Qualitätsbewertung elastomerer Werkstoffe

Zur detaillierten Bewertung von Elastomeren werden mechanische, thermische und dynamische Eigenschaften untersucht. Wesentliche Prüfverfahren umfassen:

• Zugfestigkeit und Bruchdehnung – ermittelt durch Zugversuche, um die Belastbarkeit des Materials zu bestimmen.
• Druckverformungsrest (DVR) – zeigt, inwieweit elastische Eigenschaften nach langfristiger Druckbelastung erhalten bleiben, besonders relevant für Dichtungsanwendungen.
• Weiterreißwiderstand – gibt an, wie viel Kraft nötig ist, um einen eingeschnittenen Probekörper weiterzureißen.
• Abrieb- und Verschleißverhalten – entscheidend für Anwendungen mit mechanischer Beanspruchung, wobei aktive Füllstoffe den Abrieb reduzieren können.
• Härteprüfung – häufig nach Shore A oder IRHD gemessen; es gibt jedoch keine allgemeingültige Umrechnung zwischen den Prüfmethoden.

Einfluss der Materialzusammensetzung

Die Qualität eines Elastomers wird maßgeblich durch dessen Zusammensetzung bestimmt:

• Basiskautschuk und Mischungskomponenten – bereits bei gleichem Basiskautschuk können durch gezielte Mischung eine Vielzahl an Eigenschaften erzielt werden.
• Füllstoffe – aktive (z. B. Ruß, Kieselsäure) verbessern Steifigkeit und Festigkeit, während inaktive zur Kostenreduktion oder Härteanpassung dienen.
• Vernetzungsgrad – beeinflusst Elastizität, Festigkeit und chemische Beständigkeit.
• Alterungsschutzmittel – verlängern die Lebensdauer durch Schutz vor Umwelteinflüssen.

Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen

Elastomere müssen je nach Einsatzbedingungen verschiedenen Belastungen standhalten:

• Chemische Beständigkeit – gegenüber Ölen, Kraftstoffen, Säuren oder Laugen, ermittelt durch Volumenquellung und Härteänderung nach Kontakt.
• Temperaturbeständigkeit – sowohl Wärme- als auch Kälteflexibilität sind entscheidend; die Glasübergangstemperatur (Tg) spielt hier eine wesentliche Rolle.
• Ozon- und Witterungsbeständigkeit – beeinflussen die Lebensdauer insbesondere bei Außeneinsatz.

Funktions- und Bauteilprüfungen

Neben der Ermittlung einzelner Werkstoffkennwerte sind praxisnahe Tests essenziell:

• Anwendungsnahe Prüfungen: z.B. Ermittlung der Federkennlinie, statisch und dynamisch, Langzietverformung unter Last – Werkstoffkriechen etc.
• Bauteilprüfung – umfasst Feldtests, um die tatsächliche Einsatzfähigkeit unter realen Bedingungen zu verifizieren.

Einfluss der Verarbeitung

Die Verarbeitung spielt eine entscheidende Rolle für die Qualität von Elastomeren. Neben der Auswahl der Kautschuke und Mischungsbestandteile beeinflusst auch die Art und Weise der Verarbeitung maßgeblich die Eigenschaften des fertigen Materials. Fließfähigkeit und Vernetzungsgeschwindigkeit müssen dabei an das jeweilige Verarbeitungsverfahren angepasst werden, das durch die Funktion und Form des Elastomers bestimmt wird. Falsche Prozessparameter bei der Mischung, Formgebung (z. B. Extrusion, Spritzgießen, Pressen) und Vulkanisation (Vernetzung) können Verarbeitungsfehler verursachen und die Qualität des Endprodukts beeinträchtigen. Mögliche Konsequenzen sind eine ungleichmäßige Vernetzung, eingefrorene Spannungen, Verzug oder eine suboptimale Füllstoffverteilung. Es ist entscheidend, die Verarbeitungsprozesse präzise zu steuern und zu optimieren, um die gewünschten physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften des Elastomers zu erreichen und eine hohe Qualität sowie Lebensdauer zu gewährleisten.

Die Qualitätsbewertung elastomerer Werkstoffe erfordert eine umfassende Analyse ihrer Materialeigenschaften, Umweltbeständigkeit und funktionalen Leistungsfähigkeit. Standardisierte Prüfmethoden und die Einhaltung relevanter Normen gewährleisten eine zuverlässige Einordnung und Auswahl für spezifische Anwendungen

Es gibt eine Vielzahl von Normen, die die Qualitäten von Elastomeren betreffen. Diese Normen legen Prüfverfahren fest und definieren Anforderungen an verschiedene Eigenschaften, um die Qualität und Eignung für spezifische Anwendungen zu beurteilen.
Einen Allgemeinen Überblick findet man zum Beispiel im

DIN-Taschenbuch 479 Kautschuk und Elastomere