อะคริลิคพลาสติก
ปัจจุบันนี้เรามักจะเห็นแผ่นพลาสติกแข็งๆที่มีลักษณะตัน มีคุณสมบัติความโปร่งใสหรือโปร่งแสงคล้ายกระจก และมักได้ยินชื่อเรียกมากมายไม่ว่าจะเป็น พลาสติกอะคริลิค กระจกอะคริลิค ล้วนเป็นชื่อเรียกของ แผ่นอะคริลิค ทั้งสิ้น โดยแผ่นอะคริลิคคือพลาสติกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า “อะคริลิคพลาสติก”
อะคริลิคพลาสติก เป็นพลาสติกที่ได้จากการนำโมโนเมอร์ของเมทิลเมทาคริเลต (methyl methacrylate, MMA) มาทำปฏิกิริยาการเกิดโพลิเมอร์ (polymerization) โดย 2 นักเคมีชาวเยอรมันคือ ฟิททิจ (Fittig) และพอล (Paul) สามารถสังเคราะห์โพลิเมทิลเมทาไครเลตได้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1877 แล้ว
แต่อย่างไรก็ตาม การพัฒนาวิธีผลิตให้ได้แผ่นอะคริลิคนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย จนกระทั่งต้องรอไปถึงปี ค.ศ. 1933 เมื่อออทโท เริห์ม (Otto RÖhm) นักเคมีชาวเยอรมันขอจดสิทธิบัตรวิธีผลิตแผ่นพลาสติกใสจากโพลิเมทิลเมทาไครเลตในชื่อทางการค้า ที่เรียกว่า Plexiglas
Otto RÖhm
หลังจากนั้นเมื่อเวลาผ่านไปประมาณ 3 ปี ในปี ค.ศ. 1936 จึงได้มีการผลิตและจำหน่ายแผ่น Plexiglas ออกจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ซึ่งได้พัฒนาต่อมาเรื่อยๆ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติของการผลิตวัสดุอะคริลิคพลาสติกนี้ให้ดียิ่งขึ้น ในราคาที่สามารถแข่งขันได้
จนกระทั่งมาถึงยุคสมัยนี้ บริษัทและโรงงานอะคริลิคสามารถผลิตอะคริลิคได้จากปฏิกิริยาการเกิดโพลิเมอร์หลายแบบ ผลิตภัณฑ์อะคริลิคสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท คือ
- อะคริลิคของแข็ง
- อะคริลิคเหลว
- และอะคริลิคอิมัลชัน (ส่วนผสมของสีทาบ้าน)
อะคริลิคของแข็ง
ในที่นี้เราจะพูดถึงอะคริลิคของแข็ง เพราะแผ่นอะคริลิคทั่วไปในท้องตลาดและที่ใช้ในอุตสาหกรรม ถูกจัดอยู่ในประเภทนี้ ซึ่งถือเป็นโฮโมพอลิเมอร์ของเมทาคริเลตเอสเทอร์ หรือ โคพอลิเมอร์ของเมทาคริเลต
แผ่นอะคริลิคสามารถผลิตได้จากอะคริลิคของแข็งด้วยกระบวนการการหล่อ ทำได้ 2 แบบ คือ
1. การผลิตเป็นชุด (Batch cell bulk polymerization)
1.1 ใช้แม่พิมพ์เป็นแผ่นแก้วหรือโลหะผิวเรียบ 2 แผ่น ประกบเข้าด้วยกัน โดยขอบนอกแม่พิมพ์มีลักษณะเป็นกรอบหนาสามารถยืดหดได้ตามปริมาตรพลาสติก
1.2 ปล่อยโมโนเมอร์เหลวกับตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าไปในแม่พิมพ์ บางครั้งอาจเติมพรีโพลิเมอร์ (prepolymer) เข้าไปด้วยเพื่อเร่งกระบวนการผลิตให้เร็วขึ้น
1.3 เมื่อวัตถุดิบเข้าไปเต็มแม่พิมพ์แล้วปิดแม่พิมพ์ให้สนิท และให้ความร้อนเพื่อกระตุ้นตัวเร่งปฏิกิริยาให้ทำงานในบางครั้ง
1.4 ขณะที่เกิดปฏิกิริยาจะมีการคายความร้อนออกมาจึงต้องควบคุมการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแม่พิมพ์ไม่ให้กลายเป็นไอและเกิดฟองอากาศในแผ่นอะคริลิค โดยการเป่าลมหรือแช่น้ำ
1.5 นำพลาสติกที่แข็งตัวแล้วออกมาปล่อยให้เย็นตัวลง โดยใช้เวลาประมาณ 10-12 ชั่วโมง จนถึงเป็นวัน ตามความหน้าของแผ่นอะคริลิค
1.6 นำแผ่นอะคริลิกไปอบแอนนีล (anneal) ที่อุณหภูมิประมาณ 80 องศาเซลเซียส เพื่อลดความเค้นตกค้าง (residual stress) ในพลาสติกที่อาจทำให้แผ่นพลาสติกบิดงอหรือเสียรูปร่าง ก่อนนำไปตัดแต่งเพื่อจำหน่าย
2. การผลิตแบบต่อเนื่อง (Continuous bulk polymerization) มีการผลิตคล้ายแบบผลิตเป็นชุด แต่เร็วกว่า
2.1 ใช้แม่พิมพ์มีลักษณะเป็นสายพานเหล็กซ้อนกัน 2 ชั้น โดยเว้นช่องห่างเล็กน้อยเพื่อคุมความหนา
2.2 ฉีดโมโนเมอร์เหลวกับตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าไปในช่องว่างระหว่างแผ่นเหล็ก สายพานเหล็กที่บรรจุสารแล้วจะเลื่อนผ่านชุดอุปกรณ์ให้ความร้อนและระบายความร้อนสลับกันไป
2.3 นำแผ่นอะคริลิคออกจากแม่พิมพ์ แล้วนำไปอบแอนนีลเพื่อลดความเค้นตกค้างในแผ่น ก่อนนำไปตัดแต่งเพื่อจำหน่าย
มีการใช้แผ่นอะคริลิคเป็นจำนวนมากในยุคสมัยใหม่นี้ เนื่องจากวัสดุอะคริลิคสามารถทนต่อแรงกระแทก สภาพแวดล้อม สารเคมีหลายชนิดยกเว้นตัวทำละลาย และมีคุณสมบัติเรื่องความเหนียว ทนต่อความร้อน เป็นฉนวนไฟฟ้าและความร้อนได้ดีกว่าวัสดุแก้ว รวมถึงไม่ดูดความชื้น แผ่นอะคริลิคจึงถูกเลือกใช้ในงานอุตสาหกรรม และงานในครัวเรือนมากมาย เช่น ทำเป็นวัสดุตกแต่ง ตู้โชว์ ฉากกั้นห้อง หลังคา ส่วนประกอบไฟรถยนต์ ชั้นวางของ เป็นต้น และสามารถหาซื้อได้ตามร้านพลาสติกทั่วไป มีตั้งแต่ราคาหลักสิบจนถึงหลักพันและหลักหมื่น ขึ้นอยู่กับขนาดและจำนวนวัสดุที่ใช้จริงเป็นหลัก สำหรับใครที่อ่านแล้วมีคำถามเกิดขึ้นว่าแผ่นอะคริลิค ซื้อที่ไหน? สามารถชมวีดีโอด้านล่างนี้ได้ค่ะ
แหล่งที่มาอ้างอิง: