Silize prezipitatuakautxuaren industrian indargarri garrantzitsua den betegarria da. Bere propietate ezberdinek zeharka edo zuzenean eragiten diote kautxuaren urradura-erresistentziari, kautxu-matrizarekiko gainazaleko interakzioari, dispertsioari eta kautxuaren propietate mekanikoei eraginez. Jarraian, propietate nagusietatik abiatuta, kautxuaren urradura-erresistentzian duten eragin-mekanismoak zehatz-mehatz aztertzen ditugu:
1. Azalera Espezifikoa (AEE)
Azalera espezifikoa silizearen propietate nagusietako bat da, kautxuarekin duen kontaktu-azalera eta indartzeko gaitasuna zuzenean islatzen baitu, eta horrek urradura-erresistentzian eragin handia du.
(1) Eragin positiboa: Tarte jakin batean, azalera espezifikoa handitzeak (adibidez, 100 m²/g-tik 200 m²/g-ra) silizearen eta kautxu matrizearen arteko kontaktu-azalera handitzen du. Horrek lotura-indarra hobetu dezake "ainguratze-efektuaren" bidez, kautxuaren deformazioarekiko erresistentzia eta indartze-efektua hobetuz. Puntu honetan, kautxuaren gogortasuna, trakzio-erresistentzia eta urradura-erresistentzia handitzen dira. Higaduraren ondorioz, materiala askatzeko joera gutxiago du tokiko tentsio gehiegizkoaren ondorioz, eta horrek urradura-erresistentzia nabarmen hobetzen du.
(2) Eragin negatiboa: Azalera espezifikoa handiegia bada (adibidez, 250 m²/g baino gehiago), silize partikulen arteko van der Waals indarrak eta hidrogeno loturak indartu egiten dira, erraz aglomerazioa eraginez (batez ere gainazaleko tratamendurik gabe), eta horrek dispertsagarritasunaren beherakada nabarmena dakar. Aglomeratuek "tentsio kontzentrazio puntuak" eratzen dituzte kautxuaren barruan. Higaduraren ondorioz, haustura aglomeratuen inguruan gertatzen da batez ere, eta, alderantziz, urraduraren aurkako erresistentzia murriztu egiten da.
Ondorioa: Azalera espezifiko optimo bat dago (normalean 150-220 m²/g, kautxu motaren arabera aldatuz), non dispertsagarritasuna eta indartze-efektua orekatzen diren, urradurarekiko erresistentzia optimoa lortuz.
2. Partikulen tamaina eta tamainaren banaketa
Silizearen partikula-tamaina nagusiak (edo agregatuen tamaina) eta banaketak zeharka eragiten dute urradurarekiko erresistentzian, dispertsio-uniformetasunean eta gainazaleko elkarrekintzan eraginez.
(1) Partikula-tamaina: Partikula-tamaina txikiagoek (normalean azalera espezifikoarekin positiboki korrelazionatuta) azalera espezifiko handiagoak eta indartze-efektu sendoagoak adierazten dituzte (goian bezala). Hala ere, partikula-tamaina txikiegiek (adibidez, partikula-tamaina nagusia < 10 nm) nabarmen handitzen dute partikulen arteko aglomerazio-energia, eta horrek sakabanaketa-zailtasuna izugarri handitzen du. Horren ordez, horrek tokiko akatsak sortzen ditu, urradura-erresistentzia murriztuz.
(2) Partikula-tamainaren banaketa: Partikula-tamainaren banaketa estua duen silizea modu uniformeagoan sakabanatzen da kautxuan, partikula handiek (edo aglomeratuek) eratutako "puntu ahulak" saihestuz. Banaketa zabalegia bada (adibidez, 10 nm-ko eta 100 nm-tik gorako partikulak baditu), partikula handiak higadura-hasierako puntu bihurtzen dira (lehentasunez higaduraren ondorioz higatzen dira), eta horrek urradura-erresistentzia gutxitzea dakar.
