ABC der Walzen­technik

Abrieb

Die Bestimmung des mechanischen Verschleißes unter Laborbedingungen ist ein schwieriges Problem, da eine möglichst gute Reproduktion der tatsächlichen Gebrauchssituationen simuliert werden soll. Diese Bedingungen sind jedoch sehr komplex und variabel, sodass sie im Labor nur annähernd erfasst werden können. Dabei hat sich die Methode nach DIN 53 516 am besten bewährt. Sie bezeichnet den Widerstand eines Probekörpers gegen mechanischen Verschleiß als Abrieb. Dieser gibt direkt das verlorene Volumen in mm³ an, welches der Probekörper über eine definierte Strecke auf einem rotierenden Schleifpapier verliert. Kleinere Werte weisen daher auf eine geringere Abnutzung hin.

 

Alterungsbeständigkeit

Der Begriff der Alterungsbeständigkeit ist vage: Man versteht darunter eine Reihe von Eigenschaftsveränderungen, die auch ohne Chemikalieneinwirkungen nach einem gewissen Zeitraum eintreten können. Ursachen für die Gummialterung können z. B. sein: Sauerstoff, Ozon, Wärme, UV-Strahlung, Medien und mechanische Beanspruchung. Aufgrund der vielen möglichen Einflussfaktoren ist die genaue Kenntnis der Einsatzbedingungen wichtig, um eine sinnvolle Auswahl des Elastomers vornehmen zu können und so die maximal mögliche Standzeit zu erreichen.

 

Durchschlagsfestigkeit

Sie ist ein Maß für die höchstzulässige Spannung bei Gummi und Kunststoffen. Die Prüfung erfolgt zwischen Plattenelektroden bei einer Wechselspannung von 50 Hz, welche über einen Regler bis zum Durchschlag gesteigert wird. Die Durchschlagsfestigkeit ist dickenabhängig. Daher ist die Angabe der Probendicke zum Messwert erforderlich (DIN 53596). Die elektrischen Eigenschaften sind durch das Polymer sowie durch die verwendeten Füllstoffe und Weichmacher beeinflusst.

 

Druckverformungsrest (DVR)

Der DVR ist ein Maß für den viskosen Anteil eines Elastomers. Er stellt eine der wichtigsten Prüfungen dar. Konform der DIN 53 517 A, wird der DVR nach einer bestimmten Zeitdauer unter konstanter Verformung ermittelt. Gemessen wird hierbei die bleibende Verformung, 30 Minuten nachdem die Probe entlastet wurde. Jedes Elastomer hat unter gleichen Vulkanisationsbedingungen einen von der Rezeptur abhängigen DVR. Da der DVR von der Form oder dem Querschnitt des Probekörpers abhängig ist, gibt die Probenbezeichnung, z. B. „A“, Aufschluss über die verwendete Probenform und ermöglicht eine direkte Vergleichbarkeit.

 

Elastizität: Unter der Elastizität einer Gummierung wird in der Regel die Rückprall- oder Stoßelastizität verstanden. Zur Beurteilung des elastischen Verhaltens dient das Verhältnis der zurückgewonnenen Arbeit zur eingesetzten Arbeit. Diese Rückprallelastizität ist nach DIN 53512 genormt. Große Werte stehen hier für einen hohen elastischen Anteil der Verformung.

 

Nach dem hookeschen Gesetz sind in bestimmten Grenzen für homogene, isotrope Körper Deformation und Belastung proportional. Diese spielen für energieelastische Vorgänge (z. B. bei Metallen) eine große Rolle. Dort ist der E-Modul der ermittelte Proportionalitätsfaktor. Bei Elastomeren ist der energieelastische Bereich zu vernachlässigen, da diese Werkstoffe ein entropieelastisches Verhalten zeigen. Hier wird statt dem E-Modul der Spannungswert verwendet.

 

Elektrischer Widerstand

Die DIN 53 596 bezeichnet den elektrischen Widerstand des Werkstoffinneren eines Elastomer-Fertigteils, gemessen zwischen zwei Elektroden beliebiger Größe und Anordnung als Durchgangswiderstand. Bezieht man dies auf zwei gegenüberliegende Flächen eines Würfels von 1 cm Kantenlänge, erhält man den spezifischen Widerstand (Ohm·cm). Der Oberflächenwiderstand ist der elektrische Widerstand von Flüssigkeiten, Gummiausscheidungen oder Verunreinigungen auf der Oberfläche. Dieser ist im Allgemeinen nur von Interesse, wenn der innere Widerstand der Probe erheblich größer ist. Bei einem Durchgangswiderstand von 104 – 106 Ohmcm wird das Elastomer als antistatisch bezeichnet und dann bei kleiner 104 Ohmcm als leitfähig. Für Isolationszwecke wird meistens größer 1012 Ohmcm verlangt.

