Kumiteollisuudessa lopullinen vetolujuus on mekaaninen perusominaisuus. Tämä kokeellinen parametri mittaa vulkanoidun kumiyhdisteen lopullista lujuutta. Vaikka kumituotetta ei koskaan vedetäkään lähelle sen lopullista vetolujuutta, monet kumituotteiden käyttäjät pitävät sitä silti tärkeänä seoksen yleisen laadun indikaattorina. Vetolujuus on siksi hyvin yleinen eritelmä, ja vaikka tietyn tuotteen loppukäytöllä ei ole juurikaan tekemistä sen kanssa, formuloijien on usein tehtävä kaikkensa täyttääkseen sen.

1. Yleiset periaatteet

Suurimman vetolujuuden saavuttamiseksi kannattaa yleensä aloittaa elastomeereistä, joissa voi tapahtua jännityksen aiheuttamaa kiteytymistä, esim. NR, CR, IR, HNBR.

2. Luonnonkumi NR

Luonnonkumipohjaisilla liimoilla on yleensä suurempi vetolujuus kuin neopreeniliimoilla. Luonnonkumilaaduista 1. savukalvolla on suurin vetolujuus. On raportoitu, että ainakin hiilimustalla täytettyjen yhdisteiden tapauksessa nro 3 savukalvo antaa paremman vetolujuuden kuin nro 1 savukalvo. Luonnonkumiyhdisteissä kemiallisia pehmittimiä (plastisolia), kuten bifenyyliamidotiofenolia tai pentaklooritiofenolia (PCTP), tulee välttää, koska ne vähentävät yhdisteen vetolujuutta.

3. Kloropreeni CR

Kloropreeni (CR) on jännityksen aiheuttama kiteinen kumi, joka antaa korkean vetolujuuden ilman täyteaineita. Itse asiassa vetolujuutta voidaan joskus lisätä vähentämällä täyteaineen määrää. Suuremmat CR:n molekyylipainot antavat suuremmat vetolujuudet.

4. Nitriilikumi NBR

Korkean akryylinitriilipitoisuuden (ACN) sisältävä NBR antaa suuremman vetolujuuden. NBR kapealla molekyylipainojakaumalla antaa suuremman vetolujuuden.

5. Molekyylipainon vaikutus

Optimoinnin ansiosta korkean meniskin viskositeetin ja korkean molekyylipainon omaavien NBR:ien käyttö antaa korkeammat vetolujuudet.

6. Karboksyloidut elastomeerit

Harkitse karboksyloimattoman NBR:n korvaamista karboksyloidulla XNBR:llä ja karboksyloimattoman HNBR:n korvaamista karboksyloidulla XHNBR:llä yhdisteen vetolujuuden parantamiseksi.

Karboksyloitu NBR sopivalla määrällä sinkkioksidia antaa suuremman vetolujuuden kuin perinteinen NBR.

7. EPDM

Puolikiteisen EPDM:n (korkea eteenipitoisuus) käyttö antaa suuremman vetolujuuden.

8. Reaktiivinen EPDM

Modifioimattoman EPDM:n korvaaminen 2-prosenttisella (massaosa) maleiinianhydridillä modifioidulla EPDM:llä NR:n kanssa sekoitetuissa seoksissa lisää NR/EPDM-yhdisteiden vetolujuutta.

9. Geelit

Synteettiset geelit, kuten SBR, sisältävät yleensä stabilointiaineita. Kuitenkin, kun SBR-yhdisteitä sekoitetaan yli 163 °C:n lämpötiloissa, voi muodostua sekä löysää geeliä (jotka voidaan sekoittaa pois) että tiiviitä geelejä (jota ei voida sekoittaa pois ja jotka ovat tiettyihin liuottimiin liukenemattomia). Molemmat geelityypit vähentävät yhdisteen vetolujuutta. Siksi SBR:n sekoituslämpötilaa on käsiteltävä varoen.

10. Vulkanointi

Tärkeä tapa saavuttaa korkea vetolujuus on optimoida silloitustiheys, välttää alirikin muodostumista, jälkivulkanointia ja välttää kumin rakkuloitumista vulkanoinnin aikana riittämättömän paineen tai haihtuvien komponenttien käytön vuoksi.

11. Painehäviövulkanointi

Autoklaaveissa vulkanoiduissa tuotteissa rakkuloiden muodostuminen ja siitä johtuva vetolujuuden heikkeneminen voidaan välttää alentamalla painetta asteittain vulkanoinnin loppuun asti, tämä tunnetaan nimellä 'painehäviövulkanointi'.

12. Vulkanointiaika ja lämpötila

Pidemmät vulkanointiajat alemmissa lämpötiloissa johtavat monirikkisidosverkostojen muodostumiseen, korkeampaan rikkisilloitustiheyteen ja siten suurempaan vetolujuuteen.

13. Vetolujuutta voidaan parantaa paremmilla sekoitustekniikoilla vahvistavien täyteaineiden, kuten hiilimustan, dispersion parantamiseksi samalla, kun vältetään epäpuhtauksien tai suurten hajoamattomien komponenttien sekoittuminen.

14. Täyteaineet

Täyteaineille, kuten hiilimustalle tai piidioksidille, pienen hiukkaskoon valinta suurella ominaispinta-alalla voi olla tehokas parantamaan vetolujuutta. Vahvistamattomia tai täyttäviä täyteaineita, kuten savea, kalsiumkarbonaattia, talkkia, kvartsihiekkaa jne. tulee välttää.

15. Hiilimusta

Nokimustan hyvän leviämisen varmistamiseksi sen täyttöä tulee lisätä optimaaliselle tasolle vetolujuuden parantamiseksi. Pienen hiukkaskoon hiilimustalla on alhainen optimaalinen täyttömäärä. Noen ominaispinta-alan kasvattaminen ja nokin dispersion parantaminen sekoitussykliä pidentämällä voi parantaa kumin vetolujuutta.

16. Valkoinen hiilimusta

Saostetun piidioksidin käyttö, jolla on suuri ominaispinta-ala, voi parantaa tehokkaasti yhdisteen vetolujuutta.

17. Pehmittimet

Pehmittimiä tulee välttää, jos halutaan suurta vetolujuutta.

18. NBR-yhdisteitä vulkanoitaessa tavanomainen vulkanointi on vaikeampi dispergoida tasaisesti, joten magnesiumkarbonaatilla käsitelty rikki dispergoituu paremmin polaarisiin yhdisteisiin, kuten NBR:ään. Jos vulkanointiaine ei ole hyvin dispergoitunut, vetolujuus voi heikentyä vakavasti.

19. Monirikkisidottu silloitusverkko

Perinteisissä vulkanointijärjestelmissä silloitusverkostoa hallitsevat polysulfidisidokset; EV:n kanssa silloitusverkostoa hallitsevat yksi- ja kaksoissulfidisidokset, joista ensimmäinen johtaa korkeampaan vetolujuuteen.

20. Ioniset silloitusverkot

Ionisilla silloitetuilla yhdisteillä on suurempi vetolujuus, koska silloitetut kohdat voivat liukua ja siten liikkua repeytymättä.

21. Stressikiteytys

Luonnonkumin ja neopreenin sisältävien jännityskiteiden yhdistelmä liimassa auttaa lisäämään vetolujuutta.