Ondorioa: Partikula-tamaina txikiko (azalera espezifiko optimoarekin bat datorren) eta banaketa estua duen silizea onuragarriagoa da urradurarekiko erresistentzia hobetzeko.
3. Egitura (DBP xurgapen balioa)
Egiturak silize agregatuen konplexutasun adarkatua islatzen du (DBP xurgapen-balioak ezaugarritzen du; balio altuagoak egitura altuagoa adierazten du). Kautxuaren sare-egituran eta deformazioarekiko erresistentzian eragina du.
(1) Eragin positiboa: Egitura handiko silizeak hiru dimentsioko agregatu adarkatuak eratzen ditu, kautxuaren barruan "eskeleto-sare" trinkoago bat sortuz. Horrek kautxuaren elastikotasuna eta konpresio-multzoarekiko erresistentzia hobetzen ditu. Higaduraren ondorioz, sare honek kanpoko inpaktu-indarrak moteldu ditzake, deformazio errepikatuak eragindako neke-higadura murriztuz, eta horrela higaduraren erresistentzia hobetuz.
(2) Eragin negatiboa: Egitura gehiegi altuak (DBP xurgapena > 300 mL/100g) erraz korapilatzen ditu silize agregatuen artean. Horrek Mooney biskositatearen igoera nabarmena dakar kautxua nahastean, prozesatzeko jariakortasun eskasa eta sakabanaketa irregularra. Tokiko egitura trinkoegiak dituzten eremuek higadura bizkortua jasango dute tentsio-kontzentrazioaren ondorioz, eta, alderantziz, urradura-erresistentzia murriztuko da.
Ondorioa: Egitura ertaina (DBP xurgapena 200-250 mL/100g) egokiagoa da prozesagarritasuna eta urraduraren erresistentzia orekatzeko.
4. Gainazaleko hidroxilo edukia (Si-OH)
Silizearen gainazaleko silanol taldeak (Si-OH) funtsezkoak dira kautxuarekin duen bateragarritasuna eragiteko, eta zeharka eragiten dute urradura-erresistentzian gainazaleko lotura-indarraren bidez.
(1) Tratatu gabe: Hidroxilo edukiera gehiegi altua izateak (> 5 talde/nm²) erraz sortzen du partikulen arteko aglomerazio gogorra hidrogeno loturen bidez, eta horrek sakabanaketa eskasa eragiten du. Aldi berean, hidroxilo taldeek bateragarritasun eskasa dute kautxu molekulekin (gehienak ez-polarrak direnekin), eta horrek gainazaleko lotura ahula eragiten du. Higaduraren ondorioz, silizea kautxutik askatzeko joera du, eta horrek urraduraren aurkako erresistentzia murrizten du.
(2) Silano akoplamendu-agentearekin tratatua: Akoplamendu-agenteek (adibidez, Si69) hidroxilo taldeekin erreakzionatzen dute, partikulen arteko aglomerazioa murriztuz eta kautxuarekin bateragarriak diren taldeak sartuz (adibidez, merkapto taldeak), gainazaleko lotura-indarra hobetuz. Puntu honetan, "ainguraketa kimiko" bat sortzen da silizearen eta kautxuaren artean. Tentsio-transferentzia uniformea bihurtzen da, eta gainazaleko zuritzea gutxiago litekeena da higadura bitartean, urradura-erresistentzia nabarmen hobetuz.
Ondorioa: Hidroxilo edukia moderatua izan behar da (3-5 talde/nm²), eta silano akoplamendu-agentearen tratamenduarekin konbinatu behar da gainazaleko lotura maximizatzeko eta urraduraren aurkako erresistentzia hobetzeko.
5.pH balioa
Silizearen pH balioak (normalean 6,0-8,0) batez ere zeharka eragiten du urradurarekiko erresistentzian, kautxuaren bulkanizazio sisteman eraginez.
