Στη βιομηχανία καουτσούκ, η τελική αντοχή σε εφελκυσμό είναι μια θεμελιώδης μηχανική ιδιότητα. Αυτή η πειραματική παράμετρος μετρά την τελική αντοχή μιας ένωσης βουλκανισμένου καουτσούκ. Ακόμα κι αν ένα προϊόν από καουτσούκ δεν τραβιέται ποτέ κοντά στην τελική του αντοχή σε εφελκυσμό, πολλοί χρήστες προϊόντων από καουτσούκ εξακολουθούν να το θεωρούν σημαντικό δείκτη της συνολικής ποιότητας της ένωσης. Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι επομένως μια πολύ γενική προδιαγραφή, και παρόλο που η τελική χρήση ενός συγκεκριμένου προϊόντος έχει ελάχιστη σχέση με αυτήν, οι παρασκευαστές συχνά πρέπει να κάνουν κάθε δυνατή προσπάθεια για να την ανταποκριθούν.

1. Γενικές αρχές

Προκειμένου να επιτευχθεί η υψηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό, θα πρέπει συνήθως να ξεκινήσετε με ελαστομερή όπου μπορεί να συμβεί κρυστάλλωση λόγω παραμόρφωσης, π.χ. NR, CR, IR, HNBR.

2. Φυσικό καουτσούκ NR

Οι κόλλες με βάση το φυσικό καουτσούκ έχουν συνήθως μεγαλύτερη αντοχή σε εφελκυσμό από τις κόλλες νεοπρενίου. Από τις διάφορες ποιότητες φυσικού καουτσούκ, το Νο. 1 φιλμ καπνού έχει την υψηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό. Έχει αναφερθεί ότι, τουλάχιστον στην περίπτωση των γεμισμένων ενώσεων αιθάλης, το φιλμ καπνού Νο. 3 δίνει καλύτερη αντοχή εφελκυσμού από το φιλμ καπνού Νο. 1. Για ενώσεις φυσικού καουτσούκ, χημικοί πλαστικοποιητές (πλαστιζόλη) όπως η διφαινυλ αμιδοθειοφαινόλη ή η πενταχλωροθειοφαινόλη (PCTP) πρέπει να αποφεύγονται, καθώς μειώνουν την αντοχή σε εφελκυσμό της ένωσης.

3. Chloroprene CR

Το χλωροπρένιο (CR) είναι ένα κρυσταλλικό καουτσούκ που προκαλείται από καταπόνηση που δίνει υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό απουσία πληρωτικών. Στην πραγματικότητα, η αντοχή σε εφελκυσμό μπορεί μερικές φορές να αυξηθεί μειώνοντας την ποσότητα του πληρωτικού. Τα υψηλότερα μοριακά βάρη CR δίνουν υψηλότερες αντοχές εφελκυσμού.

4. Καουτσούκ νιτριλίου NBR

Το NBR με υψηλή περιεκτικότητα σε ακρυλονιτρίλιο (ACN) δίνει μεγαλύτερη αντοχή σε εφελκυσμό. Το NBR με στενή κατανομή μοριακού βάρους δίνει μεγαλύτερη αντοχή σε εφελκυσμό.

5. Επίδραση μοριακού βάρους

Με τη βελτιστοποίηση, η χρήση NBR με υψηλό ιξώδες μηνίσκου και υψηλό μοριακό βάρος δίνει υψηλότερες αντοχές εφελκυσμού.

6. Καρβοξυλιωμένα ελαστομερή

Εξετάστε το ενδεχόμενο αντικατάστασης του μη καρβοξυλιωμένου NBR με καρβοξυλιωμένο XNBR και του μη καρβοξυλιωμένου HNBR με καρβοξυλιωμένο XHNBR για τη βελτίωση της αντοχής σε εφελκυσμό της ένωσης.

Το καρβοξυλιωμένο NBR με κατάλληλη ποσότητα οξειδίου ψευδαργύρου δίνει μεγαλύτερη αντοχή εφελκυσμού από το συμβατικό NBR.

7. EPDM

Η χρήση ημι-κρυσταλλικού EPDM (υψηλή περιεκτικότητα σε αιθυλένιο) δίνει υψηλότερες αντοχές εφελκυσμού.

8. Αντιδραστικό EPDM

Η αντικατάσταση του μη τροποποιημένου EPDM με 2% (κλάσμα μάζας) τροποποιημένου μηλεϊνικού ανυδρίτη EPDM σε μίγματα με NR αυξάνει την αντοχή εφελκυσμού των ενώσεων NR/EPDM.

9. Τζελ

Τα συνθετικά πηκτώματα όπως το SBR περιέχουν γενικά σταθεροποιητές. Ωστόσο, κατά την ανάμιξη ενώσεων SBR σε θερμοκρασίες άνω των 163°C, μπορούν να παραχθούν τόσο χαλαρά πηκτώματα (που μπορούν να αναμειχθούν) όσο και σφιχτά πηκτώματα (που δεν μπορούν να αναμειχθούν και είναι αδιάλυτα σε ορισμένους διαλύτες). Και οι δύο τύποι γέλης μειώνουν την αντοχή σε εφελκυσμό της ένωσης. Επομένως, η θερμοκρασία ανάμειξης του SBR πρέπει να αντιμετωπίζεται με προσοχή.

