยดหยน อณหภม

หลอมเหลวกบการเปลยนสภาพนเปนตวแปรสาคญในการกาหนดการใชงานของวสด

พอลเมอร โดยนยามอณหภมทงสองขางตนเปนขดจากดอณหภมบนและลางตามลาดบในการนา

วสดไปใชงานโดยเฉพาะพอลเมอรกงผลก และยงมอทธพลตอกระบวนการขนรปพอลเมอรและ

วสดประกอบพอลเมอร (Polymer-Matrix Composite) อกดวยอณหภมหลอมเหลวและการเปลยน

สภาพของพอลเมอรจะวดโดยกรรมวธแบบเดยวกนกบวสดเซรามก ดวยการพลอตปรมาตรจาเพาะ

(Specific Volume) เปนสวนกลบของความหนาแนนเทยบกบอณหภม โดยพอลเมอรชนดอสณฐาน

และผลกตามลาดบ สาหรบวสดผลกมการเปลยนแปลงปรมาตรจาเพาะแบบไมตอเนองทอณหภม

หลอมเหลว Tm สวนกราฟวสดอสณฐานจะเปลยนแปลงอยางตอเนองแตมการลดลงของความชน

เลกนอยทอณหภม Tg สาหรบพอลเมอรกงผลกจะพบทงพฤตกรรมการหลอมเหลว Tm และการ

เปลยนสภาพ Tg ซงเปนสมบตของวฏภาคผลกและอสณฐานตามลาดบทงนพฤตกรรมขนอยกบ

อตราการเยนตวหรออตราการใหความรอน แสดงคาอณหภมการหลอมเหลวและการเปลยนสภาพ

ของพอลเมอรบางชนด

5)กกตวแปรทมอทธพลตออณหภมการหลอมและการเปลยนสภาพคลายแกว

เปนยดหยน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

30

ก)กกอณหภมการหลอมเหลว (Tm) ในระหวางการหลอมเหลวของพอล

เมอรสายโซโมเลกลจาเปนตองมการจดเรยงตวใหม ดวยการเปลยนสภาพจากทเปนระเบยบไปอย

ในสภาพโมเลกลทไมเปนระเบยบ โดยความสามารถในการจดเรยงตวใหมของสายโซโมเลกล

รวมทงอณหภมการหลอมเหลวนจะขนอยกบสวนประกอบทางเคมและโครงสรางโมเลกลของพอล

เมอร สตฟเนสของสายโซจะถกควบคมโดยความคลองตวในการหมนของพนธะทางเคมตลอดสาย

โซ กลาวคอพนธะคและหมอะโรมาตกจะทาใหความสามารถในการพบงอ ของสายโซลดลง ซง

ทาให Tm สงขน ยงกวานนขนาดและชนดของหมฟงกชนทเกาะอยสายโซมอทธพลตอความอสระ

ในการหมนของโมเลกลและทาให Tm สงขนเชนกน เชน Polypropylene มอณหภมหลอมเหลว

สงกวา Polyethylene (175 °C ตอ 115 °C) เนองจากหม Methyl CH3 ดานขางของ (Polypropylene)

มขนาดใหญกวาอะตอม H ทพบใน (Polyethylene) เปนตน การมอยของหมฟงกชนทมขว เชน Cl

OH และ CN แมวาจะมขนาดเลกแตจะมผลตอพอลเมอรบางชนดอณหภมหลอมเหลวจะขนอยกบ

น าหนกโมเลกล กลาวคอทน าหนกโมเลกลคอนขางตา การเพมน าหนกโมเลกลเฉลยหรอความยาว

สายโซจะทาให Tm สงขน ยงกวานนการหลอมเหลวของพอลเมอรจะมลกษณะเปนชวงของ

อณหภม ทาใหTm มคาเปนชวงมากกวาทจะเปนอณหภมคาเดยว ทงนเนองจากการกอตวเปน

โมเลกลของพอลเมอรจะไดน าหนกโมเลกลทหลากหลาย และคา Tm จะเปนไปตามน าหนก

โมเลกลเหลานน โดยพอลเมอรสวนใหญจะมชวงของคาอณหภมการหลอมนอยในชวงหลายองศา

เซลเซยสระดบความเปนกงของสายโซมผลตออณหภมการหลอมเหลวของพอลเมอร เนองจาก

ความเปนกงจะสงผลกระทบในลกษณะของสงบกพรองในผลกวสด และทาใหอณหภมการหลอม

ลดลง เชนพอลเอธลนหนาแนนสง (HDPE) ซงเปนพอลเมอรแบบเสนตรง

(Liner Polymer) จะมอณหภมการหลอมสงกวาพอลเอธลนหนาแนนตา (LDPE) ทมความเปนกง

พอสมควร ท 137 °C และ 115 °C ตามลาดบ

ข)กกอณหภมการเปลยนสภาพ (Tg) เมอใหความรอนเลยอณหภมการ

เปลยนสภาพ พอลเมอรทเปนของแขงอสณฐานจะเปลยนจากสภาพคลายแกวเปนยดหยน กลาวคอ

โมเลกลซงถกแชแขงทอณหภมตากวา Tg จะเกดการหมนและเคลอนตวทอณหภมเหนอ Tg นนคอ

คาอณหภมการเปลยนสภาพจะขนอยกบคณลกษณะของโมเลกลทสงผลกระทบตอสตฟเนสของ

สายโซ สวนใหญตวแปรและอทธพลของตวแปรเหลานจะสงผลแบบเดยวกนกบทมตออณหภมการ

หลอมเหลว คอทาใหความสามารถในการพบงอของสายโซลดลง และสงตางๆทจะทาใหคา Tg

สงขนไดแก

-ก หมฟงกชนทคอนขางใหญ เชน คา Tg ของ Polypropylene ท -

18 °C กบ Polystyrene ท 100 °C เปนตน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

31

-กกอะตอมหรอหมฟงกชนทมขว เชนคา Tg ของ Polyvinyl

Chloride ท 87 °C เปรยบเทยบกบ Polypropylene ท -18 °Fเปนตน

-กกพนธะคและหมอะโรมาตกในสายโซจะทาใหโมเลกลสายโซ

หลกสตฟมากขนนาหนกโมเลกลทสงขนจะทาให Tg สงขน 1 และการมกงเลกนอยในสายโซจะทา

ให Tg ลดลง แตถามกงมากจะกดขวางการเคลอนตวของสายโซทาให Tg กลบสงขน

เชนเดยวกบพอลเมอรอสณฐานบางชนดทมการครอสลงค และถามการครอสลงคในปรมาณมาก

โมเลกลจะไมสามารถเคลอนตวไดเลย พอลเมอรจะไมปรากฏการเปลยนสภาพคลายแกว เปนการ

ยดหยนหรอไมมการออนตวเกดขน นอกจากนนการเพมโมเลกลพอลเมอรชนดเดยวกนจะทาใหทง

Tg และ Tm ลดลง จงเปนไปไมไดทจะควบคม Tg และ Tm ซงปกต Tg อยระหวาง0.5 ถง 0.8 Tm

ในพอลเมอรทเปนเนอเดยวไดอยางอสระ สวนการควบคมตวแปรทงสองใหอสระมากขนทาไดโดย

การสงเคราะหหรอการใชประโยชนจากวสดโคพอลเมอร (Copolymer)

2.4.9 พอลเมอรแบบเทอรโมพลาสตกและแบบเทอรโมเซต รปแบบการแบงประเภทวสด

พอลเมอรอยางหนงคอการพจารณาการตอบสนองทางกลของพอลเมอรในสภาวะทมการเปลยนแปลง

ของอณหภม ซงจะแบงพอลเมอรออกเปนสองประเภทไดแกเทอรโมพลาสตก (Thermoplastic

Polymers) และเทอรโมเซต (Thermosetting Polymers) เทอรโมพลาสตกจะออนตวเมอไดรบความรอน

และแขงตวเมอลดอณหภม สองกระบวนการนเปนกระบวนการสวนทางกนและอาจทาซ าไปมาได

วสดนปกตจะขนรปโดยการใชความรอนรวมกบความดน ในระดบโมเลกลเมออณหภมเพมขนแรง

พนธะลาดบสองพอลเมอรแบบเทอรโมเซตจะมความแขงคงทเมอไดรบความรอนและไมมการออน

ตวจากความรอน โดยในระหวางการปรบสภาพทางความรอน ขนแรกจะมการครอสลงคแบบโควา

เลนทเกดขนระหวางสายโซโมเลกลทอยตดกน พนธะเหลานจะยดสายโซไวดวยกนและตานการสน

และการหมนของสายโซทอณหภมสง ปกตการครอสลงคจะประมาณรอยละ 10 ถง 50 ของหนวยเมอร

ในสายโซ การใหความรอนสงเกนเพยงเลกนอยอาจเปนเหตทาใหพนธะครอสลงคเหลานเกดการแตก

ออกและเกดการเสอมสภาพของพอลเมอร พอลเมอรเทอรโมเซต ปกตจะมความแขง ความแขงแรง

และความเปราะมากกวาเทอรโมพลาสตก โดยเทอรโมเซตจะรวมไปถงยางทผานการวาลคาไนซ อ

พอกซ เรซนฟนอลกและพอลเอสเตอร

2.4.10กกความยดหยนหนด (Viscoelasticity) พอลเมอรอสณฐานอาจแสดงพฤตกรรม

คลายแกวทอณหภมตา เปนของแขงยดหยนทอณหภมปานกลางเหนออณหภมการเปลยนสภาพ Tg

และเปนของเหลวหนดทอณหภมสงขนเมอมการเสยรปเลกนอย พฤตกรรมทางกลทอณหภมตาอาจ

เปนแบบยดหยน ซงอธบายไดดวยกฏของฮค (Hooke's Low) σ = Eε พอลเมอรทอณหภมสงจะ

มความหนดหรอมพฤตกรรมคลายของเหลว และทอณหภมลดลงพบวาพอลเมอรจะเปนของแขง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

32

ยดหยนทมคณลกษณะทางกลรวมกนของความยดหยนกบความหนด ซงสภาวะเชนนจะเรยกวา

ความยดหยนหนด (Viscoelasticity)การเสยรปอลาสตกเปนการเสยรปแบบทนททนใด คอการเสย

รปหรอความเครยดจะเกดขนและหายไปในทนททใสแรงเคนและนาแรงเคนนนออกไปจากวสด

นนคอการเสยรป

1)กกโมดลสการคลายตวแบบยดหยนหนด (Viscoelastic Relaxation Modulus)

พฤตกรรมยดหยนหนดของวสดพอลเมอรจะขนอยกบเวลาและอณหภม โดยมหลายเทคนคการ

ทดสอบทสามารถใชวดและบอกปรมาณของพฤตกรรมทเกดขนน การวดการคลายแรงเคน(Stress

Relaxation) เปนวธหนงทใชวดสมบตนของวสด โดยชนทดสอบจะถกยดออกอยางรวดเรวดวยแรง

เคนดงเรมแรกททาใหวสดเกดความเครยดขนเลกนอย จากนนทาการวดแรงเคนทตองใชคง

ความเครยดนนไวเทยบกบเวลาทอณหภมคงทพบวาเมอเวลาผานไปแรงเคนทตองใชคงความเครยด

จะลดลง ทงนเนองจากกระบวนการคลายตวของโมเลกลทเกดขนในพอลเมอร ซงอาจนยามโมดลส

การคลายตว (Relaxation Modulus, Er(t)) ของพอลเมอรชนดยดหยนหนดเปนโมดลสอลาสตกท

ขนอยกบเวลา ดงสมการ Er(t) = σ (t) / ε0 เมอ σ (t) คอแรงเคนทวดได ณ เวลา t และ ε0 คอระดบ

ความเครยดคงททใชทดสอบเนองจากพฤตกรรมยดหยนหนดของพอลเมอรยงขนอยกบอณหภม

ดงนนการกาหนดพฤตกรรมยดหยนหนดทสมบรณจาเปนตองทาการวดโมดลสการคลายตวท

อณหภมตางๆ ดวย ซงเปนกราฟคา log Er(t) กบคา log ของเวลาของพอลเมอรทแสดงพฤตกรรม

แบบยดหยนหนดทอณหภมตางๆ สงสาคญทไดจากกราฟคอการลดลงของ Er(t)

ทสอดคลองกบคาแรงเคนทลดลงในสมการขางตน และการลดลงของคา Er(t) เมออณหภมสงขน

เพอแสดงอทธพลของอณหภมใหกาหนดจดบนกราฟ log Er(t) กบ log ของเวลาทอณหภมตางๆ

ณ เวลาเดยวกน เชนทเวลา จากนนนาคา log Er(t) ทไดมาพลอตเทยบกบอณหภม ซงพอลสไตรน

(PS) อสณฐาน โดยคา t1 ในกรณนกาหนดไวท 10 วนาทหลงจากทใสแรงกระทา จากรปสามารถ

แบงกราฟออกไดหลายสวน สวนแรกเปนบรเวณทอณหภมตาสดซงวสดจะประพฤตตวคลายแกว

ทแขงและเปราะ คา Er(10) ทอณหภมตานจะอสระจากอณหภม คอชวงอณหภมนคณลกษณะ

ความเครยดกบเวลาจะเปนแบบเดยวกน เนองจากสายโซโมเลกลจะถกแชแขงและคา Er(10) จะ

ลดลงทนทประมาณ 103 เมออณหภมเพมขนประมาณ 20 °C (-68°F) ซงบางครงเรยกวาบรเวณ

ลเทอร (Leathery Region) หรอบรเวณของการเปลยนสภาพคลายแกวเปนยดหยน (Glass Transition)

โดย Tg ของพอลสไตรนจะมคา 100 °C (212 °F) ในชวงอณหภมนชนทดสอบพอลเมอรจะเปนลเทอร

นนคอการเสยรปจะขนกบเวลาและวสดไมสามารถคนรปไดอยางสมบรณหลงจากนาแรงทกระทา

ออกไปแบบเดยวกน และกราฟชวงอณหภมของวสดจะมการเสยรปคลายยางซงจะทงยดหยนและ

หนด โดยการเสยรปในชวงนสามารถเกดไดงายขนเนองจากโมดลสการคลายตวคอนขางตา และ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

33

สองบรเวณสดทายชวงอณหภมสงเปนชวงของการไหลแบบยดหยนและแบบหนดตามลาดบ โดย

วสดทผานสองชวงอณหภมนจะคอยๆ เปลยนสภาพจากวสดนมคลายยางเปนของเหลวหนด ในชวง

ของการไหลหนดโมดลสจะลดลงอยางมากตามอณหภมทเพมขน และพฤตกรรมความเครยดกบ

เวลาจะกลบไปเหมอนเดมอกครง จากสภาพของโมเลกลในสภาวะไหลหนดทาใหการเคลอนตว

ของสายโซสงขนอยางมาก ในสวนของสายโซจะเกดการสนและการหมนอยางอสระจากสายโซ

อนๆ และเกดการเสยรปเปนแบบหนดทงหมดพฤตกรรมการเสยรปของพอลเมอรหนดจะอยในรป

ของความหนด ดงนนการวดคาจงเปนการวดความตานทานของวสดตอการไหลเนองจากแรงเฉอน

สวนอตราของแรงเคนทมอทธพลตอคณลกษณะยดหยนหนดนนจะเปนแบบเดยวกนกบอทธพล

ของการลดอณหภมพฤตกรรมของกราฟ log Er(10) กบอณหภมของพอลสไตรนจะมหลายแบบ

ขนอยกบโครงสรางโมเลกลของวสดอสณฐาน จะมลกษณะเหมอนกบกราฟ และสาหรบพอลสไต

รนทมระดบการครอสลงคสง จะปรากฏบรเวณทมสมบตคลายยางเกดขนและคงสภาพจนถง

อณหภมสลายตว

2)กกการครากแบบยดหยนหนด (Viscoelastic Creep) วสดพอลเมอร

หลายชนดวองไวตอการเสยรปในลกษณะทขนอยกบเวลาเมอรบแรงเคนคงท เชนการเสยรปใน

เทอมของการครากแบบยดหยนหนด (Viscoelastic Creep) การเสยรปประเภทนมกจะเกดท

อณหภมหองและเกดภายใตแรงเคนทตากวาความแขงแรงจานนของ Ec (t) = σ0 / ε (t) เมอ σ0

คอคาแรงเคนคงททกระทา และ ε (t) คอคาความเครยดทขนอยกบเวลาโมดลสการครากจะมความ

ไวตออณหภมและจะลดลงเมออณหภมเพมขน สวนอทธพลของโครงสรางโมเลกลตอลกษณะการ

ครากจะเปนแบบทวไป คอความเสยงตอการเกดครากลดลงและโมดลสการครากจะเพมขนเมอ

ระดบความเปนผลกของพอลเมอรเพมขน

2.4.11กกการเสยรปของอลาสโตเมอร (Deformation of Elastomer) หนงในสมบตท

นาสนใจของวสดอลาสโตเมอรคอความยดหยนคลายยาง นนคอ ความสามารถในการเกดการเสย

รปไดคอนขางมากและการสปรงตวกลบสรปทรงเดมพฤตกรรมลกษณะนเรมแรกพบในวสดยาง

ธรรมชาต อยางไรกตามไมกปมานไดมการสงเคราะหอลาสโตเมอรขนพรอมกบสมบตท

หลากหลาย คณลกษณะแรงเคนความเครยดของวสดอลาสโตเมอรจะมโมดลสความยดหยน

คอนขางตาในขณะทมความเครยดเกดขนอยางมาก อลาสโตเมอรในชวงทไมมแรงเคนกระทาจะม

สภาพเปนอสณฐาน ซงประกอบดวยสายโซโมเลกลทอยในลกษณะมวนเปนขดและบดงอเปนอยาง

มาก เมอใสแรงดงกบวสดชนดนจะเกดการเสยรปแบบยดหยนโดยโครงสรางบางสวนจะคลายตว

จากทมวนขดและบดงอยดตวออกเปนเสนตรง ซงมผลทาใหเกดการยดตวออกของสายโซโมเลกล

ในแนวของแรงเคนดงทกระทา เมอนาแรงเคนออกสายโซจะสปรงตวกลบสสภาพเดมแบบเดยวกบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

34

สภาพกอนใสแรงกระทาซงทาใหวสดกลบคนสรปทรงเดมอยางสมบรณแรงเคลอนสาหรบการเสย

รปแบบยดหยนเปนพารามเตอรทางเทอรโมไดนามกเรยกวา เอนโทรป (Entropy) ซงเปนการวด

ระดบของความไมเปนระเบยบภายในระบบ เอนโทรปจะเพมขนตามขนาดของความไมเปน

ระเบยบ อลาสโตเมอรทถกดงยดสายโซจะยดเปนเสนตรงและมการจดเรยงตวใหมทาใหระบบม

ความเปนระเบยบมากขนและมเอนโทรปลดลง และเมอนาแรงดงออกเอนโทรปจะกลบเพมขน

เนองจากสายโซกลบไปสโครงสรางเดมทมวนขดและบดงอ สองปรากฏการณทเปนผลกระทบจาก

เอนโทรป คอเมอทาการดงยดอลาสโตเมอรจะมอณหภมเพมขน และโมดลสความยดหยนจะ

เพมขนเมออณหภมเพมขน ซงตรงกนขามกบพฤตกรรมทพบในวสดอนๆ สภาวะททาใหวสด

พอลเมอรอยในรปของอลาสโตเมอรไดแก วสดเกดผลกไดยาก โดยวสดอลาสโตเมอรจะอยใน

รปอสณฐานซงมสายโซโมเลกลแบบบดงอและมวนเปนขดภายใตสภาวะไรแรงกระทา การหมน

ของพนธะสายโซโมเลกลตองคอนขางอสระโดยอยในลกษณะทมวนเปนขดพรอมทจะตอบสนอง

ตอแรงทกระทาสามารถเกดการเสยรปแบบอลาสตกไดคอนขางสง และมการเสยรปแบบพลาสตก

แบบคอยเปนคอยไป (Delay) โดยการเคลอนตวของสายโซจะถกจากดดวยการครอสลงค และ

ครอสลงคนจะเปนจดยดระหวางสายโซทาใหสายโซไมสามารถเคลอนออกจากกน จงมบทบาทตอ

กระบวนการเสยรปของอลาสโตเมอร การครอสลงคในวสดอลาสโตเมอรหลายชนดเกดขนจาก

กระบวนการทเรยกวาวาลคาไนเซชน (Vulcanization) สดทายอลาสโตเมอรจะตองอยเหนอ

อณหภมการเปลยนสภาพคลายแกวเปนยดหยน (Tg)ดงนนอณหภมตาสดททาใหวสดมพฤตกรรม

คลายยางจะขนอยกบคา Tg ปกตอลาสโตเมอรโดยทวไปจะมคา Tg อยในชวง -50 ถง -90 °F (-60

ถง -130 °F) แตทอณหภมตากวา Tg อลาสโตเมอรจะมสมบตคลายแกวคอแขงเปราะแบบเดยวกบ

พฤตกรรมแรงเคนความเครยด

2.4.12 การแตกหกของพอลเมอร (Fracture of Polymers) ความแขงแรงแตกหก

(Fracture Strength) ของพอลเมอรจะมคาคอนขางตาเมอเทยบกบโลหะและเซรามก โดยปกต

รปแบบการแตกหกของพอลเมอรกลมเทอรโมเซตจะเปนแบบเปราะ ปกตสวนทเกยวของกบ

กระบวนการแตกหกจะเปนบรเวณทมการสะสมของแรงเคนสาหรบพอลเมอรกลมเทอรโม

พลาสตกสามารถเกดการแตกหกไดทงแบบเปราะและแบบเหนยว และวสดเทอรโมพลาสตกหลาย

ชนดสามารถเปลยนการแตกเหนยวเปนแตกเปราะได ตวแปรททาใหเกดการแตกหกแบบเปราะคอ

การลดอณหภม การเพมอตราความเครยด และการมอยของรองบากทมลกษณะปลายแหลม การเพม

ความหนาของชนทดสอบ และการปรบโครงสรางพอลเมอรทางเคม เชงสายโซโมเลกลและ

โครงสรางจลภาคเปนตน เทอรโมพลาสตกคลายแกว (Glassy Thermoplastic) จะเปราะทอณหภม

คอนขางตาและเมออณหภมเพมขนเขาใกลบรเวณอณหภมการเปลยนสภาพคลายแกวเปนยดหยน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

