In de rubberindustrie is ultieme treksterkte een fundamentele mechanische eigenschap. Deze experimentele parameter meet de ultieme sterkte van een gevulkaniseerde rubbercompound. Zelfs als een rubberproduct nooit in de buurt van zijn ultieme treksterkte komt, beschouwen veel gebruikers van rubberproducten dit nog steeds als een belangrijke indicator voor de algehele kwaliteit van de compound. Treksterkte is daarom een ​​zeer algemene specificatie, en hoewel het eindgebruik van een specifiek product er weinig mee te maken heeft, moeten samenstellers vaak hun uiterste best doen om hieraan te voldoen.

1. Algemene principes

Om de hoogste treksterkte te verkrijgen moet men doorgaans beginnen met elastomeren waarbij door spanning geïnduceerde kristallisatie kan optreden, bijvoorbeeld NR, CR, IR, HNBR.

2. Natuurrubber NR

Lijmen op basis van natuurlijk rubber hebben doorgaans een hogere treksterkte dan neopreenlijmen. Van de verschillende soorten natuurlijk rubber heeft nr. 1 rookfilm de hoogste treksterkte. Er is gerapporteerd dat, tenminste in het geval van met roet gevulde verbindingen, rookfilm nr. 3 een betere treksterkte geeft dan rookfilm nr. 1. Voor natuurrubberverbindingen moeten chemische weekmakers (plastisol) zoals bifenylamidothiofenol of pentachloorthiofenol (PCTP) worden vermeden, omdat deze de treksterkte van het mengsel verminderen.

3. Chloropreen CR

Chloropreen (CR) is een kristallijn rubber dat door spanning wordt geïnduceerd en dat bij afwezigheid van vulstoffen een hoge treksterkte geeft. Sterker nog, de treksterkte kan soms worden vergroot door de hoeveelheid vulmiddel te verminderen. Hogere molecuulgewichten van CR geven hogere treksterktes.

4. Nitrilrubber NBR

NBR met een hoog gehalte aan acrylonitril (ACN) geeft een hogere treksterkte. NBR met een smalle molecuulgewichtsverdeling geeft een hogere treksterkte.

5. Invloed van het molecuulgewicht

Door optimalisatie geeft het gebruik van NBR's met een hoge meniscusviscositeit en een hoog molecuulgewicht hogere treksterktes.

6. Gecarboxyleerde elastomeren

Overweeg om niet-gecarboxyleerd NBR te vervangen door gecarboxyleerd XNBR en niet-gecarboxyleerd HNBR door gecarboxyleerd XHNBR om de treksterkte van de verbinding te verbeteren.

Gecarboxyleerd NBR met een geschikte hoeveelheid zinkoxide geeft een hogere treksterkte dan conventioneel NBR.

7. EPDM

Het gebruik van semi-kristallijn EPDM (hoog ethyleengehalte) geeft hogere treksterktes.

8. Reactieve EPDM

Het vervangen van ongemodificeerd EPDM door 2% (massafractie) maleïnezuuranhydride-gemodificeerd EPDM in mengsels met NR verhoogt de treksterkte van NR/EPDM-verbindingen.

9. Gels

Synthetische gels zoals SBR bevatten doorgaans stabilisatoren. Bij het mengen van SBR-verbindingen bij temperaturen boven 163°C kunnen echter zowel losse gels (die kunnen worden weggemengd) als strakke gels (die niet kunnen worden weggemengd en onoplosbaar zijn in bepaalde oplosmiddelen) worden geproduceerd. Beide soorten gel verminderen de treksterkte van de verbinding. Daarom moet voorzichtig worden omgegaan met de mengtemperatuur van SBR.

10. Vulcanisatie

Een belangrijke manier om een ​​hoge treksterkte te verkrijgen is het optimaliseren van de verknopingsdichtheid, het vermijden van onder-zwaveling, post-vulkanisatie en het voorkomen van blaasvorming in het rubber tijdens vulkanisatie als gevolg van onvoldoende druk of het gebruik van vluchtige componenten.

11. Vulkanisatie door drukval

Bij producten die in autoclaven zijn gevulkaniseerd, kan de vorming van blaasjes en de daaruit voortvloeiende vermindering van de treksterkte worden vermeden door de druk geleidelijk te verlagen tot het einde van de vulkanisatie, dit staat bekend als 'drukvalvulkanisatie'.

12. Vulkanisatietijd en -temperatuur

Langere vulkanisatietijden bij lagere temperaturen resulteren in de vorming van multi-zwavelbindingsnetwerken, een hogere zwavelverknopingsdichtheid en bijgevolg een hogere treksterkte.

13. De treksterkte kan worden verbeterd door betere mengtechnieken om de dispersie van versterkende vulstoffen zoals roet te verbeteren, terwijl het mengen van onzuiverheden of grote niet-gedispergeerde componenten wordt vermeden.

14. Vulstoffen

Voor vulstoffen zoals roet of silica kan de keuze voor een kleine deeltjesgrootte met een groot specifiek oppervlak effectief zijn bij het verbeteren van de treksterkte. Niet-versterkende of vullende vulstoffen zoals klei, calciumcarbonaat, talk, kwartszand enz. moeten worden vermeden.

15. Koolzwart

Om ervoor te zorgen dat carbon black goed wordt verspreid, moet de vulling ervan worden verhoogd tot het optimale niveau om de treksterkte te verbeteren. Koolzwart met een kleine deeltjesgrootte heeft een lage optimale vulhoeveelheid. Het vergroten van het specifieke oppervlak van het roet en het verbeteren van de dispersie van het roet door het verlengen van de mengcyclus kan de treksterkte van het rubber verbeteren.

16. Wit roet

Het gebruik van neergeslagen silica met een hoog specifiek oppervlak kan de treksterkte van de verbinding effectief verbeteren.

17. Weekmakers

Weekmakers moeten worden vermeden als een hoge treksterkte gewenst is.

18. Bij het vulkaniseren van NBR-verbindingen is conventionele vulkanisatie moeilijker gelijkmatig te verspreiden, daarom zal zwavel behandeld met magnesiumcarbonaat beter dispergeren in polaire verbindingen zoals NBR. Als het vulkaniseermiddel niet goed verspreid wordt, kan de treksterkte ernstig aangetast worden.

19. Multi-zwavelgebonden verknopingsnetwerk

Bij conventionele vulkanisatiesystemen wordt het vernettingsnetwerk gedomineerd door polysulfidebindingen; bij EV wordt het vernettingsnetwerk gedomineerd door enkele en dubbele sulfidebindingen, waarbij de eerste resulteren in een hogere treksterkte.

20. Ionische verknopingsnetwerken

Ionische verknoopte verbindingen hebben een hogere treksterkte omdat de verknoopte punten kunnen slippen en daardoor kunnen bewegen zonder te scheuren.

21. Kristallisatie van spanning

De combinatie van natuurlijk rubber en neopreen met spanningskristallen in de lijm zal de treksterkte helpen vergroten.