ชนิดของยางและการใช้งาน

ยางแบ่งออกเป็น 2 ชนิดหลักๆ ได้แก่ ยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์

1. ยางธรรมชาติ (natural rubber, NR)


ยางธรรมชาติส่วนมากเป็นยางที่ได้มาจากต้นยาง Hevea Brazilliensis ซึ่งมีกำเนินมาจากลุ่มแม่น้ำอเมซอน ในทวีปอเมริกาใต้ น้ำยางสดที่กรีดได้จากต้นยางมีลักษณะสีขาว และมีเนื้อยางแห้ง (dry rubber) ประมาณ 30% แขวนลอยอยู่ในน้ำ ถ้านำน้ำยางที่ได้นี้ไปผ่านกระบวนการปั่นเหวียง (centrifuge) จนกระทั้งได้น้ำยางที่มีปริมาณยางแห้งเพิ่มขึ้นเป็น 60% เรียกว่าน้ำยางข้น (concentrated latex) การเติมสารแอมโมเนียลงไป จะช่วยรักษาสภาพของน้ำยางข้นให้เก็บไว้ได้นาน น้ำยางข้นส่วนหนึ่งจะถูกส่งออกสู่ตลาดต่างประเทศ ส่วนที่เหลือจะถูกนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมถุงมือยาง และถุงยางอนามัย แต่เมื่อนำน้ำยางสดที่กรีดได้มาเติมกรดเพื่อให้ อนุภาคน้ำยางจับตัวกันเป็นของแข็งแยกตัวจากน้ำ จากนั้นก็รีดยางให้เป็นแผ่นด้วยเครื่องรีด (two-roll mill) และนำไปตากแดดเพื่อไล่ ความชื้นก่อนจะนำไปอบรมควันที่อุณหภูมิประมาณ 60-70°C เวลา 3 วัน เราก็จะได้ยางแผ่นรมควัน

          นอกจากยางแผ่นรมควันแล้ว อุตสาหกรรมส่วนใหญ่เริ่มเปลี่ยนมาใช้ยางแท่ง หรือยางก้อนเป็นวัตถุดิบ ทั้งนี้เนื่องจากยางแท่ง เป็นยางมีคุณภาพที่สม่ำเสมอกว่ายางแผ่นรมควันผ่านการทดสอบ และจัดชั้นเพื่อรับรองคุณภาพตามหลักวิชาการ วัตถุดิบของการ ผลิตยางแท่ง ได้แก่ น้ำยางหรือยางแผ่นขึ้นอยู่กับเกรดของยางแท่งที่ต้องการผลิตเช่น ถ้าต้องการผลิตยางแท่งเกรด STR 5L ซึ่งมี สีจางมาก จำเป็นต้องใช้น้ำยางเป็นวัตถุดิบ หรือถ้าต้องการผลิตยางแท่งเกรด STR 20 ซึ่งเป็นเกรดที่มีสิ่งเจือปนสูงและมีสีเข้ม ก็อาจใช้ยางแผ่นหรือขี้ยางเป็นวัตถุดิบ ส่วนกระบวนการผลิตยางแท่งค่อนข้างจะยุ่งยากต้องอาศัยเครื่องจักรที่มีราคาแพงและต้องมี การควบคุมคุณภาพอย่างสม่ำเสมอ ดังนั้นราคายางแท่งจึงสูงกว่ายางแผ่นรมควัน

          ยางธรรมชาติมีชื่อทางเคมี คือ cis-1,4-polyisoprene กล่าวคือ มี isoprene (C5H8) โดยที่ n มีค่าตั้งแต่ 15-20,000 เนื่องจากส่วนประกอบของยางธรรม เป็นไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีขั้ว ดังนั้นยางจึงละลายได้ดีในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน เฮกเซน เป็นต้น โดยทั่วไปยางธรรมชาติมีโครงสร้างการจัดเรียงตัวของโมเลกุลแบบอสัณฐาน (amorphous) แต่ในบางสภาวะโมเลกุลของยาง สามารถจัดเรียงตัวค่อนข้างเป็นระเบียบที่อุณหภูมิต่ำหรือเมื่อถูกยืด จึงสามารถเกิดผลึก (crystallize) ได้การเกิดผลึกเนื่องจาก อุณหภูมิต่ำ (low temperature crystallization) จะทำให้ยางแข็งมากขึ้น แต่ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นยางก็จะอ่อนลงและกลับสู่สภาพเดิมในขณะที่การเกิดผลึกเนื่องจากการยืดตัว (strain induced crystallization) ทำให้ยางมีสมบัติเชิงกลดีนั้น คือยางจะมีความทนต่อแรงดึง(tensile strength) ความทนต่อการฉีกขาด (tear resistance) และความต้านทานต่อการขัดถูสูง (abrasion resistance)