35

Tgวสดจะเรมมความเหนยวและมชวงของการจานนแบบพลาสตก (Plastic Yielding) กอนเกดการ

แตกหก พฤตกรรมนไดแสดงไวโดยคณลกษณะแรงเคนความเครยดของ Polymethyl Methacrylate

กลาวคอ PMMA จะมความเปราะทอณหภม 4 °C และมความเหนยวทอณหภม 60 °C ปรากฏการณ

หนงทมกทาใหเกดการแตกหกในพอลเมอรเทอรโมพลาสตกคลายแกวคอการแตกเปนรางแหเลกๆ

(Crazing) เครซงนเปนบรเวณทเกดการจานนเฉพาะท ซงทาใหเกดเปนชองวางขนาดเลก

(Microvoids) กบสายเชอม (Fibrillar Bridge) เลกๆ สายเชอมทอยระหวางชองวางเลกๆ เหลานเปน

กลมสายโซโมเลกลทมการจดเรยงทศทางตามแนวแรงทกระทา และถาแรงดงทกระทามากเพยงพอ

จะทาใหสายเชอมยดออกและขาดในทสด เปนเหตทาใหชองวางขนาดเลกเหลานเชอมเขาดวยกน

และโตขนกลายเปนรอยแตกหก เครซงแตกตางจากรอยแตกปกตตรงทสามารถรองรบแรงในแนว

พนผวตดขวาง ยงกวานนกระบวนการเครซงจะดดซบพลงงานการแตกหกและสงผลทาให

ทฟเนสการแตกของพอลเมอรเพมขน เครซงจะกอใหเกดบรเวณทมแรงเคนสงบรเวณรอยขวน

จดบกพรองและบรเวณโมเลกลทไมเปนเนอเดยวกน นอกจากนนการลกลามจะตงฉากกบแรงเคน

ดงทกระทาซงปกตหนาไมเกน 5 ไมครอน ทฤษฎเกยวกบกลไกการแตกหกทไดอธบายในบทกอน

หนานสามารถประยกตใชกบพอลเมอรทมสมบตแขงเปราะหรอกงเปราะได โดยความเสยงของ

วสดตอการแตกหกเมอรอยราวปรากฏอาจแสดงในเทอมของความแกรงการแตกหกจากความเครยด

แนวระนาบ (Plane Strain Fracture Toughness) ขนาดของ KIc จะขนอยกบคณลกษณะของ

พอลเมอร เชน น าหนก

2.4.13กกคณลกษณะอนๆ ของพอลเมอร (Miscellaneous Characteristics)

1)ก ความแขงแรงการกระแทก (Impact Strength) ในการใชงานวสดพอลเมอร

บางอยางจะเกยวของกบระดบความตานทานแรงกระแทกของวสดในมลกษณะทชนงานมรองบาก

ซงในการทดสอบหาความแขงแรงการกระแทก (Impact Strength) นจะเปนแบบเดยวกนกบโลหะ

คอจะใชการทดสอบแบบ (Izod) และ (Charpy) โดยในการทดสอบพอลเมอรอาจแสดงรอยแตก

แบบเหนยวหรอแบบเปราะภายใตสภาวะการรบแรงกระแทก ทงนขนอยกบอณหภม ขนาดของชน

ทดสอบ อตราความเครยดและรปแบบของแรงทกระทา ทงพอลเมอรทเปนแบบผลกและสณฐานจะ

เปราะและมความแขงแรงการกระแทกคอนขางตาทอณหภมตา อยางไรกตามการเปลยนสมบตจาก

เหนยวเปนเปราะจะอยในชวงอณหภมแคบๆ เชนเดยวกบกรณของเหลกกลา กลาวคอความแขงแรง

การกระแทกของวสดพอลเมอรในชวงอณหภมสงจะลดลงทละนอยเมออณหภมลดลงโดยพอล

เมอรยงคงมสภาพทออนนม และเมออณหภมลดลงชวงหนงความแขงแรงการกระแทกจะลดลง

อยางรวดเรว และวสดจะมสมบตเปลยนจากเหนยวเปนเปราะโดยมการดดซบพลงงานนอยลงอยาง

มาก อณหภมทวสดมการเปลยนแปลงสมบตจากเหนยวเปนเปราะนเรยกวา อณหภมการเปลยน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

36

สภาพจากเหนยวเปนเปราะ อณหภมนมความสาคญมากเมอนาวสดพอลเมอรไปใชงานในสภาวะ

หรอบรรยากาศทมการเปลยนแปลงของอณหภมในชวงกวางและครอบคลมอณหภมของกา

เปลยนแปลงคณลกษณะของพอลเมอรน ปกตในการทดสอบการกระแทกทงสองแบบจะใชในการ

วดสมบตหรอคณลกษณะสองอยางทสาคญของวสดพอลเมอร คอความแขงแรงการกระแทกท

อณหภมหองกบความแขงแรงการกระแทกทอณหภมการเปลยนสภาพจากเหนยวเปนเปราะซงจะม

คาตากวาทอณหภมหอง

2)กกการลา (Fatigue) พอลเมอรอาจเกดความเสยหายจากการลาภายใตการรบ

แรงแบบเวยนรอบสลบกนระหวางแรงของสองชนดแบบซ าๆเชนเดยวกบโลหะ การลาของวสด

สามารถเกดขนไดทระดบแรงเคนทตากวาความแขงแรงจานนของวสด การทดสอบการลากบวสด

พอลเมอรอาจพฤตกรรมการลาของพอลเมอรจะวองไวตอความถของการใสแรงมากกวาโลหะอยาง

มาก การหมนพอลเมอรดวยรอบความถสงและหรอดวยแรงเคนคอนขางสงสามารถทาใหเกดความ

รอนเฉพาะบรเวณซงอาจทาใหเกดความเสยหายขนจากการออนตวลงของวสดมากกวาทจะมาจาก

ผลของกระบวนการการลา

3)กกความแขงแรงการฉกขาดและความแขง (Tear Strength and Hardness)

สมบตทางกลอนๆ ทบางครงมอทธพลตอความเหมาะสมในการนาพอลเมอรไปใชงานบางอยาง หนง

ในนนคอการตานทานการฉกขาดและความแขง ความสามารถในการตานในชนงานโลหะความแขงจะ

แสดงถงความตานทานของวสดตอการขดขวน การเกดเปนรอยกด การเสยรปทรง และอนๆ ใน

ทานองเดยวกน พอลเมอรจะออนนมมากกวาโลหะและเซรามก และการทดสอบความแขงสวนใหญ

จะทาโดยเทคนคของการทาใหเกดรอยกดเชนเดยวกบทใชกบโลหะ การทดสอบแบบ Rockwell

บอยครงใชกบพอลเมอร เทคนคการกดอนๆเพอทาใหเกดรอยลงไปในเนอวสดไดแก

2.5 สมบตของวสด

2.5.1กกเสนใยแกว (Glass Fibers) อภชาต สนธสมบต[9] ไดสรปไววา เปนวสดทใชกน

มานานมาก แตการทาใหใยแกวมความแขงแรง (เสรมแรง) เปนแนวความคดใหม ในป

พ.ศ. 2463 เปนครงแรกทมความพยายามในการทาใหเกดเสนใยแกว (เสรมแรง) โดยปกตเสนใย

แกวประกอบดวย ซลกอนไดออกไซด แคลเซยมออกไซด อะลมเนยมออกไซด โบรอนออกไซด

และโลหะออกไซดจานวนเลกนอย ปกตแกวจะเปนรปรางแหสามมตชนด isotropic ซงมเหลยม

ของอะตอมออกซเจน 4 อะตอมรอบๆ อะตอมซลกอน แตทาใหไมปกต และเปนสวนไมเปนผลก

(ไมเปนระเบยบ) ดวยอออนของโลหะ เดยวนบรษท Owens Corning, Ventrotex, Ahlstrom และ

Pilkinston เปนบรษทชนนาในการผลตเสนใยแกว (เสรมแรง)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

37

การนาไปใชงาน การใชงานของเสนใยแกวมกจะเปนพลาสตกเสรมแรง เชน อากาศยาน

และอวกาศ เครองมอเครองใช การกอสราง สนคาตางๆ ผลตภณฑทปองกนการกดกรอน เปนตน

อกประเภทใชในงานเสนใยแกวเสรมแรงในพลาสตก เพอใชดานอตสาหกรรม และรถยนต

บางสวนใชในกจกรรมดานกฬา และการพกผอนหยอนใจ เชน เครองบนเลก เปนตน ในปจจบน

เสนใยแกวถกนามาใชแทนเสนใยหน เนองจากเสนใยแกวไมไหมไฟ ทนตอจลนทรย มความ

เสถยรภาพ และไมมพษตอรางกาย

ตารางท 2.6 สวนประกอบของเสนใยแกว (เปอรเซนตน าหนก)

Components AR-glass C-glass E-glass S-glass

SiO2 62.2 65 55.2 65 ZrO2 16.7 - - - TiO2 0.1 - - -

Fe2O3 0.09 0.3 0.3 - B2O3 - 5 7.3 -

CaO 5.2 14 18.7 -

MgO 0.16 3 3.3 10

Na2O 14.3 8.5 0.3 -

K2O 0.4 - 0.2 - LiO2 - - - -

F2 - - 0.3 -

Composition of Glass Fibres[Wt%]

ภาพทก2.11กเสนใยแกว (Glass Fibers)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

38

2.5.2กกเสนใยเซรามค (Ceramic Fibers) อภชาต สนธสมบต [9]ไดสรปไววา เสนใย

เซรามคเปนเสนใยประเภทพอลครสตลไลน (Polycrystalline) ประกอบดวยออกไซดของโลหะ คาร

ไบนของโลหะ ไนไตรดของโลหะ หรอสวนผสมอนๆ ในกรณนถอวาซลกอน และโบรอน ใน

พ.ศ. 2493-2503 เรมมการนาไปใชกบงานดานอวกาศ นวเคลยร โรงงานเคม เพราะงานเหลาน

ตองการเสนใยททนความรอนสง และมความคงทนตอความรอนมากกวาเสนใยแกว อกประการม

ความตองการสรางวสดทมสมรรถนะดานเชงกลทดเยยม เบา แตแขงแรง และทนความรอนสง

ดงนนจงนามาซงการใชซลกอนคารไบน ซลกอนไนไตรด อะลมนา/อะลมโน-ซลเกต ใน พ.ศ.

2523-2533 ไดมการเปลยนมาทาการวจยเกยวกบอะลมนา หรออะลมโน- ซลเกต หรอ ซลกอนคาร

ไบน บรษททเปนผผลตเสนใยเซรามคทมสวนผสมของอะลมนา มบรษท ICI 3M Dupont และ

Sumitomo สวนผผลตเสนใยเซรามคทมองคประกอบซลกอน เชน บรษท Nippon Carbon Dow

Corning/Celanese เปนตน ซงจะเนนเฉพาะเสนใยทมองคประกอบอะลมนา และซลกอนคารไบน

เทานน

การนาไปใชงาน เสนใยเซรามค สามารถแบงเปน 2 ชนดใหญๆ คอ

1.กกเทคโนโลยการผสมวสด ทาใหเกดความแขงแรงสง ความเหนยว และทน

อณหภมไดสงตามตองการ

2.กกฉนวนกนความรอนแบบใชงานหนก และตวกรองกาซทอณหภมสง เปนตน

เสนใยเซรามคไดถกนาไปผสมกบเสนใยโลหะทาใหเปนเสนใยผสมทเหมาะสมกบงานอวกาศ และ

โรงงานเคม เพราะทนตอการกดกรอน ทนความรอนสงมาก

ตารางท 2.7กกอณหภมสงสดทใชงานของเสนใยเซรามค

Fiber

Type

Maximum Use of Temperatures (°C )

Oxidizing Non-oxidizing

Temperature ( °C )

Atmosphere Melting

Al2O3 1,540 1,600 2,040

Al2O3-SiO2 1,300 1,300 1,760

Al2O3-SiO2-B2O3 1,427 1,427 1,740

Sic 1,800 1,800 2,690

Si3N4 1,300 1,800 1,900

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

39

ภาพทก2.12 เสนใยเซรามค (Ceramic Fibers)

2.5.3กกอพอกซ เรซน (Epoxy Resin) พชต เลยมพพฒน[10]ไดกลาวไววา ลกษณะ เปน

ของเหลวขน มสเหลองออนๆ การใชงานตองผสมตวทาแขงของ Epoxy สมบต ใชทาผวและ

โครงสรางทแขงแรงสามารถรบแรงและมกาลงยดเกาะทสงและยงมการหดตวนอย การนาไปใช

สาหรบใชหลอขนรปรวมกบใยแกวไดทกชนดโดยสวนใหญใชกบเสนใยคารบอนและเคฟลาร เชน

อปกรณกฬา เครองรอน เปนตน

ภาพทก2.13กกอพอกซ เรซน (Epoxy Resin)

2.5.4กตวทาแขง (Hardener/MEKPO) พชต เลยมพพฒน[10]ไดกลาวไววา ลกษณะ เปน

ของเหลวใสเหมอนน า มกลนฉนเหมอนกรด สมบต ใชผสมกบเจลโคทและน ายาเรซน เพอใหเกด

การแขงตว

กกกกกกการนาไปใช สาหรบใชผสมในอตราสวน เรซน = 100 สวน : MEKPO = 1-2 สวนของ

นาหนก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

40

กกกกกกขอควรระวง หามผสมตวทาแขง (MEKPO) โดยตรงกบตวโคบอลตจะทาใหเกดลกเปนไฟ

การเกบรกษา ตองเกบแยกจากโคบอลต และในททอณหภมไมสงมาก กรณเกดการหกใสพนตอง

เชดใหแหง ใชทนเนอรลางออกใหสะอาด อยานาผาหรอกระดาษตวทาแขงไปใสถงขยะรวมกน

เพราะถาเกดมเศษโคบอลตอยจะสามารถตดไฟได

ภาพทก2.14กกตวทาแขง (Hardener/MEKPO)

2.5.5ก ตวถอดแบบ (Mold Release) ทนยมใชกนมอย 4 ประเภทคอ

1) แบบขผง (Wax) ใชทาบางๆ ทแมแบบแลวขดเงาดวยผาทสะอาด แมแบบจะ

เงาขน

2) แบบนา (Water Base) เปนตวถอดแบบชนดนา ซงสามารถถอดชนงานไดด

สาหรบผวชนงานทขรขระไมเรยบ ขอดคอ ไมมอนตรายตอสขภาพผปฏบตงาน

3) แบบสารเคม (Solvent) เปนนายาถอดแบบทมสารเคมผสมอยดวย สามารถ

ถอดชนงานไดหลายครง ตอการลงนายา 1 รอบ

4) แบบแผนฟลม มดวยกน 2 แบบคอ

ก)กกPVA นา เปนนายาถอดแบบซงมลกษณะเปนนา ใชทาลงแมแบบบางๆ

ปลอยใหแหงประมาณ 10 นาทจะกลายเปนแผนฟลม เหมาะสาหรบการทาตนแบบและแมแบบ

ข)กกMylar Film เปนแผนฟลม ซงทามาจากโพลเอสเตอรรดออกมาเปนแผน

ใชสาหรบทาชนงานทมลกษณะเปนแผนเรยบทาหลงคาโปรงแสง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

41

ภาพทก2.15กกตวถอดแบบ (Mold Release)

2.6กกการออกแบบวสดผสม (Designing Hybrid Materials)

กกกกwww.qlickbranding.com/learn/chap8/01.html [11] ไดสรปไววา ในการผลตชนสวนทาง

วศวกรรมและผลตภณฑและเทคโนโลยใหมๆปจจบนอาจจาเปนตองใชวสดทมสมบตพเศษหลาย

อยางรวมอยดวยกนซงไมสามารถหาไดในวสดทวไปทเปนเนอเดยวไมวาจะเปน เซรามก โลหะ

หรอพอลเมอร สมบตพเศษเหลานเชนวสดทมความแขงตงสง แตวามความหนาแนนตาซงเปนความ

ตองการของการออกแบบของชนสวนทางวศวกรรมอากาศยาน โดยทวสดทวไปอาจไมสามารถ

ตอบสนองความตองการของการออกแบบไดเพราะฉะนนวสดผสม(Hybrids) จงเปนหนงใน

ทางเลอกทดสาหรบความตองการของการออกแบบทตองการสมบตหลายอยางรวมกน วสดผสม

เปนการนาวสดตางประเภททมสมบตตางกนมาผสมกนเพอใหไดสมบตตามทตองการและสามารถ

ตอบสนองตอความตองการของการออกแบบไดวสดผสมจดไดวาเปนวสดทถกสรางขนเพอ

ตอบสนองความตองการของการออกแบบทตองการวสดททาหนาทหลายอยางในเวลาเดยวกน ซง

เปนวสดทประกอบดวยเฟสสองชนด

กกกกกกการเลอกใชวสดผสมตองเรมจากการวเคราะหความตองการของการออกแบบรวมถง

ขอจากด (Constraints) ตางๆไมวาจะเปนขอจากดดานสมบต (Properties) หรอวาขอจากดในดาน

หนาท (Functions) และหากผลจากการวเคราะหและการคดเลอกวสดเบองตนปรากฏวามวสดชนด

ใดๆกตามทสามารถตอบสนองขอจากดทงหมดไดวสดชนดนนจะถกเลอกใช จากนนทาการเลอก

สดสวนปรมาตร (Volume Fraction) ทเหมาะสมเพอใหไดสมบตทตองการซงตองอยภายใน

ขอบเขตบนและขอบเขตลางของสมบตของวสดผสม (Upper and Lower Bounds) และตองพจารณา

และวเคราะหถง (Criterion of Excellence) ซงเปนไปตามดชนวสด (Material Index) แลวพลอตเสน

ตางๆเหลานในชารตการเลอกวสด (Material Selection Chart)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

42

ภาพทก2.16กกวสดผสมหรอวสดเชงประกอบ

กกกกกกสมบตของวสดทไดนนสามารถเปนไดได 4 กรณดงน

กกกกกกกรณ A ถอไดวาเปนกรณทรวมขอดของสมบตของวสดตงตนทงสองชนดซงกรณนเปน

กรณอดมคต โดยทวไปวสดผสมจะมสมบตทเปนไปตามกรณนเมอมการนาสมบตทวไปของวสด

ชนดหนงมารวมกบสมบตของพนผวทดของวสดอกชนดหนงเชนการการชบเหลกกลาดวยสงกะส

(Galvanized Steel) เปนการรวมสมบตทางกลทดของเหลกกลาผสมกบสมบตของผวทดของสงกะส

โดยเฉพาะความตานทานการกดกรอน

กกกกกกกรณ B เปนกรณทสมบตของวสดผสมเปนไปตามกฎการผสม (Rule of Mixture) โดยท

สมบตของวสดผสมเปนผลลพธของสมบตของวสดเรมตนทงสองชนดทรวมกนและเฉลยกนทาง

พชคณตโดยมการถวงนาหนกในอตราสวนของปรมาตร (Volume Fraction)

กกกกกกกรณ C เปนกรณทสมบตของวสดทไดเปนคาเฉลยแบบฮารโมนก (Harmonic Mean) ของ

วสดตงตนแตวายงมสมบตทรวมกนแลวดกวาวสดตงตนชนดใดชนดหนงเดยวๆซงในบางกรณวสด

ผสมนสามารถนามาใชงานไดเหมอนกน

กกกกกกกรณ D เรยกวา "The Worst of Both" เปนกรณทวสดรวมเอาสมบตทไมดของวสดท

เรมตนทงสองชนดไวดวยกนซงสามารถนามาใชประโยชนไดเชนระบบน าดบเพลงตามอาคารท

เปนวสดผสมของโลหะและขผงโดยทชนสวนโลหะถกออกแบบใหเกดการวบตเมอขผงละลายไป

เมออณหภมภายนอกสงกวาจดหลอมเหลวของขผงและเมอชนสวนโลหะหกออกน าจะถกปลอย

ออกมาเพอดบเพลง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

43

2.6.1กกการจาแนกประเภทของวสดผสม (Classification of Hybrid Materials)

ภาพทก2.17กกการจาแนกประเภทของวสดผสม

กกกกกกวสดผสมสามารถทถกจาแนกออกเปนประเภทตางๆไดโดยใชองคประกอบเปนเกณฑซง

แบงไดเปน 4 ประเภทหลกๆ ดงน

1)กกวสดเชงประกอบ (Composite) เปนวสดผสมทมใชแพรหลายทสด

ประกอบดวยสองเฟสหลกคอเฟสเนอพนและเฟสทกระจายซงเปนเฟสเสรมแรง

2)กกแซนดวช (Sandwich) เปนวสดผสมทวสดชนดหนงเปนผวดานนอกและม

แกนดานในซงปกตเปนวสดทมความหนาแนนตาและทาใหวสดแซนดวชมสมบตทางกลทด

โดยเฉพาะมความสามารถในการตานทานการบดงอทดและดกวาวสดแตละชนดทนามาประกอบ

เปนผวและแกนกลาง

3)กกโครงรางแลตทซ (Lattice) เปนโครงสรางทผสมกนระหวางวสดและ

ชองวาง โครงรางแลตทซแบงไดเปนสองชนดหลกๆคอโครงสรางทรบแรงแบบบดงอ (Bending

Dominated Structure) และโครงสรางทรบแรงดง (Stretch Dominated Structure)

4)กกโครงสรางแบบชน (Segment) แบงไดเปนแบบ 1D 2D และ 3D เพราะวา

มโครงสรางเปนชนๆแยกกนอยและนามาตอกนทาใหวสดผสมแบบนมความตานทานความเสยหาย

ทด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

44

กกกกก 2.6.2 ความสมพนธระหวางความเคนและความเครยด จนตมย สวรรณประทป [12] ได

สรปไววา ความสมพนธระหวางแรงและการเปลยนแปลงรปรางในวสดใดๆนนถกคนพบเปนครง

แรกโดยโรเบรต ฮก (Robert Hooke) โดยกลาววาการเปลยนแปลงรปรางยอมเปนสดสวนกบแรง

ซงหมายถงวสดจะเปลยนแปลงรปรางยาวขนหรอสนลงเปนสดสวนกบแรงทเพมหรอลดในวสด

ตวอยางเชน เสนไยไนลอนเมอถกดงดวยแรง 10 กรม จะยดตวออก 1 มลลเมตร เมอเพมแรงเปน 20

กรม เสนใยจะยดตวออกเปน 2 มลลลเมตร เปนตน ซงความสมพนธดงกลาวเขยนสมการเชงเสนท

เรยกวากฎของฮก ดงน

กกกกกกแรง = คาคงท × การเปลยนแปลงรปราง…………………………………….………….2.4

กกกกกกอยางไรกตาม ดงทกลาวมาแลววาการใชคาของภาระแรงในการอธบายสมบตของวสดนน

ไมเปนสงทชดเจน ซงตอมาโธมส ยง (Thomas Young) จงไดแสดงวาคาความเคนและคา

ความเครยดกมความสมพนธเปนสดสวนเชนเดยวกน จงทาใหกฎของฮกถกดดแปลงขน

กกกกกกความเคน = คาคงท ×ความเครยด.........................…………………………………..….2.5

กกกกกกซงคาคงทนแสดงถงความแกรงของวสดหรอความสามารถในการทนทานตอการเปลยน

รปรางของวสดเมอไดรบแรงกระทา ซงไดแก คามอดลสของยง (Young’s Modulus) นนเอง ซง

วสดทแสดงความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดเชนนจะถอวามสมบตยดหยนแบบเชง

