W przemyśle gumowym ostateczna wytrzymałość na rozciąganie jest podstawową właściwością mechaniczną. Ten parametr doświadczalny mierzy ostateczną wytrzymałość wulkanizowanej mieszanki gumowej. Nawet jeśli produkt gumowy nigdy nie zostanie rozciągnięty blisko swojej ostatecznej wytrzymałości na rozciąganie, wielu użytkowników wyrobów gumowych nadal uważa to za ważny wskaźnik ogólnej jakości mieszanki. Wytrzymałość na rozciąganie jest zatem bardzo ogólną specyfikacją i chociaż końcowe zastosowanie konkretnego produktu ma z nią niewiele wspólnego, formulatorzy często muszą dołożyć wszelkich starań, aby ją spełnić.

1. Zasady ogólne

Aby uzyskać jak największą wytrzymałość na rozciąganie, należy zazwyczaj zacząć od elastomerów, w których może wystąpić krystalizacja wywołana odkształceniem, np. NR, CR, IR, HNBR.

2. Kauczuk naturalny NR

Kleje na bazie kauczuku naturalnego mają zazwyczaj wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż kleje neoprenowe. Spośród różnych gatunków kauczuku naturalnego, film dymny nr 1 ma najwyższą wytrzymałość na rozciąganie. Donoszono, że przynajmniej w przypadku związków wypełnionych sadzą film dymowy nr 3 daje lepszą wytrzymałość na rozciąganie niż film dymny nr 1. W przypadku mieszanek kauczuku naturalnego należy unikać chemicznych plastyfikatorów (plastizolu), takich jak bifenyloamidotiofenol lub pentachlorotiofenol (PCTP), ponieważ zmniejszają one wytrzymałość mieszanki na rozciąganie.

3. Chloropren CR

Chloropren (CR) to krystaliczny kauczuk powstający pod wpływem naprężeń, który zapewnia wysoką wytrzymałość na rozciąganie bez wypełniaczy. W rzeczywistości wytrzymałość na rozciąganie można czasem zwiększyć poprzez zmniejszenie ilości wypełniacza. Wyższe masy cząsteczkowe CR dają wyższą wytrzymałość na rozciąganie.

4. Kauczuk nitrylowy NBR

NBR z dużą zawartością akrylonitrylu (ACN) zapewnia wyższą wytrzymałość na rozciąganie. NBR o wąskim rozkładzie masy cząsteczkowej zapewnia wyższą wytrzymałość na rozciąganie.

5. Wpływ masy cząsteczkowej

Dzięki optymalizacji zastosowanie NBR o dużej lepkości menisku i dużej masie cząsteczkowej zapewnia wyższą wytrzymałość na rozciąganie.

6. Elastomery karboksylowane

Rozważ zastąpienie niekarboksylowanego NBR karboksylowanym XNBR i niekarboksylowanego HNBR karboksylowanym XHNBR w celu poprawy wytrzymałości związku na rozciąganie.

Karboksylowany NBR z odpowiednią ilością tlenku cynku daje wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż konwencjonalny NBR.

7. EPDM

Zastosowanie półkrystalicznego EPDM (wysoka zawartość etylenu) zapewnia wyższą wytrzymałość na rozciąganie.

8. Reaktywny EPDM

Zastąpienie niezmodyfikowanego EPDM 2% (ułamek masowy) EPDM modyfikowanego bezwodnikiem maleinowym w mieszankach z NR zwiększa wytrzymałość na rozciąganie związków NR/EPDM.

9. Żele

Żele syntetyczne, takie jak SBR, na ogół zawierają stabilizatory. Jednakże podczas mieszania związków SBR w temperaturach powyżej 163°C mogą powstawać zarówno luźne żele (które można zmieszać), jak i gęste żele (które nie mogą zostać zmieszane i są nierozpuszczalne w niektórych rozpuszczalnikach). Obydwa rodzaje żeli zmniejszają wytrzymałość masy na rozciąganie. Dlatego temperaturę mieszania SBR należy traktować ostrożnie.

10. Wulkanizacja

Ważnym sposobem uzyskania wysokiej wytrzymałości na rozciąganie jest optymalizacja gęstości usieciowania, unikanie niedostatecznego siarkowania, wtórnej wulkanizacji i unikanie powstawania pęcherzy gumy podczas wulkanizacji z powodu niewystarczającego ciśnienia lub użycia lotnych składników.

11. Wulkanizacja metodą spadku ciśnienia

W przypadku produktów wulkanizowanych w autoklawach można uniknąć tworzenia się pęcherzy i wynikającego z tego zmniejszenia wytrzymałości na rozciąganie poprzez stopniowe zmniejszanie ciśnienia aż do zakończenia wulkanizacji, co nazywa się „wulkanizacją przy spadku ciśnienia”.

12. Czas i temperatura wulkanizacji

Dłuższe czasy wulkanizacji w niższych temperaturach powodują powstawanie sieci wiązań wielosiarkowych, większą gęstość usieciowania siarki, a co za tym idzie wyższą wytrzymałość na rozciąganie.

13. Wytrzymałość na rozciąganie można poprawić poprzez lepsze techniki mieszania, aby poprawić dyspersję wypełniaczy wzmacniających, takich jak sadza, unikając mieszania zanieczyszczeń lub dużych, niezdyspergowanych składników.

14. Wypełniacze

W przypadku wypełniaczy, takich jak sadza lub krzemionka, wybór małego rozmiaru cząstek o dużej powierzchni właściwej może skutecznie poprawić wytrzymałość na rozciąganie. Należy unikać wypełniaczy niewzmacniających lub wypełniających, takich jak glina, węglan wapnia, talk, piasek kwarcowy itp.

15. Sadza

Aby sadza była dobrze rozproszona, należy zwiększyć jej wypełnienie do optymalnego poziomu, aby poprawić wytrzymałość na rozciąganie. Sadza o małych cząstkach będzie miała niską optymalną ilość wypełnienia. Zwiększenie powierzchni właściwej sadzy i polepszenie dyspersji sadzy poprzez wydłużenie cyklu mieszania może poprawić wytrzymałość gumy na rozciąganie.

16. Sadza biała

Zastosowanie krzemionki strącanej o dużej powierzchni właściwej może skutecznie poprawić wytrzymałość związku na rozciąganie.

17. Plastyfikatory

Jeśli pożądana jest wysoka wytrzymałość na rozciąganie, należy unikać plastyfikatorów.

18. Podczas wulkanizacji związków NBR konwencjonalna wulkanizacja jest trudniejsza do równomiernego zdyspergowania, dlatego też siarka traktowana węglanem magnezu będzie lepiej dyspergować w związkach polarnych, takich jak NBR. Jeśli środek wulkanizujący nie zostanie dobrze zdyspergowany, może to poważnie wpłynąć na wytrzymałość na rozciąganie.

19. Sieciowanie wielosiarkowe

W konwencjonalnych systemach wulkanizacji sieć sieciująca jest zdominowana przez wiązania wielosiarczkowe; w przypadku EV sieć sieciująca jest zdominowana przez pojedyncze i podwójne wiązania siarczkowe, przy czym to pierwsze skutkuje wyższą wytrzymałością na rozciąganie.

20. Jonowe sieci sieciujące

Jonowe związki usieciowane mają wyższą wytrzymałość na rozciąganie, ponieważ usieciowane punkty mogą się ślizgać, a zatem poruszać się bez rozdarcia.

21. Krystalizacja naprężeń

Połączenie kauczuku naturalnego i neoprenu zawierającego kryształy naprężające w kleju pomoże zwiększyć wytrzymałość na rozciąganie.