รูปที่ 1 สูตรโครงสร้างยางธรรมชาติ

          ลักษณะเด่นอีกอย่างของยางธรรมชาติ คือ ความยืดหยุ่น (elasticity) ยางธรรมชาติมีความยืดหยุ่นสูง เมื่อแรงภายนอก ที่มากระทำหมดไป ยางก็จะกลับคืนสู่รูปร่าง และขนาดเดิม (หรือใกล้เคียง) อย่างรวดเร็ว ยางธรรมชาติยังมีสมบัติดีเยี่ยมด้านการ เหนียวติดกัน (tack) ซึ่งเป็นสมบัติสำคัญของการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องอาศัยการประกอบ (assemble) ชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน เช่น ยางรถยนต์

          อย่างไรก็ตามยางดิบจะมีขีดจำกัดในการใช้งาน เนื่องจากมีสมบัติเชิงกลต่ำ และลักษณะทางกายภาพไม่เสถียรขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง กล่าวคือ ยางจะอ่อนเยิ้มและเหนียวเหนอะเมื่อร้อน แต่จะแข็งเปราะเมื่ออุณหภูมิต่ำ ด้วยเหตุนี้การใช้งานจำเป็นต้องมีการผสมยางกับสารเคมีต่างๆ เช่น กำมะถัน ผงเขม่าดำ และสารตัวเร่งต่างๆ หลังจากการบดผสม ยางผสมหรือ ยางคอมพาวด์ (rubber compound) ที่ได้จะนำไปขึ้นรูปในแม่พิมพ์ภายใต้ความร้อนและความดันกระบวนการนนี้เรียกว่า วัลคาไนเซซัน (vulcanization) ยางที่ผ่านการขึ้นรูปนี้ เราเรียกว่า “ยางสุกหรือยางคงรูป” (vulcanizate) ซึ่งสมบัติของยางคงรูปที่ได้นี้จะเสถียรไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิมากนักและมีสมบัติเชิงกลดีขึ้น

ยางธรรมชาติถูกนำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ มากมาย เนื่องจาก
• ยางธรรมชาติมีสมบัติดีเยี่ยมในด้านการทนต่อแรงดึง (tensile strength) แม้ไม่ได้เติมสารเสริมแรงและมีความยืดหยุ่นสูงมากจึงเหมาะที่จะใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์บางชนิดเช่น ถุงมือยาง ถุงยางอนามัย ยางรัดของ
• ยางธรรมชาติมีสมบัติเชิงพลวัต (dynamic properties) ที่ดี มีความยืดหยุ่น (elasticity) สูง ในขณะที่มีความร้อนภายใน (heat build-up) ที่เกิดขณะใช้งานต่ำและมีสมบัติการเหนียวติดกัน (tack) ที่ดี จึงเหมาะสำหรับการผลิตยางรถบรรทุก ยางล้อเครื่องบิน หรือใช้ผสมกับยางสังเคราะห์ในการผลิตยางรถยนต์ เป็นต้น
• ยางธรรมชาติมีความต้านทานต่อการฉีกขาด (tear resistance) สูงทั้งที่อุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิสูง จึงเหมาะสำหรับการผลิตยางกระเป๋าน้ำร้อน เพราะในการแกะชิ้นงานออกจากเบ้าในระหว่างกระบวนการผลิตจะต้องดึงชิ้นงานออกจากเบ้าพิมพ์ในขณะที่ร้อน ยางที่ใช้จึงต้องมีค่าความทนต่อการฉีกขาดขณะร้อนสูงแม้ว่ายางธรรมชาติจะมีสมบัติที่ดีเหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ มากมาย แต่ยางธรรมชาติก็มีข้อเสียหลัก คือ การเสื่อมสภาพเร็วภายใต้แสงแดด ออกซิเจน โอโซน และความร้อนเนื่องจากโมเลกุลของยางธรรมชาติมีพันธะคู่ (double bond) อยู่มาก ทำให้ยางว่องไวต่อการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและโอโซนโดยมีแสงแดดและความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้น ในระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์จึงต้องมีการเติมสารเคมีบางชนิด (สารในกลุ่มของสารป้องกันการเสื่อมสภาพ (antidegradants)) เพื่อยืดอายุการใช้งานนอกจากนี้ยางธรรมชาติ ยังทนต่อสารละลายไม่มีขั้ว น้ำมัน และสารเคมีต่ำ จึงไม่สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องสัมผัสกับสิ่งต่างๆ ดังกล่าว

2. ยางสังเคราะห์ (synthetic rubber, SR)


