בתעשיית הגומי, חוזק מתיחה אולטימטיבי הוא תכונה מכנית בסיסית. פרמטר ניסיוני זה מודד את החוזק האולטימטיבי של תרכובת גומי מגופרת. גם אם מוצר גומי לעולם לא נמשך קרוב לחוזק המתיחה האולטימטיבי שלו, משתמשים רבים במוצרי גומי עדיין רואים בו אינדיקטור חשוב לאיכות הכללית של התרכובת. חוזק מתיחה הוא אפוא מפרט כללי מאוד, ולמרות שהשימוש הסופי של מוצר ספציפי אינו קשור אליו, לעתים קרובות הפורמולטורים צריכים לצאת מגדרם כדי לעמוד בו.

1. עקרונות כלליים

על מנת להשיג את חוזק המתיחה הגבוה ביותר, יש להתחיל בדרך כלל עם אלסטומרים שבהם יכולה להתרחש התגבשות הנגרמת על ידי מתח, למשל NR, CR, IR, HNBR.

2. גומי טבעי NR

לדבקים המבוססים על גומי טבעי יש בדרך כלל חוזק מתיחה גבוה יותר מדבקי ניאופרן. מבין הדרגות השונות של גומי טבעי, סרט אדים מס' 1 בעל חוזק המתיחה הגבוה ביותר. דווח שלפחות במקרה של תרכובות מלאות בפחמן שחור, סרט עשן מס' 3 נותן חוזק מתיחה טוב יותר מאשר סרט עשן מס' 1. עבור תרכובות גומי טבעי, יש להימנע מפלסטיקאים כימיים (פלסטיזול) כגון ביפניל אמידותיופנול או פנטכלורותיופנול (PCTP), מכיוון שהם מפחיתים את חוזק המתיחה של התרכובת.

3. כלורופרן CR

כלורופרן (CR) הוא גומי גבישי המושרה על ידי מתח המעניק חוזק מתיחה גבוה בהיעדר חומרי מילוי. למעשה, ניתן לפעמים להגדיל את חוזק המתיחה על ידי הפחתת כמות חומר המילוי. משקלים מולקולריים גבוהים יותר של CR מעניקים חוזק מתיחה גבוה יותר.

4. גומי ניטריל NBR

NBR עם תכולה גבוהה של אקרילוניטריל (ACN) נותן חוזק מתיחה גבוה יותר. NBR עם חלוקת משקל מולקולרית צרה נותן חוזק מתיחה גבוה יותר.

5. השפעת המשקל המולקולרי

על ידי אופטימיזציה, השימוש ב-NBR עם צמיגות מניסקוס גבוהה ומשקל מולקולרי גבוה נותן חוזק מתיחה גבוה יותר.

6. אלסטומרים קרבוקסילטים

שקול להחליף NBR לא קרבוקסיל ב-XNBR ו-HNBR לא קרבוקסיל ב-XHNBR קרבוקסיל כדי לשפר את חוזק המתיחה של התרכובת.

NBR קרבוקסיל עם כמות מתאימה של תחמוצת אבץ נותן חוזק מתיחה גבוה יותר מאשר NBR רגיל.

7. EPDM

השימוש ב-EPDM חצי גבישי (תכולת אתילן גבוהה) נותן חוזק מתיחה גבוה יותר.

8. EPDM תגובתי

החלפת EPDM ללא שינוי ב-2% (שבריר מסה) EPDM שונה ממלין אנהידריד בתערובות עם NR מגבירה את חוזק המתיחה של תרכובות NR/EPDM.

9. ג'לים

ג'לים סינתטיים כגון SBR מכילים בדרך כלל מייצבים. עם זאת, כאשר מערבבים תרכובות SBR בטמפרטורות מעל 163 מעלות צלזיוס, ניתן לייצר גם ג'לים רופפים (שניתן לערבב) וגם ג'לים הדוקים (שלא ניתן לערבב ואינם מסיסים בממיסים מסוימים). שני סוגי הג'ל מפחיתים את חוזק המתיחה של התרכובת. לכן, יש להתייחס בזהירות לטמפרטורת הערבוב של SBR.