เสน (Linear Elastic Behavior) และกราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดจะม

ลกษณะเปนเสนตรง เมอเราหยดใหแรงกระทาแกวสด วสดจะมการเปลยนแปลงรปรางคนกลบมา

โดยไมมการสญเสยพลงงาน กราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดของวสดในกรณ

ของการใหแรงการกระทาและหลงหยดใหแรงกระทาจะมลกษณะทเหมอนกนและซอนกน

กกกกกกโดยทวไปแลววสดทแสดงสมบตเชนนมกจะเปนวสดในอดมคตเทานน อยางไรกตาม

วสดทวไปถงแมจะไมแสดงสมบตยดหยนเชนนโดยตลอดแตจะแสดงสมบตยดหยนเชนนทคา

ความเครยดตาเทานน (โดยมากตากวาความเครยด 0.1%) และสามารถใชไดกบวสดทมคณสมบต

เหมอนกนทกทศทาง (Isotropic) เทานน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

45

ภาพทก2.18กกความสมพนธของความเคนและความเครยดของวสดยดหยนเชงเสน (Linear

Elastic Behavior)

กกกกกกนอกจากสมบตยดหยนแบบเชงเสนแลววสดบางประเภท เชน วสดจาพวกยาง สามารถท

จะแสดงสมบตยดหยนอกประเภทเรยกวา ยดหยนแบบไมเปนเชงเสน (Nonlinear Elastic Behavior)

ได ดงแสดงในรปท 2.18 วสดประเภทนเมอไดรบแรงกระทา สามารถทจะเปลยนแปลงรปรางไดสง

แตยงคงสมบตยดหยนและสามารถทจะคนตวกลบสสภาพเรมตนเมอยตการใหแรงกระทาโดยไม

สญเสยพลงงานเชนเดยวกบวสดแสดงสมบตยดหยนแบบเชงเสน

ภาพทก2.19กกความสมพนธของความเคนและความเครยดของวสดยดหยนแบบไมเปน

เชงเสน (Nonlinear Elastic)

กกกกกกนอกจากสมบตยดหยนแลว วสดบางประเภทยงแสดงสมบตอกประเภทซงเปนสมบตท

ขนอยกบเวลาหรอทเรยกกนวาสมบตวสโคอลาสตก (Viscoelastic Behavior) คอ เมอวสดไดรบแรง

กระทา วสดจะสามารถคนตวกลบสสภาพเดมเมอยตการใหแรงกระทาชนงานทดสอบ หากแตใน

การคนตวกลบมานจะมการสญเสยพลงงานและในบางกรณอาจจะใชเวลานานในการคนตว

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

46

ดงรปท 2.19ไดแก กราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดในกรณของการใหแรง

กระทาและการยตการใหแรงกระทาจะมรปรางทตางกน ไมทบซอนกนดงเชนในกรณของการ

เปลยนแปลงรปรางแบบอลาสตกเชงเสน ซงสมบตประเภทนมกพบไดในพอลเมอรตางๆ

ภาพทก2.20กความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดของวสดวสโคอลาสตก(Viscoelastic)

จะเหนไดวาลกษณะทสาคญของสมบตยดหยน ไดแก การทสามารถคนตวกลบสสภาพเดม

ไดเมอยตการใหแรงการกระทา ซงถาไมคานงถงกรณของวสดประเภทยางแลว สมบตความยดหยน

นจะจากดอยเพยงในระดบของคาความเครยดตาเทานน จดทวสดเปลยนแปลงสมบตจากยดหยนไป

เปนการเปลยนแปลงรปรางอยางถาวรเรยกวา จดคราก (Yield Point) เมอวสดไดรบแรงกระทาและ

มการเปลยนแปลงรปรางเกนระดบของคาความเครยด ณ จดดงกลาวน วสดดงกลาวจะไมสามารถ

คนตวกลบมาสสภาพเดมไดเมอยตการใหแรงกระทาหรอมการเปลยนแปลงรปรางอยางถาวร

(Plastic or Permanent Deformation) ซงสมบตของวสดหรอความสมพนธประเภทนจะพบไดใน

วสดทกประเภททระดบคาความเครยดสงๆยกเวนในกรณของวสดเปราะทจะเกดการแตกหกขน

กอนทจะแสดงสมบตประเภทน

ภาพทก2.21กกการเปลยนแปลงรปรางอยางถาวร (Plastic)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

47

กกกกกเมอวสดอยในสภาพของการเปลยนแปลงแบบพลาสตก รปรางของวสดจะมการ

เปลยนแปลงไปโดยมการลดหรอเพมขนาดความกวาง ขนกบวาวสดถกแรงกระทาใหยดตวหรอ

ยบตว ซงในระหวางการใหแรงกระทาและเกดการเปลยนแปลงรปรางน ใหถอวาปรมาตรของวสด

มคาคงท ดงนน ii00 LALA =

โดยท 0A คอ พนทหนาตดเรมตน

0L คอ ระยะเรมตน

iA คอ พนทหนาตด ณ เวลาใดๆ

iL คอ ระยะการเปลยนแปลงรปราง ณ เวลาใดๆ

ภาพทก2.22กกการเปลยนแปลงความยาวและพนทหนาตดของวสดเมอไดรบแรง

กกกกกกจากสมการ จะเหนไดวาพนทหนาตดของวสดจะลดลงเรอยๆ ตามแรงทเพมขน ดงนน คา

นยามของความเคนและความเครยดในสมการ ซงจะควรเรยกวาความเคนเชงวศวกรรม

(Engineering or Conventional Stress) และความเครยดเชงวศวกรรม (Engineering or Conventional

Strain) เนองจากเปนการประมาณจากรปทรงของวสดเรมตนโดยมไดคานงถงรปทรงของวสด

ทเปลยนไปในระหวางการทดสอบซงจะมผลตอภาระการรบแรงทยอมมการเปลยนแปลงตามกน

ดงนน จงมการดดแปลงเพอคานวณคาความเคนและความเครยดจรงทเกดขนในวสดนน โดย

สามารถเขยนเปนสมการได คอ

ความเครยดจรง (True Strain, tε ) =)(L

L)(Σi

i

∆……………………..……………….....………...2.6

กกกกกกเราสามารถเปลยนคาความเคนจรงใหอยในรปของคาสดสวนของความเคนเชงวศวกรรม

โดยการใชหลกการเดยวกบการคานวณคาความเครยดจรง คอ ถอวาปรมาตรของวสดไมมการ

เปลยนแปลง ดงนนเราสามารถทจะคานวณหาคาความเคนจรงและความเครยดจรงไดจากความเคน

A0 A1 L0 L1

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

48

เชงวศวกรรม กราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดโดยทวไปจงสามารถ

เปลยนเปนกราฟความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดจรงไดเพอใชในการศกษาถง

สมบตของวสดทระดบความเครยดสงหรอเมอวสดเรมมการเปลยนแปลงรปรางแบบถาวร แสดง

การเปรยบเทยบระหวางคาเชงวศวกรรมและคาจรงของความเคน จะเหนไดวาในชวงแรกของกราฟ

ความสมพนธนน คาความเคนทงสองประเภทไมมความแตกตางกนแตอยางใด หากจะเรมมความ

แตกตางเมอผานจดครากโดยคาความเคนจรงจะมคาสงกวาคาความเคนเชงวศวกรรม

2.7กกการทดสอบแรงดง (Tensile Testing)

ภาพทก2.23กกเครองทดสอบแรงดง

กกกกกกจนตมย สวรรณประทป[13] ไดสรปไวดงน การทดสอบแรงดง ถอไดวาเปนการทดสอบท

ไดรบความนยมและเปนทรจกมากทสดกวาไดสาหรบการทดสอบสมบตทางกลพนฐานของวสด

โดยในการทดสอบจะเปนการใหแรงในแนวเสนตรงแกชนงานในทศทางตรงขามกนเพอสรางแรง

ดงขนในชนงาน ถงแมในทางทฤษฎการทดสอบประเภทนจะใชงานในการทดสอบวสดประเภท

โลหะและพอลเมอรเปนสวนใหญ ไมนยมใชงานในการทดสอบเซรามกทงนเนองจากความยาก

ของการเตรยมชนงาน การจบยด และการตดตงในการทดสอบอนเนองมาจากความเปราะซงเปน

ลกษณะพนฐานของเซรามกทเปนขอจากดในการทดสอบ

ภาพทก2.24กกหลกการทดสอบแรงดง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

49

กกกกกกโดยทวไปแลวชนงานสาหรบการทดสอบแรงดงนจะอยในรปของชนงานทมลกษณะ

เรยวยาว (อตราสวนระหวางความยาวและความกวางมคามาก) และปลายทงสองสามารถถกจบยด

โดยเครองทดสอบได การใชชนงานทมรปรางเปนสเหลยมผนผานน มกจะไมเหมาะตอการทดสอบ

โดยทวไปทงนเนองจากการทชนงานดงกลาวสามารถทจะแตกหกหรอขาดในบรเวณใดกไดตลอด

ความยาวของชนงานเนองจากขนาดพนทหนาตดทเทากน ทาใหในทกบรเวณตกอยในภายใตความ

เคนใกลเคยงกน ทาใหการแตกหกอาจจะเกดขนนอกบรเวณททาการวดความเครยดบนชนงานกได

และยงมโอกาสสงทจะเกดการแตกหกในบรเวณจบยดทงสองขางเนองมาจากความเสยหายของ

วสดทเกดจากแรงบบทใชจบยดชนงานจงทาใหผลการทดสอบจากการใชชนงานรปสเหลยมผนผา

นอาจจะมคาทตากวาสมบตทแทจรงของวสดไดยกเวนแตในการทดสอบฟลมหรอแผนพลาสตก

บางหรอชนงานบางประเภททการเตรยมชนงานทาไดลาบากทอาจจะยงคงตองใชชนงานรปราง

สเหลยมผนผาในการทดสอบ เพอเปนการแกปญหาดงกลาว ชนงานทดสอบแรงดงนนจงถก

กาหนดใหมลกษณะรปรางทมพนทหนาตดในบรเวณทตองการวดความเครยดอยในบรเวณตรง

กงกลางชนงานและมขนาดเลกกวาพนทสาหรบการยดในบรเวณปลาย หรอมลกษณะคลายท

ยกน าหนก (Dumbbell) โดยจะมพนทหนาตดเปนวงกลมหรอสเหลยมกได การออกแบบเชนนก

เพอทจะกาหนดไดวาชนทดสอบจะเกดการแตกหกในบรเวณกงกลางชนงานเนองจากเปนบรเวณท

มคาความเคนสงทสด (เนองจากมพนทหนาตดตาสด) ไมแตกหกในบรเวณจบยด อยางไรกตาม

ในทางปฏบตแลว การทจะทดสอบแลวชนงานเกดการแตกหกในบรเวณกงกลางนนยงขนอยกบ

หลายปจจยอกดวย ไมวาจะเปนการเตรยมชนงานทดสอบ การตดตงชนงานทดสอบ และความ

สมบรณของอปกรณ เปนตน ประเภทของชนงานทดสอบแรงดงสามารถแบงออกไดเปน 4 ประเภท

ไดแก

1)กกดมเบลแบบเอวแคบ (Narrow-Waisted Dumbell) ชนงานประเภทนเปนชนงาน

ทดสอบทวไปสาหรบพลาสตก เหมาะสาหรบการใชทดสอบพลาสตกทงออนและแขง นอกจากใช

ทดสอบแรงดงแลว ชนงานประเภทนยงสามารถนาไปใชทดสอบแรงดดและทดสอบแรงกระแทก

ไดโดยการตดปลายทงสองขางสาหรบยดจบทง

2)กกดมเบลแบบเอวกวาง (Broad-Waisted Dumbbell) ชนงานประเภทนเหมาะสาหรบใช

ในการทดสอบพลาสตกออนนม โดยเฉพาะอยางยงพลาสตกทสามารถยดตวไดสง ไดแก วสด

จาพวกยางตางๆ หรอพลาสตกนม

3)กกดมเบลแบบกระดกสนข (Dog Bone Dumbbell) ชนงานประเภทนเหมาะสาหรบการ

ทดสอบพลาสตกประเภทเทอรโมเซตในกรณทชนงานแบบดมเบลโคงเขาไมเหมาะสม อยางไรก

ตาม ชนงานประเภทนไมเปนทนยมสาหรบการทดสอบในปจจบน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

50

4)กกแบบสเหลยมผนผา (Parallel-Side Strip) ชนงานประเภทนเหมาะสาหรบการ

ทดสอบวสดเชงประกอบ ในกรณทการเรยงตวของเสนใยเสรมแรงมผลทาใหการตดชนงานเปน

รปดมเบลทาไดลาบากและผลการทดสอบไมแนนอน แตการใชงานรปสเหลยมผนผานอาจจะ

ประสบปญหาของการแตกหกบรเวณทจดยดไดงาย ดงนน เพอปองกนปญหาน แผนประกบจงมก

ถกตดตงเพอใชในการเสรมแรงบรเวณจดยดเพอเพมความแขงแรงในบรเวณนน นอกจากวสดเชง

ประกอบแลว ชนงานรปสเหลยมผนผานยงถกใชในการทดสอบฟลมพลาสตกอกดวย

2.8กกการทดสอบแรงดดงอ (Flexural Test)

ภาพทก2.25กกเครองทดสอบแรงดดงอ

กกกกกกจนตมย สวรรณประทป[14] ไดสรปไวดงน การทดสอบแรงดดงอเปนอกวธหนงสาหรบ

การทดสอบแบบอตราเรวคงท ซงนยมใชในการทดสอบพลาสตก และมกใชเปนวธประมาณคา

ความตานทานแรงดงของวสด เนองจากวธนจะไมคอยมปญหาซงเกดจากการเยองศนยระหวาง

ชนงาน และเครองทดสอบเหมอนการทดสอบแรงดง นอกจากนการกระจายตวของแนวแรงยงถก

จากดอยแตในบรเวณทจะเสยหายอก ดวย อยางไรกตามสภาพของแรงทเกดขนทงสองประเภทน

แตกตางกน ในการทดสอบแรงดงน น ชนทดสอบจะไดรบแรงทเทากนตลอดพนทหนาตด

(Uniform Tension) แตในการทดสอบแรงดดงอ ชนทดสอบจะไดรบแรงทไมสมาเสมอตลอด

พนทหนาตด เนองจากในสภาวะทชนงานถกดดงอนน ชนงานทดสอบจะไดรบแรงสงสดบนผว ผว

หนงและไดรบแรงอดบนผวตรงกนขาม

กกกกกกโดยทวไปแลวการทดสอบนเหมาะสาหรบการทดสอบพลาสตกทมลกษณะแขงเปราะ แต

ไมเหมาะสาหรบพลาสตกออนทสามารถเปลยนแปลงรปรางภายใตแรงดดได มาก เนองจากสมการ

ทใชในการคานวณของสภาพการดดงอนจะถกตองในกรณทการ เปลยนแปลงรปรางของวสดใน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

51

ระดบตา วสดแสดงความสมพนธระหวางความเคนและความเครยดแบบเชงเสน และอยภายใตแรง

ดดงอลวนๆเทานน ดงนนโดยทวไปมกจะไมใชทดสอบทระดบความเครยดเกน 5%

ภาพทก2.26กกหลกการทดสอบแรงดดงอ

กกกกกกโดยทวไปการทดสอบการดดงอแบงไดเปน 2 ประเภท ไดแก

2.8.1กกการดดงอแบบ 3 จด (Three-Pointed Bending) การทดสอบการดดงอแบบ 3 จด

การทดสอบแบบนเปนการใหแรงกระทาทจดกงกลางของชนงานทดสอบและจด รบรองในทศทาง

ตรงกนขามบรเวณปลายทงสองดานทมระยะหางจากจดกงกลาง เทากน เหมาะสาหรบการทดสอบ

พลาสตกทเปลยนแปลงรปรางไดต า หวกดทใชใหแรงกระทาและชดรองรบมลกษณะเปนใบมดมน

(Round Knike Edges) หรอเพลาโลหะแขงกได รศมของหวกด และชดใหแรงกระทาตองมรศม

อยางตา 3.2 มลลเมตร และ มรศมสงสดไมเกน 4 เทาของความหนาชนงานทดสอบสาหรบหวกด

และ 1.5 เทาของความหนาชนทดสอบสาหรบชดรองรบ การทชดกดและชดรองรบตองมลกษณะ

เปนผวโคงทจดสมผสดงกลาวเพอ เปนการลดความเขมของความเคน(Stress Concentration) ทอาจ

เกดขนบรเวณจดสมผส และอาจทาใหชนงานเกดการแตกหกบรเวณจดสมผสนน นอกจากน

ระยะหางระหวางจดรองรบทงสองสามารถกาหนดไดจากอตราสวนของ ระยะหางระหวางจด

รองรบทงสองกบความหนาของชนทดสอบโดยมคาไดระหวาง 16:1 ถง 60:1

ภาพทก2.27กกการทดสอบการดดงอแบบ 3 จด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

52

ตารางท 2.8กกสตรการคานวณในการทดสอบแรงดดงอแบบ 3 จด

พนทหนาตด สเหลยม ทรงกระบอก

ความเคน 22Bh

3FLσ =

2πD8FLσ =

ความเครยด

2L6Yhε =

2L

6YDε =

มอดลส )YF(

4BhLE 3

3

=

)YF(

3ππ4LE 4

3

=

ทมา : จนตมย สวรรณประทป[14]

โดยท

F คอ แรงกระทา

L คอ ระยะหางระหวางจดรองรบทปลายทงสองดาน (Span Length)

h คอ ความหนา

B คอ ความกวาง

Y คอ ระยะการดดงอของชนงาน

D คอ ขนาดเสนผานศนยกลางของทรงกระบอกตน

กกกกกกดงนนอตราสวนระหวาง F และ Y ในวงเลบจะเทากบความชนในชวงแรกของกราฟ

ทความสมพนธระหวางแรงและระยะการดดงอของชนงานในชวงแรกทกราฟยงเปนเสนตรง

2.8.2กกการทดสอบแบบ 4 จด (Four-Pointed Bending) การทดสอบแบบนเปนการให

แรงกระทาท 2 จด ในบรเวณกงกลางของชนทดสอบและจดรองรบในทศทางตรงกนขามบรเวณ

ปลายท ง สองดานทมระยะหางจากจดกงกลางเทากน เหมาะสาหรบการทดสอบวสดทมการ

เปลยนแปลงรปรางสงกวาในกรณของการ ทดสอบการดดงอแบบ 3 จด หวกดทใหภาระและชด

รองรบมลกษณะเปนใบมดมนหรอเพลาโลหะแขงเชนเดยว กบการทดสอบแบบ 3 จด แตรศมของ

หวกดและชดใหภาระจะมคาเทากนโดยจะตองมรศมอยางตา 3.2 มลลเมตร และมรศมสงสดไมเกน

1.5 เทาของความหนาของชนงานทดสอบ ระยะหางระหวางชดกดและชดรองรบในการทดสอบ

สามารถแบงไดเปน 2 ประเภทคอ แบบ 1/3 และแบบ 1/4 การจดระยะ 1/3 หมายถง ระยะหาง

ระหวางจดรองรบ-จดกดและระหวางจดกดทงสองมคาเทากนคอ 1/3 ของระยะหางระหวางจด

รองรบทงสอง ในขณะทการจดระยะแบบ 1/4 หมายถงระยะหางระหวางจดรองรบและจดกดมคา

เทากบ 1/4 ของระยะหางระหวางจดรองรบทงสอง ในขณะทระยะหางระหวางจดกดทงสองเทากบ

2/4 เทาของระยะหางระหวางจดรองรบทงสอง ทงนระยะหางระหวางจดรองรบทงสองหรอระยะ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

53

สแปนสามารถกาหนดไดโดยจาก อตราสวนของระยะหางระหวางจดรองรบทงสองกบความหนา

ของชนงานทดสอบโดย มคาไดระหวาง 16 : 1 ถง 60 : 1 ,จนตมย สวรรณประทป[13]

ภาพทก2.28กกการทดสอบการดดงอแบบ 4 จด

ตารางท 2.9กกสตรการคานวณในการทดสอบแรงดดงอแบบ 4 จด

พนทหนาตด สเหลยม ทรงกระบอก

1/3

ของระยะสแปน

1/4

ของระยะสแปน

1/3

ของระยะสแปน

1/4

ของระยะสแปน

ความเคน 2Bh

FLσ =

24Bh3FLσ =

33ππ

16FLσ =

3πD4FLσ =

ความเดรยด

2L4.70Yhε =

2L

4.36Yhε =

2L4.70YDε =

2

36.4L

YD=ε

มอดลส )

YF(

Bh0.2ILε 2

3

=

)YF(

Bh0.17Lε 3

3

=

)YF(

πD1.12Lε 4

3

=

)YF(

πD0..91Lε 4

3

=

ทมา : จนตมย สวรรณประทป[14]

โดยท

F คอ แรงกระทา

L คอ ระยะหางระหวางจดรองรบทปลายทงสองดาน (Span Length)

h คอ ความหนา

B คอ ความกวาง

Y คอ ระยะการดดงอของชนงาน

D คอ ขนาดเสนผานศนยกลางของทรงกระบอกตน

กกกกกกลกษณะชนงานสาหรบการทดสอบการดดงอทงแบบ 3 จดและ 4 จดนนจะอยในลกษณะ

ของคาน โดยอาจจะมพนทหนาตดเปนรปวงกลมหรอสเหลยมกได แตสวนใหญแลวจะมลกษณะ

เปนรปสเหลยม ในการเตรยมชนงานนน ชนงานทไดจะตองมขนาดตรงตามทกาหนดไว พนผว

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

54

จะตองมความขนานและไมมจดบกพรองทเกดขนจากกระบวนการเตรยม ชนงานทดสอบ

นอกจากนสาหรบวสดบางประเภท เชนเซรามก บรเวณขอบของชนงานอาจจะมการทาใหมนโคง

หรอปาดทามม (Chamfer) เพอลดความเขมของความเคนในบรเวณดงกลาว

กกกกกกชนงานในการทดสอบแรงดดงอจะไมถกจบยดแตอยางใด แตจะถกวางอยตรงกลางบน

แทนรองรบระหวางจะรบแรงสองจด จากนนชนงานจะถกกดดวยแทนกดจากดานบนซงจะม

จานวนจดรองรบแรงกดขน อยกบลกษณะของการทดสอบ โดยจดรองรบในการสงผานแรงกด

ชนงานทกจดจะตองมความโคงมนเพอลดความ เขมความเคนในบรเวณนน ซงอาจจะสงผลให

ชนงานทดสอบเกดการแตกหกในบรเวณจดกดนนได นอกจากนจดรบแรงกดทงหมดสามารถทจะ

เปนแบบยดตดโดยไมสามารถหมนได หรออาจจะมลกษณะทหมนตวไดบางเพอทจะลดแรงเสยด

ทานระหวางชนงาน ทดสอบและจดรองรบ ซงจะมผลตอผลการทดสอบได

ภาพทก2.29กกลกษณะรปรางของชนทดสอบแรงดดงอ

ภาพทก2.30กกลกษณะของอปกรณจบยดสาหรบการดดงอแบบ 4 จด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

55

2.9กกการทดสอบความแขง (Hardness Testing)

ภาพทก2.31กกเครองทดสอบความแขง

กกกกจนตมย สวรรณประทป[15] ไดสรปไวดงน การทดสอบความแขง (Hardness Testing) ถอ

เปนการทดสอบทางกลทมการใชงานอยางเผยแพรหลายตามโรงงานอตสาหกรรมตางๆ ทงในสวน

ของการควบคมคณภาพวตถดบทซอเขามา การควบคมคณภาพของกระบวนการผลต ไปจนถงการ

ควบคมคณภาพของผลตภณฑสาเรจ นอกจากนยงเปนการทดสอบทใชงานวจยและพฒนาวสด

ตางๆ อกดวย การทดสอบประเภทนดเหมอนจะเปนการทดสอบทไมมความซบซอนอะไร และใช

เวลาไมนานในการทดสอบกไดผลออกมาแตผลการทดสอบทไดนนถกตองหรอไม แมจะดวางาย

แตหากศกษาใหดแลว หลายๆองคประกอบจะสามารถสงผลถงความถกตองของผลการทดสอบได

และแนนอนวายอมสงผลถงคณภาพของผลตภณฑ

กกกกกกคาจากดความของความแขง (Hardness ) นนมอยดวยกนหลากหลายความหมาย ในแง

หนงความแขงหมายถง ความสามารถของวสดในการตานทานการขดขวน (Resistance to scratch)

หรออาจหมายถง ความสามารถตอการตานทานการกดหรอเจาะทะลโดยวสดอน (Resistance to

Indentation)หรออาจหมายถง ความสามารถของวสดในการตานทานการขดส (Resistance to

Abrasion) หรออาจหมายถงความสามารถของวสดในการตานทานการกดแตงหรอการตด

(Resistance to Machining) ดงนนในการวดความแขงเพอใหตรงตามคาจากดความตางๆ เหลาน

เทคนคหรอวธการทใชในการทดสอบจงตองมความแตกตางกนไปดวย

กกกกกกการทดสอบความแขงแบบรอคเวลล (Rockwell Hard Test) วธทดสอบความแขงแบบ

รอคเวลลประกอบดวยการกดวสดทดสอบดวยหวกดเพชรรปกรวยหรอหวกดลกบอลเหลกชบแขง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

56

ตารางท 2.10กกแสดงคาการวดความแขงแบบ Rockwell สเกลตางๆ

ทมา : http://www.dss.go.th,จนตมย สวรรณประทป [15]

ภาพทก2.32กกหลกการความแขงรอคเวลล

ขอจากดและขอควรระวงของการทดสอบ

สเกล หวกด ภาระเรมตน

Minor Load

F0 , kgf

ภาระหลก

Major Load

F1 , kgf

ภาระรวม

F , kgf

คาของE

A เพชรรปกรวย 10 50 60 100

B ลกบอลเหลก 1/16" 10 90 100 130

C เพชรรปกรวย 10 140 150 100

D เพชรรปกรวย 10 90 100 100

E ลกบอลเหลก 1/8" 10 90 100 130

F ลกบอลเหลก 1/16" 10 50 60 130

G ลกบอลเหลก 1/16" 10 140 150 130

H ลกบอลเหลก 1/8" 10 50 60 130

K ลกบอลเหลก 1/8" 10 140 150 130

L ลกบอลเหลก 1/4" 10 50 60 130

M ลกบอลเหลก 1/4" 10 90 100 130

P ลกบอลเหลก 1/4" 10 140 150 130

R ลกบอลเหลก 1/2" 10 50 60 130

S ลกบอลเหลก 1/2" 10 90 100 130

V ลกบอลเหลก 1/2" 10 140 150 130

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

57

-กกไมควรใชหวกดลกบอลในการวดความแขงสงกวา 100 เนองจากคาทไดจะมความ

แมนยาตาเพราะบรเวณปลายของลกบอลเทานนทสมผสชนงานซงอาจจะเกดการยบตวของลกบอล

ได นอกจากนนหากคาความแขงสงเกนกวา 115 จะไมสามารถใชเปนคาความแขงของวสด แตอาจ

ใชเพอการเปรยบเทยบเทานน นอกจากนคาความแขงทวดไดเปนคาลบไมควรใชเชนกน

-กกความแขงรอคเวลลจะเปนสเกลทคอนขางหยาบ พลาสตกทมความแขงใกลเคยงกน

อาจจะไมสามารถถกแยกแยะดวยคาความแขงรอคเวลลได

-กกความสะอาดของอปกรณและชนงานทดสอบอาจจะสงผลกระทบถงคาความแขงทได

เนองจากจะทาใหพนผวสมผสกนในแตละจดไมแนบสนททาใหความแขงเปลยนแปลงได ควรทา

ความสะอาดแทนวางชนงาน หวกด และชนงานทดสอบเสมอกอนทาการทดสอบ

-กกหากมการเปลยนหรอใสอปกรณของเครองทดสอบทเปนสวนประกอบในการใหแรงกด

ตวอยางเชน หวกด แทนวางชนงาน คาความแขงทไดจากการวด 2-3 ครงแรกไมควรนามาใชเปนผล

การทดสอบเนองจากจะมคาตากวาความเปนจรง ควรรอใหจดเชอมตอตางๆ มความสนทแนนหนา

จากแรงกดในการทดสอบ 2-3 ครงแรกกอนนาคาไปใชงาน

2.10กกการสกหรอ (Wear) http://siamkaewkumsai.blogspot.com/2011/01/wear.html[16] ไดอาง

ไววาการสญเสยเนอวสดทผวหนา เมอมการเสยดสหรอมการเคลอนทสมพทธกนของวสด 2 ชน

แมวาวสดทสญเสยไปจะมปรมาณเพยงเลกนอยกตาม แตอาจทาใหชนสวนนนเสอมสภาพอยาง

รวดเรวจนไมสามารถใชงานไดอกตอไป โดยเฉพาะอยางยงชนสวนทตองการความเทยงตรงสง

เชน แมพมพ มดกลง หรอชนสวนเครองจกรกลบางชนด เชน เฟอง ลกสบ กระบอกสบ และโซ

เปนตน บางครงการสกหรอเกดรวมกบการกดกรอน (ภาพท 2.33) ซงถอวาเปนรปแบบการกด

กรอนทรนแรง

ภาพท 2.33 ชนงานใบพดเกดการสกหรอรวมกบการกดกรอน (Wear Corrosion)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

58

การสกหรอเปนศพททวไปทใชอธบายการเสอมสภาพของผวหนาวสดจากการเสยดสท

เรมตนจากการสมผสกนระหวางผวหนาสองผวหนาทอนใดอนหนงมการเคลอนท และอณหภมจะ

มผลตออตราการสกหรอเปนอยางมาก เนองจากการเสยดสทาใหเกดความรอนได อนสงผลกระทบ

ตอโครงสรางจลภาคของวสดและทาใหเพมความไวตอการเสอมสภาพดวย ชนสวนจาพวกแบรง

ลกเบยว และเฟอง เปนวสดทมกจะเกดการสกหรอไดงายมาก การสกหรอมหลายรปแบบเชน

Adhesive Wear, Abrasive Wear, Corrosive Wear, Surface Fatigue Wear, Impact Wear และ

Fretting Wear ซงจะไดกลาวรายละเอยดคราวๆ ในลาดบตอไป การปองกนหรอลดปญหาการ

เสอมสภาพของผวหนาวสดจากการสกหรอสามารถปรบปรงไดหลายวธการ เชน การใชสารหลอ

ลนและการปรบปรงผวหนาชนงาน เปนตน การเลอกใชวสดทตานทานตอการสกหรอ เชน วสดทม

ความแขงสง เชนเซรามกส กเปนทางเลอกทดสาหรบปองกนการสกหรอทรนแรง นอกจากนนยงม

การเคลอบผวแขงดวย ทงสเตน-คารไบด-โคบอลท ซงสามารถทจะเพมความแขงใหกบวสดได

โดยเฉพาะวสดทมผวหนานม การปรบปรงผวหนาหรอการอบชบสามารถใชในการเพมความแขง

หรอเพมความเรยบใหกบวสด ยกตวอยางการทาคารบไรซงและการเตรยมผวทด

2.10.1 การสกหรอแบบยดตด (Adhesive Wear) เปนการสกหรอทเกดจากการสมผสกน

ของผวหนาชนงาน 2 ชน ทมการเคลอนทอนสงผลใหเกดความเคนสมผส (Contact Stress) ทสง

และเกดขนเนองจากธรรมชาตของความหยาบของผวหนาวสด หรออาจกลาวไดอกนยหนงวาวสด

2 ชนดเสยดสกนทาใหเกดความเครยดเกนจดครากของวสด เนอวสดบรเวณทถกเสยดสจะเกด

plastic zone เมอชนงานเคลอนทไป ชนงานทมความแขงแรงมากกวาจะพาเอาเนอวสดของชนงานท

มความแขงนอยกวาไปดวย ทาใหเกดการสกหรอขน ถาผวหนาทเคลอนทมการเสยดสกนอยาง

ตอเนอง คาความเคนแรงเฉอนทบรเวณทเกดพนธะอะตอมมคจะเพมขนจนมคาเกนขดจากดของอก

วสดหนงและทาใหจดทสมผสกนเกดการแตก พรอมทงนาชนสวนตดมาดวย ชนสวนทเกดการแตก

สามารถหลดออกมาเปนเศษชนโลหะหรอยงคงเหลอพนธะอะตอมมคไวบนผวหนาชนงานทอยฝง

ตรงกนขาม การสกหรอแบบยดตดยงมชอเรยกอนๆ อก คอ Scoring, Scuffing, Alling หรอ Seizure

ความแขงสงแตมความแขงแรงตาเปนสมบตทตองพจารณาเมอจะนาชนสวนมาประยกตใชงานท

ตานทานการสกหรอแบบยดตด อยางไรกตาม สมบตเหลานอาจจะอยในวสดชนเดยวกนกได

ยกตวอยางเชน วสด Resistant Monolithic ซงเปนวสดคอมโพสททมความแขงแรงตา มความ

ยดหยนสง และมความแขงสง และวสดเซรามกสทมความหนาแนนตา เปนตน

2.10.2 การกะเทาะ (Galling) เปนรปแบบการเสยหายของการสกหรอแบบยดตดท

คอนขางรนแรง เกดขนเนองจากการเสยดสกนอยางรนแรง สงผลใหเกดการเชอมตดกนของเฟส

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

59

ของแขงแบบเฉพาะทและสงผลใหเกดการหลดรอนของชนสวนโลหะ กระบวนการนเปนสาเหต

สาคญททาใหเกดการเสยหายบนผวหนาของวสดใดวสดหนงหรอทงสองวสด

2.10.3 การสกหรอแบบขดส (Abrasive Wear)

การเซาะรอง การขดหยาบ และการขดผว เปนตวอยางทดสาหรบการเสยหายดวยรปแบบดงกลาวท

เกดขนเนองจากผวหนาชนงานทเปนวตถแขงมการเปลยนทหรอมการเคลอนทของวสดทมผลมา

จากแรงปฏสมพนธกบผวหนาของวตถอนหรออนภาคอน โดยอนภาคสามารถฝงลกลงไปผวหนา

ของวสดทงสองทสมผสกนและมการเคลอนทเสยดสระหวางกนทาใหเกดการเสยดส (การเปลยนท

และการเคลอนทของผวหนาวสด) ของผวหนาวสดทมความแขงนอยกวา แหลงทมาของอนภาคอาจ

เกดจากสารแปลกปลอม (ทมาจากสงแวดลอมดานนอก) เศษชนสวนทเกดจากการสกหรอ หรอ

อนภาคของแขงทเจอปนอยในของไหล ในอกนยหนง การสกหรอจากการเสยดสสามารถเกดได

จากกรณทไมมเศษวสดหลดออกมา แตเกดขนเนองจากความหยาบของผวหนาวสดอกอนหนงทา

ใหเกดการเสยดส กลไกการสกหรอนตางจากการสกหรอแบบยดตดคอไมมพนธะอะตอมมคท

เกดขนบนผวหนาทงสอง การสกกรอนแบบขดส (Abrasive Erosion) อาจเกดขนเมอของไหลม

อนภาคของแขงเจอปนและมทศทางการเคลอนทขนานกบผวหนาของวสด และอนภาคเหลานนก

ทาใหผวหนาวสดคอยๆ เกดการเสอมสภาพทละเลกทละนอย ความแขงของวสดเปนตวแปรท

สาคญตออตราการสกหรอแบบขดสของผวหนาชนงาน คอ ถาผวหนาวสดมความแขงสงจะทาให

อตราการสกหรอตา และถาความแขงของผวหนาวสดมคาสงกวาความแขงของอนภาคทมาขดส เรา

อาจจะสงเกตเหนการสกหรอแมเพยงเลกนอย และอนภาคเหลานนอาจจะแตกเปนชนเลกชนนอย

ได วสดทมสมบตดานความแขงและความแกรงสงจะเหมาะสาหรบใชงานทตานทานตอการสก

หรอแบบขดส ยกตวอยางเชน เหลกกลาทมความแขงสงหรอเหลกกลาทผวหนามความแขงสง

โลหะผสมโคบอลท และเซรามกส เปนตน

2.10.4 การสกหรอจากการกดกรอน (Corrosion Wear)

เมออทธพลของการกดกรอนและการสกหรอเกดขนรวมกน การเสอมสภาพของผวหนาวสดอาจจะ

เกดขนไดอยางรวดเรว กระบวนการทเกดขนนเปนททราบกนดโดยเราจะเรยกวา การสกหรอจาก

การกดกรอน ดงนนการสรางฟลมหรอชนเคลอบจะนยมนามาประยกตใชเพอปกปองโลหะพน

(Base Metal) หรอโลหะผสมจากสงแวดลอมทรนแรงจนนาไปสปญหาการกดกรอน ถาผวหนาของ

ชนเคลอบอยภายใตสภาวะการรบแรงจากการสกหรอแบบขดสและแบบยดตด จะทาใหเกดการ

สญเสยชนเคลอบจากผวหนาของวสดได ในขณะเดยวกนผวหนาของโลหะพนทสญเสยชนเคลอบก

สามารถเกดการกดกรอนตอเนองไปไดอก ในอกนยหนง ผวหนาทเกดการกดกรอนหรอเกด

ออกซไดซอาจจะทาใหสมบตทางกลลดลงและมอตราการสกหรอสงขน นอกจากนนผลตภณฑการ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

60

กดกรอนทมอนภาคของออกไซดทหลดออกมาจากผวหนาของวสดสามารถทาตวเปนอนภาคททา

ใหเกดการเสยดสตอไปไดเชนกน

2.10.5 การสกหรอรวมกบการลาบนผวหนา (Surface Fatigue Wear)

การลาทผวหนาหรอการลาจากการสมผสเกดขนเมอผวหนาของวสด 2 ชน ทสมผสกบวสดอก

อนหนงทกาลงกลงหรอรวมกบการกลงและการเคลอนทแบบเลอน (Sliding Motion) ทาใหเกดแรง

แบบสลบหรอการวางตวของแรงเคนในทศทางทต งฉากกบผวหนาของวสด ความเคนสมผส

(Contact Stress) ทเกดขนบนผวหนาเรมตนจากการฟอรมตวของรอยราวภายใตผวหนาของวสด

และขยายกลบมาทผวหนาอกครงทาใหเกดมลกษณะเปนหลม (Pit) การลาดวยรปแบบนมกจะพบ

ในวตถทมการรดซ าแลวซ าเลาผานผวหนาของวสด สงผลใหเกดความเคนตกคางทสงในแตละจด

เปนแนวยาวบนผวหนาของวสด ยกตวอยาง เชน เฟอง รางรถไฟทมกจะเกดการลาทผวหนาชนงาน

ตวอยางการสกหรอรวมกบการลาบนผวหนาแสดงในรปท 34

ก) เฟองทเกดการเสยหาย ข) ฟนเฟองทเกดการกะเทาะ

ภาพท 2.34 เฟองทเสยหายดวยกลไกการสกหรอรวมกบการลาบนผวหนาจนเกดการกะเทาะของ

ฟนเฟอง

2.10.6 การสกหรอแบบถครด (Fretting Wear) ผวหนาของวสดทมการสมผสอยางแนบ

แนนกบวสดอนและมธรรมชาตการเคลอนทเปนคาบและมแอม-ปลจดสงมาก เชน การสนสะเทอน

มแนวโนมทจะเกดการสกหรอได การสกหรอจากการถครดมกจะเกดรวมกบการกดกรอนหรอการ

เกดออกซเดชนของเศษชนสวนทหลดออกมาและบรเวณทสกหรอ กลไกการสกหรอจะมเศษ

ชนสวนโลหะทหลดออกมาในปรมาณเลกนอยจากระบบแทนทจะมเศษชนสวนตกคางภายใน

ผวหนาทสมผสกบ ผวหนาอกดานหนงโดยเฉพาะในกรณทแสดงใหเหนการเกดพนธะทางกลและ

การเคลอนทแบบสายไปมาของผวหนาทแยกตวออกมา ดงนนจงทาใหเกดการออกซไดซของ

อนภาคทหลดออกมาได ถาเศษโลหะทหลดออกมาถกฝงอยในผวหนาของโลหะทมความนมกวา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

61

อตราการสกหรออาจจะลดลง ถาไมมเศษโลหะเหลอคางอยเลยบนผวหนารอยตอของวสดทงสอง

อตราการสกหรออาจจะเพมขนได รอยราวจากการลายงมแนวโนมทจะฟอรมตวในบรเวณทสก

หรอ เปนผลทาใหเกดการเสอมสภาพบนผวหนาของวสดตอไป สารหลอลนทเปนของเหลวและ

ของแขง (เชนการปรบปรงผวหนา การเคลอบผวเปนตน) ความเคนตกคาง (ทเกดจากการยงเมด

เหลกหรอเลเซอร) การทาผวใหเปนรอง (เพอเกบเศษโลหะทหลดออกมา) และ/หรอการเลอกใช

วสดทเหมาะสมสามารถทจะชวยลดปรากฏการณดงกลาวหรอตานทานการสกหรอแบบถครดได

2.11กกกงหนลมในประเทศไทยกวชย โรยนรนทร [2] ไดสรปไววา ประเทศไทยนนมการใช

พลงงานลมในหลายรปแบบดวยกนตงแตเทคโนโลยอยางงายๆ เชน กงหนไมไผอดลมไปจนถง

เทคโนโลยทซบซอน ซงในประเทศไทยสามารถแยกลกษณะการใชประโยชนไดเปน 2 ประเภท

หลกๆ ไดแก กงหนลมเพอการสบน า และกงหนลมเพอผลตไฟฟา สาหรบกงหนลมเพอการสบน า

ในไทยมการใชเพอการเกษตรในนาขาวและนาเกลอมาเปนเวลานาน วสดทใชเปนใบกงหนททา

จากผา สงกะสหรอเหลกบาง โดยกงหนลมเพอการสบน าน ไมตองมความเรวลมมากกสามารถ

ทางานไดด จงมหลายพนทในประเทศทใชกงหนลมเพราะพนทสวนใหญจะเปนทงกวางมสงกด

ขวางนอย เหมาะกบการตดตงกงหนลม และมโครงการสารวจการใชกงหนลมในประเทศไทย ในป

พ.ศ. 2524 ไดมการประเมนการใชงานกงหนลม แบบใบพดทใชในนาขาวทาดวยเสอลาแพนหรอ

ผาใบดภาพท 2.35

ภาพทก2.35กกกงหนลมวดนาเขาสนาเกลอ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

62

ตอมาการใชกงหนลมในประเทศไทยน นไดลดลงอยางรวดเรวเนองมาจากการ

เปลยนแปลงพนทเกษตรกรรมมาเปนอตสาหกรรมมากขน และในป พ.ศ. 2530 กรมพฒนาและ

สงเสรมพลงงานไดดาเนนการตดต งกงหนลมสบน าในโครงการศนยพฒนาหวยทรายอน

เนองมาจากพระราชดาร อ.ชะอา จ.เพชรบร และในปพ.ศ. 2534-2535 ไดมการสารวจกงหนลมของ

จงหวดสมทรสาครและสมทรสงครามเนองจากเปนพนททานาเกลอ พบวามกงหนประมาณ 167 ชด

ซงเปนกงหนลมชนดดงเดมภมปญญาชาวบานแตสามารถใชเพอการสบน าไดเปนอยางด ในป พ.ศ.

2542 มโครงการสาธตการตดตงกงหนลมเพอการสบน าไดมการใชกงหนลมขนาด18 ใบพด ใน

โครงการแปลงสาธตการเกษตรแบบผสมผสานตามแนวพระราชดาร “ทฤษฎใหม” อ.ปากทอจ.

ราชบร ซงไดมการพฒนาและปรบปรงรปแบบและสรางประกอบทดลองใชงานทศนยพฒนาและ

เผยแพรพลงงานภมภาค จ.ราชบร ไดผลการสาธตเปนทนาพอใจ ในป พ.ศ.2544 กรมพฒนาและ

สงเสรมพลงงาน ไดใหงบประมาณแกศนยพฒนาและเผยแพรพลงงานสภมภาค จ.ราชบร ใน

การศกษาและพฒนากงหนลมเพอการสบนาตอไป จะเหนไดวาสถานภาพพลงงานลมเพอการสบนา

ในประเทศไทย สวนใหญจะเนนไปในดานงานวจยเพอทดสอบสมรรถนะของกงหนลม เนองจาก

กงหนลมมหลายรปแบบซงเหมาะสมกบการทางานแตละแบบไมเหมอนกน ดงนนควรมงานวจย

เชงนโยบายดานมาตรการสงเสรมการนากงหนลมมาใชประโยชนใหมากขนและควรจะอนรกษการ

ใชกงหนลมเพอการสบน าในนาขาวเดมใหมการใชงานตอไปและเพมปรมาณจานวนกงหนลมให

มากขน พลงงานลมเปนหนงในพลงงานหมนเวยนทไดรบความสนใจจงไดเรมมการพฒนาโดย

ไดรบการบรรจเปนแผนพฒนาพลงงานทดแทนของการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทยมากกวา 10

ปมาแลว มวตถประสงคเพอตองการสาธตและประเมนผลในทางเทคนค ตลอดจนการเตรยมพรอม

สาหรบความตองการในอนาคต โดยเรมศกษาขอมลเกยวกบศกยภาพพลงงานลมทวประเทศ เพอหา

ระดบความเรวลมของแตละพนททวประเทศ และดวยความรวมมอจากกรมอตนยมวทยา พบวา

ประเทศไทยมความเรวลมอยในระดบปานกลางถงตากวา 4 เมตรตอวนาท ตอมาจงไดทาการ

ทดลองสรางและตดตงกงหนลมดวยความรวมมอจากมหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร

และมหาวทยาลยสงขลา นครนทร ในป พ.ศ.2526-2529 อยางไรกตามกรมพฒนาพลงงานทดแทน

และอนรกษพลงงานไดทดลองตดตงกงหนลมผลตไฟฟาขนาด 1 กโลวตตจานวน 3 ชดเพอเปน

ไฟฟาแสงสวางบรเวณจดใชงานจรง ณ.พนทบรเวณรมหาด อทยานสงแวดลอมนานาชาตสรนธร

จงหวดเพชรบร ซงไดตดตงแลวเสรจใน เดอนมกราคม พ.ศ. 2551 ดงแสดงใน ภาพท 2.36

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

63

ภาพทก2.36กกกงหนลมผลตไฟฟาขนาด 1 กโลวตต 3 ชด ณ.อทยานสงแวดลอมนานาชาตสรนธร

จ.เพชรบร

ภาพท 2.36 เปนกงหนลมขนาดเลกทมระบบการทางานเปนแบบประจไฟฟาเกบไวใน

เเบตเตอรและใชชดแปลงแรงดนจากไฟฟากระแสตรงไปสไฟฟากระแสสลบเพอเปนไฟฟาสอง

สวางบรเวณชายหาดใกลพนททาการตดตงกงหนลมดงกลาว ในสวนการผลตไฟฟาทเปนฟารม

กงหนลมขนาดเลกทเกดขนในประเทศไทยทแรกเปนของเมองพทยาทบรเวณเกาะลานซงเปน

กงหนลมขนาดเลกขนาด 4.5 กโลวตตจานวน 45 ชดรวมกาลงการผลตไฟฟาทความเรวลม 13 เมตร

ตอวนาท ไดกาลงการผลตสงสด 200 กโลวตตเพอเชอมเขาสระบบสายสงหลกปอนไฟฟาให

ประชาชนบนเกาะลานเมองพทยาไดใชซงจะลดปรมาณการใชน ามนดเซลไดเฉลยวนละประมาณ

200 ลตร ออกแบบและดาเนนโครงการโดยทมงานกงหนลมผลตไฟฟามหาวทยาลยเทคโนโลยราช

มงคลธญบร ไดเดนเครองอยางเปนทางการเมอเดอนธนวาคม พ.ศ. 2550

ภาพทก2.37กกทงกงหนลมขนาด 200 กโลวตต แหงแรกในประเทศไทย ณ. เกาะลาน เมองพทยา

โดยทมงานกงหนลมผลตไฟฟา มทร.ธญบร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

64

ในขณะทการผลตไฟฟาจากพลงงานลม ทางการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย (กฟผ.)

โดยกองพลงงานพเศษ ฝายวทยาการพลงงาน (ในขณะนน) ไดจดทาโครงการผลตไฟฟาจากกงหน

ลมโดยรวมมอกบสถาบนการศกษาตางๆ เชน สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร สถาบน

เทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ และมหาวทยาลยสงขลานครนทร ตงแตป พ.ศ. 2524 เปน

ตนมา โดยมวตถประสงคเพอพฒนาและสาธตการผลตกระแสไฟฟาจากกงหนลมขนาดเลก (ไมเกน

1.0 kW) ไดจดสราง ตดตง และทดลองผลตไฟฟาในปพ.ศ. 2526 แตบางโครงการมปญหาทางดาน

เทคนค และไดยกเลกโครงการความรวมมอไปในทสด เนองจากขาดบคลากรทมความเชยวชาญ

เฉพาะดานในการออกแบบและสรางตวกงหนลมพรอมอปกรณประกอบ ดวยเหตน กฟผ. จงได

เปลยนแนวคดทจะสรางและพฒนาตวกงหนลมเองในประเทศ มาใชวธการจดหาจากตางประเทศท

มประสบการณแทน โดยไดจดตงสถานทดลองกงหนลมผลตไฟฟาทแหลมพรหมเทพ บรเวณใตสด

ของจงหวดภเกต ตดกบทะเลอนดามน ในขนาดเลก 0.85, 1, 2, 10, 18.5,150 กโลวตต ในชวงสบ

กวาปทผานมาซงในปจจบนกงหนลมบางรนกชารดและทาการหยดการทางานเพอรอการ ซอมแซม

หรอตดตงใหม แตกงหนลมขนาด 150 กโลวตตกยงคงทางานไดดอยดงภาพท 2.37

กกกกกกประเทศไทยตงอยในเขตลมมรสมตะวนออกเฉยงเหนอ และลมมรสมตะวนตกเฉยงใต ซงม

ความเรวลมคอนขางตา แตพบวาบางพนทมความเรวลมเฉลยในรอบปสงกวา 5 เมตรตอวนาท ทระดบ

ความสง 40 เมตรจากพนดน ซงเปนความเรวลมทมศกยภาพทด สามารถนามาใชผลตไฟฟาได

ภาพทก2.38กกกงหนลมผลตไฟฟาขนาด150 kW ของการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย

ตดตง ณ.แหลมพรมเทพ จ.ภเกต

กกกกกกจากขอมลดงกลาวจะเหนวา การพฒนาเทคโนโลยกงหนลมในสมยกอน ยงขาดเทคโนโลย

และบคลากรทมความเชยวชาญ ทาใหการพฒนากงหนลมไมประสบความสาเรจในการออกแบบ

และสรางกงหนลมผลตไฟฟา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

65

(ก) (ข)

ภาพทก2.39กกการพฒนากงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลกมหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลา

ธนบร(ก) และ (ข) แสดงการพฒนากงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลกท ทบรเวณอาวไผ

จ.ชลบร

กกกกกกจะเหนไดวาประเทศไทยมการใชพลงงานลมมาเปนเวลานานและไดนามาใชในหลาย

รปแบบดวยกนไมวาจะเปน พดลม เครองสบน า เครองอดลม พดลมระบายอากาศ กงหนลมผลต

ไฟฟา และยงไดมการดดแปลงประยกตพลงงานลมนามาใชในรปแบบตางๆ อกมากมายเพอให

ใชไดกบชวตประจาวนมากยงขน ดวยเหตนคณะผวจยฯ จงสนใจศกษาพลงงานทดแทนโดยเฉพาะ

พลงงานลม ซงเปนพลงงานทสะอาดชนดหนงทเราสามารถนามาใชประโยชนได โดยทงทางตรง

และทางออม โดยนามาวเคราะหเปนแนวคดดานสงคม ปญหาและผลกระทบ เพราะปจจบนการ

รณรงคใหใชพลงงานทดแทนถอเปนสงสาคญทสงคมตองหนมาใหความสนใจไมวาจะเปนภาครฐ

เอกชนและประชาชน ตองรวมมอและเรยนรเพอใหพลงงานทไดสามารถนาไปใชไดจรงและเปน

ประโยชนตอสงคมไทย เพอพลงงานลมจะไดเปนพลงงานทดแทนทสาคญอกทางหนงใหมความ

ยงยนตอไป ในปจจบนมนษยจงไดใหความสาคญและนาพลงงานจากลมมาใชประโยชนมากขน

เนองจากพลงงานลมมอยทวไปไมตองซอหา เปนพลงงานทสะอาดไมกอใหเกดอนตรายตอ

สภาพแวดลอมและสามารถนามาใชประโยชนไดอยางไมหมดสน

2.12 กกการผลตใบกงหนลม

ภาพทก2.40กกใบกงหนลม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

66

กกกกกกวชย โรยนรนทร, [2] ไดสรปไววา ใบกงหนลมทาจากวสดทมความแขงแรงและยดหยนสง

ในตวเพราะใบกงหนลมตองมน าหนกเบาซงจะทาใหชวยในการเรมหมนไดงาย ดงนนใบกงหนลม

จงเปนหวใจหลกของกงหนลมผลตกระแสไฟฟา วสดทใชทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาจงเปน

หวใจหลกและสาคญอยางยงในการเพมประสทธภาพในการทางานของใบกงหนลมผลต

กระแสไฟฟาแตละรน วสดทเบาแตมความแขงแรงไมแพเหลก

กกกกกกโดยทวไปใน ปจจบนทเปนทยอมรบในการทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา คอ ไฟเบอร

กลาส ซงจดเปนวสดคอมโพสต(Composite) ซงเปนวสดผสมระหวางเสนใย (Woven) ชนดตางๆ

ผสมกบสารผสมทชวยในการประสานเสนใยทาใหเกดการยดตวและแขงแรงโดยอาจแบงออกได

เปนหลายชนด โดยเสนใยทมความแขงแรงสงและน าหนกเบากจะมราคาสงตามไปดวย เชน เสนใย

คารบอน(Carbon Fiber) อาจมความแขงแรงถง 3 เทาของเสนใยไฟเบอรกลาสโดยทวไป โดยเสนใย

ชนดตางๆกมความเหมาะสมและตนทนตางกนออกไปซงขนอยตามชนดและขนาดของกงหนลม

ผลตกระแสไฟฟาสาหรบกงหนลมขนาดเลกโดยทวๆ ไปอาจใชเสนใยไฟเบอรกลาสธรรมดา แต

จะตองมการเสรมความแขงแรงทโคนใบกงหนลมโดยการฉดโฟมหรอสรางวสดประสานกนเพอ

เพมความแขงแรงอยางไรกตามในการประสานกนของวสดททาใบกงหนลมจะไมใชเรซน (Resin)

เปนตวประสานเสนใยเนองจากเรซนมความเปราะสง และไมทนตอแสงอลตราไวโอเลต

(Ultraviolet) ดงนนควรทจะใชสารอพอกซเปนตวประสานยดเสนใยไฟเบอรกลาสและจาเปนตอง

คลมดวยผวทเรยบโดยการพนสารปองกนแสงแดดทเรยกกนวา สารโพลยรเทนถงสองครงทผวของ

ใบกงหนลมใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาอาจทาจากวสดอนเชน อะลมเนยม ซงมคาความ

ถวงจาเพาะตากวาเหลกโดยทวไป ลดการเปนสนมแตกมน าหนกมากกวาเสนใยตาสานชนดตางๆ

ซงอาจเปนอะลมเนยมทมความแขงแรงและมความมนวาวเชน Al 606 ซงเหมาะสมตองานทางดาน

อากาศยานใบกงหนไมควรทาดวยไมโดยเฉพาะในเขตรอนชนอาจทาใหไมมความแขงแรงตารบ

ความเปลยนแปลงของความชน อณหภมสงและแตกตางกนบอยไมได ทาใหเกดความเคน (Stress)

เกดขนในเนอไมและแตกในทสด แตหากจาเปนหรอเปนเพยงใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาทดลอง

กอาจขนรปใบ จากไมไดแตควรเลอกใชไมเนอแขงทมน าหนกเบาและตองผานการเคลอบดวยสาร

ปองกนความชนและแสงแดดอยางเชน โพลยรเทนสาหรบทาเนอไมหรอทาสเคลอบอกครงหนง

2.12.1 ขนตอนการขนรปใบกงหนลมผลตไฟฟาขนาด 5 กโลวตต

1)กกทาการทานายา Epoxy ลงในแบบทเตรยมเอาไว

2)กกทาการวางเสนใยคารบอนไฟเบอร (Carbon Fiber) ชนแรกกอนและทาน ายา

Epoxy และวางเสนใยคารบอนไฟเบอร (Carbon Fiber) ทบอกชนหนง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

67

3)กกหลงจากทไดวางเสนใยคารบอนไฟเบอร (Carbon Fiber) เปนทเรยบรอยแลวทา

นายา Epoxy และวางเสนใยไฟเบอรกลาสซาทาอยางนจนไดความหนาเทากบ 3 มม.

4)กกทาซากบแบบอกชน

5)กกเมอไดตามแบบทตองการทง 2 ชน จะทาการประกบแบบเขาดวยกนและทา

นายาประสานเพอใหแบบทง 2 ดานตดเปนชนเดยวกน และรอใหแหง

6)กกเมอแบบแหงแลวใหทาการถอดแบบและแตงพนผวใหเรยบ

7)กกมาถงขนตอนนกอนทจะมการทาสเพอใหดสวยงามและความคงทนแลวจะทา

การทดสอบความแขงแรงของใบท แรงกระทาเทากบ 60 kg-m

8)กกเมอทดสอบเสรจแลวกใหทาการโปวสเพอทาส

9)กกเมอทาสเสรจแลวกจะพนเคลอบสดวยโพลยรเทนอก 2 ชนเพอปองกนอลตรา

ไวโอเลต (Ultraviolet)

10)กกเมอทาสเสรจแลวกใหทาการทดสอบอกครงหนงอกครงหนงเพอความมนใจ

ภาพทก2.41กกลกษณะของแบบใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

2.13กกการประเมนผล

2.12.1 รอยละ (Percent), https://th.wikipedia.org/wiki[17]สรปไว ดงน รอยละ (Percent)

หมายถง อตราสวนทแสดงการเปรยบเทยบ จานวนใดจานวนหนง กบ 100 โดยมตวสวนเปน 100

ใชสญลกษณ % เชน

100

35 เขยนแทนดวย รอยละ 35 หรอ 35 %

100

26.0 เขยนแทนดวย รอยละ 0.16 หรอ 0.16 %

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

68

100

2.56 เขยนแทนดวย รอยละ 56.2 หรอ 56.2 %

กกก 2.12.2 การหาคาเฉลยเลขคณต ( X ) พสมย หาญมงคลพพฒน[18] ไดสรปไววา

คาเฉลยเลขคณต ( X )จดวาเปนคาทมความสาคญมากในวชาสถต เพราะคาเฉลยเลขคณตเปนคา

กลางหรอเปนตวแทนของขอมลทดทสด เพราะ 1)เปนคาทไมเอนเอยง 2)เปนคาทมความคงเสนคง

วา 3)เปนคาทมความแปรปรวนตาทสด และ 4)เปนคาทมประสทธภาพสงสด แตคาเฉลยเลขคณตก

มขอจากดในการใช เชน ถาขอมลมการกระจายมาก หรอขอมลบางตวมคามากหรอนอยจนผดปกต

หรอขอมลมการเพมขนเปนเทาตว คาเฉลยเลขคณตจะไมสามารถเปนคากลางหรอเปนตวแทนทด

ของขอมลได การหาคาเฉลยเลขคณตเมอขอมลไมไดมการแจกแจงความถ ( X )ในกรณทขอมล

ไมไดมการแจกแจงความถ คาเฉลยเลขคณตสามารถหาไดโดย

สตร n

ioΣXxn

i ==

กกกกกกเมอ X แทนคาเฉลยของตวอยาง

กกกกกกเมอ ∑=

n

1iix แทนผลรวมทงหมดของขอมล

กกกกกกเมอ n แทนจานวนตวอยาง

คาเบยงเบนมาตรฐาน

S.D. = N

)X(X2

−∑

ภาพทก2.42กกตวอยางการหาคาเบยงเบนมาตรฐาน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

69

กกกกกกในบทนคณะผจดทาโครงการไดจดการทดสอบหาคาแรงดง แรงดด และคาความแขง เพอ

นาผลการทดสอบไปทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาและสตรการคานวณตางๆ เขามาชวย และยง

มงานวจยทเกยวของ ทฤษฏทสาคญดงทกลาวไวขางตนแลว และจะทาการทดสอบวสดรวมถงการ

สรางใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

70

บทท 3

วธการดาเนนงาน

15ก

กกกก จากการศกษาคนควาทฤษฎความรเกยวกบการดาเนนโครงการวจยในเรองตางๆ เชน

การศกษาสมบตและกระบวนการผลตวสดคอมโพสต การสรางชนทดสอบ มาตรฐานการทดสอบ

การทดสอบ และวธการผลตใบกงหนลม เพอนาความรจากการศกษาคนความาใชในการดาเนน

โครงการในบทนเกยวการการสรางชนทดสอบตามมาตรฐานทดสอบตางๆ การทดสอบชนทดสอบ

โดยควบคมทงการผลตการทดสอบเพอนาคาสมบตทางกลมาวเคราะหหาคาของวสดคอมโพสตแตละ

ชนดนามาเปรยบเทยบวาวสดคอมโพสตชนดไหนทสมบตทางกลดทสด และทาการเลอกวสดไปผลต

ใบกงหนลมตอไป โดยมขนตอนการทางานดงนhhhhhhhhh

3.1กกการวางแผน กกกกกกกกก

ในของการวางแผนโครงการน ผทาการวจยไดแสดงแผนการทางานของโครงการนทงหมด

ตงแตเรมตนโครงการจนกระทงจบโครงการโดยมการกาหนดกอนหลงและระยะเวลาในการดาเนนงาน

ในแตละขนตอนของการดาเนนงานโครงการ อยางชดเจนดงตอไปน

การดาเนนโครงการจะเปนการกาหนดลาดบขนตอนการทาโครงการและพจารณาขนตอนการ

ทางาน ตามวตถประสงคทตองการ มระยะเวลาการดาเนนงานทเหมาะสมกบการทาโครงการน โดยได

วางแผนการดาเนนงานออกเปนสวนๆ เพอใหงายตอการดาเนนการโดยมขนตอนการดาเนนงานดงน

3.1.1กกศกษาขอมลทเกยวของกบงานวจยเกยวกบ วสดผสมกกกกกก

3.1.2กกศกษาทฤษฏของการออกแบบ, การสรางแมแบบและกระบวนการขนรปชน

ทดสอบและผลตภณฑตามมาตรฐานทกาหนด

3.1.3 ออกแบบและทดลองหลอชนทดสอบ

3.1.4กกขนรปชนทดสอบ

3.1.5กกทาการทดสอบความตานทานแรงดง ความตานทานแรงดด ทดสอบความแขงและ

การสกกรอน

3.1.6กกบนทกผล วเคราะห และแปรผลขอมล

3.1.7กกขนรปใบกงหนลม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

ตารางท 3.1กกแผนการดาเนนโครงการวจย

ลาดบ รายการ

ป 2557 ป 2558

ตค. พย. ธค. มค. กพ. มค. เมย. พค. มย. กค. สค. กย.