ยางสังเคราะห์ไม่ได้หมายความถึงยางเทียมที่มีลักษณะทางเคมีและสมบัติคล้ายคลึงกับยางธรรมชาติ (cis-1,4-polyisoprene, IR) เท่านั้น แต่ยังรวมถึงยางชนิดต่างๆ ที่สังเคราะห์ได้จากปฏิกิริยาเคมีสาเหตุสำคัญที่ผลักดันให้เกิดการริเริ่มค้นคว้าการผลิตยางสังเคราะห์จนขยายมาเป็นการผลิตเชิงการค้า อาจสรุปได้ดังนี้
• ปัญหาการขาดแคลนยางธรรมชาติที่จำเป็นต้องใช้ในการผลิตอาวุธยุทโธปกรณ์ในช่วงสงครามของประเทศ
• ราคาที่ไม่แน่นอนของยางธรรมชาติ
• ความต้องการยางที่มีคุณสมบัติพิเศษบางประการ เช่น มีความทนต่อน้ำมัน สารเคมี และความร้อนสูงๆ การผลิตยางสังเคราะห์ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน คือ ขั้นตอนการผลิตโมโนเมอร์ และขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชัน ยางสังเคราะห์แต่ละชนิดจะแตกต่างกันที่ชนิดของโมโนเมอร์ ถ้ายางสังเคราะห์ประกอบด้วยโมโนเมอร์ชนิดเดียวจะเรียกว่า โฮโมโพลิเมอร์ (homopolymer) เช่น ยางโพลิบิวทาไดอีน (polybutadiene, BR) หรือยางโพลิไอโซพรีน (polyisoprene, IR) ยางสังเคราะห์บางชนิดอาจจะประกอบด้วยโมโนเมอร์มากกว่า 1 ชนิด เรียกว่า โคโพลิเมอร์ (copolymer) เช่น ยางสไตรีนบิวทาไดอีน (styrene-butadiene rubber, SBR) ชนิดและโครงสร้างของโมโนเมอร์ได้แสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 : ชนิดและโครงสร้างของโมโนเมอร์ที่สำคัญในการสังเคราะห์ยาง

– ยางสังเคราะห์ IR หรือ cis-1,4-polyisoprene
ยาง IR เกิดจากความพยายามที่จะสังเคราะห์ยางที่มีสมบัติและโครงสร้างเหมือนกับยางธรรมชาติ โดยในปี ค.ศ. 1954 Goodrich ได้ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์ยาง IR จากไอโซพรีนโมโนเมอร์ (isoprene monomer) โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันชนิด Ziegler-Natta และได้ตั้งชื่อยางชนิดนี้ว่า “synthetic natural rubber” อย่างไรก็ตามยาง IR มีสมบัติเชิงกล เช่น ความทนต่อแรงดึง (tensile strength) ต่ำกว่ายางธรรมชาติเล็กน้อย แต่มีข้อดี คือ คุณภาพของยางสม่ำเสมอ มีสิ่งเจือปนน้อย ทำให้ยางมีสีขาวสวย (ในขณะที่ยางธรรมชาติจะมีสีเหลืองอ่อนถึงน้ำตาลเข้ม เนื่องจากมีสารเบต้าแคโรทีน (β-carotene)) บางครั้งจะใช้ยาง IR แทนยางธรรมชาติในการผลิตยาง จุกนมและอุปกรณ์การแพทย์บางชนิด

– ยางสไตรีนบิวทาไดอีน หรือยาง SBR (styrene-butadiene rubber)
ยางสไตรีนบิวทาไดอีนประกอบด้วย สไตรีนโมโนเมอร์ (styrene monomer) ประมาณ 23.5% และบิวทาไดอีนโมโนเมอร์ (butadiene monomer) ประมาณ 76.5% โมโนเมอร์ ทั้งสองชนิดมีการจัดเรียงตัวแบบไม่มีแบบแผน (random copolymer) นอกจากนี้การจัดเรียงตัวของสายโมเลกุลของยาง SBR ก็ไม่เป็นระเบียบทำให้ไม่สามารถ เกิดการตกผลึก (crystalline) ได้เมื่อถูกยืด ยางจึงมีความทนต่อแรงดึงต่ำ ดังนั้นเมื่อนำมาใช้งานจำเป็นต้องใช้สารตัวเติมเสริมแรงเข้าช่วย (reinforcing filler)

รูปที่ 2 สูตรโครงสร้างของยาง SBR

          ยางสไตรีนบิวทาไดอีนเป็นยางประเภทใช้งานได้ทั่วไปเช่นเดียวกับยางธรรมชาติและยาง IR เพราะสามารถใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้อย่างกว้างขวาง เมื่อเปรียบเทียบกับยาง ธรรมชาติ ยางสไตรีนบิวทาไดอีนมีคุณภาพสม่ำเสมอกว่า การนำไปใช้งานและสมบัติของยางคงรูปจึงสม่ำเสมอ มีสิ่งเจือปนน้อยกว่า และไม่ต้องบดยางให้นิ่ม (mastication) ก่อนการผสมสารเคมีในระหว่างกระบวนการผลิต เพราะยางชนิดนี้ถูกสังเคราะห์มาให้มีน้ำหนักโมเลกุลที่ไม่สูงมากนัก มีความหนืดเหมาะสมที่ทำให้สารเคมีกระจายตัวได้อย่างดี และยางก็ไหลได้ง่ายในระหว่างการขึ้นรูปแบบต่างๆ ทำให้ยางสไตรีนบิวทาไดอีนมีข้อดีเหนือกว่ายางธรรมชาติในด้านกระบวนการผลิตที่ง่ายกว่า ประหยัดทั้งกำลังงานและเวลา ตลอดจนต้นทุนการผลิต อย่างไรก็ตามเนื่องจากยาง SBR มีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุล ดังนั้นจึงเสื่อมสภาพเร็วในสภาวะที่มีออกซิเจน โอโซน หรือแสงแดดเช่นเดียวกับยางธรรมชาติ แต่ความยืดหยุ่น (elasticity) ของยางสไตรีนบิวทาไดอีนจะต่ำกว่า ในขณะที่ความทนต่อน้ำมันใกล้เคียงกัน ยาง SBR ที่เสริมแรงด้วยสารเสริมแรง เช่น เขม่าดำ จะมีความทนต่อการขัดถูได้ดีกว่ายางธรรมชาติ แต่ว่าจะมีความทนต่อการฉีกขาดต่ำกว่ายางสไตรีนบิวทาไดอีนนำไปใช้ในการผลิตสายพาน พื้นรองเท้า ฉนวนหุ้มสายไฟ ท่อยางผลิตภัณฑ์ยางทางการแพทย์ ภาชนะหีบห่ออาหาร ยางชนิดนี้ส่วนมากจะนำไปใช้ในอุตสาหกรรมผลิตยางยานพาหนะขนาดเล็ก โดยการผสมกับยางชนิดอื่นๆ เช่น ยางบิวทาไดอีน (BR) และยางธรรมชาติ (NR) สาเหตุที่ไม่สามารถใช้ยางชนิดนี้เพียงชนิดเดียวในการผลิตยางยานพาหนะได้เพราะว่ายางชนิดนี้จะทำให้เกิดความร้อนสะสมสูงในระหว่างการใช้งาน เมื่อเปรียบเทียบกับยางธรรมชาติและยางบิวทาไดอีน

