U gumarskoj industriji krajnja vlačna čvrstoća temeljno je mehaničko svojstvo. Ovaj eksperimentalni parametar mjeri krajnju čvrstoću vulkanizirane gumene smjese. Čak i ako se gumeni proizvod nikad ne povuče blizu svoje krajnje vlačne čvrstoće, mnogi korisnici gumenih proizvoda to još uvijek smatraju važnim pokazateljem ukupne kvalitete smjese. Vlačna čvrstoća je stoga vrlo općenita specifikacija, i iako krajnja upotreba određenog proizvoda nema puno veze s njom, formulatori se često moraju potruditi da je ispune.
1. Opća načela
Kako bi se postigla najveća vlačna čvrstoća, obično treba početi s elastomerima kod kojih može doći do kristalizacije izazvane naprezanjem, npr. NR, CR, IR, HNBR.
2. Prirodni kaučuk NR
Ljepila na bazi prirodnog kaučuka obično imaju veću vlačnu čvrstoću od neoprenskih ljepila. Od raznih vrsta prirodne gume, dimni film br. 1 ima najveću vlačnu čvrstoću. Zabilježeno je da, barem u slučaju spojeva punjenih čađom, dimni film br. 3 daje bolju vlačnu čvrstoću nego br. 1 dimni film. Za prirodne gumene smjese treba izbjegavati kemijske plastifikatore (plastizol) kao što su bifenil amidotiofenol ili pentaklortiofenol (PCTP), jer smanjuju vlačnu čvrstoću smjese.
3. Kloropren CR
Kloropren (CR) je kristalna guma izazvana naprezanjem koja daje visoku vlačnu čvrstoću u odsutnosti punila. Zapravo, vlačna čvrstoća ponekad se može povećati smanjenjem količine punila. Veće molekularne težine CR daju veću vlačnu čvrstoću.
4. Nitrilna guma NBR
NBR s visokim sadržajem akrilonitrila (ACN) daje veću vlačnu čvrstoću. NBR s uskom distribucijom molekularne težine daje veću vlačnu čvrstoću.
5. Utjecaj molekularne težine
Optimizacijom, upotreba NBR-a s visokom viskoznošću meniskusa i velikom molekularnom težinom daje veću vlačnu čvrstoću.
6. Karboksilirani elastomeri
Razmotrite zamjenu nekarboksiliranog NBR-a karboksiliranim XNBR-om i nekarboksiliranog HNBR-a karboksiliranim XHNBR-om kako biste poboljšali vlačnu čvrstoću spoja.
Karboksilirani NBR s odgovarajućom količinom cinkovog oksida daje veću vlačnu čvrstoću od konvencionalnog NBR-a.
7. EPDM
Korištenje polukristalnog EPDM-a (visok sadržaj etilena) daje veću vlačnu čvrstoću.
8. Reaktivni EPDM
Zamjena nemodificiranog EPDM-a s 2% (maseni udio) EPDM-a modificiranog anhidridom maleinske kiseline u mješavinama s NR povećava vlačnu čvrstoću spojeva NR/EPDM.
9. Gelovi
Sintetski gelovi kao što je SBR općenito sadrže stabilizatore. Međutim, kada se SBR spojevi miješaju na temperaturama iznad 163°C, mogu se proizvesti i labavi gelovi (koji se mogu pomiješati) i čvrsti gelovi (koji se ne mogu pomiješati i netopljivi su u određenim otapalima). Obje vrste gela smanjuju vlačnu čvrstoću spoja. Stoga se s temperaturom miješanja SBR-a mora postupati pažljivo.
10. Vulkanizacija
Važan način za postizanje visoke vlačne čvrstoće je optimizacija gustoće poprečnog povezivanja, izbjegavanje nedovoljnog sumporenja, postvulkanizacije i izbjegavanje stvaranja mjehura na gumi tijekom vulkanizacije zbog nedovoljnog pritiska ili upotrebe hlapljivih komponenti.
11. Vulkanizacija s padom tlaka
Za proizvode vulkanizirane u autoklavu, stvaranje mjehurića i posljedično smanjenje vlačne čvrstoće može se izbjeći postupnim smanjenjem tlaka do kraja vulkanizacije, to je poznato kao 'vulkanizacija s padom tlaka'.
12. Vrijeme i temperatura vulkanizacije
Duža vremena vulkanizacije pri nižim temperaturama rezultiraju stvaranjem mreža višestrukih sumpornih veza, većom gustoćom umreženosti sumpora i posljedično većom vlačnom čvrstoćom.
13. Vlačna čvrstoća može se poboljšati boljim tehnikama miješanja kako bi se poboljšala disperzija punila za pojačanje kao što je čađa, uz izbjegavanje miješanja nečistoća ili velikih nedispergiranih komponenti.
14. Punila
Za punila kao što su čađa ili silicij, izbor male veličine čestica s velikom specifičnom površinom može biti učinkovit u poboljšanju vlačne čvrstoće. Treba izbjegavati punila koja ne ojačavaju ili ispunjavaju kao što su glina, kalcijev karbonat, talk, kvarcni pijesak itd.
15. čađa
Kako bi se osiguralo da je čađa dobro raspršena, njezino punjenje treba povećati na optimalnu razinu kako bi se poboljšala vlačna čvrstoća. Čađa s malom veličinom čestica imat će nisku optimalnu količinu punjenja. Povećanje specifične površine čađe i poboljšanje disperzije čađe produljenjem ciklusa miješanja može poboljšati vlačnu čvrstoću gume.
16. Bijela čađa
Upotreba istaloženog silicija s visokom specifičnom površinom može učinkovito poboljšati vlačnu čvrstoću spoja.
17. Plastifikatori
Plastifikatore treba izbjegavati ako se želi visoka vlačna čvrstoća.
18. Kod vulkanizacije NBR spojeva, konvencionalnu vulkanizaciju je teže ravnomjerno dispergirati, stoga će se sumpor tretiran magnezijevim karbonatom bolje dispergirati u polarnim spojevima kao što je NBR. Ako sredstvo za vulkanizaciju nije dobro raspršeno, to može ozbiljno utjecati na vlačnu čvrstoću.
19. Mreža za umrežavanje s više sumpornih veza
S konvencionalnim sustavima vulkanizacije, mrežom umrežavanja dominiraju polisulfidne veze; s EV, umrežujućom mrežom dominiraju jednostruke i dvostruke sulfidne veze, prve rezultiraju većom vlačnom čvrstoćom.
20. Ionske umrežujuće mreže
Ionski umreženi spojevi imaju veću vlačnu čvrstoću jer umrežene točke mogu kliziti i stoga se pomicati bez kidanja.
21. Kristalizacija naprezanja
Kombinacija prirodne gume i neoprena koji sadrži kristale stresa u ljepilu pomoći će povećati vlačnu čvrstoću.