1 ศกษาคนควาทฤษฎและขนตอนตางๆในการดาเนนงาน

2 เตรยมเครองมอ/เครองจกรและวสด /อปกรณทเกยวของ

3 สรางแมพมพและขนรปแผนวสดผสม

4 ขนรปชนทดสอบ

5 ทดสอบสมบตทางกล ชนทดสอบ

6 ประเมนผลการทดลอง

7 ออกแบบผลตภณฑใบกงหนลม

8 สรางแมแบบและขนรปใบกงหนลม

9 สรปและปดโครงการวจย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

72

แผนภมท 3.1 ขนตอนการดาเนนโครงการวจย

ออกแบบและวางแผนการดาเนนการวจย

การจดเตรยมเครองมอ วสด และอปกรณ

ผาน

สรางชนทดสอบ

ทดสอบสมบตทางกล

ปรบปรงแกไข

ประเมนผลและสรปผลการทดลอง

จบโครงการ

ไมผาน

ผล

เรมโครงการ

ศกษาขอมลและทฤษฎงานวจยทเกยวของ

ผล

สรางผลตภณฑใบกงหนลม

ปรบปรงแกไข ไมผาน

ผาน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

73

3.2กกการเตรยมการ

กกกกก การเตรยมเครองมอ วสดและอปกรณทจะนามาทาชนงานทดสอบหาสมบตของวสดเพอ

ผลตใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา เมอไดศกษาขอมลจากทฤษฎ จงไดขอสรปวาตองเตรยม

เครองมอ อปกรณและวสดในการสรางชนงานนาไปทาการทดสอบหาคาของ แรงดง ความแขงและ

แรงดดงอ เพอเลอกเอาวสดทมสมบตเหมาะสมนาไปทาเปนใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา

กกกกก 3.2.1 เครองมอทใชในการทดลอง

3.2.1.1 เครองกด (Milling) สาหรบกดชนงานทดสอบใหไดขนาดตามมาตรฐาน

ชนงานทดสอบ

ภาพทก3.1 เครองกด (Milling)

3.2.1.2 เครองทดสอบความแขง (Hardness Test) วธการทดสอบคาความแขง

( Hardness Test ) ของโครงการนทดสอบอางองตามมาตรฐาน ASTM L 18

ภาพทก3.2 เครองทดสอบความแขง Hardness Tester (Instron-Wolppert 930/250)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

74

3.2.1.3 เครองทดสอบแรงดง Universal Testing Machine ยหอ Instron

รน 5566 ใชสาหรบทดสอบหาสมบตการทดสอบแรงดง 0-25,000 KN

ภาพทก3.3 เครองทดสอบแรงดง Universal Testing Machine

3.2.1.4 เครองทดสอบแรงดด Universal Testing Machine ยหอ Instron รน 5566

สาหรบทดสอบหาสมบตการทนแรงดด0-25,000 KN

ภาพทก3.4กกเครองทดสอบแรงดด Universal Testing Machine

3.2.1.5 เครองเครองยงทราย F.T-50 ทดสอบการกดกรอน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

75

ภาพทก3.5ก เครองยงทราย F.T. -50

3.2.2 อปกรณทใชในการทดลอง

ตารางท 3.2 อปกรณทใชในการทดลอง

3.2.3 วสดทใชในการทดลอง

ตารางท 3.3 วสดในการทดลอง

รายการ จานวน

1. ลกกลงทานายาสาหรบไลฟองอากาศ 1อน

2. แปรงทานายาสาหรบทาเรซนลงบนเสนใย 1อน

3. ถงมอยางใชสาหรบปองกนสารเคมเปอนมอ 1กลอง

4. แกวพาสตกใชสาหรบผสมอพอกซ เรซนทง 2 สวน 1ชน

5. ตราชงใชสาหรบชงน าหนก 1เครอง

6. กรรไกรใชสาหรบตดเสนใย 1ดาม

7. คตเตอรใชสาหรบตดเสนใย 1อน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

76

3.3กกการออกแบบการทดลอง

กกกกก ในการออกแบบการทดลองตองคานงถงการรบแรงทางกลของใบกงหนเพอวเคราะหสมบต

ทางกลของวสด การจะทาใหการทดลองออกมามคณภาพและตรงจดมงหมาย ในสวนของการ

ออกแบบน จะใช พอลเอสเตอรผสมเสนใยเซรามก และ พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวเปนวสดดาน

ในเคลอบดวยอพอกซผสมเสนใยเซรามกเปนผวดานนอก เหตผลทเลอกใชวสดน เพราะหางายใน

ทองตลาด ราคาไมสง และเปนวสดทสวนใหญนยมนามาทาใบกงหน ทาการผสมกนในอตราสวน

70 : 30 , 60 : 40 และ 50 : 50 แลวทาการขนรปเปนแผนโดยวธใชมอทา (โดยอางองจากอตราสวน

ของการหลอพอลเมอรผสมเสนใยแกวในกระบวนการผลตแบบทามอเปนอตราสวนมาตรฐานใน

การหลอชนงาน) นาชนงานหลอเปนแผนไปสรางชนงานทดสอบ แรงดง แรงดดและความแขง ให

ไดตามมาตรฐานการทดสอบ นาชนงานไปทดสอบโดยเครองทดสอบตางๆ ตามทกาหนด เพอหาคา

สมบตและทาการวเคราะหบนทกผล ในการออกแบบการทดลองใหดาเนนการทดลองตามลาดบ คอ

3.3.1 วสดพอลเมอรผสมเสนใยแกว และพอลเมอร และพอลเมอรผสมเสนใยเซรามก ม

ขนตอนการทดลองดงน

1. ทดสอบการตานทานแรงดง ดวยเครองทดสอบแรงดง ตามมาตรฐานการทดสอบ

ASTM D 638 อตราสวนผสมละ 5 ชน แลวพจารณาเลอกผลการทดลองทเหมาะสม 3 ผลการ

ทดลอง

2. ทดสอบการตานทานแรงดด ดวยเครองทดสอบแรงดด มาตรฐานการทดสอบ

ASTM D 790 อตราสวนละ 5 ชน แลวพจารณาเลอกผลการทดลองทเหมาะสม 3 ผลการทดลอง

3. ทดสอบความแขง ดวยเครองทดสอบความแขง ตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM D

785-98 อตราสวนผสมละ 5 ชน แลวพจารณาเลอกผลการทดลองทเหมาะสม 3 ผลการทดลอง

รายการ จานวน

1. อพอกซ เรซน (Epoxy Resin) H105 5 ลตร

2. ตวทาแขง (Hardener Mekpo) 2.5 ลตร

3. ตวถอดแบบ (Mold Release) 1 กระปอง

4. อะซโตนใชสาหรบเชดลางอปกรณ 1 ลตร

5. เสนใยแกว (Glass Fiber) 1 กก.

6. เสนใยเซรามค (Ceramic Fibers) 1 กก.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

77

3.3.2 พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวเคลอบดวยอพอกซผสมเสนใยเซรามกเปนผวดานนอก

มขนตอนการทดลองดงน

1. ทดสอบการตานทานแรงดง ดวยเครองทดสอบแรงดง ตามมาตรฐานการทดสอบ

ASTM D 638 อตราสวนผสมละ 5 ชน แลวพจารณาเลอกผลการทดลองทเหมาะสม 3 ผลทดลอง

2. ทดสอบการตานทานแรงดด ดวยเครองทดสอบแรงดด มาตรฐานการทดสอบ

ASTM D 790 อตราสวนละ 5 ชน แลวพจารณาเลอกผลการทดลองทเหมาะสม 3 ผลทดลอง

3. ทดสอบความแขง ดวยเครองทดสอบความแขง ตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM

D 785-98 อตราสวนผสมละ 5 ชน แลวพจารณาเลอกผลการทดลองทเหมาะสม 3 ผลทดลอง

4. การทดสอบการสกกรอน ทาการสรางตวอยางชนทดสอบชนงานพอลเมอรผสม

เสนใยแกวและพอลเมอรผสมเสนใยเซรามกจากผลการทดสอบของอตราสวนผสมทเหมาะสมทสด

ทจะนามาสรางแปนใบกงหนลม จานวน 5 ชน ทาการชงน าหนกกอนนาไปยงดวยผงทรายภายในต

ขดผววสดดวยทรายตามเวลาทกาหนด แลวเอาออกจากตยงทรายนามาชงน าหนกอกครงเพอหาอตรา

การสกกรอนของวสดทดลองจากการเสยดสของผงทรายกบวสดทดลอง

ตารางท 3.4 สรปการออกแบบการทดลอง

วสดทดลอง ทดสอบความ

ตานทานแรงดง

ทดสอบความ

ตานทานแรงดด

ทดสอบความแขง

พอลเมอรผสมเสนใยแกว

อตราสวน 70:30

ASTM D 638

3 ชน

ASTM D 790

3 ชน

ASTM D 785-98

5 ชนๆละ 3 จด

พอลเมอรผสมเสนใยแกว

อตราสวน 60:40

ASTM D 638

3 ชน

ASTM D 790

3 ชน

ASTM D 785-98

5 ชน ชนๆละ 3 จด

พอลเมอรผสมเสนใยแกว

อตราสวน 50:50

ASTM D 638

3 ชน

ASTM D 790

3 ชน

ASTM D 785-98

5 ชน ชนๆละ 3 จด

พอลเมอรผสมเสนใยเซรามก

อตราสวน 70:30

ASTM D 638

3 ชน

ASTM D 790

3 ชน

ASTM D 785-98

5 ชนๆละ 3 จด

พอลเมอรผสมเสนใยเซรามก

อตราสวน 60:40

ASTM D 638

3 ชน

ASTM D 790

3 ชน

ASTM D 785-98

5 ชนๆละ 3 จด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

78

ตารางท 3.4 สรปการออกแบบการทดลอง (ตอ)

รายการ ทดสอบความ

ตานทานแรงดง

ทดสอบความ

ตานทานแรงดด

ทดสอบความแขง

พอลเมอรผสมเสนใยเซรามก

อตราสวน 50:50

ASTM D 638

3 ชน

ASTM D 790

3 ชน

ASTM D 785-98

5 ชนๆละ 3 จด

พอลเมอรผสมเสนใยแกวและ

เสนใยเซรามก

อตราสวน 70:30

ASTM D 638

3 ชน

ASTM D 790

3 ชน

ASTM D 785-98

5 ชนๆละ 3 จด

พอลเมอรผสมเสนใยแกวและ

เสนใยเซรามก

อตราสวน 60:40

ASTM D 638

3 ชน

ASTM D 790

3 ชน

ASTM D 785-98

5 ชนๆละ 3 จด

พอลเมอรผสมเสนใยแกวและ

เสนใยเซรามก

อตราสวน 50:50

ASTM D 638

3 ชน

ASTM D 790

3 ชน

ASTM D 785-98

5 ชนๆละ 3 จด

3.4กกการดาเนนการ

กกกกก ผดาเนนโครงการจาเปนทจะตองมความรในการผลตชนงานอยางละเอยดเพอลดความ

คลาดเคลอนและลดอนตรายทอาจเกดจากการผลต ไดแก การเตรยมเสนใย การจดวางเสนใย การรด

ไลอากาศ ระยะเวลาททาใหวสดมโครงสรางแขงแรงเตมท การผสมสารเคม สมบตของสารเคมท

เปนอนตรายตอผผลตและการเกบรกษาสารเคมรวมถงวสดตางๆ ทตองใชในการผลต โดยการผลต

ชนงานวสดประกอบดวยวธมอทาตามโรงงานทวไปมขนตอนในการดาเนนโครงการดงน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

79

แผนภมท 3.2 ขนตอนการดาเนนการโครงการ

การสรางแมแบบ

การขนรปถอด

คานวณนาหนกและอตราสวน

นายาอพอกซ เรซน

เสนใยเสรมแรง

อนภาค

ผสมนายาอพอกซ เร

ซนกบตวทาแขงให

ไดขนาดและ

ตดเสนใยใหไดขนาดและ

ประเภททตองการเตรยม

ไ

เตรยมอนภาคเสรมแรงให

ไดขนาดอตราสวนและ

ประเภททตองการเตรยมไว

นาเสนใยมาวางตรงตาแหนงตาง

ๆทตองการแลวนานายาอพอกซ

เรซนมาทาลงบนเสนใย

ทาใหไดความหนาท

ถอดชนงานออกจากแบบ

นาไปกลงหรอกดใหไดขนาดตามมาตรฐาน

นาไปทดสอบสมบตทางกล

นามาผสมในภาชนะ

บรรจแลวกวนใหเขากน

เทลงในแมแบบท

ทดสอบแรงดง

ทดสอบแรง

ทดสอบความแขง

บนทกผลการ

การออกแบบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

80

3.4.1 สรางชนทดสอบวสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว อพอกซผสมเสนใย

เซรามกกและพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวเคลอบทบผวหนาดวยอพอกซผสมเสนใย

เซรามก โดยดาเนนการสรางตามขนตอนอยางละเอยดเรมตงแตขนตอนการออกแบบชนงาน การ

สรางแมแบบ กระบวนการหลอชนงานและทาการสรางชนงานจากวสดผสมใหไดตามมาตรฐาน

ชนงานทดสอบซงมขนตอนการทางาน คอ

3.4.1.1กกการออกแบบชนงาน เปนการออกแบบทางโครงสรางของชนงานทตองการ

จะผลตโดยการรางแบบ แบบทจะนามาใชในการผลตทวไปมกจะเปนแบบทเปนมมมองสามมต

เพอใหไดขนาดของชนงานทตรงตามความตองการอยางเทยงตรงโดยจะระบขนาดของวสดตน

แบบอยางละเอยดทงมมและขนาดความยาว ความกวาง และความหนาของทกสดสวนทจาเปน

โดยจะตองกาหนดขนาดใหโตกวาขนาดมาตรฐานทกาหนดโดยจะตองเผอขนาดทจะตกแตงดวย

เครองจกรในการขนรปเปนชนทดสอบ

3.4.1.2กกการสรางแมแบบชนงานทดสอบ นาวสดแผนเรยบมาขนรปเปนถาด

สเหลยมขนาด 300×300×20 มม. โดยเผอระยะการตกแตงชนทดสอบไวแลว

ภาพท 3.6 แมแบบหลอขนรป

3.4.1.3ก การหลอชนงานทดสอบ วสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว และอพอกซ

ผสมเสนใยเซรามก

1) คานวณหาสดสวนผสมระหวางพอลเอสเตอรกบเสนใยแกวและ

อพอกซกบเสนใยเซรามก ในอตราสวนททาการออกแบบการทดลองเพอหาน าของพอลเมอรทใช

และน าหนกของเสนใยเซรามก ทาการคานวณหาอตราสวนในการเตรยมพอลเมอรและเสนใยเซรา

มกแมพมพขนาด 30×30×2 เซนตเมตร น าหนกทงหมดของแมพมพเทากบ 1800 กรม จากนนทาการ

คานวณตามสตรรอยละเพอหาอตราสวนผสมของทงสองระหวางพอลเมอรกบเสนใยเซรามกดง

คานวณหานาหนกของโพลเมอรและวสดผสมเสรมแรง ทง 2 ชนด จากอตราสวนผสมใชงาน

70 : 30 , 60 : 40 และ 50 : 50 โดยนาหนก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

81

ตารางท 3.5 การออกแบบสวนผสมพอลเอสเตอรกบเสนใยแกวและอพอกซกบเสนใยเซรามก ท

ทาการทดลอง

อตราสวน

พอลเอสเตอร

(กรม)

เสนใยแกว

(กรม)

อพอกซ

(กรม)

เสนใยเซรามก

(กรม)

70 : 30 1260 540 1260 540

60 : 40 1080 720 1080 720

50 : 50 900 900 900 900

กกกกก 2) ทาความสะอาดแมแบบและลงแวกซถอดแบบเพองายตอการถอด

ชนงาน

ภาพทก3.7 การลงแวกซถอดแบบ

3) ตดเสนใยแกวและเสนใยเซรามกใหไดขนาดตามแมแบบ

4) นาเสนใยทไดจากการตดไปชงใหไดน าหนกตามทคานวณไว ตาม

แมแบบในการหลอขนรป

ภาพทก3.8 ตดเสนแกวและชงน าหนก

5) นาอพอกซเรซน (Epoxy Resin) H105 กบตวทาแขง (Hardener

Mekpo) และพอลเอสเตอร กบตวทาแขง มาชงใหไดตามอตราสวนการใชงาน และทาการผสมใหได

น าหนกตรงตาม อตราสวน ท ใชงานทง 3 อตราสวน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

82

ภาพท 3.9 การชงตวงตวทาแขง (Hardener) และพอลเมอร

6) นาเสนใยมาวางบนแมแบบ นาพอลเมอร เรซน มาทาลงบนเสนใย โดย

ใชแปรงทาแลวใชลกกลงเหลกรดใหทวเพอไลฟองอากาศ

(ก) เสนใยแกว (ข) เสนใยเซรามก

ภาพท 3.10 การลงนายาอพอกซกบเสนใย

7) นาเสนใยชนท 2 มาวางทบบนเสนใยชนแรกแลวทานายา

พอลเมอร เรซน ใหทว แลวไลฟองอากาศออกใหหมด ทาตามขนตอนนไปเรอย ๆ จนไดความหนา

ตามตองการหรอตามความหนาของแมแบบ

8) หลงจากลงน ายาพอลเมอร เรซน เสรจเรยบรอยแลว รอประมาณ 1

ชวโมง ใหใชมดตดขอบทเกนใหเรยบทกดาน แลวปลอยรอใหแหงสนท 3-4 ชวโมง

9) ถอดชนงานออกจากแมแบบ เมอชนงานแหงสนทดแลว จงใชคอนยาง

เคาะตามจดตาง ๆ เพอชวยในการถอดชนงานออกจากแมแบบ จากนนทาการตดแตงชนงานแลว

ตรวจเชคความเรยบรอยของชนงาน กอนการนาไปตดเพอขนรปเปนชนทดสอบ

ภาพท 3.11 ชนงานพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

83

ภาพท 3.12 ชนงานอพอกซผสมเสนใยเซรามก

3.4.1.4 การหลอชนงานทดสอบ วสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวย

อพอกซผสมเสนใยเซรามก

1) การสรางแมแบบชนงานทดสอบ ใชถาดขนาด 300×300×20 มม.

ใชในการทาแมแบบ

ภาพท 3.13 วสดทาแมแบบ

2) คานวณหาสดสวนททาการทดลองเพอหาน าหนกของพอลเมอร และ

นาหนกของเสนใยแกวและเสนใยเซรามก ตามขนาดแมพมพทใชขนาด 30×30×2 เซนตเมตร น าหนก

ทงหมดของแมพมพเทากบ 1800 กรม จากนนทาการคานวณตามสตรรอยละเพอหาอตราสวนผสม

ของทงสองระหวางพอลเมอรกบเสนเสนใยแกวและเสนใยเซรามกดงตารางท 3.6

ตารางท 3.6 การออกแบบสวนผสมของพอลเมอรกบเสนใยแกวและเสนใยเซรามก ททาการ

ทดลอง

อตราสวนผสม พอลเมอร (กรม) เสนใยแกว (กรม) เสนใยเซรามก (กรม)

70 : 30 1260 360 180

60 : 40 1080 540 180

50 : 50 900 720 180

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

84

3) ทาความสะอาดแมแบบและลงแวกซถอดแบบเพองายตอการถอด

ชนงาน

ภาพท 3.14 การลงแวกซถอดแบบ

4) ตดเสนใยแกวและเสนใยเซรามกใหไดขนาดความกวาง 30×30 ซม.

แลวไปชงใหไดน าหนกตามทคานวณไว

(ก) เสนใยแกว (ข) เสนใยเซรามก

ภาพท 3.15 การชงน าหนกเสนใยแกวและเสนใยเซรามก

5) นาพอลเอสเตอรและอพอกซ พรอม ตวทาแขง (Hardener) มาทาการชง

ใหไดอตราสวน ตามทกาหนด และกวนผสมใหเขากนจนทวถง

(ก) ตวทาแขง (ข) พอลเมอร เรซน

ภาพท 3.16 การชงพอลเมอรและตวทาแขง (Hardener)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

85

6) นาเสนใยเซรามกมาวางบนแมแบบ นาน ายาพอลเมอร มาทาลงบนเสน

ใย โดยใชลกกลง

ภาพท 3.17 การลงนายาพอลเมอรกบเสนใย

7) นาเสนใยแกวมาวางเปนชนท 2 วางทบบนเสนชนแรกแลวทานายาอ

พอกซใหทว แลวไลฟองอากาศออกใหหมดทาตามขนตอนนไปเรอยๆ จนไดความหนาประมาณ

20 mm.

8) หลงจากลงนายาอพอกซเสรจเรยบรอยแลว รอประมาณ 1 ชวโมง ให

ใชคดเตอรตดขอบททเกนใหเรยบทกดานแลวปลอยรอใหแหงสนท 3-4 ชวโมง

9) การถอดชนงานออกจากแมแบบ เมอชนงานแหงสนทดแลว จงใชคอน

ยางเคาะตามจดตาง ๆ เพอชวยในการถอดชนงานออกจากแมแบบจากนนทาการตดแตงชนงาน

และตรวจเชคความเรยบรอยของชนงาน กอนนาไปตดและขนรปชนทดสอบ

(ก) อตราสวน 70:30 (ข) อตราสวน 60:40 (ค) อตราสวน 50:50

ภาพท 3.18 ชนงานทแขงตวและถอดออกจากแบบ

3.4.1.5 การสรางชนงานทดสอบจากวสดผสม ทไดจากการขนรปและถอดแบบ

ชนงานในตอนแรกทงหมด และยงไมสามารถนาไปทดสอบหาคาคณสมบตทางกลไดเนองจากใน

การทดสอบวสดจะตองมขนาดและมาตรฐานการทดสอบของวสดในแตละชนด ซงในขนตอนนจะ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

86

เปนการเตรยมชนงานทดสอบใหไดตามมาตรฐานคอ ASTM D 638,ASTM D 790 ดงภาคผนวก ก.

จากนนนาชนงานทดสอบทไดจากการหลอ มาทาการตดและกดใหไดขนาดตามมาตรฐานของการ

ทดสอบแตละชนดและตามจานวนทกาหนด ดงน

1) ทาการตดแผนชนทดสอบทหลอใหใกลเคยงตามแบบ

ภาพทก3.19 ตดแผนชนทดสอบ

2) นาชนทดสอบทตดไดไปทาการขนรปชนทดสอบชนดตางๆ ตามมาตรฐาน

การทดสอบดวยเครองกด(Milling Machine)

ภาพท 3.20 การกดชนงานทดสอบดวยเครองกด(Milling Machine)

ก) ชนงานทดสอบแรงดงอตราสวนการทดสอบละ 5 ชน ขนาด

246x29x12.70 มม.มาตรฐานASTM D 638 ดงภาคผนวก ค.

(ก) อตราสวน 70:30 (ข) อตราสวน 60:40 (ก) อตราสวน 50:50

ภาพทก3.21 ชนงานทดสอบแรงดง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

87

ข) ชนงานทดสอบแรงดดอตราสวนการทดสอบละ 5 ชนขนาด

13x150x9.60 มม. มาตรฐานASTM D790 ดงภาคผนวก ค.

(ก) อตราสวน 70:30 (ข) อตราสวน 60:40 (ก) อตราสวน 50:50

ภาพท 3.22กชนงานทดสอบแรงดดอพอกซผสมเสนใยเซรามก มาตรฐานASTM D 790

ค) ชนงานการทดสอบความแขงอตราสวนการทดสอบละ 5 ชน

มาตรฐาน ASTM L 785-98

(ก) อตราสวน 70:30 (ข) อตราสวน 60:40 (ก) อตราสวน 50:50

ภาพท 3.23 กชนงานทดสอบความแขง

3.4.2 การทดสอบสมบตเชงกล (Mechanical Properties Testing) การทดสอบสมบตเชงกล

ในขนตอนนถอวาเปนอกขนตอนหนงทมค วามสาคญ ในการศกษาสมบตของคอมโพสตของ

งานวจยเลมนเพราะเปนขนตอนทมความละเอยดมากคาทไดจากการทดสอบจะมความผดพลาด

ไมไดหรอมความคลาดเคลอนนอยทสด ผวจยจงใหความสาคญเปนพเศษ โดยการศกษาทฤษฎการ

ทดสอบและวธการทดสอบอปกรณในการทดสอบรวมไปถงขนตอนการทดสอบและวธการวดผล

อยางละเอยดโดยมกระบวนการทดสอบดงน

กกกกก 3.4.2.12 การทดสอบความตานทานแรงดง (Tensile Testing) จะเปนการทดสอบดวย

การดงเปนการทดสอบแบบสถต (Static Test) ชนงานทดสอบจะถกยดออกสมาเสมอ (ปราศจากการ

กระแทก) จนชนงานทดสอบขาด ความเรวในการยดตวจะตองตา ทงนเพอไมใหคาทไดจากการ

ทดสอบผดพลาดมาก แรงดงและความยาวทยดออกของชนงานทดสอบจะถกวดคาหรอถกพมพคา

และกราฟออกมาใหทราบได โดยนาชนงานตามมาตรฐาน ASTM D 3039 ,ASTM D 638 ทเตรยม

ไว นามาทดสอบสมบตการทนตอแรงดง โดยทาการตงพารามเตอรดงน

อณหภม = 25 องศา

โหลด = 25 KN

ความเรว = 2 มม./นาท

ระยะหางทจบชนงาน = 50 มม.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

88

มขนตอนการทดลองดงน

1) ตดตงตวอยางทดสอบเขากบเครองทดสอบใหแนนหนา ตามคมอเครอง

ทดสอบ Universal Testing Machine และบนทกความยาวเรมตนของตวอยางทดสอบ

(Gauge-Length) ( Lo )

ภาพท 3.24กการตดตงชนทดสอบเขากบเครองทดสอบ

2) การเพมแรงดงใหกบชนทดสอบจนกระทงชนทดสอบขาดจากกน

ภาพทก3.25กกการขาดของชนงานทดสอบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

89

(ก) พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว

(ข) อพอกซผสมเสนใยเซรามก

(ค) พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบหนา อพอกซผสมเสนใยเซรามก

ภาพทก3.26กกชนงานทดสอบแรงดงภายหลงทาการทดสอบ

3)กกบนทกผลการทดสอบ การบนทกผลการทดสอบของชนงานทดสอบ

แตละชนดลงในแบบฟอรมบนทกคาทดสอบ ดงตารางท 4.1 ถง 4.3

กกกกก 3.4.2.2 การทดสอบความตานทานแรงดดงอ (Flexural Testing) โดยนาชนงานตาม

มาตรฐาน ASTM D 790 จานวน 18 ชน ทเตรยมไว นามาทดสอบสมบตการทนตอแรงดด ซงเครอง

จะทาการกดทตาแหนงกลางชนงานทาใหเกดการโคงงอเนองจากจดกด 3 จด (Three Point Bending)

อณหภม = 25 C

นาหนกโหลด = 25 KN

ความเรวในการกด = 2.8 มม./นาท

ระยะสเปน = 100 มม.