– ยางไนไทรล์ หรือยาง NBR (nitrile rubber)
ยางไนไทรล์เป็นโคโพลิเมอร์ของอะไครโลไนไทรล์โมโนเมอร์ (acrylonitrile monomer) และบิวทาไดอีนโมโนเมอร์ (butadiene monomer) ซึ่งจะประกอบด้วยอะไครโลไนไทรล์
ตั้งแต่ 20-50% จากโครงสร้างของโมเลกุลจะเห็นได้ว่ามีหมู่ฟังก์ชัน CN- อยู่ ดังนั้นโมเลกุลจึงมีความเป็นขั้ว ทำให้ยางมีสมบัติเด่น คือ ทนต่อน้ำมันปิโตรเลียมและตัวทำละลาย ที่ไม่มีขั้วต่างๆ ได้ดี ความทนน้ำมันจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณของอะไครโลไนไทรล์ที่มีในโมเลกุล

รูปที่ 3 สูตรโครงสร้างของยาง NBR

          ยางไนไทรล์ไม่สามารถตกผลึกได้เมื่อถูกยืด (เช่นเดียวกับยาง SBR) ดังนั้นจึงมีค่าความทนต่อแรงดึงต่ำจำเป็นต้องเติมสารตัวเติมเสริมแรงเข้าช่วย ส่วนความยืดหยุ่นจะมีค่า ใกล้เคียงกับยาง SBR ยางชนิดนี้ส่วนใหญ่จะถูกใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางที่ต้องสัมผัสกับน้ำมัน เช่น ใช้ทำประเก็นน้ำมันยาง o-ring ยางเชื่อมข้อต่อ สายพานลำเลียงหรือทำท่อดูดหรือส่งน้ำมัน

– ยางคลอโรพรีนหรือยาง CR (chloroprene rubber)
ยางคลอโรพรีนมีชื่อทางการค้าว่า ยางนีโอพรีน (neoprene) เป็นยางสังเคราะห์จากคลอโรพรีนโมโนเมอร์ (chloroprene monomer) โมเลกุลของยางคลอโรพรีนสามารถจัด เรียงตัวได้อย่างเป็นระเบียบภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ยางชนิดนี้จึงสามารถตกผลึกได้เช่นเดียวกับยางธรรมชาติ ดังนั้นยางคลอโรพรีนจึงมีค่าความทนต่อแรงดึงสูง (โดยที่ไม่ใส่สารตัวเติม) นอกจากนั้นยังมีความทนต่อการฉีกขาดและการขัดถูสูงด้วย

