อิทธิพลของตัวแปรที่มีผลต่อสมบัติทางกลและความต้านทานการสึกหรอของวัสดุ UHMWPE โดยกรรมวิธีการอัดขึ้นรูปร้อน

Abstract

ผงพอลิเมอร์ UHMWPE บริสุทธิ์เป็นวัสดุที่ยากต่อการขึ้นรูปด้วยวิธีการเป่าขึ้นรูป หรือการฉีดขึ้นรูป เนื่องจากสมบัติของชนิดนี้ที่แสดงค่ามวลโมเลกุลต่ำ ความหนืดสูง และไม่มีจุดไหลตัวเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลว งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ในการหาสภาวะอุณหภูมิ แรงดัน และเวลาคงอุณหภูมิ ที่เหมาะสมสำหรับการอัดขึ้นรูปร้อนผงพอลิเมอร์ UHMWPE และศึกษาอิทธิพลตัวแปรการอัดขึ้นรูปร้อนที่มีผลต่อสมบัติของพอลิเมอร์ UHMWPE วัสดุที่ใช้ในการทดลอง คือ ผงพอลิเมอร์ UHMWPE บริสุทธิ์ เกรด SLL - 6 - 6020 ผงวัสดุถูกนำมาทำการอัดขึ้นรูปร้อนให้เป็นแผ่นขนาดกว้าง 160 มม. ยาว 80 มม. และหนา 10 มม. ตัวแปรการอัดขึ้นรูปร้อนที่อุณหภูมิ 170 - 210 องศาเซลเซียส แรงดัน 5 - 20 MPa และเวลาคงอุณหภูมิ 30 - 90 นาที และนำวัสดุที่ผ่านการขึ้นรูป มาทดสอบสมบัติทางกายภาพ ทางกล และทางเคมี จากนั้นนำผลการทดสอบที่ได้ ไปทำการวิเคราะห์เปรียบเทียบกับวัสดุ UHMWPE ที่นำเข้าจากต่างประเทศ จากการทดสอบพบว่า สภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการอัดขึ้นรูปร้อนวัสดุ UHMWPE คือต้องใช้ อุณหภูมิ 190 องศาเซลเซียส แรงดัน 20 MPa และเวลาคงอุณหภูมิ 30 นาที วัสดุที่จากการขึ้นรูปจะมีอัตราการยืดตัวสูงสุด 460.49 % และอัตราการสึกหรอต่ำสุด 6.62×10[superscript-8] mm[superscript3]/Nm เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุแผ่น UHMWPE ที่นำเข้าจากต่างประเทศ พบว่า วัสดุทดลองแสดงค่าความเค้นแรงดึงสูงกว่าและอัตราการสึกหรอต่ำกว่า ซึ่งผลการทดสอบเอกลักษณ์ทางเคมีและโครงสร้างจุลภาค แสดงให้เห็นว่าการเกิดเชื่อมโยงในสายโซ่พอลิเมอร์ส่งผลทำให้อนุภาค UHMWPE มีการเกาะยึดติดกันได้สมบูรณ์ดี