ก

ก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

90

มขนตอนการทดลองดงน

1)กกตดตงตวอยางทดสอบเขากบจดรองรบใหมระยะหางระหวางจดรองรบ

เทากบ 100 มม. จากนน ทา การเคลอนหวกดมายงตาแหนงทพรอมทดสอบ พรอมทงตดตง Dial Gauge

ทจดกงกลางระหวางจดรองรบ โดยพยายามให Dial Gauge มระยะวดสงสดเทาทจะทาได

ภาพทก3.27กกการตดตงตวอยางทดสอบเขากบจดรองรบ

2)กกทาการเพมแรงใหกบตวอยางทดสอบอยางชาๆ ทาการอานคาแรง

กระทาและคาการโกงตวในเวลาเดยวกนโดยจะตองใหมจดทอานอยางนอยทสด 20 จดกอนตวอยาง

ทดสอบจะเกดการวบต และบนทกคาแรงกระทาและระยะโกงตวทจดวบต

ภาพทก3.28กกการเพมแรงใหกบตวอยางทดสอบอยางชาๆ

(ก) พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว (ข) อพอกซผสมเสนใยเซรามก

(ค) พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบหนา อพอกซผสมเสนใยเซรามก

ภาพทก3.29กกชนงานทดสอบแรงดดชนดเสรมแรงดวยเสนใยหลงทาการทดสอบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

91

3)กกบนทกผลการทดลอง การบนทกผลการทดลองของชนงานทดสอบแต

ละชนดลงในแบบฟอรมบนทกคาทดสอบ ดงตารางท 4.4 ถง 4.6

3.4.2.3 การทดสอบความแขง (Hardness Testing) โดยนาชนงานทดสอบทเตรยม

ไวจานวนวสด 2 ชนด ชนดละ 5 ชนไปวดความแขงโดยอาศยแรงกดคงหวกด(Indentor)ในการ

ทดสอบโลหะไมใชเหลกหรอพลาสตก ฉนวนและปะเกน จะใชบอลเหลกกลาขนาดเสนผาน

ศนยกลาง 1/8 1/4 หรอ 1/2 โดยขนอยกบความแขงของวสดแตละชนดแรงทใชในการทดสอบม

588 N 980 N หรอ 1471 N เชน การทดสอบความแขงของพลาสตกโดยวธทดสอบ HRL ใชบอล

เหลกขนาดเสนผานศนยกลาง 1/4 แรงกดทดสอบ 588 N โดยอางองมาจากบทท2

ระยะเวลาใหแรงกดเรมตน = 5 วนาท

ระยะเวลาเพมแรงกดเตม = 5 วนาท

ระยะเวลาใหแรงกดเตม = 15 วนาท

อณหภม = 23 °C

ความชนสมพทธ = 50% R.H.

มขนตอนการทดลองดงน

1)กกนาชนงานทดสอบมาวางบนแทนทมความแขงเพยงพอ และในขณะ

ทดสอบจะตองใหหวกดอยในแนวศนยกลางของชนงานเสมอ

ภาพท 3.30 การวางชนทดสอบความแขง

2)กก นาหวกดกดบนผวงานดวยแรงกดนา F0 = 98.07 N โดยมให

กระแทกหรอมการสนสะเทอนใด ๆ

3)กกตงหนาปดไปทเลข 100 (ขณะนระยะกดลก 0 mm กาหนดไวทความ

แขงรอคเวลล 100)จากนนเพมแรงกดเพมจาก F0 ไป F ในเวลา 2 วนาทแตไมเกน 8 วนาท แรงกด

เพมเตม 588 N

4)กกเพอใหหวกดแชในเนอวสดจนเกดสภาพครากตว (Plasticity) ดวยแรง

กดเพมเตม F จะตองใหหวกดแชระหวาง 10-15 วนาท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

92

ภาพท 3.31 การทดสอบความแขง

5)กกความแขงรอคเวลลจะหาไดจากระยะกดลกถาวร e ซงโดยปกตจะ

สามารถอานคาทเครองทดสอบไดโดยตรง

6)กกระยะหางระหวางลอยกด (วดจากศนยกลางรอยกด) จะตองมากกวาส

เทาของรอยกด (แตตองไมตากวา 2 มม.) สาหรบรอยกดทอยหางจากขอบชนงานจะตองมระยะหาง

อยางตา 2-5 เทาของเสนผานศนยกลางรอยกด (ไมตากวา 1 มม.)

7)กกบนทกผลการทดลอง บนทกผลการทดลองของชนงานทดสอบแตละ

ชนดลงในแบบฟอรมบนทกคาทดสอบ ดงตารางท 4.7 ถง 4.9

3.4.2.4 การทดสอบการสกกรอน ภายหลงการสรปผลการทดลองวสดพอลเอสเตอรผสม

เสนใยแกวทบหนาดวยอพอกซผสมเสนใยเซรามก จานวน 3 อตราสวนผสม ทาการเลอกวสดผสม

อตราสวนทเหมาะสมทสดดานความแขงแรง และความแขงเพอนาไปผลตเปนใบกงหนลมโดยนาวสด

ผสมไปสรางชนงานทดสอบสาหรบการทดสอบหาความตานทานตอการสกกรอนของวสดทจะทาเปนใบ

กงหนลม ทาการทดสอบโดยใชเครองยงทราย พนทรายดวยความเรว 40 ก.ก./นาท ใชเวลาในการ

ทดสอบ 10 นาท มขนตอนดงน

ภาพท 3. 32 เครองยงทรายทดสอบการสกกรอน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

93

1) ทาการหลอขนรปชนทดสอบตามขนาดแมพมพทใชในการหลอชน

ทดสอบ

2 ) กตดและขนรปชนทดสอบใหไดน าหนก 190 กรม

ภาพท 3.33 ชนทดสอบการสกกรอน

3) ชงน าหนกชนงานกอนนาเขาเครองทดสอบยงทราย

4) ใสชนงานทเตรยมไวเขาในถงขด ทาการยงทรายเปนเวลา 10 นาท จานวน

2 ครง

5) นางานออกจากเครองยงทราย ชงน าหนกของชนงานทดสอบ

6) บนทกผลการทดลอง บนทกผลการทดลองของชนงานทดสอบ

ในตารางท 4.10

3.5 การขนรปใบกงหน

หลงทดสอบหาคาความตานทานการสกกรอนแลวนาวสดทเลอกนไปขนรปเปนใบกงหนลม

ผลตกระแสไฟฟา โดยมขนตอนดงน

1) ทาความสะอาดแมแบบ แลวเชดใหแหง จากนนทาการขดผวแมแบบ

2) ทาการลงแวกซถอดแบบใหทวแมแบบเพอใหงายตอการถอดแบบ

ภาพท 3.34 ทาการลงแวกซแมแบบใบกงหน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

94

3) ตดเสนใยแกวและเสนใยเซรามกใหไดขนาดและปรมาณตามแมแบบใบกงหนลม

4) ชงน ายาอพอกซและพอลเอสเตอรกบตวทาแขงใหไดอตราสวนตามการทดลอง

ภาพท 3.35 วางเสนใยเพอเสรมแรง

4) ทาเจลโคท หรออพอกซ เรซนผสมตวทาแขงแลววางเสนใยเซรามกตามตาแหนงของแมแบบ

แลวใชแปรงจมเรซนทาจนทวแมแบบแลวใชลกกลงไลฟองอากาศบนเสนใยเซรามก จากนนนาเสนใย

แกววางทบบนเสนใยเซรามกเปนชนท 2 แลวทาดวยพอลเอสเตอรเรซนผสมตวทาแขง เปนชนๆตามความ

หนาของใบกงหนทตองการ ประมาณ 6 มม. จากนนนาแมแบบประกรบเขาดวยกนรอใหแหงสนท

ประมาณ 3-4 ชวโมง

4) เมอแขงตวดแลวทาการถอดแมแบบจะไดใบกงหนลมดงแสดงในรป

ภาพท 3.36 ถอดแบบใบกงหนลม

5) ทาการตดครบตกแตง และทาส พรอมตรวจสอบนาหนกและความสมดล ของใบกงหนลม

ผลตกระแสไฟฟา

ภาพท 3.37 ใบกงหนหลงการตกแตงและทาส

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

95

6) ประกอบและตดตงเพอทดลองการทางานในขณะทหมนของใบกงหนลม

ภาพท 3.38 การประกอบและตดตงกงหนลม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

96

บทท 4

ผลการทดลอง

ในการออกแบบการทดลองตองคานงถงการรบแรงทางกลของใบกงหนเพอวเคราะห

สมบตทางกลของวสด การจะทาใหการทดลองออกมามคณภาพและตรงจดมงหมาย ในสวนของ

การทดลองน จะทาการทดลองวสด 3 ชนด คอ พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว อพอกซ ผสมเสนใย

เซรามก และพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบหนาดวย อพอกซ ผสมเสนใยเซรามก ซงเปนวสดท

นยมนามาทาใบกงหน ทาการทดลองในอตราสวนผสม 70 : 30 , 60 : 40 และ 50 : 50 ขนรปโดย

กระบวนการผลตแบบทามอ หลอขนรปชนงาน เพอสรางชนงานทดสอบสาหรบการทดสอบ

การตานทานแรงดง การตานทานแรงดด และความแขง ตามมาตรฐานการทดสอบ

4.1กกผลการทดลอง

4.1.2 การทดสอบการทนตอแรงดง (Tensile Strength) การทดสอบดวยการดงเปนการ

ทดสอบแบบสถต (Static Test) ชนงานทดสอบจะถกยดออกสมาเสมอ (ปราศจากการกระแทก) จน

ชนงานทดสอบขาด ความเรวในการยดตวจะตองตา ทงนเพอไมใหคาทไดจากการทดสอบผดพลาด

มาก แรงดงและความยาวทยดออกของชนงานทดสอบจะถกวดคาหรอถกพมพคาและกราฟออกมา

ใหทราบได โดยนาชนทดสอบทเตรยมไว มาทดสอบการทนตอแรงดง ตามมาตรฐาน ASTM D

3039 ไดผลการทดลองดง น

ตารางท 4.1กกผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดง ของวสดพอลเอสเตอรผสม เสนใยแกว

ความตานทานแรงดง MPa

อตราสวน ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

X

70:30 783 780 785 783

60:40 625 618 622 622

50:50 550 540 547 546

ตารางท 4.2กกผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดงของวสดอพอกซผสม เสนใยเซรามก

ความตานทานแรงดง MPa

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

97

อตราสวน ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

X

70:30 38.47 39.25 37.47 38

60:40 33.14 38.89 41.55 38

50:50 32.77 32.77 22.23 29

ตารางท 4.3กกผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดงของวสด พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว

ทบผวบนดวยอพอกซผสมเสนใยเซรามก

ความตานทานแรงดง MPa

อตราสวน ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

X

70:30 93.50 95.00 104.80 98

60:40 84.50 100.00 67.10 84

50:50 65.20 83.30 77.60 75

4.1.3กกการทดสอบสมบตความตานทานแรงดด (Flexural Strength) โดยนาชนงานตาม

มาตรฐาน ASTM D 790 ทเตรยมไว นามาทดสอบสมบตความตานทานตอแรงดด ซงเครองจะทา

การกดทตาแหนงกลางชนงานทาใหเกดการโคงงอเปนการทดสอบจากจดกด 3 จด (Three Point

Bending)การทดสอบสมบตการทนตอแรงดด (Flexural Strength) ASTM D 790 ในอตราสวน

70 : 30 , 60 : 40 และ 50 : 50 ตวอยางละ 3 ชน

ตารางท 4.4 ผลการทดสอบสมบตการตานทานตอแรงดด ของวสดพอลเอสเตอรผสม เสนใยแกว

ความตานทานแรงดง MPa

อตราสวน ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

X

70:30 125 122 128 125

60:40 100 96 98 98

50:50 84 89 88 87

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

98

ตารางท 4.5กกผลการทดสอบสมบตความตานทานตอแรงดดของวสด พอลเมอรผสมเสนใย

เซรามก

ความตานทานแรงดด MPa

อตราสวน ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

X

70:30 46.46 51.03 59.73 52

60:40 36.21 34.53 34.35 35

50:50 27.31 29.31 31.29 29

ตารางท 4.6กกผลการทดสอบสมบตความตานทานตอแรงดด พอลเมอรผสม เสนใยแกวทบผวบน

ดวยพอลเมอรผสมเสนใยเซรามก

ความตานทานแรงดด MPa

อตราสวน ชนท 1

ชนท 2

ชนท 3

X

70:30 218.6 183.4 182.4 195

60:40 204.2 171.3 195.0 190

50:50 154.5 131.0 141.0 142

กกกกก n

ioΣXxn

i ==

กกกกกกเมอ X แทนคาเฉลยของผลทดสอบแรงดด

กกกกกกเมอ ∑=

n

1iix แทนผลรวมทงหมดของผลทดสอบแรงดด

กกกกกกเมอ n แทนจานวนตวอยาง ทดสอบแรงดด

nioΣX

xni == = 195

3182.44.1836.218

=++

MPa

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

99

4.1.4กกการทดสอบสมบตความแขง โดยการทดสอบแบบรอคเวลล (Rockwell) HRL

โดยนาชนงานทดสอบทเตรยมไวไปวดความแขงโดยอาศยแรงกดคงหวกด (Indenter) ในการ

ทดสอบโลหะไมใชเหลกหรอพลาสตก ฉนวนและปะเกน จะใชบอลเหลกกลาขนาดเสนผาน

ศนยกลาง 1/8 , 1/4 หรอ 1/2 โดยขนอยกบความแขงของวสดแตละชนดแรงทใชในการทดสอบม

588 N 980 N หรอ 1,471 N เชน การทดสอบความแขงของพลาสตกโดยวธทดสอบ HRL ใชบอล

เหลกขนาดเสนผานศนยกลาง 1/4 แรงกดทดสอบ 588 N การทดสอบสมบตความแขงแบบรอคเวล

(Rockwell) ASTM D 785-98 ทาการทดสอบในอตราสวน 70 : 30 , 60 : 40 และ 50 : 50 อตราสวน

ละ 5 ชน ดงตารางท 4.6 ,4.7 และ 4.8

ตารางท 4.7กกผลการทดสอบความแขงวสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว

อตราสวน ความแขง(HRL) X

ชนท 1 ชนท 2 ชนท 3 ชนท 4 ชนท 5

70:30 79 79 79 77 81 79

60:40 73 72 76 73 70 73

50:50 62 59 62 63 62 62

ตารางท 4.8กกผลการทดสอบความแขงวสดอพอกซผสม เสนใยเซรามก

อตราสวน ความแขง(HRL) X

ชนท 1 ชนท 2 ชนท 3 ชนท 4 ชนท 5

70:30 106 104 105 105 105 105

60:40 87 85 87 87 88 87

50:50 68 68 68 67 68 68

ตารางท 4.9กกผลการทดสอบความแขงวสด พอลเมอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวยพอลเมอรผสม

เสนใยเซรามก

อตราสวน ความแขง (HRL) X

ชนท 1 ชนท 2 ชนท 3 ชนท 4 ชนท 5

70:30 106 104 106 104 106 105

60:40 94 95 93 93 93 94

50:50 90 91 92 91 90 91

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

100

nioΣX

xni ==

กกกกกกเมอ X แทนคาเฉลยของผลทดสอบความแขง

กกกกกกเมอ ∑=

n

1iix แทนผลรวมทงหมดของผลทดสอบความแขง

กกกกกกเมอ n แทนจานวนตวอยาง ทดสอบ

nioΣX

xni == = 105

5106104106104106

=++++

HRL

4.1.5กกการทดสอบการสกกรอน ทดสอบโดยเลอกวสดทดสอบอตราสวนผสม 70: 30

ทมความแขงแรงและความแขงสงสดเพอจะนาไปผลตเปนใบกงหน นามาทาเปนชนทดสอบการ

ทนตอการสกกรอนโดยใชเครองพนทรายขดผวชนงานเปนเครองทดสอบ นาชนทดสอบชง

น าหนกกอน แลวใสในหองขดของเครองทดสอบ จากนนปลอยแรงดนจากปมลมขบเคลอนผง

ทรายใหไปกระทบผวของชนทดสอบ ตามความเรวทกาหนด เปนเวลานาน 10 นาท จานวน 2-3

ครง แลวนาชนทดสอบมาชงน าหนกภายหลงทดสอบอกครงเพอเปรยบเทยบน าหนกกอนและหลง

การทดสอบสาหรบหาคาการสกกรอนของชนงานทดสอบ

15ตารางท 4.10กกผลการทดสอบการสกกรอ15น15ของ พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวยอพอก

ซผสมเสนใยเซรามก โดยพจารณาจากอตราสวนทมความแขงแรงและความแขงมากทสด

ชนทดสอบ นาหนก (g) %

กอน หลง

ชนท1 186.97 186.45 0.28

ชนท2 189.50 189.12 0.20

ชนท3 187.85 187.11 0.39

X 188.10 187.56 0.29

กก

กอนทดสอบ − หลงทดสอบ

กอนทดสอบ× 100

188.10 − 187.56

188.10× 100 = 0.29%

ก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

101

ตารางท 4.11กกสรปผลการทดสอบวสดผสมทมสมบตทางกลดทสด ทอตราสวนผสม 70:30

วสดทดลอง

คาความตานทาน

แรงดง

( MPa)

คาความตานทาน

แรงดด

(MPa)

คาความแขง

(HRL)

คาการสกกรอน

(%)

พอลเอสเตอร กบ

เสนใยแกว

783 125 79 -

อพอกซ กบ

เสนใยเซรามก

38 52 105 -

พอลเมอร กบ

เสนใยแกว และ

เสนใยเซรามก

98

195

105

0.29

4.2กกการเปรยบเทยบผลการทดลอง

กกกกก 4.2.1กกการเปรยบเทยบความตานทานตอแรงดง (Tensile Strength) ความตานทานแรงดด

(Flexural Strength) ของวสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว อพอกซผสมเสนใย เซรามก และพอล

เอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวย อพอกซผสมเสนใย เซรามก

แผนภมท 4.1 ความสามารถในการรบแรงของวสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

102

แผนภมท 4.2 ความสามารถในการรบแรงของวสดอพอกซผสมเสนใยเซรามก

แผนภมท 4.3 ความสามารถในการรบแรงของวสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวย

อพอกซผสมเสนใยเซรามก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

103

แผนภมท 4.4 เปรยบเทยบความสามารถในการรบแรงของวสดผสม

4.2.2 การเปรยบเทยบความแขง (Hardness ) ของวสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว

อพอกซผสมเสนใย เซรามก และพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวย อพอกซผสมเสนใย

เซรามก

กกกก

แผนภมท 4.5ก ผลการทดสอบความแขง (Hardness) ของวสดผสม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

104

กกกกก4.2.3 การเปรยบเทยบความตานทานการสกกรอน ของวสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว

ทบผวบนดวย อพอกซผสมเสนใย เซรามก

แผนภมทก4.6กกผลการทดสอบความตานทานการสกกรอน(Wear Resistance )

15จากแผนภมท 4.1 ถง 4.6 จะเหนวาจากการเปรยบเทยบของผล15การทดลองวสดผสมพบวา

วสดผสมพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวยอพอกซผสมเสนใยเซรามกในอตราสวน

70:30 นนจะมคาสมบตทางกลสงทสดในกลมวสดชนดเดยวกน และมความแขงผวสงกวา

พอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวและอพอกซผสมเสนใยเซรามก ในการทดลอง ปรากฎวาวสดผสม

ชนดนมสมบตในการทนตอแรงดงและแรงอดสงกวา อพอกซผสมเสนใยเซรามก เนองจากเปน

เสนใยผสมเสนใยแกวซงมความสามารถในการตานทานแรงดงและมอดลสแรงดงสงกวาเสนใย

ชนดอนๆททาการทดลอง แตจะมคาตากวาพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว เหตทเปนเชนนเพราะวา

เสนใยเซรามกมสมบตแขงแตมความเปราะ ดงนนเมอผสมกบเสนใยแกวจะทาใหสมบตการรบแรง

ดงลดลงแตจะเพมสมบตการรบแรงดดงอและความแขงมากขน ประกอบกบปจจยในการผสมเสน

ใยไดกระจายอยในเนอของวสดผสมไดอยางสมาเสมอ มการประสานยดเหนยวระหวางเสนใยเปน

เนอเดยวกนอยางทวถงจงทาใหมความแขงแรงกวาวสดอพอกซผสมเสนใยเซรามก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

105

บทท 5

สรปและขอเสนอแนะ

กกกกก การจดทาโครงการวจยนมวตถประสงคเพอศกษาสมบตทางกล ดานความแขงและความ

แขงแรงและการทนตอการสกกรอน ของใบกงหนลมทตองทนตอการเสยดสจากฝ นละออง ศกษา

ดานความตานทานแรงเคนทกระทาตอใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาขณะหมนและเพอคดคนวสด

ใหมๆในงานวศวกรรมทมความแขงแรงและน าหนกเบาเพอเพมอายการใชงานของใบกงหนลม

ผลตกระแสไฟฟาเพอลดปญหาในการผลตกระแสไฟฟาของพนททอยหางไกล ซงสามารถสรปผล

การดาเนนโครงการ ไดดงน

5.1 สรปผล

จากการทดลอง ซงทาการออกแบบการทดสอบ ทาการสรางชนงานทดสอบวสดทงหมด 3

ชนดและนาไปทาการทดสอบความตานทานตอแรงดง แรงดดงอ ความแขง และ การตานทานตอ

การสกกรอน พบวาโพลเมอรผสมเสนใยแกวหมดวยโพลเมอรผสมเสนใยเซรามก มคาสมบตทาง

กลสงสดท อตราสวน 70:30 สามารถตานทานแรงดงได 98 MPa คาความตานทานแรงดดงอ

195 MPa มความแขง 105 HRL และมความตานทานการสกกรอน 29 % โดยน าหนก แตจะมความ

แขงแรงนอยกวาวสดพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวเพยงชนดเดยว แตจะมความแขงแรงกวาวสด

อพอกซผสมเสนใยเซรามกชนดเดยวเชนกน ทงนเนองจากเสนใยเซรามกมสมบตแขง แตเปราะ

เมอทาการผสมกบวสดทมความเหนยว จะทาใหวสดทไดมความสามารถในการรบแรงดงและแรง

ดดงอลดลงแตจะมความแขงเพมขน จงทาใหใบกงหนลมทนตอการสกกรอนไดดยงขน และมอาย

การใชงานไดนานยงขน

5.2กกปญหาในการดาเนนโครงการ

กกกกกก5.2.1กกปญหาดานงบประมาณ เพราะ วสดทใชในการทดลองบางชนดมราคาสง เชน

เสนเซรามกราคาสงถง เมตรละ 1,500 บาท

กกกกกก5.2.2กกการจดซออปกรณบางอยางเกดความลาชาเนองจากวสดทใชในการทดลองบาง

ชนดไมสามารถหาซอไดตามทองตลาด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

106

5.3 ขอเสนอแนะ

5.3.1 วสดทใชผลตใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟาสามารถปรบเปลยนไดตามความ

เหมาะสมในการใชงาน เชน วสดคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยไผ

5.3.2 ควรพฒนาวสดผสมชนดนไปใชในการผลตเปนผลตภณฑประเภทอนๆ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

107

15เอกสารอางอง

[1]ก กเตชพทธ ฟกเปยม และ สนตสข นนทยกล, 2555, โครงการศกษาผลของกระบวนการผลต

โดยวธอดเยนตอสมบตทางกลของวสดประกอบใยแกวอพอกซในสภาวะอณหภมปกต,

วศวกรรมศาสตรบณฑต ภาควชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร ดดดดดดด

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

[2]กก1 5วชย โรยนรนทร, โครงการศกษาวจยพฒนาสาธตตนแบบ เทคโนโลยกงหนลมผลต

ไฟฟาความเรวลมตา, กรมพฒนาพลงงานทดแทนและ อนรกษพลงงาน กระทรวง

[3]กกศรต ศรสนตสข ,สมพนธ ไชยเทพ ,ดามร บณฑรตนและ ชาย รงสยากล, 2555, โครงการ

ศกษาวจยการเปรยบเทยบความตานทานแรงดงของวสดคอมโพสตเสรมแรงดวยเสนใยไผ

ใยแกวและคารบอนไฟเบอร, ภาควชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเชยงใหม

[4]กก15กษมา จารกาจร และ วมลลกษณ สตะพนธ, 2554, โครงการวจยพอลโพรพลนคอม

โพสตจากเสนใยปานศรนารายณทผานการดดแปรดวยความรอน15” ,สาขาวชาวศวกรรม

พอลเมอร, มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

[5]กก พฤตพงศ พนธมนสโสภา, 2557, โครงการศกษาความคงทนและสมบตของเสนใยปอกระเจา

15 ทปรบปรงผวผสม ในวสดยางคอมโพสต15, สาขาวชาวศวกรรมวสด15 คณะวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร

[6]กก 15เอกกว เสร, เดชา นาคจนทร และ เรองชย รกชาต15, 2555, โครงการ15ศกษาสมบตวสดผสมพอล

เมอรกบ เสนใยและพอลเมอรกบอนภาคเพอใชเปนวสดทาใบกงหนลมผลตกระแสไฟฟา15,

สาขาวชาวศวกรรมอสาหการ ,คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร

[7]กกสภาสน ลมปานภาพ, 2555, เอกสารประกอบการเรยนคอมโพสต, ภาควชาฟสกส

คณะ วทยาศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน.

[ระบบออนไลน] แหลงทมา http://www.physics.kku.ac.th (21 ตลาคม 2558) ddd

[8]กกแมน อมรสทธ , สมชาย อครทวา และ ธรรมมญ อดมมน , 2551 , วสดวศวกรรม , แมค

กรอ- ฮล , กรงเทพฯ หนา 509 – 547

[9]กกอภชาต สนธสมบต, 2556, ‘‘เสนใยสมรรถนะสง’’ [ ระบบออนไลน ]. แหลงทมา

http:/www.en.rmutt.ac.th/prd/2013/High_Performance_Fibers.pdf ( 27 ตลาคม 2558 )

[10]กกพชต เหลยนพพฒน, 2534, ไฟเบอรกลาส, มตรการพมพ, กรงเทพ, หนา 1-7

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

108

[11] “การออกแบบวสดผสม (Designing Hybrid Materials)”, [ระบบออนไลน] แหลงทมา

www.qlickbranding.com/learn/chap8/01.html (20 มกราคม 2558)

[12]กกจนตมย สวรรณประทป, 2547, “ความสมพนธระหวางความเคนและความเครยด”,

ทดสอบสมบตทางกลของพลาสตก, สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน),กรงเทพฯ,

หนา 23-27

[13]กกจนตมย สวรรณประทป, 2547, “การทดสอบแรงดง”, การทดสอบสมบตทางกลของ

พลาสตก, สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน),กรงเทพฯ, หนา 28-30

[14]กกจนตมย สวรรณประทป, 2547, “การทดสอบแรงดดงอ”, การทดสอบสมบตทางกล

ของพลาสตก, สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน),กรงเทพฯ,หนา 32-3683

[15]กกจนตมย สวรรณประทป, 2547, “การทดสอบความแขง”, การทดสอบสมบตทางกล

ของพลาสตก, สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน),กรงเทพฯ, หนา 83

[16] “รปแบบการเสยหายของวสด”, การสกหรอ (Wear) [ระบบออนไลน] แหลงทมา

http://siamkaewkumsai.blogspot.com/2011/01/wear.html (28 กรกฎาคม 2559)

[17] “อตรารอยละ”, [ระบบออนไลน] แหลงทมา https://th.wikipedia.org/wiki

(17 กรกฎาคม 2559)

[18] พสมย หาญมงคลพพฒน, 2553, “ทฤษฏคาเฉลยเลขคณต”, หลกสถต,

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร, หนา 20

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

109

ภาคผนวก ก.

• ขอมลอพอกซ

• ขอมลเซรามค

• สถานทเกยวกบการดาเนนโครงการวจย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

110

ขอมลรายละเอยดอพอกซ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

111

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

112

ขอมลเสนใยเซรามค

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

113

สถานทเกยวกบการดาเนนโครงการวจย

รายการ ทอย ตดตอไดท

All Art Center จาหนายวสด

อปกรณการประดษฐ

เรซน ไฟเบอรกลาส

39เลขท 56/30 ม.2 ถ.งามวงศวาน

39ต.บางเขน อ.เมอง จ.นนทบร0 11000

Tel. 02-965-9269,

Mobile/Whatsapp: 081-646-

9618

Line:@allartcenter

Fax.02-965-9269

E- mail: loengsak@gmail.com

สถานทขนรปใบกงหนลม

ถ.ตวานนท 38ตาหนาไม อ.ลาด

หลมแกว จ.ปทมธาน 12140

Tel. 086-1228420

สถานทขนรปสเปคซเมนต

หจก. สหสาธรยเนยนทลส 54/26-27

5. นนทบร 1

ต. บางกระสอ อ.เมอง จ.นนทบร

Tel 02-5275077-8

Fax. 02-5266117

สถานททดสอบแรงดง แรง

ดดงอ ความแขง

ภาควชาวสดและโลหการ

มหาวทยาลยเทคโนโลยธญบร

ต.คลองหก อ.ธญบร จ.ปทมธาน

12110

Tel 02-5493480

สถานททดสอบการสกกรอน

พลทรพธพนทราย

31/100 ซอยศรพรสวรรค

ต. ตลาดขวญ อ.เมอง จ.นนทบร

Tel 081-624-0881

ID line: panu 31100

สถานทขายเสนใยเซรามก

บรษท เวสทบาวดเอนจ

เนยรง จากด

313/2 พระราม 9 ซอย 15 ถนน

พระราม 9 บางกะป หวยขวาง

กรงเทพฯ 10310

Tel: 02-7197300-8

Fax: 02-7197309

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

114

ภาคผนวก ข.

ผลการทดสอบแรงดง

ผลการทดสอบแรงดดงอ

ผลการทดสอบคาความแขง

การแปลงหนวยปรมาตรเปนหนวยกรม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

115

การทดสอบแรงดง

ตารางท ข1 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดงพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว อตราสวน

ผสม 70:30

No Speed

mm./min.

Gauge Length

mm.

Temperature

˚C

Humidity

%

Tensile Strength

N/mm²

1 2 50 23 46 783

2 2 50 23 46 780

3 2 50 23 46 785

ตาราง ข2 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดงพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว อตราสวน

ผสม 60:40

No Speed

mm./min.

Gauge Length

mm.

Temperature

˚C

Humidity

%

Tensile Strength

N/mm²

1 2 50 23 46 625

2 2 50 23 46 618

3 2 50 23 46 622

ตาราง ข3 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดงพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว อตราสวน

ผสม 50:50

No Speed

mm./min.

Gauge Length

mm.

Temperature

˚C

Humidity

%

Tensile Strength

N/mm²

1 2 50 23 46 550

2 2 50 23 46 540

3 2 50 23 46 547

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

116

ตาราง ข4 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดดงอพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว อตราสวน ผสม

70:30

No Speed

mm./min.

Span

mm.

Temperature

˚C

Humidity

%

Flexural Strength

N/mm²

1 4.56 150 23 51 125

2 4.56 150 23 51 122

3 4.56 150 23 51 128

ตาราง ข5 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดดงอพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว อตราสวน ผสม

60:40

No Speed

mm./min.

Span

mm.

Temperature

˚C

Humidity

%

Flexural Strength

N/mm²

1 4.56 150 23 51 100

2 4.56 150 23 51 96

3 4.56 150 23 51 98

ตาราง ข6 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดดงอพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว อตราสวน ผสม

50:50

No Speed

mm./min.

Span

mm.

Temperature

˚C

Humidity

%

Flexural Strength

N/mm²

1 4.56 150 23 51 84

2 4.56 150 23 51 89

3 4.56 150 23 51 88

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

117

ตารางท ข7 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดงอพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 70:30

Batch Reference Max Force Max Stress Ext at Max Ext at Brk Thickness

Width

N MPa % % mm mm

70:30 - 1 8430 38.47 2.497 2.497 12.50 18.00

70:30 - 2 9150 39.25 2.783 2.783 12.60 18.50

70:30 - 3 8160 37.47 2.546 2.546 12.50 17.90

n 3 3 3 3 3 3

Mean 8580 37.73 2.609 2.609 12.533 18.133

Median 8430 37.47 2.546 2.546 12.50 18.00

Std. Dev. 511.76 1.4106 0.1526 0.1526 0.0576 0.3215

Range 990 2.78 0.285 0.285 0.10 0.60

Maximum 9150 39.25 2.783 2.783 12.60 18.50

Minimum 8160 36.47 2.497 2.497 12.50 17.90

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

118

ตารางท ข8 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดงอพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 60:40

Batch Reference Max Force Max Stress Ext at Max Ext at Brk

Thickness Width

N MPa % % mm mm

60:40 - 1 7664 33.14 2.337 2.337 12.50 18.50

60:40 - 2 8750 38.89 2.650 2.650 12.50 18.00

60:40 - 3 9680 41.55 2.546 2.546 12.50 18.20

N 3 3 3 3 3 3

Mean 8698 38.19 2.511 2.511 12.500 18.233

Median 8750 38.89 2.546 2.546 12.50 18.20

Std. Dev. 1009.0 4.7423 0.1594 0.1594 0 0.2517

Range 2016 9.41 0.313 0.313 0 0.50

Maximum 9680 42.55 2.650 2.650 12.50 18.50

Minimum 7664 33.14 2.337 2.337 12.50 18.00

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

119

ตารางท ข9 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดงอพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 50:50

Batch Reference Max Force Max Stress Ext at Max Ext at Brk Thickness

Width

N MPa % % mm mm

50:50 - 1 7455 32.77 2.904 2.904 12.50 18.20

50:50 - 2 6060 32.77 2.452 2.452 12.00 18.20

50:50 - 3 5085 22.23 1.930 1.930 12.50 18.30

N 3 3 3 3 3

Mean 6200 27.58 2.429 2.429 12.333 18.233

Median 6060 27.75 2.452 2.452 12.50 18.20

Std. Dev. 1191.2 5.2718 0.4874 0.4874 0.2887 0.0577

Range 2370 10.54 0.974 0.974 0.50 0.10

Maximum 7455 32.77 2.904 2.904 12.50 18.30

Minimum 5085 22.23 1.930 1.930 12.00 18.20

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

120

การทดสอบคาความแขง

ตารางท ข10 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดดอพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 70:30

Batch Flex Strength Flex Mod Thick Width

MPa MPa mm mm

bean - 1 46.46 5399 9.60 12.80

bean - 2 51.03 6369 9.60 13.00

bean - 3 59.73 6882 9.40 12.90

n 3 3 3 3

Mean 56.75 6217 9.533 12.900

Median 59.4 6369 9.60 12.90

Std. Dev. 22.269 753.16 0.1154 0.1001

Range 44.3 1483 0.20 0.20

Maximum 77.6 6882 9.60 13.00

Minimum 33.3 5399 9.40 12.80

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

121

ตารางท ข11 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดดอพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 60:40

ผลการทดสอบแรงดดงอ

Batch Flex Strength Flex Mod Thick Width

MPa MPa mm mm

bean 3 - 1 36.21 4520 9.60 13.00

bean 3 - 2 34.53 4310 9.60 13.00

bean 3 - 3 34.35 4287 9.60 13.00

n 3 3 3 3

Mean 68.08 4372 9.600 13.000

Median 68.6 4310 9.60 13.00

Std. Dev. 1.4022 128.20 0 0

Range 2.6 233 0 0

Maximum 69.1 4520 9.60 13.00

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

122

Minimum 66.5 4287 9.60 13.00

ตารางท ข12 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดดอพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 50:50

Batch Flex Strength Flex Mod Thick Width

MPa MPa mm mm

bean 2 - 1 27.31 3409 9.60 13.00

bean 2 - 2 29.31 3677 9.60 12.70

bean 2 - 3 31.29 3846 9.60 12.80

n 3 3 3 3

Mean 58.13 3644 9.600 12.833

Median 58.8 3677 9.60 12.80

Std. Dev. 3.1868 220.14 0 0.1528

Range 6.3 437 0 0.30

Maximum 60.9 3846 9.60 13.00

Minimum 54.6 3409 9.60 12.70

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

123

ตารางท ข13 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดงพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวย

อพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 70:30

Batch Reference Max Force Max Stress Ext at Max Ext at Brk Thickness

Width

N MPa % % mm mm

# 2376 - 1 22425 93.5 4.507 4.507 19.00 12.62

# 2376 - 2 22775 95.0 4.246 4.246 19.00 12.62

# 2376 - 3 25120 104.8 5.146 5.146 19.00 12.62

n 3 3 3 3 3 3

Mean 23440 97.76 4.633 4.633 19.000 12.620

Median 22775 95.0 4.507 4.507 19.00 12.62

Std. Dev. 1465.4 6.1115 0.4631 0.4631 0 0

Range 2695 11.2 0.900 0.900 0 0

Maximum 25120 104.8 5.146 5.146 19.00 12.62

Minimum 22425 93.5 4.246 4.246 19.00 12.62

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

124

ตารางท ข14 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดงพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวย

อพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 60:40

Batch Reference Max Force Max Stress Ext at Max Ext at Brk

Thickness Width

N MPa % % mm mm

# 2375 - 1 15680 65.2 3.991 4.357 19.00 12.65

# 2375 - 2 20025 83.3 4.748 4.878 19.00 12.65

# 2375 - 3 18660 77.6 4.278 4.304 19.00 12.65

n 3 3 3 3 3 3

Mean 18122 75.40 4.339 4.513 19.000 12.650

Median 18660 77.6 4.278 4.357 19.00 12.65

Std. Dev. 2222.0 9.245 0.3819 0.3174 0 0

Range 4345 18.1 0.757 0.574 0 0

Maximum 20025 83.3 4.748 4.878 19.00 12.65

Minimum 15680 65.2 3.991 4.304 19.00 12.65

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

125

ตารางท ข15 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดงพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวย

อพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 50:50

Batch Reference Max Force Max Stress Ext at Max Ext at Brk Thickness

N MPa % % mm mm

# 2377 - 1 20350 84.5 4.461 4.461 19.00 12.68

# 2377 - 2 24100 100.0 4.989 4.989 19.00 12.68

# 2377 - 3 16160 67.1 3.617 3.617 19.00 12.68

Mean 20203 83.86 4.356 4.356 19.000 12.680

Median 20350 84.5 4.461 4.461 19.00 12.68

Std. Dev. 3972.0 16.487 0.6919 0.6919 0 0

Range 7940 33.0 1.372 1.372 0 0

Maximum 24100 100.0 4.989 4.989 19.00 12.68

Minimum 16160 67.1 3.617 3.617 19.00 12.68

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

126

ผลการทดสอบคาความแขง

ตารางท ข16 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดดงอ ของพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผว

บนดวยอพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 70:30

Batch Flex Strength Flex Mod Thick Width

MPa MPa mm mm

number 6 - 1 218.6 7714 12.60 9.50

number 6 - 2 183.4 7422 12.60 9.50

number 6 - 3 182.4 7213 12.60 9.50

n 3 3 3 3

Mean 194.78 7450 12.600 9.500

Median 183.4 7422 12.60 9.50

Std. Dev. 20.591 251.80 0 0

Range 36.2 501 0 0

Maximum 218.6 7714 12.60 9.50

Minimum 182.4 7213 12.60 9.50

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

127

ตารางท ข17 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดดงอ ของพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผว

บนดวยอพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 60:40

Batch Flex Strength Flex Mod Thick Width

MPa MPa mm mm

number 5 - 1 204.2 7450 12.70 9.60

number 5 - 2 171.3 6564 12.70 9.60

number 5 - 3 195.0 7326 12.70 9.60

n 3 3 3 3

Mean 190.13 7113 12.700 9.600

Median 195.0 7326 12.70 9.60

Std. Dev. 16.968 479.55 0 0

Range 32.9 885 0 0

Maximum 204.2 7450 12.70 9.60

Minimum 171.3 6564 12.70 9.60

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

128

ตารางท ข18 แสดงผลการทดสอบการทนตอแรงดดงอ ของพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผว

บนดวยอพอกซผสมเสนใยเซรามก อตราสวน 50:50

Batch Flex Strength Flex Mod Thick Width

MPa MPa mm mm

number 4 - 1 154.5 6511 12.70 9.50

number 4 - 2 131.0 5604 12.70 9.50

number 4 - 3 141.0 6031 12.70 9.50

n 3 3 3 3

Mean 142.14 6049 12.700 9.500

Median 141.0 6031 12.70 9.50

Std. Dev. 11.791 453.78 0 0

Range 23.5 907 0 0

Maximum 154.5 6511 12.70 9.50

Minimum 131.0 5604 12.70 9.50

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

129

ตารางท ข19 แสดงผลการทดสอบความแขง ของพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกว

อตรา

สวน

ความแขง(HRL) X

ชนท 1 ชนท 2 ชนท3 ชนท 4 ชนท 5

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

70:30 82 76 79 85 83 78 79 80 77 72 78 80 81 82 79 79

60:40 75 73 72 73 70 73 76 77 74 73 76 69 70 69 71 73

50:50 65 60 62 60 59 58 64 61 61 64 64 60 65 59 62 62

ตารางท ข20 แสดงผลการทดสอบความแขง ของอพอกซผสมเสนใยเซรามก

อตรา

สวน

ความแขง(HRL) X

ชนท 1 ชนท 2 ชนท3 ชนท 4 ชนท 5

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

70:30 106 106 105 104 102 106 104 105 105 104 106 106 104 105 105 105

60:40 88 89 85 86 85 85 86 88 86 87 87 88 87 88 89 87

50:50 68 68 69 68 67 69 68 68 68 67 66 67 67 68 69 68

ตารางท ข21 แสดงผลการทดสอบความแขง ของพอลเอสเตอรผสมเสนใยแกวทบผวบนดวย

อพอกซผสมเสนใยเซรามก

อตรา

สวน

ความแขง(HRL) X

ชนท 1 ชนท 2 ชนท3 ชนท 4 ชนท 5

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

70:30 106 107 105 102 105 105 104 106 108 104 102 106 102 109 108 105

60:40 96 92 93 95 96 95 94 93 93 96 93 90 94 92 92 94

50:50 91 89 89 92 91 91 92 92 93 92 93 89 89 90 90 91

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

130

วธการเปลยนหนวยปรมาตรเปนหนวยกรม

1) แมพมพขนาด 30×30×2 เซนตเมตร คานวณหาปรมาตรของแมพมพไดเทากบ 1800

ลกบาศกเซนตเมตร ทาการแปลงปรมาตรเปนนาหนก ดงตอไปนคาความหนาแนนของอพอก

ซเรซนเทากบ 1g/cm3ขอมลคาความหนาแนนของอพอกซ เรซนดจากภาคผนวก ก.

เพราะฉะนนถาทาการเทอพอกซเรซนลงแมพมพขนาด30×30×2 เซนตเมตรทม ปรมาตร

1800 ลกบาศกเซนตเมตร จะไดน าหนกเทากบ 1800 กรม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

131

ภาคผนวก ค.

มาตรฐาน ASTM D 638

มาตรฐาน ASTM D 790

แบบชนทดสอบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

132

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

133

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

134

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

135

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

136

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

137

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

138

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

139

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

140

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

141

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

142

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

143

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

144

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

145

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

146

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

147

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

148

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

149

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

150

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

151

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

152

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

153

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

154

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

155

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

156