รูปที่ 4 สูตรโครงสร้างของยาง CR

          ยางคลอโรพรีนที่อยู่ในรูปของแข็งแบ่งออกเป็นประเภทใช้งานทั่วไปและประเภทใช้งานพิเศษ ประเภทใช้งานทั่วไป ได้แก่ เกรด G W และ T และประเภทใช้งานพิเศษ ได้แก่ เกรด AC AD AG และ FB เป็นต้น ซึ่งใช้สำหรับงานเฉพาะ เช่น ทำกาวยาง ยางใช้เคลือบ (coating) และ sealants โครงสร้างของยางคลอโรพรีนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการโพลิเมอไรซ์และมีผลโดยตรงต่อกระบวนการตกผลึกหรือต่อความยืดหยุ่นของยาง ถ้าอุณหภูมิการโพลิเมอไรซ์สูงขึ้นจะได้ยางที่มีโครงสร้างที่สม่ำเสมอน้อยลง มีโครงสร้างโมเลกุลที่ไม่ปรกติ ทำให้อัตราการตกผลึกของยางต่ำลง ในทางตรงกันข้ามยางคลอโรพรีนที่ได้จากการโพลิเมอไรซ์ที่อุณหภูมิต่ำจะยิ่งมีอัตราการตกผลึกสูง ซึ่งสมบัติเช่นนี้เป็นที่ต้องการของการผลิตกาวที่ต้องการความเหนียวติดทันที อย่างไรก็ตามเกรดนี้ไม่เหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์อื่นๆ เพราะยางจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วและสูญเสียความยืดหยุ่นดังนั้นยางคลอโรพรีน ที่เหมาะสมในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางทั่วๆ ไปจึงต้องเป็นเกรดที่ตกผลึกได้น้อย ยางคลอโรพรีนมีสมบัติคล้ายยางธรรมชาติ คือ มีความเหนียวติดกัน (tack) ที่ดี ทำให้สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องอาศัยการประกอบจากหลายชิ้นส่วนได้ดี ยางคลอโรพรีนยังสามารถไหลเข้ามาเชื่อมกันได้ไม่ก่อให้เกิดปัญหารอยต่อของชิ้นงาน ในระหว่างการขึ้นรูปในเบ้าพิมพ์ เนื่องจากยางคลอโรพรีนเป็นยางที่มีขั้วเพราะประกอบด้วยอะตอมของคลอรีน ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบกับยางที่ไม่มีขั้ว พบว่ายางคลอโรพรีนจะทนต่อการบวมพองในน้ำมันได้ดี (แต่ยังด้อยกว่ายาง NBR) นอกจากนี้อะตอมของคลอรีนยังทำให้ยางคลอโรพรีนมีสมบัติที่ดีในด้านการทนต่อเปลวไฟ สภาพอากาศ และโอโซน อย่างไรก็ตามอะตอม ของคลอรีนก็มีผลต่อสมบัติทางไฟฟ้าของยาง กล่าวคือ ทำให้ยางนำไฟฟ้าได้มากขึ้น ยางคลอโรพรีนจึงจัดอยู่ในกลุ่ม “antistatic” ไม่ใช่กลุ่มที่เป็นฉนวน ดังนั้นยางชนิดนี้ จึงไม่สามารถใช้เป็นฉนวนของสายเคเบิลได้แต่อาจใช้เป็นยางปลอกนอกของสายเคเบิลได้ ยางคลอโรพรีนเกรดที่สามารถตกผลึกได้เล็กน้อยถึงปานกลางจะถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการสมบัติเชิงกลที่ดี ทนต่อการติดไฟ ทนต่อน้ำมัน สภาพอากาศทั่วไปและโอโซน ซึ่งผลิตภัณฑ์ยางที่ใช้งานในลักษณะดังกล่าวได้แก่ ยางซีล ท่อยางเสริมแรง ยางพันลูกกลิ้ง สายพานยาง สายพานรูปตัววี (V-belt) ยางกันกระแทก (bearing) ยางบุ (lining) พื้นรองเท้า และผลิตภัณฑ์ยางที่ใช้ในงานก่อสร้าง เช่น ยางขอบหน้าต่าง ขอบหลังคา และยางปลอกสายเคเบิล ส่วนยางคลอโรพรีนเกรดที่ตกผลึกได้มากจะนิยมใช้ในการผลิตกาวยาง

– ยางบิวไทล์ (butyl rubber, IIR)
ยางบิวไทล์เป็นโคโพลิเมอร์ระหว่างโมโนเมอร์ของไอโซพรีน (isoprene) และไอโซบิวทีลีน (isobutylene) โดยมีไอโซพรีนน้อยมากประมาณ 0.5-3%โมล เพียงเพื่อให้เกิดการเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลด้วยกำมะถันในระหว่างปฏิกิริยาวัลคาไนเซชันได้เท่านั้นทั้งนี้เพราะในไอโซพรีนมีพันธะคู่ว่องไวต่อการทำปฏิกิริยา

รูปที่ 5 สูตรโครงสร้างของยางบิวไทล์

          การเสื่อมสภาพเนื่องจากออกซิเจน โอโซน และความร้อน อย่างไรก็ตามพันธะคู่ที่มีอยู่เพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้ยางคงรูปด้วยกำมะถันได้ โดยที่การคงรูปจะเกิดได้เร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับปริมาณของพันธะคู่ ถ้าเพิ่มปริมาณพันธะคู่ในโมเลกุลการคงรูปก็จะเกิดได้เร็ว ยางจะมีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูงขึ้นแต่ความทนต่อโอโซนและสภาพอากาศจะด้อยลงนอกจากสมบัติการทนต่อออกซิเจน ความร้อน และสภาพอากาศแล้ว ยางบิวไทล์ยังมีความทนต่อน้ำมันพืชและน้ำมันสัตว์ได้ดีมาก ทนต่อกรดและด่าง รวมถึงทนต่อการถูกออกซิไดซ์โดยสารเคมีต่างๆ และสมบัติพิเศษอีกอย่างของยางบิวไทล์ คือ มีการซึมผ่านของก๊าซต่ำมาก (ต่ำกว่ายางธรรมชาติประมาณ 8-10 เท่า) ทำให้ยางบิวไทล์เหมาะสมในการผลิตยางในรถยนต์ ถุงยางลมสำหรับอบยางล้อให้คงรูป (curing bladder) ในอุตสาหกรรมผลิตยางรถยนต์ ทำฉนวนหุ้มสายไฟฟ้า แผ่นยางใช้ภายนอกอาคาร เป็นต้น

