Nell'industria della gomma, la resistenza alla trazione è una proprietà meccanica fondamentale. Questo parametro sperimentale misura la resistenza ultima di una mescola di gomma vulcanizzata. Anche se un prodotto in gomma non si avvicina mai alla sua resistenza alla trazione massima, molti utilizzatori di prodotti in gomma lo considerano ancora un indicatore importante della qualità complessiva del composto. La resistenza alla trazione è quindi una specifica molto generale e, sebbene l'uso finale di un prodotto specifico abbia poco a che fare con essa, i formulatori spesso devono fare di tutto per soddisfarla.

1. Principi generali

Per ottenere la massima resistenza alla trazione, di solito si dovrebbe iniziare con elastomeri dove può verificarsi cristallizzazione indotta da deformazione, ad esempio NR, CR, IR, HNBR.

2. Gomma naturale NR

Gli adesivi a base di gomma naturale hanno solitamente una resistenza alla trazione maggiore rispetto agli adesivi in ​​neoprene. Tra i vari gradi di gomma naturale, il film fumi n. 1 ha la massima resistenza alla trazione. È stato riportato che, almeno nel caso dei composti caricati con nerofumo, la pellicola di fumi n. 3 fornisce una migliore resistenza alla trazione rispetto alla pellicola di fumi n. 1. Per le mescole di gomma naturale sono da evitare plastificanti chimici (plastisol) come il bifenilammidotiofenolo o il pentaclorotiofenolo (PCTP), poiché riducono la resistenza alla trazione della mescola.

3. Cloroprene CR

Il cloroprene (CR) è una gomma cristallina sottoposta a deformazione che conferisce un'elevata resistenza alla trazione in assenza di riempitivi. Infatti, la resistenza alla trazione può talvolta essere aumentata riducendo la quantità di riempitivo. Pesi molecolari più elevati di CR forniscono resistenze a trazione più elevate.

4. Gomma nitrilica NBR

L'NBR con un alto contenuto di acrilonitrile (ACN) conferisce una maggiore resistenza alla trazione. L'NBR con una distribuzione ristretta del peso molecolare conferisce una maggiore resistenza alla trazione.

5. Influenza del peso molecolare

Attraverso l'ottimizzazione, l'uso di NBR con elevata viscosità del menisco e alto peso molecolare conferisce resistenze alla trazione più elevate.

6. Elastomeri carbossilati

Considerare la sostituzione dell'NBR non carbossilato con XNBR carbossilato e dell'HNBR non carbossilato con XHNBR carbossilato per migliorare la resistenza alla trazione del composto.

L'NBR carbossilato con una quantità adeguata di ossido di zinco fornisce una resistenza alla trazione maggiore rispetto all'NBR convenzionale.

7.EPDM

L'uso di EPDM semicristallino (alto contenuto di etilene) conferisce resistenze alla trazione più elevate.

8. EPDM reattivo

La sostituzione dell'EPDM non modificato con l'EPDM modificato con anidride maleica al 2% (frazione in massa) nelle miscele con NR aumenta la resistenza alla trazione dei composti NR/EPDM.

9. Gel

I gel sintetici come l'SBR contengono generalmente stabilizzanti. Tuttavia, quando si mescolano composti SBR a temperature superiori a 163°C, si possono produrre sia gel sciolti (che possono essere miscelati) che gel compatti (che non possono essere miscelati e sono insolubili in alcuni solventi). Entrambi i tipi di gel riducono la resistenza alla trazione del composto. Pertanto, la temperatura di miscelazione dell'SBR deve essere trattata con cura.

10. Vulcanizzazione

Un modo importante per ottenere un'elevata resistenza alla trazione è ottimizzare la densità della reticolazione, evitare la sottosolforazione, la post-vulcanizzazione ed evitare la formazione di bolle sulla gomma durante la vulcanizzazione a causa di pressione insufficiente o dell'uso di componenti volatili.

11. Vulcanizzazione a caduta di pressione

Per i prodotti vulcanizzati in autoclave, la formazione di bolle e la conseguente riduzione della resistenza alla trazione può essere evitata riducendo gradualmente la pressione fino alla fine della vulcanizzazione, operazione nota come 'vulcanizzazione a caduta di pressione'.

12. Tempo e temperatura di vulcanizzazione

Tempi di vulcanizzazione più lunghi a temperature più basse determinano la formazione di reti di legami multi-zolfo, una maggiore densità di reticolazione dello zolfo e di conseguenza una maggiore resistenza alla trazione.

13. La resistenza alla trazione può essere migliorata mediante migliori tecniche di miscelazione per migliorare la dispersione di riempitivi rinforzanti come il nerofumo, evitando al tempo stesso la miscelazione di impurità o grandi componenti non dispersi.

14. Riempitivi

Per riempitivi quali nerofumo o silice, la scelta di particelle di piccole dimensioni con un'ampia area superficiale può essere efficace nel migliorare la resistenza alla trazione. Sono da evitare i riempitivi non rinforzanti o riempitivi quali argilla, carbonato di calcio, talco, sabbia quarzosa, ecc.

15. Nerofumo

Per garantire che il nerofumo sia ben disperso, il suo riempimento dovrebbe essere aumentato al livello ottimale per migliorare la resistenza alla trazione. Il nerofumo con particelle di piccole dimensioni avrà una quantità di riempimento ottimale bassa. Aumentando l'area superficiale specifica del nerofumo e migliorando la dispersione del nerofumo estendendo il ciclo di miscelazione è possibile migliorare la resistenza alla trazione della gomma.

16. Nerofumo bianco

L'uso di silice precipitata con un'elevata area superficiale specifica può migliorare efficacemente la resistenza alla trazione del composto.

17. Plastificanti

I plastificanti dovrebbero essere evitati se si desidera un'elevata resistenza alla trazione.

18. Quando si vulcanizzano i composti NBR, la vulcanizzazione convenzionale è più difficile da disperdere in modo uniforme, pertanto lo zolfo trattato con carbonato di magnesio si disperderà meglio nei composti polari come l'NBR. Se l'agente vulcanizzante non è ben disperso, la resistenza alla trazione può essere gravemente compromessa.

19. Rete di reticolazione legata a più zolfo

Con i sistemi di vulcanizzazione convenzionali, la rete di reticolazione è dominata da legami polisolfuro; con EV, la rete di reticolazione è dominata da legami solforati singoli e doppi, i primi determinano una maggiore resistenza alla trazione.

20. Reti di reticolazione ionica

I composti reticolati ionici hanno una maggiore resistenza alla trazione perché i punti reticolati possono scivolare e quindi muoversi senza strapparsi.

21. Cristallizzazione dello stress

La combinazione di gomma naturale e neoprene contenente cristalli di stress nell'adesivo contribuirà ad aumentare la resistenza alla trazione.