10. Βουλκανισμός

Ένας σημαντικός τρόπος για την απόκτηση υψηλής αντοχής σε εφελκυσμό είναι η βελτιστοποίηση της πυκνότητας των σταυροειδών δεσμών, η αποφυγή υποθείωσης, μετά τον βουλκανισμό και η αποφυγή δημιουργίας φυσαλίδων του ελαστικού κατά τη διάρκεια του βουλκανισμού λόγω ανεπαρκούς πίεσης ή χρήσης πτητικών συστατικών.

11. Βουλκανισμός πτώσης πίεσης

Για προϊόντα που βουλκανίζονται σε αυτόκλειστα, ο σχηματισμός φυσαλίδων και η επακόλουθη μείωση της αντοχής σε εφελκυσμό μπορούν να αποφευχθούν με τη σταδιακή μείωση της πίεσης μέχρι το τέλος του βουλκανισμού, που είναι γνωστό ως «βουλκανισμός πτώσης πίεσης».

12. Χρόνος και θερμοκρασία βουλκανισμού

Μεγαλύτεροι χρόνοι βουλκανισμού σε χαμηλότερες θερμοκρασίες έχουν ως αποτέλεσμα το σχηματισμό δικτύων πολυθειούχων δεσμών, υψηλότερη πυκνότητα σταυροδεσμών θείου και κατά συνέπεια υψηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό.

13. Η αντοχή σε εφελκυσμό μπορεί να βελτιωθεί με καλύτερες τεχνικές ανάμειξης για τη βελτίωση της διασποράς ενισχυτικών πληρωτικών όπως η αιθάλη, αποφεύγοντας ταυτόχρονα την ανάμειξη ακαθαρσιών ή μεγάλων μη διασκορπισμένων συστατικών.

14. Γεμιστικά

Για πληρωτικά όπως ο αιθάλης ή το πυρίτιο, η επιλογή μικρού μεγέθους σωματιδίων με μεγάλη ειδική επιφάνεια μπορεί να είναι αποτελεσματική στη βελτίωση της αντοχής σε εφελκυσμό. Θα πρέπει να αποφεύγονται τα μη ενισχυτικά ή γεμιστικά πληρωτικά όπως άργιλος, ανθρακικό ασβέστιο, τάλκης, χαλαζιακή άμμος κ.λπ.

15. Μαύρος άνθρακας

Για να διασφαλιστεί ότι η αιθάλη είναι καλά διασκορπισμένη, η γέμισή της θα πρέπει να αυξηθεί στο βέλτιστο επίπεδο για να βελτιωθεί η αντοχή σε εφελκυσμό. Η αιθάλη με μικρό μέγεθος σωματιδίων θα έχει χαμηλή βέλτιστη ποσότητα πλήρωσης. Η αύξηση της ειδικής επιφάνειας της αιθάλης και η βελτίωση της διασποράς της αιθάλης με την επέκταση του κύκλου ανάμιξης μπορεί να βελτιώσει την αντοχή σε εφελκυσμό του καουτσούκ.

16. Λευκό μαύρο άνθρακα

Η χρήση ιζηματοποιημένου πυριτίου με υψηλή ειδική επιφάνεια μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την αντοχή σε εφελκυσμό της ένωσης.

17. Πλαστικοποιητές

Οι πλαστικοποιητές θα πρέπει να αποφεύγονται εάν επιθυμείτε υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό.

18. Κατά τον βουλκανισμό ενώσεων NBR, ο συμβατικός βουλκανισμός είναι πιο δύσκολο να διασπαρεί ομοιόμορφα, επομένως, το θείο που έχει υποστεί επεξεργασία με ανθρακικό μαγνήσιο θα διασπείρεται καλύτερα σε πολικές ενώσεις όπως το NBR. Εάν ο παράγοντας βουλκανισμού δεν είναι καλά διασκορπισμένος, η αντοχή σε εφελκυσμό μπορεί να επηρεαστεί σοβαρά.

19. Δίκτυο διασύνδεσης πολλαπλών θειούχων δεσμών

Με τα συμβατικά συστήματα βουλκανισμού, το δίκτυο διασύνδεσης κυριαρχείται από πολυσουλφιδικούς δεσμούς. με το EV, το δίκτυο σταυροειδών δεσμών κυριαρχείται από απλούς και διπλούς θειούχους δεσμούς, με τους πρώτους να έχουν ως αποτέλεσμα υψηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό.

20. Ιωνικά δίκτυα σταυροσύνδεσης

Οι ιοντικές ενώσεις με σταυροειδείς δεσμούς έχουν μεγαλύτερη αντοχή σε εφελκυσμό επειδή τα σημεία με σταυροδεσμούς μπορούν να γλιστρήσουν και επομένως να κινηθούν χωρίς να σχιστούν.

21. Κρυστάλλωση στρες

Ο συνδυασμός φυσικού καουτσούκ και νεοπρενίου που περιέχουν κρυστάλλους τάσης στην κόλλα θα συμβάλει στην αύξηση της αντοχής σε εφελκυσμό.