– ยางบิวทาไดอีน (butadiene rubber, BR)
ยางบิวทาไดอีนเป็นโพลิเมอร์ของบิวทาไดอีนที่มีการจัดเชื่อมต่อกันหลายแบบ เช่น แบบ cis-1,4 tran-1,4 หรือแบบ vinyl-1,2 ขึ้นอยู่กับชนิดของตัวริเริ่มปฏิกิริยา (initiator) ที่ใช้ในปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชัน โดยปกติยางบิวทาไดอีนจะไม่ถูกใช้เดี่ยวๆ ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง เนื่องจากการบดผสมยางเป็นไปได้ยากโดยเฉพาะเมื่อทำการบดผสมโดยใช้ลูกกลิ้ง (two-roll mill) เพราะยางจะไม่ฟอร์มรอบลูกกลิ้ง (poor mill banding) ยางชนิดนี้จึงมักใช้บดผสม (blend) กับยางไม่มีขั้วชนิดอื่นๆเช่น ยางธรรมชาติและยางสไตรีนบิวทาไดอีน

รูปที่ 6 สูตรโครงสร้างของบิวทาไดอีน

          ยางบิวทาไดอีนมีสมบัติพิเศษ คือ มีความต้านทานต่อการขัดถู (abrasion resistance) สูงมากแต่มีความทนต่อแรงดึง (tensile strength) ค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตามการผสมยางชนิดนี้กับยางธรรมชาติและ/หรือยาง SBR จะทำให้ได้ยางคงรูปที่มีสมบัติเชิงกลดีขึ้น ในทำนองเดียวกันสมบัติบางประการของยางธรรมชาติและ ยางสไตรีนบิวทาไดอีนก็จะถูกปรับให้ดีขึ้น ได้แก่ ความต้านทานต่อการขัดถูดีขึ้น ยางมีความยืดหยุ่นมากขึ้นและยางจะยังคงสมบัติความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ(good low temperature flexibility) ด้วยเหตุนี้กว่า 90% ของยางบิวทาไดอีนจึงถูกใช้ร่วมกับยางธรรมชาติและยาง SBR ในการผลิตดอกยาง (tread) ของยางรถยนต์เพราะนอกจากจะทำให้ดอกยางมีความต้านทานต่อการขัดถูสูงขึ้นแล้ว ความร้อนสะสมที่เกิดขึ้นในระหว่างการใช้งานก็ต่ำลง ยางจะมีความต้านทานต่อการฉีกขาดในบริเวณร่อง (resistance to groove cracking) สูงขึ้น นอกจากนี้ยางผสมที่ได้จากการเติมยางบิวทาไดอีนจะทนต่อการเสื่อมเมื่อทำให้คงรูปเกินจุดสูงสุด (reversion resistance on overcure) ในระหว่างกระบวนการผลิต และที่สำคัญยางชนิดนี้ยังช่วยให้ยางล้อรถมีสมบัติการต้านการหมุน (rolling resistance) ลดลง ทำให้ลดการสิ้นเปลืองน้ำมันขณะขับเคลื่อนรถ อย่างไรก็ตามการเติมยางบิวทาไดอีนลงไปในปริมาณมากเกินไปก็จะทำให้การเกาะถนนของล้อเสียไป โดยเฉพาะในถนนที่เปียก ด้วยเหตุนี้จึงต้องผสมยางบิวทาไดอีนในการผลิตโครงยาง (carcass) แก้มยาง (sidewall) และยางบริเวณโครงลวด (bead compound)

          ยางบิวทาไดอีนยังถูกใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความทนต่อการสึกหรอหรือทนต่อการขัดถูที่ดี เช่น ยางพื้นรองเท้า ยางสายพานลำเลียง นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตยางกันกระแทก สายพานส่งกำลัง (transmission belt) ยางกันสะเทือน(shock absorber pads) เป็นต้น

– ยางเอทิลีนโพรพิลีนไดอีนหรือยาง EPDM (ethylene-propylene diene rubber)
ในระยะแรกเริ่มที่ได้มีการสังเคราะห์โพลิเมอร์จากการทำปฏิกิริยาโคโพลิเมอไรเซชันระหว่างโมโนเมอร์ของเอทิลีน (ethylene) กับโพรพิลีน (propylene) จะได้โพลิเมอร์ ที่มีลักษณะการจัดเรียงตัวของโมเลกุลแบบอสัณฐาน (amorphous) เรียกว่า ยางอีพีเอ็ม (EPM) แต่เนื่องจากในโมเลกุลไม่มีส่วนที่ไม่อิ่มตัว (ไม่มีพันธะคู่) ดังนั้นการทำให้ยางคงรูปจึงต้องใช้เพอร์ออกไซด์ (peroxide) ปัจจุบันได้มีการพัฒนายางชนิดใหม่โดยการเติมโมโนเมอร์ตัวที่สาม คือ ไดอีน (diene) ลงไปเล็กน้อยในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันทำให้ได้ยางที่มีส่วนที่ไม่อิ่มตัวอยู่ในสายโมเลกุล จึงสามารถคงรูปได้ด้วยกำมะถัน ยางชนิดนี้ คือ ยางอีพีดีเอ็ม (EPDM)

