V gumarski industriji je končna natezna trdnost temeljna mehanska lastnost. Ta eksperimentalni parameter meri končno trdnost vulkanizirane gumene zmesi. Tudi če se gumijasti izdelek nikoli ne potegne blizu njegove končne natezne trdnosti, mnogi uporabniki gumijastih izdelkov še vedno menijo, da je to pomemben pokazatelj splošne kakovosti zmesi. Natezna trdnost je torej zelo splošna specifikacija, in čeprav končna uporaba določenega izdelka nima veliko opraviti s tem, se morajo formulatorji pogosto potruditi, da jo izpolnijo.
1. Splošna načela
Da bi dosegli najvišjo natezno trdnost, je treba običajno začeti z elastomeri, kjer lahko pride do deformacije povzročene kristalizacije, npr. NR, CR, IR, HNBR.
2. Naravni kavčuk NR
Lepila na osnovi naravnega kavčuka imajo običajno večjo natezno trdnost kot neoprenska lepila. Od različnih vrst naravnega kavčuka ima dimni film št. 1 največjo natezno trdnost. Poročali so, da vsaj v primeru spojin, polnjenih s sajami, dimni film št. 3 daje boljšo natezno trdnost kot dimni film št. 1. Pri zmesi naravnega kavčuka se je treba izogibati kemičnim mehčalcem (plastizol), kot sta bifenil amidotiofenol ali pentaklorotiofenol (PCTP), saj zmanjšajo natezno trdnost zmesi.
3. Kloropren CR
Kloropren (CR) je deformirana kristalna guma, ki daje visoko natezno trdnost brez polnil. Pravzaprav se lahko natezna trdnost včasih poveča z zmanjšanjem količine polnila. Večje molekulske mase CR dajejo večjo natezno trdnost.
4. Nitrilni kavčuk NBR
NBR z visoko vsebnostjo akrilonitrila (ACN) daje večjo natezno trdnost. NBR z ozko porazdelitvijo molekulske mase daje večjo natezno trdnost.
5. Vpliv molekulske mase
Z optimizacijo daje uporaba NBR z visoko viskoznostjo meniskusa in visoko molekulsko maso večjo natezno trdnost.
6. Karboksilirani elastomeri
Razmislite o zamenjavi nekarboksiliranega NBR s karboksiliranim XNBR in nekarboksiliranega HNBR s karboksiliranim XHNBR, da izboljšate natezno trdnost spojine.
Karboksiliran NBR z ustrezno količino cinkovega oksida daje večjo natezno trdnost kot običajni NBR.
7. EPDM
Uporaba polkristalnega EPDM (visoka vsebnost etilena) daje višje natezne trdnosti.
8. Reaktivni EPDM
Zamenjava nemodificiranega EPDM z 2 % (masni delež) EPDM, modificiranega z anhidridom maleinske kisline, v mešanicah z NR poveča natezno trdnost spojin NR/EPDM.
9. Geli
Sintetični geli, kot je SBR, običajno vsebujejo stabilizatorje. Vendar pa lahko pri mešanju spojin SBR pri temperaturah nad 163 °C nastanejo tako ohlapni geli (ki jih je mogoče zmešati) kot tesni geli (ki jih ni mogoče zmešati in so netopni v določenih topilih). Obe vrsti gela zmanjšata natezno trdnost spojine. Zato je treba temperaturo mešanja SBR obravnavati previdno.
10. Vulkanizerstvo
Pomemben način za doseganje visoke natezne trdnosti je optimizacija gostote zamreženja, izogibanje premajhnemu žveplanju, postvulkanizaciji in izogibanje nastajanju mehurčkov na gumi med vulkanizacijo zaradi nezadostnega tlaka ali uporabe hlapljivih komponent.
11. Vulkanizacija s padcem tlaka
Pri izdelkih, vulkaniziranih v avtoklavih, se je mogoče izogniti nastajanju mehurjev in posledično zmanjšanju natezne trdnosti s postopnim zmanjševanjem tlaka do konca vulkanizacije, kar je znano kot „vulkanizacija s padcem tlaka“.
12. Čas in temperatura vulkanizacije
Daljši časi vulkanizacije pri nižjih temperaturah povzročijo nastanek omrežij z več žveplovimi vezmi, večjo gostoto zamreženja žvepla in posledično večjo natezno trdnost.
13. Natezno trdnost je mogoče izboljšati z boljšimi tehnikami mešanja za izboljšanje disperzije ojačitvenih polnil, kot so saje, ob izogibanju mešanju nečistoč ali velikih nerazpršenih komponent.
14. Polnila
Za polnila, kot so saje ali silicijev dioksid, je lahko izbira majhne velikosti delcev z veliko specifično površino učinkovita pri izboljšanju natezne trdnosti. Izogibati se je treba neojačitvenim ali polnilnim polnilom, kot so glina, kalcijev karbonat, smukec, kremenčev pesek itd.
15. Saje
Da bi zagotovili, da so saje dobro razpršene, je treba njihovo polnjenje povečati na optimalno raven za izboljšanje natezne trdnosti. Saje z majhno velikostjo delcev bodo imele nizko optimalno količino polnila. Povečanje specifične površine saj in izboljšanje disperzije saj s podaljšanjem cikla mešanja lahko izboljša natezno trdnost gume.
16. Bele saje
Uporaba oborjenega silicijevega dioksida z visoko specifično površino lahko učinkovito izboljša natezno trdnost spojine.
17. Plastifikatorji
Če želimo visoko natezno trdnost, se je treba izogibati mehčalcem.
18. Pri vulkanizaciji spojin NBR je konvencionalno vulkanizacijo težje enakomerno razpršiti, zato bo žveplo, obdelano z magnezijevim karbonatom, bolje dispergiralo v polarnih spojinah, kot je NBR. Če vulkanizacijsko sredstvo ni dobro razpršeno, je lahko resno prizadeta natezna trdnost.
19. Mreža za zamreženje z več žveplovimi vezmi
Pri običajnih vulkanizacijskih sistemih prevladujejo polisulfidne vezi v mreži premreženja; pri EV prevladujejo v mreži zamreženja enojne in dvojne sulfidne vezi, pri čemer prve povzročijo večjo natezno trdnost.
20. Ionska zamrežna omrežja
Ionske zamrežene spojine imajo višjo natezno trdnost, ker lahko zamrežene točke zdrsnejo in se zato premikajo, ne da bi se strgale.
21. Napeta kristalizacija
Kombinacija naravnega kavčuka in neoprena, ki vsebuje stresne kristale v lepilu, bo pomagala povečati natezno trdnost.