10. גיפור

דרך חשובה להשגת חוזק מתיחה גבוה היא לייעל את צפיפות ה-crosslink, להימנע מתת גופרית, לאחר גיפור ולהימנע מהיווצרות שלפוחיות של הגומי במהלך הגיפור עקב לחץ לא מספיק או שימוש ברכיבים נדיפים.

11. גיפור בירידה בלחץ

עבור מוצרים מגופרים בחיטוי, ניתן להימנע מהיווצרות שלפוחיות והפחתת חוזק המתיחה כתוצאה מכך על ידי הפחתת הלחץ בהדרגה עד לסיום הגיפור, זה ידוע בשם 'גיפור ירידת לחץ'.

12. זמן וטמפרטורה של גיפור

זמני גיפור ארוכים יותר בטמפרטורות נמוכות יותר מביאים להיווצרות של רשתות קשר מרובות גופרית, צפיפות צולבת גופרית גבוהה יותר וכתוצאה מכך חוזק מתיחה גבוה יותר.

13. ניתן לשפר את חוזק המתיחה על ידי טכניקות מיזוג טובות יותר לשיפור הפיזור של חומרי מילוי מחזקים כגון פחמן שחור, תוך הימנעות מערבוב של זיהומים או רכיבים גדולים לא מפוזרים.

14. חומרי מילוי

עבור חומרי מילוי כגון פחמן שחור או סיליקה, הבחירה בגודל חלקיקים קטן עם שטח פנים ספציפי גדול יכולה להיות יעילה בשיפור חוזק המתיחה. יש להימנע מחומרי מילוי שאינם מחזקים או ממלאים כגון חימר, סידן פחמתי, טלק, חול קוורץ וכו'.

15. שחור פחמן

כדי להבטיח שהפחמן השחור מפוזר היטב, יש להגדיל את המילוי שלו לרמה האופטימלית כדי לשפר את חוזק המתיחה. לפחמן שחור עם גודל חלקיקים קטן תהיה כמות מילוי אופטימלית נמוכה. הגדלת שטח הפנים הספציפי של הפחמן השחור ושיפור פיזור הפחמן השחור על ידי הארכת מחזור הערבוב יכולים לשפר את חוזק המתיחה של הגומי.

16. שחור פחמן לבן

השימוש בסיליקה משוקעת עם שטח פנים ספציפי גבוה יכול לשפר ביעילות את חוזק המתיחה של התרכובת.

17. פלסטיקאים

יש להימנע מחומרי פלסטיק אם רוצים חוזק מתיחה גבוה.

18. בעת גיפור תרכובות NBR, גיפור קונבנציונלי קשה יותר לפיזור שווה, לכן, גופרית המטופלת במגנזיום קרבונט תתפזר טוב יותר בתרכובות קוטביות כמו NBR. אם חומר הגיפור אינו מפוזר היטב, חוזק המתיחה עלול להיפגע בצורה רצינית.

19. רשת צולבת רב-גופרית מלוכדת

עם מערכות גיפור קונבנציונליות, רשת המצולבת נשלטת על ידי קשרי פוליגופריד; עם EV, רשת הצולבות נשלטת על ידי קשרי גופרית בודדים וכפולים, כשהראשון מביא לחוזק מתיחה גבוה יותר.

20. רשתות צולבות יוניות

לתרכובות מוצלבות יוניות יש חוזק מתיחה גבוה יותר מכיוון שהנקודות המצולבות יכולות להחליק ולכן לזוז מבלי להיקרע.

21. התגבשות מתח

השילוב של גומי טבעי וניאופרן המכילים גבישי מאמץ בדבק יעזור להגביר את חוזק המתיחה.