In der Gummiindustrie ist die Zugfestigkeit eine grundlegende mechanische Eigenschaft. Dieser experimentelle Parameter misst die Endfestigkeit einer vulkanisierten Gummimischung. Auch wenn ein Gummiprodukt nie annähernd seine endgültige Zugfestigkeit erreicht, betrachten viele Benutzer von Gummiprodukten dies dennoch als wichtigen Indikator für die Gesamtqualität der Mischung. Die Zugfestigkeit ist daher eine sehr allgemeine Spezifikation, und obwohl die Endverwendung eines bestimmten Produkts wenig damit zu tun hat, müssen Formulierer oft alles tun, um sie zu erfüllen.

1. Allgemeine Grundsätze

Um die höchste Zugfestigkeit zu erreichen, sollte man in der Regel mit Elastomeren beginnen, bei denen eine dehnungsbedingte Kristallisation auftreten kann, z. B. NR, CR, IR, HNBR.

2. Naturkautschuk Nr

Klebstoffe auf Basis von Naturkautschuk weisen in der Regel eine höhere Zugfestigkeit auf als Neoprenklebstoffe. Von den verschiedenen Naturkautschukqualitäten weist der Rauchfilm Nr. 1 die höchste Zugfestigkeit auf. Es wurde berichtet, dass zumindest im Fall von mit Ruß gefüllten Verbindungen der Rauchfilm Nr. 3 eine bessere Zugfestigkeit ergibt als der Rauchfilm Nr. 1. Bei Naturkautschukmischungen sind chemische Weichmacher (Plastisol) wie Biphenylamidothiophenol oder Pentachlorthiophenol (PCTP) zu vermeiden, da diese die Zugfestigkeit der Mischung verringern.

3. Chloropren CR

Chloropren (CR) ist ein dehnungsinduzierter kristalliner Kautschuk, der ohne Füllstoffe eine hohe Zugfestigkeit verleiht. Tatsächlich kann die Zugfestigkeit manchmal durch eine Reduzierung der Füllstoffmenge erhöht werden. Höhere Molekulargewichte von CR ergeben höhere Zugfestigkeiten.

4. Nitrilkautschuk NBR

NBR mit einem hohen Anteil an Acrylnitril (ACN) sorgt für eine höhere Zugfestigkeit. NBR mit enger Molekulargewichtsverteilung sorgt für eine höhere Zugfestigkeit.

5. Einfluss des Molekulargewichts

Durch die Optimierung führt der Einsatz von NBRs mit hoher Meniskusviskosität und hohem Molekulargewicht zu höheren Zugfestigkeiten.

6. Carboxylierte Elastomere

Erwägen Sie, nicht carboxyliertes NBR durch carboxyliertes XNBR und nicht carboxyliertes HNBR durch carboxyliertes XHNBR zu ersetzen, um die Zugfestigkeit der Verbindung zu verbessern.

Carboxyliertes NBR mit einer geeigneten Menge Zinkoxid ergibt eine höhere Zugfestigkeit als herkömmliches NBR.

7. EPDM

Durch die Verwendung von teilkristallinem EPDM (hoher Ethylengehalt) werden höhere Zugfestigkeiten erzielt.

8. Reaktives EPDM

Der Ersatz von unmodifiziertem EPDM durch mit 2 % (Massenanteil) Maleinsäureanhydrid modifiziertes EPDM in Mischungen mit NR erhöht die Zugfestigkeit von NR/EPDM-Compounds.

9. Gele

Synthetische Gele wie SBR enthalten im Allgemeinen Stabilisatoren. Beim Mischen von SBR-Compounds bei Temperaturen über 163 °C können jedoch sowohl lose Gele (die sich vermischen lassen) als auch feste Gele (die sich nicht vermischen lassen und in bestimmten Lösungsmitteln unlöslich sind) entstehen. Beide Gelarten reduzieren die Zugfestigkeit der Verbindung. Daher muss die Mischtemperatur von SBR mit Vorsicht behandelt werden.