รูปที่ 7 สูตรโครงสร้างของยางอีพีดีเอ็ม

          ยางอีพีดีเอ็มมีหลายเกรดแต่ละเกรดแตกต่างกันที่สัดส่วนของเอทิลีนและโพรพิลีน รวมถึงปริมาณของไดอีน โดยทั่วไปยางชนิดนี้จะมีเอทิลีนอยู่ 45-85%โมล และปริมาณของไดอีนอยู่ในช่วง 3-11%โมล ชนิดของไดอีนที่ใช้อย่างกว้างขวางมี 3 ชนิด คือ Dicyclopentadiene (DCPD) Ethylidene Norbornene (ENB) และ trans-1,4-hexadiene (1,4 HD) โดยชนิดที่ใช้มากที่สุด คือ ENB เพราะจะทำให้โมเลกุลของยางว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาคงรูปด้วยกำมะถัน (surfur vulcanization)

          จากลักษณะโครงสร้างโมเลกุลจะเห็นว่ายางอีพีเอ็มและยางอีพีดีเอ็มเป็นยางไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงไม่ทนต่อน้ำมันหรือสารละลายที่ไม่มีขั้ว และเนื่องจากการจัดเรียงตัวของโมโนเมอร์ในสายโมเลกุลเป็นแบบไม่มีรูปแบบ (random) ทำให้ได้โพลิเมอร์อสัณฐาน (amorphous) ยางชนิดนี้จึงไม่ตกผลึกส่งผลให้ค่าความทนต่อแรงดึงค่อนข้างต่ำและต้องอาศัยสารเสริมแรง (reinforcing filler) เข้าช่วย อย่างไรก็ตามในยางที่มีสัดส่วนของเอทิลีนสูงจะมีสมบัติตกผลึกได้บ้างจึงส่งผลให้ยางมีความแข็งแรงในสภาพยังไม่คงรูปสูง(high green strength) สามารถที่จะเติมน้ำมันและสารตัวเติมได้มากซึ่งเป็นจุดเด่นของยางชนิดนี้ เพราะในบางครั้งอาจเติมสารตัวเติมได้มากถึง 2 เท่าของปริมาณยางที่ใช้แต่ข้อเสียของยางที่มีปริมาณเอทิลีนสูง คือ การบดผสมยางที่อุณหภูมิต่ำจะทำได้ยากและสมบัติของยางที่อุณหภูมิต่ำจะไม่ดีเพราะการตกผลึกของยางจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำลงยาง EPDM มีพันธะคู่ในโมเลกุลน้อยมาก ดังนั้นจึงทนต่อการเสื่อมสภาพจาก อากาศ ออกซิเจน โอโซน แสงแดด และความร้อนได้ดี นอกจากนี้ยังทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากสารเคมี กรด และด่าง ได้ดีอีกด้วย ยางชนิดนี้ส่วนมากจึงนิยมใช้ในการผลิตยางชิ้นส่วนรถยนต์ เช่น ยางขอบหน้าต่าง แก้มยางรถยนต์ (sidewall) ท่อยางของหม้อน้ำรถยนต์ (radiator hose) เป็นต้น ยาง EPDM ยังถูกใช้ในการผลิตท่อยางของเครื่องซักผ้า ฉนวนหุ้มสายเคเบิล และใช้ผสมกับพลาสติกเพื่อปรับปรุงสมบัติ บางประการของพลาสติก เช่น เพิ่มความเหนียวและความทนต่อแรงกระแทก (impact resistance)

– ยางซิลิโคน (silicone rubber, Q)
แกนสายโซ่หลัก (main chain) ของยางซิลิโคนไม่ได้ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนเหมือนยางชนิดอื่นๆ แต่จะประกอบด้วยอะตอมของซิลิกอน (Si) และออกซิเจน (O) ยางซิลิโคนมีหลายเกรดแต่เกรดที่ใช้กันมากที่สุดจะเป็นโพลิเมอร์ของ dimethyl siloxane