 

Elastomere

Dieser Begriff ist ein von H.L. Fisher 1939 eingeführter Sammelbegriff für synthetische, vulkanisierbare Produkte. Diese weisen nach der Vernetzung elastische Eigenschaften auf, können bei Raumtemperatur auf mindestens die doppelte Länge gestreckt werden und erhalten bei Entlastung in kurzer Zeit wieder die näherungsweise ursprüngliche Form zurück. Nach heutiger Definition sind Elastomere formfeste, aber elastisch verformbare Stoffe, deren Glasübergangspunkt sich unterhalb der Raumtemperatur befindet.

 

Härte

Dies ist der Widerstand eines Körpers gegen das Eindringen eines härteren Körpers. Es werden eine Reihe von Einheiten verwendet, einige davon sind seit Jahren in Deutschland allgemein bekannt: Diese sind Shore A-Härte nach DIN 53 505 für Weichgummi und Shore D-Härte für Hartgummi. Diese werden z. T. durch Shore 00-Härte (selten Shore O-Härte) für Moosgummi ergänzt. Die Shore-Härte wird im Allgemeinen mit einem Handprüfgerät geprüft. Bei Shore A wird eine kegelstumpfe, bei D eine spitze Nadel und bei Shore 00 ein halbrunder Kegel zur Messung verwendet. Bei allen drei Geräten wird mit unterschiedlichen Kräften geprüft. Große Werte stehen hier für einen starken Widerstand gegen das Eindringen des Prüfkörpers und somit für eine hohe Härte.

 

Kältebeständigkeit

Wie bei dem Begriff Alterungsbeständigkeit kann man sich hier vielerlei Zustände vorstellen. Jede Prüfmethode ergibt eine andere Temperatur für die Grenze der Brauchbarkeit eines Elastomers in der Kälte. Diese Grenzen können zwischen ca. -10 °C (FPM) bis -100 °C (PVMQ) liegen. Das Indiz für den Einsatzbereich ist oftmals die Glastemperatur, bei welcher das Elastomer einfriert und ab welcher es spröde bricht.

 

Als Faustformel wird oftmals angenommen, dass der Werkstoff bis ca. 10 °C bis 15 °C oberhalb dieser Temperatur verwendet werden kann.

 

Modul (Spannungswert)

Der Spannungswert gibt die Kraft an, welche benötigt wird, um einen Probekörper um 100, 300 oder 500 % zu strecken. Der Modul wird durch die verschiedenen Mischungsbestandteile stark beeinflusst.

 

Der Modul von Elastomeren ist somit ein reiner „Kraft-Wert“ und unterscheidet sich somit grundsätzlich von dem bei Metallen bekannten E-Modul.

 

Reißfestigkeit und Reißdehnung (Zugfestigkeit und Bruchdehnung)

Nach DIN 53 504 ist die Reißfestigkeit (in MPa oder N/mm²) der Quotient aus der im Augenblick des Reißens gemessenen Kraft und dem Anfangsquerschnitt der Probe. Die Reißdehnung (in %) ist der Quotient aus der im Augenblick des Reißens gemessenen Längenänderung und der ursprünglichen Länge der Probe.

 

Weiterreißwiderstand

Dies ist die Kraft, die eine standardisierte, geschlitzte Probe dem Weiterreißen entgegensetzt. Diese Kraft wird in Newton pro mm Probendicke angegeben. Es gibt eine ganze Reihe von Probekörpern, die hierfür eingesetzt werden. Die Zahlenangabe ist absolut von dem verwendeten Probekörper abhängig. So kann der Unterschied zwischen der Winkelprobe nach Graves und der Streifenprobe beispielsweise 3:1 sein, d. h. die Streifenprobe ist der kritischere Belastungsfall und gibt erheblich niedrigere Werte. Dieser Probekörper ist auch für die Prüfung von Fertigteilen geeignet. Die Streifenprobe wird in DIN 53 507 und die Graves-Winkelprobe in DIN 53 515 beschrieben. Eine weitere Prüfung, der Cresent Tear Test, wird nur in den USA und in GB genutzt.