10. Vulkanisation

Ein wichtiger Weg, um eine hohe Zugfestigkeit zu erreichen, besteht darin, die Vernetzungsdichte zu optimieren, eine Unterschwefelung und Nachvulkanisation zu vermeiden und eine Blasenbildung des Gummis während der Vulkanisation aufgrund von unzureichendem Druck oder der Verwendung flüchtiger Komponenten zu vermeiden.

11. Druckabfallvulkanisation

Bei im Autoklaven vulkanisierten Produkten kann die Bildung von Blasen und die daraus resultierende Verringerung der Zugfestigkeit durch eine schrittweise Reduzierung des Drucks bis zum Ende der Vulkanisation vermieden werden, dies wird als „Druckabfallvulkanisation“ bezeichnet.

12. Vulkanisationszeit und -temperatur

Längere Vulkanisationszeiten bei niedrigeren Temperaturen führen zur Bildung von Multi-Schwefel-Bindungsnetzwerken, einer höheren Schwefelvernetzungsdichte und damit zu einer höheren Zugfestigkeit.

13. Die Zugfestigkeit kann durch bessere Mischtechniken verbessert werden, um die Dispersion verstärkender Füllstoffe wie Ruß zu verbessern und gleichzeitig das Mischen von Verunreinigungen oder großen undispergierten Komponenten zu vermeiden.

14. Füllstoffe

Bei Füllstoffen wie Ruß oder Kieselsäure kann die Wahl einer kleinen Partikelgröße mit einer großen spezifischen Oberfläche wirksam zur Verbesserung der Zugfestigkeit beitragen. Nicht verstärkende oder füllende Füllstoffe wie Ton, Calciumcarbonat, Talkum, Quarzsand usw. sollten vermieden werden.

15. Ruß

Um sicherzustellen, dass Ruß gut dispergiert ist, sollte seine Füllung auf das optimale Niveau erhöht werden, um die Zugfestigkeit zu verbessern. Ruß mit einer kleinen Partikelgröße weist eine geringe optimale Füllmenge auf. Die Vergrößerung der spezifischen Oberfläche des Rußes und die Verbesserung der Dispersion des Rußes durch Verlängerung des Mischzyklus können die Zugfestigkeit des Gummis verbessern.

16. Weißer Ruß

Durch den Einsatz von gefällter Kieselsäure mit hoher spezifischer Oberfläche kann die Zugfestigkeit der Verbindung wirksam verbessert werden.

17. Weichmacher

Weichmacher sollten vermieden werden, wenn eine hohe Zugfestigkeit gewünscht wird.

18. Beim Vulkanisieren von NBR-Verbindungen ist es bei herkömmlicher Vulkanisation schwieriger, sich gleichmäßig zu verteilen, daher verteilt sich mit Magnesiumcarbonat behandelter Schwefel besser in polaren Verbindungen wie NBR. Wenn das Vulkanisationsmittel nicht gut dispergiert ist, kann die Zugfestigkeit stark beeinträchtigt werden.

19. Mehrfach schwefelgebundenes Vernetzungsnetzwerk

Bei herkömmlichen Vulkanisationssystemen wird das Vernetzungsnetzwerk von Polysulfidbindungen dominiert; Bei EV wird das Vernetzungsnetzwerk von einfachen und doppelten Sulfidbindungen dominiert, wobei erstere zu einer höheren Zugfestigkeit führt.

20. Ionische Vernetzungsnetzwerke

Ionisch vernetzte Verbindungen weisen eine höhere Zugfestigkeit auf, da die vernetzten Punkte verrutschen und sich somit bewegen können, ohne zu reißen.

21. Spannungskristallisation

Die Kombination aus Naturkautschuk und Neopren mit Spannungskristallen im Klebstoff trägt zur Erhöhung der Zugfestigkeit bei.