รูปที่ 8 สูตรโครงสร้างของไดอีนที่มีอยู่ในยางอีพีดีเอ็ม

          จากลักษณะโครงสร้างโมเลกุลจะเห็นว่ายางอีพีเอ็มและยางอีพีดีเอ็มเป็นยางไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงไม่ทนต่อน้ำมันหรือสารละลายที่ไม่มีขั้ว และเนื่องจากการจัดเรียงตัวของโมโนเมอร์ในสายโมเลกุลเป็นแบบไม่มีรูปแบบ (random) ทำให้ได้โพลิเมอร์อสัณฐาน (amorphous) ยางชนิดนี้จึงไม่ตกผลึกส่งผลให้ค่าความทนต่อแรงดึงค่อนข้างต่ำและต้องอาศัยสารเสริมแรง (reinforcing filler) เข้าช่วย อย่างไรก็ตามในยางที่มีสัดส่วนของเอทิลีนสูงจะมีสมบัติตกผลึกได้บ้างจึงส่งผลให้ยางมีความแข็งแรงในสภาพยังไม่คงรูปสูง (high green strength) สามารถที่จะเติมน้ำมันและสารตัวเติมได้มากซึ่งเป็นจุดเด่นของยางชนิดนี้ เพราะในบางครั้งอาจเติมสารตัวเติมได้มากถึง 2 เท่าของปริมาณยางที่ใช้ แต่ข้อเสียของยางที่มีปริมาณเอทิลีนสูง คือ การบดผสมยางที่อุณหภูมิต่ำจะทำได้ยากและสมบัติของยางที่อุณหภูมิต่ำจะไม่ดี เพราะการตกผลึกของยางจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำลง

          ยาง EPDM มีพันธะคู่ในโมเลกุลน้อยมาก ดังนั้นจึงทนต่อการเสื่อมสภาพจาก อากาศ ออกซิเจน โอโซน แสงแดด และความร้อนได้ดี นอกจากนี้ยังทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากสารเคมี กรด และด่าง ได้ดีอีกด้วย ยางชนิดนี้ส่วนมากจึงนิยมใช้ในการผลิตยางชิ้นส่วนรถยนต์ เช่น ยางขอบหน้าต่าง แก้มยางรถยนต์ (sidewall) ท่อยางของหม้อน้ำรถยนต์ (radiator hose) เป็นต้น ยาง EPDM ยังถูกใช้ในการผลิตท่อยางของเครื่องซักผ้า ฉนวนหุ้มสายเคเบิล และใช้ผสมกับพลาสติกเพื่อปรับปรุงสมบัติบางประการของพลาสติก เช่น เพิ่มความเหนียวและความทนต่อแรงกระแทก (impact resistance)

– ยางซิลิโคน (silicone rubber, Q)
แกนสายโซ่หลัก (main chain) ของยางซิลิโคนไม่ได้ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนเหมือนยางชนิดอื่นๆ แต่จะประกอบด้วยอะตอมของซิลิกอน (Si) และออกซิเจน (O) ยางซิลิโคนมีหลายเกรดแต่เกรดที่ใช้กันมากที่สุดจะเป็นโพลิเมอร์ของ dimethyl siloxane

รูปที่ 9 สูตรโครงสร้างของยางซิลิโคน

          ยางซิลิโคนเป็นยางที่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลต่ำ ส่วนใหญ่จึงไม่อยู่ในรูปของแข็ง แต่จะอยู่ในรูปของเหลวที่มีความหนืดสูงมาก และค่าความหนืดก็ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพียงเล็กน้อย ยางซิลิโคนจะมีสมบัติความยืดหยุ่นดีจำเป็นต้องทำให้คงรูปโดยกระบวนการวัลคาไนซ์ด้วยเพอร์ออกไซด์เนื่องจากความแข็งแรงของพันธะระหว่างSi-O สูงกว่า C-C และไม่มีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุล ยางซิลิโคนจึงทนต่อสภาพอากาศ โอโซน แสงแดด และความร้อนได้ดีกว่ายางที่เป็นพวกไฮโดรคาร์บอนยางชนิดนี้จึงเป็นยางชนิดพิเศษที่สามารถใช้งานได้ในที่อุณหภูมิสูงมากๆ (และต่ำมากๆ) อย่างไรก็ตามยางซิลิโคนมีค่าความทนต่อแรงดึง (tensile strength) ความต้านทานต่อการขัดถู (abrasion resistance) และความทนต่อแรงกระแทก (impact resistance) ต่ำมาก ดังนั้นจึงต้องมีการเติมสารเสริมแรง เช่น ซิลิกาเข้าช่วย ยางซิลิโคนมีความเป็นฉนวนที่ดีมาก มีอัตราการซึมผ่านของก๊าซและของเหลวสูง (ประมาณ 100 เท่าของยางบิวไทล์) แต่ว่ายางชนิดนี้ไม่ทน ต่อกรดและด่าง สารเคมีจำพวกเอสเทอร์ คีโตน และอีเทอร์การใช้งานของยางซิลิโคนจะถูกจำกัดอยู่ในผลิตภัณฑ์ที่ไม่สามารถใช้ยางชนิดอื่นๆ ได้ เพราะยางชนิดนี้มีราคาสูงมาก ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตยางที่เป็นชิ้นส่วนของเครื่องบินและรถยนต์ ใช้ทำฉนวนหุ้มสายเคเบิล และใช้ในงานทางการแพทย์และเภสัชกรรมรวมถึงผลิตภัณฑ์ยางที่ต้องสัมผัสกับอาหาร

ตารางที่ 2 การเปรียบเทียบสมบัติของยางคงรูประหว่างยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์

* 1 = ดีมากที่สุด 6 = ด้อยที่สุด