U industriji gume, krajnja vlačna čvrstoća je osnovno mehaničko svojstvo. Ovaj eksperimentalni parametar mjeri krajnju čvrstoću vulkanizirane gumene smjese. Čak i ako se gumeni proizvod nikada ne povuče blizu svoje krajnje vlačne čvrstoće, mnogi korisnici gumenih proizvoda ga i dalje smatraju važnim pokazateljem ukupnog kvaliteta smjese. Vlačna čvrstoća je stoga vrlo opšta specifikacija, i iako krajnja upotreba određenog proizvoda nema mnogo veze s tim, formulatori se često moraju potruditi da je ispune.

1. Opšti principi

Da bi se postigla najveća vlačna čvrstoća, obično treba početi sa elastomerima kod kojih može doći do kristalizacije izazvane deformacijom, npr. NR, CR, IR, HNBR.

2. Prirodna guma NR

Ljepila na bazi prirodne gume obično imaju veću vlačnu čvrstoću od neoprena. Od različitih vrsta prirodnog kaučuka, dimni film br. 1 ima najveću vlačnu čvrstoću. Prijavljeno je da, barem u slučaju jedinjenja punjenih čađom, dimni film br. 3 daje bolju zateznu čvrstoću od dimnog filma br. Za smjese prirodne gume, kemijske plastifikatore (plastizol) kao što su bifenil amidotiofenol ili pentaklorotiofenol (PCTP) treba izbjegavati, jer oni smanjuju vlačnu čvrstoću smjese.

3. Chloroprene CR

Kloropren (CR) je kristalna guma izazvana naprezanjem koja daje visoku vlačnu čvrstoću u odsustvu punila. Zapravo, vlačna čvrstoća se ponekad može povećati smanjenjem količine punila. Veće molekularne težine CR daju veću vlačnu čvrstoću.

4. Nitrilna guma NBR

NBR sa visokim sadržajem akrilonitrila (ACN) daje veću vlačnu čvrstoću. NBR sa uskom distribucijom molekulske težine daje veću vlačnu čvrstoću.

5. Utjecaj molekulske težine

Optimizacijom, upotreba NBR-a visokog viskoziteta meniskusa i velike molekularne težine daje veću vlačnu čvrstoću.

6. Karboksilirani elastomeri

Razmislite o zamjeni nekarboksiliranog NBR karboksiliranim XNBR i nekarboksiliranog HNBR karboksiliranim XHNBR kako biste poboljšali vlačnu čvrstoću spoja.

Karboksilirani NBR sa odgovarajućom količinom cink oksida daje veću vlačnu čvrstoću od konvencionalnog NBR-a.

7. EPDM

Upotreba polukristalnog EPDM-a (visok sadržaj etilena) daje veću vlačnu čvrstoću.

8. Reaktivni EPDM

Zamjena nemodificiranog EPDM-a sa 2% (maseni udio) EPDM-om modificiranog anhidridom maleinske kiseline u mješavinama sa NR povećava vlačnu čvrstoću NR/EPDM spojeva.

9. Gelovi

Sintetički gelovi kao što je SBR uglavnom sadrže stabilizatore. Međutim, kada se miješaju SBR spojevi na temperaturama iznad 163°C, mogu se proizvesti i labavi gelovi (koji se mogu izmiješati) i čvrsti gelovi (koji se ne mogu izmiješati i nerastvorljivi su u određenim rastvaračima). Obje vrste gela smanjuju vlačnu čvrstoću smjese. Stoga se sa temperaturom miješanja SBR-a mora postupati pažljivo.

10. Vulkanizacija

Važan način za postizanje visoke vlačne čvrstoće je optimizacija gustine umreženja, izbjegavanje nedovoljnog sumporanja, postvulkanizacije i izbjegavanje stvaranja plikova gume tokom vulkanizacije zbog nedovoljnog pritiska ili upotrebe isparljivih komponenti.

11. Vulkanizacija pod pritiskom

Za proizvode vulkanizirane u autoklavu, stvaranje plikova i rezultirajuće smanjenje vlačne čvrstoće može se izbjeći postupnim smanjenjem tlaka do kraja vulkanizacije, što je poznato kao 'vulkanizacija s padom tlaka'.

12. Vrijeme i temperatura vulkanizacije

Duže vrijeme vulkanizacije na nižim temperaturama rezultira stvaranjem višesumpornih veza, većom gustoćom umreženosti sumpora i posljedično većom vlačnom čvrstoćom.

13. Vlačna čvrstoća se može poboljšati boljim tehnikama miješanja kako bi se poboljšala disperzija punila za ojačavanje kao što je čađa, uz izbjegavanje miješanja nečistoća ili velikih nedisperznih komponenti.

14. Punila

Za punila kao što su čađa ili silicijum, izbor male veličine čestica sa velikom specifičnom površinom može biti efikasan u poboljšanju vlačne čvrstoće. Treba izbjegavati punila koja ne ojačavaju ili pune kao što su glina, kalcijum karbonat, talk, kvarcni pijesak itd.

15. Čađa

Kako bi se osiguralo da se čađa dobro rasprši, njeno punjenje treba povećati do optimalnog nivoa kako bi se poboljšala vlačna čvrstoća. Čađa sa malom veličinom čestica imaće nisku optimalnu količinu punjenja. Povećanje specifične površine čađe i poboljšanje disperzije čađe produženjem ciklusa miješanja može poboljšati vlačnu čvrstoću gume.

16. Bijela čađa

Upotreba istaloženog silicijum dioksida sa visokom specifičnom površinom može efikasno poboljšati vlačnu čvrstoću jedinjenja.

17. Plastifikatori

Plastifikatore treba izbjegavati ako se želi visoka vlačna čvrstoća.

18. Prilikom vulkanizacije NBR spojeva, konvencionalnu vulkanizaciju je teže ravnomjerno dispergirati, stoga će se sumpor tretiran magnezijum karbonatom bolje dispergirati u polarnim jedinjenjima kao što je NBR. Ako sredstvo za vulkanizaciju nije dobro raspršeno, zatezna čvrstoća može biti ozbiljno ugrožena.

19. Mreža umrežavanja vezana za više sumpora

Kod konvencionalnih sistema vulkanizacije, mrežom umrežavanja dominiraju polisulfidne veze; sa EV, mrežom umrežavanja dominiraju jednostruke i dvostruke sulfidne veze, prve rezultiraju većom vlačnom čvrstoćom.

20. Jonske mreže umrežavanja

Jonski umreženi spojevi imaju veću vlačnu čvrstoću jer umrežene tačke mogu kliziti i stoga se pomicati bez kidanja.

21. Kristalizacija naprezanja

Kombinacija prirodne gume i kristala stresa koji sadrže neopren u ljepilu pomoći će povećanju vlačne čvrstoće.