(1) Gehiegi azidoa (pH < 6.0): Bulkanizazio-azeleragailuen jarduera inhibitzen du, bulkanizazio-tasa atzeratuz, eta bulkanizazio osatugabea eta kautxuan lotura-dentsitate eskasa ere eragin ditzake. Lotura-dentsitate txikiko kautxuak propietate mekaniko murriztuak ditu (adibidez, trakzio-erresistentzia, gogortasuna). Higaduraren ondorioz, deformazio plastikoa eta material-galera izateko joera du, eta horrek urradura-erresistentzia eskasa eragiten du.
(2) Gehiegi alkalinoa (pH > 8.0): Bulkanizazioa bizkortu dezake (batez ere tiazol azeleragailuentzat), hasierako bulkanizazio azkarregi eta lotura gurutzatuak (gehiegizko edo gutxiegizko lotura gurutzatuak tokikoak) eraginez. Gehiegizko lotura gurutzatutako eremuak hauskor bihurtzen dira, gutxiegizko lotura gurutzatutako eremuek erresistentzia txikia dute; biek murriztuko dute urraduraren aurkako erresistentzia.
Ondorioa: pH neutroa edo apur bat azidoa (pH 5.0-7.0) bulkanizazio uniformea lortzeko egokiena da, kautxuaren propietate mekanikoak bermatuz eta urraduraren erresistentzia hobetuz.
6. Ezpurutasun edukia
Silizean dauden ezpurutasunek (Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ bezalako metal ioiek edo erreakzionatu gabeko gatzak adibidez) urradurarekiko erresistentzia murriztu dezakete kautxuaren egitura kaltetuz edo bulkanizazioa oztopatuz.
(1) Metal ioiak: Fe³⁺ bezalako trantsizio-metal ioiek kautxuaren zahartze oxidatiboa katalizatzen dute, kautxuaren molekula-katearen zatiketa bizkortuz. Horrek materialaren propietate mekanikoen gainbehera dakar denborarekin, urradurarekiko erresistentzia murriztuz. Ca²⁺, Mg²⁺-k kautxuko bulkanizatzaileekin erreakziona dezakete, bulkanizazioa oztopatu eta lotura gurutzatuen dentsitatea murriztuz.
(2) Gatz Disolbagarriak: Ezpurutasun-gatzen edukiera gehiegi altua izateak (adibidez, Na₂SO₄) silizearen higroskopikotasuna handitzen du, eta horrek burbuilak sortzea eragiten du kautxua prozesatzen denean. Burbuila hauek barne-akatsak sortzen dituzte; higaduraren ondorioz, haustura akats-gune horietan hasten da, eta horrek urradura-erresistentzia murrizten du.
Ondorioa: Ezpurutasun-edukia zorrotz kontrolatu behar da (adibidez, Fe³⁺ < 1000 ppm) kautxuaren errendimenduan eragin negatiboak minimizatzeko.
Laburbilduz, eraginasilize prezipitatuaKautxuaren urradura-erresistentzian hainbat propietateren efektu sinergikoaren ondorio dira: azalera espezifikoak eta partikulen tamainak zehazten dute oinarrizko indartze-gaitasuna; egiturak kautxu-sarearen egonkortasunari eragiten dio; gainazaleko hidroxilo taldeek eta pH-ak gainazaleko lotura eta bulkanizazio-uniformetasuna erregulatzen dituzte; ezpurutasunek, berriz, errendimendua degradatzen dute egitura kaltetuz. Aplikazio praktikoetan, propietateen konbinazioa kautxu motaren arabera optimizatu behar da (adibidez, pneumatikoen errodadura-konposatua, zigilatzailea). Adibidez, errodadura-konposatuek normalean azalera espezifiko handiko, egitura ertaineko eta ezpurutasun gutxiko silizea hautatzen dute, eta silano akoplamendu-agentearen tratamenduarekin konbinatzen dira urradura-erresistentzia maximizatzeko.
Argitaratze data: 2025eko uztailak 22